JP7433169B2 - 制御方法、及び、誘導結合プラズマ処理装置 - Google Patents

制御方法、及び、誘導結合プラズマ処理装置 Download PDF

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Description

本開示は、制御方法、及び、誘導結合プラズマ処理装置に関する。
特許文献１には、プラズマ処理装置の処理室内において基板をプラズマ処理する誘導結合プラズマを生成する複数のアンテナセグメントを有する誘導結合プラズマ用アンテナユニットが開示されている。複数のアンテナセグメントは、基板に対向して形成され、誘導結合プラズマの生成に寄与する誘導電界を生成する平面領域を有する。複数のアンテナセグメントは、アンテナ線を基板に交差する方向に縦巻螺旋状に巻回した構成を有する。誘導結合プラズマ用アンテナユニットは、複数のアンテナセグメントに流れる電流を制御してプラズマ密度の分布を制御する。
特開２０１３－１６２０３５号公報
本開示は、プラズマ密度をより高精度に制御できる技術を提供する。
本開示の一の態様によれば、誘導結合アンテナを構成する複数の第１のアンテナセグメントと、前記複数の第１のアンテナセグメントにそれぞれ接続される複数のインピーダンス調整部とを含む誘導結合プラズマ処理装置における制御方法であって、前記複数の第１のアンテナセグメントに高周波電力を供給してプラズマを生成する工程と、前記複数の第１のアンテナセグメントのそれぞれがいずれかに対応する複数の第１のエリアと、前記複数の第１のエリアのうちの特定のエリアに対応する特定の第１のアンテナセグメントに対応する複数の第２のエリアとが予め設定された記憶部を参照して、前記複数のインピーダンス調整部により前記複数の第１のエリアのそれぞれについてインピーダンスを調整する工程と、前記記憶部を参照して、前記複数のインピーダンス調整部のうち前記特定の第１のアンテナセグメントに接続されるインピーダンス調整部により前記複数の第２のエリアのそれぞれについてインピーダンスを調整する工程と、を含む制御方法が提供される。
一の側面によれば、プラズマ密度をより高精度に制御できる。
実施形態に係る基板処理システム５００の一例を示す平面図である。 実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置１００を示す断面図である。 アンテナセグメント１２１の一例を示す図である。 高周波アンテナ１２０の複数のエリアの一例を示す図である。 高周波アンテナ１２０のサブエリアの一例を示す図である。 高周波アンテナ１２０のエリア及びサブエリアの一例を示す図である。 アンテナセグメント１２１を含む回路系の一例を示す図である。 インピーダンス調整部とインピーダンスモニタの一例を示す図である。
＜実施形態＞
以下、本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付すことにより重複した説明を省く場合がある。
＜実施形態に係る基板処理システム＞
図１は、実施形態に係る基板処理システム５００の一例を示す平面図である。基板処理システム５００は、実施形態に係る誘導結合型プラズマ（Inductive Coupled Plasma: ＩＣＰ）処理装置を含む。
基板処理システム５００は、一例として、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display：ＦＰＤ）用の平面視で矩形状の基板Ｇに対して、各種の基板処理を実行するシステムである。基板Ｇは、一例として透明なガラス板、又は、透明な合成樹脂板等であり、表面に、発光素子や、発光素子を駆動するためのＴＦＴ（Thin Film Transistor）などを含む電子回路などが形成される。ここで、基板処理には、ドライエッチング処理（プラズマエッチング処理）、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理、又はプラズマＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）処理等のプラズマ処理（プラズマプロセス）が含まれる。基板処理は、プラズマを用いない処理、例えば後処理等の処理（プロセス）を含んでもよい。
ＦＰＤは、一例として、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display: ＬＣＤ）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、又は、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel;ＰＤＰ）等である。
ＦＰＤ用の基板Ｇの平面サイズは世代の推移と共に大規模化しており、基板処理システム５００によって処理される基板Ｇの平面サイズは、例えば、少なくとも第６世代の１５００ｍｍ×１８００ｍｍ程度のサイズから第１０．５世代の３０００ｍｍ×３４００ｍｍ程度のサイズであってもよい。また、一例として基板Ｇの厚さは０．２ｍｍから数ｍｍ程度である。１枚の基板Ｇを個片化すると複数のＦＰＤが得られる。
このように大きな平面サイズを有するＦＰＤ用の基板Ｇにプラズマ処理を施す場合には、基板Ｇの平面サイズに応じた大領域におけるプラズマ密度の均一性が求められる。
基板処理システム５００はクラスターツールであり、マルチチャンバ型で、真空雰囲気下においてシリアル処理が実行可能なシステムとして構成されている。基板処理システム５００において、中央に配設されている平面視六角形の搬送装置５２０（搬送チャンバを有し、トランスファーモジュールとも言う）の１つの辺には、ゲートバルブ５１２を介してロードロックチャンバ５１０が取り付けられている。また、搬送装置５２０の他の５つの辺には、それぞれゲートバルブ５２２を介して５基のプロセスチャンバ５３０Ａ，５３０Ｂ，５３０Ｃ，５３０Ｄ，５３０Ｅが取り付けられている。
各チャンバはいずれも同程度の真空雰囲気となるように制御されており、ゲートバルブ５２２が開いて搬送装置５２０の搬送チャンバと各プロセスチャンバ５３０Ａ～５３０Ｅとの間の基板Ｇの受け渡しが行われる際に、チャンバ間の圧力変動が生じないように調整されている。
ロードロックチャンバ５１０には、ゲートバルブ５１１を介してローダーモジュール（図示せず）が接続されており、ローダーモジュールに隣接して、ロードロックチャンバ５１０との接続箇所とは別の箇所に配置されたカセット（図示せず）に多数の基板Ｇが収容されている。ロードロックチャンバ５１０は、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で内部の圧力雰囲気を切り替えることができるように構成されており、ローダーモジュールとの間で基板Ｇの受け渡しを行う。
ロードロックチャンバ５１０は、例えば二段に積層されており、それぞれのロードロックチャンバ５１０内には、基板Ｇを保持するラック５１４や基板Ｇの位置調節を行うポジショナー５１３が設けられている。ロードロックチャンバ５１０が真空雰囲気に制御された後、ゲートバルブ５１２が開いて同様に真空雰囲気に制御されている搬送装置５２０と連通し、ロードロックチャンバ５１０から搬送装置５２０に対して矢印Ｄ２の方向に基板Ｇの受け渡しを行う。
搬送装置５２０内には矢印Ｄ１の方向に回転自在であって、かつ、各プロセスチャンバ５３０Ａ～５３０Ｅ側へスライド自在な搬送機構５２１が搭載されている。矢印Ｄ１の方向は、周方向である。搬送機構５２１は、ロードロックチャンバ５１０から受け渡された基板Ｇを所望のプロセスチャンバ（プロセスチャンバ５３０Ａ～５３０Ｅのいずれか１つ）まで搬送し、ゲートバルブ５２２が開くことにより、ロードロックチャンバ５１０と同程度の真空雰囲気に調整されている各プロセスチャンバ５３０Ａ～５３０Ｅへの基板Ｇの受け渡しを行う。
