特許 7202641 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-28

(45)【発行日】2023-01-12

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20230104BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20230104BHJP

   H01L 21/31 20060101ALN20230104BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

C23C16/505

H01L21/31 C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019057760

(22)【出願日】2019-03-26

(65)【公開番号】P2020161264

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】303029317

【氏名又は名称】株式会社プラズマイオンアシスト

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100129702

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 喜永

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 正則

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 泰雄

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１１－００３１１０７（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０１４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３５７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１４２０１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－１０６８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５６８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３４８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２６８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０３１５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８７９５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４

Ｃ２３Ｃ １６／５０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理基板が収容されるプラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内にプラズマを発生させるための誘導結合型アンテナユニットと、前記誘導結合型アンテナユニットに駆動電力を給電する駆動電源と、前記プラズマ処理チャンバ内を真空排気する真空排気手段と、作業ガスを導入するガス導入手段と、を具備するプラズマ処理装置であって、
前記誘導結合型アンテナユニットが、長方形状の誘電体蓋体と、当該蓋体の表面に取り付けられた誘導結合型アンテナ導体とからなり、前記プラズマ処理チャンバの壁面に形成された開口を閉塞するように装着され、
前記誘導結合型アンテナ導体の長手方向の中央部に設けた給電端子が前記駆動電源に接続され、
長手方向の両端部に設けた接地端子がコンデンサを介して接地されていることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記誘導結合型アンテナ導体の長手方向の両端部に前記誘導結合型アンテナ導体と接地端子との間に誘電体部材を狭持してなる前記コンデンサが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記コンデンサの静電容量が０．１ｎＦ乃至３０ｎＦであることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記誘導結合型アンテナ導体の表面が珪素、珪素化合物、炭素、炭素化合物のいずれか１つを含む無機材料で被覆されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記プラズマ処理チャンバの壁面に複数の開口が略平行に形成されるとともに、前記各開口に前記誘導結合型アンテナユニットが装着されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記蓋体の内側表面に高周波電流の往路となる前記誘導結合型アンテナ導体が取付けられ、前記蓋体の外側の面に復路となる電極部材が取付けられ、
往路となる前記誘導結合型アンテナ導体と復路となる前記電極部材は長手方向の両端部でそれぞれ電気的に接続されるとともに、前記復路となる電極部材の他方の端部がコンデンサを介して接地され、前記誘導結合型アンテナ導体の長手方向中央部に給電された高周波電流に対する往復回路が構成されていることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記プラズマ処理装置が請求項１から６のいずれか一項に記載の少なくとも１つのプラズマ処理チャンバと、当該プラズマ処理チャンバの前後に前記被処理基板を格納するためのロードチャンバとアンロードチャンバとを備え、前記被処理基板を搬送するための搬送手段を備えたカセット・ツー・カセット方式又はロール・ツー・ロール方式によるインライン方式であることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項8】

請求項１から７のうちいずれか一項に記載のプラズマ処理装置において、前記給電端子に高周波電力と正のバイアス電圧を重畳して給電することによって、前記誘導結合型アンテナ導体の電位を制御することを特徴とするプラズマ処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のプラズマ処理工程を連続して実施できるプラズマ処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、真空容器の壁面に設けられた開口部を気密を保って覆うように取り付けられた板状の高周波アンテナ導体を有し、当該アンテナ導体の長手方向の一方の端部に高周波電力を給電し、他方の端部を直接接地して高周波電流を流し、アンテナ導体の近傍に発生する誘導電磁界によってプラズマを生成し、当該プラズマを用いて被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置が開示されている。また、特許文献２には、正副２本のアンテナ導体を併設したプラズマ処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特願２０１０－５１２９４５号公報

