基板処理装置
【課題】膜厚分布を均一化するとともに、放電電極における反射電力を抑制することを目的とする。
【解決手段】所定の周波数の高周波電力を位相変調して出力する高周波電源部１７ａ，１７ｂと、基板を支持する対向電極３と、高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、高周波電力により対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路２０ａ〜２０ｄを有し、高周波電源部側のインピーダンスに放電電極側のインピーダンスを整合させる整合器１３と、高周波電力の供給時に、複数の前記整合回路のうち、位相変調により変動する放電電極側のインピーダンスが高周波電源部側のインピーダンスに整合する整合回路を選択する選択手段２２とを備える。
【解決手段】所定の周波数の高周波電力を位相変調して出力する高周波電源部１７ａ，１７ｂと、基板を支持する対向電極３と、高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、高周波電力により対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路２０ａ〜２０ｄを有し、高周波電源部側のインピーダンスに放電電極側のインピーダンスを整合させる整合器１３と、高周波電力の供給時に、複数の前記整合回路のうち、位相変調により変動する放電電極側のインピーダンスが高周波電源部側のインピーダンスに整合する整合回路を選択する選択手段２２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関し、特に、プラズマを用いて基板に処理を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池パネルに用いられるシリコン薄膜の生産効率向上の要請に伴い、高品質なシリコン薄膜を高速且つ大面積で製膜するようになりつつある。このような大面積（例えば、基板面積が１ｍ２以上の大きさ）の基板に対して、プラズマ化学蒸着（Ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＣＶＤ）によりシリコン薄膜を製膜する装置として、プラズマＣＶＤ装置が知られている。
【０００３】
プラズマＣＶＤ装置は、例えば、図１０に示すように、その真空室内に、製膜対象であるガラス基板９７が設置される対向電極９０、対向電極９０に向い合うように配設される放電電極９４を備え、真空室内又は外に放電電極９４に対して所定の高周波電力を供給する高周波電源９８を備えている。そして、高周波電源９８から超高周波数の高周波電力を放電電極９４に供給することで、真空室内部に供給したガスをプラズマ化して各種反応種を生成し、膜形成主要ラジカル種を対向電極９０側に移動したものが基板９７上に薄膜を形成する（例えば、特許文献１参照）。
このようなプラズマＣＶＤ装置では、高周波電源９８と放電電極９４とのインピーダンスが整合しないと、放電電極９４の高周波電力給電端部で反射される反射電力が大きく、放電電極９４に供給される実効パワーが低下して高周波電力の利用効率が低下したり、急に反射電力が大きくなる場合には高周波電源９８を破損する等の不具合が生じる。このため、放電電極９４と高周波電源９８との間には、これらのインピーダンスを極力整合するようにする整合器９３が設けられている。一般に、この種の整合器は、可変容量コンデンサ又は可変容量コイル等の可変リアクタンス素子を備え、サーボモータ等により可変リアクタンス素子の容量やインダクタンスを調節することで整合器のインピーダンスの値を調節して反射電力を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８６３０６号公報
【特許文献２】特開２００１−２５７０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したプラズマＣＶＤ装置で、基板面積が１ｍ２以上の大きさに対応するには、図示しないフェーズシフターにより位相変調しながら放電電極に高周波電力を供給することで、放電電極発生する定在波による電圧分布を時間平均化して均一化することが好ましい（特許文献２：特開２００１−２５７０９８号公報参照）。このプラズマＣＶＤ装置における整合器では、高周波電源から放電電極に対して位相変調しつつ高周波電力を供給した際に、その位相変調の周波数によっては、容量やインダクタンスを位相変調に追従させて調節することが出来ない。このため、例えば、高周波電力の位相がゼロとなる点をインピーダンスの整合点と定め、この整合点において、放電電極と高周波電源とのインピーダンスが整合するように、すなわち、放電電極での反射電力が最小となるように整合器の可変素子の容量を調節し、調節された値を固定している。容量が固定されると、整合点においてはインピーダンスが整合して反射電力が最小となるが、高周波電力の位相がゼロ以外の点においては反射電力が大きくなるという問題がある。換言すると、特定の位相の高周波電力が供給された場合には反射電力が小さくなるが、その他の位相の高周波電力が供給された場合には反射電力が大きくなるという問題があり、反射電力が大きい位相においては、高周波電力の利用効率が低下するだけでなく、反射波が急に増加すると高周波電源が破損する虞がある。また、放電電極の位置によって位相に対応した反射電力が異なるため、放電電極内の各位置において入力電力と反射電力との差である実効パワーが異なり、膜厚分布にばらつきを生じるという問題もある。
【０００６】
ここで、「整合」とは、放電電極からの高周波反射電力が最小もしくは最小と見なせる十分に小さい状態をいう。また「最小もしくは最小とみなせる十分に小さい状態」とは、反射電力が進行電力の数％以下の状態であり、好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下となる状況を示している。すなわち、整合するとは、放電電極のインピーダンスに完全に一致させて、反射電力をゼロにする状態のみならず、反射電力が最小もしくは最小とみなせる十分に小さい状態（整合に近い状態）をも含む。
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであって、膜厚分布を均一化するとともに、放電電極における反射電力を抑制することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、所定の周波数の高周波電力を位相変調して出力する高周波電源部と、基板を支持する対向電極と、前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路を有し、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる整合器と、前記高周波電力の供給時に、複数の前記整合回路のうち、前記位相変調の複数の位相に対して変動する前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合する整合回路を選択する選択手段と、を備えた基板処理装置を提供する。
【０００９】
本発明によれば、放電電極への高周波電力の供給時に複数の位相に対して、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路から少なくとも１つの整合回路を選択して適切な整合回路へ切り替えるので、供給される高周波電力が位相変調されることによって放電電極側のインピーダンスが時々刻々と変動しても、放電電極側のインピーダンス変動に追従させて、即ち、高周波電力の位相に応じて、高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスを整合させることができる。これにより、例えば、特定の位相ではインピーダンスが整合しない等の不具合が抑制され、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。また、プラズマ分布のより均一化が行なわれ膜厚分布や膜質分布が改善される。
【００１０】
なお、整合回路の選択は、複数の整合回路から高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとが最も整合する１つの整合回路を選択することができる他、いくつかの整合回路を組み合わせることにより、高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させることとしてもよい。
【００１１】
本発明は、所定の周波数の高周波電力を異なる位相に切り替えて出力する高周波電源部と、基板を支持する対向電極と、前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路を有し、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる整合器と、前記高周波電力の複数の位相に応じて、複数の前記整合回路のうち、前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合する整合回路を選択する選択手段と、を備えた基板処理装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路から少なくとも１つの整合回路を選択して適切な整合回路へ切り替えるので、供給される高周波電力の位相に応じて放電電極側のインピーダンスが変動しても、高周波電力の複数の位相に応じて高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスを整合させることができる。これにより、例えば、特定の位相ではインピーダンスが整合しない等の不具合が抑制され、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。また、プラズマ分布のより均一化が行なわれ膜厚分布や膜質分布が改善される。
【００１３】
上記した本発明の基板処理装置において、前記高周波電源部と前記整合器との間の電圧、電流及び電圧電流間の位相差を検出する検出器、または一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差を検出する検出器を備え、前記選択手段が、前記検出器による検出結果に基づいて前記整合回路を選択することが好ましい。
【００１４】
このようにすることで、前記高周波電源部と前記整合器間の検出器で検出した電圧、電流及び電圧電流間の位相差から、即時に整合器と放電電極の合成インピーダンスを演算し、前記合成インピーダンスから選択している前記整合回路のインピーダンスを引くことで放電電極側のインピーダンスを演算又は予測することができ、演算又は予測結果に基づいて、複数の整合器から高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させる整合回路を選択することができる。または前記高周波電源部と前記整合器間の検出器で検出した、一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差から、予め取得しておいた高周波電力位相差−放電電極インピーダンスの関係に基づいて、複数の整合器から高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させる整合回路を選択することができる。これにより、高周波電力に応じて高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させることができるので、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。
【００１５】
本発明は、所定の周波数の高周波電力を位相変調して出力する高周波電源と、基板を支持する対向電極と、前記高周波電源から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、インピーダンスが可変であり、前記高周波電源側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる可変整合器と、前記高周波電力の供給時に、前記位相変調により変動する前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源側のインピーダンスに整合するように前記可変整合器のインピーダンスを可変制御する制御手段と、を備えた基板処理装置を提供する。
【００１６】
本発明によれば、放電電極への高周波電力の供給時に、放電電極側のインピーダンスが高周波電源側のインピーダンスに整合するように可変整合器のンピーダンスを可変制御するので、供給される高周波電力が位相変調されることによって放電電極側のインピーダンスが時々刻々と変動しても、放電電極側のインピーダンス変動に追従させて、高周波電力の位相に応じて、高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスを整合させることができる。これにより、例えば、特定の位相ではインピーダンスが整合しない等の不具合が抑制され、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。
【００１７】
本発明は、所定の周波数の高周波電力を異なる位相に切り替えて出力する高周波電源部と、基板を支持する対向電極と、前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、インピーダンスが可変であり、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる可変整合器と、前記高周波電力の位相に応じて、前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合するように前記可変整合器のインピーダンスを可変制御する制御手段と、を備えた基板処理装置を提供する。
