特開 2024-80930 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024080930

(43)【公開日】2024-06-17

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240610BHJP

   H05H 1/00 20060101ALI20240610BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240610BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240610BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

H05H1/00 A

H01L21/31 C

H01L21/302 101G

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022194297

(22)【出願日】2022-12-05

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】松尾 大輔

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA03

2G084AA04

2G084AA05

2G084AA07

2G084BB02

2G084BB05

2G084CC13

2G084CC33

2G084DD04

2G084DD12

2G084DD40

2G084DD67

2G084FF32

2G084HH02

2G084HH19

2G084HH24

2G084HH25

2G084HH30

2G084HH34

2G084HH42

2G084HH52

5F004AA01

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB29

5F004BD04

5F004CA05

5F004CB02

5F004DA24

5F004DA25

5F004DA26

5F045AA08

5F045AB32

5F045AC01

5F045AC02

5F045AC11

5F045AC12

5F045AC15

5F045BB02

5F045EB03

5F045EC05

5F045EH02

5F045EH04

5F045EH07

5F045GB08

5F045GB15

(57)【要約】

【課題】アンテナの長手方向でのプラズマの密度の均一化を容易に図ることができるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置（１）は、真空容器（２）と、高周波窓（３）と、アンテナ部（ＡＰ）と、を備える。アンテナ部（ＡＰ）は、アンテナ（７）と、第１導体（９ａ）及び第２導体（９ｂ）と、アンテナ（７）と第１導体（９ａ）との第１接続角度を変更する第１コンデンサ部（８ａ）と、アンテナ（７）と第２導体（９ｂ）との第２接続角度を変更する第２コンデンサ部（８ｂ）と、を具備する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理物を内部に収容する真空容器と、
前記真空容器の内部にプラズマを発生させる高周波磁場を、前記真空容器の内部に導入させる高周波窓と、
アンテナ部と、を備え、
前記アンテナ部は、
前記高周波磁場を発生するバー状のアンテナと、
前記アンテナに高周波電流を供給するための一対の導体である第１導体及び第２導体と、
前記アンテナの一端部と前記第１導体とを接続する部材であって、前記アンテナと前記第１導体との接続角度である第１接続角度を変更可能な第１接続部と、
前記アンテナの他端部と前記第２導体とを接続する部材であって、前記アンテナと前記第２導体との接続角度である第２接続角度を変更可能な第２接続部と、を具備し、
前記アンテナは、前記第１接続角度または前記第２接続角度の少なくともいずれかの変化に伴って、屈曲し得る、プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記第１接続部は、前記第１導体に接続された第１導体側電極と、前記アンテナの前記一端部に接続された第１アンテナ電極と、を有し、前記第１導体側電極と前記第１アンテナ電極とが、ギャップを隔てて相互に回動可能にされた、第１コンデンサ部を構成しており、
前記第２接続部は、前記第２導体に接続された第２導体側電極と、前記アンテナの前記他端部に接続された第２アンテナ電極と、を有し、前記第２導体側電極と前記第２アンテナ電極とが、ギャップを隔てて相互に回動可能にされた、第２コンデンサ部を構成している、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記アンテナ部は、前記第１接続角度を変化させる第１駆動部と、前記第２接続角度を変化させる第２駆動部と、を具備し、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部、をさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記プラズマが発する光の分光強度の、前記アンテナの長手方向に沿った分布を測定する分光強度分布測定器を、さらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記被処理物に成膜された被膜の、前記アンテナの長手方向に沿った膜厚を測定する膜厚測定器を、さらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記アンテナは、少なくとも２つの直線状部と、前記２つの直線状部の間に設けられた屈曲可能な屈曲部とを有している、請求項１から５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、プラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アンテナを用いて当該真空容器の内部にプラズマを発生させるプラズマ処理装置が知られている。プラズマ処理装置は、その種別に応じて、発生させたプラズマを用いた所定のプラズマ処理を被処理物に施す。

【0003】

また、プラズマ処理装置においては、アンテナの位置を移動する移動駆動部を設けたものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－２７４０８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示のプラズマ処理装置は、被処理物との間の距離を変更可能なアンテナを設けたものであるが、アンテナの長手方向でのプラズマの密度の均一化を図ることについては改善の余地がある。

【0006】

本開示は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、アンテナの長手方向でのプラズマの密度の均一化を容易に図ることができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係るプラズマ処理装置は、被処理物を内部に収容する真空容器と、前記真空容器の内部にプラズマを発生させる高周波磁場を、前記真空容器の内部に導入させる高周波窓と、アンテナ部と、を備え、前記アンテナ部は、前記高周波磁場を発生するバー状のアンテナと、前記アンテナに高周波電流を供給するための一対の導体である第１導体及び第２導体と、前記アンテナの一端部と前記第１導体とを接続する部材であって、前記アンテナと前記第１導体との接続角度である第１接続角度を変更可能な第１接続部と、前記アンテナの他端部と前記第２導体とを接続する部材であって、前記アンテナと前記第２導体との接続角度である第２接続角度を変更可能な第２接続部と、を具備し、前記アンテナは、前記第１接続角度または前記第２接続角度の少なくともいずれかの変化に伴って、屈曲し得る。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一態様によれば、アンテナの長手方向でのプラズマの密度の均一化を容易に図ることができるプラズマ処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態１に係るプラズマ処理装置の断面図である。

