JP2003249452A

JP2003249452A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2003249452A
Application number: JP2002049531A
Authority: JP
Inventors: Takashi Koshimizu; 隆史小清水; Osamu Kasahara; 修笠原; Unryu Ogawa; 雲龍小川; Noriyoshi Sato; 徳芳佐藤; Satoru Iizuka; 哲飯塚
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】大面積基板においても、プラズマ分布の均一
性が良く、クリーンなプラズマの生成を実現する。【解決手段】基板Ｗと対向する位置に設けたプラズマ
源を、個別に制御可能な複数のプラズマ源ユニット１１
に分割する。プラズマ源ユニット１１ごとにガス供給口
４１、４２及びガス排気口４３を設ける。各プラズマ源
ユニット１１の上部に放電用電極１３を設け、可変イン
ダクタンス２３を介してこれに加える高周波電力を調整
できるようにする。各放電用電極１３の上部に永久磁石
３１を設け、各永久磁石の磁力線がつながるような極性
で配置し、永久磁石３１の間隔と磁界強度を変えること
で、マグネトロン放電を制御できるようにする。プラズ
マ源ユニット１１の下部にグリッド１４を設け、グリッ
ド間隔で電子温度を制御できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを用いて
基板を処理する基板処理装置に係り、特に、大面積の基
板の処理に好適な基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板処理装置において、プラズマを生成
し、そのプラズマによって活性化されたガスを用いて基
板を処理するプラズマプロセスは重要である。このプラ
ズマプロセスの現状と、電子温度の制御性及び基板大型
化の必要性とについて述べる。

【０００３】（１）プラズマプロセス装置の現状プラズマプロセスは、エッチングや薄膜堆積など、プラ
ズマ固有の特質を生かした加工技術の実現により、今や
産業界に不可欠な基盤技術としてその重要度が増してい
る。

【０００４】これまで、高密度化、大面積化が積極的に
行なわれ、１２インチ基板対応でプラズマ密度が1０¹¹
／ｃｍ³に及ぶプラズマ源のいくつかの候補が出そろ
い、プロセス試験や特性解析実験が行なわれている。

【０００５】現在、主なプラズマ源として用いられてい
る平行平板容量結合型プラズマ源は、プラズマ生成効率
が低く、電極からのスパッタリングが起きることにより
クリーンなプラズマを生成することが困難である。

【０００６】その他のプラズマ源としてＥＣＲプラズマ
源、誘導結合型プラズマ源、マイクロ表面波、およびヘ
リコン波等の高密度プラズマ源がある。しかし、プラズ
マ密度分布を均一性良く制御したり、クリーンなプラズ
マの生成を可能としたりするまでには至っていない。

【０００７】これに対して、筒形の高周波電極にリング
状の永久磁石を用いた変形マグネトロン型プラズマ源
（特開平７−２０１８３１号公報）も提案されている。
この公報に記載されたプラズマ源は、筒形の放電用電極
によって形成される高周波電界と、リング状の永久磁石
によって形成される磁界とにより効率よくマグネトロン
放電を発生させることにより、プラズマを生成するよう
になっている。

【０００８】しかし、筒形放電用電極の直径が１ｍを超
える大型になると、高周波電力供給位置の非対称によ
り、プラズマ分布の均一性が問題になる。

【０００９】これら高密度プラズマ源及び変形マグネト
ロン型プラズマ源に共通する問題点はプロセス制御のた
めのプラズマ生成を、放電周波数、パルス化、あるいは
ガス種や圧力・放電パワーなどの外部パラメータによっ
て最適化しようとしている点であり、これを押し進めて
いく限りプラズマ制御の自由度が乏しく、技術的に限界
がある。

【００１０】（２）電子温度制御の必要性将来の高精度プロセスでは、このような受動的プラズマ
生成法から脱却し、プラズマそのものを制御し、内部の
電子やイオンのエネルギー分布をより積極的に変化させ
ることにより、必要なラジカル発生やイオン照射を選択
的に行う技術の開発が必要となる。これにより効率的に
表面反応を誘起させ、複雑化した材料プロセスの最適化
を図るとともに、加工精度の一層の向上が可能となる。
特に、電子温度は非弾性反応過程を規定する重要パラメ
ータであり、プラズマ中の電子エネルギー制御技術の開
発は、原子レベルのきめ細かい反応制御実現のため、絶
対に避けては通れない緊急の課題となっている。

