JP7135529B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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Description

本発明はプラズマ処理装置に関する。
誘導結合型のプラズマを生成することにより成膜またはエッチングを行うプラズマ処理装置が従来技術として知られている。このようなプラズマ処理装置としては、例えば、特許文献１に開示されているプラズマ処理装置が挙げられる。
特許文献１に開示されているプラズマ処理装置は、真空排気され、かつ、ガスが導入される真空容器内に配置された高周波アンテナを備えている。当該プラズマ処理装置では、高周波アンテナに沿う方向に配置された複数のガス導入口を経由してガスが導入される。前記プラズマ処理装置は、真空容器内に収容された基板に対して処理を行う。
特開２０１６－１４９２８７号公報（２０１６年８月１８日公開）
しかしながら、特許文献１に開示されているプラズマ処理装置では、ガス導入口が高周波アンテナに沿う方向に配置されているだけであるため、下記の問題がある。具体的には、当該プラズマ処理装置では、高周波アンテナの長手方向における各箇所に流れる電流の大きさに差が生じることにより、真空容器内に収容された基板に形成される膜の成膜レートまたは膜厚が不均一になるという問題がある。
本発明の一態様は、基板に形成される膜の成膜レート及び膜厚を均一にすることができるプラズマ処理装置を実現することを目的とする。
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置は、基板が収容される真空容器内において前記基板に対向するように設けられたプラズマ生成用のアンテナを複数備え、前記複数のアンテナのそれぞれの長手方向に対して略垂直であり、かつ、前記複数のアンテナが互いに並ぶ方向に延伸する線の近傍に設けられた複数のガス噴出口の群が複数設けられ、前記複数のガス噴出口の群のそれぞれから噴出されるガスの流量を制御するガス流量制御部をさらに備える。
前記構成によれば、アンテナの長手方向における各箇所に流れる電流の大きさに差が生じても、下記の処理を行うことにより下記の効果が得られる。具体的には、基板の各箇所で生成されるプラズマが均一になるように、各ガス噴出口から噴出されるガスの流量を制御することにより、基板に形成される膜の成膜レート及び膜厚を均一にすることができる。
前記真空容器の角部の近傍に設けられる前記ガス噴出口は、当該角部の近傍に設けられる前記ガス噴出口から噴出されるガスの流量が前記角部の近傍以外の箇所に設けられる前記ガス噴出口から噴出されるガスの流量より多くなるように設けられていてもよい。
前記構成によれば、他の箇所に比べてガスの流量が少なくなりやすい真空容器の角部の近傍において、ガスの流量を多くすることができる。これにより、基板の各箇所で生成されるプラズマをより均一にすることができ、基板に形成される膜の成膜レート及び膜厚もより均一にすることができる。
前記複数のアンテナは、電流が流れる導体部と、電荷を蓄積する容量素子とが交互に直列接続された構造を有するアンテナを含み、前記複数のガス噴出口は、前記導体部の近傍及び前記容量素子の近傍に設けられるガス噴出口を含んでもよい。
前記構成によれば、ガス噴出口がアンテナの規則的な構造に合わせて設けられるため、各ガス噴出口から噴出されるガスの流量を制御する際、基板の各箇所で生成されるプラズマをより容易に均一にすることができる。また、導体部の近傍及び容量素子の近傍におけるプラズマの生成に差異が生じる場合であっても、プラズマを均一にすることができる。
前記複数のアンテナが設けられている平面に対する法線方向から見て、前記複数のガス噴出口は、前記複数のアンテナのそれぞれの間に設けられていてもよい。
前記構成によれば、例えば、各ガス噴出口から噴出されるガスの流量を制御することにより、複数のアンテナのそれぞれの間に噴出されるガスの流量を均一にすることができる。
前記真空容器内において、前記アンテナと前記アンテナに対して前記基板とは反対側の前記真空容器の壁との間にプラズマ生成抑制部材が設けられていてもよい。
前記構成によれば、アンテナと真空容器の壁との間にプラズマが生成されることを抑制することができる。このため、アンテナに流れる電流が、アンテナと真空容器の壁との間の空間を介してアンテナから真空容器の壁に流出してしまうことを抑制することができる。これにより、アンテナの長手方向における各箇所に流れる電流の大きさを均一にすることができるため、基板の各箇所で生成されるプラズマをより均一にすることができ、基板に形成される膜の成膜レート及び膜厚もより均一にすることができる。
本発明の一態様によれば、基板に形成される膜の成膜レート及び膜厚を均一にすることができるプラズマ処理装置を実現することができる。