【図2】図１に示したアンテナ部の要部構成を説明する図である。

【図3】図２に示した第２コンデンサ部の構成例を説明する図である。

【図4】上記第２コンデンサ部の別の構成例を説明する図である。

【図5】上記プラズマ処理装置の動作例を説明する図である。

【図6】上記プラズマ処理装置の別の動作例を説明する図である。

【図7】変形例に係るプラズマ処理装置１の動作例を説明する図である。

【図8】本開示の実施形態２に係るプラズマ処理装置の要部構成を説明する図である。

【図9】本開示の実施形態３に係るプラズマ処理装置の要部構成を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔実施形態１〕
以下、本開示の一実施形態について、図１を用いて具体的に説明する。図１は、本開示の実施形態１に係るプラズマ処理装置の断面図である。

【0011】

なお、以下の説明では、所定のプラズマ処理として、誘導結合性のプラズマを使用したプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相堆積）法により、被処理物Ｈ１の表面に所定の被膜を成膜する成膜処理を行うプラズマ処理装置１を例示して説明する。

【0012】

しかしながら、本開示は、所定のプラズマ処理として、例えば、スパッタ法によって被処理物Ｈ１に所定の被膜を成膜する成膜処理を行うプラズマ処理装置に適用することができる。また、本開示は、所定のプラズマ処理として、プラズマを用いて、被処理物Ｈ１の表面に対して、所定の加工を行う表面加工処理、例えば、エッチング処理あるいはアッシング処理を行うプラズマ処理装置に適用することができる。なお、スパッタ法を行うプラズマ処理装置１においては、ターゲットがプラズマの内部に設置される。

【0013】

＜プラズマ処理装置１の構成＞
図１に示すように、本実施形態１のプラズマ処理装置１は、真空容器２と、高周波窓３と、電位調整層６と、アンテナ部ＡＰと、を備えている。真空容器２の内部には、真空排気され、かつ、ガスが導入される処理室２１が形成されている。真空容器２は例えば金属製の筐体である。真空容器２の壁面２２には、厚さ方向に貫通する開口部２３が形成されている。真空容器２は電気的に接地されている。真空容器２の内部には、被処理物Ｈ１が収容される。さらに、プラズマ処理装置１では、被処理物Ｈ１は搬送機構によって処理室２１内に設けられたステージＨと公知のロードロック室との間で搬送される（図示せず）。

【0014】

処理室２１に導入されるガスは、処理室２１に収容される被処理物Ｈ１に施す処理内容に応じたものにすればよい。例えば、プラズマＣＶＤ法によって被処理物Ｈ１に膜形成を行う場合には、ガスは、原料ガスまたはそれをＨ_２等の希釈ガスで希釈したガスである。より具体例を挙げると、原料ガスがＳｉＨ_４の場合はＳｉ膜を、ＳｉＨ_４＋ＮＨ_３の場合はＳｉＮ膜を、ＳｉＨ_４＋Ｏ_２の場合はＳｉＯ_２膜を、ＳｉＦ_４＋Ｎ_２の場合はＳｉＮ：Ｆ膜（フッ素化シリコン窒化膜）を、それぞれ被処理物Ｈ１上に形成することができる。

【0015】

被処理物Ｈ１は、例えば、液晶パネルディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルディスプレイなどに用いられるガラス基板、合成樹脂基板であり得る。また、被処理物Ｈ１は、各種用途に用いられる半導体基板であり得る。プラズマ処理装置１は、上記所定のプラズマ処理によってバリア（防湿）膜等の所定の被膜を被処理物Ｈ１上に成膜する。

【0016】

＜高周波窓３の構成＞
高周波窓３は、金属板４と、誘電体板５と、を有する。高周波窓３は、真空容器２の処理室２１の内部にプラズマを発生させる高周波磁場を、開口部２３を介して真空容器２の処理室２１の内部に導入させる。金属板４及び誘電体板５は、真空容器２の開口部２３の上方に配置されている。

【0017】

金属板４は、開口部２３を塞ぐように真空容器２の壁面２２に設けられている。金属板４には、金属板４を貫通する複数のスリット４１が形成される。金属板４は、被処理物Ｗ１の表面と実質的に平行になるように配置されている。金属板４は、例えば、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、錫、ケイ素、チタン、鉄、クロム、ニオブ、炭素、モリブデン、タングステン、あるいはコバルトを含んだ群から選択される１つの金属、またはそれらの合金を用いて構成されている。

【0018】

誘電体板５は、複数のスリット４１を塞ぐように真空容器２の外部側から金属板４に接して設けられるとともに、金属板４のアンテナ部ＡＰ側の表面に重なっている。これにより、誘電体板５が金属板４によって支持されることになり、誘電体板５が変形することを抑制し、誘電体板５の強度を実質的に向上することができる。

【0019】

誘電体板５の全体は、誘電体物質で構成されており、誘電体板５は、平板状を成すものである。誘電体板５を構成する材料は、アルミナ、炭化ケイ素もしくは窒化ケイ素等のセラミックス、石英ガラス、無アルカリガラス等の無機材料、または、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂のような樹脂材料であってもよい。

【0020】

アンテナ部ＡＰから生じた高周波磁場は、誘電体板５、電位調整層６、及び複数のスリット４１を透過して処理室２１の内部に供給される。なお、真空容器２の開口部２３を塞ぐ金属板４と、複数のスリット４１を塞ぐ誘電体板５とによって、処理室２１の内部の真空が保持される。

【0021】

＜電位調整層６の構成＞
電位調整層６は、例えば、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、錫、ケイ素、チタン、鉄、クロム、ニオブ、炭素、モリブデン、タングステン、あるいはコバルトを含んだ群から選択される１つの金属、またはそれらの合金を用いて構成されている。電位調整層６は、アンテナ７側の誘電体板５の表面に形成される。つまり、電位調整層６は、誘電体板５の金属板４と接する側とは反対側の表面に形成される。具体的には、電位調整層６は、真空蒸着法またはメッキ法により、誘電体板５の表面全体を覆うように膜状に形成されている。

