(57)【要約】  大面積および／または高周波プラズマ反応器内の電圧および電界不均一性に対する真空処理装置および補償方法が示される。本方法は、例えば、ＬＣＤ、プラズマディスプレイおよび太陽電池の製造で用いられる長方形（または正方形）で大面積のプラズマ処理機器、または処理に電磁波（ＲＦ、ＶＨＦ）を用いる他のあらゆる反応器に対して広く適用可能である。本装置は、真空容器と、内部プロセス空間を画定する少なくとも２つの電極と、前記電極と接続可能な少なくとも１つの電源と、内部プロセス空間内で処理されることになる基板のための基板ホルダーと、ガス入力手段とを備え、前記電極のうちの少なくとも１つは第１断面に沿って凹状プロファイルを持ち、第２断面に沿って凸状プロファイルを持ち、第１断面は第２断面に平行である。
2007505450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、内部プロセス空間を画定する少なくとも２つの電極と、前記電極と接続可能な少なくとも１つの電源と、前記内部プロセス空間内で処理されることになる基板のための基板ホルダーと、ガス入力手段とを備え、前記電極のうちの少なくとも１つは第１断面に沿って凹状プロファイルを持ち、第２断面に沿って凸状プロファイルを持ち、前記第１断面は前記第２断面に平行である、真空処理装置。
【請求項２】
前記電極のうちの２つは各々、第１断面に沿って凹状プロファイルを持ち、第２断面に沿って凸状プロファイルを持ち、前記第１断面は前記第２断面に平行である、請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記電極は形状が同一である、請求項２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記電源は１３．５６ＭＨｚ以上の周波数のための高周波電源である、請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記電極のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つの接続ポイントで前記電源と接続可能である、請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記基板と前記電極のうちの１つとの間の空間には、少なくとも部分的に補正用誘電層が配備されている、請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項７】
前記補正用誘電層の一方の表面は前記電極の形状を補完する、請求項６に記載の真空処理装置。
【請求項８】
前記補正用誘電層の一方の表面は前記基板を保持するようにされている、請求項６に記載の真空処理装置。
【請求項９】
前記補正用誘電層は真空、ガス、アルミナ、ジルコニアまたは石英を含む、請求項６に記載の真空処理装置。
【請求項１０】
前記ガス入力系は、ガスを前記内部プロセス空間へ提供するために、電極および／または前記補正用誘電層に一組の穴を備える、請求項１および／または６に記載の真空処理装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の真空処理装置内で少なくとも１つの平坦な基板を処理する方法であって、
−少なくとも２つの電極間に画定される内部プロセス空間内に前記基板を導入するステップと、
−ガス入力手段を介してガスを前記内部プロセス空間に提供するステップと、
−前記電極を介して電力を前記内部プロセス空間に印加するステップと、
−前記基板を処理するステップと、
を包含する方法。
【請求項１２】
処理は加熱、コーティングまたはエッチングのうちの１つを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板は、ガラス基板、フラットパネルディスプレイ、半導体基板のうちの１つを含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大面積および／または高周波プラズマ反応器のための電圧および電界不均一性補償方法に関する。本方法は、ＬＣＤ、プラズマディスプレイおよび太陽電池の製造において使用される-使用はこれらに限定されないが-、長方形（または正方形）の大面積プラズマ処理装置、または処理に電磁波（ＲＦ、ＶＨＦ）を用いる他のあらゆる反応器に対して広く適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
