(57)【要約】【課題】  定在波の影響などにより処理室内で電界強度分布の変化が生じた場合でも電界強度を適切に制御して所望の電界強度分布を得ることが可能となるプラズマプロセス装置を提供する。【解決手段】  プラズマプロセス装置は、被処理基板４が内部に配置される処理室１２と、処理室１２の内部に設けられ被処理基板４にプラズマ処理を施すためのプラズマを発生させるプラズマ放電発生部とを備える。プラズマ放電発生部は、被処理基板４の処理面と平行な方向にストライプ状に延びる複数の棒状電極部２ｂを含むアノード電極と、アノード電極と対向する位置に間隔をあけて配置されたプレート状のカソード電極２ａとを有する。そして、棒状電極部２ｂの幅や棒状電極部２ｂ間の間隔を異ならせることで、処理室１２内部の電界強度分布を調節する。【選択図】        図１
2006080192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板が内部に配置される処理室と、
前記処理室の内部に設けられ、前記被処理基板にプラズマ処理を施すためのプラズマを発生させるプラズマ放電発生部とを備えるプラズマプロセス装置であって、
前記プラズマ放電発生部は、前記被処理基板の処理面と平行な方向にストライプ状に延びる複数の棒状電極部を含むアノード電極と、前記アノード電極と対向する位置に間隔をあけて配置されたプレート状のカソード電極とを有し、
前記棒状電極部の幅を異ならせることで前記処理室内部の電界強度分布を調節するようにした、プラズマプロセス装置。
【請求項２】
前記処理室内部において電界強度が相対的に低くなる第１領域における前記棒状電極部の幅を、電界強度が相対的に高くなる第２領域における前記棒状電極部の幅よりも広くした、請求項１に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項３】
前記棒状電極部の長手方向に、前記棒状電極部の幅を異ならせた、請求項１または請求項２に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項４】
被処理基板が内部に配置される処理室と、
前記処理室の内部に設けられ、前記被処理基板にプラズマ処理を施すためのプラズマを発生させるプラズマ放電発生部とを備えるプラズマプロセス装置であって、
前記プラズマ放電発生部は、前記被処理基板の処理面と平行な方向にストライプ状に延びる複数の棒状電極部を含むアノード電極と、前記アノード電極と間隔をあけて配置されたプレート状のカソード電極とを有し、
隣り合う前記棒状電極部間の間隔を異ならせることで前記処理室内部の電界強度分布を調節するようにした、プラズマプロセス装置。
【請求項５】
前記処理室内部において電界強度が相対的に低くなる第１領域における前記棒状電極部間の間隔を、電界強度が相対的に高くなる第２領域における前記棒状電極部間の間隔よりも狭くした、請求項４に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項６】
前記アノード電極と前記カソード電極とを前記被処理基板に対し同じ側に配置し、
前記アノード電極の前記棒状電極部と、前記カソード電極との間に設けられ、前記棒状電極部と同じ方向にストライプ状に延び前記棒状電極部を支持する複数の絶縁体をさらに備えた、請求項１から請求項５のいずれかに記載のプラズマプロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体・導体等の薄膜形成・加工用のプラズマプロセス装置に関し、より特定的には、電子産業における半導体膜や絶縁膜などの薄膜製造に用いられるプラズマ励起化学気相成長法によるプラズマ化学蒸着装置、半導体膜や導体膜などの薄膜パターン形成のためのドライエッチングを行うドライエッチング装置、薄膜パターン形成に用いるレジストを除去するアッシャー装置等、プラズマによりガスを分解して薄膜の形成や加工を行うプラズマプロセス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを使用して半導体膜等を成膜し、集積回路、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池などの電子デバイスを製造する方法、いわゆるプラズマ励起化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：ＣＶＤ）法は、その簡便性や操作性に優れるので、さまざまな電子デバイスを製造するのに使用されている。
【０００３】
プラズマＣＶＤ法を用いる装置の形態（プラズマ化学蒸着装置、以下「プラズマＣＶＤ装置」という）としては、図２０および図２１に示すものが一般的である。図２０および図２１を参照しながら、プラズマＣＶＤ装置について説明する。図２０は、従来のプラズマＣＶＤ装置の電極部の概略構成図であり、図２１は、従来のプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。
【０００４】
図２１に示すように、プラズマＣＶＤ装置は、処理室（真空容器）１２を用いて構成された閉空間と、その中にお互いに電気的に絶縁され、対向する位置に平行に設置された２枚の導体板からなるカソード電極２ａとアノード電極２ｂとを有する。２枚のカソード電極２ａとアノード電極２ｂの間にプラズマ７を発生させ、そこに図２１において矢印６で示す方向に材料ガスを流してガスを分解・解離させる。そして、アノード電極２ｂに取り付けられた、シリコンやガラスなどからなる被処理基板４の上に、半導体膜などを成膜する。
【０００５】
成膜用の材料ガスを分解するためのプラズマ７を発生させる手段としては、高周波電源１からの、周波数が１３．５６ＭＨｚ程度の高周波の電気的エネルギーが一般に使用される。図２０に示すように、アノード電極２ｂを接地電位とし、対向するカソード電極２ａに電圧を印加して、両電極２ａ，２ｂ間に電界を発生させ、その絶縁破壊現象によりグロー放電現象としてプラズマ７を生成する。電圧が印加される側の電極、すなわち電気的エネルギーが印加される電極をカソード電極２ａあるいは放電電極と呼ぶ。カソード電極２ａ近傍に大きな電界が形成されるので、その電界で加速されるプラズマ７中の電子が材料ガスの解離を促しラジカルを生成する。該ラジカルは、図２１中の矢印８により示される方向に流れる。
【０００６】
カソード電極２ａ近傍の大きな電界が形成される放電部分を、カソードシース部と呼ぶ。カソードシース部あるいはその近傍で生成されたラジカルは、接地電位のアノード電極２ｂ上の被処理基板４まで拡散し、被処理基板４の表面に堆積して膜が成長する。接地電位にある電極をアノード電極２ｂと呼ぶ。このアノード電極２ｂ近傍にも、ある程度の大きさの電界が形成され、その部分をアノードシース部と呼ぶ。このように互いに平行な２つの板状電極間でプラズマ７を生成し、アノード電極２ｂ上の被処理基板４に成膜する装置を平行平板型装置と呼ぶ。
【０００７】
このようなプラズマＣＶＤ装置は、様々な産業で作製されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池などの電子デバイスに対して広く利用されている。
【０００８】
材料ガスをエッチングガスに変更して、プラズマＣＶＤ装置と同様にプラズマ７を発生させ、薄膜のエッチングを行うドライエッチング装置や、レジストの除去を行うアッシング装置も、総称してプラズマプロセス装置として知られている。プラズマ７の発生の仕方やラジカルの生成などは、プラズマＣＶＤ装置の場合と同様のメカニズムであり、被処理基板４へ到達したラジカルやイオンが薄膜等の除去を行う。
【０００９】
従来から確立されてきたプラズマプロセス装置は、被処理基板４の大きさが小型および中型の場合は有効に活用できたが、被処理基板４が大型になると、被処理基板の処理面に対して均一なプラズマプロセス処理を施すことが困難となる。
【００１０】
その一方で、液晶ディスプレイやアモルファス太陽電池などの大面積電子デバイスについては、近年、生産能力を向上させるために被処理基板４の大型化が必須となってきている。被処理基板４が大型になると、高周波電源１より供給される高周波が干渉してできる定在波の影響が無視できなくなり、プラズマの不均一性が生じる。そのため、上述のように均一なプラズマプロセス処理を被処理基板４に対し施すことが困難となり、従来のプラズマプロセス装置における課題となっている。