（ａ）は、本発明の実施形態１に係るプラズマ処理装置の構成を示す底面図であり、（ｂ）は、アンテナ２０とガス噴出口３０との配置関係を示す図である。 （ａ）は、図１の（ａ）に示す線Ｌ１におけるプラズマ処理装置の断面の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、図１の（ａ）に示す長手方向Ｄ１の線におけるプラズマ処理装置の断面の構成を示す断面図である。 図１の（ａ）に示すプラズマ処理装置の電気的接続を示す図である。 図３に示すプラズマ処理装置とは別のプラズマ処理装置の電気的接続を示す図である。 図１の（ａ）に示すプラズマ処理装置の制御系の構成を示すブロック図である。 図１の（ａ）に示すプラズマ処理装置のガスの流れの構成を示すブロック図である。 （ａ）は、アンテナに流れる電流と成膜レートとの関係を示す図であり、（ｂ）は、ガスの流量と成膜レートとの関係を示す図である。 アンテナの長手方向と基板に形成される膜の膜厚との関係を示す図である。 （ａ）は、本発明の実施形態２に係るプラズマ処理装置の構成を示す底面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る別のプラズマ処理装置の構成を示す底面図である。 （ａ）は、図９の（ａ）に示すプラズマ処理装置の制御系の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、図９の（ａ）に示すプラズマ処理装置のガスの流れの構成を示すブロック図である。 （ａ）は、本発明の実施形態３に係るプラズマ処理装置の制御系の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態３に係るプラズマ処理装置のガスの流れの構成を示すブロック図である。 （ａ）は、本発明の実施形態４に係るプラズマ処理装置の制御系の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態４に係るプラズマ処理装置のガスの流れの構成を示すブロック図である。
〔実施形態１〕
（プラズマ処理装置１の構成）
図１の（ａ）は、本発明の実施形態１に係るプラズマ処理装置１の構成を示す底面図であり、図１の（ｂ）は、アンテナ２０とガス噴出口３０との配置関係を示す図である。なお、図１の（ａ）は、真空容器１０の底面を除いた状態を示している。また、図１の（ａ）及び（ｂ）では、後述する基板４０及び基板ホルダ５０を省略している。
図２の（ａ）は、図１の（ａ）に示す線Ｌ１におけるプラズマ処理装置１の断面の構成を示す断面図であり、図２の（ｂ）は、図１の（ａ）に示す長手方向Ｄ１の線におけるプラズマ処理装置１の断面の構成を示す断面図である。なお、プラズマ処理装置１において、ガス噴出口３０が設けられている側を上方、基板ホルダ５０が設けられている側を下方と称する。
プラズマ処理装置１は、図１及び図２に示すように、真空容器１０、複数のアンテナ２０、基板ホルダ５０、プレート６０、電源７０、及びマッチングボックス８０を備えている。プラズマ処理装置１は、誘導結合型のプラズマを用いて、真空容器１０内に配置された基板４０に処理を施すものである。プラズマ処理装置１は、プラズマＣＶＤ（plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition）法によって膜形成を行う場合はプラズマＣＶＤ装置、エッチングを行う場合はプラズマエッチング装置、アッシングを行う場合はプラズマアッシング装置、スパッタリングを行う場合はプラズマスパッタリング装置とも呼ばれる。
真空容器１０は、例えば金属製の容器であり、その内部は真空排気装置（図示せず）によって真空排気される。真空容器１０は電気的に接地されている。真空容器１０内には、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、アンテナ２０及び基板ホルダ５０が配置されている。
アンテナ２０は、プラズマ生成用の直線状のアンテナであり、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、真空容器１０内において基板４０に対向するように設けられている。具体的には、アンテナ２０は、真空容器１０内における基板４０の上方に、基板４０の表面に沿うように（例えば、基板４０の表面と実質的に平行に）配置されている。アンテナ２０を複数、基板４０に沿うように（例えば、基板４０の表面と実質的に平行に）並列に配置している。
このようにすると、より広い範囲で均一性のよいプラズマを発生させることができ、より大型の基板４０の処理に対応することができる。図１の（ａ）では、アンテナ２０が６本配置されている例を示しているが、これに限定されない。
アンテナ２０の両端部付近は、図１の（ａ）に示すように、真空容器１０における互いに対向する一対の側壁１１、１２をそれぞれ貫通している。アンテナ２０の両端部を真空容器１０の外へ貫通させる部分には、絶縁部材（図示せず）がそれぞれ設けられている。この各絶縁部材を、アンテナ２０の両端部が貫通しており、その貫通部は例えばパッキン（図示せず）によって真空シールされている。この絶縁部材を介してアンテナ２０は、真空容器１０の相対向する側壁１１、１２に対して電気的に絶縁された状態で支持される。各絶縁部材と真空容器１０との間も、例えばパッキン（図示せず）によって真空シールされている。
また、各アンテナ２０の材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等であるが、これらに限定されるものではない。なお、アンテナ２０を中空にして、その中に冷却水等の冷媒を流すことにより、アンテナ２０を冷却するようにしてもよい。
