(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ生成室と、前記プラズマ生成室内に設けられた高周波アンテナと、プラズマを生成するためのガスを前記プラズマ生成室内に導入するプラズマ生成ガス導入手段と、前記プラズマ生成室と連通するプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と、を備えるプラズマ処理装置において、
前記プラズマ生成室内に設けられ、前記高周波アンテナとの距離を変更可能なプラズマ制御板と、
前記プラズマ制御板を移動させるための移動手段と、
前記プラズマ生成室内を真空引きする真空引き手段と
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記プラズマ生成室が、複数備わっ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】
前記プラズマ生成室と前記プラズマ処理室の間に差圧を生成する差圧生成手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記差圧生成手段が、貫通孔を多数有する板材を前記プラズマ生成室と前記プラズマ処理室の境界に設けたものであることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記プラズマ制御板が前記板材に対し垂直であることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記板材の前記プラズマ処理室側の面に、前記処理ガスを導入するための処理ガス導入孔が設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記板材が、前記プラズマ処理室の同一の壁面に一定の間隔をおいて設けられた複数の前記プラズマ生成室を覆うものであり、該板材の、各プラズマ生成室の間の領域において、プラズマ処理室内の排気を行うための排気手段及び該排気手段の排気量の調整を行うための排気量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
複数の前記プラズマ生成室が、前記プラズマ処理室の壁面に一定の間隔をおいて設けられ、これらのプラズマ生成室の間に、プラズマ処理室内の排気を行うための排気手段及び該排気手段の排気量の調整を行うための排気量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項２又は７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
プラズマ生成室と、前記プラズマ生成室内に設けられた高周波アンテナと、プラズマを生成するためのガスを前記プラズマ生成室内に導入するプラズマ生成ガス導入手段と、前記プラズマ生成室と連通するプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と、を備えるプラズマ処理装置において、
前記プラズマ生成室が、前記プラズマ処理室の壁面に一定の間隔をおいて複数設けられ、
複数の前記プラズマ生成室の間に、プラズマ処理室内の排気を行うための排気手段及び該排気手段の排気量の調整を行うための排気量調整手段が設けられている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記プラズマ生成室と前記プラズマ処理室の間に差圧を生成する差圧生成手段を備えることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記差圧生成手段が、貫通孔を多数有する板材を前記プラズマ生成室と前記プラズマ処理室の境界に設けたものであることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記板材の前記プラズマ処理室側の面に、前記処理ガスを導入するための処理ガス導入孔が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記板材が、前記プラズマ処理室の同一の壁面に設けられた複数の前記プラズマ生成室を覆うものであることを特徴とする請求項１１又は１２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】
本発明は、被処理基板に対して堆積（製膜）やエッチングなどの所定の処理を行うためのプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板上に薄膜を形成する製膜工程や、基板に対するエッチング工程などでは、プラズマ処理装置が用いられている。プラズマ処理装置には容量結合型など様々な型のものがあるが、それらの中でも誘導結合型プラズマ処理装置は、高密度のプラズマを生成することができるため処理速度が速いという特長を有する（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