【００１１】
これに対し、たとえば特開２００３−７３８３７号公報には、膜分布を均一化するために、次のような構成を備えた真空プラズマ処理装置が記載されている。すなわち、ガラス基板が対向配置される電極を備え、該電極は、一対の給電棒と、これらを電気的に接続する複数の平行な縦グリッドと、この縦グリッドに直交してこれらを電気的に接続する横グリッドとを有する真空プラズマ処理装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−７３８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献１に開示されたプラズマ処理装置によれば、横グリッドを設けることで、給電部より離れたプラズマ処理部中心近辺に発生し得る薄膜部に起因する膜厚分布の不均一性は改善することができる。
【００１３】
しかし、特許文献１に記載のプラズマ処理装置においても、被処理基板の大型化に伴い給電部より離れている中心近辺以外にも、例えば縦グリッドの長手方向と直交する方向における電磁波の干渉による定在波の影響が無視できなくなる。そのため、局所的に電界強度が低下する箇所が発生し得る。このような場合に、上記特許文献１記載の発明のように横グリッドを設けただけでは、上記垂直方向における電界強度の低下を補いきれず、当該方向におけるプラズマ処理の不均一性を充分に改善することができない。その結果、製造部品の歩留まりが悪くなり、製造コスト増加、生産能力低下などの悪影響を招くことになる。
【００１４】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その主な目的は、定在波の影響などにより処理室内で電界強度分布の変化が生じた場合でも電界強度を適切に制御して所望の電界強度分布を得ることが可能となるプラズマプロセス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のプラズマプロセス装置は、１つの局面では、被処理基板が内部に配置される処理室と、処理室の内部に設けられ被処理基板にプラズマ処理を施すためのプラズマを発生させるプラズマ放電発生部とを備える。プラズマ放電発生部は、被処理基板の処理面と平行な方向にストライプ状に延びる複数の棒状電極部を含むアノード電極と、アノード電極と対向する位置に間隔をあけて配置されたプレート状のカソード電極とを有する。そして、棒状電極部の幅（棒状電極部の長手方向と直交する方向であって棒状電極部が並ぶ方向の幅）を異ならせることで処理室内部の電界強度分布を調節する。たとえば、処理室内部において電界強度が相対的に低くなる第１領域における棒状電極部の幅を、電界強度が相対的に高くなる第２領域における棒状電極部の幅よりも広くすることが考えられる。また、電力供給部からカソード電極への給電点から棒状電極部までの距離に応じて電界強度分布が異なる場合には、棒状電極部の幅を、上記給電点から棒状電極部までの距離に応じて異ならせてもよい。この場合、上記給電点からの距離が相対的に長い棒状電極部の幅を、給電点からの距離が相対的に短い棒状電極部の幅よりも広くすることが考えられる。
【００１６】
上記の棒状電極部が並ぶ方向（棒状電極部の長手方向と直交する方向）の各棒状電極部の幅を段階的あるいは局所的に異ならせてもよい（同一幅の複数の棒状電極部を含むことも可能）が、棒状電極部の長手方向に該棒状電極部の幅を異ならせるようにしてもよい。たとえば、各棒状電極部の長手方向における幅を一定としながら棒状電極部が並ぶ方向の各棒状電極部の幅を段階的あるいは局所的に異ならせてもよく、棒状電極部が並ぶ方向の各棒状電極部の幅を一定としながら各棒状電極部の長手方向における幅を変化させてもよく、各棒状電極部の長手方向における幅を変化させかつ棒状電極部が並ぶ方向の各棒状電極部の幅を段階的あるいは局所的に異ならせてもよい。
【００１７】
本発明のプラズマプロセス装置は、他の局面では、上記の処理室およびプラズマ放電発生部とを備え、プラズマ放電発生部は、被処理基板の処理面と平行な方向にストライプ状に延びる複数の棒状電極部を含むアノード電極と、アノード電極と間隔をあけて配置されたプレート状のカソード電極とを有する。そして、隣り合う棒状電極部間の間隔を異ならせることで処理室内部の電界強度分布を調節する。たとえば、処理室内部において電界強度が相対的に低くなる第１領域における棒状電極部間の間隔を、電界強度が相対的に高くなる第２領域における棒状電極部間の間隔よりも狭くすることが考えられる。また、電力供給部からカソード電極への給電点から棒状電極部までの距離に応じて電界強度分布が異なる場合には、隣り合う棒状電極部間の間隔を、上記給電点から棒状電極部までの距離に応じて異ならせてもよい。たとえば、上記給電点からの距離が相対的に長い第１の組の棒状電極部間の間隔を、給電点からの距離が相対的に短い第２の組の棒状電極部間の間隔よりも狭くすることが考えられる。ここで、給電点からの棒状電極部の組まで距離とは、典型的には、給電点に近い側の棒状電極部までの給電点からの最短距離をいう。
【００１８】
上記アノード電極とカソード電極とを被処理基板に対し同じ側に配置し、アノード電極の棒状電極部とカソード電極との間に、棒状電極部と同じ方向にストライプ状に延び棒状電極部を支持する複数の絶縁体を設けることが好ましい。なお、アノード電極における棒状電極部の幅を変化させる場合には、上記の絶縁体の幅をアノード電極の幅の変化に応じて変化させてもよく、隣り合う棒状電極部間の距離を異ならせる場合には、棒状電極部間の距離の変化に応じて隣り合う絶縁体間の距離を異ならせてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のプラズマプロセス装置によれば、アノード電極における棒状電極部の幅を調整したり、隣り合う棒状電極部間の間隔を調整することにより、処理室内の電界強度分布を制御することができる。それにより、たとえば被処理基板の大型化に伴って電磁波の干渉が生じ、当該干渉による定在波の影響で処理室内の電界強度分布が悪化するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。しかし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１〜図８を参照しながら、本発明の実施の形態１におけるプラズマプロセス装置の構造について説明する。図１は、本実施の形態１のプラズマプロセス装置の構成の一例を模式的に表す断面図であり、図２は、本実施の形態１のプラズマプロセス装置における電極部の構成例を模式的に表す平面図である。
【００２２】
図１に示すように、プラズマプロセス装置は、被処理基板４が内部に載置される処理室（真空容器）１２と、この処理室１２内に矢印６に従って材料ガスを導入するガス導入口５と、処理室１２内に設けられ被処理基板４にプラズマ処理を施すためのプラズマを発生させるプラズマ放電発生部とを有する。典型的には、処理室１２内に、被処理基板４を保持する基板ホルダ９が設けられており、被処理基板４は基板ホルダ９上に載置される。基板ホルダ９はサセプタ１０に支持される。
【００２３】
処理室１２の外部には、プラズマ放電発生部に電力を供給する電力供給部としての高周波電源１と、材料ガスを処理室１２内に供給するガス供給部１１と、処理室１２内のガスを排出するガス排出部１３とが設けられている。ガス排出部１３としては、例えば、メカニカル・ブースター・ポンプやロータリーポンプが用いられる。
【００２４】
プラズマ放電発生部は、被処理基板４から離間し、被処理基板４に対向して処理室１２内に設けられ、カソード電極２ａと、棒状電極部２ｂを含むアノード電極とを有する。アノード電極の棒状電極部２ｂは、被処理基板４の処理面と平行な方向に延びる。図１の例では、プラズマ放電発生部は、カソード電極２ａの電極面の一部上に形成された絶縁体（絶縁部）３を有し、該絶縁体３上にアノード電極の棒状電極部２ｂが載置される。
【００２５】