複数のアンテナ２０は、図１の（ａ）に示すように、真空容器１０内に互いに平行に複数配置されている。また、複数のアンテナ２０は、図１の（ｂ）に示すように、電流が流れる導体部２１と、電荷を蓄積する容量素子２２とが交互に直列接続された構造を有するアンテナを含む。つまり、複数のアンテナ２０のうち、当該構造を有しないアンテナが存在していてもよい。なお、導体部２１は、例えば銅であってもよく、容量素子２２はコンデンサである。
複数のガス噴出口３０は、図１の（ａ）に示すように、複数のアンテナ２０のそれぞれの長手方向Ｄ１に対して略垂直であり、かつ、複数のアンテナ２０が互いに並ぶ方向に延伸する線Ｌ１の近傍に設けられている。また、複数のガス噴出口３０の群が複数設けられている。複数のガス噴出口３０の群とは、後述する各領域Ａ１～Ａ７のそれぞれに設けられた複数のガス噴出口３０の群である。
複数のアンテナ２０のそれぞれの長手方向Ｄ１に対して略垂直であるとは、基板４０に形成される膜の成膜レート及び膜厚を均一にすることができる程度に、略垂直であるということである。また、ガス噴出口３０が線Ｌ１の近傍に設けられるとは、基板４０に形成される膜の成膜レート及び膜厚を均一にすることができる程度に、ガス噴出口３０が線Ｌ１の近傍に設けられるということである。
また、ガス噴出口３０は、図２の（ａ）に示すように、真空容器１０の内面の上方に設けられている。具体的には、ガス噴出口３０は、アンテナ２０に対して基板４０とは反対側の真空容器１０の壁１３に設けられている。各ガス噴出口３０の位置は、加工精度による誤差の分だけならずれてもよい。ガス噴出口３０から噴出されるガスは、例えば、ＳｉＨ４であるが、これに限定されない。
複数のガス噴出口３０は、図１の（ｂ）に示すように、導体部２１の近傍及び容量素子２２の近傍に設けられるガス噴出口を含む。これにより、ガス噴出口３０がアンテナ２０の規則的な構造に合わせて設けられるため、各ガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を制御する際、基板４０の各箇所で生成されるプラズマをより容易に均一にすることができる。また、導体部２１の近傍及び容量素子２２の近傍におけるプラズマの生成に差異が生じる場合であっても、プラズマを均一にすることができる。
ガス噴出口３０が導体部２１の近傍及び容量素子２２の近傍に設けられるとは、基板４０の各箇所で生成されるプラズマをより容易に均一にすることができる程度に、ガス噴出口３０が導体部２１の近傍及び容量素子２２の近傍に設けられるということである。
また、図１の（ａ）に示すように、複数のアンテナ２０が設けられている平面に対する法線方向から見て、複数のガス噴出口３０は、複数のアンテナ２０のそれぞれの間に設けられる。これにより、例えば、各ガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を制御することにより、複数のアンテナ２０のそれぞれの間に噴出されるガスの流量を均一にすることができる。
基板４０は、真空容器１０内に収容され、基板ホルダ５０の上に配置される。基板４０は、例えば、液晶ディスプレイもしくは有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の基板、またはフレキシブルディスプレイ用のフレキシブル基板等である。また、基板４０に施す処理は、例えば、プラズマＣＶＤ法による膜形成、エッチング、アッシング、またはスパッタリング等である。
基板ホルダ５０は、基板４０を保持し、真空容器１０内に設けられている。基板ホルダ５０は、真空容器１０の底面に取り付けられている。プレート６０は、図２の（ｂ）に示すように、真空容器１０の内面の上方に複数設けられている。具体的には、複数のプレート６０は、真空容器１０内において、アンテナ２０とアンテナ２０に対して基板４０とは反対側の真空容器１０の壁１３との間に設けられている。
各プレート６０は、プラズマ生成抑制部材であってもよく、その一部または全体が誘電体から構成されていてもよい。プレート６０は、各アンテナ２０それぞれに対向するように配置された平板状のものである。複数のプレート６０は、隙間なく敷き詰められて配置されてもよく、互いに隙間を空けて配置されてもよい。なお、プレート６０は、単一の平板部材から構成されていてもよい。
プレート６０の材質は、低誘電率のものが好ましく、例えばアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス、石英ガラス、無アルカリガラス、その他の無機材料、またはシリコン等である。これにより、アンテナ２０と真空容器１０の壁１３との間の静電容量がより小さくなり、プレート６０を通してアンテナ２０から真空容器１０の壁１３へ流出する高周波電流がより小さくなる。
以上により、アンテナ２０と真空容器１０の壁１３との間にプラズマが生成されることを抑制することができる。このため、アンテナ２０に流れる電流が、アンテナ２０と真空容器１０の壁１３との間の空間を介してアンテナ２０から真空容器１０の壁１３に流出してしまうことを抑制することができる。これにより、アンテナ２０の長手方向Ｄ１における各箇所に流れる電流の大きさを均一にすることができるため、基板４０の各箇所で生成されるプラズマをより均一にすることができ、基板４０に形成される膜の成膜レート及び膜厚もより均一にすることができる。
