(57)【要約】【課題】  プラズマ発光パターンにおける発光ムラを抑えるとともに、このプラズマ発光パターンに起因する膜質ムラを低減して、膜質分布の均一化を図る。【解決手段】  チャンバ４０内にマイクロ波Ｍｗを供給してプラズマを発生させ、処理対象物の表面に化学蒸着膜を形成する表面波プラズマ処理装置１であって、プラズマを発生させるための誘電体電極２２に接触して、又は誘電体電極２２の近傍に、プラズマ発光分布を制御するための制御部材３０を備えた。【選択図】    図１
2009173990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内にマイクロ波を供給してプラズマを発生させ、処理対象物の表面に化学蒸着膜を形成する表面波プラズマ処理装置であって、
前記プラズマを発生させるための電極に接触して、又は前記電極の近傍に、プラズマ発光分布を制御するための制御部材を備えた
ことを特徴とする表面波プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記チャンバに前記マイクロ波を送る導波管を備え、
この導波管が、スロットアンテナを有し、
このスロットアンテナの有する複数のスロットが、前記マイクロ波の波長に応じてほぼ等間隔で形成されており、
前記制御部材が、前記複数のスロットの各間にそれぞれ備えられた
ことを特徴とする請求項１記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記制御部材が、導波管内に形成される前記マイクロ波の定在波の腹に対応する位置に設置された
ことを特徴とする請求項１又は２記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記制御部材が、前記電極の表面で発生する表面波の発生領域内に備えられた
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記制御部材が、金属材料で形成された
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記制御部材の表面が、コーティングされた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表面波プラズマ処理装置。
【請求項７】
マイクロ波発生器によりマイクロ波を生成し、このマイクロ波をチャンバ内に供給し、このチャンバ内でプラズマを発生させて、処理対象物の表面に化学蒸着膜を形成する表面波プラズマ処理方法であって、
前記プラズマを発生させるための電極に接触又は接近して配置された制御部材が、プラズマ発光分布を制御し、
この制御されたプラズマにより前記化学蒸着膜を形成する
ことを特徴とする表面波プラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理空間内にプラズマを発生させて蒸着膜を形成する表面波プラズマ処理装置、及び、この装置における表面波プラズマ処理方法に関し、特に、誘電体電極の表面に表面波プラズマを発生させて処理対象物に蒸着膜を形成する表面波プラズマ処理装置及び表面波プラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長尺フィルムなどの処理対象物の表面に化学蒸着膜を形成する装置として、表面波プラズマ処理装置が知られている。
表面波プラズマ処理装置は、マイクロ波をチャンバの内部に入射し、誘電体電極の表面に表面波を発生させ、この表面波を利用して原料ガスをプラズマ化し、処理対象物に成膜処理を行うものである。
【０００３】
この表面波プラズマ処理装置は、図１７に示すように、マイクロ波Ｍｗを生成するマイクロ波発生器１０と、この生成されたマイクロ波Ｍｗを伝搬する導波管２１と、この導波管２１の底部下方に設置された誘電体電極２２とを備えている。
また、導波管２１の底板２４にはスロットアンテナ２５が形成されており、このスロットアンテナ２５から誘電体電極２２にマイクロ波Ｍｗを伝搬することで、誘電体電極２２の表面にマイクロ波の表面波が発生する。誘電体電極２２の下方の処理空間には、原料ガスが導入されており、その表面波によりプラズマ化する。これによって、処理対象物の表面に化学蒸着膜が形成される。
【０００４】
ところで、この表面波プラズマ処理装置１００の導波管２１には、上述したようにスロットアンテナ２５が形成されている。
スロットアンテナ２５は、図１８に示すように、導波管２１の底板２４に、複数のスロット２５ａ，２５ｂを形成したものである。
スロット２５ａ，２５ｂは、その長手方向が底板２４の幅方向と同じ向きになるように穿設された幅方向スロット２５ａ（２５ａ−１〜２５ａ−ｎ）と、その長手方向が底板２４の長手方向と同じ向きになるように穿設された長手方向スロット２５ｂとを有している。