図１に示すように、カソード電極２ａと、アノード電極の棒状電極部２ｂとは、被処理基板４に対し同じ側に配置される。また、アノード電極の棒状電極部２ｂは、カソード電極２ａよりも被処理基板４に近接して設けられている。図１の例では、絶縁体３の両側に傾斜面１４ａを有する導電性の凸状部１４を配置し、該凸状部１４とアノード電極の棒状電極部２ｂとの間で主にプラズマ放電を生じさせ、プラズマ７を生成するようにしている。
【００２６】
次に、具体的な絶縁体３、アノード電極の棒状電極部２ｂおよびカソード電極２ａの配置についてより詳しく説明する。
【００２７】
図１および図２の例では、被処理基板４の面方向（処理面と平行な方向）のうち一方向に沿って、ストライプ状に延びる複数の絶縁体３が設けられ、隣り合う絶縁体３同士の間にカソード電極２ａと、各絶縁体３における被処理基板４側の端部にカソード電極２ａと電気的に絶縁分離した状態でアノード電極の棒状電極部２ｂが設けられる。カソード電極２ａはほぼプレート状であり、被処理基板４の処理面と平行に配置される。各絶縁体３の上端面は、アノード電極の棒状電極部２ｂにより覆われている。つまり、アノード電極の棒状電極部２ｂもまた、ストライプ状に形成されている。
【００２８】
図６に拡大して示すように、カソード電極２ａは、隣り合う絶縁体３の間のほぼ中央から左右外側に斜め上方へ延びる一対の傾斜面１４ａを含む導電性の凸状部１４を有している。本実施の形態１では、凸状部１４は三角形の断面形状を有する。
【００２９】
図６に示すように、プラズマ７は、向かい合う絶縁体３の２つの側面と、アノード電極の棒状電極部２ｂにおいて対向する２つの側面と、その間で露出しているカソード電極２ａの上面により規定される領域において主に生じる。そして、プラズマ７中の電子が材料ガスの解離を促してラジカルを生成し、ラジカルは、図１および図６中の矢印８によって示される方向に流れ、被処理基板４の処理面に達する。
【００３０】
図１および図６に示すように、ガス導入口５は、カソード電極２ａの対向する一対の傾斜面１４ａの中間付近に設けられる。該ガス導入口５は、カソード電極２ａを厚み方向に貫通するように複数個設けられているが、プラズマ放電発生部に均一に材料ガスを供給できるものであれば、これに制限されるものではない。たとえば、隣合う傾斜面１４ａ間で複数列のガス導入口５を形成してもよい。
【００３１】
本実施の形態１では、棒状電極部２ｂの幅（棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であって棒状電極部２ｂが並ぶ方向の幅）ｄ１を、処理室１２内部の電界強度分布に応じて異ならせる。
【００３２】
たとえば、処理室１２の内部において電界強度が相対的に低くなる第１領域における棒状電極部２ｂの幅ｄ１を、電界強度が相対的に高くなる第２領域における棒状電極部２ｂの幅ｄ１よりも広くする。このように電界強度が低くなる領域内の棒状電極部２ｂの幅ｄ１を広くすることにより、電界強度が低くなる領域内におけるアノード電極とカソード電極２ａ間の容量を増大させることができる。それにより、電界強度が低くなる領域の電界強度を増大することができ、処理室１２内部での電界強度の低下を補償することができる。その結果、被処理基板４に対し、アノード電極の棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であって棒状電極部２ｂが並ぶ方向に均等なプラズマプロセス処理を施せる。
【００３３】
また、棒状電極部２ｂの幅ｄ１を、電力供給部からカソード電極２ａへの給電点１５から棒状電極部２ｂまでの距離（典型的には最短距離）に応じて異ならせてもよい。
【００３４】
たとえば、上記給電点１５からの距離が相対的に長い棒状電極部２ｂの幅ｄ１を、給電点１５からの距離が相対的に短い棒状電極部２ｂの幅ｄ１よりも広くする。この場合も、給電点１５から離れた箇所におけるアノード電極とカソード電極２ａ間の容量を増大させることができ、処理室１２内部での電界強度の低下を補償することができる。それにより、被処理基板４に対し、棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であって棒状電極部２ｂが並ぶ方向に均等なプラズマプロセス処理を施すことができる。
【００３５】
図５に、上記のように棒状電極部２ｂの幅を変化させた場合の電極部の等価回路図を示す。図５の左側が給電側、つまり処理室１２の中央側に相当し、図５の右側が処理室１２の端部側に相当する。処理室１２の端部側に位置する棒状電極部２ｂの幅ｄ１を広くすることで、図５に示すようにアノード電極とカソード電極２ａとで形成されるキャパシタの電極面積を増大させたのと等価な状態となり、該キャパシタの容量を増大させることができる。それにより、処理室１２の端部側における単位長さ当りの電極間の容量Ｃを増大することができ、定在波の影響で処理室１２の端部側において電界強度が低下した場合でも、該電界強度の低下を補償することができる。
【００３６】
ここで再び図２を参照して、図２の例では、各棒状電極部２ｂの幅ｄ１を、処理室１２の中央部から、複数の棒状電極部２ｂが並ぶ左右方向における処理室１２の端部に向かうにつれて増大させている。
【００３７】
たとえば、棒状電極部２ｂの幅ｄ１を、処理室１２の中央部から左右方向の端部に向かって３ｍｍ〜５ｍｍに段階的に増大させることが考えられる。より具体的には、幅ｄ１が３ｍｍの複数の棒状電極部２ｂを処理室１２の中央部に配置し、幅ｄ１が４ｍｍの複数の棒状電極部２ｂと、幅ｄ１が５ｍｍの複数の棒状電極部２ｂとをそれぞれ、上記の幅ｄ１が３ｍｍの複数の棒状電極部２ｂの両側に順に配置することなどが考えられる。
【００３８】
また、各棒状電極部２ｂの幅ｄ１を局所的に増大させるようにしてもよい。たとえば、幅ｄ１が３ｍｍの複数の棒状電極部２ｂを処理室１２の中央部から端部近傍に配置し、処理室１２の端部近傍のみに局所的に幅ｄ１が４ｍｍ〜５ｍｍの単数または複数の棒状電極部２ｂを配置したり、幅ｄ１が３ｍｍの複数の棒状電極部２ｂを処理室１２の中央部と端部近傍とに配置し、処理室１２の中央部と端部近傍との間の中間領域に局所的に幅ｄ１が４ｍｍ〜５ｍｍの単数または複数の棒状電極部２ｂを配置することなどが考えられる。
【００３９】
また、図２の例では、カソード電極２ａへの給電点１５は、カソード電極２ａのほぼ中央部に位置するので、給電点１５からの距離が相対的に長い棒状電極部２ｂの幅ｄ１を、給電点１５からの距離が相対的に短い棒状電極部２ｂの幅ｄ１よりも広くしていることとなる。
【００４０】
図１および図２に示す例では、絶縁体３およびアノード電極の棒状電極部２ｂの組が複数あるが、絶縁体３の幅は、アノード電極の棒状電極部２ｂの幅ｄ１とほぼ等しくなっている。したがって、絶縁体３の幅も、処理室１２の中央部から、アノード電極の棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であってプラズマプロセス装置の端部に向かう方向に増加させていることとなる。
【００４１】
次に、図３と図４を用いて、アノード電極の棒状電極部２ｂの他の形状例について説明する。
【００４２】
図３に示すように、処理室１２の中央部および／またはその近傍に位置する複数のアノード電極の棒状電極部２ｂの幅ｄ１を等しくする一方で、最も外側に位置するアノード電極の棒状電極部２ｂの幅ｄ１をこれらより大きくしてもよい。この場合も、処理室１２の中央部から離れた位置における電界強度の低下を補償することができ、被処理基板４に対し均等なプラズマプロセス処理を施すことができる。
【００４３】
また、図４に示すように、処理室１２内において外側に位置する複数のアノード電極の棒状電極部２ｂの幅ｄ１を等しくする一方で、外側に位置するアノード電極の棒状電極部２ｂの幅ｄ１を、処理室１２の中央部に位置するアノード電極の棒状電極部２ｂの幅ｄ１より大きくしてもよい。この場合も、処理室１２の中央部から離れた位置における電界強度の低下を補償することができ、被処理基板４に対し均等なプラズマプロセス処理を施すことができる。
【００４４】