【００１８】
本発明によれば、放電電極側のインピーダンスが高周波電源部側のインピーダンスに整合するように可変整合器のンピーダンスを可変制御するので、供給される高周波電力の位相に応じて放電電極側のインピーダンスが変動しても、高周波電力の位相に応じて高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスを整合させることができる。これにより、例えば、特定の位相ではインピーダンスが整合しない等の不具合が抑制され、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。
【００１９】
上記した本発明の基板処理装置において、前記高周波電源部と前記整合器との間の電圧、電流及び電圧電流間の位相差を検出する検出器、または一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差を検出する検出器を備え、前記制御手段が、前記検出器による検出結果に基づいて前記整合器を可変制御することが好ましい。
【００２０】
このようにすることで、前記高周波電源部と前記整合器間の検出器で検出した電圧電流及び電圧電流間の位相差から、即時に整合器と放電電極の合成インピーダンスを演算し、前記合成インピーダンスから選択している前記整合回路のインピーダンスを引くことで放電電極側のインピーダンスを演算又は予測することができ、演算又は予測結果に基づいて、高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとが整合するように可変整合器のインピーダンスを可変制御することができる。または前記高周波電源部と前記整合器間の検出器で検出した、一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差から、予め取得しておいた高周波電力位相差−放電電極インピーダンスの関係に基づいて、高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとが整合するように可変整合器のインピーダンスを可変制御することができる。これにより、高周波電力に応じて高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させることができるので、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、膜厚分布や膜質分布を均一化するとともに、放電電極における反射電力を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる薄膜製造装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる薄膜製造装置の一部を示す部分斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる放電電極に対する電力の供給等を説明する概略図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に適用される整合器の概略構成を説明する概略図である。
【図５】本発明の第１の実施形態において、高周波電源から出力された高周波電力が位相変調されて供給されたときに、放電電極側のインピーダンスが変動し得る範囲を示したスミスチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例において、高周波電源から出力された高周波電力が位相変調されて供給されたときに、放電電極側のインピーダンスが変動し得る範囲を示したスミスチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例にかかる薄膜製造装置において、整合器に長さの異なる複数の給電線路を設けた場合の参考図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に適用される整合器の概略構成を説明する概略図である。
【図９】本発明の第２の実施形態及び第２の実施形態の変形例にかかる薄膜製造装置において、整合器に長さの異なる複数の給電線路を設けた場合の参考図である。
【図１０】従来の薄膜製造装置にかかる概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
基板処理装置として、アモルファス太陽電池や微結晶太陽電池や液晶ディスプレイ用ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などに用いられる非晶質シリコン、微結晶シリコン、窒化シリコン等からなる膜の高速製膜処理を行うことが可能な薄膜製造装置、基板の表面処理を行うプラズマ装置の他、大面積のプラズマ処理が必要な表面改質装置やオゾナイザ等、真空から大気圧の広い圧力領域でのプラズマ生成装置などが挙げられる。本実施形態においては、基板処理装置の一例として、薄膜製造装置、特にプラズマＣＶＤ製膜装置について説明する。
【００２５】
図１乃至図４に示すように、薄膜製造装置１は、製膜室６、対向電極２、均熱板５、均熱板保持機構１１、放電電極３、防着板４、支持部７、高周波電源部１７ａ，１７ｂ、同軸給電部１２ａ，１２ｂ、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂ（以下、全ての整合器を示すときは単に符号「１３」を付し、各整合器を示すときは符号「１３ａｔ」、「１３ａｂ」等を付す。）、モニタ２１、整合回路選択部２２、高真空排気部３１、低真空排気部３５及び台３７を備えている。なお、本図において、ガス供給に関する構成は省略している。
【００２６】
製膜室６は、真空容器であり、その内部で基板８に微結晶シリコン膜などを製膜する。製膜室６は、台３７上で鉛直方向に対してθ＝７度〜１２度傾けて保持されている。このため、対向電極２の基板８の製膜処理面の法線が、水平方向に対して７度〜１２度上に向く。基板８を鉛直方向から僅かに傾けることは、装置の設置スペースの増加を抑えながら基板８の自重を利用して少ない手間で基板８を保持し、更に基板８と対向電極２の密着性を向上して基板８の温度分布と電位分布を均一化することが出来て好ましい。
【００２７】
対向電極２は、基板８を保持可能な保持手段（図示せず）を有する非磁性材料の導電性の板である。セルフクリーニングを行う場合は耐フッ素ラジカル性を備えることが好ましく、ニッケル合金やアルミやアルミ合金の板を使用することが望ましい。対向電極２は、放電電極３に対向する電極（例えば、接地側電極）となる。対向電極２は、一方の面が均熱板５の表面に密接し、製膜時に他方の面が基板８の表面と密接するようになっている。
【００２８】
均熱板５は、内部に温度制御された熱媒体を循環したり、または温度制御されたヒーターを組み込むことで、自身の温度を制御して、全体を概ね均一な温度とし、接触している対向電極２の温度を所定温度に均一化する機能を有する。ここで、熱媒体は、非導電性媒体であり、水素やヘリウムなどの高熱伝導性ガス、フッ素系不活性液体、不活性オイル、及び純水等が使用でき、特に、１５０℃〜２５０℃の範囲でも圧力が上がらずに制御が容易であることから、フッ素系不活性液体（例えば商品名：ガルデン、Ｆ０５など）の使用が好適である。
【００２９】
均熱板保持機構１１は、均熱板５及び対向電極２を製膜室６の側面（図１の右側）に対して略平行となるように保持するとともに、均熱板５、対向電極２および基板８を、放電電極３に接近離間可能に保持する。また、均熱板保持機構１１は、製膜時に均熱板５等を放電電極３に接近させて、基板８を放電電極３から、例えば３ｍｍから２０ｍｍの範囲内に位置させることができる。
【００３０】
防着板４は、接地されプラズマの広がる範囲を抑えることにより、膜が製膜される範囲を制限するものであり、電極３における対向電極２と反対側の空間を覆うように支持部７で保持されている。本実施形態の場合、図１に示すように、製膜室６の内側における防着板４の後ろ側（基板８と反対の側）の壁に膜が製膜されないようにしている。
【００３１】
支持部７は、製膜室６の側面（図１における左側の側面）から内側へ垂直に延びる部材であり、支持部７は防着板４と結合され、放電電極３における対向電極２と反対側の空間を覆うように防着板４を保持している。また、支持部７は放電電極３と絶縁的に結合され、放電電極３を製膜室６の側面（図１における左側の側面）に対して略平行に保持している。
【００３２】
高真空排気部３１は、粗引き排気された製膜室６内の気体をさらに排気して、製膜室６内を高真空とする高真空排気用の真空ポンプである。弁３２は、高真空排気部３１と製膜室６との経路を開閉する弁である。低真空排気部３５は、初めに製膜室６内の気体を排気して、製膜室６内を低真空とする粗引き排気用の真空ポンプである。弁３４は、低真空排気部３５と製膜室６との経路を開閉する。台３７は、上面に配置された保持部３６を介して製膜室６を保持するものである。台３７の内部には低真空排気部３５が配置される領域が形成されている。低真空排気部３５は必ずしも台３７の内部にある必要は無く、機側に設けても良く、さらに排気口は高真空排気部３１と同様に製膜室６の上部から排気してもよい。
【００３３】
図２に示すように、放電電極３は、二本の横電極の間に設けられた各棒状の縦電極を略平行に組み合わせて構成されている。なお、放電電極３を、更に複数の電極単位に分割構成しても良い。放電電極３を分割構成する場合は、好ましくは給電点の数に合わせて分割形成する。放電電極３は、本実施の形態では、例えば、８個の放電電極３ａ〜３ｈを備えており、各放電電極３ａ〜３ｈは、互いに略平行にＹ方向へ伸びる二本の横電極と、二本の横電極２０の間に設けられ互いに略平行にＸ方向へ伸びる複数の棒状の縦電極とを備えている（図示せず）。ただし、放電電極の数は必ずしも８個ではなく、これよりも多い場合と少ない場合があり、特に限定されるものではない。
【００３４】
放電電極３ａの両端には給電点５３，５４が設けられ、給電点５３側には、整合器１３ａｔと、高周波給電伝送路１４ａと、同軸給電部１２ａと、熱媒体供給管１５ａおよび原料ガス配管１６ａが設けられている。また、また、給電点５４側には、整合器１３ａｂと、高周波給電伝送路１４ｂと、同軸給電部１２ｂと、熱媒体供給管１５ｂおよび原料ガス配管１６ｂが設けられている。
【００３５】
同様に、放電電極３ｂ〜３ｈのそれぞれに対して、その両端に給電点５３，５４が設けられ、各放電電極３ｂ〜３ｈの給電点５３側には、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔと、高周波給電伝送路１４ａと、同軸給電部１２ａと、熱媒体供給管１５ａおよび原料ガス配管１６ａがそれぞれ設けられている。また、給電点５４側には、整合器１３ａｂ〜１３ｈｂと、高周波給電伝送路１４ａと、同軸給電部１２ｂと、熱媒体供給管１５ｂおよび原料ガス配管１６ｂがそれぞれ設けられている。なお図２においては、図を見やすくするために整合器１３ａｔ，１３ａｂ，１３ｈｔのみを表示し、他の整合器の表示を省略している。
【００３６】
図３に示すように、同軸給電部１２ａ，１２ｂは、整合器１３から供給される高周波電力を放電電極３へ供給するものである。同軸給電部１２ａ，１２ｂは、一方を放電電極３ａ〜３ｈに電気的に接続され、他方を整合器１３に電気的に接続されている。
【００３７】
熱媒体供給管１５ｂは、図２に示すように、整合器１３ａｂ〜１３ｈｂに対して熱媒体供給装置（図示せず）から熱媒体を供給する。供給された熱媒体は同軸給電部１２ｂを介して放電電極３ａ〜３ｈへ供給される。そして、熱媒体は放電電極３ａ〜３ｈから同軸給電部１２ａを介して整合器１３ａｔ〜１３ｈｔに流入し、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔから熱媒体供給管１５ａを介して熱媒体供給装置（図示せず）へ送出される。熱媒体は上述のように、下側の整合器１３ａｂ〜１３ｈｂから上側の整合器１３ａｔ〜１３ｈｔへ向って流されることが好ましい。このように流すことで滞留箇所や未到達の箇所が発生することなく、熱媒体を放電電極３内に行き渡らせることができるからである。
【００３８】
放電電極３ａ〜３ｈの温度調節を行う場合、同軸給電部１２ａ，１２ｂは、例えば、その円管の中心部分に設けた細管を用いて熱媒体を通し、その周辺部を用いて電力を給電することが可能である。放電電極３の給電点５４（後述）側へ熱媒体を供給し、放電電極３の給電点５３（後述）側から熱媒体供給装置へ熱媒体を送出する。熱媒体の温度を熱媒体供給装置で制御することで、放電電極３の温度を所望の温度に制御して製膜室６内のヒートバランスを適切に保つことができる。これにより、基板８の表裏温度差に伴うソリ変形を抑制することができる。
【００３９】
整合器１３は、何れも出力側のインピーダンスを調節することにより、後述する高周波電源１７ａ，１７ｂのインピーダンスと放電電極３のインピーダンスとを整合するものであり、高周波電源１７ａ，１７ｂから供給された高周波電力に対してインピーダンスを整合して、高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ、同軸給電部１２ａ，１２ｂを介して高周波電力を放電電極３へ送電する。
【００４０】
以下、整合器１３について図３〜図５を参照して説明する。