【００１１】（３）大面積均一プロセスの必要性他方、このような電子温度制御法を、１ｍ級の基板上で
実現するにはいくつかの問題がある。大面積基板上での
プラズマ分布は、ガス圧力、ガス種、放電出力などによ
って大幅に変化するため、個々の放電パラメータにおい
て最適な均一性を大面積基板上で達成するには、基板上
でのプラズマ生成分布をきめ細かく制御できるプラズマ
源の開発が不可欠の課題となっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したような基板処
理装置で用いられる従来のプラズマ源には次のような問
題があった。

【００１３】（１）平行平板容量結合型プラズマ源で
は、プラズマ生成効率が低く、電極からのスパッタリン
グが起きる。他のＥＣＲプラズマ源等の高密度プラズマ
源では、１個のプラズマ源を使用しているため、高密度
プラズマ源の均一性が悪く、プラズマ密度分布の制御性
が悪い。また、リング状高周波電極を用いた変形マグネ
トロン型プラズマ源では、効率良くプラズマを生成でき
るものの、プラズマ分布の均一性に問題がある。加え
て、反応生成ガスを基板背後から排気していたため、排
ガス処理の効率が悪く、クリーンなプラズマの生成が得
られない。

【００１４】（２）また、従来のプラズマ源は受動的プ
ラズマ生成法という点で共通しており、能動的なプラズ
マ生成法を採用していないため、基板上でのプラズマ生
成分布をきめ細かく制御できない。

【００１５】（３）基板上でのプラズマ生成分布をきめ
細かく制御できないので、大面積基板上での最適なプラ
ズマ分布を達成できない。

【００１６】本発明の課題は、上述した従来技術の問題
点を解消して、大面積基板においても、プラズマ分布の
均一性が良く、クリーンなプラズマの生成を可能とする
基板処理装置を提供することにある。また、プラズマ生
成分布をきめ細かく制御でき、基板上での最適なプラズ
マ分布を達成することが可能な基板処理装置を提供する
ことにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ガスを供
給して基板を処理する処理室と、処理室内の基板に対向
する位置に設けられ処理室内でプラズマを生成する複数
のプラズマ源ユニットと、処理室内を排気する複数の排
気口とを備えた基板処理装置である。これによれば、プ
ラズマを生成するプラズマ源を、複数のプラズマ源ユニ
ットで構成したので、基板上でのプラズマ生成分布をユ
ニット単位で制御できる。したがってプラズマ分布の均
一性が良い。また、処理室内を排気する複数の排気口を
備えたので、ガスの滞在期間を低減でき、反応済みのガ
スも直ちに排気できる。したがって、クリーンなプラズ
マを維持できる。

【００１８】第２の発明は、第１の発明において、各プ
ラズマ源ユニットは１つの高周波電源に接続され、各プ
ラズマ源ユニットの放電出力は、各プラズマ源ユニット
に設けられた可変インダクタンスや可変キャパシタンス
などからなる可変インピーダンスで独立に制御するよう
構成されることを特徴とする基板処理装置である。これ
によれば、各プラズマ源ユニットは１つの高周波電源に
接続されているので構成が簡単である。また、各プラズ
マ源ユニットの放電出力は可変インピーダンスを用いて
独立に調整可能であるので、プラズマ生成分布をきめ細
かく制御できる。したがって、基板面内プロセスの均一
化に対して最適なプラズマ密度分布が得られる。

【００１９】第３の発明は、第１の発明において、前記
各プラズマ源ユニットに電子温度を制御するグリッドが
設けられ、各グリッドの隙間が調整可能に構成されてい
ることを特徴とする基板処理装置である。これによれ
ば、プラズマ中の電子がグリッドにより反発され、その
反発量がグリッドの隙間によって調節されるので、プラ
ズマの電子温度を制御できる。電子温度を制御された制
御プラズマによってガスが活性化されるので、ラジカル
生成を制御できる。したがって、基板上のラジカル分布
を均一化して、基板面内プロセスの均一化が図れる。

【００２０】また、上記発明において、プラズマ源ユニ
ットを放電用電極に永久磁石を加えた変形マグネトロン
型高周波プラズマ源で構成すると、効率良くマグネトロ
ン放電が発生して、プラズマを生成できるので好まし
い。