【文献】特開２０１６－１４９２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

プラズマ処理装置による基板材料のプラズマ処理工程には、基板表面のクリーニング工程、イオン注入工程、或いはダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣとも記す）膜の形成工程など複数のプラズマ処理工程がある。これらの工程では放電プラズマのプラズマ電位に対して被処理基板を負電位にしてイオン照射しながらプラズマ処理する必要がある。特許文献１及び２に記載のプラズマ処理装置では、被処理基板にプラズマ電位に対して負の直流電圧、或いは負のパルス電圧を印加することによってイオン照射を行っている。しかし、例えば、ロール・ツー・ロール方式による複数のプラズマ処理工程を有するプラズマ処理装置では基板及び搬送システム全体に負の高電圧を印加する必要があるが、装置の構成が複雑で高価になり実用的でない。
本発明に係る主たる課題は、被処理基板及び搬送システムを接地電位に保ちながらプラズマ処理ができる構成とし、処理条件の異なる複数のプラズマ処理工程を連続して実施できる安価で安全なプラズマ処理装を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、被処理基板が収容されるプラズマ処理チャンバ（以下、単に処理チャンバとも記す）と、前記プラズマ処理チャンバ内にプラズマを発生させるための誘導結合型アンテナユニット（以下、単にアンテナユニットとも記す）と、前記アンテナユニットに駆動電力を給電する駆動電源と、前記処理チャンバ内を真空排気する真空排気手段と、作業ガスを導入するガス導入手段とを具備するプラズマ処理装置であって、前記誘導結合型アンテナユニットが、長方形状の誘電体蓋体と、当該蓋体の表面に取り付けられた誘導結合型アンテナ導体（以下、単にアンテナ導体とも記す）とからなり、前記処理チャンバの壁面に形成された開口を閉塞するように装着し、前記アンテナ導体の長手方向の中央部に設けた給電端子を前記駆動電源に接続し、長手方向の両端部に設けた接地端子をコンデンサを介して接地することを特徴とする

【0006】

このようにアンテナ導体の長さ方向の両端部をコンデンサを介して接地すると高周波電圧に対しては低インピーダンス、直流電圧或いは低周波電圧に対しては高インピーダンスとして作用する。前記コンデンサの静電容量を適切に選べば、高周波電圧に対しては導通状態、低周波電圧に対しては絶縁状態で前記アンテナ導体を電気的にフロートさせることができる。前記給電端子に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加して高周波放電プラズマを励起するとともに、例えば３０ｋＨｚの低周波パルス電圧を重畳して印加することができる。前記アンテナ導体に正の低周波パルス電圧を印加することによって前記被処理基板表面にイオン照射することができる。本明細書では周波数３００ｋＨｚ以上の交流電圧を高周波電圧と記載し、３００ｋＨｚ未満の交流電圧又はパルス電圧を低周波電圧と記載する。

【0007】

前記アンテナ導体の長手方向両端部に設ける前記コンデンサは外付けの単体コンデンサであってもよいが、前記アンテナ導体の端部に誘電体部材を狭持して設けられた接地端子との間にコンデンサを構成することができる。前記コンデンサの静電容量は０．１ｎＦ（ナノファラッド）以上、３０ｎＦ以下であることが望ましい。
このような構成であれば、前記アンテナ導体の両端部は高周波電流に対しては実質的に接地され、低周波電流に対してはフロート状態であるため前記アンテナ導体の電位を任意に制御することができる。

【0008】

前記アンテナユニットは、蓋体の素材として例えばマシナブルセラミックス材を使用し、この蓋体にメタライズ法等によって前記アンテナ導体、給電端子及び接地端子を形成して一体化する。
このように一体化したアンテナユニットであれば、処理チャンバ壁面に形成された開口部に容易に脱着ができるため、アンテナユニットのメンテナンス等が容易である。また、アンテナ導体で発生する熱を放散することができる。

【0009】

前記アンテナ導体表面を珪素、珪素化合物、炭素、炭素化合物のいずれか１つを含む無機材料で被覆する。これによってアンテナ導体表面からの金属不純物の飛散を抑制することができる。

