(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理を行うチャンバ室内に、プラズマ励起用電力が供給されるプラズマ励起電極と、
該プラズマ励起電極に対向し、前記チャンバ室のチャンバ壁と直流的に同電位であるサセプタ電極とを備え、
該サセプタ電極は、前記プラズマ励起用電力による高周波電流がプラズマ空間を経由した後流入する電極であり、
前記チャンバ壁と前記サセプタ電極とを交流的に短絡していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記チャンバ壁と前記サセプタ電極とを導通させていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記サセプタ電極と前記チャンバ壁とを短絡させている、前記チャンバ側の点は、前記チャンバ室の側壁から水平方向に５００ｍｍ未満の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記サセプタ電極と前記チャンバ壁とを短絡させているそれぞれの点が前記チャンバ室の側壁から水平方向に５００ｍｍ未満の範囲にあることを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記チャンバ壁と前記サセプタ電極とを複数の点で短絡させていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記チャンバ壁と前記サセプタ電極とを短絡させる短絡点が前記サセプタ電極の中心に対して略点対称であることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
プラズマ処理を行うチャンバ室内に、プラズマ励起用電力が供給されるプラズマ励起電極と、
該プラズマ励起電極と対向して設けられ、前記プラズマ励起用電力による高周波電流がプラズマ空間を経由した後流入するサセプタ電極と、
該サセプタ電極の周囲に設けられた、前記チャンバ室のチャンバ壁と直流的に同電位のサセプタシールドと、を備え、
前記チャンバ壁と前記サセプタシールドとを交流的に短絡していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記チャンバ壁と前記サセプタシールドとを導通させていることを特徴とする請求項７記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記サセプタシールドと前記チャンバ壁とを短絡させている、前記チャンバ側の点は、前記チャンバ室の側壁から水平方向に５００ｍｍ未満の範囲にあることを特徴とする請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記サセプタシールドと前記チャンバ壁とを短絡させているそれぞれの点が前記チャンバ室の側壁から水平方向に５００ｍｍ未満の範囲にあることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記チャンバ壁と前記サセプタシールドとを複数の点で短絡させていることを特徴とする請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記チャンバ壁と前記サセプタシールドとを短絡させる短絡点が前記サセプタ電極の中心に対して略点対称であることを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はプラズマ処理装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラズマ処理装置としては図１２に示すものが知られている。
【０００３】
従来のプラズマ処理装置は、高周波電源１とプラズマ励起電極４との間に整合回路が介在している。整合回路はこれら高周波電源１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンスの整合を得るための回路である。
【０００４】
高周波電源１からの高周波電力は整合回路を通して給電板３によりプラズマ励起電極４へ供給される。
【０００５】
これら整合回路および給電板３は導電体からなるハウジング２１により形成されるマッチングボックス２内に収納されている。
【０００６】