プラズマ処理装置によるシリコン薄膜の形成は、通常、以下のように行われる。まず水素（H2）ガスとシラン（SiH4）ガスを真空容器内に導入し、放電電力を投入することにより真空容器内にプラズマを生成する。この際、水素ガス及びシランガスが分解され、これにより生成された原子状水素ラジカル及びシラン系ラジカル（SiH3, SiH2, SiH, Si）が真空容器内で拡散して基板表面に到達し、シリコン薄膜が基板表面に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2006-286536号公報（[0003]）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の手法にて微結晶シリコン薄膜を形成するには、シラン系ラジカルと原子状水素ラジカルを高密度に生成することが重要である。この際に電子衝突によって水素分子を解離するためには、SiH4分子の解離に要する電子エネルギーよりも高い電子エネルギーが必要となる。
【０００６】
特に微結晶シリコン薄膜の形成では、アモルファスシリコン薄膜の形成に比べて原子状水素ラジカルを高密度に生成することが不可欠である。このため、水素分子を解離して原子状水素ラジカルを生成することが可能なエネルギーを有する電子を増加させたりあるいはプラズマ密度を高めたりすると、高密度の原子状水素ラジカルの生成は可能となるが、同時にシラン系分子の著しい解離を生じるため、SiH2、SiH、Siといった付着係数の高いラジカルを生じることになる。
【０００７】
しかしながら、膜密度が高く、膜中欠陥（ダングリングボンド）が少ない良質な微結晶シリコン薄膜を形成するには、付着係数が0.1程度のSiH3ラジカルの密度を高めることが重要であり、過度の分解によるSiH2、SiH、Siラジカルの生成は、膜中の欠陥形成や膜密度の低下を招くと共に、気相において高次シランラジカル（SixHy(X>2)）を生成し、更なる膜中の欠陥形成を招いてしまうことが問題となる。
【０００８】
従来のプラズマ処理装置ではシラン系分子の過度な分解を抑制しつつ、高密度の原子状水素ラジカルを生成することは困難であった。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、ガス分子の種類やその解離エネルギーに応じてプラズマの電子エネルギー分布を容易に制御することができるプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために成された本発明に係るプラズマ処理装置は、
プラズマ生成室と、前記プラズマ生成室内に設けられた高周波アンテナと、プラズマを生成するためのガスを前記プラズマ生成室内に導入するプラズマ生成ガス導入手段と、前記プラズマ生成室と連通するプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段と、を備えるプラズマ処理装置において、
前記プラズマ生成室内に設けられ、前記高周波アンテナとの距離を変更可能なプラズマ制御板と、
前記プラズマ制御板を移動させるための移動手段と、
前記プラズマ生成室内を真空引きする真空引き手段と
を備えることを特徴とする。
【００１１】
なお、前記プラズマ生成室と前記プラズマ処理室に差圧を生成する差圧生成手段を用いることが望ましい。差圧生成手段を用いてプラズマ生成室の圧力をプラズマ処理室よりも高くすることにより、プラズマ処理室内の処理ガスがプラズマ生成室内に侵入して処理ガスの解離が過度に進行することを防ぐことができる。差圧生成手段には、貫通孔を多数有する板材を前記プラズマ生成室と前記プラズマ処理室の境界に設けたものや、前記処理ガス導入手段であって前記プラズマ処理室側に孔を有する処理ガス導入管を、隙間を設けて多数、前記プラズマ生成室と前記プラズマ処理室の境界に並べたものを用いることができる。
【００１２】