【００２１】また、各プラズマ源ユニットのグリッドの
内側にキャリアガスを供給し、グリッドの外側にプロセ
スガスを供給することが好ましい。グリッド内側のプラ
ズマ源にキャリアガスを供給すると、プラズマの生成効
率を高くできる。また、グリッドの外側にプロセスガス
を供給すると、電子温度の制御された制御プラズマによ
り、プロセスガスを活性化できるので、生成ラジカル分
布の基板面内均一化が可能となる。

【００２２】また、ガスを各プラズマ源ユニットの間か
ら分散して排気することが好ましい。これにより、ガス
の滞在時間が一層低減でき、反応済みのガスもすぐに排
気できるので、クリーンなプラズマを維持できる。

【００２３】また、各排気口からのガスをチューブで集
め、排気ダクトに導くようにすることが好ましい。この
ようにすると、分散した各排気口を共通の排気ダクトに
接続することができる。

【００２４】また、変形マグネトロン型の各プラズマ源
ユニットに設けられた複数の永久磁石の間隔が可変であ
ることが好ましい。永久磁石の間隔を可変とすることに
より、磁力線にトラップされる高エネルギー電子の分布
を変えることができ、より生成効率が高いプラズマが得
られる。

【００２５】さらに、上記装置発明に対応する方法発明
としては、上記基板処理装置を用い、処理室内の基板に
対向する位置に複数のプラズマを生成し、各プラズマに
ガスを供給ししつつ、複数のプラズマに対応する複数の
排気口から排気して基板を処理する基板処理方法、また
は半導体装置の製造方法とすることができる。

【００２６】上記方法発明において、各プラズマの生成
を独立に制御可能にしたり、各プラズマの電子温度を独
立に制御可能にしたりすることが好ましい。これによ
り、大型の基板であっても、基板面内プロセスの均一な
基板処理が可能であり、また高品質のデバイスが得られ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の基板処理装置を、
変形マグネトロン型プラズマ装置に適用した実施の形態
を説明する。図１は装置の概略正断面図、図２は装置の
平面図、図３は装置の分解斜視図、図４はグリッドの斜
視図である。

【００２８】図１において、処理室５はガスを供給して
処理室５の下電極となる底部２ａに配置される基板Ｗを
処理する。基板Ｗは例えばＬＣＤ用のガラス基板であ
り、寸法は例えば１ｍ級の矩形の大型基板である。処理
室５は処理容器１内に形成される。処理容器１は、金属
製、例えばアルミ合金またはステンレス製で構成され、
横断面矩形をしている。また処理容器１は、上部が開口
した本体２と開口を閉じる蓋体３とで構成される。

【００２９】蓋体３には、処理室５内を真空引きしてプ
ラズマを生成するプラズマ源１０が配設される。プラズ
マ源１０は、マルチプラズマ源と呼ばれるべきものであ
り、処理室５内の基板Ｗに対向する位置に設けられ、個
別にプラズマを生成制御可能な複数のプラズマ源ユニッ
ト１１で構成される。

【００３０】プラズマ源ユニット１１は、金属製の蓋体
３に設けた複数の開口３４に設けられる。各開口３４の
周囲は起立した周壁３３で囲まれる。周壁３３の上部開
口は絶縁体１２を介して放電用電極１３で覆われ、周壁
３３の下部開口となる前記開口３４はグリッド１４で覆
われる。

【００３１】プラズマ源ユニット１１の内部、すなわち
蓋体３の天井壁３ａより外側に突出した周壁３３、放電
用電極１３、及びグリッド１４で囲まれた内部にプラズ
マ生成領域６が形成される。このプラズマ生成領域６に
対して、処理室５内には基板Ｗを処理するプロセス領域
７が形成され。したがって、一つの大きなプロセス領域
７の基板Ｗに対向する領域上面に小さなプラズマ領域６
が複数個形成されていることになる。