【０００５】
これらのうち、幅方向スロット２５ａは、マイクロ波Ｍｗの１／２波長の間隔で、マイクロ波Ｍｗの定在波の節の下方にそれぞれ形成されている。これにより、導波管２１の内部を伝搬してきたマイクロ波Ｍｗは、その伝搬方向に対して垂直下方に向きを変えてさらに進むことができる。
そして、このスロットアンテナ２５から誘電体電極２２内に電磁波を伝播させることで、図１９に示すように、誘電体電極２２の表面にプラズマ励起ポイントが形成される。
このような表面波プラズマ処理装置に関する技術は、従来から種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２００３０７号公報
【特許文献２】特開２００４−３２８００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した表面波プラズマ処理装置においては、次のような問題があった。
誘電体電極の表面で発生した表面波プラズマは、誘電体電極の表面全体で均一に発光することが望ましい。ところが、図１９に示すように、発光の強い部分と弱い部分とが生じており、特に幅方向スロット２５ａの下方では発光しにくいという問題があった。
【０００７】
また、同図に示したプラズマ発生パターンに起因して、処理対象物に生成された蒸着膜の膜質にムラが生じるという問題があった。
具体例として、長尺フィルムの表面に形成された蒸着膜の膜質の測定データを、図２０に示す。同図は、蒸着膜の膜質を長尺フィルムの幅方向に沿って測定したときの測定データを示す折れ線グラフである。
【０００８】
膜質は、値が小さいほど良質とされるが、同図に示すように、幅方向スロットの穿設位置（同図中、▲を付した箇所）の各間では、膜質が良くなっているものの、幅方向スロットの穿設位置付近では膜質が悪くなっていた。
そして、図１９と図２０とを照合すると、プラズマ発光パターンの分布と膜質の分布が一致していた。すなわち、プラズマ発光パターンの発光が強いところでは膜質がよくなり、発光の弱いところでは膜質が悪くなっていた。
このため、表面波プラズマの発光パターンの発光ムラを抑えることで、蒸着膜の膜質ムラを解消し均一化させることが可能な新たな技術の提案が望まれていた。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり、プラズマ発光パターンにおける発光ムラを抑えるとともに、このプラズマ発光パターンに起因する膜質ムラを低減して、膜質分布の均一化を図ることが可能な表面波プラズマ処理装置及び表面波プラズマ処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するため、本発明の表面波プラズマ処理装置は、チャンバ内にマイクロ波を供給してプラズマを発生させ、処理対象物の表面に化学蒸着膜を形成する表面波プラズマ処理装置であって、プラズマを発生させるための電極に接触して、又は電極の近傍に、プラズマ発光分布を制御するための制御部材を備えた構成としてある。
【００１１】
また、本発明の表面波プラズマ処理方法は、マイクロ波発生器によりマイクロ波を生成し、このマイクロ波をチャンバ内に供給し、このチャンバ内でプラズマを発生させて、処理対象物の表面に化学蒸着膜を形成する表面波プラズマ処理方法であって、プラズマを発生させるための電極に接触又は接近して配置された制御部材が、プラズマ発光分布を制御し、この制御されたプラズマにより化学蒸着膜を形成する方法としてある。
【発明の効果】
【００１２】
このような構成により、本発明の表面波プラズマ処理装置及び表面波プラズマ処理方法は、表面波が発生する領域に制御部材を設けたことにより、プラズマ発光が分散されて、プラズマ発光パターンにおける発光の強弱のムラを抑えることができる。
これにより、このプラズマ発光パターンに起因する膜質ムラが低減し、膜質分布の均一化を図ることができる。
【００１３】
また、上述の特許文献１（特許文献２）に記載のプラズマ処理装置に開示された技術においては、誘電体電極のプラズマ発生側の表面を加工して突起（突条）を形成した。
これに対し、本発明は、誘電体電極とは別構成で制御部材を設けることとした。これにより、誘電体電極の表面加工の手間を無くすことができ、しかも、制御部材の位置（誘電体電極に接触させるか離間させるか、どの程度離間させるか）を自由に決めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る表面波プラズマ処理装置及び表面波プラズマ処理方法の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
［表面波プラズマ処理装置］
まず、本発明の表面波プラズマ処理装置の実施形態について、図１を参照して説明する。