また、図２の（ａ）に示すように、真空容器１０の壁及びプレート６０には穴が形成されており、ガス噴出口３０は、真空容器１０の壁に形成された穴、及びプレート６０に形成された穴から形成される。
電源７０は、真空容器１０内に誘導結合型のプラズマを生成するための高周波を、マッチングボックス８０を介して、アンテナ２０に印加する電源である。電源７０は、マッチングボックス８０を介して、アンテナ２０と電気的に接続されている。なお、アンテナ２０に電源７０から高周波を印加することにより、アンテナ２０には高周波電流が流れて、真空容器１０内に誘導電界が発生して誘導結合型のプラズマが生成される。図２の（ｂ）では、電源７０が１つ設けられている例を示しているが、これに限定されない。
以上により、プラズマ処理装置１では、複数のアンテナ２０のそれぞれの長手方向Ｄ１に対して略垂直であり、かつ、複数のアンテナ２０が互いに並ぶ方向に延伸する線Ｌ１の近傍に、複数のガス噴出口３０が設けられる。
これにより、アンテナ２０の長手方向Ｄ１における各箇所に流れる電流の大きさに差が生じても、下記の処理を行うことにより下記の効果が得られる。具体的には、例えば、基板４０の各箇所で生成されるプラズマが均一になるように、各ガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を制御することにより、基板４０に形成される膜の成膜レート、膜厚、及び膜質を均一にすることができる。
なお、アンテナ２０の長手方向Ｄ１における各箇所に流れる電流の大きさに差が生じる原因としては、プラズマを介して真空容器１０の壁、及び隣接するアンテナ２０に電流が流れることが挙げられる。
（プラズマ処理装置１の電気的接続）
図３は、プラズマ処理装置１の電気的接続を示す図である。なお、図３では、真空容器１０、ガス噴出口３０、基板４０、基板ホルダ５０、及びプレート６０を省略している。プラズマ処理装置１は、図３に示すように、６つの電流検出部９０及び６つのインピーダンス制御部１００をさらに備えている。電流検出部９０は、例えば、抵抗であり、アンテナ２０に流れる電流を検出するためのものである。インピーダンス制御部１００は、インピーダンスを制御する回路または素子である。
図３に示すように、電源７０は、マッチングボックス８０と電気的に接続されており、マッチングボックス８０は、６つのインピーダンス制御部１００と電気的に接続されている。６つのインピーダンス制御部１００はそれぞれ、６つの電流検出部９０と電気的に接続されている。つまり、６つのインピーダンス制御部１００と６つの電流検出部９０とが一対一に対応している。６つの電流検出部９０はそれぞれ、６つのアンテナ２０と電気的に接続されている。つまり、６つの電流検出部９０と６つのアンテナ２０とが一対一に対応している。
なお、図３では、電流検出部９０が６つ、インピーダンス制御部１００が６つ設けられている例を示しているが、これに限定されない。アンテナ２０における電流検出部９０と接続している側とは反対側は、グランドと接続している。
（プラズマ処理装置１ａの電気的接続）
図４は、図３に示すプラズマ処理装置１とは別のプラズマ処理装置１ａの電気的接続を示す図である。プラズマ処理装置１ａは、図４に示すように、プラズマ処理装置１と比べて、隣接するアンテナ２０が互いに電気配線を介して接続されている点が異なる。具体的には、隣接する２つのアンテナ２０のうち一方のアンテナ２０の一端が電流検出部９０と電気的に接続され、当該アンテナ２０の他端が、隣接する２つのアンテナ２０のうち他方のアンテナ２０の一端と電気的に接続されている。つまり、隣接する２つのアンテナ２０は直列接続されている。
隣接する２つのアンテナ２０が直列接続されることにより、電流検出部９０及びインピーダンス制御部１００の数を半分にすることができる。つまり、電流検出部９０及びインピーダンス制御部１００の数はそれぞれ３つになる。これにより、プラズマ処理装置１ａの製造コストを削減することができる。
（プラズマ処理装置１の制御系の構成）
図５は、プラズマ処理装置１の制御系の構成を示すブロック図である。なお、図５では、真空容器１０、アンテナ２０、ガス噴出口３０、基板４０、基板ホルダ５０、プレート６０、電源７０、マッチングボックス８０、電流検出部９０、及びインピーダンス制御部１００を省略している。プラズマ処理装置１は、図５に示すように、ガス流量制御部１１０及びガス流量調整部１２１～１２７をさらに備えている。
ガス流量制御部１１０は、ガス流量調整部１２１～１２７を制御することにより、ガス流量調整部１２１～１２７を通過するガスの流量を調整する。具体的には、ガス流量制御部１１０は、ガス流量調整部ごとにガスの流量を決定し、ガス流量調整部１２１～１２７にガスの流量を示す信号を送信する。
ガス流量調整部１２１～１２７は、自身を通過するガスの流量を調整する機構を有する。具体的には、ガス流量調整部１２１～１２７はそれぞれ、例えばマスフローコントローラまたはニードルバルブ等であってもよい。ガス流量調整部１２１～１２７はそれぞれ、ガス流量制御部１１０から受信した信号に基づき、図１の（ａ）に示す領域Ａ１～Ａ７のそれぞれに含まれる複数のガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を調整する。