搬送装置５２０とプロセスチャンバ５３０Ａとの間では、基板Ｇは矢印Ｄ３の方向に受け渡される。同様に、搬送装置５２０とプロセスチャンバ５３０Ｂとの間では基板Ｇは矢印Ｄ４の方向に受け渡される。搬送装置５２０とプロセスチャンバ５３０Ｃとの間では基板Ｇは矢印Ｄ５の方向に受け渡される。搬送装置５２０とプロセスチャンバ５３０Ｄとの間では基板Ｇは矢印Ｄ６の方向に受け渡される。搬送装置５２０とプロセスチャンバ５３０Ｅとの間では基板Ｇは矢印Ｄ７の方向に受け渡される。基板Ｇは、プロセスレシピに従ってプロセスチャンバ５３０Ａ～５３０Ｅに搬送され、プラズマ処理等が行われる。
ここで、プロセスチャンバ５３０Ａ～５３０Ｅのうちの１又は複数のチャンバは、例えば、ハロゲン系のエッチングガス（塩素系のエッチングガス）を適用したドライエッチング処理（プラズマエッチング処理）、プラズマＣＶＤ処理、又はプラズマＰＶＤ処理等のプラズマ処理を行うチャンバであってよい。また、プロセスチャンバ５３０Ａ～５３０Ｅは、例えば、基板Ｇから塩素や塩素系化合物を除去するアフタートリートメント（後処理）を行うチャンバを含んでもよい。基板処理システム５００のうちプラズマ処理を行うチャンバを含む部分が実施形態の誘導結合プラズマ処理装置である。
プロセスチャンバ５３０Ａ～５３０Ｅのうち、プラズマ処理を行うチャンバでは、プラズマ密度の均一化を図ることが重要である。基板Ｇは平面サイズが非常に大きく、１枚の基板Ｇから複数のＦＰＤが得られる。このため、プラズマ密度の均一性が低いと基板Ｇに形成される膜質の分布が悪化し、画質が良好なＦＰＤを作製することができなくなる。このような観点から、ＦＰＤ用の基板Ｇの製造プロセスに含まれるプラズマ処理におけるプラズマ密度の均一性を高くすることは非常に重要である。
図２は実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置１００を示す断面図である。誘導結合プラズマ処理装置１００は、プロセスチャンバ５３０を含む。プロセスチャンバ５３０は、図１に示すプロセスチャンバ５３０Ａ～５３０Ｅのうちのプラズマ処理を行うチャンバである。プラズマ処理は、具体的には、一例として酸化シリコン膜や窒化シリコン膜、金属膜等のエッチング処理、基板Ｇの表面上に薄膜トランジスタを形成する際のメタル膜やＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜を保護する酸化シリコン膜や窒化シリコン膜の成膜処理、又は、レジスト膜のアッシング処理等である。
プロセスチャンバ５３０は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウム製の角筒形状の気密なチャンバである。プロセスチャンバ５３０は分解可能に組み立てられており、接地線１ａにより電気的に接地されている。プロセスチャンバ５３０は、誘電体壁（誘電体窓）２により上下にアンテナ室３および処理室４に区画されている。したがって、誘電体壁２は処理室４の天壁として機能する。誘電体壁２は、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックスや石英等で構成されている。
誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は例えば十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する梁としての機能を有する。誘電体壁２は十字状のシャワー筐体１１に対応して四分割されていてもよい。なお、誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）によりプロセスチャンバ５３０の天井に吊された状態となっている。
シャワー筐体１１は導電性材料製、望ましくは金属製であり、例えば汚染物が発生しないように内面または外面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。シャワー筐体１１は電気的に接地されている。
シャワー筐体１１には水平に伸びるガス流路１２が形成されており、このガス流路１２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔１２ａが連通している。一方、誘電体壁２の上面中央には、ガス流路１２に連通するガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、プロセスチャンバ５３０の天井を貫通して外側へ延在し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。したがって、プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給された処理ガスがガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、ガス吐出孔１２ａから処理室４内へ吐出される。
プロセスチャンバ５３０におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、この支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。
また、誘導結合プラズマ処理装置１００は、高周波（ＲＦ: Radio Frequency）アンテナ１２０を有するアンテナユニット５０を含む。高周波アンテナ１２０には、給電部５１、給電線１９、整合器１４を介して高周波電源１５が接続されている。また、高周波アンテナ１２０は絶縁部材で構成されるスペーサ１７により誘電体壁２から離間している。そして、高周波アンテナ１２０に、高周波電源１５から例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給されることにより、処理室４内に誘導電界が生成され、この誘導電界によりシャワー筐体１１から供給された処理ガスがプラズマ化される。
アンテナユニット５０は、高周波アンテナ１２０と、整合器１４を経た高周波電力を高周波アンテナ１２０に給電する給電部５１とを含む。高周波アンテナ１２０は、誘電体壁２の上面に設けられている。
高周波アンテナ１２０は、複数のアンテナセグメントを有する。図３に示されるように、各アンテナセグメントは、銅線等で構成されるアンテナ線を巻回したものである。アンテナセグメントの詳細については後述する。
高周波アンテナ１２０の複数のアンテナセグメントの平面部は、誘電体壁２の上面側において下側を向き、高周波電力に対して誘電体窓として機能する誘電体壁２を介して基板Ｇの上面に対向するように設けられている。高周波アンテナ１２０の複数のアンテナセグメントの平面部は、同心状の矩形環状をなすように配置されており、全体として基板Ｇに対応する矩形状の平面を構成している。高周波アンテナ１２０の複数のアンテナセグメントの平面部は、全体として矩形環状をなす多分割環状アンテナを構成しており、プラズマ生成に寄与する誘導電界を生成する。
高周波アンテナ１２０は、プロセスチャンバ５３０内に生成されたプラズマに対し、いくつかの領域に分けてプラズマ密度分布を制御するために、高周波電力を供給する１又は２以上のアンテナセグメントが属する複数のエリアに分けられている。複数のエリアのうち特定のエリアはさらに複数のサブエリアに分けられ、各サブエリアに１又は２以上のアンテナセグメントが属する。特定のエリアに属するアンテナセグメントは、特定の第１のアンテナセグメントの一例である。また、エリアは、第１のエリアの一例であり、サブエリアは、第２のエリアの一例である。
高周波アンテナ１２０の複数のアンテナセグメントは、インピーダンス及び出力電力をエリア毎に独立して制御可能であり、複数のサブエリアを含むエリアについては、さらにサブエリア毎にインピーダンス及び出力電力を独立して制御可能である。基板Ｇは上述のように平面サイズが大きいので、エリア毎の大まかな制御と、サブエリア毎の細かな制御とを行うことで、大面積の基板Ｇに対応したプラズマの密度を均一化するために、高周波アンテナ１２０は、このような構成を有している。この詳細については、図４乃至図７を用いて後述する。
処理室４内の下方には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１２０と対向するように、基板Ｇを載置するための載置台２３が設けられている。載置台２３は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。載置台２３に載置された基板Ｇは、静電チャック（図示せず）により吸着保持される。