同図は、本実施形態の表面波プラズマ処理装置の構成を示す正面断面図である。
【００１６】
本実施形態の表面波プラズマ処理装置１は、マイクロ波発生器１０と、プラズマ生成部２０とを備えている。
マイクロ波発生器１０は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波Ｍｗを生成し、導波管２１へ送出する発振器である。
【００１７】
プラズマ生成部２０は、導波管２１と、誘電体電極２２と、制御部材３０とを有している。
導波管２１は、断面が矩形の管であり、例えば、アルミニウム合金などで形成することができる。
導波管２１の内部ではマイクロ波Ｍｗの定在波が形成され、この定在波の形成により、常に導波管２１の一定の位置から同位相のマイクロ波Ｍｗを強く放射させることができる。
【００１８】
この導波管２１の一方の開口は、マイクロ波発生器１０に接続されており、他方は終端している。この終端側には、終端整合器（ショートプランジャー）２３が設けられている。
終端整合器２３は、導波管２１の内部を長手方向に移動可能に設けられており、マイクロ波Ｍｗが伝播する距離を調整しマイクロ波Ｍｗの定在波を形成する。
【００１９】
また、導波管２１の底板２４には、スロットアンテナ２５が設けられている。
スロットアンテナ２５は、図２に示すように、スロット（長孔）２５ａ，２５ｂを複数有している。
このスロット２５ａ，２５ｂには、幅方向スロット２５ａ（２５ａ−１〜２５ａ−ｎ）と、長手方向スロット２５ｂ（２５ｂ−１〜２５ｂ−ｎ）とがある。
幅方向スロット２５ａとは、その長手方向が導波管２１の幅方向と同じ向きになるように穿設されたスロットをいう。本実施形態においては、幅方向スロット２５ａを、Ｘの文字のように二本のスロットを交差させた形状で穿設している。
長手方向スロット２５ｂとは、その長手方向が導波管２１の長手方向と同じ向きになるように穿設されたスロットをいう。
【００２０】
幅方向スロット２５ａは、マイクロ波Ｍｗの１／２波長の間隔で、マイクロ波Ｍｗの定在波の節の下方にそれぞれ穿設されている。
長手方向スロット２５ｂは、複数の幅方向スロット２５ａの各間において、導波管２１の底部の縁部に沿ってそれぞれ設けられている。すなわち、一方の縁部に沿って複数の長手方向スロット２５ｂが一列で形成されるとともに、他方の縁部に沿って複数の長手方向スロット２５ｂが一列で形成されている。
【００２１】
なお、本実施形態においては、スロットアンテナ２５を図２に示すような形状とするが、スロットアンテナ２５は、同形状に限定されるものではなく、例えば、図１８に示すような形状でもよい。
【００２２】
誘電体電極２２は、導波管２１の底板２４の下面に接して配設された平板であって、誘電損失が低く、耐熱性に優れた材料、例えば、石英ガラス、アルミナ、窒化ケイ素などで形成することができる。
この誘電体電極２２の厚みは、例えば、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度とすることができる。
制御部材３０は、誘電体電極２２に接触又は接近した位置に設けられた部材である。この制御部材３０の詳細については、後記の［制御部材］で詳述する。
【００２３】
なお、導波管２１の下方には、図３に示すように、チャンバ４０を設けることができる。
チャンバ４０は、表面波プラズマの発生する空間（処理空間）を一定の真空状態にするための密閉容器である。
このチャンバ４０の底面には、排気管４１が接続されている。排気管４１は、一端がチャンバ４０の内部で開放しており、他端が真空ポンプ（図示せず）に連結されている。これにより、チャンバ４０の内部の気体を吸引して真空状態にする。
【００２４】
また、チャンバ４０の側面には、ガス供給管（媒質ガス供給配管）４２が接続されている。ガス供給管４２は、一端がチャンバ４０の内部に開放しており、他端が媒質ガス供給源４３に連結されている。これにより、外部からチャンバ４０の内部へガスを導入する。
この導入されるガスには、例えば、Ｎ２ガス、Ａｒガスなどのプロセスガスや、ＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、Ｈ２ガス、Ｏ２ガスなどの材料ガスがある。
そして、排気管４１によってチャンバ４０の内部が真空にされた後、ガス供給管４２により媒質ガスを供給して、その内部を所定圧力（数Ｐａ〜数十Ｐａ）に保持する。
【００２５】
さらに、表面波プラズマ処理装置１には、同図に示すように、処理対象物搬送部５０が設けられている。
処理対象物搬送部５０は、プラズマが発生している領域へ処理対象物を搬送する。
なお、処理対象物は、本実施形態においては、長尺フィルムとするが、これに限るものではなく、例えば、液晶基板や半導体ウェハなどであってもよい。
【００２６】
［表面波プラズマ処理方法］