【0022】

但し、電位調整層６は、複数のスリット４１の全てを覆うように、誘電体板５の表面に形成されていればよく、誘電体板５の表面のうち一部を除く範囲に形成されていてもよい。また、電位調整層６が誘電体板５の表面のうち一部を除く範囲に形成された場合には、電位調整層６のサイズを小さくすることができ、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。

【0023】

電位調整層６は、所定の電位、例えば、グランドＧ１と接続されて接地されている。これにより、誘電体板５が複数のスリット４１を覆うように金属板４に重なっている点とも相まって、電位調整層６は、アンテナ部ＡＰから処理室２１の内部に向かう電界を効率よく、かつ、より確実に遮断することができる。よって、処理室２１の内部に発生するプラズマＰ１とアンテナ部ＡＰとの間に静電結合が生じることを抑制することができる。

【0024】

このように本実施形態１では、電位調整層６により、静電結合が生じることを抑制できるため、静電結合性成分を抑制したプラズマＰ１を生成することができる。従って、静電結合によるプラズマの発生が抑制され、誘導結合によるプラズマに、静電結合によるプラズマが混成することを抑制できる。よって、静電結合によって発生するプラズマと高周波窓３との間の電位勾配による荷電粒子の流れと、その流れによる真空容器２の内壁でのエネルギー損失を軽減でき、処理室２１の内部に高密度のプラズマＰ１を生成できる。また、当該電位勾配で運動エネルギーを付与される荷電粒子を減少させることができ、被処理物Ｗ１の表面への不要なエネルギーの流入が減少し、成膜やエッチング時において被処理物Ｗ１の表面の損傷を減少させることが可能となる。

【0025】

なお、電位調整層６が誘電体板５に形成されていない場合、当該静電結合を十分に抑制することができないおそれがある。換言すれば、金属板４は、アンテナ部ＡＰから生じた高周波磁場を処理室２１の内部に透過させるとともに、処理室２１の外部から処理室２１の内部への電界の入り込みを低減し得る。しかしながら、電位調整層６が誘電体板５に形成されていない場合、アンテナ部ＡＰから生じた電界が誘電体板５及び複数のスリット４１を透過して、処理室２１の内部に発生するプラズマＰ１とアンテナ部ＡＰとの間に静電結合が生じる。

【0026】

また、誘電体板５上に電位調整層６が設けられているので、金属板４に形成されるスリット４１のサイズに関係なく、電位調整層６によりアンテナ部ＡＰから生じた電界を遮断することができる。これにより、スリット４１のサイズが大きい場合でも、アンテナ部ＡＰから生じた電界が処理室２１の内部に入り込むことを防ぐことができる。このため、金属板４に十分大きいスリット４１を形成することができ、アンテナ部ＡＰから生じた高周波磁場をスリット４１から処理室２１の内部に効率良く供給することができ、プラズマＰ１の生成効率を向上することができる。

【0027】

なお、電位調整層６の代わりに、金属ではない材質のもの、例えば、酸化物系の透明導電膜を用いてもよい。その場合、当該透明導電膜とガラス製の誘電体板５との組み合わせにより、アンテナ部ＡＰ側からプラズマ発光分布の確認が可能になり、プラズマ密度分布またはプラズマ処理の進行状況の確認も可能になる。例えば、エッチングの進行状況を確認することができる。

【0028】

＜アンテナ部ＡＰの構成＞
図２も用いて、本実施形態のアンテナ部ＡＰの要部構成例について具体的に説明する。図２は、図１に示したアンテナ部の要部構成を説明する図である。なお、図２では、図面の簡略化のために、誘電体板５と電位調整層６の図示は省略している。

【0029】

アンテナ部ＡＰは、図１及び図２に示すように、真空容器２の外部で真空容器２の上方に配置されている。アンテナ部ＡＰは、アンテナ７と、一対の導体である第１導体９ａ及び第２導体９ｂと、アンテナ７の一端部と第１導体９ａとの間に接続された第１コンデンサ部８ａと、アンテナ７の他端部と第２導体９ｂとの間に接続された第２コンデンサ部８ｂと、を備えている。

【0030】

＜アンテナ７の構成＞
アンテナ７は、例えば、高周波磁場を発生するバー状の筒体により構成されている。具体的には、アンテナ７は、例えば、銅、アルミニウム、あるいはこれらの合金またはステンレスなどの金属材料を用いた筒状の部材により構成されている。

【0031】

また、アンテナ７は、屈曲し得るように構成されている。具体的には、アンテナ７には、例えば、一端部側から他端部側に沿って、直線状部７ａ１、屈曲部７ｂ１、直線状部７ａ２、屈曲部７ｂ２、及び直線状部７ａ３が順次設けられている。直線状部７ａ１、直線状部７ａ２、及び直線状部７ａ３は、直線状に構成されており、上記長手方向で真空容器２の処理室２１の一端部、中央部、及び他端部に対向するように設置されている。また、これらの直線状部７ａ１、直線状部７ａ２、及び直線状部７ａ３は、屈曲し難い構造とされている。

【0032】

屈曲部７ｂ１及び屈曲部７ｂ２は、例えば、蛇腹構造を有している。換言すれば、屈曲部７ｂ１及び屈曲部７ｂ２は、屈曲し易い構造とされている。そして、屈曲部７ｂ１は、直線状部７ａ１及び直線状部７ａ２が相互に位置の変化を行うことを許容する。つまり、屈曲部７ｂ１は、図２に例示するように、直線状部７ａ１及び直線状部７ａ２が直線状から非直線状となるのを許容する。また、屈曲部７ｂ２は、直線状部７ａ２及び直線状部７ａ３が相互に位置の変化を行うことを許容する。つまり、屈曲部７ｂ２は、図２に例示するように、直線状部７ａ２及び直線状部７ａ３が直線状から非直線状となるのを許容する。