図４に示すように、整合器１３は、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路を備えている。以下、本実施の形態においては、整合器１３が４つの整合回路２０ａ〜２０ｄを備えているものとして説明する。なお、整合器１３は４つに限定したものでなく、４つ以上でも以下でもよい。整合器１３が取りうるインピーダンスの範囲の大きい場合には特定インピーダンスを多く、逆に整合器１３が取りうるインピーダンスの範囲が小さい場合には特定インピーダンスを少なくできる。本実施形態では、整合器１３が取りうるインピーダンスの範囲を４つに特定のインピーダンスに振り分けている。
【００４１】
整合回路２０ａ〜２０ｄは、例えば、コンデンサやインダクタ等を備え、高周波電源１７ａ，１７ｂから高周波電力が位相変調されつつ出力された場合に、変動する放電電極側のインピーダンスのうち、特定のインピーダンス４つを整合させて放電電極に対する反射電力が最小となるように、予め夫々が互いに異なるインピーダンスに設定されている。
【００４２】
整合回路２０ａ〜２０ｄのインピーダンスの設定は、例えば、以下のように行うことができる。まず、図５に示すように、高周波電力の位相が０度である場合に反射電力が０となる、もしくは反射電力が進行電力の５％以下、さらに好ましくは３％以下で反射電力が０とみなせるような場合を基準として、高周波電源１７ａ，１７ｂから出力された高周波電力が位相変調されて供給されたときに、放電電極側のインピーダンスが変動し得る範囲を予め把握する。続いて、この範囲から整合点としてインピーダンスの代表値を整合回路２０ａ〜２０ｄと同数、即ち４つ定め、この代表値を中心に夫々が重複しないように、放電電極側のインピーダンスが変動し得る範囲を４つの範囲に分割し、各範囲を整合回路２０ａ〜２０ｄのそれぞれに割り当てる。更に、各整合回路２０ａ〜２０ｄが、整合点として定めた４つの放電電極側のインピーダンスと高周波電源側のインピーダンスとが最も整合するように、即ち、反射電力が最小、もしくは最小と見なせる反射電力が十分に小さい状態となるように、そのコンデンサ又はインダクタの容量又はインピーダンスを設定する。これにより、反射電力が進行電力の５％以下、さらに好ましくは３％以下となる。
尚、整合回路２０ａ〜２０ｄの内部構成は特に限定されるものでなく、可変コンデンサ、可変インダクタ等を組み合わせることにより、整合回路２０ａ〜２０ｄが、整合点として定めた４つの放電電極側のインピーダンスと高周波電源側のインピーダンスとが最も整合するように設定されればよい。
【００４３】
図５に示す例では、高周波電源１７ａ，１７ｂと整合器１３との間の検出器２１で検出した電圧電流及び電圧電流間の位相差から、整合器と放電電極の合成インピーダンスを演算し、合成インピーダンスから選択している整合回路のインピーダンスを引くことで放電電極側のインピーダンスを演算する。検出により導出した放電電極側のインピーダンスをスミスチャートにプロットすることで放電電極側のインピーダンスが変動し得る範囲を予め把握し、把握した範囲を（１）〜（４）の４つの範囲に分割し、このうち（１）の範囲を整合回路２０ａに、（２）の範囲を整合回路２０ｂに、（３）の範囲を整合回路２０ｃに、（４）の範囲を整合回路２０ｄに夫々割り当てる。各整合回路２０ａ〜２０ｄに対して割り当てられる放電電極のインピーダンスの範囲は、インピーダンスをＺ＝Ｒ＋ｊＸとした場合に、Ｒの範囲とＸの範囲とで定義することができ、以下の表１のようになる。
【００４４】
【表１】
【００４５】
モニタ２１は、整合器１３と後述する高周波電源１７ａ，１７ｂとの間に設けられ、整合器１３と高周波電源１７ａ，１７ｂとの間の、位相変調によって変動する電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θを検出し、検出した電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θを整合回路選択部２２に出力する。
【００４６】
整合回路選択部２２は、高周波電力の供給時に、整合回路２０ａ〜２０ｄのうち、高周波電力が位相変調されることにより変動する放電電極側のインピーダンスが定めたインピーダンス（ＲおよびＸ）範囲に該当する整合回路を選択する。即ち、整合回路選択部２２は、モニタ２１で検出した電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θに基づいて、以下の数１式により整合器と放電電極の合成インピーダンスを演算し、合成インピーダンスから選択している整合回路のインピーダンスを引くことで放電電極側のインピーダンスを演算し、演算された放電電極側のインピーダンスが定めたインピーダンスの範囲（１）〜（４）の何れの範囲に最も該当するかを判定する。そして、判定結果から、該当する範囲に割り当てられた整合回路を選択する。整合器１３では、選択された整合回路が、高速に瞬時に整合回路を切り替えて、高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ及び同軸給電部１２ａ，１２ｂと接続される。
【００４７】
【数１】
【００４８】
なお、整合回路の切り替えは、整合回路選択部２２によって行ってもよく、また別途デジタルリレーなどのスイッチング回路を設け、整合回路選択部２２から何れの整合回路を選択したかに係る信号を、スイッチング回路に出力することで行ってもよい。高速に瞬時に整合回路を切り替えるにあたり、切り替え時間は位相変調の周期の１／１０以下が好ましく、例えば１０μS以下が好ましい。
【００４９】
高周波電源１７ａ，１７ｂは高周波電力、例えばＶＨＦ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：３０ＭＨｚから３００ＭＨｚ）の周波数帯域の高周波電力、より好ましくは４０ＭＨｚから１００ＭＨｚ程度の周波数を有する高周波電力を供給するものである。また、高周波電源１７ａ，１７ｂは、供給する高周波電力の周波数を変動可能に、例えば、６０ＭＨｚの高周波電源においては、周波数を５８．５ＭＨｚから５９．９ＭＨｚ、または、６０．１ＭＨｚから６１．５ＭＨｚのように変動可能に構成されている。
【００５０】
放電電極３ａ〜３ｈの給電点５３には、図３に示すように、高周波電源１７ａから高周波電力が供給され、給電点５４には、高周波電源１７ｂから高周波電力が供給される。図１に示すように、電極３a〜３ｈと平行な位置には、基板８を乗せる対向電極２が配置され、電極３a〜３ｈと対向電極２との間には、高周波電力が給電されることによりプラズマが生成される。
【００５１】
具体的には、高周波電源１７ａから、高周波給電伝送路１４ａ、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ、同軸給電部１２ａを介して放電電極３ａ〜３ｈの給電点５３にそれぞれ高周波電力が供給される。同様に、高周波電源１７ｂから高周波給電伝送路１４ｂ、整合器１３ａｂ〜１３ｈｂ、同軸給電部１２ｂを介して放電電極３ａ〜３ｈの給電点５４にそれぞれ高周波電力が供給される。さらに、給電点５３と給電点５４の近傍に接続された原料ガス配管１６ａと１６ｂから原料ガスが供給される。そして、各放電電極３ａ〜３ｈは、図２中の矢印に示す方向（対向電極側）へ略均一に原料ガスを放出し、プラズマで分解して膜形成主要ラジカル種を生成することで、基板８に膜を製膜する。
【００５２】
さらに、高周波電源１７ａと高周波電源１７ｂは、図示しないフェーズシフター等の位相変調器が電気的に接続されており、一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を可変とすることで位相変調を行いつつ所定の周波数を有する高周波電力を供給する。これにより、放電電極３ａ〜３ｈ上に生成される定在波が動き、高周波電力を供給している間の時間平均的に電圧を平均化させることができる。従って、放電電極３ａ〜３から放出される膜形成主要ラジカル種も平均化され、製膜された膜厚と膜質が均一化される。
【００５３】
次に、上記の構成からなる薄膜製造装置１において、高周波電源１７ａ，１７ｂから高周波電力を出力した場合について説明する。薄膜製造装置１が起動すると、高周波電源１７ａ，１７ｂにより所定の周波数の高周波電力が位相変調されつつ出力される。出力された高周波電力の電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θは、モニタ２１により検出され、検出結果が整合回路選択部２２に出力される。
【００５４】
整合回路選択部２２では、電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θに基づいて即時に放電電極側のインピーダンスを演算し、演算結果から何れの整合回路２０ａ〜２０ｄが最適であるかを判定する。すなわち、演算したインピーダンスが、各整合回路２０ａ〜２０ｄに設定されたインピーダンスの範囲に該当するかを判断することで、最適な整合回路を選択する。選択された整合回路は、デジタルリレーによる高速スイッチング回路などにより高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ、及び同軸給電部１２ａ，１２ｂと接続され、これにより、高周波電源１７ａ，１７ｂからの高周波電力は、高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ、整合器１３、及び同軸給電部１２ａ，１２ｂを介して放電電極３ａ〜３ｈへ供給される。
【００５５】
このように、整合器１３に複数の整合回路２０ａ〜２０ｄを設け、整合回路２０ａ〜２０ｄの夫々に対して異なるインピーダンス選定範囲を設定することで、高周波電力が位相変調されることにより放電電極側のインピーダンスが変動しても、この変動に追従させて反射波を低く抑えることができる整合回路を選択することができる。これにより、各整合回路では、高周波電力の位相によらず、高周波電源側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させることができる。従って、インピーダンスを整合させた位相では反射電力が小さいだけでなく、少し変動した位相においても反射電力が大きくなる前に別の整合点に切り替える。放電電極に対して位相変調しながら高周波電力を供給した場合においても、高周波電力の位相によって反射電力が急増することがなく、全ての位相に対して反射波電力を低く抑えるとともに、時間平均的に反射電力を低減させることができる。
【００５６】
尚、本実施形態においては、モニタ２１によって電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θを検出し、これらの値に基づいて即時に放電電極側のインピーダンスを演算し、整合回路を選択する構成としたが、このような構成に限られることはない。例えば、一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差Δθを検出する位相モニタを設ける、又は、高周波電源の変調信号外部出力などにより位相差Δθを検出し、整合回路選択部においては、検出した位相差Δθに基づいて、複数の整合回路から位相差Δθに追従させて最も適切な整合回路を選択する構成とすることができる。この場合、各整合回路に対しては、例えば、以下の表２のように代表する位相θを選定し，その代表値を含めた位相θの適用範囲を予め取得した高周波電力位相差-放電電極インピーダンスの関係より定めることができ、整合回路を構成する各素子は、高周波電力がこの代表値の位相に該当するときに反射電力が最も小さくなる、もしくは最も小さくなると見なせる十分に小さい状態となり、反射電力が進行電力の５％以下、さらに好ましくは３％以下となるような容量又はインピーダンスに設定する。
【００５７】
【表２】
【００５８】
〔第１の実施形態の変形例〕
次に、上記した本発明の第１の実施形態に対する変形例について説明する。本変形例は、高周波電源から高周波電力を供給する場合に、位相変調を行わず、異なる位相の高周波電力を段階的に切り替えて供給するものであり、整合回路を複数備えている点で上記した第１の実施形態と共通する。このため、上記第１の実施形態の説明に用いた図面を参照して説明する。
【００５９】
本変形例の場合、整合回路のインピーダンスは以下のように設定する。即ち、まず、第１の実施形態と同様に、高周波電源１７ａ，１７ｂのうち一方から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差を段階的に切り替えて供給されたときに、各位相差高周波電力出力時の放電電極側のインピーダンスを予め把握する（図５、図６参照）。続いて、各位相において反射電力が最小となる整合点、もしくは最も小さくなると見なせる十分に反射電力が小さい状態の整合点を整合回路２０ａ〜２０ｄのそれぞれに割り当てる。これにより、整合点では反射電力が進行電力の５％以下、さらに好ましくは３％以下となる。
【００６０】
本実施形態においては、例えば、図６のように、高周波電力の位相が１８０度のときは整合回路２０ａが、位相が９０度のときは整合回路２０ｂが、位相が０度の時は整合回路２０ｃが、位相が−９０度のときは整合回路２０ａが夫々高周波電源側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させるようになっている。
【００６１】
また、整合器１３と後述する高周波電源１７ａ，１７ｂとの間に、モニタ２１に代えて一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差Δθを検出する位相モニタを設け、検出した位相差Δθを整合回路選択部２２に出力する。整合回路選択部２２では、位相モニタからの出力である位相差Δθに基づいて、その位相において何れの整合回路が最適であるかを判断し、選択する。そして、選択した整合回路への切替信号を整合器１３へ直接出力することで整合回路を切り替える。なお、切替信号を整合器１３へ直接出力せずに、別途デジタルリレーなどのスイッチング手段を設けることで素早く整合回路の切替を行ってもよい。