【0010】

前記駆動電源が前記給電端子に高周波電圧と低周波電圧、或いは正のパルス電圧等のバイアス電圧を重畳して給電できることを特徴とする。低周波電圧或いは正のパルス電圧を印加することによって、プラズマ電位を接地電位に対して正にすることができ、接地電位にある被処理基板をイオン照射しながらプラズマ処理することができる。

【0011】

前記処理チャンバの壁面に複数の開口部を略平行に形成するとともに、各開口部に前記アンテナユニットを装着できる構成とする。
このような構成であれば、複数のアンテナユニットが、それぞれ別の開口部に取り付けられるので、複数のアンテナユニットを１つの開口部に取り付ける場合に比べて、開口のサイズを小さくすることができる。これにより、各開口を塞ぐ蓋体に必要とされる機械的強度が小さくて済む。アンテナユニットの製造コストを低減することができる。

【0012】

前記蓋体の内側面（処理チャンバの内側面）に形成された前記アンテナ導体（以下、往路アンテナ導体とも記す）と、その外側表面（処理チャンバの外側面）に形成された電極部材（以下、復路アンテナ導体とも記す）を取付け、前記アンテナ導体と前記電極部材を長手方向両端部でそれぞれ電気的に接続するとともに、前記電極部材の他方の端部をコンデンサを介して接地し、前記アンテナ導体の長手方向中央部に給電された高周波電流に対する往復回路を構成する構造とする。
このような構成であれば、アンテナ導体のインダクタンスを低減することができる。従って、長尺のアンテナユニットを構成することができ大面積のプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置を実用化することができる。

【0013】

また、前記プラズマ処理装置が請求項１から７のいずれか１項に記載の少なくとも１つのプラズマ処理チャンバと、当該処理チャンバの前後に被処理基板を格納するためのロードチャンバとアンロードチャンバとを連結し、被処理基板を搬送するための搬送手段を備えたカセット・ツー・カセット方式又はロール・ツー・ロール方式によるインライン方式のプラズマ処理装置を構成する。必要に応じて前記処理チャンバを複数連結して複数の処理工程を連続して実施できる構成とする。

【発明の効果】

【0014】

誘導結合型アンテナ導体の長手方向の中央部に給電し、両端部をコンデンサを介して接地することによってプラズマ電位の制御が可能になった。これによって接地電位にある被処理基板に高周波電圧やパルス電圧を印加することなく、高エネルギーイオンを照射しながらプラズマ処理することが可能になった。特に、複数の処理工程を有するロール・ツー・ロール方式プラズマ処理装置においては、処理チャンバ毎に異なったプラズマ処理が可能になる。被処理基板及び搬送システム全体を接地電位にすることにより、プラズマ処理装置の製造コストの低減及び取り扱い上の安全性が著しく向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態を示す概略断面図である。

【図2】この発明に係るアンテナユニットの他の実施形態を示す概略図面である。

【図3】アンテナユニットの他の実施形態を示す概略図面である。

【図4】この発明に係るプラズマ処理装置の他の実施形態を示す概略図面である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0017】

本実施形態のプラズマ処理装置は、誘導結合型アンテナユニットに高周波電流を流すことで発生する電磁界を用いて放電プラズマを発生させる、いわゆる誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式によるものである。

【0018】

具体的にこのプラズマ処理装置１００は、図１に示すように、被処理基板１２を収容する処理チャンバ１１、該処理チャンバ１１の内部空間Ｓにプラズマを発生させるためのアンテナユニット１０、アンテナユニット１０に高周波電力を給電する高周波電源２２と整合器２１及び正のパルス電圧を給電するバイアス電源２３、図示しない真空排気手段、図示しない作業ガス導入手段などを備えるものである。