【0033】

なお、上記の説明では、直線状部７ａ１、直線状部７ａ２、及び直線状部７ａ３と屈曲部７ｂ１及び屈曲部７ｂ２とを有するアンテナ７について説明した。しかしながら、本開示のアンテナ７はこれに限定されるものではなく、少なくとも２つの直線状部と、２つの直線状部の間に設けられた屈曲可能な屈曲部とを有するものであればよい。また、このように、アンテナ７が、長手方向に屈曲し得る構成とされているので、アンテナと高周波窓との間の距離を部分的に確実に変化させることができ、アンテナの長手方向でのプラズマの密度の均一化を確実に図ることができる。

【0034】

また、上記の説明以外に、アンテナ７自体を弾性変形可能な金属材料を用いて構成することもできる。つまり、本開示は、屈曲部を有しないアンテナにおいて、その長手方向の全体を撓むことが可能なアンテナを用いることもできる。

【0035】

＜第１導体９ａ及び第２導体９ｂの構成＞
第１導体９ａ及び第２導体９ｂは、例えば、銅、アルミニウム、あるいはこれらの合金またはステンレスなどの金属材料を用いた筒状の部材により構成されている。第１導体９ａ及び第２導体９ｂは、アンテナ７に高周波電流を供給するための回路の一部である。具体的にいえば、第１導体９ａ及び第２導体９ｂには、高周波電源１０が接続され、また第２導体９ｂは、接地されている。そして、アンテナ部ＡＰにおいて、高周波電源１０から、例えば、１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電流がアンテナ７に供給されるようになっている。プラズマ処理装置１では、アンテナ７に高周波電流が流れることにより、真空容器２の内部に誘導電界が発生して誘導結合型のプラズマＰ１が生成される。

【0036】

＜第１コンデンサ部８ａ及び第２コンデンサ部８ｂの構成＞
第１コンデンサ部８ａは、アンテナ７の一端部と第１導体９ａとを接続する部材であって、アンテナ７と第１導体９ａとの接続角度である第１接続角度θ１（後掲の図５）を変更可能な第１接続部である。第２コンデンサ部８ｂはアンテナ７の他端部と第２導体９ｂとを接続する部材であって、アンテナ７と第２導体９ｂとの接続角度である第２接続角度θ２（後掲の図５）を変更可能な第２接続部である。

【0037】

第１コンデンサ部８ａは、直線状部７ａ１の一端部に接続された回転部８ａ１と、第１導体９ａに接続された本体部８ａ２とを備えている。回転部８ａ１及び本体部８ａ２は、相互に回転可能に構成されている。同様に、第２コンデンサ部８ｂは、直線状部７ａ３の他端部に接続された回転部８ｂ１と、第２導体９ｂに接続された本体部８ｂ２とを備えている。回転部８ｂ１及び本体部８ｂ２は、相互に回転可能に構成されている。

【0038】

回転部８ａ１及び回転部８ｂ１には、第１駆動部としてのモータＭ１と第２駆動部としてのモータＭ２が図示しない駆動機構を介してそれぞれ接続されている。これらのモータＭ１及びモータＭ２は、アンテナ部ＡＰに含まれており、各々ステッピングモータまたはブラシレスＤＣモータ等の公知のモータを用いて構成されている。

【0039】

また、回転部８ａ１及び回転部８ｂ１は、制御部Ｃから動作指示に従って、モータＭ１及びモータＭ２が駆動することにより、それぞれ本体部８ａ２及び本体部８ｂ２に対して所定の方向に回転する。これにより、本実施形態１では、回転部８ａ１及び回転部８ｂ１に応じて、第１接続角度θ１及び第２接続角度θ２が変化する。この結果、アンテナ７は、図１に示すように、高周波窓３の金属板４に平行な状態から、図２に示すように、金属板４に対して、屈曲した状態となり得る（詳細は後述。）。

【0040】

また、制御部Ｃは、図示しない操作入力部に対する、ユーザから操作指示に従って、例えば、モータＭ１及びモータＭ２を同じ回転量だけ同時に回転駆動するように構成されている。これにより、第１接続角度θ１及び第２接続角度θ２は同じ角度だけ変化する。

【0041】

なお、上記の説明以外に、アンテナ７の構造や材質などによっては、制御部Ｃは、ユーザからの指示に従って、モータＭ１またはモータＭ２に一方のみを駆動して、第１接続角度θ１または第２接続角度θ２の一方のみを変更する構成でもよい。

【0042】

第１コンデンサ部８ａ及び第２コンデンサ部８ｂは、それぞれアンテナ７の一端部側及び他端部側に左右対称となるように設けられており、同一の構造からなる。なお、第１コンデンサ部８ａ及び第２コンデンサ部８ｂは、何れも筒状の構造となっており、冷却水Ｗが各々の内部を循環可能となっている。それゆえ、以下の説明では、図３を用いて、主に第２コンデンサ部８ｂについて具体的に説明する。図３は、図２に示した第２コンデンサ部８ｂの構成例を説明する図である。