【００６２】
薄膜製造装置１が起動すると、高周波電源１７ａ，１７ｂにより所定の周波数の高周波電力が一方の高周波電力位相を基準として所定の位相差Δθで出力される。出力された高周波電力の位相差Δθは、位相モニタにより検出され、検出結果が整合回路選択部２２に出力される。整合回路選択部２２では、位相差Δθに基づいて即時に何れの整合回路２０ａ〜２０ｄが最適であるかを判定する。すなわち、検出された位相差Δθが、各整合回路２０ａ〜２０ｄに割り当てられた位相の何れに該当するかを判断することで、最適な整合回路を選択する。選択された整合回路は高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ、及び同軸給電部１２ａ，１２ｂと切り替えて接続され、これにより、高周波電源１７ａ，１７ｂからの高周波電力は、高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ、整合器１３、及び同軸給電部１２ａ，１２ｂを介して放電電極３ａ〜３ｈへ供給される。
【００６３】
なお、基板への製膜は、その膜質を均一に保つために、異なる位相差の高周波電力の供給と供給停止を繰り返して行うことが好ましい。例えば、位相差１８０度の高周波電力を供給して供給を停止、位相差９０度の高周波電力を供給して供給を停止、位相差０度の高周波電力を供給して供給停止、最後に位相差−９０度の高周波電力を供給して供給停止というパターンを繰り返し行うことが好ましい。そして、高周波電力の供給の際に、位相差に応じて整合回路２０ａ〜２０ｄを選択して切り替える。
【００６４】
このように、整合器１３に複数の整合回路２０ａ〜２０ｄを設け、整合回路２０ａ〜２０ｄの夫々に対して異なるインピーダンスを設定することで、高周波電力が位相差を段階的に切り替えて供給されることにより放電電極側のインピーダンスが変動しても、この変動に追従させて整合回路を選択することができる。これにより、各整合回路では、高周波電力の位相によらず、高周波電源側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合、もしくは整合に近い状態にさせることができる。従って、放電電極に対して位相を切り替えて高周波電力を供給した場合においても、高周波電力の位相によって反射電力が急増することがなく、切り替えて供給する全ての位相差に対して反射波電力を低く抑えるとともに、時間平均的に反射電力を低減させることができる。
【００６５】
尚、本実施形態に対して、例えば、図７のように、整合器に長さの異なる複数の給電線路を設け、給電線路によって変動する放電電極側のインピーダンスを整合させるようなインピーダンスに設定された複数の整合回路を接続する。高周波電源から供給する高周波電力の位相差を固定しても、給電線路の長さが切り替えられることにより、位相差を調整することができるため、何れの給電線路を選択するかに応じて最も適切な整合回路を選択することで、放電電極側のインピーダンスと高周波電源側のインピーダンスとを整合、もしくは整合に近い状態にさせることができる。
【００６６】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態の薄膜製造装置が第１の実施形態と異なる点は、整合器１３が複数の整合回路２０ａ〜２０ｄに代えてインピーダンスが可変である可変整合回路２４を備えると共に、可変整合回路２４が設けられたことに伴って整合回路選択部２２に代えて可変整合回路２４を可変制御する可変制御部２５を備える点である。以下、本実施形態の薄膜製造装置ついて、第１の実施形態及びその変形例と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００６７】
図８に示すように、本実施形態の整合器１３は、可変整合回路２４を備えている。可変整合回路２４は、例えば、可変コンデンサ、可変インダクタ等の可変リアクタンス素子を少なくとも一つ備え、そのインピーダンスが可変であり、高周波電源部側のインピーダンスに放電電極側のインピーダンスを整合させる。可変制御部２５は、高周波電力の供給時に、位相変調により変動する放電電極３側のインピーダンスが高周波電源部１７ａ，１７ｂ側のインピーダンスに整合するように可変整合回路２４のインピーダンスを可変制御する。
【００６８】
このように構成された薄膜製造装置において、薄膜製造装置１が起動すると、高周波電源１７ａ，１７ｂにより所定の周波数の高周波電力が位相変調されつつ出力される。出力された高周波電力の電圧Ｖ、電流Ｉおよび電圧電流間の位相差Δθは、モニタ２１により検出され、検出結果が可変制御部２５に出力される。
【００６９】
可変制御部２５では、電圧Ｖ、電流Ｉおよび電圧電流間の位相差Δθに基づいて即時に整合器と放電電極の合成インピーダンスを演算し、合成インピーダンスから整合回路のインピーダンスを引くことで放電電極側のインピーダンスを演算し、演算したインピーダンスに可変制御するための制御信号を整合回路２４に出力する。可変整合回路２４は、制御信号を受けて可変制御部２５で演算されたインピーダンスとなるように、可変容量リアクタンス素子を駆動する。これにより、高周波電源１７ａ，１７ｂ側のインピーダンスと放電電極３側のインピーダンスが整合する。
【００７０】
このように、整合器１３にインピーダンスが可変である可変整合回路２４を設けることで、高周波電力が位相変調されることにより放電電極側のインピーダンスが変動しても、この位相差の変動に対して整合回路のインピーダンスを演算から算出した値へ可変制御することができるので、放電電極側のインピーダンスに変動追従させることができる。これにより、各整合回路では、高周波電力の位相によらず、高周波電源側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合、もしくは整合に近い状態にさせることができる。従って、放電電極に対して位相変調しながら高周波電力を供給した場合においても、高周波電力の位相によって反射電力が急増することがなく、時間平均的に反射電力を低減させることができる。
特に、整合回路に設けられる可変リアクタンス素子の応答が遅い場合であっても、例えば、セルフクリーニング時など位相変調を低速（低周波数）で行う場合には、放電電極側のインピーダンスの変動に追従できるよう整合回路のインピーダンスを可変制御することができる。
【００７１】
〔第２の実施形態の変形例〕
次に、上記した本発明の第２の実施形態に対する変形例について説明する。本変形例は、高周波電源から高周波電力を供給する場合に、位相変調を行わず、異なる位相の高周波電力を段階的に切り替えて供給するものであり、整合回路を複数備えている点で上記した第１の実施形態と共通する。このため、上記第２の実施形態の説明に用いた図面を参照して説明する。
【００７２】
本変形例では、整合器１３と後述する高周波電源１７ａ，１７ｂとの間に、モニタ２１に代えて一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差Δθを検出する位相モニタを設けている。薄膜製造装置１が起動すると、高周波電源１７ａ，１７ｂにより所定の周波数の高周波電力が一方の高周波電力位相を基準として所定の位相差Δθで出力される。出力された高周波電力の位相差Δθは、位相モニタにより検出され、検出結果が可変制御部２５に出力される。可変制御部２５では、位相モニタからの出力である位相差Δθに基づいて、その位相差に対して最適なインピーダンスを判定し、整合回路２４をそのインピーダンスに可変制御するための制御信号を整合回路２４に出力する。可変整合回路２４は、制御信号を受けて可変制御部２５で演算されたインピーダンスとなるように、可変容量リアクタンス素子を駆動する。これにより、高周波電源１７ａ，１７ｂ側のインピーダンスと放電電極３側のインピーダンスが整合する。
【００７３】
このように、整合器１３にインピーダンスが可変である可変整合回路２４を設けることで、高周波電力が位相差を段階的に切り替えて供給されることにより放電電極側のインピーダンスが変動しても、この変動に追従させて整合回路のインピーダンスを可変制御することができる。これにより、可変整合回路では、高周波電力の位相によらず、高周波電源側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合、もしくは整合に近い状態にさせることができる。従って、放電電極に対して位相を切り替えて高周波電力を供給した場合においても、高周波電力の位相によって反射電力が急増することがなく、時間平均的に反射電力を低減させることができる。
特に、整合回路に設けられる可変リアクタンス素子の応答が遅い場合であっても、例えば、セルフクリーニング時など位相変調を低速（低周波数）で行う場合には、放電電極側のインピーダンスの変動に追従できるよう、整合回路のインピーダンスを可変制御することができる。
【００７４】
なお、基板への製膜は、その膜質を均一に保つために、異なる位相差の高周波電力の供給と供給停止を繰り返して行うことが好ましい。例えば、位相差１８０度の高周波電力を供給して供給を停止、位相差９０度の高周波電力を供給して供給を停止、位相差０度の高周波電力を供給して供給停止、最後に位相差−９０度の高周波電力を供給して供給停止というパターンを繰り返し行うことが好ましい。そして、高周波電力の供給の際に、位相差に応じて整合回路２４を可変制御する。
【００７５】
尚、本実施形態に対して、例えば、図９のように、整合器内に長さの異なる複数の給電線路を設け、給電線路によって変動する放電電極側のインピーダンスを整合させるように可変制御される可変整合回路に接続する。高周波電源から供給する高周波電力の位相を固定しても、給電線路の長さが切り替えられることにより、位相を調整することができるため、何れの給電線路を選択するかに応じて可変整合器を可変制御することで、放電電極側のインピーダンスと高周波電源側のインピーダンスとを整合、もしくは整合に近い状態にさせることができる。
【符号の説明】
【００７６】
２ 対向電極
３ａ〜３ｈ 放電電極
１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂ 整合器
１７ａ，１７ｂ 高周波電源
２０ａ〜２０ｄ 整合回路
２１ モニタ
２２ 整合回路選択部
２４ 可変整合回路
２５ 可変制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関し、特に、プラズマを用いて基板に処理を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池パネルに用いられるシリコン薄膜の生産効率向上の要請に伴い、高品質なシリコン薄膜を高速且つ大面積で製膜するようになりつつある。このような大面積（例えば、基板面積が１ｍ２以上の大きさ）の基板に対して、プラズマ化学蒸着（Ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＣＶＤ）によりシリコン薄膜を製膜する装置として、プラズマＣＶＤ装置が知られている。
【０００３】
プラズマＣＶＤ装置は、例えば、図１０に示すように、その真空室内に、製膜対象であるガラス基板９７が設置される対向電極９０、対向電極９０に向い合うように配設される放電電極９４を備え、真空室内又は外に放電電極９４に対して所定の高周波電力を供給する高周波電源９８を備えている。そして、高周波電源９８から超高周波数の高周波電力を放電電極９４に供給することで、真空室内部に供給したガスをプラズマ化して各種反応種を生成し、膜形成主要ラジカル種を対向電極９０側に移動したものが基板９７上に薄膜を形成する（例えば、特許文献１参照）。
このようなプラズマＣＶＤ装置では、高周波電源９８と放電電極９４とのインピーダンスが整合しないと、放電電極９４の高周波電力給電端部で反射される反射電力が大きく、放電電極９４に供給される実効パワーが低下して高周波電力の利用効率が低下したり、急に反射電力が大きくなる場合には高周波電源９８を破損する等の不具合が生じる。このため、放電電極９４と高周波電源９８との間には、これらのインピーダンスを極力整合するようにする整合器９３が設けられている。一般に、この種の整合器は、可変容量コンデンサ又は可変容量コイル等の可変リアクタンス素子を備え、サーボモータ等により可変リアクタンス素子の容量やインダクタンスを調節することで整合器のインピーダンスの値を調節して反射電力を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８６３０６号公報
【特許文献２】特開２００１−２５７０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したプラズマＣＶＤ装置で、基板面積が１ｍ２以上の大きさに対応するには、図示しないフェーズシフターにより位相変調しながら放電電極に高周波電力を供給することで、放電電極発生する定在波による電圧分布を時間平均化して均一化することが好ましい（特許文献２：特開２００１−２５７０９８号公報参照）。このプラズマＣＶＤ装置における整合器では、高周波電源から放電電極に対して位相変調しつつ高周波電力を供給した際に、その位相変調の周波数によっては、容量やインダクタンスを位相変調に追従させて調節することが出来ない。このため、例えば、高周波電力の位相がゼロとなる点をインピーダンスの整合点と定め、この整合点において、放電電極と高周波電源とのインピーダンスが整合するように、すなわち、放電電極での反射電力が最小となるように整合器の可変素子の容量を調節し、調節された値を固定している。容量が固定されると、整合点においてはインピーダンスが整合して反射電力が最小となるが、高周波電力の位相がゼロ以外の点においては反射電力が大きくなるという問題がある。換言すると、特定の位相の高周波電力が供給された場合には反射電力が小さくなるが、その他の位相の高周波電力が供給された場合には反射電力が大きくなるという問題があり、反射電力が大きい位相においては、高周波電力の利用効率が低下するだけでなく、反射波が急に増加すると高周波電源が破損する虞がある。また、放電電極の位置によって位相に対応した反射電力が異なるため、放電電極内の各位置において入力電力と反射電力との差である実効パワーが異なり、膜厚分布にばらつきを生じるという問題もある。