今日産業界で主として使用される高周波発生器の標準的な周波数は１３．５６ＭＨｚである。この周波数は国際的な電気通信規則によって産業上の使用に開放されている。しかし、プラズマキャパシタへの応用の草創期からより低いおよび高い周波数が論じられ所望されていた。今日では、すなわちＰＥＣＶＤへの応用（プラズマ化学気相成長法への応用）においては、１３．５６ＭＨｚより高いＲＦ周波数値、好適な値は２７．１２ＭＨｚおよび４０．６８ＭＨｚ（１３．５６ＭＨｚの高調波）に変更される傾向がある。より高い周波数により、ＰＥＣＶＤプロセスでの蒸着速度をより高くすることができ、よって生産性の向上および製品コストの低下が可能となる。従って、本発明は１〜１００ＭＨｚの範囲のＲＦ周波数に適用されるが、１０ＭＨｚより高い周波数が通常は適切である。さらに、本発明は数ＧＨｚのマイクロ波領域までにも適用可能である。
【０００３】
大面積プラズマ処理装置において、ＲＦ周波数が１３．５６ＨＭｚより高くまた大型（大表面）の基板が用いられる場合深刻な問題が生じる。以下に述べるように、平面容量反応器の最大寸法（対角線）がプラズマを駆動するＲＦ電力の自由空間波長の３〜５％またはそれ以上である場合、本発明によって取り組まれる問題は非常に重要となる。このような状況下では、反応器のサイズはＲＦ電磁波の自由空間波長に対してもはや無視できないものとなる。このような場合、反応器に沿ったプラズマ強度はもはや均一ではあり得ない。物理的には、このような限界の原因は、ＲＦ波が、反応器内の「定在波」空間振動の始まりに従って分散されるという事実にある。他の不均一性、例えばプラズマプロセスに対して供給される反応性ガスによって誘発される不均一性もまた反応器内に生じ得る。
【０００４】
同じ出願者による米国特許第６，２２８，４３８号（以下ＵＳ’４３８）は、反応器の電極にわたって電圧不均一性の分布を生じさせる、定在波問題を解決するいくつかの方法を記載している。米国特許第６，６３１，６９２号は、両電極が凹状表面を持つプラズマＣＶＤ膜形成装置を記載している。米国特許第６，６３１，６９２号によれば、これによってより均一なプラズマが得られるが、この文書は以下に述べる「定在波問題」に取り組んでいない。ＵＳ’４３８は本質的に円柱対称の平行プレート反応器の問題に焦点を当てている。長方形または正方形の基板および電極を持つ正方形ボックス形状の反応器の場合に必要とされる複合補償について取り組んでいる既知の従来技術はない。
【０００５】
空洞内で定在波が生じると、プラズマが反応器の間隙（陰極と陽極との間および基板の上）内に保持されているために電圧不均一性の分布がプラズマ不均一性を導き得る。この結果、所望の応用（例えば、蒸着およびエッチング）によっては、不均一処理および／または基板上の層の不均一特性が生じ得る。本発明は、必ずしもプラズマを使用しない反応器、例えば、加熱用の高周波電磁波を用いる反応器にもまた適用され得る。
【０００６】
定在波問題を理解および予測するために、この不均一性の形状および強度、ならびに反応器の規模（サイズ）および励振周波数に対する依存性を決定する実験が行われた。ＵＳ
’４３８は、定在波によって誘発される不均一性は反応器のサイズおよび励振周波数に非常に密に依存することを教示している。実験は次の２つのタイプの反応器で行われた。
ｉ）定在波による不均一性が高い周波数（６７．８ＭＨｚおよび１００ＭＨｚ）で非常に顕著である大型円筒状反応器（直径１ｍ）が、定量的研究のために用いられた。図１ａは、反応器の直径に沿った２つの極限アルゴンプラズマ条件（圧力およびＲＦ電力）における測定および正規化されたプラズマ光強度を示す。この実験でのプラズマ条件は、他のすべてのプラズマ条件では光強度分布は赤の曲線と緑の曲線との間となるであろうように選択されている。プラズマが存在しない場合は、電界は中心ＲＦ導入ポイントから２４００ｍｍの距離でゼロであると計算することができる。６７．８ＭＨｚで様々な電力および圧力条件下でプラズマ点火することによって、図１ａから分かるように、反応器中心から約４５０ｍｍの距離でゼロに近いプラズマ密度が既に生じている。プラズマの存在下でのこの劇的な均一性の低下は、真空での計算に比べて定在波を引き起こす電磁波長の低減、および電極間の間隙内のプラズマおよびシース分布の有効誘電率によるものである。プラズマ励振周波数をさらに１００ＭＨｚに増大させることによって、ゼロプラズマ光強度ゾーンは、図１ａの４００ｍｍから図１ｂの約３００ｍｍへと移動しているのが分かる。