次に、表面波プラズマ処理装置の動作（表面波プラズマ処理方法）について、図１を参照して説明する。
マイクロ波発生器１０は、マイクロ波Ｍｗを生成して出力する。マイクロ波Ｍｗは、導波管２１の内部を伝搬し、スロットアンテナ２５を通って誘電体電極２２へ放射される。さらに、マイクロ波Ｍｗは、表面波となって誘電体電極２２の表面に沿って伝搬し、誘電体電極２２の全域に拡がる。この表面波のエネルギーによりチャンバ内のガスが電離、解離されて、誘電体電極２２の面積に対応する領域にプラズマが生成される。この表面波プラズマを利用して、処理対象物に対し、成膜、エッチング、アッシングなどの処理が行われる。
【００２７】
［制御部材］
次に、本実施形態の制御部材について、図４（ｉ）〜（iii）、図５を参照して説明する。
図４（ｉ）〜（iii）は、本実施形態の制御部材の形状を示す斜視図、図５は、制御部材が取り付けられたプラズマ生成部を底面から見た構造を示す底面図である。
【００２８】
図４（ｉ）〜（iii）に示すように、制御部材３０は、棒状又は平板状に形成されている。
棒状の場合は、同図（ｉ）、（ii）に示すように、径方向断面を方形又は円形とすることができる。そして、図１、図５に示すように、その軸方向が導波管２１（又は誘電体電極２２）の幅方向と同じ向きになるように設けられる。
一方、平板の場合は、その最も広い面が誘電体電極２２に対して垂直となる方向に設けられる。
なお、この最も広い面（正面）において誘電体電極２２に対する垂直方向の長さを「仕切り高さ」という。この仕切り高さに関しては、発明者が実験を行っている。この実験の詳細については、後記の（実験III）において説明する。
【００２９】
制御部材３０の材質は、例えば、金属とすることができる。
そして、金属の中でも、特にアルミニウムとすることができる。アルミニウムは、膜質の均一化が図れるという効果を顕著に得ることができる。
なお、制御部材の材質に関しては、実験を行っている。この実験の詳細については、後記の（実験IV）において説明する。
【００３０】
また、制御部材３０は、図１、図５に示すように、誘電体電極２２のプラズマ発生側に設置される。そして、複数の幅方向スロット２５ａ−１〜２５ａ−ｎの各間に設けられる。しかも、上述したように、制御部材３０は、長手方向（棒状の制御部材３０の場合は、軸方向）が導波管２１の幅方向と同じ向きになるように設置される。つまり、制御部材３０は、幅方向スロット２５ａとほぼ平行した向きで、マイクロ波Ｍｗの定在波の腹の下方に（マイクロ波Ｍｗの定在波の腹に対応して）配置される。
なお、マイクロ波Ｍｗの定在波の腹とは、マイクロ波Ｍｗの振幅が大きい部分をいう。また、マイクロ波Ｍｗの定在波の節とは、マイクロ波Ｍｗの定在波の振幅が０又は０に近い部分をいう。
この制御部材の設置位置に関しては、実験を行っている。この実験の詳細については、後記の（実験Ｉ）において説明する。
【００３１】
さらに、制御部材３０は、図１に示すように、誘電体電極２２に対して接触又は接近した位置に設けられている。
ここで、誘電体電極２２との距離ｈは、５ｍｍ以下が望ましい。これ以上離れると、膜質の均一化という効果が得られなくなる。これは、制御部材３０が誘電体電極２２からのマイクロ波の影響を受けにくくなるためである。
また、制御部材３０が誘電体電極２２に接触した場合と、少し離間している場合とでは、効果が異なる。例えば、膜質の均一化という効果については、いずれの場合も得ることができるが、接触している場合は、少し離間している場合に表れる表面波ではなく、空間放電状態となる。このため、生成された蒸着膜の膜厚が薄くなってしまう。
なお、誘電体電極２２との距離に関しては、実験を行っている。この実験の詳細については、後記の（実験II）において説明する。
【００３２】
さらに、制御部材３０は、その表面にコーティングを施すことが望ましい。これは、プラズマエッチングによるパーティクルを防止するためである。
【００３３】
［制御部材の高さ調整機構］
次に、制御部材の高さを調整するための機構について、図６、図７（ｉ）,（ii）を参照して説明する。
図６は、高さ調整機構の外観を示す斜視図、図７（ｉ）,（ii）は、この高さ調整機構を組み込んだプラズマ生成部の構造を示す図であって、同図（ｉ）は、正面図、同図（ii）は、側面図である。
【００３４】
図６に示すように、高さ調整機構６０は、上枠部材６１と、下枠部材６２と、調整ねじ６３（６３−１〜６３−ｎ）とを有している。
上枠部材６１は、四本の角柱形状の辺部材６１−１〜６１−４を矩形に組んだものであり、この矩形の大きさは、誘電体電極２２の底面とほぼ同じとなっている。
四本の辺部材６１−１〜６１−４のうち、その軸方向が上枠部材６１の長手方向と同じ向きとなっている二本の辺部材６１−１、６１−２を長手辺部材といい、これら二本の長手辺部材を橋渡しするように制御部材３０が設置されている。