【0043】

図３において、第２コンデンサ部８ｂの回転部８ｂ１及び本体部８ｂ２は、例えば、ポリフェニレンスルファイドなどの合成樹脂、またはアルミナなどのセラミックを用いて筒状に構成されている。回転部８ｂ１及び本体部８ｂ２は、ガスケットｇを介して相互に回転可能に構成されている。回転部８ｂ１の内部には、筒状の接続部材Ｃ４が設けられており、アンテナ７の他端部である直線状部７ａ３の端部が接続部材Ｃ４に接続されている。第２コンデンサ部８ｂは、接続部材Ｃ４を介してアンテナ７の他端部に接続された筒状の第２アンテナ電極Ｃ２を有している。つまり、第２アンテナ電極Ｃ２は、回転部８ｂ１の内部から本体部８ｂ２の内部に延伸されて配置されている。

【0044】

本体部８ｂ２の内部には、筒状の接続部材Ｃ３が設けられており、第２導体９ｂの端部が接続部材Ｃ３に接続されている。第２コンデンサ部８ｂは、接続部材Ｃ３を介してアンテナ７の他端部に接続された筒状の第２導体側電極Ｃ１を有している。第２コンデンサ部８ｂでは、第２導体側電極Ｃ１と第２アンテナ電極Ｃ２とは、相対位置を保ってギャップを隔てた状態で回転できるように構成されている。このため、第２コンデンサ部８ｂは、アンテナ７への高周波電流の供給を可能にしつつ、アンテナ７と第２導体９ｂとの第２接続部の相互回転、つまり第２接続角度θ２を調整することができる。

【0045】

同様に、第１コンデンサ部８ａは、第１導体９ａに接続された第１導体側電極と、アンテナの一端部である直線状部７ａ１に接続された第１アンテナ電極と、を有している。また、第１コンデンサ部８ａは、回転部８ａ１と本体部８ａ２とが相互に回転する。従って、第１コンデンサ部８ａでは、第１導体側電極と第１アンテナ電極とは、相対位置を保ってギャップを隔てた状態で回転できるように構成されている。このため、第１コンデンサ部８ａは、アンテナ７への高周波電流の供給を可能にしつつ、アンテナ７と第１導体９ａとの第１接続部の相互回転、つまり第１接続角度θ１を調整することができる。

【0046】

本実施形態１のプラズマ処理装置１では、上述したように、アンテナ部ＡＰの各部、つまり、第１導体９ａ、第１コンデンサ部８ａ、アンテナ７、第２コンデンサ部８ｂ、及び第２導体９ｂが筒状に構成されている。このため、アンテナ部ＡＰでは、図示しないチラーを用いて、冷却媒体としての冷却水Ｗを循環可能に構成されている。これにより、本実施形態１では、アンテナ部ＡＰの各部を所定温度に適切に冷却することができ、プラズマ処理装置１をより適切に動作することができる。

【0047】

また、第２コンデンサ部８ｂでは、第２導体側電極Ｃ１と第２アンテナ電極Ｃ２との間のギャップを流れる冷却水が第２コンデンサ部８ｂの誘電体層として機能する。すなわち、第２コンデンサ部８ｂでは、第２導体側電極Ｃ１と第２アンテナ電極Ｃ２との対向長さがコンデンサ長さを構成している。同様に、第１コンデンサ部８ａでは、第１導体側電極と第１アンテナ電極との間のギャップを流れる冷却水が第１コンデンサ部８ａの誘電体層として機能する。すなわち、第１コンデンサ部８ａでは、第１導体側電極と第１アンテナ電極との対向長さがコンデンサ長さを構成している。

【0048】

なお、上記の説明以外に、筒状の誘電体材料からなる絶縁層を第１導体側電極と第１アンテナ電極との間のギャップ及び第２導体側電極Ｃ１と第２アンテナ電極Ｃ２との間のギャップに設置して、第１コンデンサ部８ａ及び第２コンデンサ部８ｂの各誘電体層を構成してもよい。

【0049】

但し、上記のように、冷却水Ｗを用いて第１コンデンサ部８ａ及び第２コンデンサ部８ｂの各誘電体層を構成する場合の方が、誘電体層を別途設ける場合に比べて、コスト安価にプラズマ処理装置１を構成できる点で好ましい。

【0050】

＜第２コンデンサ部８ｂの別の構成＞
次に、図４も用いて、第２コンデンサ部８ｂの別の構成例について具体的に説明する。図４は、上記第２コンデンサ部８ｂの別の構成例を説明する図である。

【0051】

図４に示すように、第２コンデンサ部８ｂにおいて、第２導体側電極Ｃ１は、例えば、筒状の電極部分Ｃ１ａと、円板状の電極部分Ｃ１ｂと、を備えている。電極部分Ｃ１ａは、接続部材Ｃ３を介して第２導体９ｂに接続されている。電極部分Ｃ１ｂは、電極部分Ｃ１ａの端部に固定されている。

【0052】

第２アンテナ電極Ｃ２は、例えば、筒状の電極部分Ｃ２ａと、円板状の電極部分Ｃ２ｂと、を備えている。電極部分Ｃ２ａは、接続部材Ｃ４を介してアンテナ７の他端部である直線状部７ａ３に接続されている。電極部分Ｃ２ｂは、電極部分Ｃ２ａの端部に固定されている。電極部分Ｃ１ｂと電極部分Ｃ２ｂとは、本体部８ｂ２の内部において、所定のギャップを介して互いに対向している。第２コンデンサ部８ｂでは、電極部分Ｃ１ｂと電極部分Ｃ２ｂとの間の空間に存在する冷却水Ｗが第２コンデンサ部８ｂの誘電体層として機能する。

【0053】

＜制御部Ｃの構成＞
制御部Ｃは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、情報処理に応じてプラズマ処理装置１の各部の制御を行う機能ブロックである。具体的には、制御部Ｃは、例えば、図示しない操作入力部に対して、ユーザが入力した指示に基づいて、モータＭ１及びモータＭ２の回転駆動を制御する駆動制御を実行する。