次に、本実施の形態１におけるプラズマプロセス装置の構成について、より詳細に説明する。プラズマプロセス装置の電極サイズは、大型の被処理基板４（たとえば一辺が１０００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度）に対し処理を行えるように、たとえば２０００ｍｍ×１７００ｍｍとする。なお、以下に示す具体的な数値および具体的な材料は、本実施の形態の一例を示しているにすぎず、本発明を何ら限定するものではない。
【００４５】
カソード電極２ａは、板状のアルミニウムやステンレス等の金属で構成され、ガス導入口５が設けられた通称シャワープレートと呼ばれる板状部材と、該板状部材と接続され、傾斜面１４ａを有し、概略三角形の断面形状を有し、シャワープレートと平行にストライプ状に延び、アルミニウムやステンレス等の金属製の棒状部材で構成される凸状部１４とを備える。なお、カソード電極２ａは、一体の部材で作製してもよい。また、シャワープレートのみの構成も可能であり、必ずしも傾斜面１４ａを設ける必要はない。
【００４６】
絶縁体３は、図１に示すように傾斜面１４ａを形成する概略三角形断面を有する金属部材に挟まれた部位に形成される。絶縁体３には、アルミナ等のセラミックを使用可能である。この絶縁体３の上にアノード電極の棒状電極部２ｂが載置される。しかし、例えば導電性の連結部材を用いて複数本の棒状電極部２ｂをその端部で連結し、処理室１２内の支持部で連結部材を支持するような構成にすれば、必ずしも絶縁体３を設ける必要はない。
【００４７】
以下に、各部材の寸法および図１、図２に示されている部材同士の間隔の値を示す。なお、これらの値は一例であり、本発明を何ら限定するものではない。
【００４８】
アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１は、上述のように３ｍｍ〜５ｍｍであり、隣接するアノード電極の棒状電極部２ｂ間の間隔ｄ３は、１５ｍｍであり、隣接するカソード電極２ａの凸状部１４間の間隔ｄ４は、２〜４ｍｍであり、カソード電極２ａの端部からアノード電極の棒状電極部２ｂまでの高さｄ５は、５ｍｍであり、カソード電極２ａの凸状部１４の底面幅ｄ６は、６．５ｍｍであり、アノード電極の棒状電極部２ｂの高さは、４ｍｍであり、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さは１９００ｍｍである。
【００４９】
電力供給部である高周波電源１は、カソード電極２ａに接続される。また絶縁体３でカソード電極２ａと電気的に絶縁されたアノード電極は、該アノード電極の端部で処理室１２の壁面などの金属部と電気的に接続され、該金属部を介して接地される。
【００５０】
被処理基板４は、アノード電極の棒状電極部２ｂおよびカソード電極２ａと対向した位置に設置された基板ホルダ９に取付けられる。基板ホルダ９の裏側（被処理基板４の処理面とは反対側）には、被処理基板４を加熱するためのヒータを内蔵したサセプタ１０が設けられる。
【００５１】
ところで、プラズマプロセス装置の構成を３次元高周波電磁界シミュレータで解析することにより、処理室１２内に発生する電界の様子を観察することができる。該シミュレータによれば電界を源として発生するプラズマ放電の様子を推測することが可能であり、装置の詳細設計の手助けとなる。
【００５２】
３次元高周波電磁界解析を行うためのシミュレータとしては、Ａｎｓｏｆｔ社のＨＦＳＳ（Ｈｉｇｈ-Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）バージョン８．５を使用した。解析したモデルの概要を説明するために、解析モデルの断面図を図７に示す。なお、本実施例に示すプラズマプロセス装置は、被処理基板面の法線をＺ方向としたとき、Ｘ−Ｚ断面およびＹ−Ｚ断面で対称であるため、図７に示すように４分の１領域のみを計算し、各断面には対象境界条件を設定した。
【００５３】
図７に示したプラズマプロセス装置の解析モデルは、アノード電極の棒状電極部２ｂ、絶縁体３、凸状部１４を有するカソード電極２ａ、サセプタ１０、高周波電源、カソード電極２ａの外周絶縁部２４、電極分離用絶縁部２２、２３、空間（処理室）２１、プラズマプロセス装置の外周金属面２５、空間２１を規定する処理室内面とサセプタ１０とを連結する金属体部２６を備える。
【００５４】
上記解析モデルにおけるアノード電極の棒状電極部２ｂは、３ｍｍ〜５ｍｍの幅ｄ１を有し、高さ４ｍｍ、長さ１９００ｍｍであり、材料は完全導体とした。ここで完全導体を仮定したのは、有限の導電率を持つ金属を使用すると、金属表面部において、モデルのメッシュ分割を余計に行ってしまい、肝心なアノード電極の棒状電極部２ｂおよびカソード電極２ａ間の面内における電界分布の解析精度が悪化してしまうためである。なお、アルミニウムを用いた場合と完全導体を用いた場合で、得られる電界分布は変化が無かったことをシミュレーション解析により確認している。以下シミュレーションに用いた金属部は完全導体を仮定し、断りが無い限りシミュレーションモデル中の金属は完全導体とする。
【００５５】
上記解析モデルにおけるカソード電極２ａは、大きさ１９００ｍｍ×１６００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの金属板と、該金属板上に取付けられ、底面幅６．５ｍｍの直角二等辺三角形の断面形状を有し、１９００ｍｍの長さの凸状部（金属棒）１４とを備える。
【００５６】
上記解析モデルにおける絶縁体３は、アノード電極の棒状電極部２ｂと等しい３ｍｍ〜５ｍｍの幅ｄ１を有し、高さは１０ｍｍ、長さは１９００ｍｍである。絶縁体３の材質はマセライト（登録商標）とした。マセライトの物性は、比透磁率１、比誘電率６、導電率０を仮定した。
【００５７】
上記解析モデルにおけるサセプタ１０は、アノード電極の棒状電極部２ｂからカソード電極２ａとは反対側に３０ｍｍ離間しており、アノード電極の棒状電極部２ｂと対向する位置に配置される。サセプタ１０は金属板で構成され、大きさは１９００ｍｍ×１６００ｍｍ、厚さは１０ｍｍである。電極分離用絶縁部２２、２３の上には金属体部２６が載置される。なお、基板ホルダ９および被処理基板４はシミュレーション解析の簡略化のため省略した。
【００５８】
上記解析モデルにおける電力供給部は、カソード電極２ａの中心に設置される。直径が３０ｍｍで長さ１００ｍｍの金属円柱がカソード電極２ａと接続されており、該金属円柱はプラズマプロセス装置の外周部と絶縁するために直径５０ｍｍのポリテトラフルオロエチレンの円柱により被覆する。つまり、電力供給部は、直径５０ｍｍのポリテトラフルオロエチレンの円柱内に、中心軸が一致するように直径３０ｍｍの円柱金属を嵌め込んだ構造としている。
【００５９】
上記外周金属面２５は、カソード電極２ｂ、アノード電極２ａ、絶縁体３、サセプタ１０、電力供給部の外周を覆う処理室１２の内壁に相当する金属部である。この外周金属面２５とカソード電極２ａで挟まれる空間はカソード電極外周の絶縁部２４であり、大気を想定している。また、カソード電極２ａとサセプタ１０とで挟まれる空間２１は真空と仮定した。さらに、カソード電極２ｂと金属体部２６を電気的に絶縁する電極分離用絶縁部２２、２３としては、厚さ１５ｍｍのアルミナおよびポリテトラフルオロエチレンとしている。
【００６０】
上記のような構成を有する解析モデルにおいて、電力供給部より周波数２７．１２ＭＨｚの高周波を印加すると仮定して、３次元高周波電磁界シミュレーション解析を行った。なお、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の組が複数あり、それらが異なる幅ｄ１を持つという本実施の形態１の効果を確認するために、比較例としてアノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１を、全て５ｍｍと一定にしたモデルの解析も併せて行った。
【００６１】
解析結果は、アノード電極の棒状電極部２ｂおよびカソード電極２ａの中間面の電界強度を、棒状電極部２ｂ間の間隔ｄ３で平均した平均電界強度として算出した。以下、断りが無い限り、電界強度は平均電界強度のことを意味する。
【００６２】
棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１を５ｍｍと一定にしたときの棒状電極部２ｂとカソード電極２ａの中間面の平均電界強度をシミュレーションすると、電極が解析モデルのように１６００ｍｍ×１９００ｍｍと大きくなると、プラズマプロセス装置の中央部より端部に向かうに従い、従来のプラズマプロセス装置と同様に電界強度が低下するという典型的な定在波の影響が観察された。しかし、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１を３ｍｍ〜５ｍｍとプラズマプロセス装置の中央部から端部に向かって適正に増加させたときのシミュレーション結果は、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向と直交しプラズマプロセス装置の端部に向かう方向への電界強度の低下は観察されなかった。
【００６３】
棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１が５ｍｍで均一な場合（Ｃａｓｅ１とする）とプラズマプロセス装置の中央部から端部に向かって３ｍｍ〜５ｍｍと棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１を適正に増加させた場合（Ｃａｓｅ２とする）の結果を定量的に評価するため、例えばプラズマプロセス装置の中央部における棒状電極部２ｂと絶縁体３の長手方向と直交しプラズマプロセス装置の端部に向かう方向をＸ方向として、プラズマプロセス装置の中心部をＸ軸の原点とし、Ｘ方向における電界強度をＹ軸にプロットしたものを図８に示す。
【００６４】
また、図８にプロットした電界強度より電界分布（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を、下記の数式（１）の定義に従い算出した。その結果を表１に示す。なお電界分布は、アノード電極の棒状電極部２ｂと絶縁体３の中間面の電界強度の最大値（ｍａｘ）および最小値（ｍｉｎ）の中間値より、最大値（ｍａｘ）および最小値（ｍｉｎ）がどれだけ離れているかを表す指標である。
【００６５】
【数１】
2006080192.tif 000003
【００６６】
【表１】
2006080192.tif 000004
【００６７】
図８に示した、アノード電極の棒状電極部２ｂの長手方向と直交し、プラズマプロセス装置の中央部から端部に向かう方向の電界強度の結果および算出した電界分布より、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１が５ｍｍと均一な場合と比較し、プラズマプロセス装置の中央部より端部に向かうに従い幅ｄ１を適正に増加させることで、電界分布を３７．３％から９．３％に改善できることがわかる。
【００６８】
なお、本シミュレーション解析では、解析モデルの煩雑さを防ぐため複数あるアノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１を１本毎に調整せず、また棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１を小数点２位以下の精度で調整しなかったことで、十分な電界分布が得られていないが、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１を１本毎に変化させることはコストアップに繋がるので、必要な電界分布に応じて棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１を調整すればよい。
【００６９】
次に、上前記シミュレーション解析より導かれた、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１の制御方法を用いた本実施の形態１のプラズマＣＶＤ装置を作製し、その装置において、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を成膜した結果を以下に示す。
【００７０】
まず、成膜条件を示す。用いた材料ガスは、ＳｉＨ４（２ｓｌｍ）、Ｈ２（１０ｓｌｍ）およびＮ２（２０ｓｌｍ）、ＮＨ３（４ｓｌｍ）である。ここで、「ｓｌｍ」とは、毎分流れるリットル単位のガス流量である。材料ガスの導入は、図１に示すように、カソード電極２ａに設けたガス導入口５から行った。また電気的エネルギーの印加は、電力供給部より行った。プラズマプロセス装置内の成膜圧力は１００Ｐａから３００Ｐａとし、基板温度を２００度、高周波電力を１０ｋＷから２０ｋＷとした。
【００７１】
本実施の形態１のプラズマプロセス装置で成膜を行った結果、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１が、５ｍｍと均一な場合で作製した膜厚分布と比較して、その時のプロセス条件に依存するものの、５０〜８５％の改善が確認された。
【００７２】
すなわち、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１を、プラズマプロセス装置の中央部から端部に向かって適正に増加させることで、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向と直交しかつプラズマプロセス装置の中央部から端部に向かう方向において生じ得る、電磁波の定在波の影響による電界強度の低下を補償することができる。それにより、被処理基板４に対して棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であってプラズマプロセス装置の中央部から端部に向かう方向に均等なプラズマプロセス処理を施すことができる。
【００７３】
（実施の形態２）
次に、図９〜図１１を用いて、本発明の実施の形態２とその変形例について説明する。図９〜図１１は、本実施の形態２におけるプラズマプロセス装置の電極構成例を模式的に示す平面図である。なお、以下の説明では、実施の形態１のプラズマプロセス装置と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、その説明を省略する。
【００７４】
本実施の形態２では、棒状電極部２ｂの幅ｄ１を、処理室１２内部の電界強度分布に応じて棒状電極部２ｂの長手方向に変化させることにより電界強度を調整し、プラズマプロセス処理の均一化を図るようにしている。なお、各棒状電極部２ｂの長手方向における幅は、徐々に変化させてもよいが、段階的に変化させてもよい。
【００７５】
たとえば、処理室１２の内部において電界強度が相対的に低くなる第１領域における棒状電極部２ｂの第１部分の幅ｄ１を、電界強度が相対的に高くなる第２領域における棒状電極部２ｂの第２部分の幅ｄ２よりも広くする。このように電界強度が低くなる領域内の棒状電極部２ｂの幅ｄ１を広くすることにより、電界強度が低くなる領域内における電極間の容量を増大させることができ、電界強度が低くなる領域の電界強度を増大することができる。それにより、処理室１２内部での電界強度の低下を補償することができ、被処理基板４に対し、アノード電極の棒状電極部２ｂの長手方向に均等なプラズマプロセス処理を施せる。
【００７６】
また、棒状電極部２ｂの幅を、電力供給部からカソード電極２ａへの給電点１５から棒状電極部２ｂの各部までの距離（典型的には最短距離）に応じて異ならせてもよい。たとえば、上記給電点１５からの距離が相対的に長い棒状電極部２ｂの第１部分の幅ｄ１を、給電点１５からの距離が相対的に短い棒状電極部２ｂの第２部分の幅ｄ２よりも広くする。この場合も、給電点１５から離れた箇所における電極間の容量を増大させることができ、処理室１２内部での電界強度の低下を補償することができる。それにより、被処理基板４に対し、棒状電極部２ｂの長手方向に均等なプラズマプロセス処理を施すことができる。
【００７７】