【0019】

具体的に説明すると、この処理チャンバ１１には、その壁面に開口１１２が形成されている。ここでは、処理チャンバ１１の上壁部１１１に上方から見て例えば長方形状の開口１１２が形成されている。この開口１１２には、アンテナユニット１０を構成する蓋体１４が着脱可能に設けられており、この蓋体１４によって開口１１２が閉塞され内部空間Ｓが密閉される。

【0020】

処理チャンバ１１内には前記アンテナユニットと、これに対向して被処理基板１２が配置されている。被処理基板１２は基板ホルダー１８に載置され、基板ホルダーを介して接地されている。また、必要に応じて基板温度を制御することができる。処理チャンバ１１の内部空間Ｓは、真空排気手段とガス導入手段によって所定の真空度に保たれる。この処理チャンバ１１には、例えばアルゴンと水素との混合ガスを所定の圧力（例えば１Ｐａ）で導入するとともに、整合器２１を介して高周波電源２２から高周波電力をアンテナ導体１３に給電することで放電プラズマが励起される。

【0021】

前記アンテナユニット１０は、絶縁板からなる蓋体１４と、この蓋体の内側表面に取り付けられたアンテナ導体１３とからなり、アンテナ導体１３の長手方向の中央部１３ｃに給電端子１５を有し、長手方向の両端部１３ａ、１３ｂに接地端子１６を有する。当該接地端子はコンデンサ１７を介して接地されている
なお、本実施形態のアンテナユニット１０は、１本のアンテナ導体１３を備えたものであるが、並列に接続された複数本のアンテナ導体を備えたものであってもよい。

【0022】

前記蓋体１４はその内側表面に、例えば長さ寸法５０ｃｍ以上、幅寸法１～１０ｃｍ程度のアンテナ導体１３が取付けられるもので、例えば長さ寸法５０ｃｍ以上、幅寸法５～２０ｃｍ程度の平板状の絶縁板ある。また、蓋体１４の厚さ寸法は大気圧に耐え得る強度が必要で厚さは１～３ｃｍ程度である。但し、この寸法に特定されるものではない。

【0023】

前記蓋体１４は、真空シール部材１９を狭持して上壁部１１１に設けられた開口１１２を覆うように装着されるもので、そのサイズはアンテナ導体１３よりも真空シール部分だけ幅方向及び長手方向に長い寸法のものである。この蓋体１４はアンテナ導体を固定すると同時に電気的に絶縁状態に保持するもので、アルミナ、マコールやホトベール等のセラミックス材からなるものが望ましい。また、蓋体１４としては、例えばピーク樹脂（ＰＥＥＫ）やフッ素系樹脂（ＰＴＦＥ）などの耐熱性を有する有機材料からなるものであってもよい。

【0024】

前記アンテナ導体１３は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力及び正のバイアス電圧が給電されるものであり、アンテナ導体は抵抗率の小さい金属材料、例えば銅材やアルミニウム合金材等であることが好ましい。

【0025】

アンテナ導体を前記蓋体に取付ける方法としては、蓋体１４の内側表面にアンテナ導体を螺子等によって固定することができる。或いは蓋体１４の内側表面にメタライズ法によって形成しても良い。具体的には、まずアルミナ等からなる蓋体１４に給電端子１５用の孔や接地端子１６用の孔を孔開け加工をする。その後、前記蓋体のアンテナ導体形成部分及び前記端子用孔の内面を含めてＭｏ－Ｍｎペーストを塗布して焼成することにより金属層を形成する。その上にＮｉメッキ等により例えば厚さ３０～４０μｍ程度のアンテナ導体１３を形成する。アルミナ蓋体１４と熱膨張係数の近いコバールピンを給電端子１５や接地端子１６として前記端子用の孔に挿入し、銀ろう等を用いて電極端子をろう付けする。
このような構成であれば、蓋体表面にアンテナ導体１３を直接取り付けることができるだけでなく、前記アンテナ導体に発生する熱を前記蓋体に放熱することができる。