ｉｉ）小型の長方形反応器（０．４ｍ×０．４ｍ）が、アルゴンプラズマのイオンフラックス均一性を測定するために用いられた。図２ａ、２ｂおよび２ｃには、プラズマのイオンフラックス均一性によって測定されるプラズマ均一性が示されている。このイオンフラックス均一性は電子およびイオン密度均一性に直接関連する。プラズマのイオン密度および電子密度均一性は、第１次的にプラズマ処理均一性に関連するパラメータである。これらの図から、プラズマは１３．６ＭＨｚでは比較的均一であり、励振周波数が６０ＭＨｚおよび８１ＭＨｚに増大すると不均一になることが分かる。この不均一性は、励振周波数が増大するとより顕著になる定在波効果によるものである。
【０００７】
この実験による証拠により、プラズマ不均一性は定在波によるものであり、励振周波数および反応器のサイズに依存することが示される。つまり、励振波長と反応器の典型的な寸法との間のスケーリング差に依存する。
長方形の場合における既知の問題
ＵＳ’４３８は、ＲＦ導入ポイントに対してさらに別の実際的な問題が生じる、長方形反応器の場合および非常に大きな反応器面積（＞１ｍ２、より典型的には３〜４ｍ２）の場合の定在波問題については特に言及していない。反応器面積が増大すると、励振電極（陰極）上の導入ポイントの数を増やして、これによりＲＦ電流をいくつかのポイントにわたって分散させてＲＦ電流密度を減らし、また過熱によるおよび溶解、機械的な変形、疲労などの熱衝撃による故障リスクを減らすことが必要となる。
【０００８】
ＴＦＴディスプレイ、プラズマディスプレイ、太陽電池などの応用および装置のための、ＰＥＣＶＤ製造において広く使用される長方形反応器にとって、電磁伝播によって作られる定在波形は、反応器のコーナーまたは電極のコーナーそれぞれの強い影響によって非円柱対称の形状をもつ（溶液は依然として電極の２つの軸に沿って対称性をもつ）。加えて、プラズマ領域での波形はＲＦ導入の配置に依存し、一方、この導入は電極の裏側で行われる。反応器電極の裏側の中心にうまく位置決めされている唯一のＲＦ導入ポイントを使用する場合でも、定在波によるコーナーの効果は考慮に入れる必要がある。ＵＳ’４３８は、基本的には円筒形状で、厚さが中心から縁に向かって減少する補償誘電層の形状を記載している。
【０００９】
この方法は厳密に言えば円筒形状の反応器に対しては最適化されるが、長方形反応器を用いるときの不均一性を十分保証することはできない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ＵＳ’４３８は反応器サイズ（電極サイズ）および／または励振周波数に対する特定のパラメータ範囲を、定在波がプラズマ処理に実質的な影響を与え始めるレベルである「最小レベル（閾値）」として教示している。このレベルを定量化するためには、電極のサイズ［ｍ］と周波数［ＭＨｚ］との積によって与えられる値「ｒ×ｆ」を用いることができる。このとき「サイズ」は（長方形または正方形）電極の中心から最も遠いコーナーまでを測定したものである。幾何学上の用語では、これは１つの電極の各コーナーに外接する想像上の円の半径を表す。
【００１１】
「最小レベル」の例として、プラズマ均質性の２〜４％の偏差の範囲を定義することができる。このプラズマ均質性は、反応器表面にわたる電子密度またはイオン密度の均質性として定義される。場合によっては、電子およびイオン密度は局所的には容易に測定できない。従って、光強度が電子密度に直接関係するため、プラズマ一体化光強度（光度）が代わりに局所的に測定される。この結果、プラズマ光度の均質性がプラズマ均質性を測定する方法として使用される（図２ａおよび２ｂ）。一方、プラズマ密度（電子）は電極電圧の２乗に比例することが一般に仮定されている。よって、プラズマ偏差の２〜４％の範囲は電圧偏差（プラズマ偏差値の半分）の１〜２％を意味する。ここで強調すべきは、プラズマ処理の均質性はプラズマ均質性（電子およびイオン）によってのみ与えられるものではなく、反応器内の化学的な平衡状態が薄膜処理の均質性に大きく貢献し得ることである。それにも係わらず、プロセスが行われる表面全体にわたって少なくとも均一（均質）のプラズマをもつことは、プラズマ処理装置の設計においての必要条件である。