【0054】

＜動作例＞
次に、図５及び図６も用いて、本実施形態１のプラズマ処理装置１の動作例について具体的に説明する。図５は、上記プラズマ処理装置１の動作例を説明する図である。図６は、上記プラズマ処理装置１の別の動作例を説明する図である。なお、図５及び図６では、図面の簡略化のために、真空容器２、モータＭ１、モータＭ２、及び制御部Ｃの図示は省略している。

【0055】

本実施形態１のプラズマ処理装置１では、アンテナ７が屈曲していない場合、アンテナ７は、高周波窓３に対して、図５に示す状態となる。すなわち、第１接続角度θ１及び第２接続角度θ２が、各々初期角度、例えば、９０°となるように調整されている。この場合、アンテナ７は、図５に示すように、屈曲せずに直線状の形態で高周波窓３と対向する。このため、アンテナ部ＡＰでは、例えば、直線状部７ａ１と電位調整層６との間の離間距離Ｌ１、直線状部７ａ２と電位調整層６との間の離間距離Ｌ２、及び直線状部７ａ３と電位調整層６との間の離間距離Ｌ３は、全て同じ値、例えば、１．０ｍｍとなる。なお、アンテナ７には、例えば、１５００ｍｍの長さを有するものが用いられている。

【0056】

すなわち、アンテナ７では、高周波窓３に対する、その一端部、中央部、及び他端部での離間距離が同一であるため、図５に示すように、プラズマＰＤ１が生成される。この場合、プラズマＰＤ１の密度は、アンテナ７の長手方向で不均一なものとなる。具体的には、アンテナ７の一端部及び他端部において、アンテナ７からの高周波パワーが中央部に比べて低下することが要因となって不均一となる。

【0057】

これに対して、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、制御部ＣがモータＭ１及びモータＭ２を制御することにより、図６の方向Ｒ１及び方向Ｒ２に示すように、本体部８ａ２及び本体部８ｂ２に対してそれぞれ回転部８ａ１及び回転部８ｂ１を回転させる。また、本実施形態１では、図６に示すように、回転部８ａ１及び回転部８ｂ１の回転に伴って、本体部８ａ２及び本体部８ｂ２も回転することから、第１導体９ａ及び第２導体９ｂも撓んで回転する。これにより、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、第１接続角度θ１及び第２接続角度θ２は、上記初期角度から小さい値（例えば、８９°）に変化する。

【0058】

この結果、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、アンテナ７は、屈曲した状態で高周波窓３と対向する。このため、アンテナ部ＡＰでは、図７に示すように、電位調整層６と第１コンデンサ部８ａ側の直線状部７ａ１との間の離間距離Ｌ４は、例えば、１．０ｍｍとなる。また、電位調整層６と屈曲部７ｂ１側の直線状部７ａ１との間の離間距離Ｌ５は、例えば、１．８ｍｍとなる。つまり、アンテナ７の一端部側である、直線状部７ａ１では、屈曲部７ｂ１に近付くにつれて、高周波窓３との離間距離が大きくなる。

【0059】

また、電位調整層６と屈曲部７ｂ１側の直線状部７ａ２との間の離間距離Ｌ６は、例えば、２．５ｍｍとなる。また、電位調整層６と屈曲部７ｂ２側の直線状部７ａ２との間の離間距離Ｌ７は、例えば、２．５ｍｍとなる。つまり、アンテナ７の中央部である、直線状部７ａ２では、高周波窓３に対する離間距離は同一の値となって、高周波窓３に対して直線状の形態で対向する。

【0060】

また、電位調整層６と屈曲部７ｂ２側の直線状部７ａ３との間の離間距離Ｌ８は、例えば、１．８ｍｍとなる。また、電位調整層６と第２コンデンサ部８ｂ側の直線状部７ａ３との間の離間距離Ｌ９は、例えば、１．０ｍｍとなる。つまり、アンテナ７の他端部側である、直線状部７ａ３では、第２コンデンサ部８ｂに近付くにつれて、高周波窓３との離間距離が小さくなる。

【0061】

以上の動作により、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、図６に示すように、高周波パワーが比較的大きい、アンテナ７の中央部が、アンテナ７の一端部及び他端部よりも高周波窓３から離間される。この結果、プラズマＰＤ２の密度は、アンテナ７の長手方向で均一なものとし得る。具体的にいえば、本実施形態のプラズマ処理装置１ではアンテナ７の長さ方向の中央部と端部のプラズマ密度の差異を調整することができる。この結果、本実施形態１では、アンテナ７の長手方向でのプラズマの密度の均一化を容易に図ることができるプラズマ処理装置１を構成することができる。

【0062】

また、本実施形態１のプラズマ処理装置１では、第１コンデンサ部８ａ及び第２コンデンサ部８ｂがそれぞれ第１接続部及び第２接続部を構成している。これにより、本実施形態１では、アンテナ７のインダクタンス成分による電位上昇を緩和することができ、プラズマ処理装置１のコンパクト化を容易に図ることができる。

【0063】

＜変形例＞
ここで、図７を用いて変形例のプラズマ処理装置１の別の動作例について具体的に説明する。図７は、変形例に係るプラズマ処理装置１の動作例を説明する図である。なお、図７では、図面の簡略化のために、真空容器２、モータＭ１、モータＭ２、及び制御部Ｃの図示は省略している。

【0064】

本変形例と上記実施形態１との主な相違点は、モータＭ１及びモータＭ２を用いて第１接続角度θ１及び第２接続角度θ２を変化させたときに、回転部８ａ１及び回転部８ｂ１のみ回転させ、かつ本体部８ａ２及び本体部８ｂ２を回転させずに、第１導体９ａ及び第２導体９ｂを撓ませない点である。