【0026】

本実施形態では、アンテナ導体は放電プラズマ中に曝されるためイオンボンバードメントを受けてアンテナ導体金属がスパッタされて飛散し、被処理基板表面を汚染する恐れがある。飛散しても構わない材料でアンテナ導体表面を被覆することが望ましい。プラズマ処理の目的にもよるが炭素系や珪素系の材料が好ましい。具体的には、珪素、炭化珪素、珪素酸化物、窒化珪素、ＤＬＣ、炭化チタン、炭化ジルコニウム等を挙げることができる。

【0027】

本実施形態のプラズマ処理装置１００の特長は、アンテナ導体の長手方向の中央部に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を給電してアンテナ導体の近傍に高密度のＩＣＰプラズマを励起するとともに、例えば３０ｋＨｚの正のパルス電圧、或いは低周波交流電圧を重畳して印加することによってプラズマ電位を接地電位に対して高電位にすることができる。これによって被処理基板表面に形成されたイオンシース電界によって加速された高エネルギーイオンを照射しながらプラズマ処理することができることである。

【0028】

高周波電源２２はアンテナ導体の近傍に放電プラズマを励起するもので、一般的に周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力が用いられるが、この周波数に限られるものではない。本明細書で用いている３００ｋＨｚ以上の高周波電圧であることが好ましい。また、バイアス電源２３はアンテナ導体近傍に励起した高密度プラズマの電位を制御するためのもので、正のバイアス電圧を給電できる電源である。例えば正のパルス電圧、正の交流電圧、或いは半波整流したバイアス電圧を給電できるものが好ましい。なお、作業ガスの圧力が数Ｐａ以上であればパルス電圧或いは低周波交流電圧のみで放電プラズマを励起することもできる。この場合は高周波電源２２及び整合器２１は不要である。

【0029】

低周波のバイアス電圧の印加によってプラズマ電位を制御するためには、アンテナ導体の接地端部１３ａ、１３ｂをコンデンサ１７を介して接地すればよい。アンテナ導体に十分な高周波電流を流して放電プラズマを励起するとともにアンテナ導体に正のバイアス電圧を印加してプラズマ電位を制御する。前記高周波放電によって励起されたプラズマの密度は前記アンテナ導体近傍が最も高く、アンテナ導体から離れるに従って減衰する。従って、前記アンテナ導体に正のバイアス電圧を印加してプラズマ電位を制御することは極めて有効な制御方法であって、プラズマ電位もバイアス電圧に対応して変調される。接地電位にある被処理基板表面にはバイアス電圧に対応したイオンシースが形成され、このイオンシースで加速されたイオンが基板に入射する。

【0030】

前記アンテナ導体に十分な高周波電流を流し、且つ低周波のパルス電圧が印加できるために好適なコンデンサの静電容量は０．１ｎＦ～３０ｎＦである。より好適な範囲は０．５ｎＦ～１５ｎＦである。例えば、静電容量が３ｎＦであれば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧に対するインピーダンスは約３Ω、３０ｋＨｚの低周波電圧に対するインピーダンスは約１８００Ωである。従って、高周波電流に対しては導通状態であるが、低周波電流に対しては高インピーダンスとなりアンテナ導体は電気的にフローティング状態に置かれ、パルス電圧の印加によってプラズマ電位を制御することができる。
なお、コンデンサの静電容量については０．１ｎＦ未満では高周波電流に対してインピーダンスが大きくなって十分な高周波電流が流せなくなる。一方、静電容量が３０ｎＦ以上では低周波電流に対するインピーダンスが低く電力損失が大きくなる。

【0031】

前記アンテナユニットの他の実施形態であるアンテナユニット２０について図２を用いて説明する。前記コンデンサ１７は図１に示すように個別のコンデンサを外付けすることができるが、図２に示すようにアンテナ導体の長手方向の両端部１３ａ、１３ｂに誘電体層２５を挟持した積層型コンデンサ１７を形成してもよい。アンテナ導体１３の表面に誘電体層２５を形成し、その表面に接地端子１６を形成し、接地線２６を介して上壁部１１１に接地することができる。