載置台２３は絶縁体枠２４内に収納され、さらに、プロセスチャンバ５３０の底部に支持される。載置台２３には図示しない昇降ピンが備えられ、基板Ｇの搬入出時に昇降ピンにより基板Ｇが上下方向に昇降される。また、処理室４の側壁４ａには、基板Ｇを搬入出するための搬入出口２７ａおよびそれを開閉するゲートバルブ５１２が設けられている。
載置台２３には、給電線２５ａにより、整合器２８を介して高周波電源２９が接続されている。この高周波電源２９は、プラズマ処理中に、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が３．２ＭＨｚの高周波電力を載置台２３に印加する。このバイアス用の高周波電力により生成されたセルフバイアスによって、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Ｇに引き込まれる。
さらに、載置台２３内には、基板Ｇの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等を含む温度制御機構と、温度センサとが設けられている（いずれも図示せず）。これらの機構や部材に対する配管や配線は、プロセスチャンバ５３０の外に導出される。
処理室４の底部には、排気管３１を介して真空ポンプ等を含む排気装置３０が接続される。この排気装置３０により、処理室４が排気され、プラズマ処理中、処理室４内が所定の真空雰囲気（例えば１．３３Ｐａ）に設定、維持される。
載置台２３に設けられた温度制御機構による基板Ｇの温度制御性を高めるため、載置台２３の上面と基板Ｇの裏面との間の微細な隙間に一定の圧力の熱伝達用ガス（Ｈｅガス）を供給するＨｅガス流路４１が設けられている。このように基板Ｇの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避できるようになっている。
誘導結合プラズマ処理装置１００は、制御装置１１０を含む。制御装置１１０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。制御装置１１０は、主制御部１１１、プラズマ生成処理部１１２、エリア設定部１１３、調整処理部１１４、及びメモリ１１５を有する。主制御部１１１、プラズマ生成処理部１１２、エリア設定部１１３、調整処理部１１４は、制御装置１１０が実行するプログラムの機能（ファンクション）を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１１５は、制御装置１１０のメモリを機能的に表したものである。調整処理部１１４は、第１調整処理部及び第２調整処理部の一例であり、メモリ１１５は記憶部の一例である。
誘導結合プラズマ処理装置１００の各構成部は、制御装置１１０に接続されており、制御装置１１０の主制御部１１１、プラズマ生成処理部１１２、エリア設定部１１３、調整処理部１１４によって制御される。また、制御装置１１０には、オペレータによる誘導結合プラズマ処理装置１００を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、誘導結合プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を含むユーザーインターフェース１０１が接続されている。なお、オペレータは、誘導結合プラズマ処理装置１００が納入された工場等の作業者に限らず、誘導結合プラズマ処理装置１００の製造工場等における出荷前の組み立て段階等で誘導結合プラズマ処理装置１００を操作する作業者も含む。
主制御部１１１は、制御装置１１０の制御処理を統括する処理部であり、プラズマ生成処理部１１２、エリア設定部１１３、及び調整処理部１１４が行う以外の処理を実行する。例えば、主制御部１１１は、基板Ｇの搬送制御や、プロセスレシピに従ってエッチング処理や成膜処理等の制御処理を行う。
プラズマ生成処理部１１２は、高周波アンテナ１２０の複数のエリアに高周波電力を供給してプラズマを生成するプラズマ生成処理を行う。プラズマ生成処理部１１２は、給電部５１が出力する高周波電力の出力の調整等も行う。
エリア設定部１１３は、オペレータによる入力操作に従って、高周波アンテナ１２０の複数のアンテナセグメントについて複数のエリアと複数のサブエリアとを設定し、複数のエリア及び複数のサブエリアと、アンテナセグメントとの関係を表すデータをメモリ１１５に格納する。これにより、高周波アンテナ１２０の複数のアンテナセグメントは、いずれかのエリアに所属するように設定され、さらに一部のアンテナセグメントは、エリア内で分けられる複数のサブエリアのいずれかに所属するように設定される。
ここでは一例として、高周波アンテナ１２０の全体に複数のエリアを設定してから、複数のエリアのうちの特定のエリア内に複数のサブエリアを設定する形態について説明するが、複数のサブエリアを設定した後に、複数のサブエリアの少なくとも一部のサブエリアをまとめることによって複数のエリアを設定してもよい。
エリアとサブエリアの設定は、一例として、誘導結合プラズマ処理装置１００の製造工場等において、誘導結合プラズマ処理装置１００を組み立てる作業において行われる。すなわち、製造工場等からの出荷時において、メモリ１１５は、複数のエリア及び複数のサブエリアと、アンテナセグメントとの関係を表すデータを記憶している。また、一例として、誘導結合プラズマ処理装置１００でＦＰＤを製造する製造工場において、オペレータによる入力操作によって、複数のエリア及び複数のサブエリアと、アンテナセグメントとの関係を表すデータを変更してもよい。エリアとサブエリアの詳細については、図４乃至図６を用いて後述する。
調整処理部１１４は、メモリ１１５に記憶された複数のエリア及び複数のサブエリアと、アンテナセグメントとの関係を表すデータを参照して、高周波アンテナ１２０のアンテナセグメントに接続されるインピーダンス調整部のインピーダンスをエリア毎に（エリア単位で）調整してから、各エリア内でアンテナセグメントに接続されるインピーダンス調整部のインピーダンスをサブエリア毎に（サブエリア単位で）調整する。インピーダンス調整部と、調整処理部１１４によるインピーダンス調整部のインピーダンスの調整方法とについては後述する。
メモリ１１５は、誘導結合プラズマ処理装置１００で実行される各種処理を実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて誘導結合プラズマ処理装置１００の各構成部に処理を実行させるためのプログラム（プロセスレシピ）を記憶（格納）する。なお、プロセスレシピは、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性の記憶媒体から制御装置１１０に伝送されてメモリ１１５に格納されたものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してプロセスレシピを制御装置１１０に伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１０１からの指示等にて任意のプロセスレシピをメモリ１１５から呼び出して制御装置１１０が実行することで、制御装置１１０の制御下で、誘導結合プラズマ処理装置１００での所望のプラズマ処理等が行われる。
また、メモリ１１５は、後述する高周波アンテナ１２０について複数のエリア及び複数のサブエリアと、アンテナセグメントとの関係を表すデータを記憶する。複数のエリア及び複数のサブエリアと、アンテナセグメントとの関係を表すデータは、エリア設定部１１３がメモリ１１５に記憶する。また、メモリ１１５は、調整処理部１１４がインピーダンス調整部について設定したインピーダンスの値を表すデータを記憶する。
図３は、アンテナセグメント１２１の一例を示す図である。アンテナセグメント１２１は、高周波アンテナ１２０が有する複数のアンテナセグメント１２１のうちの１つである。図３にはＸＹＺ座標系を示す。ＸＹ平面は水平面に平行であり、Ｚ方向は鉛直上方向である。