【０００６】
ここで、「整合」とは、放電電極からの高周波反射電力が最小もしくは最小と見なせる十分に小さい状態をいう。また「最小もしくは最小とみなせる十分に小さい状態」とは、反射電力が進行電力の数％以下の状態であり、好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下となる状況を示している。すなわち、整合するとは、放電電極のインピーダンスに完全に一致させて、反射電力をゼロにする状態のみならず、反射電力が最小もしくは最小とみなせる十分に小さい状態（整合に近い状態）をも含む。
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであって、膜厚分布を均一化するとともに、放電電極における反射電力を抑制することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、所定の周波数の高周波電力を位相変調して出力する高周波電源部と、基板を支持する対向電極と、前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路を有し、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる整合器と、前記高周波電力の供給時に、複数の前記整合回路のうち、前記位相変調の複数の位相に対して変動する前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合する整合回路を選択する選択手段と、を備えた基板処理装置を提供する。
【０００９】
本発明によれば、放電電極への高周波電力の供給時に複数の位相に対して、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路から少なくとも１つの整合回路を選択して適切な整合回路へ切り替えるので、供給される高周波電力が位相変調されることによって放電電極側のインピーダンスが時々刻々と変動しても、放電電極側のインピーダンス変動に追従させて、即ち、高周波電力の位相に応じて、高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスを整合させることができる。これにより、例えば、特定の位相ではインピーダンスが整合しない等の不具合が抑制され、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。また、プラズマ分布のより均一化が行なわれ膜厚分布や膜質分布が改善される。
【００１０】
なお、整合回路の選択は、複数の整合回路から高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとが最も整合する１つの整合回路を選択することができる他、いくつかの整合回路を組み合わせることにより、高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させることとしてもよい。
【００１１】
本発明は、所定の周波数の高周波電力を異なる位相に切り替えて出力する高周波電源部と、基板を支持する対向電極と、前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路を有し、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる整合器と、前記高周波電力の複数の位相に応じて、複数の前記整合回路のうち、前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合する整合回路を選択する選択手段と、を備えた基板処理装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路から少なくとも１つの整合回路を選択して適切な整合回路へ切り替えるので、供給される高周波電力の位相に応じて放電電極側のインピーダンスが変動しても、高周波電力の複数の位相に応じて高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスを整合させることができる。これにより、例えば、特定の位相ではインピーダンスが整合しない等の不具合が抑制され、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。また、プラズマ分布のより均一化が行なわれ膜厚分布や膜質分布が改善される。
【００１３】
上記した本発明の基板処理装置において、前記高周波電源部と前記整合器との間の電圧、電流及び電圧電流間の位相差を検出する検出器、または一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差を検出する検出器を備え、前記選択手段が、前記検出器による検出結果に基づいて前記整合回路を選択することが好ましい。
【００１４】
このようにすることで、前記高周波電源部と前記整合器間の検出器で検出した電圧、電流及び電圧電流間の位相差から、即時に整合器と放電電極の合成インピーダンスを演算し、前記合成インピーダンスから選択している前記整合回路のインピーダンスを引くことで放電電極側のインピーダンスを演算又は予測することができ、演算又は予測結果に基づいて、複数の整合器から高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させる整合回路を選択することができる。または前記高周波電源部と前記整合器間の検出器で検出した、一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差から、予め取得しておいた高周波電力位相差−放電電極インピーダンスの関係に基づいて、複数の整合器から高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させる整合回路を選択することができる。これにより、高周波電力に応じて高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させることができるので、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。
【００１５】
本発明は、所定の周波数の高周波電力を位相変調して出力する高周波電源と、基板を支持する対向電極と、前記高周波電源から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、インピーダンスが可変であり、前記高周波電源側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる可変整合器と、前記高周波電力の供給時に、前記位相変調により変動する前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源側のインピーダンスに整合するように前記可変整合器のインピーダンスを可変制御する制御手段と、を備えた基板処理装置を提供する。
【００１６】
本発明によれば、放電電極への高周波電力の供給時に、放電電極側のインピーダンスが高周波電源側のインピーダンスに整合するように可変整合器のンピーダンスを可変制御するので、供給される高周波電力が位相変調されることによって放電電極側のインピーダンスが時々刻々と変動しても、放電電極側のインピーダンス変動に追従させて、高周波電力の位相に応じて、高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスを整合させることができる。これにより、例えば、特定の位相ではインピーダンスが整合しない等の不具合が抑制され、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。
【００１７】
本発明は、所定の周波数の高周波電力を異なる位相に切り替えて出力する高周波電源部と、基板を支持する対向電極と、前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、インピーダンスが可変であり、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる可変整合器と、前記高周波電力の位相に応じて、前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合するように前記可変整合器のインピーダンスを可変制御する制御手段と、を備えた基板処理装置を提供する。
【００１８】
本発明によれば、放電電極側のインピーダンスが高周波電源部側のインピーダンスに整合するように可変整合器のンピーダンスを可変制御するので、供給される高周波電力の位相に応じて放電電極側のインピーダンスが変動しても、高周波電力の位相に応じて高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスを整合させることができる。これにより、例えば、特定の位相ではインピーダンスが整合しない等の不具合が抑制され、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。
【００１９】
上記した本発明の基板処理装置において、前記高周波電源部と前記整合器との間の電圧、電流及び電圧電流間の位相差を検出する検出器、または一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差を検出する検出器を備え、前記制御手段が、前記検出器による検出結果に基づいて前記整合器を可変制御することが好ましい。
【００２０】
このようにすることで、前記高周波電源部と前記整合器間の検出器で検出した電圧電流及び電圧電流間の位相差から、即時に整合器と放電電極の合成インピーダンスを演算し、前記合成インピーダンスから選択している前記整合回路のインピーダンスを引くことで放電電極側のインピーダンスを演算又は予測することができ、演算又は予測結果に基づいて、高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとが整合するように可変整合器のインピーダンスを可変制御することができる。または前記高周波電源部と前記整合器間の検出器で検出した、一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差から、予め取得しておいた高周波電力位相差−放電電極インピーダンスの関係に基づいて、高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとが整合するように可変整合器のインピーダンスを可変制御することができる。これにより、高周波電力に応じて高周波電源部側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させることができるので、高周波電力の位相等に拘わらず、反射電力を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、膜厚分布や膜質分布を均一化するとともに、放電電極における反射電力を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる薄膜製造装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる薄膜製造装置の一部を示す部分斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる放電電極に対する電力の供給等を説明する概略図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に適用される整合器の概略構成を説明する概略図である。
【図５】本発明の第１の実施形態において、高周波電源から出力された高周波電力が位相変調されて供給されたときに、放電電極側のインピーダンスが変動し得る範囲を示したスミスチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例において、高周波電源から出力された高周波電力が位相変調されて供給されたときに、放電電極側のインピーダンスが変動し得る範囲を示したスミスチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例にかかる薄膜製造装置において、整合器に長さの異なる複数の給電線路を設けた場合の参考図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に適用される整合器の概略構成を説明する概略図である。
【図９】本発明の第２の実施形態及び第２の実施形態の変形例にかかる薄膜製造装置において、整合器に長さの異なる複数の給電線路を設けた場合の参考図である。
【図１０】従来の薄膜製造装置にかかる概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