また、本発明に係るプラズマ処理装置では、被処理基板の大面積化に対応し、複数のプラズマ生成室を備えることができる。この際、例えばプラズマ生成室がプラズマ処理室の１つの壁面に一定の間隔をおいて配置され、これらのプラズマ生成室の間に、プラズマ処理室内の排気を行う排気手段と排気量を調整する排気量調整手段が設けられているという構成を用いることが望ましい。これらの排気手段及び排気量調整手段はプラズマ処理室内に導入された処理ガスがプラズマ処理室内に存在する時間をほぼ一定に保つためのものであり、これによりプラズマ生成室で生成されたプラズマによりプラズマ処理室内の処理ガスの解離が進みすぎてしまうことを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ生成室内に設けられたプラズマ制御板と該プラズマ生成室内の高周波アンテナの間の距離を調整することで、プラズマの電子エネルギー分布を制御するというものである。高周波アンテナにプラズマ制御板を近づけると、プラズマ生成室内で生成されたプラズマ中の電子が該プラズマ制御板との衝突によって消滅し、電子密度が低下する。この電子密度の低下によりプラズマ内の電子同士の衝突が減少するため、プラズマ内には高いエネルギーの電子が多く残ることになる。これにより電子エネルギー分布において高エネルギー領域の電子の割合が増加する。このようにプラズマ制御板と高周波アンテナの間の距離を調整するだけで電子エネルギー分布を制御することができるため、ガス分子の種類に応じてその解離度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】高周波アンテナとプラズマ制御板の間の距離に対するプラズマ特性の変化を調べるための実験装置を示す概略縦断面図(a)及び概略横断面図(b)。
【図２】高周波アンテナとプラズマ制御板の間の距離に対する電子温度の変化を示すグラフ(a)、及び電子密度の変化を示すグラフ(b)。
【図３】高周波アンテナとプラズマ制御板の間の距離に対する電子エネルギー分布の変化を示すグラフ(a)、及びその相対比の変化を示すグラフ(b)。
【図４】本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施例を示す概略縦断面図。
【図５】プラズマ生成室とプラズマ処理室の境界に設けられた仕切り板を示す下面図。
【図６】本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施例を示す概略縦断面図。
【図７】本発明に係るプラズマ処理装置の第３実施例を示す概略縦断面図。
【図８】第３実施例のプラズマ処理装置の第１の変形例を示す概略縦断面図。
【図９】第３実施例のプラズマ処理装置の第２の変形例を示す概略縦断面図(a)、及び該変形例で用いた仕切り板を示す下面図(b)。
【図１０】SiH4ガスの電子衝突による反応断面積を示すグラフ。
【図１１】プラズマ中の電子エネルギー分布の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本願発明者は、高周波アンテナとプラズマ制御板の間の距離に対するプラズマ特性の変化について、図１の概略図に示す実験装置を用いて実験を行った。
この実験装置は、鉛直（以下、「縦」又は「上下」と称す）方向及び水平（以下、「横」と称す）方向に延びる直径150mmの2つの円筒管が互いにクロスした構造を有するステンレス製のクロス管チャンバ５１と、クロス管チャンバ５１の横方向に延びる円筒管の一方の端部からクロス管チャンバ５１内に介挿された、Ｕ字形導体から成る高周波アンテナ５２と、もう一方の端部からクロス管チャンバ５１内に介挿された、プラズマの各種状態を測定するためのラングミュアプローブ５３と、高周波アンテナ５２の両側の等間隔の位置に配置した縦280mm、横97mm、厚さ6mmの2枚のアルミニウム製平板から成るプラズマ制御板５４と、を有する。
【００１６】
高周波アンテナ５２は、Ｕ字の両端を上下に並べてチャンバ５１内に介挿されている。ここで、高周波アンテナ５２の一方の端部にはインピーダンス整合器５２１を介して周波数13.56MHz、最大出力1250Wの高周波電源５２２が接続されおり、もう一方の端部は接地されている。また、アンテナ導体がプラズマにスパッタされることを防ぐため、チャンバ５１の内部では高周波アンテナ５２は誘電体製のパイプで覆われている。なお、チャンバ５１の内部における高周波アンテナ５２の寸法は縦55mm、横110mmである。
【００１７】
プラズマ制御板５４は、その面に垂直な方向に延びる操作棒及び移動機構（図示せず）が取り付けられている。この操作棒は移動機構によって長手方向に移動させることができるため、プラズマ制御板５４と高周波アンテナ５２の距離を自由に調節することができる。
【００１８】
また、図示していないものの、上下方向に延びる円筒管の上部にはプラズマ生成用のガスをチャンバ５１内に導入する導入口が設けられており、下部にはチャンバ５１内の真空排気を行う排気口が設けられている。
【００１９】
以上の構造の実験装置を用いて、高周波アンテナ５２とプラズマ制御板５４の間の距離Dに対するプラズマ特性の変化を調べた。その実験結果を図２及び３に示す。実験条件は、プラズマ生成ガスとして水素を流量5sccmで導入し、高周波電源の出力を800W、チャンバ５１内の圧力を10Paとした。また、ラングミュアプローブ５３の先端と高周波アンテナ５２との距離を120mmとしてプラズマの計測を行った。なお、図中に示すD=75mmのデータは、プラズマ制御板５４を実験装置から取り除いた場合の実験結果である。