例えば、ガス流量調整部１２１は、領域Ａ１内に含まれる複数のガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を調整する。つまり、１つのガス流量調整部によって、アンテナ２０の長手方向Ｄ１における位置が互いに等しいガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を一括で調整する。
これにより、ガス流量制御部１１０が制御するガス流量調整部の数を削減することができるため、ガス流量制御部１１０の制御パラメータの数を削減することができ、ガス流量制御部１１０の制御を簡素化することができる。また、ガス流量調整部の数が削減するため、プラズマ処理装置１の製造コストを削減することができる。
また、ガス流量調整部１２１～１２７はそれぞれ、領域Ａ１～Ａ７のそれぞれに含まれる複数のガス噴出口３０とガスの流路によって接続されている。例えば、ガス流量調整部１２１は、領域Ａ１内に含まれる複数のガス噴出口３０とガスの流路によって接続されている。
なお、領域Ａ１～Ａ７のそれぞれ１つの領域内において、複数のガス噴出口３０は、互いに同量のガスを噴出してもよく、互いに異なる量のガスを噴出してもよい。領域Ａ１内に含まれる複数のガス噴出口３０が互いに異なる量のガスを噴出する場合、例えば、真空容器１０の角部の近傍にあるガス噴出口３０から噴出されるガスの量を、他の箇所にあるガス噴出口３０から噴出されるガスの量より多くてもよい。つまり、長手方向Ｄ１に対して垂直な方向において上下の２つのガス噴出口３０から噴出されるガスの量を、他の箇所にあるガス噴出口３０から噴出されるガスの量より多くてもよい。
以上により、ガス流量制御部１１０は、複数のガス噴出口３０の群のそれぞれから噴出されるガスの流量を制御する。これにより、例えば、ガス流量制御部１１０が、基板４０の各箇所で生成されるプラズマが均一になるように、各ガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を制御することにより、基板４０に形成される膜の成膜レート、膜厚、及び膜質を均一にすることができる。
（プラズマ処理装置１のガスの流れ）
図６は、プラズマ処理装置１のガスの流れの構成を示すブロック図である。なお、図６では、図５と同様に一部の構成を省略している。プラズマ処理装置１は、図６に示すように、ガス供給部１３０及びガス噴出口３１～３７をさらに備えている。
ガス噴出口３１～３７はそれぞれ、図１の（ａ）に示す領域Ａ１～Ａ７内に含まれる全てのガス噴出口３０を示している。例えば、ガス噴出口３１は、領域Ａ１内に含まれる全てのガス噴出口３０を示している。
ガス供給部１３０は、例えば、ガスボンベであり、ガス流量調整部１２１～１２７とガスの流路によって接続されており、ガス流量調整部１２１～１２７にガスを供給する。ガス流量調整部１２１～１２７はそれぞれ、ガス供給部１３０とガス噴出口３１～３７との間のガスの流路に設けられている。ガス噴出口３１～３７はそれぞれ、プロセス室Ｒ１とつながっている。プロセス室Ｒ１とは、真空容器１０の内部の空間であり、かつ、基板４０の成膜の処理が施される空間である。
（アンテナ２０に流れる電流と成膜レートとの関係）
図７の（ａ）は、アンテナ２０に流れる電流と成膜レートとの関係を示す図である。図７の（ａ）において、横軸はアンテナ２０に流れる電流における６点の平均値で規格化された値Ｉａであり、縦軸は成膜レートにおける６点の平均値で規格化された値ｒａである。
図７の（ａ）に示すように、アンテナ２０に流れる電流が大きいほど成膜レートも大きくなる。つまり、アンテナ２０に流れる電流と成膜レートとの間には相関性がある。これにより、アンテナ２０の長手方向Ｄ１における各箇所に流れる電流の大きさに差が生じる場合、基板４０の各箇所での成膜レートが不均一になることがある。
（ガスの流量と成膜レートとの関係）
図７の（ｂ）は、ガスの流量と成膜レートとの関係を示す図である。図７の（ｂ）において、横軸はガスの流量ｆ（ｓｃｃｍ）であり、縦軸は成膜レートｒ（ｎｍ／ｍｉｎ）である。
図７の（ｂ）に示すように、ガスの流量ｆが大きいほど成膜レートｒも大きくなる。これにより、アンテナ２０の長手方向Ｄ１における各箇所に流れる電流の大きさに差が生じる場合、ガス流量制御部１１０の制御によって基板４０の成膜レートが小さい箇所でガスの流量ｆを大きくすると、基板４０の各箇所での成膜レートを均一にすることができる。
（アンテナ２０の長手方向と膜厚との関係）
図８は、アンテナ２０の長手方向と基板４０に形成される膜の膜厚との関係を示す図である。図８において、横軸はアンテナ２０の長手方向Ｄ１における位置ＬＡ（ｍｍ）であり、縦軸は基板４０に形成される膜の膜厚における７点の平均値で規格化された値Ｔａである。
また、図８の上部の矢印は、ガス噴出口３０ａ～３０ｊの位置を示している。ガス噴出口３０ａ、３０ｊは、アンテナ２０の両端の近傍（真空容器１０の側壁１１、１２の近傍）に位置しており、ガス噴出口３０ｂ～３０ｉは、アンテナ２０の中央部分の近傍に位置している。