図９の例では、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の組は複数あり、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向の両端部の幅ｄ１を、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向の中央部の幅ｄ２よりも広くしている。より詳しくは、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向の中央部から両端部に向かうにつれて棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅を直線的に増加させている。
【００７８】
しかし、図１０に示すように、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向の両端部の幅ｄ１のみを局所的に、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向の中央部の幅ｄ２より広くしてもよく、図１１に示すように、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向の中央部から両端部に向かって段階的に棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅を広くしてもよい。
【００７９】
次に、本実施の形態２の具体的構成例を挙げる。アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向の中央部（プラズマプロセス装置の中央部）の幅ｄ２を３ｍｍとし、当該中央部から、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向の両端部（プラズマプロセス装置の端部）に向かい徐々に５ｍｍまで、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅を増加させる。このような構成により、実施の形態１の場合と同様に、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さ方向におけるプラズマプロセス処理の均一化を図ることができる。
【００８０】
次に、本実施の形態２のアノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さ方向の幅の制御方法を確立し、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さ方向に均一な電界強度が得られる幅を算出するために、３次元高周波電磁界シミュレーションを行ったので、その結果について説明する。
【００８１】
シミュレーション解析を行ったモデルは、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さ方向の幅をプラズマプロセス装置の中央部より端部に向かうに従い３ｍｍ〜５ｍｍと適正に増加する場合（Ｃａｓｅ４）である。なお、サセプタ１０、電力供給部、電極サイズ、装置サイズ等は実施の形態１の場合と基本的に同様である。また比較のために、アノード電極幅２ｂおよび絶縁体３の長さ方向の幅を５ｍｍと均一にした場合（Ｃａｓｅ３）についても同様にシミュレーション解析を行った。
【００８２】
その結果、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ２を５ｍｍと均一にした場合では、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さ方向に電磁波の定在波が発生し、プラズマプロセス装置の中央部より端部に向かい電界強度が低下したが、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さ方向の幅を、プラズマプロセス装置の中央部より端部に向かって３ｍｍ〜５ｍｍに適当に増加させることで、電磁波の定在波の影響によるプラズマプロセス装置の端部の電界強度の低下を改善できることを確認することができた。
【００８３】
下記の表２に、Ｃａｓｅ３およびＣａｓｅ４の電界分布を示す。Ｃａｓｅ３では±１６．４％であった電界分布が、Ｃａｓｅ４では±５．９％と改善することがわかり、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さ方向の幅を適正に制御することで、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さ方向の、電磁波の定在波の影響による電界強度の低下を補償することができる。
【００８４】
【表２】
2006080192.tif 000005
【００８５】
次に、実際に本実施の形態２の電極構成を備えたプラズマプロセス装置を準備し、窒化シリコン膜の成膜を行った。成膜条件は、実施の形態１の場合と同様である。
【００８６】
その結果、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さ方向の幅が５ｍｍと均一な場合と比較して、本実施の形態２のプラズマプロセス装置では、プロセス条件において多少異なるが膜厚分布において６０〜８０％改善できることを確認することができた。
【００８７】
すなわち、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さ方向の幅を、プラズマプロセス装置の中央部から端部に向かって適正に増加させることで、棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長さ方向の電磁波の定在波の影響による電界強度の低下を補償することができる。それにより、均一なプラズマを発生させることができ、被処理基板４に対して、アノード電極の棒状電極部２ｂの長さ方向に均等なプラズマプロセス処理を施すことができる。
【００８８】
（実施の形態３）
次に、図１２を用いて、本発明の実施の形態３について説明する。図１２は、本実施の形態３のプラズマプロセス装置における電極構成例を模式的に示す平面図である。
【００８９】
本実施の形態３では、上述の実施の形態１の思想と実施の形態２の思想とを組み合わせている。つまり、複数のアノード電極の棒状電極部２ｂの幅を、棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であってプラズマプロセス装置の中央部から端部に向かう方向に変化させるとともに、棒状電極部２ｂの長手方向の幅も変化させている。
【００９０】
このような構成により、棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であってプラズマプロセス装置の中央部から端部に向かう方向と、棒状電極部２ｂの長手方向との双方における電界強度の低下を抑制することができる。その結果、被処理基板４のどの場所に対しても均一なプラズマプロセス処理を施すことができる。
【００９１】
（実施の形態４）
次に、図１３〜図１６を用いて、本発明の実施の形態４について説明する。図１３と図１４は、本実施の形態４のプラズマプロセス装置における電極構成例を模式的に示す平面図である。
【００９２】
本実施の形態４では、アノード電極の隣り合う棒状電極部２ｂ間の間隔ｄ３を、処理室１２の内部の電界強度分布に応じて異ならせる。たとえば、処理室１２内部において電界強度が相対的に低くなる第１領域における棒状電極部２ｂ間の間隔ｄ３を、電界強度が相対的に高くなる第２領域における棒状電極部２ｂ間の間隔ｄ３よりも狭くする。
【００９３】
このように電界強度が低くなる領域内の棒状電極部２ｂ間の間隔ｄ３を狭くすることにより、電界強度が低くなる領域内において、アノード電極とカドード電極２ａとで形成されるキャパシタの密度を増大したのと等価な状態となり、電界強度が低くなる領域内におけるアノード電極とカドード電極２ａ間の容量を増大させることができる。それにより、電界強度が低くなる領域の電界強度を増大することができ、処理室１２内部での電界強度の低下を補償することができる。その結果、被処理基板４に対し、アノード電極の棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であってプラズマプロセス装置の中央部から端部に向かう方向に均等なプラズマプロセス処理を施せる。
【００９４】