【００３２】各プラズマ源ユニット１１の上部に設けら
れた放電用電極１３の中心には、１台の高周波電源２１
からマッチングボックス２２を介して共通の高周波電力
が印加され、高周波電界を接地された蓋体３の天井壁３
ａや突出周壁３３と放電用電極１３との間、すなわちプ
ラズマ源ユニット１１内に形成する。各プラズマ源ユニ
ット１１には可変インダクタンス２３が設けられ、各可
変インダクタンス２３を介して高周波電力が印加される
ようになっている。各可変インダクタンス２３を調整す
ることにより、放電用電極１３に印加される高周波電力
を制御して、各プラズマ生成領域６内に形成される高周
波電界の強さを独立に制御できるようになっている。こ
のように高周波電界の強さを独立して制御することによ
り、各プラズマ源ユニット１１の放電出力を制御して、
基板面内処理の均一化に対して最適なプラズマ密度分布
が得られるようになっている。

【００３３】また、各プラズマ源ユニット１１の放電用
電極１３上に、磁界を形成する複数の永久磁石３１を設
ける。この永久磁石３１を加えることによりプラズマ源
ユニット１１を変形マグネトロン型プラズマ源としてい
る。各プラズマ源ユニット１１の放電用電極１３上に設
けられた永久磁石３１は、放電用電極１３の上部に少な
くとも２個配置されて（図示例では４つ）、放電用電極
１３に向けた磁極面の極性が互いに逆向きになるように
構成されている。これにより各放電用電極１３の周辺部
を取り巻くように磁界Ｈ１が形成される。

【００３４】プラズマ生成領域６に生成されたプラズマ
の密度を磁界でも制御するために、永久磁石３１の間隔
と磁界強度を可変とすることが好ましい。そのために予
め磁石間隔と磁界強度の異なる永久磁石３１を配設した
複数種類のプラズマ源ユニット１１を用意しておき、そ
の中から基板処理に適したものを選択できるようにす
る。

【００３５】処理容器１の接地した周壁２ｂの外周の上
下に、容器周壁２ｂを囲繞するようにリング状に２個の
永久磁石３２が離間して設けられ、これも周壁２ｂに向
けた磁極面の極性が互いに逆向きになるように構成され
ている。

【００３６】したがって、蓋体３と周壁２ｂとに配置さ
れた永久磁石３１、３２は、処理室５内に次のような互
いにつながった３種類の磁力線を形成する。１つは前述
したように放電用電極１３上に設けた永久磁石３１によ
るもので、Ｈ１で示すように、プラズマ生成領域６内に
形成されて、電子をトラップしてプラズマをプラズマ生
成領域６内に閉じ込める。２つは最外側の放電用電極１
３の端部に配置された永久磁石３１と処理容器１の周壁
２ｂの上部に配置された永久磁石３２とによるもので、
Ｈ２で示すように、プラズマ生成領域６とプロセス領域
７とに跨がって曲線状に形成されて、グリッド１４から
放出される電子をトラップして、プラズマが直接基板Ｗ
の周辺部と接触しないようにする。３つは処理容器１の
周壁２ａの上下に配設された２つの永久磁石３２による
もので、周壁２ｂの内部近傍にＨ３で示すように形成さ
れて、グリッド１４から放出される電子をトラップし
て、プラズマが直接基板Ｗの外周部と接触しないように
する。このように基板Ｗの周囲に磁力線Ｈ２〜Ｈ３をバ
リアのように形成し、プラズマが基板と直接接触しない
ようにして、プラズマからのダメージを防止する。

【００３７】プラズマ源ユニット１１の底部に設けられ
たグリッド１４は、電子温度を制御するために浮遊電位
にしてある。また、各グリッド１４の隙間は調整可能に
構成されている。隙間の調整は、予め網目の大きさの異
なるグリッド１４を取り付けた複数種類のプラズマ源ユ
ニット１１を用意しておき、その中から最適なものを選
ぶことによって行なう。浮遊電位グリッド１４は、グリ
ッド１４を通じてプロセス領域７へ拡散するプラズマを
制御する。プロセス領域７へ供給されるプロセスガスが
プラズマにより活性化されてラジカルが生成されるの
で、制御されたプラズマによりラジカル生成が制御され
る。

【００３８】プラズマ源として、各放電用電極１３に設
けたキャリアガス導入口４１を通してキャリアガス（水
素、アルゴンなど）が、グリッド１４内側のプラズマ生
成領域６に供給される。また、グリッド１４外側のプロ
セス領域７の低温プラズマ部分に、プラズマ源ユニット
１１に隣接した蓋体３の天井壁３ａに設けたプロセスガ
ス導入口４２からプロセスガス（シラン、メタン等）が
供給される。