図８において、線Ｔ１は、ガス噴出口３０ａ、３０ｊのガスの設定流量を、ガス噴出口３０ｂ～３０ｉのガスの設定流量の３．２倍に設定した場合の結果を示している。線Ｔ２は、ガス噴出口３０ａ、３０ｊのガスの設定流量を、ガス噴出口３０ｂ～３０ｉのガスの設定流量の２．２倍に設定した場合の結果を示している。ガスの設定流量は、ガス流量制御部１１０により設定された各ガス噴出口３０ａ～３０ｊから噴出されるガスの流量の設定値である。
線Ｔ１の場合、ＭＡＸ－ＭＩＮ法による膜の膜厚の均一性が１１．４％となり、線Ｔ２の場合、ＭＡＸ－ＭＩＮ法による膜の膜厚の均一性が６．４％となった。よって、線Ｔ２の場合では、線Ｔ１の場合よりも膜の膜厚の均一性が向上したことになる。これにより、ガス流量制御部１１０により各ガス噴出口から噴出されるガスの流量の設定値を決定することにより、基板４０に形成される膜の膜厚をより均一にすることができる。
〔実施形態２〕
図９の（ａ）は、本発明の実施形態２に係るプラズマ処理装置１Ａの構成を示す底面図であり、図９の（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る別のプラズマ処理装置１Ｂの構成を示す底面図である。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。また、図９の（ａ）及び（ｂ）は、真空容器１０の底面を除いた状態を示している。
プラズマ処理装置１Ａは、図９の（ａ）に示すように、プラズマ処理装置１と比べて、真空容器１０の角部の近傍におけるガス噴出口３０の構造が異なる。具体的には、プラズマ処理装置１Ａでは、真空容器１０の角部の近傍に設けられるガス噴出口３０の数が、当該角部の近傍以外の箇所に設けられるガス噴出口３０の数より多い。図９の（ａ）では、真空容器１０の角部の近傍に設けられるガス噴出口３０の数が２つであり、当該角部の近傍以外の箇所に設けられるガス噴出口３０の数は１つである。
また、プラズマ処理装置１Ｂも、図９の（ｂ）に示すように、プラズマ処理装置１と比べて、真空容器１０の角部の近傍におけるガス噴出口３０の構造が異なる。具体的には、プラズマ処理装置１Ｂでは、真空容器１０の角部の近傍に設けられるガス噴出口３０Ｂの径の大きさが、当該角部の近傍以外の箇所に設けられるガス噴出口３０の径の大きさより大きい。
このように、プラズマ処理装置１Ａ、１Ｂでは、ガス噴出口３０が下記のように設けられている。具体的には、真空容器１０の角部の近傍に設けられるガス噴出口３０は、当該角部の近傍に設けられるガス噴出口３０から噴出されるガスの流量が前記角部の近傍以外の箇所に設けられるガス噴出口３０から噴出されるガスの流量より多くなるように設けられている。
よって、他の箇所に比べてガスの流量が少なくなりやすい真空容器１０の角部の近傍において、ガスの流量を多くすることができる。これにより、基板４０の各箇所で生成されるプラズマをより均一にすることができ、基板４０に形成される膜の成膜レート、膜厚、及び膜質もより均一にすることができる。
なお、ガス噴出口３０が真空容器１０の角部の近傍に設けられるとは、基板４０に形成される膜の成膜レート及び膜厚もより均一にすることができる程度に、ガス噴出口３０が真空容器１０の角部の近傍に設けられるということである。
（プラズマ処理装置１Ａの制御系の構成）
図１０の（ａ）は、プラズマ処理装置１Ａの制御系の構成を示すブロック図である。なお、図１０の（ａ）では、図５と同様に一部の構成を省略している。プラズマ処理装置１Ａは、図１０の（ａ）に示すように、ガス流量制御部１１０及びガス流量調整部１２１Ａ～１２３Ａをさらに備えている。
ガス流量制御部１１０は、ガス流量調整部１２１Ａ～１２３Ａを制御することにより、ガス流量調整部１２１Ａ～１２３Ａを通過するガスの流量を調整する。ガス流量調整部１２１Ａ～１２３Ａは、ガス流量調整部１２１～１２７と同様の構造・機能を有する。
ガス流量調整部１２１Ａ～１２３Ａはそれぞれ、図９の（ａ）に示す領域ＡＢ１～ＡＢ３のそれぞれに含まれる複数のガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を調整する。例えば、ガス流量調整部１２１Ａは、領域ＡＢ１内に含まれる複数のガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を調整する。なお、図９の（ｂ）に示すプラズマ処理装置１Ｂも、プラズマ処理装置１Ａと同様の制御系の構成を備えていてもよい。
（プラズマ処理装置１Ａのガスの流れ）
図１０の（ｂ）は、プラズマ処理装置１Ａのガスの流れの構成を示すブロック図である。なお、図１０の（ｂ）では、図５と同様に一部の構成を省略している。プラズマ処理装置１Ａは、図１０の（ｂ）に示すように、ガス供給部１３０及びガス噴出口３１Ａ～３３Ａをさらに備えている。
ガス噴出口３１Ａ～３３Ａはそれぞれ、図９の（ａ）に示す領域ＡＢ１～ＡＢ３内に含まれる全てのガス噴出口３０を示している。例えば、ガス噴出口３１Ａは、領域ＡＢ１内に含まれる全てのガス噴出口３０を示している。
ガス供給部１３０は、ガス流量調整部１２１Ａ～１２３Ａとガスの流路によって接続されており、ガス流量調整部１２１Ａ～１２３Ａにガスを供給する。ガス流量調整部１２１Ａ～１２３Ａはそれぞれ、ガス供給部１３０とガス噴出口３１Ａ～３３Ａとの間のガスの流路に設けられている。なお、図９の（ｂ）に示すプラズマ処理装置１Ｂも、プラズマ処理装置１Ａと同様のガスの流れの構成を備えていてもよい。