基板処理装置として、アモルファス太陽電池や微結晶太陽電池や液晶ディスプレイ用ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などに用いられる非晶質シリコン、微結晶シリコン、窒化シリコン等からなる膜の高速製膜処理を行うことが可能な薄膜製造装置、基板の表面処理を行うプラズマ装置の他、大面積のプラズマ処理が必要な表面改質装置やオゾナイザ等、真空から大気圧の広い圧力領域でのプラズマ生成装置などが挙げられる。本実施形態においては、基板処理装置の一例として、薄膜製造装置、特にプラズマＣＶＤ製膜装置について説明する。
【００２５】
図１乃至図４に示すように、薄膜製造装置１は、製膜室６、対向電極２、均熱板５、均熱板保持機構１１、放電電極３、防着板４、支持部７、高周波電源部１７ａ，１７ｂ、同軸給電部１２ａ，１２ｂ、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂ（以下、全ての整合器を示すときは単に符号「１３」を付し、各整合器を示すときは符号「１３ａｔ」、「１３ａｂ」等を付す。）、モニタ２１、整合回路選択部２２、高真空排気部３１、低真空排気部３５及び台３７を備えている。なお、本図において、ガス供給に関する構成は省略している。
【００２６】
製膜室６は、真空容器であり、その内部で基板８に微結晶シリコン膜などを製膜する。製膜室６は、台３７上で鉛直方向に対してθ＝７度〜１２度傾けて保持されている。このため、対向電極２の基板８の製膜処理面の法線が、水平方向に対して７度〜１２度上に向く。基板８を鉛直方向から僅かに傾けることは、装置の設置スペースの増加を抑えながら基板８の自重を利用して少ない手間で基板８を保持し、更に基板８と対向電極２の密着性を向上して基板８の温度分布と電位分布を均一化することが出来て好ましい。
【００２７】
対向電極２は、基板８を保持可能な保持手段（図示せず）を有する非磁性材料の導電性の板である。セルフクリーニングを行う場合は耐フッ素ラジカル性を備えることが好ましく、ニッケル合金やアルミやアルミ合金の板を使用することが望ましい。対向電極２は、放電電極３に対向する電極（例えば、接地側電極）となる。対向電極２は、一方の面が均熱板５の表面に密接し、製膜時に他方の面が基板８の表面と密接するようになっている。
【００２８】
均熱板５は、内部に温度制御された熱媒体を循環したり、または温度制御されたヒーターを組み込むことで、自身の温度を制御して、全体を概ね均一な温度とし、接触している対向電極２の温度を所定温度に均一化する機能を有する。ここで、熱媒体は、非導電性媒体であり、水素やヘリウムなどの高熱伝導性ガス、フッ素系不活性液体、不活性オイル、及び純水等が使用でき、特に、１５０℃〜２５０℃の範囲でも圧力が上がらずに制御が容易であることから、フッ素系不活性液体（例えば商品名：ガルデン、Ｆ０５など）の使用が好適である。
【００２９】
均熱板保持機構１１は、均熱板５及び対向電極２を製膜室６の側面（図１の右側）に対して略平行となるように保持するとともに、均熱板５、対向電極２および基板８を、放電電極３に接近離間可能に保持する。また、均熱板保持機構１１は、製膜時に均熱板５等を放電電極３に接近させて、基板８を放電電極３から、例えば３ｍｍから２０ｍｍの範囲内に位置させることができる。
【００３０】
防着板４は、接地されプラズマの広がる範囲を抑えることにより、膜が製膜される範囲を制限するものであり、電極３における対向電極２と反対側の空間を覆うように支持部７で保持されている。本実施形態の場合、図１に示すように、製膜室６の内側における防着板４の後ろ側（基板８と反対の側）の壁に膜が製膜されないようにしている。
【００３１】
支持部７は、製膜室６の側面（図１における左側の側面）から内側へ垂直に延びる部材であり、支持部７は防着板４と結合され、放電電極３における対向電極２と反対側の空間を覆うように防着板４を保持している。また、支持部７は放電電極３と絶縁的に結合され、放電電極３を製膜室６の側面（図１における左側の側面）に対して略平行に保持している。
【００３２】
高真空排気部３１は、粗引き排気された製膜室６内の気体をさらに排気して、製膜室６内を高真空とする高真空排気用の真空ポンプである。弁３２は、高真空排気部３１と製膜室６との経路を開閉する弁である。低真空排気部３５は、初めに製膜室６内の気体を排気して、製膜室６内を低真空とする粗引き排気用の真空ポンプである。弁３４は、低真空排気部３５と製膜室６との経路を開閉する。台３７は、上面に配置された保持部３６を介して製膜室６を保持するものである。台３７の内部には低真空排気部３５が配置される領域が形成されている。低真空排気部３５は必ずしも台３７の内部にある必要は無く、機側に設けても良く、さらに排気口は高真空排気部３１と同様に製膜室６の上部から排気してもよい。
【００３３】
図２に示すように、放電電極３は、二本の横電極の間に設けられた各棒状の縦電極を略平行に組み合わせて構成されている。なお、放電電極３を、更に複数の電極単位に分割構成しても良い。放電電極３を分割構成する場合は、好ましくは給電点の数に合わせて分割形成する。放電電極３は、本実施の形態では、例えば、８個の放電電極３ａ〜３ｈを備えており、各放電電極３ａ〜３ｈは、互いに略平行にＹ方向へ伸びる二本の横電極と、二本の横電極２０の間に設けられ互いに略平行にＸ方向へ伸びる複数の棒状の縦電極とを備えている（図示せず）。ただし、放電電極の数は必ずしも８個ではなく、これよりも多い場合と少ない場合があり、特に限定されるものではない。
【００３４】
放電電極３ａの両端には給電点５３，５４が設けられ、給電点５３側には、整合器１３ａｔと、高周波給電伝送路１４ａと、同軸給電部１２ａと、熱媒体供給管１５ａおよび原料ガス配管１６ａが設けられている。また、また、給電点５４側には、整合器１３ａｂと、高周波給電伝送路１４ｂと、同軸給電部１２ｂと、熱媒体供給管１５ｂおよび原料ガス配管１６ｂが設けられている。
【００３５】
同様に、放電電極３ｂ〜３ｈのそれぞれに対して、その両端に給電点５３，５４が設けられ、各放電電極３ｂ〜３ｈの給電点５３側には、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔと、高周波給電伝送路１４ａと、同軸給電部１２ａと、熱媒体供給管１５ａおよび原料ガス配管１６ａがそれぞれ設けられている。また、給電点５４側には、整合器１３ａｂ〜１３ｈｂと、高周波給電伝送路１４ａと、同軸給電部１２ｂと、熱媒体供給管１５ｂおよび原料ガス配管１６ｂがそれぞれ設けられている。なお図２においては、図を見やすくするために整合器１３ａｔ，１３ａｂ，１３ｈｔのみを表示し、他の整合器の表示を省略している。
【００３６】
図３に示すように、同軸給電部１２ａ，１２ｂは、整合器１３から供給される高周波電力を放電電極３へ供給するものである。同軸給電部１２ａ，１２ｂは、一方を放電電極３ａ〜３ｈに電気的に接続され、他方を整合器１３に電気的に接続されている。
【００３７】
熱媒体供給管１５ｂは、図２に示すように、整合器１３ａｂ〜１３ｈｂに対して熱媒体供給装置（図示せず）から熱媒体を供給する。供給された熱媒体は同軸給電部１２ｂを介して放電電極３ａ〜３ｈへ供給される。そして、熱媒体は放電電極３ａ〜３ｈから同軸給電部１２ａを介して整合器１３ａｔ〜１３ｈｔに流入し、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔから熱媒体供給管１５ａを介して熱媒体供給装置（図示せず）へ送出される。熱媒体は上述のように、下側の整合器１３ａｂ〜１３ｈｂから上側の整合器１３ａｔ〜１３ｈｔへ向って流されることが好ましい。このように流すことで滞留箇所や未到達の箇所が発生することなく、熱媒体を放電電極３内に行き渡らせることができるからである。
【００３８】
放電電極３ａ〜３ｈの温度調節を行う場合、同軸給電部１２ａ，１２ｂは、例えば、その円管の中心部分に設けた細管を用いて熱媒体を通し、その周辺部を用いて電力を給電することが可能である。放電電極３の給電点５４（後述）側へ熱媒体を供給し、放電電極３の給電点５３（後述）側から熱媒体供給装置へ熱媒体を送出する。熱媒体の温度を熱媒体供給装置で制御することで、放電電極３の温度を所望の温度に制御して製膜室６内のヒートバランスを適切に保つことができる。これにより、基板８の表裏温度差に伴うソリ変形を抑制することができる。
【００３９】
整合器１３は、何れも出力側のインピーダンスを調節することにより、後述する高周波電源１７ａ，１７ｂのインピーダンスと放電電極３のインピーダンスとを整合するものであり、高周波電源１７ａ，１７ｂから供給された高周波電力に対してインピーダンスを整合して、高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ、同軸給電部１２ａ，１２ｂを介して高周波電力を放電電極３へ送電する。
【００４０】
以下、整合器１３について図３〜図５を参照して説明する。
図４に示すように、整合器１３は、夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路を備えている。以下、本実施の形態においては、整合器１３が４つの整合回路２０ａ〜２０ｄを備えているものとして説明する。なお、整合器１３は４つに限定したものでなく、４つ以上でも以下でもよい。整合器１３が取りうるインピーダンスの範囲の大きい場合には特定インピーダンスを多く、逆に整合器１３が取りうるインピーダンスの範囲が小さい場合には特定インピーダンスを少なくできる。本実施形態では、整合器１３が取りうるインピーダンスの範囲を４つに特定のインピーダンスに振り分けている。
【００４１】
整合回路２０ａ〜２０ｄは、例えば、コンデンサやインダクタ等を備え、高周波電源１７ａ，１７ｂから高周波電力が位相変調されつつ出力された場合に、変動する放電電極側のインピーダンスのうち、特定のインピーダンス４つを整合させて放電電極に対する反射電力が最小となるように、予め夫々が互いに異なるインピーダンスに設定されている。
【００４２】
整合回路２０ａ〜２０ｄのインピーダンスの設定は、例えば、以下のように行うことができる。まず、図５に示すように、高周波電力の位相が０度である場合に反射電力が０となる、もしくは反射電力が進行電力の５％以下、さらに好ましくは３％以下で反射電力が０とみなせるような場合を基準として、高周波電源１７ａ，１７ｂから出力された高周波電力が位相変調されて供給されたときに、放電電極側のインピーダンスが変動し得る範囲を予め把握する。続いて、この範囲から整合点としてインピーダンスの代表値を整合回路２０ａ〜２０ｄと同数、即ち４つ定め、この代表値を中心に夫々が重複しないように、放電電極側のインピーダンスが変動し得る範囲を４つの範囲に分割し、各範囲を整合回路２０ａ〜２０ｄのそれぞれに割り当てる。更に、各整合回路２０ａ〜２０ｄが、整合点として定めた４つの放電電極側のインピーダンスと高周波電源側のインピーダンスとが最も整合するように、即ち、反射電力が最小、もしくは最小と見なせる反射電力が十分に小さい状態となるように、そのコンデンサ又はインダクタの容量又はインピーダンスを設定する。これにより、反射電力が進行電力の５％以下、さらに好ましくは３％以下となる。
尚、整合回路２０ａ〜２０ｄの内部構成は特に限定されるものでなく、可変コンデンサ、可変インダクタ等を組み合わせることにより、整合回路２０ａ〜２０ｄが、整合点として定めた４つの放電電極側のインピーダンスと高周波電源側のインピーダンスとが最も整合するように設定されればよい。
【００４３】
図５に示す例では、高周波電源１７ａ，１７ｂと整合器１３との間の検出器２１で検出した電圧電流及び電圧電流間の位相差から、整合器と放電電極の合成インピーダンスを演算し、合成インピーダンスから選択している整合回路のインピーダンスを引くことで放電電極側のインピーダンスを演算する。検出により導出した放電電極側のインピーダンスをスミスチャートにプロットすることで放電電極側のインピーダンスが変動し得る範囲を予め把握し、把握した範囲を（１）〜（４）の４つの範囲に分割し、このうち（１）の範囲を整合回路２０ａに、（２）の範囲を整合回路２０ｂに、（３）の範囲を整合回路２０ｃに、（４）の範囲を整合回路２０ｄに夫々割り当てる。各整合回路２０ａ〜２０ｄに対して割り当てられる放電電極のインピーダンスの範囲は、インピーダンスをＺ＝Ｒ＋ｊＸとした場合に、Ｒの範囲とＸの範囲とで定義することができ、以下の表１のようになる。
【００４４】
【表１】
【００４５】
モニタ２１は、整合器１３と後述する高周波電源１７ａ，１７ｂとの間に設けられ、整合器１３と高周波電源１７ａ，１７ｂとの間の、位相変調によって変動する電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θを検出し、検出した電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θを整合回路選択部２２に出力する。
【００４６】
整合回路選択部２２は、高周波電力の供給時に、整合回路２０ａ〜２０ｄのうち、高周波電力が位相変調されることにより変動する放電電極側のインピーダンスが定めたインピーダンス（ＲおよびＸ）範囲に該当する整合回路を選択する。即ち、整合回路選択部２２は、モニタ２１で検出した電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θに基づいて、以下の数１式により整合器と放電電極の合成インピーダンスを演算し、合成インピーダンスから選択している整合回路のインピーダンスを引くことで放電電極側のインピーダンスを演算し、演算された放電電極側のインピーダンスが定めたインピーダンスの範囲（１）〜（４）の何れの範囲に最も該当するかを判定する。そして、判定結果から、該当する範囲に割り当てられた整合回路を選択する。整合器１３では、選択された整合回路が、高速に瞬時に整合回路を切り替えて、高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ及び同軸給電部１２ａ，１２ｂと接続される。