【００３５】
下枠部材６２は、上枠部材６１とほぼ同様の形状に形成されており、上枠部材６１の下方に配置されている。
この下枠部材６２は、チャンバ４０の側壁に固定されている。一方、上枠部材６１は、移動可能に配置されている。
また、下枠部材６２には、下面から上面に向かって穿設されたねじ穴６２−１が複数箇所に設けられている。
【００３６】
調整ねじ６３は、下枠部材６２のねじ穴６２−１に、その下方から上方に向かって螺入する。この調整ねじ６３のねじ部先端は、上枠部材６１の下面に当接している。このため、調整ねじ６３をねじ込むことで上枠部材６１が持ち上がり制御部材３０が上方へ移動する。一方、調整ねじ６３を緩めることで上枠部材６１が降下し制御部材３０が下方へ移動する。このような構造により、誘電体電極２２と制御部材３０との間の距離ｈ（制御部材３０の高さ位置）が調整可能となっている。
【００３７】
［制御部材に関する実験］
次に、制御部材に関する実験及びその結果について説明する。
【００３８】
（実験Ｉ）
まず、制御部材の設置位置に関する実験について、図８〜図１０を参照して説明する。
図８は、制御部材を幅方向スロットの下方（マイクロ波の定在波の節の下方）に設置した状態を示す底面図、図９は、本実験における膜質の測定結果を示すグラフ、図１０は、本実験におけるプラズマ発光パターンの観測結果を示す画像である。
【００３９】
（Ｉ−１）条件１
次の場合について実験を行った。
（ｉ）制御部材３０を設置しなかった場合（図２に示す状態）
（ii）マイクロ波Ｍｗの定在波の腹の下方（図５に示す位置）に制御部材３０を設置した場合
（iii）マイクロ波Ｍｗの定在波の節の下方（図８に示す位置）に制御部材３０を設置した場合
【００４０】
（Ｉ−２）条件２
マイクロ波出力：１．２５ｋＷ
制御部材３０の材質：金属（Ａｌ：アルミニウム）
誘電体電極２２と制御部材３０との距離：０．５ｍｍ
制御部材３０の仕切り高さ：１０ｍｍ
【００４１】
（Ｉ−３）実験方法
マイクロ波発生器１０を起動して２．４５ＧＨｚのマイクロ波Ｍｗを生成させ、このマイクロ波Ｍｗを導波管２１からチャンバ４０の内部へ供給し、誘電体電極２２の下方に表面波プラズマを発生させて、処理対象物（長尺フィルム）の表面に蒸着膜を形成した。
この形成された蒸着膜の膜質を、長尺フィルムの幅方向（導波管２１の長手方向と同一方向）に沿って測定した。
また、マイクロ波発生器１０において、マイクロ波Ｍｗの効率を測定した。
さらに、表面波プラズマを撮影し、発光パターンを観察した。
【００４２】
（Ｉ−４）測定結果
蒸着膜の膜質については、図９に示すようなデータが得られた。
同図の折れ線グラフは、上述した条件１の(i),(ii),(iii)の各場合における膜質（ＳｉＯＨ／ＳｉＯ）を示す。
同図中、◇の記号で示すデータは、(i)の場合、□の記号で示すデータは、(ii)の場合、○の記号で示すデータは、(iii)の場合である。
また、発光パターンについては、図１０に示すような画像が得られた。
【００４３】
（Ｉ−５）データ分析
（膜質）
膜質については、図９に示すグラフから、次のような結果が得られた。
(i)の場合は、マイクロ波Ｍｗの定在波の腹の下方で膜質が良いものの、節の下方では膜質が悪くなっていた。つまり、膜質が不均一になっていた。
(ii)の場合は、(i)の場合に比べて、膜質の不均一が改善された。
(iii)の場合は、処理対象物の縁部付近で膜質が改善されたものの、処理対象物の中程では、(i)の場合よりも、膜質が悪くなっていた。
【００４４】
（効率）
マイクロ波Ｍｗの効率については、次のような結果が得られた。
(i)の場合は、５６．６％であった。
(ii)の場合は、７６．２％であった。これは、(i)の場合に比べて、かなり改善された数値である。
(iii)の場合は、６５．４％であった。これは、(i)の場合よりも改善されているが、(ii)の場合よりも低い数値であった。
【００４５】
（発光パターン）
表面波の発光パターンについては、図１０に示す画像から、次のような結果が得られた。
(i)の場合は、マイクロ波Ｍｗの定在波の腹の下方で発光が強いものの、節の下方で発光が弱く、発光ムラが生じていた。
(ii)の場合は、(i)の場合に比べて、発光ムラがかなり改善された。
(iii)の場合は、(i)の場合に比べて、発光ムラの改善が見られず、しかも全体に発光強度が弱くなっていた。
【００４６】
（Ｉ−６）結論
データを分析した結果、(ii)の場合、すなわち、マイクロ波Ｍｗの定在波の腹の下方に制御部材３０を設置することがもっとも望ましいことがわかった。