このように、プラズマ処理装置１Ａでは、領域ＡＢ１～ＡＢ３の大きさは互いに同一でなくてもよく、ガスの流量が少なくなりやすい真空容器１０の側壁１１、１２の近傍に設けられるガス噴出口３０を、他の箇所よりも小さい領域で制御してもよい。つまり、プラズマ処理装置１Ａでは、領域ＡＢ１、ＡＢ３の大きさを、領域ＡＢ２の大きさよりも小さくしてもよい。これにより、ガス流量制御部１１０が制御するガス流量調整部の数をより削減することができるため、ガス流量制御部１１０の制御パラメータの数をより削減することができ、ガス流量制御部１１０の制御をより簡素化することができる。また、ガス流量調整部の数がより削減するため、プラズマ処理装置１の製造コストをより削減することができる。
〔実施形態３〕
図１１の（ａ）は、本発明の実施形態３に係るプラズマ処理装置１Ｃの制御系の構成を示すブロック図であり、図１１の（ｂ）は、本発明の実施形態３に係るプラズマ処理装置１Ｃのガスの流れの構成を示すブロック図である。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
（プラズマ処理装置１Ｃの制御系の構成）
図１１の（ａ）では、図５と同様に一部の構成を省略している。プラズマ処理装置１Ｃは、図１１の（ａ）に示すように、ガス流量制御部１１０及びガス流量調整部１２１Ｃ、１２２Ｃをさらに備えている。プラズマ処理装置１Ｃの構造は、図９の（ａ）に示される範囲でプラズマ処理装置１Ａと同一であってもよい。
ガス流量制御部１１０は、ガス流量調整部１２１Ｃ、１２２Ｃを制御することにより、ガス流量調整部１２１Ｃ、１２２Ｃを通過するガスの流量を調整する。ガス流量調整部１２１Ｃ、１２２Ｃは、ガス流量調整部１２１～１２７と同様の構造・機能を有する。
ガス流量調整部１２１Ｃは、図９の（ａ）に示す領域ＡＢ１、ＡＢ３に含まれる複数のガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を調整する。ガス流量調整部１２２Ｃは、図９の（ａ）に示す領域ＡＢ２に含まれる複数のガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を調整する。
（プラズマ処理装置１Ｃのガスの流れ）
図１１の（ｂ）では、図５と同様に一部の構成を省略している。プラズマ処理装置１Ｃは、図１１の（ｂ）に示すように、ガス供給部１３０及びガス噴出口３１Ａ～３３Ａをさらに備えている。
ガス供給部１３０は、ガス流量調整部１２１Ｃ、１２２Ｃとガスの流路によって接続されており、ガス流量調整部１２１Ｃ、１２２Ｃにガスを供給する。ガス流量調整部１２１Ｃは、ガス供給部１３０とガス噴出口３１Ａ、３３Ａとの間のガスの流路に設けられている。ガス流量調整部１２２Ｃは、ガス供給部１３０とガス噴出口３２Ａとの間のガスの流路に設けられている。
このように、プラズマ処理装置１Ｃは、１つのガス流量調整部１２１Ｃによって、ガスの流量が少なくなりやすい真空容器１０の両側の側壁１１、１２の近傍に設けられるガス噴出口３１Ａ、３３Ａから噴出されるガスの流量を調整してもよい。これにより、プラズマ処理装置１Ａと比べて、ガス流量制御部１１０が制御するガス流量調整部の数をより削減することができるため、ガス流量制御部１１０の制御をより簡素化することができ、プラズマ処理装置１Ｃの製造コストをより削減することができる。
〔実施形態４〕
図１２の（ａ）は、本発明の実施形態４に係るプラズマ処理装置１Ｄの制御系の構成を示すブロック図であり、図１２の（ｂ）は、本発明の実施形態４に係るプラズマ処理装置１Ｄのガスの流れの構成を示すブロック図である。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
（プラズマ処理装置１Ｄの制御系の構成）
図１２の（ａ）では、図５と同様に一部の構成を省略している。プラズマ処理装置１Ｄは、図１２の（ａ）に示すように、ガス流量制御部１１０及びガス流量調整部１２１Ｄ、１２２Ｄをさらに備えている。プラズマ処理装置１Ｄの構造は、図９の（ａ）に示される範囲でプラズマ処理装置１Ａと同一であってもよい。
ガス流量制御部１１０は、ガス流量調整部１２１Ｄ、１２２Ｄを制御することにより、ガス流量調整部１２１Ｄ、１２２Ｄを通過するガスの流量を調整する。ガス流量調整部１２１Ｄ、１２２Ｄは、ガス流量調整部１２１～１２７と同様の構造・機能を有する。
ガス流量調整部１２１Ｄは、図９の（ａ）に示す領域ＡＢ１、ＡＢ３に含まれる複数のガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を調整する。ガス流量調整部１２２Ｄは、図９の（ａ）に示す領域ＡＢ２に含まれる複数のガス噴出口３０から噴出されるガスの流量を調整する。
（プラズマ処理装置１Ｄのガスの流れ）
図１２の（ｂ）では、図５と同様に一部の構成を省略している。プラズマ処理装置１Ｄは、図１２の（ｂ）に示すように、ガス供給部１３０及びガス噴出口３１Ａ～３３Ａをさらに備えている。