【００３９】また、蓋体３の天井壁３ａに、処理室５内
を排気する複数の排気口４３が設けられ、排気口４３は
図示しないポンプに接続されて、基板背後側からではな
く、基板対向側となる蓋体３から排気するようになって
いる。

【００４０】図２に、処理容器の本体を塞ぐ矩形をした
蓋体３の平面図を示す。ここでは、蓋体３の上部に矩形
状のプラズマ源ユニット１１を３×４個整列した配置例
を示している。プラズマ源ユニット１１の上部に、図示
していないが、前述したように複数の永久磁石が設けら
れている。各プラズマ源ユニット１１の中央に１個のキ
ャリアガス導入口４１が設けられる。また、各プラズマ
源ユニット１１の対向二辺の外側に２個のプロセスガス
導入口４２が設けられる。また、各プラズマ源ユニット
１１の４隅外側に４個の排気口４３が、プラズマ源ユニ
ット１１を囲むようにそれぞれ設けられる。各排気口４
３からのガスは図示しないフレキシブルチューブで集め
て図示しない排気ダクトに導くようになっている。チュ
ーブをフレキシブルチューブにすると各排気口４３を容
易に排気ダクトに接続することができる。図示例の１２
個のプラズマ源ユニット１１に対して、ポンプに通じる
排気口４３は２０個、キャリアガス導入口４１は１２
個、プロセスガス導入口４２は１６個設けてある。

【００４１】図３（ａ）は、装置の上部分解斜視図であ
るが、蓋体３には１個のプラズマ源ユニット１１だけを
誇張して描いてあるために、図１及び図２とは対応して
いない。蓋体３には、放電用電極１３が設けられる。こ
の放電用電極１３の上に絶縁層５１を介して永久磁石３
１が設けられ、その上に接地カバー５０が設けられてい
る。放電用電極１３上の最外側にある永久磁石３１ａは
矩形をしており、その矩形磁石３１の中に棒状磁石３１
ｂを複数設けることにより、図１に示すような、永久磁
石３１の配列を実現している。

【００４２】図３（ｂ）は装置の下部分解斜視図であ
る。これに示すように、永久磁石３２を設けた容器側壁
２ｂ及び基板Ｗを載置した容器底壁２ａは共に接地され
る。容器側壁２ｂの外周の上下に沿って設けた２本の永
久磁石３２は、丸印部を拡大した断面図に示すように、
容器側壁２ｂに対向する磁極面が互いに異極となるよう
に配設され、磁極Ｎから容器側壁２ｂを通って磁極Ｓに
向かう磁界Ｈ３を形成するようになっている。

【００４３】図４に示すように、プラズマ源ユニットの
底部に設けられるグリッド１４は、枠体１４ａに網１４
ｂを張って構成され、負に帯電した電子を制御する。グ
リッド１４は、アースせずに浮かして浮遊電位とする。
プラズマ生成領域６からグリッド１４に向かってプロセ
ス領域７へ拡散する電子が抑制されるため、グリッド１
４が負に帯電し、さらにシース電位が大きくなり電子が
拡散するのを抑制する。プラズマ源ユニット１１を選択
し、グリッド１４の隙間を変えることによって電子温度
が制御され、プロセス領域７のラジカル生成が制御され
る。なお、グリッド１４を浮遊電位とせずに、グリッド
の電位を変えてリアルタイムで制御するようにしてもよ
い。

【００４４】次に、上述したマルチプラズマ源を有する
変形マグネトロン型プラズマ装置の作用を図５を用いて
説明する。

【００４５】ステップ１００：基板処理（成膜）基板Ｗは別室から装置の処理室５に搬送されて、処理室
底部２ａに設置される。処理室５はポンプによって複数
の排気口４３から真空引きされる。真空引き後、各プラ
ズマ源ユニット１１のキャリアガス導入口４１からキャ
リアガスが、またプロセスガス導入口４２からプロセス
ガスが導入されつつ、排気口４３から排気される。各プ
ラズマ源ユニット１１の放電用電極１３に高周波電源２
１から高周波電力を加えてプラズマをオンする。する
と、放電用電極１３による高周波電界と、放電用電極１
３の上部の配置された永久磁石３１による磁界とによ
り、各プラズマ源ユニット１１内でマグネトロン放電を
発生し、キャリアガスが電離して各プラズマ生成領域６
に高周波プラズマが生成される。プラズマは荷電粒子で
あるため、放電用電極１３の周辺部や、放電用電極１３
の上部に配置された永久磁石３１によって閉じ込めら
れ、拡散を妨げられる。その結果、プラズマ生成領域６
内に均一かつ高密度なプラズマを得ることができる。