なお、(iii)の場合、すなわち、マイクロ波Ｍｗの定在波の節の下方に制御部材３０を設置した場合は、その制御部材３０が幅方向スロット２５ａと同じ位置に配置されてしまうため、誘電体電極２２の内部から電極表面へ伝搬するマイクロ波Ｍｗの障害となる。このため、表面波プラズマについては、図１０（iii）に示すように、発光ムラが改善されないばかりか発光強度が弱くなってしまう。このことから、制御部材３０を節位置に設置するのはあまり望ましくない。
【００４７】
（実験II）
次に、制御部材と誘電体電極との距離に関する実験について、図１１、図１２を参照して説明する。
図１１は、本実験における膜質の測定結果を示すグラフ、図１２は、本実験における膜厚の測定結果を示すグラフである。
【００４８】
（II−１）条件１
次の場合について実験を行った。
（ｉ）制御部材３０を設置しなかった場合（図２に示す状態）
（ii）誘電体電極２２に接触した状態で制御部材３０を設置した場合
（iii）誘電体電極２２から０．５ｍｍ離れた位置に制御部材３０を設置した場合
（iv）誘電体電極２２から５ｍｍ離れた位置に制御部材３０を設置した場合
【００４９】
（II−２）条件２
実験Ｉと同様である。
ただし、誘電体電極２２と制御部材３０との距離は、上記(i)〜(iv)の通りである。
また、制御部材３０の設置位置は、マイクロ波Ｍｗの定在波の腹の下方とした。
【００５０】
（II−３）実験方法
実験Ｉと同様である。
【００５１】
（II−４）測定結果
蒸着膜の膜質については、図１１に示すようなデータが得られた。
同図の折れ線グラフは、(i)〜(iv)の各場合における膜質（ＳｉＯＨ／ＳｉＯ）を示す。
同図中、◇の記号で示すデータは、(i)の場合、○の記号で示すデータは、(ii)の場合、□の記号で示すデータは、(iii)の場合、△の記号で示すデータは、(iv)の場合である。
【００５２】
（II−５）データ分析
（膜質）
膜質については、図１１に示すグラフから、次のような結果が得られた。
(i)の場合は、膜質が不均一になっていた。
(ii)の場合と(iii)の場合は、(i)の場合に比べて、膜質が改善された。
(iv)の場合は、(i)の場合とほぼ同じで膜質が不均一になっていた。
【００５３】
（効率）
マイクロ波Ｍｗの効率については、次のような結果が得られた。
(i)の場合は、５６．６％であった。
(ii)の場合は、７６．２％であった。これは、(i)の場合に比べて、かなり改善された数値である。
(iii)の場合は、７６．９％であった。これは、(i)の場合に比べて、かなり改善された数値である。
(iv)の場合は、６１．２％であった。これは、(i)の場合よりも若干改善された数値であるが、(ii)や(iii)の場合に比べて低い数値であった。
【００５４】
（II−６）結論
データを分析した結果、(ii)又は(iii)の場合、すなわち、誘電体電極２２に接触又は接近した位置に制御部材３０を設置することが望ましいことがわかった。
また、(iv)の場合のように、誘電体電極２２からかなり離れた位置（本実験においては、少なくとも５ｍｍ以上離れた位置）に制御部材３０を設置すると効果がないことがわかった。
ただし、制御部材３０を誘電体電極２２に接触させた場合には、表面波ではなく、空間放電状態となり、所望の対象物以外にも成膜されてしまっていた。その結果、対象物の成膜速度が低下するとともに、図１２に示すように、膜厚も薄くなっていた。このことから、実用上、制御部材３０と誘電体電極２２とは非接触であることが望ましい。
【００５５】
（実験III）
次に、制御部材の仕切り高さに関する実験について、図１３〜図１５を参照して説明する。
図１３は、仕切り高さの異なる制御部材の形状を示す斜視図、図１４は、本実験における膜質の測定結果を示すグラフ、図１５は、本実験における膜厚の測定結果を示すグラフである。
【００５６】
（III−１）条件１
次の場合について実験を行った。
（ｉ）制御部材３０を設置しなかった場合（図２に示す状態）
（ii）制御部材３０の仕切り高さを２．５ｍｍとした場合（図１３（ａ）に示す形状）
（iii）制御部材３０の仕切り高さを１０ｍｍとした場合（図１３（ｂ）に示す形状）
【００５７】
（III−２）条件２
実験Ｉと同様である。
ただし、制御部材３０の仕切り高さは、上記(ii),(iii)の二種類とした。
また、制御部材３０の設置位置は、マイクロ波Ｍｗの定在波の腹の下方とした。
【００５８】
（III−３）実験方法
実験Ｉと同様である。
ただし、膜質、マイクロ波Ｍｗの効率の他、膜厚についても測定した。
【００５９】
（III−４）測定結果
蒸着膜の膜質については、図１４に示すようなデータが得られた。
同図の折れ線グラフは、(i),(ii),(iii)の各場合における膜質（ＳｉＯＨ／ＳｉＯ）を示す。
同図中、◇の記号で示すデータは、(i)の場合、□の記号で示すデータは、(ii)の場合、■の記号で示すデータは、(iii)の場合をそれぞれ示す。
また、膜厚については、図１５に示すようなデータが得られた。