【００１２】
ｒ×ｆについては、この閾値は５ｍ・ＭＨｚ（または５×１０６ｍ・Ｈｚ）の範囲である。この例は、１３．６ＭＨｚの周波数および０．５ｍの反応器（電極）サイズ（半径または対角線の半分）に対応する。
【００１３】
一方、「ｒ×ｆ」には上限があり、後述する技術は制約される。この上限は５０ｍ・ＭＨｚ（または５×１０７ｍ・Ｈｚ）の範囲である。さらに、励振周波数にも上限があり、これは今日では２５００ＭＨｚの範囲である。
【００１４】
従って、本発明による真空処理装置は、真空容器と、内部プロセス空間を画定する少なくとも２つの電極と、前記電極と接続可能な少なくとも１つの電源とを含む。前記内部プロセス空間には、処理されることになる基板のための基板ホルダーが設けられ、例えばシャワーヘッド原理によるガス入力手段が設けられる。前記電極のうちの少なくとも１つは第１断面に沿って凹状プロファイルを持ち、第２断面に沿って凸状プロファイルを持ち、前記第１断面は前記第２断面に平行である。これについては以下のセクションでいくつかの図面を使用して詳細に記述される。
【００１５】
１つの実施形態では、容器内の前記電極のうちの２つは各々、第１断面に沿って凹状プロファイルを持ち、第２断面に沿って凸状プロファイルを持ち、前記第１断面は前記第２断面に平行である。これら電極は形状が同一となるように加工されると有利である。電源は１３．５６ＭＨｚ以上の周波数のための高周波電源であるとよい。好適な実施形態では、電源は、これら電極のうちの少なくとも１つと少なくとも２つの接続ポイントで接続可能である。本発明のさらに別の実施形態では、前記基板と電極のうちの１つとの間の空間には少なくとも部分的に補正用誘電層が配備され得、この補正用誘電層は、（さらに別の実施形態では）前記電極の形状を補完し、基板を保持するようにされている。
【００１６】
本発明を利用するためには、このような真空処理装置内で少なくとも１つの平坦な基板を処理する方法は、内部プロセス空間内に前記基板を導入するステップと、ガス入力手段を介してガスを内部プロセス空間に提供するステップと、前記電極を介して電力を内部プロセス空間に印加するステップと、前記基板を処理するステップとを包含する。処理は例
えば加熱、コーティングまたはエッチングを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、長方形または正方形反応器における定在波問題に対して補償方式を採用する。この補償は補償誘電層（以下、ＣＤＬまたは「レンズ」）に基づく。ＣＤＬ層は真空、ガス、液体または固体を含むいかなる誘電材料から構成されてもよい。ＣＤＬはプラズマ側に向かっては平坦な平表面を有し、電極側に向かっては複雑な湾曲表面を有する。
【００１８】
ＣＤＬのこの複雑な湾曲表面を幾何学的なポジティブであると見なすならば、電極の表面は対応する幾何学的なネガティブ（図３ａ）を形成する。本発明のＣＤＬ層を配備するためには、電極はそれに応じた形状とされなければならない。以下において、電極の湾曲表面（これは本質的にはＣＤＬと同じであるが反転した表面である）について述べる。
【００１９】
（ＵＳ’４３８で述べたような）円柱対称の反応器に対して有効なむしろ円滑で凹状の規則的な形状のレンズとは反対に、長方形状における補償長さに対する最良の設計はそのように単純ではないことを発見した。以下にこの最適な形状について述べる。
【００２０】
参考として、図３ｂのポイントＥおよびＨを通りＸＹ面に平行である最大電極厚さの面が採用される。どの誘電材料が使用されているかによるが、これはＣＤＬ厚さがポイントＨおよびＥ（図３ａ、３ｂおよび３ｄ）でゼロであることを意味しない。図３ｂでは４つの電極厚さプロファイルが示されている。すなわち、断面ＡＦＤおよびＥＣＨはＹＺ面（短い方の寸法）に平行であり、断面ＡＥＢおよびＦＣＧはＸＺ面（長いほうの寸法）上にある。Ｃは電極の中心にあり、Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨは各々の寸法における半長を示す。