アンテナセグメント１２１は、例えば、水平方向に延在する巻回軸ＲＡに対して、銅等の導電性材料製のアンテナ線１２２を上下方向に立体的に複数回にわたって巻回したものである。巻回軸ＲＡは、一例としてＸ軸に平行である。アンテナ線１２２は、水平面内で巻回されているのではなく、上下方向（縦方向）に折り曲げられて巻回されている。アンテナ線１２２は、ＹＺ面視で矩形状に縦方向に巻回されている。アンテナ線１２２は、端部１２２Ａと端部１２２Ｂとの間で複数回にわたって巻回されているため、複数の底部１２２Ｃを有する。底部１２２Ｃは、立体的に巻回されるアンテナ線１２２の底に位置する部分である。複数の底部１２２Ｃは、一例としてＹ軸に平行であり、水平面に平行な平面部１２５を構成する。図３に示すアンテナ線１２２は、一例として３本の底部１２２Ｃを有するため、平面部１２５は、一例として３本の底部１２２Ｃによって構成されている。平面部１２５が発生する誘導電界は、プラズマの生成に寄与する。
図３に示すアンテナセグメント１２１の形状は一例であり、高周波アンテナ１２０が有する複数のアンテナセグメント１２１の形状は、各エリア及び各サブエリアの形状等に合わせられている。このため、各エリア及び各サブエリアの場所によっては、アンテナセグメント１２１の形状は、図３に示すアンテナセグメント１２１の形状とは異なる場合があるが、すべてのアンテナセグメント１２１は、複数の底部１２２Ｃによって構成される平面部１２５を有する。
図４は、高周波アンテナ１２０の複数のエリアＡ１～Ａ１０の一例を示す図である。エリアＡ１～Ａ１０は、オペレータの操作入力に基づいてエリア設定部１１３によって設定される。エリア設定部１１３は、エリアＡ１～Ａ１０に限らず、例えば次のようにして複数のエリアを設定してもよい。エリア設定部１１３は、例えば、過去の基板Ｇの処理結果に応じてプラズマの中心領域、中間領域、最外周領域のプラズマ密度等のプラズマ特性を求め、若しくはプラズマにより処理が施された基板Ｇにおけるエッチグレートなどのプロセス特性を求め、求めた結果からプラズマの面内均一性を図るためにプラズマの各部を独立制御する複数のエリアを自動設定してもよい。エリアＡ１～Ａ１０は、矩形状の全体エリアＡ０内に配置されている。全体エリアＡ０は、平面視で基板Ｇに対応する矩形状の領域であり、図２に示す誘電体壁２上の領域である。エリアＡ１は、第３のエリアの一例である。エリアＡ２～Ａ１０は、第１のエリアの一例である。エリアＡ１～Ａ１０のうち、エリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０は、複数のサブエリアに分けられる特定のエリアの一例である。アンテナセグメント１２１のうち、特定のエリアであるエリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０に所属するアンテナセグメント１２１は、特定の第１のアンテナセグメントの一例である。高周波アンテナ１２０は、一例として、複数のアンテナセグメント１２１（図３参照）によって構成される３つの高周波アンテナ１２０Ａ～１２０Ｃを有する。エリアＡ２～Ａ１０内に配置されるアンテナセグメント１２１は、後述するインピーダンス調整部に接続される第１のアンテナセグメントの一例である。エリアＡ１に配置されるアンテナセグメント１２１は、後述するインピーダンス調整部に接続されない第２のアンテナセグメントの一例である。
高周波アンテナ１２０Ａ～１２０Ｃとして示す同心状の３つの矩形環状の破線は、高周波アンテナ１２０を構成する複数のアンテナセグメント１２１の平面部１２５（図３参照）の配置と底部１２２Ｃの概略的な延在方向とを表している。ここでは、複数のアンテナセグメント１２１の平面部１２５の配置を破線で示すが、実際には複数の平面部１２５はある程度の幅を有する。複数のアンテナセグメント１２１の平面部１２５が同心状の３本の矩形環をなすように配置されることによって、高周波アンテナ１２０は、全体エリアＡ０内の全体でプラズマ生成に寄与する誘導電界を生成する。高周波アンテナ１２０Ａ～１２０Ｃは、全体エリアＡ０内におけるプラズマ密度を均一化しやすくするために、同心矩形環状に配置されている。
エリアＡ１は、最も内側に位置する高周波アンテナ１２０Ａの配置領域を含む矩形状のエリアであり、１０個のエリアＡ１～Ａ１０の中心に位置する。エリアＡ２は、３本の高周波アンテナ１２０Ａ～１２０Ｃのうちの真ん中に位置する高周波アンテナ１２０Ｂの配置領域を含む矩形環状のエリアであり、エリアＡ１の外側に位置する。エリアＡ３～Ａ１０は、最も外側に位置する高周波アンテナ１２０Ｃの配置領域を含み、全体として矩形環状のエリアを構成する。エリアＡ３～Ａ１０は、エリアＡ２の外側に位置する。エリアＡ３～Ａ１０は、図４に示すように時計回りにこの順に配置されている。
エリアＡ３～Ａ１０のうち、エリアＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０は、全体エリアＡ０の４辺に沿って配置される矩形状のエリアである。エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９は、全体エリアＡ０の四隅に配置される略矩形状のエリアであり、厳密には内側の角にエリアＡ２の角が入り込んでおり、極太のＬ字状のエリアである。
ここで、エリアＡ１に配置される高周波アンテナ１２０Ａは、一例として、２つのアンテナセグメント１２１を含む。２つのアンテナセグメント１２１の平面部１２５（図３参照）は、矩形環状の高周波アンテナ１２０Ａを構成する。エリアＡ１は、一例としてサブエリアには分けられていない。エリアＡ１をサブエリアに分けていない理由は、エリアＡ１はすべてのエリアＡ１～Ａ１０の中心にあり、エリアＡ１から見て周囲のエリアＡ２～Ａ１０は対称的に配置されているため、プラズマ密度の均一化を図りやすいことと、全体エリアＡ０の平面サイズが第１０．５世代の３０００ｍｍ×３４００ｍｍ程度のサイズであっても、エリアＡ１は縦横のサイズが全体エリアＡ０の２０％程度で比較的小さいため、プラズマ密度の均一化を図りやすいこととによるものである。また、詳細は後述するが、すべてのアンテナセグメント１２１のうち、エリアＡ１に含まれる２つのアンテナセグメント１２１は、インピーダンス調整部に接続されていない。各エリアのインピーダンスを調整することにより各エリア間のインピーダンス比を調整し、それによって各エリアに分配される高周波電力を制御するのであるが、インピーダンス比の調整を目的とするのであれば、複数のエリアの全てについてインピーダンスが可変である必要は無く、一部については固定であってもよいためである。もちろん、全エリアのアンテナセグメントをインピーダンス調整部に接続しインピーダンスを可変としても目的は達成されるが、コスト削減等のため、可変が不要となる一部のアンテナセグメントについてはインピーダンス調整部に接続されていない。なお、エリアＡ１の各アンテナセグメントにもインピーダンス調整部が接続される場合には、エリアＡ１内におけるプラズマ密度の均一性をさらに向上させるために、エリアＡ１をサブエリアに分割してもよい。
エリアＡ２に配置される高周波アンテナ１２０Ｂは、一例として、８つのアンテナセグメント１２１を有する。８つのアンテナセグメント１２１の平面部１２５（図３参照）は、矩形環状に配置されている。エリアＡ２は、一例として８つのサブエリアに分割される。
高周波アンテナ１２０ＣのうちのエリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９内に配置される部分は、全体エリアＡ０内の四隅（４つの角部）に配置されており、一例として、それぞれが１つのアンテナセグメント１２１によって実現される。エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９内のアンテナセグメント１２１の平面部１２５（図３参照）は、破線で示す高周波アンテナ１２０ＣのようにＬ字型に９０度屈曲している。エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９は、一例としてサブエリアには分けられていない。