【００４７】
【数１】
【００４８】
なお、整合回路の切り替えは、整合回路選択部２２によって行ってもよく、また別途デジタルリレーなどのスイッチング回路を設け、整合回路選択部２２から何れの整合回路を選択したかに係る信号を、スイッチング回路に出力することで行ってもよい。高速に瞬時に整合回路を切り替えるにあたり、切り替え時間は位相変調の周期の１／１０以下が好ましく、例えば１０μS以下が好ましい。
【００４９】
高周波電源１７ａ，１７ｂは高周波電力、例えばＶＨＦ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：３０ＭＨｚから３００ＭＨｚ）の周波数帯域の高周波電力、より好ましくは４０ＭＨｚから１００ＭＨｚ程度の周波数を有する高周波電力を供給するものである。また、高周波電源１７ａ，１７ｂは、供給する高周波電力の周波数を変動可能に、例えば、６０ＭＨｚの高周波電源においては、周波数を５８．５ＭＨｚから５９．９ＭＨｚ、または、６０．１ＭＨｚから６１．５ＭＨｚのように変動可能に構成されている。
【００５０】
放電電極３ａ〜３ｈの給電点５３には、図３に示すように、高周波電源１７ａから高周波電力が供給され、給電点５４には、高周波電源１７ｂから高周波電力が供給される。図１に示すように、電極３a〜３ｈと平行な位置には、基板８を乗せる対向電極２が配置され、電極３a〜３ｈと対向電極２との間には、高周波電力が給電されることによりプラズマが生成される。
【００５１】
具体的には、高周波電源１７ａから、高周波給電伝送路１４ａ、整合器１３ａｔ〜１３ｈｔ、同軸給電部１２ａを介して放電電極３ａ〜３ｈの給電点５３にそれぞれ高周波電力が供給される。同様に、高周波電源１７ｂから高周波給電伝送路１４ｂ、整合器１３ａｂ〜１３ｈｂ、同軸給電部１２ｂを介して放電電極３ａ〜３ｈの給電点５４にそれぞれ高周波電力が供給される。さらに、給電点５３と給電点５４の近傍に接続された原料ガス配管１６ａと１６ｂから原料ガスが供給される。そして、各放電電極３ａ〜３ｈは、図２中の矢印に示す方向（対向電極側）へ略均一に原料ガスを放出し、プラズマで分解して膜形成主要ラジカル種を生成することで、基板８に膜を製膜する。
【００５２】
さらに、高周波電源１７ａと高周波電源１７ｂは、図示しないフェーズシフター等の位相変調器が電気的に接続されており、一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を可変とすることで位相変調を行いつつ所定の周波数を有する高周波電力を供給する。これにより、放電電極３ａ〜３ｈ上に生成される定在波が動き、高周波電力を供給している間の時間平均的に電圧を平均化させることができる。従って、放電電極３ａ〜３から放出される膜形成主要ラジカル種も平均化され、製膜された膜厚と膜質が均一化される。
【００５３】
次に、上記の構成からなる薄膜製造装置１において、高周波電源１７ａ，１７ｂから高周波電力を出力した場合について説明する。薄膜製造装置１が起動すると、高周波電源１７ａ，１７ｂにより所定の周波数の高周波電力が位相変調されつつ出力される。出力された高周波電力の電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θは、モニタ２１により検出され、検出結果が整合回路選択部２２に出力される。
【００５４】
整合回路選択部２２では、電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θに基づいて即時に放電電極側のインピーダンスを演算し、演算結果から何れの整合回路２０ａ〜２０ｄが最適であるかを判定する。すなわち、演算したインピーダンスが、各整合回路２０ａ〜２０ｄに設定されたインピーダンスの範囲に該当するかを判断することで、最適な整合回路を選択する。選択された整合回路は、デジタルリレーによる高速スイッチング回路などにより高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ、及び同軸給電部１２ａ，１２ｂと接続され、これにより、高周波電源１７ａ，１７ｂからの高周波電力は、高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ、整合器１３、及び同軸給電部１２ａ，１２ｂを介して放電電極３ａ〜３ｈへ供給される。
【００５５】
このように、整合器１３に複数の整合回路２０ａ〜２０ｄを設け、整合回路２０ａ〜２０ｄの夫々に対して異なるインピーダンス選定範囲を設定することで、高周波電力が位相変調されることにより放電電極側のインピーダンスが変動しても、この変動に追従させて反射波を低く抑えることができる整合回路を選択することができる。これにより、各整合回路では、高周波電力の位相によらず、高周波電源側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させることができる。従って、インピーダンスを整合させた位相では反射電力が小さいだけでなく、少し変動した位相においても反射電力が大きくなる前に別の整合点に切り替える。放電電極に対して位相変調しながら高周波電力を供給した場合においても、高周波電力の位相によって反射電力が急増することがなく、全ての位相に対して反射波電力を低く抑えるとともに、時間平均的に反射電力を低減させることができる。
【００５６】
尚、本実施形態においては、モニタ２１によって電圧Ｖ、電流Ｉ及び電圧電流間の位相差θを検出し、これらの値に基づいて即時に放電電極側のインピーダンスを演算し、整合回路を選択する構成としたが、このような構成に限られることはない。例えば、一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差Δθを検出する位相モニタを設ける、又は、高周波電源の変調信号外部出力などにより位相差Δθを検出し、整合回路選択部においては、検出した位相差Δθに基づいて、複数の整合回路から位相差Δθに追従させて最も適切な整合回路を選択する構成とすることができる。この場合、各整合回路に対しては、例えば、以下の表２のように代表する位相θを選定し，その代表値を含めた位相θの適用範囲を予め取得した高周波電力位相差-放電電極インピーダンスの関係より定めることができ、整合回路を構成する各素子は、高周波電力がこの代表値の位相に該当するときに反射電力が最も小さくなる、もしくは最も小さくなると見なせる十分に小さい状態となり、反射電力が進行電力の５％以下、さらに好ましくは３％以下となるような容量又はインピーダンスに設定する。
【００５７】
【表２】
【００５８】
〔第１の実施形態の変形例〕
次に、上記した本発明の第１の実施形態に対する変形例について説明する。本変形例は、高周波電源から高周波電力を供給する場合に、位相変調を行わず、異なる位相の高周波電力を段階的に切り替えて供給するものであり、整合回路を複数備えている点で上記した第１の実施形態と共通する。このため、上記第１の実施形態の説明に用いた図面を参照して説明する。
【００５９】
本変形例の場合、整合回路のインピーダンスは以下のように設定する。即ち、まず、第１の実施形態と同様に、高周波電源１７ａ，１７ｂのうち一方から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差を段階的に切り替えて供給されたときに、各位相差高周波電力出力時の放電電極側のインピーダンスを予め把握する（図５、図６参照）。続いて、各位相において反射電力が最小となる整合点、もしくは最も小さくなると見なせる十分に反射電力が小さい状態の整合点を整合回路２０ａ〜２０ｄのそれぞれに割り当てる。これにより、整合点では反射電力が進行電力の５％以下、さらに好ましくは３％以下となる。
【００６０】
本実施形態においては、例えば、図６のように、高周波電力の位相が１８０度のときは整合回路２０ａが、位相が９０度のときは整合回路２０ｂが、位相が０度の時は整合回路２０ｃが、位相が−９０度のときは整合回路２０ａが夫々高周波電源側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合させるようになっている。
【００６１】
また、整合器１３と後述する高周波電源１７ａ，１７ｂとの間に、モニタ２１に代えて一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差Δθを検出する位相モニタを設け、検出した位相差Δθを整合回路選択部２２に出力する。整合回路選択部２２では、位相モニタからの出力である位相差Δθに基づいて、その位相において何れの整合回路が最適であるかを判断し、選択する。そして、選択した整合回路への切替信号を整合器１３へ直接出力することで整合回路を切り替える。なお、切替信号を整合器１３へ直接出力せずに、別途デジタルリレーなどのスイッチング手段を設けることで素早く整合回路の切替を行ってもよい。
【００６２】
薄膜製造装置１が起動すると、高周波電源１７ａ，１７ｂにより所定の周波数の高周波電力が一方の高周波電力位相を基準として所定の位相差Δθで出力される。出力された高周波電力の位相差Δθは、位相モニタにより検出され、検出結果が整合回路選択部２２に出力される。整合回路選択部２２では、位相差Δθに基づいて即時に何れの整合回路２０ａ〜２０ｄが最適であるかを判定する。すなわち、検出された位相差Δθが、各整合回路２０ａ〜２０ｄに割り当てられた位相の何れに該当するかを判断することで、最適な整合回路を選択する。選択された整合回路は高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ、及び同軸給電部１２ａ，１２ｂと切り替えて接続され、これにより、高周波電源１７ａ，１７ｂからの高周波電力は、高周波給電伝送路１４ａ，１４ｂ、整合器１３、及び同軸給電部１２ａ，１２ｂを介して放電電極３ａ〜３ｈへ供給される。
【００６３】
なお、基板への製膜は、その膜質を均一に保つために、異なる位相差の高周波電力の供給と供給停止を繰り返して行うことが好ましい。例えば、位相差１８０度の高周波電力を供給して供給を停止、位相差９０度の高周波電力を供給して供給を停止、位相差０度の高周波電力を供給して供給停止、最後に位相差−９０度の高周波電力を供給して供給停止というパターンを繰り返し行うことが好ましい。そして、高周波電力の供給の際に、位相差に応じて整合回路２０ａ〜２０ｄを選択して切り替える。
【００６４】
このように、整合器１３に複数の整合回路２０ａ〜２０ｄを設け、整合回路２０ａ〜２０ｄの夫々に対して異なるインピーダンスを設定することで、高周波電力が位相差を段階的に切り替えて供給されることにより放電電極側のインピーダンスが変動しても、この変動に追従させて整合回路を選択することができる。これにより、各整合回路では、高周波電力の位相によらず、高周波電源側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合、もしくは整合に近い状態にさせることができる。従って、放電電極に対して位相を切り替えて高周波電力を供給した場合においても、高周波電力の位相によって反射電力が急増することがなく、切り替えて供給する全ての位相差に対して反射波電力を低く抑えるとともに、時間平均的に反射電力を低減させることができる。
【００６５】
尚、本実施形態に対して、例えば、図７のように、整合器に長さの異なる複数の給電線路を設け、給電線路によって変動する放電電極側のインピーダンスを整合させるようなインピーダンスに設定された複数の整合回路を接続する。高周波電源から供給する高周波電力の位相差を固定しても、給電線路の長さが切り替えられることにより、位相差を調整することができるため、何れの給電線路を選択するかに応じて最も適切な整合回路を選択することで、放電電極側のインピーダンスと高周波電源側のインピーダンスとを整合、もしくは整合に近い状態にさせることができる。
【００６６】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態の薄膜製造装置が第１の実施形態と異なる点は、整合器１３が複数の整合回路２０ａ〜２０ｄに代えてインピーダンスが可変である可変整合回路２４を備えると共に、可変整合回路２４が設けられたことに伴って整合回路選択部２２に代えて可変整合回路２４を可変制御する可変制御部２５を備える点である。以下、本実施形態の薄膜製造装置ついて、第１の実施形態及びその変形例と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００６７】
図８に示すように、本実施形態の整合器１３は、可変整合回路２４を備えている。可変整合回路２４は、例えば、可変コンデンサ、可変インダクタ等の可変リアクタンス素子を少なくとも一つ備え、そのインピーダンスが可変であり、高周波電源部側のインピーダンスに放電電極側のインピーダンスを整合させる。可変制御部２５は、高周波電力の供給時に、位相変調により変動する放電電極３側のインピーダンスが高周波電源部１７ａ，１７ｂ側のインピーダンスに整合するように可変整合回路２４のインピーダンスを可変制御する。
【００６８】
このように構成された薄膜製造装置において、薄膜製造装置１が起動すると、高周波電源１７ａ，１７ｂにより所定の周波数の高周波電力が位相変調されつつ出力される。出力された高周波電力の電圧Ｖ、電流Ｉおよび電圧電流間の位相差Δθは、モニタ２１により検出され、検出結果が可変制御部２５に出力される。
【００６９】