【００４６】各プラズマ生成領域６で生成されたプラズ
マが各浮遊電位グリッド１４を通って下方に位置する共
通のプロセス領域７へ拡散し、グリッド１４の下側で電
子温度が低温化される。このグリッド１４外側のプロセ
ス領域７の低温プラズマ部分にプロセスガス供給口４２
からプロセスガスが供給され、このプロセスガスが電子
温度の制御されたプラズマにより活性化される。電子温
度はプロセスガス（分子性ガス）の解離（分解）度を決
定する。低いと低分解、高いと高分解され、複雑なラジ
カル種分布となる。各グリッド１４から拡散した制御プ
ラズマは、プロセス領域７内に形成されているコーナの
磁界Ｈ２や側壁近傍の磁界Ｈ３によって閉じ込められ、
基板Ｗ上には到達しないようになっている。複雑なラジ
カル種分布をもつ活性化されたプロセスガスによって、
基板Ｗ上に成膜処理を行なう。このとき低圧ガス圧力、
低温で成膜ができる。

【００４７】例えば膜種ａ−Ｓｉ：Ｈの成膜条件は、次
の通りである。プロセスガス種ＳｉＨ₄（１０ｓｃｃｍ）キャリアガス種Ｈ₂（１００ｓｃｃｍ）温度３００℃ 圧力０．１３３Ｐａ（１００ｍTorr）

【００４８】成膜が終了したら、高周波電力の放電用電
極１３への印加を止めてプラズマをオフする。そして処
理室５を排気した後、処理済みの基板Ｗを別室へ送り出
す。

【００４９】ステップ２００：プロセス評価このようにして別室に取り出した処理済み基板を、公知
の方法を用いて、そのプロセス評価する。

【００５０】ステップ３００：不均一性判定プロセス評価により基板面内に成膜の不均一性が発見さ
れたか否かを判定する。不均一性が発見されない場合
は、装置の初期設定で問題はないとして、ステップ１０
０〜ステップ３００を繰り返し、基板に成膜処理を施
す。不均一性が発見された場合は、装置の初期設定を変
えるべく、ステップ４００に進む。

【００５１】ステップ４００：調整成膜の基板面内不均一性を解消するために、不均一分布
に対応する各プラズマ源ユニット１１の可変インダクタ
ンス２３の値を変えて、放電用電極１３に加えられる電
力バランスを調整するか、各プラズマ源ユニット１１を
交換して、永久磁石３１の間隔、磁力変更によるマグネ
トロン放電の調整、またはグリッド１４の隙間変更によ
る電子温度の調整を行なう。特に、グリッド１４の隙間
を変化させることにより、グリッド１４の外側の電子温
度は通常温度（数ｅＶ）から低温（１ｅＶ以下）の範囲
で制御できる。

【００５２】調整後、基板面内不均一性が解消されるま
で、上記ステップ１００〜ステップ４００を繰り返す。

【００５３】以上述べたように本実施の形態によれば、
プラズマ源を複数のプラズマ源ユニットに分割し、各プ
ラズマ源ユニットを個別に制御できるようにしたので、
１つのプラズマ源でプラズマを生成する場合に比べて、
基板上のプラズマ密度分布の制御性を向上できる。

【００５４】また、マルチプラズマ源でありながら、放
電用の高周波電力を分散供給するようにしたので、１台
の高周波電源およびマッチングボックスを設けるだけで
よく、電源構成が簡単である。

【００５５】また、各プラズマ源ユニットの放電出力
は、可変インダクタンスを制御して高周波電力を調整す
ることで容易に調整できる。また、各放電用電極に設け
た永久磁石を、それぞれの永久磁石の磁力線がつながる
ような極性で配置して、永久磁石の間隔と磁界強度を可
変にして、調整された磁力線に高エネルギー電子をトラ
ップさせ、かつトラップされた高エネルギー電子を、調
整された高周波電力で磁力線に沿って往復運動させるす
ることで、プラズマの生成を制御できる。さらに、各プ
ラズマ源ユニットのグリッドによる電子温度制御による
能動的なプラズマ生成法を採用しているので、上記放電
出力やプラズマ生成制御によるプラズマ生成分布の制御
に加えて、基板上でのプラズマ生成分布をきめ細かく制
御できる。なお、実施の形態では、放電出力、プラズマ
生成制御、電子温度制御の全てを制御可能にしている
が、これらを任意に組合わせて制御するようにしても、
あるいは単独制御するようにしても良い。