高周波アンテナ１２０ＣのうちのエリアＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０内に配置される部分は、全体エリアＡ０の４辺に沿って配置されており、一例として、それぞれが３つのアンテナセグメント１２１によって実現される。エリアＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０内に３つずつ配置されるアンテナセグメント１２１の平面部１２５（図３参照）は、破線で示す高周波アンテナ１２０Ｃのように直線状に配置されている。エリアＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０は、一例としてそれぞれ３つのサブエリアに分けられる。
エリアＡ２の外側の矩形環状の部分をエリアＡ３～Ａ１０に分けたのは、次のような理由によるものである。プラズマは、通常、軸対象で拡散するため、中心からの距離が辺部よりも遠い隅部へは辺部よりもプラズマが拡散し難くなる。それゆえ、全体エリアＡ０の四隅（４つの角部）は、プラズマ密度が低くなる傾向がある。このため、四隅を独立的に制御するためにエリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９を設け、その間にエリアＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を設けている。四隅に位置するエリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９では、内側に位置するエリアＡ１及びＡ２や、エリアＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０よりもプラズマの出力を大きくすることによって、全体エリアＡ０の四隅でのプラズマ密度を四隅以外のプラズマ密度と均一化できるようにしている。
また、四隅のエリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９をサブエリアに分けずにそれぞれ１つのアンテナセグメント１２１で構成したのは、エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９は比較的小さいことと、プラズマ密度が低くなる傾向がある四隅において、Ｌ字型に屈曲したアンテナセグメント１２１の対称性を利用してバランスを取ることで、四隅におけるプラズマ密度を中心部と均一化するためである。
図５は、高周波アンテナ１２０のサブエリアの一例を示す図である。図６は、高周波アンテナ１２０のエリア及びサブエリアの一例を示す図である。各サブエリアは、第２のエリアの一例である。各サブエリアは、オペレータの操作入力に基づいてエリア設定部１１３によって設定される。エリア設定部１１３は、これに限らず、過去の基板Ｇの処理結果に応じてプラズマの中心領域、中間領域、最外周領域のプラズマ密度等のプラズマ特性を求め、若しくはプラズマにより処理が施された基板Ｇにおけるエッチグレートなどのプロセス特性を求め、求めた結果からプラズマの更なる面内均一性を図るために特定のエリアを更に分割した複数のサブエリアを自動設定してもよい。
図５（Ａ）及び図６には、エリアＡ２に含まれる８つのサブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８を示す。サブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８は、矩形環状のエリアＡ２を高周波アンテナ１２０Ｂの延在方向に沿って分けて得られるサブ領域である。サブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８の各々には、アンテナセグメント１２１が１つずつ配置される。エリアＡ３～Ａ１０に関しては、全体エリアＡ０の４辺に沿って配置されるエリアＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０よりも、全体エリアＡ０の四隅に位置するエリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９の方がプラズマが弱くなる傾向がある。
エリアＡ２は、全体エリアＡ０の４辺に位置するエリアＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０と、全体エリアＡ０の四隅に位置するエリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９とに囲まれており、エリアＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０に隣接するサブエリアＳＡ２２、ＳＡ２４、ＳＡ２６、ＳＡ２８と、エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９の内側の角に接するサブエリアＳＡ２１、ＳＡ２３、ＳＡ２５、ＳＡ２７との８つに分けられている。エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９に近いサブエリアＳＡ２１、ＳＡ２３、ＳＡ２５、ＳＡ２７は、サブエリアＳＡ２２、ＳＡ２４、ＳＡ２６、ＳＡ２８よりもプラズマが弱くなる傾向がある。サブエリアＳＡ２２、ＳＡ２４、ＳＡ２６、ＳＡ２８とは独立的にインピーダンスを調整可能にして、サブエリアＳＡ２１、ＳＡ２３、ＳＡ２５、ＳＡ２７におけるプラズマの出力を大きくすることによって、エリアＡ２の全体におけるプラズマ密度の均一化を図るために、エリアＡ２をサブエリアＳＡ２１～Ａ２８に分けている。
図５（Ｂ）及び図６には、エリアＡ４に含まれる３つのサブエリアＳＡ４１～ＳＡ４３を示す。サブエリアＳＡ４１～ＳＡ４３は、エリアＡ４を高周波アンテナ１２０Ｃの延在方向に沿って分けて得られるサブ領域である。サブエリアＳＡ４１～ＳＡ４３の各々には、アンテナセグメント１２１が１つずつ配置される。全体エリアＡ０の角部にあるエリアＡ３及びＡ５はプラズマが弱くなる傾向があるため、エリアＡ４をエリアＡ３及びＡ５を結ぶ方向で分けて、サブエリア毎にインピーダンスを調整して全体のプラズマ密度の均一化を実現可能にするために、エリアＡ３及びＡ５に隣接するサブエリアＳＡ４１及びＳＡ４３と、サブエリアＳＡ４１及びＳＡ４３の間に位置し、エリアＡ３及びＡ５から離れているサブエリアＳＡ４２とに分けている。サブエリアＳＡ４１及びＳＡ４３におけるプラズマの出力をサブエリアＳＡ４２におけるプラズマの出力よりも大きくすることで、エリアＡ４内におけるプラズマ密度の均一化を図るために、エリアＡ４をエリアＡ３及びＡ５を結ぶ方向で分けている。なお、エリアＡ８については、エリアＡ４と同様に、エリアＡ７及びＡ９を結ぶ方向において３つのサブエリアに分ければよい。
図５（Ｃ）及び図６には、エリアＡ６に含まれる３つのサブエリアＳＡ６１～ＳＡ６３を示す。サブエリアＳＡ６１～ＳＡ６３は、エリアＡ６を高周波アンテナ１２０Ｃの延在方向に沿って分けて得られるサブ領域である。サブエリアＳＡ６１～ＳＡ６３の各々には、アンテナセグメント１２１が１つずつ配置される。全体エリアＡ０の角部にあるエリアＡ５及びＡ７はプラズマが弱くなる傾向があるため、エリアＡ６をエリアＡ５及びＡ７を結ぶ方向で分けて、サブエリア毎にインピーダンスを調整して全体のプラズマ密度の均一化を実現可能にするために、エリアＡ５及びＡ７に隣接するサブエリアＳＡ６１及びＳＡ６３と、サブエリアＳＡ６１及びＳＡ６３の間に位置し、エリアＡ５及びＡ７から離れているサブエリアＳＡ６２とに分けている。サブエリアＳＡ６１及びＳＡ６３におけるプラズマの出力をサブエリアＳＡ６２におけるプラズマの出力よりも大きくすることで、エリアＡ６内におけるプラズマ密度の均一化を図ることができる。なお、エリアＡ１０については、エリアＡ６と同様に、エリアＡ９及びＡ３を結ぶ方向において３つのサブエリアに分ければよい。