可変制御部２５では、電圧Ｖ、電流Ｉおよび電圧電流間の位相差Δθに基づいて即時に整合器と放電電極の合成インピーダンスを演算し、合成インピーダンスから整合回路のインピーダンスを引くことで放電電極側のインピーダンスを演算し、演算したインピーダンスに可変制御するための制御信号を整合回路２４に出力する。可変整合回路２４は、制御信号を受けて可変制御部２５で演算されたインピーダンスとなるように、可変容量リアクタンス素子を駆動する。これにより、高周波電源１７ａ，１７ｂ側のインピーダンスと放電電極３側のインピーダンスが整合する。
【００７０】
このように、整合器１３にインピーダンスが可変である可変整合回路２４を設けることで、高周波電力が位相変調されることにより放電電極側のインピーダンスが変動しても、この位相差の変動に対して整合回路のインピーダンスを演算から算出した値へ可変制御することができるので、放電電極側のインピーダンスに変動追従させることができる。これにより、各整合回路では、高周波電力の位相によらず、高周波電源側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合、もしくは整合に近い状態にさせることができる。従って、放電電極に対して位相変調しながら高周波電力を供給した場合においても、高周波電力の位相によって反射電力が急増することがなく、時間平均的に反射電力を低減させることができる。
特に、整合回路に設けられる可変リアクタンス素子の応答が遅い場合であっても、例えば、セルフクリーニング時など位相変調を低速（低周波数）で行う場合には、放電電極側のインピーダンスの変動に追従できるよう整合回路のインピーダンスを可変制御することができる。
【００７１】
〔第２の実施形態の変形例〕
次に、上記した本発明の第２の実施形態に対する変形例について説明する。本変形例は、高周波電源から高周波電力を供給する場合に、位相変調を行わず、異なる位相の高周波電力を段階的に切り替えて供給するものであり、整合回路を複数備えている点で上記した第１の実施形態と共通する。このため、上記第２の実施形態の説明に用いた図面を参照して説明する。
【００７２】
本変形例では、整合器１３と後述する高周波電源１７ａ，１７ｂとの間に、モニタ２１に代えて一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差Δθを検出する位相モニタを設けている。薄膜製造装置１が起動すると、高周波電源１７ａ，１７ｂにより所定の周波数の高周波電力が一方の高周波電力位相を基準として所定の位相差Δθで出力される。出力された高周波電力の位相差Δθは、位相モニタにより検出され、検出結果が可変制御部２５に出力される。可変制御部２５では、位相モニタからの出力である位相差Δθに基づいて、その位相差に対して最適なインピーダンスを判定し、整合回路２４をそのインピーダンスに可変制御するための制御信号を整合回路２４に出力する。可変整合回路２４は、制御信号を受けて可変制御部２５で演算されたインピーダンスとなるように、可変容量リアクタンス素子を駆動する。これにより、高周波電源１７ａ，１７ｂ側のインピーダンスと放電電極３側のインピーダンスが整合する。
【００７３】
このように、整合器１３にインピーダンスが可変である可変整合回路２４を設けることで、高周波電力が位相差を段階的に切り替えて供給されることにより放電電極側のインピーダンスが変動しても、この変動に追従させて整合回路のインピーダンスを可変制御することができる。これにより、可変整合回路では、高周波電力の位相によらず、高周波電源側のインピーダンスと放電電極側のインピーダンスとを整合、もしくは整合に近い状態にさせることができる。従って、放電電極に対して位相を切り替えて高周波電力を供給した場合においても、高周波電力の位相によって反射電力が急増することがなく、時間平均的に反射電力を低減させることができる。
特に、整合回路に設けられる可変リアクタンス素子の応答が遅い場合であっても、例えば、セルフクリーニング時など位相変調を低速（低周波数）で行う場合には、放電電極側のインピーダンスの変動に追従できるよう、整合回路のインピーダンスを可変制御することができる。
【００７４】
なお、基板への製膜は、その膜質を均一に保つために、異なる位相差の高周波電力の供給と供給停止を繰り返して行うことが好ましい。例えば、位相差１８０度の高周波電力を供給して供給を停止、位相差９０度の高周波電力を供給して供給を停止、位相差０度の高周波電力を供給して供給停止、最後に位相差−９０度の高周波電力を供給して供給停止というパターンを繰り返し行うことが好ましい。そして、高周波電力の供給の際に、位相差に応じて整合回路２４を可変制御する。
【００７５】
尚、本実施形態に対して、例えば、図９のように、整合器内に長さの異なる複数の給電線路を設け、給電線路によって変動する放電電極側のインピーダンスを整合させるように可変制御される可変整合回路に接続する。高周波電源から供給する高周波電力の位相を固定しても、給電線路の長さが切り替えられることにより、位相を調整することができるため、何れの給電線路を選択するかに応じて可変整合器を可変制御することで、放電電極側のインピーダンスと高周波電源側のインピーダンスとを整合、もしくは整合に近い状態にさせることができる。
【符号の説明】
【００７６】
２ 対向電極
３ａ〜３ｈ 放電電極
１３ａｔ〜１３ｈｔ，１３ａｂ〜１３ｈｂ 整合器
１７ａ，１７ｂ 高周波電源
２０ａ〜２０ｄ 整合回路
２１ モニタ
２２ 整合回路選択部
２４ 可変整合回路
２５ 可変制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の高周波電力を位相変調して出力する高周波電源部と、
基板を支持する対向電極と、
前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、
夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路を有し、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる整合器と、
前記高周波電力の供給時に、複数の前記整合回路のうち、前記位相変調の複数の位相に対して変動する前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合する前記整合回路を選択する選択手段と、
を備えた基板処理装置。
【請求項２】
所定の周波数の高周波電力を異なる位相に切り替えて出力する高周波電源部と、
基板を支持する対向電極と、
前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、
夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路を有し、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる整合器と、
前記高周波電力の複数の位相に応じて、複数の前記整合回路のうち、前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合する前記整合回路を選択する選択手段と、
を備えた基板処理装置。
【請求項３】
前記高周波電源部と前記整合器との間の、電圧、電流及び電圧電流間の位相差を検出する検出器、または一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差を検出する検出器を備え、
前記選択手段が、前記検出器による検出結果に基づいて前記整合回路を選択する請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
所定の周波数の高周波電力を位相変調して出力する高周波電源部と、
基板を支持する対向電極と、
前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、
インピーダンスが可変であり、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる可変整合器と、
前記高周波電力の供給時に、前記位相変調により変動する前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合するように前記可変整合器のインピーダンスを可変制御する制御手段と、
を備えた基板処理装置。
【請求項５】
所定の周波数の高周波電力を異なる位相に切り替えて出力する高周波電源部と、
基板を支持する対向電極と、
前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、
インピーダンスが可変であり、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる可変整合器と、
前記高周波電力の位相に応じて、前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合するように前記可変整合器のインピーダンスを可変制御する制御手段と、
を備えた基板処理装置。
【請求項６】
前記高周波電源部と前記整合器との間の、電圧、電流及び電圧電流間の位相差を検出する検出器、または一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差を検出する検出器を備え、
前記制御手段が、前記検出器による検出結果に基づいて前記整合器を可変制御する請求項４又は請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項１】
所定の周波数の高周波電力を位相変調して出力する高周波電源部と、
基板を支持する対向電極と、
前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、
夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路を有し、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる整合器と、
前記高周波電力の供給時に、複数の前記整合回路のうち、前記位相変調の複数の位相に対して変動する前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合する前記整合回路を選択する選択手段と、
を備えた基板処理装置。
【請求項２】
所定の周波数の高周波電力を異なる位相に切り替えて出力する高周波電源部と、
基板を支持する対向電極と、
前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、
夫々が異なるインピーダンスに設定された複数の整合回路を有し、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる整合器と、
前記高周波電力の複数の位相に応じて、複数の前記整合回路のうち、前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合する前記整合回路を選択する選択手段と、
を備えた基板処理装置。
【請求項３】
前記高周波電源部と前記整合器との間の、電圧、電流及び電圧電流間の位相差を検出する検出器、または一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差を検出する検出器を備え、
前記選択手段が、前記検出器による検出結果に基づいて前記整合回路を選択する請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
所定の周波数の高周波電力を位相変調して出力する高周波電源部と、
基板を支持する対向電極と、
前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、
インピーダンスが可変であり、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる可変整合器と、
前記高周波電力の供給時に、前記位相変調により変動する前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合するように前記可変整合器のインピーダンスを可変制御する制御手段と、
を備えた基板処理装置。
【請求項５】
所定の周波数の高周波電力を異なる位相に切り替えて出力する高周波電源部と、
基板を支持する対向電極と、
前記高周波電源部から出力された高周波電力が供給され、該高周波電力により前記対向電極との間にプラズマを形成する放電電極と、
インピーダンスが可変であり、前記高周波電源部側のインピーダンスに前記放電電極側のインピーダンスを整合させる可変整合器と、
前記高周波電力の位相に応じて、前記放電電極側のインピーダンスが前記高周波電源部側のインピーダンスに整合するように前記可変整合器のインピーダンスを可変制御する制御手段と、
を備えた基板処理装置。
【請求項６】
前記高周波電源部と前記整合器との間の、電圧、電流及び電圧電流間の位相差を検出する検出器、または一方の高周波電源から供給する高周波電力の位相を基準として、他方の高周波電源から供給する高周波電力の位相差を検出する検出器を備え、
前記制御手段が、前記検出器による検出結果に基づいて前記整合器を可変制御する請求項４又は請求項５に記載の基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−３８１２３（Ｐ２０１１−３８１２３Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８３５３４（Ｐ２００９−１８３５３４）
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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