【００５６】また、各プラズマ源ユニットの放電用電極
の中心位置に高周波電力を分散供給するようにしたの
で、処理容器が大型になっても、単一のプラズマ源のと
きのような高周波電力供給位置の非対称は起こらず、そ
れに起因するプラズマ分布の均一性の問題も生じない。
したがって、大面積基板上でも最適なプラズマ分布を達
成でき、直径が１ｍを超える大型基板になってもプラズ
マ分布の均一性を確保できる。

【００５７】また、各プラズマ源ユニット毎にガス供給
口を設けると共に、各プラズマ源ユニットの周囲に複数
の排気口を設けて、ガスの供給、排気もプラズマ源ユニ
ット毎に行うことができるので、ガス供給系を一本化し
たり、基板背後に排気口を設けたりする場合と比較し
て、ガスの滞在期間を低減でき、反応済みガスなどの排
ガスも直ちに排気できる。したがって、生成ラジカル分
布の基板面内均一化を実現できる。また、効率の良いガ
ス排気を行うことができ、クリーンなプラズマ生成を実
現できる。

【００５８】なお、実施の形態では、電子温度制御を行
なう手段としてグリッドを使用したが、プラズマ制御が
できるものであればグリッドに限定されない。例えば、
同じく電子を反発して電子の流れを制御する蛇行流路な
どで構成してもよい。また、周壁を蓋体の外側に設け
て、プラズマ生成領域がプロセス領域に対して外部に凸
となるようにしたが、周壁を蓋体よりも内側に設けて、
プラズマ生成領域がプロセス領域に対して内部に凸とな
るようしてもよい。また、基板処理には、成膜の他に、
エッチング等も含まれる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、大面積基板において
も、プラズマ分布の均一性が良く、クリーンなプラズマ
の生成を実現できる。また、プラズマ生成分布をきめ細
かく制御でき、基板上での最適なプラズマ分布を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態による変形マグネトロン型プラズマ
装置の断面概略図である。

【図２】実施の形態による処理容器の蓋体におけるプラ
ズマ源ユニットの配置例である。

【図３】実施の形態による変形マグネトロン型プラズマ
装置の分解斜視図であり、（ａ）は装置の上部、（ｂ）
は装置の下部をそれぞれ示す。

【図４】実施の形態によるグリッドの斜視図である。

【図５】実施の形態による装置の作用を説明するフロー
図である。

【符号の説明】

５処理室１１プラズマ源ユニット１４グリッド２１高周波電源２３可変インダクタンス４１、４２ガス導入口４３排気口Ｗ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笠原修東京都中野区東中野三丁目14番20号株式会社日立国際電気内 (72)発明者小川雲龍東京都中野区東中野三丁目14番20号株式会社日立国際電気内 (72)発明者佐藤徳芳宮城県仙台市泉区明通３−14 (72)発明者飯塚哲宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 Ｆターム(参考） 4G075 AA30 AA63 BC02 BD14 CA15 CA42 CA47 CA65 EC21 4K030 AA06 AA17 BA31 FA03 KA15 KA19 KA30 KA34 5F045 AA08 AB04 AC01 AD07 DP03 EF08 EH14 EH16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスを供給して基板を処理する処理室と、処理室内の基板に対向する位置に設けられ処理室内でプ
ラズマを生成する複数のプラズマ源ユニットと、処理室内を排気する複数の排気口とを備えた基板処理装
置。
【請求項２】各プラズマ源ユニットは１つの高周波電源
に接続され、各プラズマ源ユニットの放電出力は、各プ
ラズマ源ユニットに設けられた可変インピーダンスで独
立に制御するよう構成されることを特徴とする請求項１
に記載の基板処理装置。
【請求項３】前記各プラズマ源ユニットに、電子温度を
制御するグリッドが設けられ、各グリッドの隙間は調整
可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載の基
板処理装置。