また、図６には、上述したサブエリアの他に、エリアＡ８に含まれるサブエリアＳＡ８１～ＳＡ８３と、エリアＡ１０に含まれるサブエリアＳＡ１０１～ＳＡ１０３とを示す。エリアＡ８に含まれるサブエリアＳＡ８１～ＳＡ８３の構成は、エリアＡ４に含まれるサブエリアＳＡ４１～ＳＡ４３と同様である。エリアＡ１０に含まれるサブエリアＳＡ１０１～ＳＡ１０３の構成は、エリアＡ６に含まれるサブエリアＳＡ６１～ＳＡ６３と同様である。エリアＡ８及びＡ１０においても、サブエリアの位置に応じてプラズマの出力を調整することで、プラズマ密度の均一化を図ることができる。
このように、全体エリアＡ０の内部には２６個のアンテナセグメント１２１が配置され、そのうちの２４個のアンテナセグメント１２１（複数の第１のアンテナセグメントの一例）は、９個のエリアＡ２～Ａ１０（複数の第１のエリアの一例）内に配置される。これは、複数（一例として２４個）の第１のアンテナセグメントに複数（一例として９個）の第１のエリアが対応していることの一例である。複数の第１のアンテナセグメントと、複数の第１のエリアとが対応することにおいては、複数の第１のエリアの数と、複数の第１のエリアに配置される複数の第１のアンテナセグメントの数とが任意の比率であってよい。
エリアＡ１～Ａ１０は、エリア設定部１１３によって設定され、エリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０についてサブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８、ＳＡ４１～ＳＡ４３、ＳＡ６１～ＳＡ６３、ＳＡ８１～ＳＡ８３、ＳＡ１０１～ＳＡ１０３がエリア設定部１１３によって設定される。各エリア及び各サブエリアと、各エリア及び各サブエリアに含まれるアンテナセグメント１２１との関係を表すデータは、エリア設定部１１３によってメモリ１１５に記憶される。
なお、エリア設定部１１３がサブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８、ＳＡ４１～ＳＡ４３、ＳＡ６１～ＳＡ６３、ＳＡ８１～ＳＡ８３、ＳＡ１０１～ＳＡ１０３を設定してから、これらのサブエリアの一部を含むエリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を設定して、各エリア及び各サブエリアと、各エリア及び各サブエリアに含まれるアンテナセグメント１２１との関係を表すデータをメモリ１１５に記憶してもよい。この場合に、サブエリアに分けられないエリアＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９については、エリア設定部１１３がエリアＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９と、各エリアに含まれるアンテナセグメント１２１との関係を設定すればよい。
図７は、アンテナセグメント１２１を含む回路系の一例を示す図である。高周波アンテナ１２０は、２６個のアンテナセグメント１２１を含む。図７において左側から右側に向けて、エリアＡ１に含まれる２つのアンテナセグメント１２１、エリアＡ２のサブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８に１つずつ含まれるアンテナセグメント１２１、エリアＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０のサブエリアＳＡ４１～ＳＡ４３、ＳＡ６１～ＳＡ６３、ＳＡ８１～ＳＡ８３、ＳＡ１０１～ＳＡ１０３に１つずつ含まれるアンテナセグメント１２１、及び、エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９に１つずつ含まれるアンテナセグメント１２１を示す。
エリアＡ１に含まれる２つのアンテナセグメント１２１は、給電線１９によって電流計１３２及び整合器１４を介して高周波電源１５に接続されている。エリアＡ１に含まれる２つのアンテナセグメント１２１には、後述するインピーダンス調整部１３１は接続されていない。エリアＡ１に含まれる２つのアンテナセグメント１２１は、第２のアンテナセグメントの一例である。
電流計１３２は、アンテナセグメント１２１に供給される高周波電力の電流値を測定するために設けられており、電流値を表すデータは調整処理部１１４に伝送される。高周波電力の電流値を測定することで、高周波電力が供給されたアンテナセグメント１２１によって発生する誘導電界の強度が分かり、誘導電界の強度がプラズマ密度に反映されるため、電流計１３２は、プラズマ密度をモニタするために設けられている。なお、図７においては、電流計１３２をアンテナセグメント１２１の上流に設けているが、電流計１３２をアンテナセグメントの下流に設けてもよい。その場合、電流計１３２に高い電圧がかからないため高耐圧である必要が無く、装置のコストを下げることができるというメリットがある。
整合器１４は、可変コンデンサ等を含み、高周波アンテナ１２０により生成されたプラズマと高周波電源１５からの高周波電力を供給する回路との間のインピーダンス整合を取る回路である。高周波電源１５は、所定周波数の高周波電力（ＲＦ電力）を出力する高周波電源である。所定周波数は、一例として１３．５６ＭＨｚである。
エリアＡ１に含まれる２つのアンテナセグメント１２１以外のアンテナセグメント１２１にインピーダンス調整部１３１を接続するのは、各アンテナセグメント１２１の属する回路に応じてインピーダンスを調整し、そのインピーダンスの比率に応じて高周波電源１５からの高周波電力を各アンテナセグメント１２１へ分配するためである。比率を定めるためには必ずしも全てのアンテナセグメントにインピーダンス調整部を設ける必要は無く、一部についてはインピーダンス調整部が不要となるため、一例として、エリアＡ１についてはインピーダンス調整部が設けられていない。なお、エリアＡ１に含まれる２つのアンテナセグメント１２１についても、整合器１４によるインピーダンスの調整に加えてインピーダンス調整部１３１によるインピーダンスの調整を行いたいような場合には、インピーダンス調整部１３１を接続してもよい。
エリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０のサブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８、ＳＡ４１～ＳＡ４３、ＳＡ６１～ＳＡ６３、ＳＡ８１～ＳＡ８３、ＳＡ１０１～ＳＡ１０３に１つずつ含まれるアンテナセグメント１２１には、給電線１９によってインピーダンス調整部１３１及び電流計１３２が１つずつ接続される。これらのエリア及びサブエリアのアンテナセグメント１２１は、給電線１９によってインピーダンス調整部１３１、電流計１３２、及び整合器１４を介して高周波電源１５に接続されている。なお、図２に示す給電部５１は、インピーダンス調整部１３１及び電流計１３２等に相当する。
エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９に１つずつ含まれるアンテナセグメント１２１には、給電線１９によってインピーダンス調整部１３１及び電流計１３２が１つずつ接続される。これらのエリアのアンテナセグメント１２１は、給電線１９によってインピーダンス調整部１３１、電流計１３２、及び整合器１４を介して高周波電源１５に接続されている。
図７に示す２６個のアンテナセグメント１２１、及び、２４個のインピーダンス調整部１３１は、アンテナ回路１５０を構成する。このようなアンテナ回路１５０において、エリアＡ２～Ａ１０に含まれる２４個のアンテナセグメント１２１のインピーダンスは、２４個のインピーダンス調整部１３１によって独立的に調整可能である。インピーダンス調整部１３１のインピーダンスを調整することによって、各アンテナセグメント１２１の属する回路間のインピーダンス比を調整できるので、２４個のアンテナセグメント１２１に供給される高周波電力の出力を個別に調整することができる。