【0065】

＜動作例＞
具体的にいえば、上記実施形態１の説明では、第１コンデンサ部８ａ及び第２コンデンサ部８ｂにおいて、それぞれ本体部８ａ２及び本体部８ｂ２が回転部８ａ１及び回転部８ｂ１の回転に伴って回転する場合について説明した。換言すれば、実施形態１では、図６に示したように、回転部８ａ１及び回転部８ｂ１がそれぞれ本体部８ａ２及び本体部８ｂ２に対して回転する場合、第１導体９ａ及び第２導体９ｂも撓むことにより、アンテナ７の長手方向の寸法の変化を吸収していた。

【0066】

一方、本変形例では、第１導体９ａ及び第２導体９ｂが撓まないように構成されている。このため、本変形例では、制御部ＣがモータＭ１及びモータＭ２を制御して、回転部８ａ１及び回転部８ｂ１を回転させると、図７に示すように、第１導体９ａ及び第２導体９ｂは撓まないで回転せずに、アンテナ７のみが屈曲して、均一な密度を有するプラズマＰＤ２が生成される。換言すれば、本変形例では、回転部８ａ１及び回転部８ｂ１が回転する場合、屈曲部７ｂ１及び７ｂ２での弾性変形により、アンテナ７の長手方向の寸法の変化をアンテナ７のみで吸収する。また、本変形例でも、実施形態１のものと同様に、第１接続角度θ１及び第２接続角度θ２は、上記初期角度（例えば、９０°）から小さい値（例えば、８９°）に変化する。

【0067】

以上の構成により、本変形例のプラズマ処理装置１は、実施形態１のものと同様の効果を奏する。

【0068】

〔実施形態２〕
本開示の実施形態２について、図８を用いて具体的に説明する。図８は、本開示の実施形態２に係るプラズマ処理装置１の要部構成を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態１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。

【0069】

本実施形態２と上記実施形態１との主な相違点は、コサインコレクタＳ１と分光器Ｓ２とを設けて、制御部Ｃとともに分光強度分布測定器を構成した点である。

【0070】

図８に示すように、本実施形態２のプラズマ処理装置１では、例えば、６つのコサインコレクタＳ１が、アンテナ７の長手方向に沿って真空容器２の側面に設けられている。コサインコレクタＳ１は、真空容器２の内部のプラズマＰＤ２からの光を集光して、光ファイバーを介して、その検知した検知光を分光器Ｓ２に出力するように構成されている。なお、コサインコレクタＳ１はプラズマ発光を光ファイバーに集光するための部材の一例であって、他の集光部材が用いられてもよい。

【0071】

分光器Ｓ２は、コサインコレクタＳ１によって受光した光の波長スペクトルを取得して、制御部Ｃに出力する。制御部Ｃは、所要の分光強度（波長スペクトルにおける所要の波長帯の強度）を基に、長手方向に沿って真空容器２の内部に生じたプラズマＰＤ２の発光強度を取得する。

【0072】

また、制御部Ｃは、発光分光分析装置（Optical Emission Spectrometer）としても機能するようになっており、コサインコレクタＳ１の検出光に対して、所定の分光分析処理を実行するよう構成されている。これにより、制御部Ｃでは、真空容器２の内部にプラズマＰＤ２が発生した場合、分光分析結果を基に、そのプラズマＰＤ２に含まれる、元素及び元素の濃度を検知することが可能となる。さらに、制御部Ｃでは、その検知結果に基づき、プラズマ発生の原因を容易に把握することができる。また、制御部Ｃは、異常放電が真空容器２の内部に発生した場合でも、分光分析結果に基づき、異常放電の光に含まれる、元素及び元素の濃度を検知することも可能となる。

【0073】

以上の構成により、本実施形態２のプラズマ処理装置１では、アンテナ７の長手方向に沿って真空容器２の内部に生じたプラズマＰＤ２の発光強度を取得することができる。この結果、本実施形態２のプラズマ処理装置１では、制御部Ｃは、取得した発光強度に基づいて、モータＭ１及びモータＭ２を制御することが可能となり、第１接続角度θ１及び第２接続角度θ２をより適切に調整して、アンテナ７の長手方向でのプラズマの密度の均一化をより容易に図ることができる。

【0074】

〔実施形態３〕
本開示の実施形態３について、図９を用いて具体的に説明する。図９は、本開示の実施形態３に係るプラズマ処理装置１の要部構成を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態２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。

【0075】

本実施形態２と上記実施形態２との主な相違点は、膜厚測定器Ｓ３を設けた点である。

【0076】

図８に示すように、本実施形態３のプラズマ処理装置１では、例えば、３つの膜厚測定器Ｓ３が、アンテナ７の長手方向に沿って真空容器２の上面に設けられている。膜厚測定器Ｓ３は、エリプソメータなどを用いて構成されており、被処理物Ｈ１に成膜された被膜の膜厚を検知する。そして、膜厚測定器Ｓ３は、その測定結果を制御部Ｃに出力する。

【0077】

以上の構成により、本実施形態３のプラズマ処理装置１は、実施形態１のものと同様の効果を奏する。

【0078】

また、本実施形態３のプラズマ処理装置１では、アンテナ７の長手方向に沿って膜厚測定器Ｓ３を複数配置している。これにより、本実施形態３のプラズマ処理装置１では、制御部Ｃが膜厚測定器Ｓ３の測定結果を用いることにより、被処理物Ｈ１に成膜された被膜の、アンテナ７の長手方向に沿った膜厚を取得することができる。この結果、本実施形態３のプラズマ処理装置１では、制御部Ｃは、取得した膜厚に基づいて、アンテナ７の高周波電力を調整することが可能となる。従って、被処理物Ｈ１の成膜に寄与するプラズマＰＤ２の密度を適切に変更することができ、アンテナ７の長手方向に沿った膜厚の分布を均一なものとして、被処理物Ｈ１に対する成膜処理を高精度に行うことができる。