また、アノード電極の隣り合う棒状電極部２ｂ間の間隔を、電力供給部からカソード電極２ａへの給電点１５から棒状電極部２ｂまでの距離に応じて異ならせてもよい。たとえば、給電点１５からの距離（典型的には、給電点１５に近い側の棒状電極部２ｂと給電点１５との間の最短距離）が相対的に長い第１の組の棒状電極部２ｂ間の間隔を、給電点１５からの距離が相対的に短い第２の組の棒状電極部２ｂ間の間隔よりも狭くすることが考えられる。
【００９５】
この場合も、給電点１５から離れた箇所におけるキャパシタ密度を増大したのと等価な状態となり、給電点１５から離れた箇所での電極間の容量を増大させることができる。それにより、処理室１２内部での電界強度の低下を補償することができ、被処理基板４に対し、棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であってプラズマプロセス装置の中央部から端部に向かう方向に均等なプラズマプロセス処理を施すことができる。
【００９６】
図１５に、上記のように隣合う棒状電極部２ｂ間の間隔を変化させた場合の電極部の等価回路図を示す。図１５の左側が給電側、つまり処理室１２の中央側に相当し、図１５の右側が処理室１２の端部側に相当する。
【００９７】
処理室１２の中央側に給電した場合、処理室１２の端部側において電界強度が低くなる領域が生じ得る。そこで、処理室１２の端部側に位置する棒状電極部２ｂ間の間隔ｄ３を狭くすることで、図１５に示すように、処理室１２の端部側の領域において、アノード電極とカソード電極２ａとで形成されるキャパシタの密度を増大したのと等価な状態とすることができる。それにより、処理室１２の端部側における単位長さ当りの電極間の容量Ｃを増大することができ、定在波の影響で処理室１２の端部側において電界強度が低下した場合でも、該電界強度の低下を補償することができる。
【００９８】
図１３の例では、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１を全て等しくする一方で、隣り合う棒状電極部２ｂおよび絶縁体３間の間隔ｄ３を異ならせている。より詳しくは、隣合う各組の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３間の間隔ｄ３を、処理室１２の中央部から端部に向かうにつれて徐々に小さくしている。
【００９９】
なお、図１３の例のように全ての組の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３間の間隔ｄ３を異ならせる必要はなく、図１４に示すように、隣合う複数組の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の間隔ｄ３を等しくしながら、処理室１２の中央部から端部に向かって段階的に間隔ｄ３を大きくするようにしてもよい。
【０１００】
次に、本実施の形態４におけるプラズマプロセス装置の具体的な構成例について説明する。なお、後述する電極構成以外の構成は、実施の形態１の場合と基本的に同様である。
【０１０１】
本実施の形態４のプラズマプロセス装置では、アノード電極の隣り合う棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の間の間隔ｄ３（以下、「電極ピッチ」とも言う）を、たとえば１５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲で調整する。より詳しくは、プラズマプロセス装置の中央部の電極ピッチを２５ｍｍとし、プラズマプロセス装置の端部に向かうに従い電極ピッチを１５ｍｍにまで適正に減少させる。このような構成により、プラズマプロセス装置の端部における電磁波の定在波の影響による電界強度の低下を抑制することができ、被処理基板４に対して均一なプラズマプロセス処理を施すことができる。
【０１０２】
本実施の形態４の場合も、電極ピッチの制御手法の確立および均一電界強度が得られる電極ピッチを算出するため３次元高周波電磁界シミュレーション解析を行った。
【０１０３】
解析モデルとしては、プラズマプロセス装置の中央部より、アノード電極の棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であってプラズマプロセス装置の端部に向かう方向に３００ｍｍまでの領域内の電極ピッチを２５ｍｍとし、３００ｍｍ〜６００ｍｍまでの領域内の電極ピッチを２０ｍｍとし、６００ｍｍ〜８００ｍｍまでの領域内の電極ピッチを１５ｍｍとしたもの（Ｃａｓｅ６）を採用し、該解析モデルについてシミュレーション解析を行った。なお、サセプタ１０、電力供給部、上記以外の電極部サイズ、装置サイズ等は全て実施の形態１の場合と基本的に同様である。また、比較のため、電極ピッチを１５ｍｍと一定にした場合（Ｃａｓｅ５）についても同様にシミュレーション解析を行った。
【０１０４】
また、解析結果を評価するため、プラズマプロセス装置の中央部におけるアノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向と直交し、かつプラズマプロセス装置の端部に向かう方向をＸ方向とし、プラズマプロセス装置の中心部をＸ軸の原点とし、Ｘ方向の位置における電界強度をＹ軸にプロットしたものを図１６に示す。また、図１６にプロットされた電界強度から式（１）に定義された計算で面内の電界分布を求めた結果を下記の表３に示す。
【０１０５】
【表３】
2006080192.tif 000006
【０１０６】
図１６に示した、アノード電極の棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であってプラズマプロセス装置の端部に向かう方向の電界強度の結果および表３に示した電界分布の結果より、電極ピッチをプラズマプロセス装置の中央部から離れるに従い適正に減少させることで、棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であってプラズマプロセス装置の端部に向かう方向に発生する定在波の影響による電界強度の低下を抑制できることがわかった。
【０１０７】
図１６に示すＣａｓｅ６では、電極ピッチを３段階にしか調整していないことからか、プラズマプロセス装置の中央部から端部に向かうに従って電界強度が増加する、いわゆる反転した電界強度が得られている。しかし、このように反転した電界分布が得られることから、電極ピッチを調整することで電界強度を調整できることがわかる。したがって、電極ピッチを適正に調整することで、処理室１２内における均一な電界強度分布が得られるものと考えられる。
【０１０８】
なお、電極ピッチをアノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の隣合う一組毎に変化させると、電極構成が複雑化してコストアップに繋がるので、必要な電界強度分布を満足するように数段階に分けて電極ピッチを調整することが好ましい。
【０１０９】
次に、実際に本実施の形態４の電極構成を含むプラズマプロセス装置を準備し、実施の形態１の場合と同様の成膜条件で窒化シリコン膜の成膜を行ったところ、電極ピッチが１５ｍｍと均一な場合と比較して、本実施の形態４のプラズマプロセス装置では、プロセス条件で多少異なるものの膜厚分布において５０〜７０％改善することを確認することができた。
【０１１０】
すなわち、棒状電極部２ｂ間の電極ピッチ（隣合う棒状電極部２ｂ間の間隔ｄ３）を、プラズマプロセス装置の中央部から端部に向かって適正に制御することで、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の長手方向と直交する方向であってプラズマプロセス装置の端部に向かう方向における電磁波の定在波の影響による電界強度の低下を補償することができる。それにより、被処理基板４に対して棒状電極部２ｂの長手方向と直交する方向であってプラズマプロセス装置の端部に向かう方向に均等なプラズマプロセス処理を施すことができる。
【０１１１】
（実施の形態５）
次に、図１７を用いて、本発明の実施の形態５について説明する。図１７は、本実施の形態５のプラズマプロセス装置における電極構成例を模式的に示す平面図である。