２４個のインピーダンス調整部１３１のインピーダンスを調整してエリアＡ２～Ａ１０に含まれる２４個のアンテナセグメント１２１によって生成されるプラズマの密度をエリア単位及びサブエリア単位で微調整することによって、基板Ｇに対応した大面積の全体エリアＡ０内に密度の均一性の高いプラズマを生成することができる。このようなインピーダンス調整部１３１のインピーダンスの調整は、調整処理部１１４が後述するインピーダンスモニタの測定値（インピーダンスの測定値）と、電流計１３２で測定される電流値とをモニタ（監視）しながら、均一性の高いプラズマが得られるように行う。
図８は、インピーダンス調整部とインピーダンスモニタの一例を示す図である。図８には、一例としてエリアＡ２のサブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８に含まれるアンテナセグメント１２１のインピーダンスを調整するインピーダンス調整部１３１と、アンテナセグメント１２１のインピーダンスをモニタするインピーダンスモニタ１３３とを示す。図８では電流計１３２（図７参照）を省略する。また、インピーダンス調整部１３１については図７で説明した通りである。
図８に示すように、インピーダンスモニタ１３３は、サブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８に１つずつ設けられるアンテナセグメント１２１に対して、１つずつ設けられている。インピーダンスモニタ１３３は、一例として、インピーダンス調整部１３１の内部に設けられてもよく、また、インピーダンス調整部１３１とアンテナセグメント１２１との間に設けられてもよい。インピーダンスモニタ１３３は、一例として、各アンテナの電流比からインピーダンス比を算出するモジュールであってもよく、また、高周波電力の反射係数、ＶＳＷＲ(Voltage Standing Wave Ratio)、及び位相等を検出可能なデバイスであってもよい。
エリアＡ２については、上述のような構成によって、８つのサブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８にそれぞれ含まれる８つのアンテナセグメント１２１のインピーダンスをインピーダンスモニタ１３３で独立的にモニタすることができ、インピーダンス調整部１３１で独立的にインピーダンスを調整することができる。また、エリアＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０のサブエリアＳ４１～Ｓ４３、ＳＡ６１～ＳＡ６３、ＳＡ８１～ＳＡ８３、ＳＡ１０１～ＳＡ１０３についても同様に、各サブエリアのアンテナセグメント１２１に対して、インピーダンスモニタ１３３を１つずつ設ければよい。また、エリアＡ１に含まれる２つのアンテナセグメント１２１と、エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９に１つずつ含まれるアンテナセグメント１２１とに対して、インピーダンスモニタ１３３を１つずつ設ければよい。
調整処理部１１４は、電流計１３２で高周波電力の電流値をモニタするとともに、インピーダンスモニタ１３３でアンテナセグメント１２１のインピーダンスをモニタしながら、全体エリアＡ０内におけるプラズマ密度が均一になるように、インピーダンス調整部１３１のインピーダンスを調整する。この結果、プラズマの密度をエリア単位及びサブエリア単位で調整され、基板Ｇに対応した大面積の全体エリアＡ０内におけるプラズマ密度の均一化を図ることができる。
調整処理部１１４が以上のようなインピーダンス調整部１３１の調整処理を行うのは、一例として、ＦＰＤの製造工場に設置して誘導結合プラズマ処理装置１００を立ち上げる際（セッティングを行う際）である。また、一例として、誘導結合プラズマ処理装置１００で行うプラズマ処理の種類が変更された場合に、調整処理部１１４は、オペレータによる入力操作に従ってインピーダンス調整部１３１の調整処理を行う。また、一例として、誘導結合プラズマ処理装置１００の使用後にプラズマ密度の分布が変化した場合に、調整処理部１１４は、オペレータによる入力操作に従ってインピーダンス調整部１３１の調整処理を行う。
以上のような構成により、エリアＡ１～Ａ１０とサブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８、Ｓ４１～Ｓ４３、ＳＡ６１～ＳＡ６３、ＳＡ８１～ＳＡ８３、ＳＡ１０１～ＳＡ１０３とに分けられた高周波アンテナ１２０において、すべてのアンテナセグメント１２１に流れる電流を制御することができ、電流の制御を介して誘導電界を制御してプラズマの密度分布をきめ細かく制御することができる。このため、密度の均一性の高いプラズマを生成することができる。
ＦＰＤ用の基板Ｇは、上述のように１辺が３ｍ以上に及ぶ巨大な平面サイズを有する。このように巨大な基板Ｇを均一な密度のプラズマを用いてエッチング等のプラズマ処理を行うには、高周波アンテナ１２０をエリアＡ１～Ａ１０に分割するだけでは、特に面積の大きいエリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０におけるプラズマ密度の均一化が不十分になる。このため、さらにエリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０をサブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８、Ｓ４１～Ｓ４３、ＳＡ６１～ＳＡ６３、ＳＡ８１～ＳＡ８３、ＳＡ１０１～ＳＡ１０３に分けている。
また、単にエリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０をサブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８、Ｓ４１～Ｓ４３、ＳＡ６１～ＳＡ６３、ＳＡ８１～ＳＡ８３、ＳＡ１０１～ＳＡ１０３に分けても全体でのプラズマ密度を均一化することは容易ではない。このため、まずはエリア単位で（エリアＡ１～Ａ１０の各々で）インピーダンスの調整を行ってエリア毎のプラズマ密度の差を小さくすることによって、全体エリアＡ０内での全体的なプラズマ密度の調整を行えばよい。そして、その後にサブエリア単位で（サブエリアＳＡ２１～ＳＡ２８、Ｓ４１～Ｓ４３、ＳＡ６１～ＳＡ６３、ＳＡ８１～ＳＡ８３、ＳＡ１０１～ＳＡ１０３の各々で）インピーダンスの調整を行うことで各エリアにおいて微調整を行い、全体エリアＡ０内での全体的なプラズマ密度の均一性を向上させればよい。この時、サブエリア単位でインピーダンスの調整を行っても先に調整したエリア間のインピーダンスのバランスが崩れないように制御される。このようにエリア単位とサブエリア単位の２段階でインピーダンスを調整することにより、プラズマ密度を高精度に制御できる。
したがって、プラズマ密度をより高精度に制御できる制御方法、及び、誘導結合プラズマ処理装置１００を提供することができる。また、エリア単位とサブエリア単位との２段階でこの順にインピーダンスを調整することにより、逆の順番で調整する場合よりも遙かに効率的かつ狙った均一性を大面積で出しやすく、大面積の基板Ｇに対応する巨大な高周波アンテナ１２０で、プラズマ密度の均一化を図ることができる。エリア間でのインピーダンスの調整と、各エリア内でのサブエリア間でのインピーダンスの調整とを独立的に行うことができるため、大面積でのプラズマ密度の全体的な均一化を容易に実現することができる。
また、エリア単位でインピーダンスの調整を行った後にサブエリア単位でインピーダンスの調整を行っても、他のエリアには影響を殆ど与えないので、エリア単位でのインピーダンス調整の独立性を担保しつつ、エリア毎にインピーダンスの微調整が可能な制御方法、及び、誘導結合プラズマ処理装置１００を提供することができる。
なお、サブエリア単位でインピーダンスを調整してからエリア単位でインピーダンスを調整する方法で支障が生じない場合には、このような順番でインピーダンスを調整して、全体エリアＡ０内での全体的なプラズマ密度の均一性を向上させてもよい。