【0079】

なお、上記の説明では、第１駆動部及び第２駆動部にモータＭ１及びモータＭ２をそれぞれ使用した場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、回転部８ａ１及び回転部８ｂ１の回転操作棒を取り付けて、ユーザが回転操作棒を動作することにより、第１接続角度θ１及び第２接続角度θ２を変更する構成でもよい。

【0080】

但し、上記のように、第１駆動部及び第２駆動部にモータＭ１及びモータＭ２それぞれを使用する場合の方が第１接続角度θ１または第２接続角度θ２の少なくともいずれかを精度良く変化させることができ、プラズマの密度の均一化を高精度に図ることができる点で好ましい。

【0081】

また、上記の説明以外に、第１接続角度θ１または第２接続角度θ２のみを変える構成でもよい。

【0082】

〔まとめ〕
上記の課題を解決するために、本開示の第１態様のプラズマ処理装置は、被処理物を内部に収容する真空容器と、前記真空容器の内部にプラズマを発生させる高周波磁場を、前記真空容器の内部に導入させる高周波窓と、アンテナ部と、を備え、前記アンテナ部は、前記高周波磁場を発生するバー状のアンテナと、前記アンテナに高周波電流を供給するための一対の導体である第１導体及び第２導体と、前記アンテナの一端部と前記第１導体とを接続する部材であって、前記アンテナと前記第１導体との接続角度である第１接続角度を変更可能な第１接続部と、前記アンテナの他端部と前記第２導体とを接続する部材であって、前記アンテナと前記第２導体との接続角度である第２接続角度を変更可能な第２接続部と、を具備し、前記アンテナは、前記第１接続角度または前記第２接続角度の少なくともいずれかの変化に伴って、屈曲し得る。

【0083】

上記構成によれば、アンテナの長手方向でのプラズマの密度の均一化を容易に図ることができるプラズマ処理装置を提供することができる。

【0084】

第２態様のプラズマ処理装置は、第１態様のプラズマ処理装置において、前記第１接続部は、前記第１導体に接続された第１導体側電極と、前記アンテナの前記一端部に接続された第１アンテナ電極と、を有し、前記第１導体側電極と前記第１アンテナ電極とが、ギャップを隔てて相互に回動可能にされた、第１コンデンサ部を構成しており、前記第２接続部は、前記第２導体に接続された第２導体側電極と、前記アンテナの前記他端部に接続された第２アンテナ電極と、を有し、前記第２導体側電極と前記第２アンテナ電極とが、ギャップを隔てて相互に回動可能にされた、第２コンデンサ部を構成してもよい。

【0085】

上記構成によれば、第１接続部及び第２接続部での各電位を低減することができ、プラズマ処理装置のコンパクト化を容易に図ることができる。

【0086】

第３態様のプラズマ処理装置は、第１態様または第２態様のプラズマ処理装置において、前記アンテナ部は、前記第１接続角度を変化させる第１駆動部と、前記第２接続角度を変化させる第２駆動部と、を具備し、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、をさらに備えてもよい。

【0087】

上記構成によれば、第１接続角度または第２接続角度の少なくともいずれかを精度良く変化させることができ、プラズマの密度の均一化を高精度に図ることができる。

【0088】

第４態様のプラズマ処理装置は、第１態様から第３態様のいずれかの態様のプラズマ処理装置において、前記プラズマが発する光の分光強度の、前記アンテナの長手方向に沿った分布を測定する分光強度分布測定器を、さらに備えてもよい。

【0089】

上記構成によれば、分光強度分布測定器により、長手方向に沿って真空容器の内部に生じたプラズマの発光強度を取得することができる。

【0090】

第５態様のプラズマ処理装置は、第１態様から第４態様のいずれかの態様のプラズマ処理装置において、前記被処理物に成膜された被膜の、前記アンテナの長手方向に沿った膜厚を測定する膜厚測定器を、さらに備えてもよい。

【0091】

上記構成によれば、膜厚測定器の測定結果を用いることにより、被処理物に対する成膜処理を高精度に行うことができる。

【0092】

第６態様のプラズマ処理装置は、第１態様から第４態様のいずれかの態様のプラズマ処理装置において、前記アンテナは、少なくとも２つの直線状部と、前記２つの直線状部の間に設けられた屈曲可能な屈曲部とを有してもよい。

【0093】

上記構成によれば、アンテナと高周波窓との間の距離を部分的に確実に変化させることができ、アンテナの長手方向でのプラズマの密度の均一化を確実に図ることができる。

【0094】

本開示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、各実施形態に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開示の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0095】

１ プラズマ処理装置
２ 真空容器
３ 高周波窓
７ アンテナ
８ａ 第１コンデンサ部（第１接続部）
８ｂ 第２コンデンサ部（第２接続部）
９ａ 第１導体（一対の導体）
９ｂ 第２導体（一対の導体）
Ｃ１ 第１アンテナ電極、第２アンテナ電極
Ｃ２ 第１導体側電極、第２導体側電極
θ１ 第１接続角度
θ２ 第２接続角度
Ｓ１ コサインコレクタ（分光強度分布測定器）
Ｓ２ 分光器（分光強度分布測定器）
Ｓ３ 膜厚測定器
Ｃ 制御部
Ｍ１、Ｍ２ モータ
Ｗ 冷却水（冷却媒体、誘電体層）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】