【００２１】
ＣＤＬの厚さ従って最大電極厚さからの減少は電極の中心（ポイントＣ）で最大であり、よって電極はＣで最も薄い。電極はＥおよびＨ（長い方の寸法の半長）で最も厚い。従って電極の厚さはＥ＆ＨからＦ＆Ｇへ、Ａ＆Ｂ＆Ｄへ、そしてＣへ向かって連続的に減少する。
【００２２】
図３ｃはＣＤＬを配備するために長方形の電極に必要な形状についてさらに示している。ＦからＣへのラインに沿って動くとき、電極の表面は（ＡＦＤで）ほぼ凸形状を有し、これは次第に変化して（ＥＣＨで）凹状となる。同じことが半長ポイント（Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）から中心Ｃに向かうすべての対応する動きにも当てはまる。図３ｃではまた、電極はＥおよびＨで最も厚く、ＦおよびＧで再びより薄く、Ａ、ＢおよびＤで再びより薄く、そしてＣで最も薄いこともわかる。
【００２３】
正方形反応器では、ＣＦはＣＥと長さが等しくＡＤはＡＢと長さが等しいため、電極の厚さはＥ、Ｆ、ＧおよびＨにおいて等しく、Ａ、ＢおよびＤにおけるより大きいと容易に結論付けることができる。
【００２４】
典型的なＣＤＬ寸法は以下の通りであり得る。
−Ｘ、Ｙ寸法（長さ、幅）は０〜５ｍ
−Ｚ寸法は典型的には数ミリメートル（但し、大型装置および高周波数では数センチメートルあってもよい）
図３ｃには数値的な例を示している。すなわち、ＡＢ＝２．２ｍ、ＡＤ＝２ｍ、真空のみよりなるＣＤＬの場合の最大間隙（ｄｍａｘ）は３．２ｍｍの範囲、そして励振周波数２７ＭＨｚである。
【００２５】
図３ｅは従来技術（ＵＳ’４３８）を単純に採用したものと本発明との間の相違を示している。ＣＤＬの形状は、ガウス曲線（ライトグレー）を長方形の電極に採用したもので
はなく、本発明によれば長方形反応器のコーナーでのプラズマ不均一性を補償するために特別な対策を講じている注意深く設計された形状（ブラック）である。
【００２６】
実施形態
本発明は、補償された底部電極を備え真空（またはガス）を誘電体として用いる解決法に焦点を当てる。誘電補償のための他の実施形態、および反応器構成における様々な変形例もまた用いることができる。
−次の２つの反応器構成を用いることができる。すなわち、Ｉ）通常は基板ホルダーとして用いられる底部電極でＣＤＬを用いることができる。ＩＩ）プラズマ処理目的（ＰＥＣＶＤ，ＰＶＤ，エッチングおよび他のこのようなプロセス）のためのいわゆるガスシャワーヘッドとして通常用いられる上部電極でＣＤＬを用いることができる。
【００２７】
両電極上にレンズを備える場合を追加すると有用となり得る。この場合には、各レンズの厚さは単一電極におけるレンズの厚さの半分となる。この場合もまた反応器の対称性（両電極が同一である）という点において利点を提供することができる。これはまた、電極形状の結果として、電界の放射状成分の振幅を小さくすることができる。レンズが厚くなるかまたはプラズマの導電性が非常に高くなる（低圧力で高密度のプラズマ）と、この放射状電界は不均一性における制限要因となり得る。
【００２８】
また、次の２つの主要なＣＤＬの実施形態を用いることができる。すなわち、Ｉ）誘電体は真空またはガス（相対誘電率εｒが１に近い）であるとするか、またはＩＩ）アルミナ、ジルコニア、石英などの適切な誘電材料（εｒが１より大）、または目的の処理の熱的および化学的適合規格を満足する任意の他の材料で満たすことができる。
【００２９】
上述の変形例を組み合わせることによって、以下の４つの主な実施形態にまとめることができる。
−変形例１（図４）：ＣＤＬは上部電極内またはその上に配置され、主な誘電体として真空が用いられる。この場合は、プラズマを均一な間隙（ｚ軸方向のプラズマ厚さ）で維持するために誘電プレートを上部電極上に用いることができる。プロセスガスは上部電極から所定の分散手段（シャワーヘッド）を通って流れ、次に誘電プレートを通って流れる。誘電プレートには適切な穴が分散して設けられてガスをプラズマゾーンへと通過させる。−変形例２（図５）：ＣＤＬは上部電極内またはその上に配置され、誘電材料（εｒ＞１）が用いられる。この誘電材料は多孔性であってガスをプラズマゾーンへと通過させることができるか、または同じ目的のために誘電材料を加工して穴を分散させることができる。