また、誘導結合プラズマ処理装置１００がプラズマ処理を行う複数のプロセスチャンバ５３０を含む場合は、一例として次のようにすればよい。まず、各プロセスチャンバ５３０の高周波アンテナ１２０のエリアＡ１～Ａ１０について共通のインピーダンス調整値で共通的なインピーダンスの調整をエリア単位で行えばよい。その後に、各プロセスチャンバ５３０についてサブエリア単位での調整を行えば、各プロセスチャンバ５３０について、エリア単位とサブエリア単位の２段階でインピーダンスを調整することによりプロセスチャンバ間差を低減して、プラズマ密度を高精度に制御できる。このため、大面積の基板Ｇについての同一のプラズマ処理を複数のチャンバにおいて効率的かつ均一なプラズマ密度で行うことができ、スループットの向上に貢献可能な制御方法、及び、誘導結合プラズマ処理装置１００を提供することができる。
また、複数のプロセスチャンバ５３において異なるプラズマ処理を行う場合においても、同様に、サブエリア単位での微調整を行うことによって均一なプラズマ密度を制御することができる。例えば、１つのプロセスチャンバ５３０でプラズマ処理によるメタルエッチングを行い、他の１つのプロセスチャンバ５３０でプラズマ処理による絶縁膜エッチングを行うような場合には、プラズマ密度の設定条件等が異なるため、１つのプロセスチャンバ５３０で共通のインピーダンス調整値で共通的なインピーダンスの調整をエリア単位で行ってから、各プロセスチャンバ５３０でサブエリア単位でのインピーダンスの調整を行えば、各プロセスチャンバ５３０での用途に適した均一なプラズマ密度を実現することができる。
なお、以上では、エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９はサブエリアを含まないものとして説明したが、エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９は、１つのアンテナセグメント１２１で構成されるサブエリアを１つずつ含むものとして捉えてもよい。また、必要に応じて隅部を２つのアンテナセグメントで構成してもよく、この場合、エリアＡ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９にそれぞれ２つのサブエリアを含ませて、それぞれのサブエリアにアンテナセグメントを一つずつ割り当てるようにしてもよい。
以上、本開示に係る制御方法、及び、誘導結合プラズマ処理装置の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
１００ 誘導結合プラズマ処理装置
１１０ 制御装置
１１２ プラズマ生成処理部
１１３ エリア設定部
１１４ 調整処理部
１１５ メモリ
１２０、１２０Ａ～１２０Ｃ 高周波アンテナ
１２１ アンテナセグメント
Ａ１～Ａ１０ エリア
ＳＡ２１～ＳＡ２８、ＳＡ４１～ＳＡ４３、ＳＡ６１～ＳＡ６３、ＳＡ８１～ＳＡ８３、ＳＡ１０１～ＳＡ１０３ サブエリア
１３１ インピーダンス調整部
１３２ 電流計
１３３ インピーダンスモニタ
５３０、５３０Ａ～５３０Ｅ プロセスチャンバ

Claims (11)

  1. 誘導結合アンテナを構成する複数の第１のアンテナセグメントと、前記複数の第１のアンテナセグメントにそれぞれ接続される複数のインピーダンス調整部とを含む誘導結合プラズマ処理装置における制御方法であって、
    前記複数の第１のアンテナセグメントに高周波電力を供給してプラズマを生成する工程と、
    前記複数の第１のアンテナセグメントのそれぞれがいずれかに対応する複数の第１のエリアと、前記複数の第１のエリアのうちの特定のエリアに対応する特定の第１のアンテナセグメントに対応する複数の第２のエリアとが予め設定された記憶部を参照して、前記複数のインピーダンス調整部により前記複数の第１のエリアのそれぞれについてインピーダンスを調整する工程と、
    前記記憶部を参照して、前記複数のインピーダンス調整部のうち前記特定の第１のアンテナセグメントに接続されるインピーダンス調整部により前記複数の第２のエリアのそれぞれについてインピーダンスを調整する工程と、
    を含む、制御方法。
  2. 前記複数の第２のエリアのそれぞれについてインピーダンスを調整する工程は、前記複数の第１のエリアのそれぞれについてインピーダンスを調整する工程の後に実行される、請求項１に記載の制御方法。
  3. 前記複数の第１のエリアを設定した後、前記複数の第１のエリアのうちの特定のエリア内を分けた前記複数の第２のエリアを設定するか、又は、前記複数の第２のエリアを設定した後、前記複数の第２のエリアの少なくとも一部をまとめた前記複数の第１のエリアを設定し、設定した前記複数の第１のエリアと前記複数の第２のエリアとを前記記憶部に記憶する工程を含む、請求項１又は２に記載の制御方法。
  4. 前記複数の第１のエリアのうちの少なくとも一部が平面視で環状に配列される、請求項２又は３に記載の制御方法。
  5. 前記誘導結合プラズマ処理装置は、インピーダンス調整部に接続されない１以上の第２のアンテナセグメントをさらに含み、
    前記１以上の第２のアンテナセグメントを含む第３のエリアを前記記憶部に記憶する工程をさらに含む、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の制御方法。
  6. 誘導結合アンテナを構成する複数の第１のアンテナセグメントと、
    前記複数の第１のアンテナセグメントにそれぞれ接続される複数のインピーダンス調整部と、
    前記複数の第１のアンテナセグメントのそれぞれがいずれかに対応する複数の第１のエリアと、前記複数の第１のエリアのうちの特定のエリアに対応する特定の第１のアンテナセグメントに対応する複数の第２のエリアとが予め設定された記憶部と、
    前記複数の第１のアンテナセグメントに高周波電力を供給してプラズマを生成するプラズマ生成処理部と、
    前記記憶部を参照して、前記複数のインピーダンス調整部により前記複数の第１のエリアのそれぞれについてインピーダンスを調整する第１調整部と、
    前記記憶部を参照して、前記複数のインピーダンス調整部のうち前記特定の第１のアンテナセグメントに接続されるインピーダンス調整部により前記複数の第２のエリアのそれぞれについてインピーダンスを調整する第２調整部と、
    を含む、誘導結合プラズマ処理装置。
  7. 前記複数の第１のエリアを設定した後、前記複数の第１のエリアのうちの特定のエリア内を分けた前記複数の第２のエリアを設定するか、又は、前記複数の第２のエリアを設定した後、前記複数の第２のエリアの少なくとも一部をまとめた前記複数の第１のエリアを設定し、設定した前記複数の第１のエリアと前記複数の第２のエリアとを前記記憶部に記憶するエリア設定部をさらに含む、請求項６に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  8. 前記複数の第１のエリアのうちの少なくとも一部は、平面視で環状に配列される、請求項６又は７に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  9. 前記第１のアンテナセグメントは、前記第１のアンテナセグメントとして巻回されるアンテナ線の少なくとも一部によって構成される平面部を有し、
    前記複数の第１のアンテナセグメントの複数の前記平面部は、同一平面上に配置される、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  10. 前記アンテナ線は、前記平面部の上方において水平方向に延在する巻回軸に対して、上下方向に立体的に巻回されており、前記アンテナ線の底部が前記平面部を構成する、請求項９に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  11. インピーダンス調整部に接続されない１以上の第２のアンテナセグメントをさらに含み、
    前記記憶部には、前記１以上の第２のアンテナセグメントと、前記１以上の第２のアンテナセグメントを含む第３のエリアとの関係がさらに設定されている、請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
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