【０１１２】
本実施の形態５のプラズマプロセス装置では、上述の各実施の形態の特徴を組み合わせている。図１７に示すように、アノード電極の棒状電極部２ｂの幅ｄ１を処理室１２の中央部から端部に向かうにつれて増大させ、かつ棒状電極部２ｂの長手方向の幅を処理室１２の中央部から端部に向かうにつれて増大させ、さらに隣り合う棒状電極部２ｂ間の間隔ｄ３を処理室１２の中央部から端部に向かうにつれて増大させるようにしている。
【０１１３】
上述の実施の形態３のようなプラズマプロセス装置でも、例えば被処理基板４の大きさが２ｍ×２ｍを超えるような大型基板になると、アノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１，ｄ２をプラズマプロセス装置の端部で５ｍｍとした場合、均一な電界強度分布を得るためには、プラズマプロセス装置の中央部における棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１，ｄ２を２ｍｍ以下にしなければならない。棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１，ｄ２が２ｍｍ以下になると、長さ２ｍ、高さ４ｍｍ程度の棒状電極部２ｂや絶縁体３を作製するのは困難であると考えられる。
【０１１４】
そこで、本実施の形態５では、棒状電極部２ｂ間の電極ピッチを適切に調整することで、電磁波の定在波の影響によりプラズマプロセス装置の端部に向かって低下する電界強度をある程度補償した上で、実施の形態３のようにアノード電極の棒状電極部２ｂおよび絶縁体３の幅ｄ１，ｄ２を調整することで、実施の形態１〜４では棒状電極部２ｂ等の作製が困難になるため電界分布の改善が難しいような２ｍ×２ｍを超える超大型基板に対しても、均一なプラズマプロセス処理を施すことが可能となる。
【０１１５】
前述のように棒状電極部２ｂの幅ｄ１，ｄ２や電極ピッチ（ｄ３）などの各パラメータを各々単独で制御しても処理室１２内での電界制御効果が得られるが、複数のパラメータの組み合わせにより、各々の効果を加算した効果が得られ、電界強度の制御範囲および制御方法を拡張することができる。
【０１１６】
（実施の形態６）
次に、図１８および図１９を用いて、本発明の実施の形態６について説明する。図１８および図１９は、本実施の形態６のプラズマプロセス装置により得ることが可能な電界強度分布例を示す模式図である。
【０１１７】
上述の各実施の形態では、被処理基板４が大型化しても均一電界強度が得られ、大型の被処理基板４に対して均等なプラズマプロセス処理が施すことができるようなプラズマプロセス装置について述べてきたが、本発明は、均等なプラズマプロセス処理を施すことだけに限定されるものではない。
【０１１８】
例えば被処理基板４の端部近傍においてのみ、他の部分より厚膜に成膜したり、他の部分より多くエッチングするなどの他の部分と比較して強いプラズマプロセス処理を局所的に施したい場合には、図１８のような強プラズマ処理部１６が必要となる。また、被処理基板４のある特定の部位のみに選択的に強いプラズマプロセス処理を施したい場合には、図１９のように局所的に強プラズマ処理部１６が必要となる。
【０１１９】
この場合に、被処理基板４において強いプラズマプロセス処理を施したい部位に対向するアノード電極の棒状電極部２ｂの幅ｄ１，ｄ２を大きくしたり、棒状電極部２ｂ間の電極ピッチ（ｄ３）を狭めるようにする。それにより、被処理基板４の所望の部位上における電界強度を強めることができ、他の部位と比較して所望の部位に強いプラズマプロセス処理を施すことが可能となる。
【０１２０】
このように、本実施の形態６によれば使用目的、装置固有の分布等に応じて、前述の各電極パラメータを適切に調整することにより、所望のプラズマプロセス処理を施すことが可能である。
【０１２１】
なお、上述の各実施の形態では、プラズマプロセス処理の一例であるプラズマＣＶＤ法について主に記述したが、プラズマ発生方法やプラズマの分布等に及ぼす要因は、ドライエッチングやアッシング等の他のプラズマプロセス処理と基本的に同様であることから、ドライエッチングやアッシング等の他のプラズマプロセス処理にも各実施の形態の思想は適用可能である。したがって、各実施の形態のプラズマプロセス装置は、ドライエッチング装置等にも適用可能である。
【０１２２】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の各実施の形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１２３】
また、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変形が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、プラズマによりガスを分解して薄膜の形成や加工を行うプラズマプロセス装置に有効に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施の形態１のプラズマプロセス装置を模式的に示す断面図である。
【図２】実施の形態１のプラズマプロセス装置における電極構成例を模式的に示す平面図である。
【図３】図２の電極構成の変形例を模式的に示す平面図である。
【図４】図２の電極構成の他の変形例を模式的に示す平面図である。
【図５】図２〜図４のタイプの電極部の等価回路図である。
【図６】プラズマ放電発生部を拡大した断面図である。
【図７】３次元高周波電磁界シミュレーションに用いた解析モデルの断面図である。
【図８】実施の形態１のプラズマプロセス装置の中央部から端部に向かう方向の電界強度分布を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２のプラズマプロセス装置における電極構成例を模式的に示す平面図である。
【図１０】図９の電極構成の変形例を模式的に示す平面図である。
【図１１】図９の電極構成の他の変形例を模式的に示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３のプラズマプロセス装置における電極構成例を模式的に示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４のプラズマプロセス装置における電極構成例を模式的に示す平面図である。
【図１４】図１３の電極構成の変形例を模式的に示す平面図である。
【図１５】図１３および図１４のタイプの電極部の等価回路図である。
【図１６】実施の形態４のプラズマプロセス装置の中央部から端部に向かう方向の電界強度分布を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態５のプラズマプロセス装置における電極構成例を模式的に示す平面図である。
【図１８】本発明の実施の形態６のプラズマプロセス装置を用いて被処理基板に処理を施したときのプラズマプロセス分布の一例を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態６のプラズマプロセス装置を用いて被処理基板に処理を施したときのプラズマプロセス分布の他の例を示す図である。
【図２０】従来のプラズマＣＶＤ装置の電極部の概略構成を示す斜視図である。
【図２１】従来のプラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１  高周波電源、２ａ  カソード電極、２ｂ  棒状電極部、３  絶縁体、４  被処理基板、５  ガス導入口、６，８  矢印、７  プラズマ、９  基板ホルダー、１０  サセプタ、１１  ガス供給部、１２  処理室、１３  ガス排出部、１４  凸状部、１４ａ  傾斜面、１５  給電点、１６  強プラズマ処理部、２１  空間、２２，２３  電極分離用絶縁部、２４  外周絶縁部、２５  外周金属面、２６  金属体部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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