【００２０】
図２の(a)及び(b)に示すように、距離Dが短くなるほど電子温度は増加し、電子密度は低下する。さらに、図３の実験データから距離Dが短くなるほど高エネルギー領域の電子の割合が増加していることが分かる。図２の各データから、プラズマ中の電子がプラズマ制御板５４との衝突により消滅し、電子密度が低下することでプラズマ中の電子同士の衝突が減り、その結果、高エネルギーの電子が多く残るためであると推測される。
【００２１】
以上の実験結果から、本願発明者はプラズマ中の電子エネルギー分布の制御に、プラズマ制御板を用いて高周波アンテナとの距離を調整することが有効であるとの知見を得ることができた。以下、本発明に係るプラズマ処理装置の実施例を示す。
【実施例１】
【００２２】
本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施例を図４の概略縦断面図に示す。本実施例のプラズマ処理装置１０は、直方体状の真空容器から成るプラズマ処理室１１と、同じく直方体状の真空容器から成る、プラズマ処理室１１の天板（上壁）１１１に取り付けられたプラズマ生成室１２とを有する。また、プラズマ処理室１１とプラズマ生成室１２の境界には、プラズマ処理室１１とプラズマ生成室１２に差圧を生成するための、多数の貫通孔１３１が設けられた仕切り板１３が配置されている。
【００２３】
プラズマ処理室１１内には、仕切り板１３と対向するように、基板Ｓを載置するための基板台１４が設けられている。基板台１４にはヒータが内蔵されており、必要に応じて薄膜生成中に基板Ｓを加熱することができる。また、プラズマ処理室１１内の仕切り板１３と基板台１４の間の位置に、プラズマ処理室１１内に処理ガスを導入するための処理ガス導入口１５が設けられている。プラズマ処理室１１の下部には、プラズマ処理室内の排気を行う排気口１９が設けられている。
【００２４】
プラズマ生成室１２内には、棒状の導体をＵ字形に曲げて成る高周波アンテナ１６が設けられている。高周波アンテナ１６の両端はプラズマ生成室１２の上壁に取り付けられており、図１の実験装置と同様、一端はインピーダンス整合器１６１を介して高周波電源１６２に接続され、他端は接地されている。
【００２５】
また、高周波アンテナ１６を挟むように、プラズマ制御板１７が２枚、高周波アンテナ１６から等距離の位置に配置されている。プラズマ制御板１７には操作棒１７１が取り付けられており、移動機構１７２により操作棒１７１を長手方向にプラズマ制御板１７を移動させることができる。制御板１７の移動手段であるこれらの操作棒１７１及び移動機構１７２の働きにより、プラズマ制御板１７と高周波アンテナ１６の距離を調節することができる。また、プラズマ生成室１２の壁には、室内にプラズマ生成ガスを導入するためのプラズマ生成ガス導入口１８が設けられている。
【００２６】
第１実施例のプラズマ処理装置１０の動作を、シリコン薄膜を生成する場合を例に説明する。
まず、プラズマ生成室１２内に、プラズマ生成ガス導入口１８からプラズマ生成ガスとして水素（H2）ガスを導入すると共に、プラズマ処理室１１内に、処理ガス導入口１５から処理ガスとしてSiH4ガスを含有する気体を導入する。ここで、プラズマ処理室１１内の圧力は1Pa以下とし、プラズマ生成室１２内の圧力はプラズマ処理室１１内よりも高い2Paとする。このようにプラズマ処理室１１とプラズマ生成室１２に差圧を設けることで、プラズマ処理室１１内に導入された処理ガス（SiH4ガス）が、仕切り板１３の貫通孔を通してプラズマ生成室１２内に入り込むことを防ぐことができる。
【００２７】
次に、高周波アンテナ１６に周波数13.56MHz、電力1000Wの高周波電力を投入する。これにより、プラズマ生成室１２内において原子状水素ラジカルと電子を含むプラズマが生成される。プラズマ生成室１２で生成されたプラズマは、仕切り板１３の貫通孔を通過してプラズマ処理室１１内に拡散し、同様にプラズマ生成室より拡散してきた電子により処理ガス導入口１５から導入されたSiH4ガスが分解して、SiH3を含むシラン系ラジカルが生成される。そして、プラズマ生成室で生成され、仕切り板１３の貫通孔を通過してきた水素ラジカルと、プラズマ処理室で生成されたシラン系ラジカルとにより、基板Ｓ上にシリコン薄膜が形成される。なお、シリコン薄膜の製膜中には、ヒータにより基板Ｓの温度が200℃に維持される。
【００２８】