【0032】

積層コンデンサの静電容量は電極の面積、誘電体層の誘電率とその厚さによってきまる。誘電体層材料としては誘電率が大きく、耐電圧特性に優れた誘電体、例えばジルコニアセラミックスなどであることが望ましい。例えば、電極面積１０ｃｍ^２，誘電率３０，厚さ０．３ｃｍであれば約１ｎＦの積層コンデンサが形成できる。

【0033】

更に、アンテナユニットの他の実施形態について図３を参照して説明する。図３に示すアンテナユニット３０は、前記蓋体１４の内側面に形成された前記アンテナ導体１３と、その外側表面に形成された電極部材Ｚをさらに備えている。
ここでは、説明を分かり易くするため、前記蓋体１４の内側面に形成された前記アンテナ導体１３を往路アンテナ導体１３と記載し、外側面に形成された電極部材Ｚを復路アンテナ導体Ｚと記載する。

【0034】

復路アンテナ導体Ｚは往路アンテナ導体１３の長手方向に略対向して設けられ、その両端部Ｚａ及びＺｂが往路アンテナ導体１３の両端部１３ａ及び１３ｂとそれぞれ蓋体を貫通する導体Ｘａ，Ｘｂを介して電気的に接続されている。復路アンテナ導体の他端部Ｚｃはコンデンサ１７を介して接地されている。

【0035】

かかる構成により、往路アンテナ導体１３の長手方向中央部１３ｃに給電された高周波電流は、往路アンテナ導体１３の一端部１３ａ及び他端部１３ｂに流れた後、接続端部Ｚａ、Ｚｂを経て復路アンテナ導体Ｚの一端部に流れ込み、復路アンテナ導体Ｚの他端部Ｚｃに流れる。これにより、往路アンテナ導体１３を流れる高周波電流の向きと、復路アンテナ導体Ｚを流れる高周波電流の流れる向きとが逆になる。つまり、往路アンテナ導体１３、接続端部Ｚａ、Ｚｂ、及び復路アンテナ導体Ｚは、アンテナ導体１３の長手方向中央部１３ｃに給電された高周波電流に対する往復回路を構成している。このような往復回路では往復両アンテナ導体間に相互インダクタンスが発生する。高周波電流に対するアンテナ導体のインピーダンスは、前記相互インダクタンス相当分が相殺されて小さくなる効果がある。従って、同じ高周波電圧に対して大きな高周波電流を流すことができ、長尺のアンテナユニットを実用化することができる。

【0036】

また、平行平板型の往復アンテナ導体のインダクタンスは往復アンテナ導体の長さと間隔に比例し、幅に反比例する。即ち、往復アンテナ導体を接近させればインダクタンスは小さくなり離せば大きくなる。また、アンテナ導体の中央部の幅を大きくし、両端部の幅を小さくすることによって中央部のインダクタンスを小さくし、両端部のインダクタンスを相対的に大きくすることができる。

【0037】

前記往路アンテナ導体及び復路アンテナ導体の長手方向の任意の位置の電極幅を任意に変えることによって前記アンテナユニットの長手方向のインピーダンスを変えることができる。前記アンテナ導体に高周波電流を流した場合、アンテナ導体のインピーダンスの大きい部分で高周波電力の消費が大きく、アンテナ導体近傍の電磁界エネルギーも大きくなる。これによって、処理チャンバ内に励起されるプラズマのアンテナ導体の長手方向のプラズマ密度分布を制御することができろ。

【0038】

本発明に係る前記往復アンテナ導体の場合も長手方向の任意の位置の幅を任意に変えることによって前記アンテナユニット３０の長手方向のインピーダンスを変えることができる。アンテナ導体の中央部領域の導体幅を大きくし、両端部領域の導体幅を小さくすることによってアンテナ導体の両端部領域におけるプラズマの拡散によるプラズマ密度の低下を補償することができる。アンテナユニットの長手方向のプラズマ密度を均一にすることができる。