ガス供給部１３０は、ガス流量調整部１２１Ｄとガスの流路によって接続されており、ガス流量調整部１２１Ｄにガスを供給する。ガス流量調整部１２２Ｄは、ガス流量調整部１２１Ｄとガス噴出口３１Ａ、３３Ａとの間のガスの流路に設けられている。また、ガス流量調整部１２１Ｄは、ガス供給部１３０とガス流量調整部１２２Ｄ及びガス噴出口３２Ａとの間のガスの流路に設けられている。
このように、プラズマ処理装置１Ｄは、ガス流量調整部１２１Ｄによってガス噴出口３１Ａ～３３Ａに噴出されるガスの全流量を調整し、ガス流量調整部１２２Ｄによって当該全流量に対するガス噴出口３１Ａ～３３Ａのガスの流量の比を調整してもよい。これにより、真空容器１０内に導入されるガスの種類が多い場合であっても、真空容器１０内に導入されるガスの全流量を把握しやすくなり、ガス流量制御部１１０の制御パラメータの設定の誤り等を低減することができる。
〔ソフトウェアによる実現例〕
プラズマ処理装置１、１Ａ～１Ｄの制御ブロック（特にガス流量制御部１１０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
後者の場合、プラズマ処理装置１、１Ａ～１Ｄは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、前記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、前記コンピュータにおいて、前記プロセッサが前記プログラムを前記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。前記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。前記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、前記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、前記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して前記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、前記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
１、１ａ、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ プラズマ処理装置
１０ 真空容器
１３ 壁
２０ アンテナ
２１ 導体部
２２ 容量素子
３０、３１～３７、３０ａ～３０ｊ、３０Ｂ、３１Ａ～３３Ａ ガス噴出口
４０ 基板
６０ プレート（プラズマ生成抑制部材）
１１０ ガス流量制御部
Ｄ１ 長手方向
Ｌ１ 線

Claims (5)

  1. 基板が収容される真空容器内において前記基板に対向するように設けられたプラズマ生成用のアンテナを複数備え、
    前記複数のアンテナのそれぞれの長手方向に対して略垂直であり、かつ、前記複数のアンテナが互いに並ぶ方向に延伸する線の近傍に設けられた複数のガス噴出口の群が複数設けられ、
    複数のガス流量調整部を備え、
    異なる前記ガス噴出口の群には、異なる前記ガス流量調整部を通じてガスが供給され、
    前記複数のガス流量調整部によって、前記複数のガス噴出口の群のそれぞれから噴出されるガスの流量を個別に制御するガス流量制御部をさらに備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 基板が収容される真空容器内において前記基板に対向するように設けられたプラズマ生成用のアンテナを複数備え、
    前記複数のアンテナのそれぞれの長手方向に対して略垂直であり、かつ、前記複数のアンテナが互いに並ぶ方向に延伸する線の近傍に設けられた複数のガス噴出口の群が複数設けられ、
    前記複数のガス噴出口の群のそれぞれから噴出されるガスの流量を制御するガス流量制御部をさらに備え、
    前記真空容器の角部の近傍に設けられる前記ガス噴出口は、当該角部の近傍に設けられる前記ガス噴出口から噴出されるガスの流量が前記角部の近傍以外の箇所に設けられる前記ガス噴出口から噴出されるガスの流量より多くなるように設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
  3. 前記複数のアンテナは、電流が流れる導体部と、電荷を蓄積する容量素子とが交互に直列接続された構造を有するアンテナを含み、
    前記複数のガス噴出口は、前記導体部の近傍及び前記容量素子の近傍に設けられるガス噴出口を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記複数のアンテナが設けられている平面に対する法線方向から見て、前記複数のガス噴出口は、前記複数のアンテナのそれぞれの間に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記真空容器内において、前記アンテナと前記アンテナに対して前記基板とは反対側の前記真空容器の壁との間にプラズマ生成抑制部材が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
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