以上は従来のプラズマ処理装置の動作とほぼ同じであるが、本実施例のプラズマ処理装置１０に特有の機能として、プラズマ制御板１７と高周波アンテナ１６の間の距離を調整することで、プラズマ生成室１２内のプラズマの電子エネルギー分布を制御することができる。上記の実験で示したように、高周波アンテナ１６にプラズマ制御板１７を近づけることで高エネルギー領域の電子の割合が増加する。このため、原子状水素ラジカルの生成を促進させることができる。また、ラジカルの解離反応が進みすぎないようにプラズマの電子温度を微調整することもできる。このようにプラズマの電子エネルギー分布や電子温度を制御・調整することにより、膜質の高い薄膜を製造することが可能となる。
【００２９】
さらに従来のプラズマ処理装置では実現することが困難な本実施例のプラズマ処理装置１０に特有の機能は、プラズマ生成室１２とプラズマ処理室１１との間に仕切り板１３を介しプラズマ生成室１２の圧力をプラズマ処理室１１の圧力より高めることで、プラズマ処理室１１に導入したSiH4ガスが、高エネルギー電子の割合の高いプラズマ生成室１２に逆流して該プラズマ生成室１２内のアンテナ１６近傍の領域を通過することを抑制し、SiH4分子の過度な解離を抑制できることである。さらに、本実施例のように、プラズマ生成室１２で生成したプラズマを仕切り板１３を介してプラズマ処理室１１に導入した拡散プラズマの電子エネルギー分布は、プラズマ生成室１２で生成されたプラズマの電子エネルギー分布と比較して、高エネルギー電子の割合が低くなる。このため、プラズマ処理室１１内における該拡散プラズマによるSiH4ガスの過度な解離は効果的に抑制される。従来のプラズマ処理装置では、高密度の原子状水素ラジカルを生成しようとすると、同じプラズマ生成領域をSiH4分子が通過するためSiH4ガスの過度な解離を抑制することが困難であったが、本実施例のプラズマ処理装置１０では、プラズマ生成室１２でのH2ガスの解離により原子状水素ラジカルを生成する反応領域とプラズマ処理室１１でSiH4ガスを解離する反応領域とを空間的に分離することが可能である。このため従来は、高密度の原子状水素ラジカルの生成とSiH4ガスの過度な解離の抑制を両立させることが困難であったが、本実施例のプラズマ処理装置では、高密度の原子状水素ラジカルの生成とSiH4ガスの過度な解離抑制を両立させ、基板上で良質のシリコン薄膜を形成することが可能である。
【００３０】
なお、仕切り板１３としては、貫通孔１３１のみが設けられたもの（図５(a)）の他に、処理ガス導入孔１３２が設けられたもの（図５ (b)）を用いることもできる。この処理ガス導入孔１３２は、仕切り板１３のプラズマ処理室１１側の面にのみ設けられており、板材の中に埋め込まれた処理ガス導入管１３２１に導入された処理ガスをプラズマ処理室１１内に送ることができる。このような構造を採ることにより、貫通孔１３１の近傍から処理ガスを導入することができるため、貫通孔１３１を通ってプラズマ処理室１１に導入された拡散プラズマにより、効率良く処理ガスを分解させると共に、処理ガスの過度な解離を抑制することができる。
【００３１】
また本実施例ではシリコン薄膜を形成する例を挙げているが、酸化膜や窒化膜を形成する場合においても本実施例のプラズマ処理装置１０を有効に用いることができる。酸化膜を形成する場合、プラズマ生成室１２に酸素ガスを導入して高密度の原子状酸素ラジカルを生成すると同時に、プラズマ処理室１１に有機金属ガス（例えばTMAl (tri-methyl-aluminum)：アルミニウムの原料）を導入することにより、基板上で良質な酸化膜を形成することができる。また、窒素膜の場合においてもプラズマ生成室１２にアンモニア（NH3）ガスを導入し高密度の原子状窒素ラジカルを生成し、プラズマ処理室１１に導入する有機金属ガスと反応させて窒化膜を形成する。
【００３２】
なお、プラズマ制御板１７と高周波アンテナ１６の間の距離は、製膜条件に応じて適宜設定される。例えば、上記距離を変えながら予備実験を行った結果に基づいて該距離を設定しておき、薄膜の作製中には該距離を固定するようにしてもよい。あるいは、ラングミュアプローブを用いてプラズマ生成室１２内又は／及びプラズマ処理室１１内の電子エネルギーを測定しながら随時該距離を変化するようにしてもよい。
【実施例２】
【００３３】
図６に、本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施例の概略縦断面図を示す。本実施例のプラズマ処理装置２０は、複数のプラズマ生成室２２を設けたものである。プラズマ生成室２２を複数設けた以外は、第１実施例のプラズマ処理装置と同様の構成を有する。
【００３４】
本実施例のプラズマ処理装置２０では、各々のプラズマ生成室２２において独立にプラズマ制御板１７の位置を調節することにより、各プラズマ生成室２２のプラズマの電子エネルギーを個別に且つ容易に制御できる。これにより、基板Ｓの各部の堆積速度が均一になるよう制御することができるため、大面積の基板に対しても均一性が高い薄膜を製造することが可能となる。また、各プラズマ生成室で異なるガスを導入するなど、プラズマの状態を個別に変化させることができ、自由度の高い製膜を行うこともできる。