【００６０】
（III−５）データ分析
（膜質）
膜質については、図１４に示すグラフから、次のような結果が得られた。
(i)の場合は、膜質が不均一になっていた。
(ii)の場合と(iii)の場合は、(i)の場合に比べて、膜質の不均一が改善された。
【００６１】
（効率）
マイクロ波Ｍｗの効率については、次のような結果が得られた。
(i)の場合は、５６．６％であった。
(ii)の場合は、７１．６％であった。また、(iii)の場合は、７６．９％であった。これらは、(i)の場合に比べて、かなり改善された数値である。
【００６２】
（膜厚）
膜厚については、図１５に示すグラフから、次のような結果が得られた。
すなわち、(ii)の場合は、(i)と同様の膜厚分布となり幅方向に均一であるが、(iii)の場合は、制御部材を設置した場所が他の場所に比べ膜厚が減少し、不均一な膜厚分布となっていた。
【００６３】
（III−６）結論
膜質分布に関しては、仕切り高さの違いによる影響はほとんど認められなかった。つまり、膜質の均一化に対しては、仕切り高さは、考慮しなくてもよいことがわかった。
ただし、膜厚に関しては、制御部材３０の表面積が小さい方、すなわち仕切り高さが低い方が、良い結果が得られた。これは、次の理由によるものと考えられる。
制御部材３０は、プラズマ中に設置されていることから、この表面にも成膜される。このため、制御部材３０の表面積が広くなると、この制御部材３０への成膜にエネルギーがとられてしまい、処理対象物の成膜に影響を与えてしまう。また、仕切高さが高い方がガス流れを阻害する要因となり、処理対象物の成膜に影響を与えてしまう。
(iii)の制御部材３０は、(ii)に比べて表面積が広い。このため、図１５に示すように、処理対象物においては、(iii)の制御部材３０の下方で膜厚が薄くなって、膜厚分布が不均一になった。これに対し、(ii)の場合は、膜厚がほぼ均一となり制御部材を設置しない場合と同様の分布が得られた。
このように、膜厚の均一化の観点からすると、制御部材３０の表面積が小さい方が望ましいことがわかった。
【００６４】
（実験IV）
次に、制御部材の材質に関する実験について、図１６を参照して説明する。
図１６は、本実験における膜質の測定結果を示すグラフである。
（IV−１）条件１
次の場合について実験を行った。
（ｉ）制御部材３０を設置しなかった場合（図２に示す状態）
（ii）アルミニウム（Ａｌ、金属）を材質とする制御部材３０を設置した場合
（iii）アルミナ（誘電体）を材質とする制御部材３０を設置した場合
【００６５】
（IV−２）条件２
実験Ｉと同様である。
ただし、制御部材３０の材質は、上記(ii),(iii)の二種類とした。
また、制御部材３０の設置位置は、マイクロ波Ｍｗの定在波の腹の下方とした。
【００６６】
（IV−３）実験方法
実験Ｉと同様である。
【００６７】
（IV−４）測定結果
蒸着膜の膜質については、図１６に示すようなデータが得られた。
同図の折れ線グラフは、(i)〜(iii)の各場合における膜質（ＳｉＯＨ／ＳｉＯ）を示す。
同図中、◇の記号で示すデータは、(i)の場合、□の記号で示すデータは、(ii)の場合、○の記号で示すデータは、(iii)の場合である。
【００６８】
（IV−５）データ分析
（膜質）
膜質については、図１６に示すグラフから、次のような結果が得られた。
(i)の場合は、膜質が不均一になっていた。
(ii)の場合は、(i)の場合に比べて、膜質が均一化された。
(iii)の場合は、(i)の場合に比べて、さらに膜質が不均一になった。
【００６９】
（効率）
マイクロ波Ｍｗの効率については、次のような結果が得られた。
(i)の場合は、５６．６％であった。
(ii)の場合は、７６．９％であった。これは、(i)の場合に比べて、かなり改善された数値である。
(iii)の場合は、７４．２％であった。これは、(i)の場合に比べて、かなり改善された数値である。
【００７０】
（IV−６）結論
データを分析した結果、(ii)の場合、すなわち、制御部材３０の材質を金属（アルミニウム）とすることが、膜質の均一化の観点から望ましいことがわかった。
なお、アルミナ（誘電体）を材質とした場合は、次のことがいえる。
アルミナを材質とした場合、マイクロ波はこの制御部材を透過する。しかも、制御部材は厚みが小さいためマイクロ波の伝搬に与える影響が小さい。このため、本実施形態においては、プラズマ発光の制御には効果が現れなかった。
ただし、アルミナの場合は、制御部材でマイクロ波のエネルギーが消費されているため、エネルギー効率は良くなった。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態の表面波プラズマ処理装置及び表面波プラズマ処理方法によれば、表面波伝搬領域に制御部材を設置することにより、この制御部材で表面波の反射が起こることから、プラズマ発光を制御することができる。