−変形例３（図６）：ＣＤＬは底部電極の領域に配置される。誘電体として真空が用いられ、反応器体積全体にわたってプラズマ間隙を一定に維持する方法として基板が用いられる。基板は通常は誘電体の上方に保持され、基板をほぼ平坦な姿勢で保持するように配備されたピン上に載っている。基板を十分に支持するために、支持ピンはピンからピンまでの距離を１００ｍｍの範囲内で配備するのが好適であり、これによって約３００℃の温度で典型的には０．７ｍｍの厚さのガラス基板が平坦な状態で維持される。支持ピンがプラズマの振る舞いに影響を与えると、基板上で処理されている膜に直接乱れを生じさせ、膜（厚さ、電気特性）の局所的欠陥を引き起こすため、支持ピンはプラズマの振る舞いにできるだけ影響を与えないように設計される。薄い（細い）支持ピン（典型的にはｒ＜２ｍｍ）を用いるとこの影響を＜２％のレベルまで減らすことができることが分かっている（ＤＥ１０１３４５１３  Ａ１も参照のこと）。
−変形例４（図７）：ＣＤＬは底部電極内またはその上に形成され、誘電材料（εｒ＞１）が用いられる。
−変形例５：ＣＤＬは底部電極内またはその上に形成され、誘電材料（εｒ＝１およびεｒ＞１）の組み合わせが用いられる。
【００３０】
当業者には自明のように、これら変形例のほとんどすべては互いに組み合わせることができる。
【００３１】
ＣＤＬの形状はむしろ複雑であるため、ＣＤＬを収容する電極にも同じことがいえる。実用においては、加工コストを節約するために、ＣＤＬおよび／またはＣＤＬの誘電材料を含むことになる電極を、より単純な所定の高さを有する段の近似を用いて加工することが可能である。電極形状を正確に画定するために必要な段の数は、これらの段がプラズマプロセスに影響を与えることはないという事実によって与えられる。ＰＥＣＶＤでは、実用的な段の高さは０．１ｍｍ以下となる。従って、３ｍｍのＣＤＬでは、高さ０．１ｍｍの段を少なくとも３０段加工形成すべきである。
【００３２】
実際においては、段数についてはもっとおおざっぱでよい。所望の均一性からみて必要とされる段数を概算することができる。平坦な電極の場合の電界均一性をＵｆｌａｔとすると、ｎ段に対する均一性の概算はＵｆｌａｔ／（ｎ段＋１）によって与えられ、Ｕｆｌａｔ＝１０％の場合は、９段で１％の均一性が与えられる。
【００３３】
図８ａには等高線の例が示されている。これらの等高線は、加工によって得られる段の位置を画定するために用いることができる。よって製造を単純化することが可能である。対応する断面を図８ｂに示す。
本発明のさらなる利点
本発明によるＣＤＬ層および対応する電極はまた、必ずしもプラズマを含まない他のプロセスに対しても用いることができる。加熱（または乾燥）用に電磁波を利用するチャンバーに用いることができる。このような応用では、プロセスは加熱であり得、ＣＤＬによる電界不均一性の補償は、均一の温度分布を実現するのを助けることになる。
【００３４】
本発明により均一なプラズマ密度を実現する場合に、ＬＣＤ、プラズマディスプレイまたは半導体の応用例において用いられる層にとっての１つの非常に重要なパラメータは、層の化学量論と密接に関連するいわゆるウェットエッチレートの均一性である。本発明は、基板領域にわたって層のウェットエッチレートをはるかにより均一にし、従って全体的な層の厚さを減らし、よってＰＥＣＶＤ蒸着およびドライまたはウェットエッチングプロセスでのコストを節約することが可能となる。
【００３５】
より均一なプラズマ分布を得ることによって、本発明は、層の均一性および層の厚さの均一性の向上の結果である、一連の利点を可能とする。すなわち、基板領域にわたっての半導体層のドーピングの均一性を高くすることができる。例えば、ＬＣＤ技術では、より均一な層がより一様にエッチングされるが、これはバックチャネルエッチ最適化において有利となり、従ってドープ層をより薄く、ＨＤＲ層をより薄く、エッチング時間をより短く、移動度をより良好に、そして一般に生産コストをより低くすることができる。
【００３６】