【実施例３】
【００３５】
図７に、本発明に係るプラズマ処理装置の第３実施例の概略縦断面図を示す。本実施例のプラズマ処理装置３０は、第２実施例で示したプラズマ処理装置２０において、複数あるプラズマ生成室２２の間の天板１１１に、プラズマ処理室１１内の排気を行う上部排気口３１を新たに設けたものである。この上部排気口３１には、図示しない真空ポンプ（排気手段）及び真空ポンプの排気量の調整を行う排気量調整部が備わっている。
【００３６】
通常、プラズマ処理室１１内の真空排気は、基板Ｓよりも下部に配置された排気口（下部排気口）１９を通して行われる。これは、製膜に用いられる処理ガスが必要以上に排気されないようにするためである。一方、本実施例のプラズマ処理装置３０では、それとは異なる排気口（具体的には上部排気口３１）を均等にプラズマ処理室１１内に配置し、それぞれの排気量を排気量調整部で調整することでプラズマ処理室１１内に導入された処理ガスがプラズマ処理室内に存在する時間をほぼ一定に保つように調整している。これにより、プラズマ生成室で生成されたプラズマによりプラズマ処理室内の処理ガスの解離が進みすぎてしまうことを防ぐことができるため、より膜質が高い大面積のシリコン薄膜、酸化膜、窒化膜などの半導体膜を基板上に形成することができる。
【００３７】
なお、この上部排気口３１を設けることは、図８に示すプラズマ制御板１７を備えていない構造のプラズマ処理装置に対しても好適に用いることができる。
【００３８】
また、第３実施例の別の変形例として、図９に示す構造のプラズマ処理装置を用いることもできる。このプラズマ処理装置は、複数のプラズマ生成室２２を、仕切り板１３を介してプラズマ処理室１１に接続したものである。図９(a)の縦断面図及び図９(b)の下面図に示すように、仕切り板１３には、各プラズマ生成室２２の直下では貫通孔１３１及び処理ガス導入孔１３２が設けられ、各プラズマ生成室２２の間の領域では排気孔１３３が設けられている。この排気孔１３３が第３実施例の上部排気口３１に相当することになる。排気孔１３３は、仕切り板１３の板材に埋め込まれた排気管１３３１と繋がっており、排気管１３３１に設けられた図示しない真空ポンプ及び排気量調整部により、プラズマ処理室１１内に導入された処理ガスがプラズマ処理室内に存在する時間をほぼ一定に保つように調整する。
【００３９】
以上、本発明に係るプラズマ処理装置の第１〜第３実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例には限定されない。例えば、上記各実施例ではＵ字形の高周波アンテナを用いる例を示したが、板状の高周波アンテナや巻回コイルなど、従来の誘導結合型プラズマ処理装置で用いられている高周波アンテナを使用してすることもできる。また、高周波アンテナは、上記実施例ではプラズマ生成室内に一個ずつ設けたが、各プラズマ生成室内に複数個設けることもできる。また、プラズマ生成室の外に設けることもできる。
また、上記各実施例では、製膜プロセスについて説明したが、本発明は製膜プロセスには限定されない。例えばエッチングプロセスやアッシングプロセス或いはクリーニングプロセスを始めとするラジカル密度制御が必要なプラズマプロセスにも用いることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０、２０、３０…プラズマ処理装置
１１…プラズマ処理室
１１１…天板
１２、２２…プラズマ生成室
１３…仕切り板
１３１…貫通孔
１３２…処理ガス導入孔
１３２１…処理ガス導入管
１３３…排気孔
１３３１…排気管
１４…基板台
１５…処理ガス導入口
１６…高周波アンテナ
１６１、５２１…インピーダンス整合器
１６２、５２２…高周波電源
１７、５４…プラズマ制御板
１７１…操作棒
１７２…移動機構
１８…プラズマ生成ガス導入口
１９…排気口（下部排気口）
３１…上部排気口
５１…クロス管チャンバ
５２…高周波アンテナ
５３…ラングミュアプローブ
【図１】
0005735232.tif 000002
【図２】
0005735232.tif 000003
【図３】
0005735232.tif 000004
【図４】
0005735232.tif 000005
【図５】
0005735232.tif 000006
【図６】
0005735232.tif 000007
【図７】
0005735232.tif 000008
【図８】
0005735232.tif 000009
【図９】
0005735232.tif 000010
【図１０】
0005735232.tif 000011
【図１１】
0005735232.tif 000012