【0039】

本発明による他の実施形態について図４を用いて説明する。図４は図１に示すプラズマ処理装置１００の原理を用いたロール・ツー・ロール方式によるインライン式プラズマ処理装置２００の概念図である。図４は上面から見た断面模式図である。前記プラズマ処理装置１００の処理チャンバ１１の左右にロードチャンバ３１とアンロードチャンバ３２を有する構成である。ロードチャンバ３１には被処理基板１３、例えばキャパシタ用アルミニウム箔が巻き出しロール３３に巻かれて格納されていて、搬送ローラ３５によって順次プラズマ処理チャンバＣ１，Ｃ２，Ｃ３内に搬送され、前記プラズマ処理手段によって処理される。処理された被処理基板１２は前記搬送手段によってアンロードチャンバ３２内に格納された巻き取りロール３４に巻き取られて保管され、定期的に製品として外部に搬出される。

【0040】

図４に示すインライン式プラズマ処理装置２００は、３つの処理チャンバＣ１，Ｃ２，Ｃ３を有する。例えば、第１の処理チャンバＣ１で被処理基板の表面をイオン照射によってクリーニングし、第２の処理チャンバＣ２で例えばＤＬＣなどの薄膜形成を行い、第３の処理チャンバＣ３で例えば機能性表面処理を行うことができる。言うまでもなく、単独の処理チャンバであってもよい。

【0041】

ロードチャンバ３１、各処理チャンバ及びアンロードチャンバ３２は図示されない排気手段によって高真空に保持される。また、各処理チャンバには図示されない作業ガス導入手段によって作業ガスが導入され、所定のガス圧力例えば１Ｐａに調整される。

【0042】

このように複数のプラズマ処理プロセスを連続して実施する場合は、図４に示すように複数の処理チャンバを連結すればよく、処理チャンバ毎に異なるプラズマ処理を施すことができる。即ち、前記被処理基板１２を接地し、処理チャンバ毎に必要な作業ガスを導入してガス圧力を調整し、処理チャンバ毎に異なる駆動電圧を前記アンテナユニット１０に給電することによって複数のプラズマ処理を同時に連続して行うことができる。プラズマ処理工程毎に専用の処理チャンバと処理条件を設定することができるため生産性の向上と製品の品質向上を図ることができる。

【0043】

更に、各処理チャンバはプラズマ処理内容によって処理チャンバのサイズ、アンテナユニットの装着個数、アンテナ導体のサイズ等を任意に設計することができる。

【0044】

本発明によるインライン式プラズマ処理装置２００では、被処理基板の各処理チャンバ間の搬送は隔壁板３７に設けられた基板搬送用スリット３６を通して行うことができる。各処理チャンバは、作業ガス導入手段と真空排気手段を備えているため、隣接するチャンバ間の作業ガスの圧力差は数Ｐａ以下に設定することができる。従って、作業ガスの圧力差が数Ｐａ以下であって、前記基板搬送用スリット３６のガスコンダクタンスを十分小さくすることができるため処理チャンバ間の作業ガスの混合は考慮する必要がない。

【0045】

以上、代表的な実施形態について説明したが、本発明はその要旨を変えない限り、上記実施形態により何ら制限されるものではない。

【符号の説明】

【0046】

１００ プラズマ処理装置
１０ アンテナユニット
１１ プラズマ処理チャンバ
１１１ 上壁部
１１２ 開口部
１３ アンテナ導体
１４ 蓋体
１７ コンデンサ
２０ 他のアンテナユニット
２００ 他のプラズマ処理装置
２１ 整合器
２２ 高周波電源
２３ バイアス電源
２５ 誘電体板
３０ 他のアンテナユニット
３３ 巻出しロール
３４ 巻き取りロール
３５ 搬送ロール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】