加えて、ＰＥＣＶＤプロセスでの重大な問題として、基板を底部電極から持ち上げるために使用されるピン、上述の支持ピンに対して輸送ピンと呼ばれるピンの存在および配置がある。これら輸送ピンはプロセスの様々な段階で（例えば、基板の挿入および取り出し中に）基板を持ち上げるものであり、従って壊れないように頑強に設計する必要がある。標準的な反応器内にこれら輸送ピンが存在すると、膜成長に乱れ（温度不均一、静電界の乱れによる）を引き起こし、この結果エッチレートが不均一となる恐れがある。この影響は特に、ピンが装置の活性領域内またはその近辺、例えばＬＣＤＴＦＴアレイの活性領域内に位置している場合は厄介である。本発明によれば、基板の下の誘電レンズにより、輸送ピンの乱れによる衝撃が大きく低減される。従って、本発明では、より頑強なピンの設計を実現するためにより大きな直径のピンを使用することができる。強調されるべきは、
（図６に示すような）静的な支持ピンについては、プロセスの乱れを影響のないレベルまで下げるのに十分なほど小さくすることができるということである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１ａ】２つの極限アルゴンプラズマ条件における６７．８ＭＨｚの励振周波数に対する反応器直径にわたるプラズマ光強度分布。他のすべての条件においては、光強度分布はこれら２つの曲線の間にある。定在波効果によって誘発されるプラズマ密度の変動は、６７．８ＭＨｚで半径＝４００ｍｍにおいてプラズマ密度がほとんどゼロとなることから明らかである。これら実験条件下でプラズマが存在しない場合は、ゼロへの低下はｒ＝２４００ｍｍで生じると想定される。つまり、プラズマの存在により定在波効果が増幅され、これがはるかに小さい半径（ｒ〜４５０ｍｍ）での電界の低下に導く。
【図１ｂ】１０〜５００ｍｂａｒ（ＰＥＣＶＤ範囲）の間の圧力レベルで従来技術の平坦な電極を用いた様々なプラズマ放電条件における１００ＭＨｚの励振周波数に対する反応器直径にわたるプラズマ光強度分布。最低光強度の位置が６７．８ＭＨｚ（図２ａの約４５０ｍｍ）と１００ＭＨｚ（図２ｂの約３００ｍｍ）との間で移動しているのに注目。
【図２】ａ、ｂおよびｃは、３つの異なる励振周波数に対して電気プローブ（６４＝８×８プローブ）によって測定された０．４ｍ×０．４ｍ反応器に対するプラズマイオンフラックス（Ｊｉ）均一性プロファイル。２ａ：プラズマは１３．６ＭＨｚで点火、２ｂ：プラズマは６０ＭＨｚで点火、および２ｃ：プラズマは８１．４ＭＨｚで点火。
【図３ａ】長方形反応器のための電極の３次元形状。ＣＤＬ上にガラスが置かれる。よってＣＤＬはガラスと電極の間に位置する。ＣＤＬの最小厚さはゼロより大であり得る。つまり、ガラス基板は必ずしも直接電極上に位置しない。
【図３ｂ】本発明による電極の３次元形状。ＣＤＬは電極の相補的な部分（すなわち、電極の「ネガティブ」）である。
【図３ｃ】図３ｂのＦからＣへのラインに沿って動くとき、電極の表面は（ＡＦＤで）ほぼ凸形状を有し、これは次第に変化して（ＥＣＨで）凹状となる。同じことが半長ポイント（Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）から中心Ｃに向かうすべての対応する動きにも当てはまる。図３ｃではまた、電極はＥおよびＨで最も厚く、ＦおよびＧで再びより薄く、Ａ、ＢおよびＤで再びより薄く、そしてＣで最も薄いこともわかる。
【図３ｄ】電極形状の別の図
【図３ｅ】従来の電極形状（ライトグレー）と本発明（ダークグレー）との間の差を示す。ＵＳ’４３８のガウス曲線は、本発明におけるように凸形曲線に対してではなく、凹形曲線に対してエッジをなして交差する。従って、反応器のコーナーではプラズマ不均一性は補償されない。
【図４】反応器および補償構成の変形例１
【図５】反応器および補償構成の変形例２
【図６】反応器および補償構成の変形例３。この場合、基板が電極の金属部分と接触することが重要である。さもないと、プラズマがこれらの間の空間を満たし、補償効果を破壊することになる。図は縁部において距離を誇張して示している。
【図７】反応器および補償構成の変形例４
【図８ａ】ＣＤＬ形状（上面図）の等高線。これらの等高線は電極をどのように加工するかを示す。