また、制御部材を設置することで、表面波は金属部材で囲まれた狭い領域を伝搬することになり、制御部材が無い場合のようなプラズマ発光のムラ（発光の強弱）を緩和できる。
【００７２】
さらに、マイクロ波の定在波の腹位置に制御部材を設置することにより、スロットアンテナ（特に幅方向スロット）から漏洩したマイクロ波を遮ることなく効率良く表面波を発生させ、制御部材で囲まれた狭い領域で伝搬し、プラズマ発光のムラを緩和できる。
【００７３】
以上、本発明の表面波プラズマ処理装置及び表面波プラズマ処理方法の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係る表面波プラズマ処理装置及び表面波プラズマ処理方法は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態では、図３に示したチャンバを備えた構造を可能とするが、同図の場合に限るものではなく、例えば、特開２００６−３１２７７８号公報に開示の蒸着膜形成装置に用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、表面波プラズマ形成用の誘電体表面近傍へ制御部材を配置する発明であるため、表面波プラズマを発生させる装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の表面波プラズマ処理装置の構成を示す正面断面図である。
【図２】スロットアンテナの構造を示す底面図である。
【図３】チャンバを備えた表面波プラズマ処理装置の構成を示す正面断面図である。
【図４】制御部材の形状を示す斜視図である。
【図５】制御部材の設置位置の例を示す底面図である。
【図６】高さ調整機構の構成を示す斜視図である。
【図７】高さ調整機構を備えた表面波プラズマ処理装置の構成を示す図である。
【図８】制御部材の設置位置の他の例を示す底面図である。
【図９】実験Ｉにおける膜質の測定結果を示すグラフである。
【図１０】実験Ｉにおける表面波プラズマの発光パターンを示す撮影図であって、（i）が制御部材無しの場合、（ii）が制御部材をマイクロ波の腹の下方に設置した場合、（iii）が制御部材をマイクロ波の節の下方に設置した場合である。
【図１１】実験IIにおける膜質の測定結果を示すグラフである。
【図１２】実験IIにおける膜厚の測定結果を示すグラフである。
【図１３】制御部材の形状を示す斜視図であって、（ｉ）が仕切り高さを２．５ｍｍとした場合、（ii）が１０ｍｍとした場合を示す。
【図１４】実験IIIにおける膜質の測定結果を示すグラフである。
【図１５】実験IIIにおける膜厚の測定結果を示すグラフである。
【図１６】実験IVにおける膜質の測定結果を示すグラフである。
【図１７】従来の表面波プラズマ処理装置の構造を示す正面断面図である。
【図１８】スロットアンテナの構造を示す底面図である。
【図１９】表面波プラズマの発光パターンを示す撮影図である。
【図２０】従来の表面波プラズマ処理装置を用いて処理対象物に薄膜を形成したときの薄膜の膜質を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７６】
１  表面波プラズマ処理装置
１０  マイクロ波発生器
２０  プラズマ生成部
２１  導波管
２２  誘電体電極
２５  スロットアンテナ
２５ａ  幅方向スロット
２５ｂ  長手方向スロット
３０  制御部材
【図１】
2009173990.tif 000003
【図２】
2009173990.tif 000004
【図３】
2009173990.tif 000005
【図４】
2009173990.tif 000006
【図５】
2009173990.tif 000007
【図６】
2009173990.tif 000008
【図７】
2009173990.tif 000009
【図８】
2009173990.tif 000010
【図９】
2009173990.tif 000011
【図１１】
2009173990.tif 000012
【図１２】
2009173990.tif 000013
【図１３】
2009173990.tif 000014
【図１４】
2009173990.tif 000015
【図１５】
2009173990.tif 000016
【図１６】
2009173990.tif 000017
【図１７】
2009173990.tif 000018
【図１８】
2009173990.tif 000019
【図２０】
2009173990.tif 000020
【図１０】
2009173990.tif 000021
【図１９】
2009173990.tif 000022