【図８ｂ】ＣＤＬおよび電極アセンブリの側面図。段数は理想的な形状と近似段形状との間の差および加工コストを最小にするように選択される。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｅ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年5月11日(2006.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
真空容器と、内部プロセス空間を画定する少なくとも２つの電極と、前記電極と接続可能な少なくとも１つの電源と、前記内部プロセス空間内で処理されることになる基板のための基板ホルダーと、ガス入力手段とを備え、前記電極のうちの少なくとも１つは第１断面に沿って凹状プロファイルを持ち、第２断面に沿って凸状プロファイルを持ち、前記第１断面は前記第２断面に平行であり、前記電極はその中心部において最も薄くその縁部において最も厚い、真空処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
【図１ａ】２つの極限アルゴンプラズマ条件における６７．８ＭＨｚの励振周波数に対する反応器直径にわたるプラズマ光強度分布。他のすべての条件においては、光強度分布はこれら２つの曲線の間にある。定在波効果によって誘発されるプラズマ密度の変動は、６７．８ＭＨｚで半径＝４００ｍｍにおいてプラズマ密度がほとんどゼロとなることから明らかである。これら実験条件下でプラズマが存在しない場合は、ゼロへの低下はｒ＝２４００ｍｍで生じると想定される。つまり、プラズマの存在により定在波効果が増幅され、これがはるかに小さい半径（ｒ〜４５０ｍｍ）での電界の低下に導く。
【図１ｂ】１０〜５００ｍｂａｒ（ＰＥＣＶＤ範囲）の間の圧力レベルで従来技術の平坦な電極を用いた様々なプラズマ放電条件における１００ＭＨｚの励振周波数に対する反応器直径にわたるプラズマ光強度分布。最低光強度の位置が６７．８ＭＨｚ（図１ａの約４５０ｍｍ）と１００ＭＨｚ（図１ｂの約３００ｍｍ）との間で移動しているのに注目。
【図２】ａ、ｂおよびｃは、３つの異なる励振周波数に対して電気プローブ（６４＝８×８プローブ）によって測定された０．４ｍ×０．４ｍ反応器に対するプラズマイオンフラックス（Ｊｉ）均一性プロファイル。２ａ：プラズマは１３．６ＭＨｚで点火、２ｂ：プラズマは６０ＭＨｚで点火、および２ｃ：プラズマは８１．４ＭＨｚで点火。
【図３ａ】長方形反応器のための電極の３次元形状。ＣＤＬ上にガラスが置かれる。よってＣＤＬはガラスと電極の間に位置する。ＣＤＬの最小厚さはゼロより大であり得る。つまり、ガラス基板は必ずしも直接電極上に位置しない。
【図３ｂ】本発明による電極の３次元形状。ＣＤＬは電極の相補的な部分（すなわち、電極の「ネガティブ」）である。
【図３ｃ】図３ｂのＦからＣへのラインに沿って動くとき、電極の表面は（ＡＦＤで）ほぼ凸形状を有し、これは次第に変化して（ＥＣＨで）凹状となる。同じことが半長ポイント（Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）から中心Ｃに向かうすべての対応する動きにも当てはまる。図３ｃではまた、電極はＥおよびＨで最も厚く、ＦおよびＧで再びより薄く、Ａ、ＢおよびＤで再びより薄く、そしてＣで最も薄いこともわかる。
【図３ｄ】電極形状の別の図
【図３ｅ】従来の電極形状（ライトグレー）と本発明（ダークグレー）との間の差を示す。ＵＳ’４３８のガウス曲線は、本発明におけるように凸形曲線に対してではなく、凹形曲線に対してエッジをなして交差する。従って、反応器のコーナーではプラズマ不均一性は補償されない。
【図４】反応器および補償構成の変形例１
【図５】反応器および補償構成の変形例２
【図６】反応器および補償構成の変形例３。この場合、基板が電極の金属部分と接触することが重要である。さもないと、プラズマがこれらの間の空間を満たし、補償効果を破壊することになる。図は縁部において距離を誇張して示している。
【図７】反応器および補償構成の変形例４
【図８ａ】ＣＤＬ形状（上面図）の等高線。これらの等高線は電極をどのように加工するかを示す。
【図８ｂ】ＣＤＬおよび電極アセンブリの側面図。段数は理想的な形状と近似段形状との間の差および加工コストを最小にするように選択される。
【国際調査報告】
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