プラズマ励起電極（カソード電極）４の下には、多数の孔７が形成されているシャワープレート５が設けられており、プラズマ励起電極４とシャワープレート５とで空間６が形成されている。この空間６にはガス導入管１７が設けられている。ガス導入管１７から導入されたガスは、シャワープレート５の孔７を介してチャンバ壁１０により形成されたチャンバ室６０内に供給される。なお、９はチャンバ壁１０とプラズマ励起電極（カソード電極）４とを絶縁する絶縁体である。また、排気系の図示は省略してある。
【０００７】
一方、チャンバ室６０内には基板１６を載置しプラズマ励起電極ともなるウエハサセプタ（サセプタ電極）８が設けられておりその周囲にはサセプタシールド１２が設けられている。ウエハサセプタ８及びサセプタシールド１２はベーローズ１１により上下動可能となっており、プラズマ励起電極４，８間の距離の調整ができる。
【０００８】
ウエハサセプタ８には、マッチングボックス１４内に収納された整合回路を介して第２の高周波電源１５が接続されている。
なお、チャンバとサセプタシールド１２とは直流的に同電位となっている。
【０００９】
図１４に他の従来のプラズマ処理装置を示す。
図１２に示すプラズマ処理装置はいわゆる二周波励起タイプのプラズマ処理装置であったが、図１４に示すプラズマ処理装置は一周波励起タイプのプラズマ処理装置である。すなわち、カソード電極４にのみ高周波電力を供給しており、サセプタ電極８は接地されている。図１２で示される高周波電源１５とマッチングボックス１４がない。また、サセプタ電極８とチャンバ壁１０とは直流的に同電位となっている。
【００１０】
図１５に他の従来のプラズマ処理装置を示す。
図１５に示すプラズマ処理装置ではシャワープレートは使用されておらず、プラズマ励起電極であるカソード電極４とウエハサセプタ８とが直接対向している。カソード電極４の裏面周囲にはシールド２０が設けられている。他の点は図１２に示すプラズマ処理装置と同様の構成を有している。
【００１１】
また、図１６に他の従来のプラズマ処理装置を示す。
図１５に示すプラズマ処理装置はいわゆる二周波励起タイプのプラズマ処理装置であったが、図１６に示すプラズマ処理装置は一周波励起タイプのプラズマ処理装置である。すなわち、カソード電極４にのみ高周波電力を供給しており、サセプタ電極８は接地されている。図１５で示される高周波電源１５とマッチングボックス１４がない。また、サセプタ電極８とチャンバ壁１０とは直流的に同電位となっている。
【００１２】
しかし、従来のプラズマ処理装置を詳細に調べたところ、電力消費効率（高周波電源１からプラズマ励起電極４に投入した電力に対してプラズマ中で消費された電力の割合）は必ずしも良好ではなく、特に高周波電源から供給される周波数が高くなるほど電力消費効率の低下が顕著である。また、基板サイズが大きくなるほどその低下が顕著であることも本発明者は見いだした。
【００１３】
また、図１２、図１４、図１５、図１６に示す従来のプラズマ処理装置では、サセプタインピーダンス（サセプタ−チャンバ間のインピーダンス）の値が高く、また、高周波電源１，１５から供給する高周波の周波数が高くなるにつれそのインピーダンスはより一層大きくなる。すなわち、これらインピーダンスには周波数依存性が存在する。そのため、高周波電源１から供給する高周波の周波数が高くなるにつれて、サセプタインピーダンスと直列な関係にあるプラズマを流れる高周波電流が小さくなり電力消費効率の低下が顕著となる。
【００１４】
なお、電力消費効率は、次のようにして調査した。
（１）プラズマ処理装置のチャンバ壁を集中定数回路からなる等価回路に置き換える。
（２）インピーダンスアナライザを用いてチャンバの構成部品のインピーダンスを測定する事によりそれぞれの回路の定数を決定する。
（３）放電中のチャンバ全体のインピーダンスが入力側にダミーロード５０Ωを付けたマッチングボックスのインピーダンスと複素共役の関係にあることを利用し、放電中のチャンバ全体のインピーダンスを知る。
（４）プラズマ空間を抵抗Ｒと容量Ｃとの直列回路とみなし、それぞれの定数を（２）、（３）で得られた値から算出する。
（５）以上の方法で得られた放電中のチャンバの等価回路モデルに基づいて、回路計算を実施し、電力消費効率を導出する。
【００１５】
このように、従来のプラズマ処理装置においては電力消費効率が低いため成膜速度が遅く、また、たとえば絶縁膜の成膜の場合にあってはより絶縁耐圧の高い絶縁膜の形成が困難であるという問題点を有している。
【００１６】
本発明者は、電力消費効率が低い原因を鋭意探求した。その結果、電力消費効率が低い原因は次に述べることにあるとの知見を得た。
【００１７】
すなわち、まず、図１２に示す従来のプラズマ処理装置のサセプタ電極８側で説明すると、図１２のサセプタ電極８部近傍を拡大した図１３の矢印に示すように、高周波電力は、高周波電源１から同軸ケーブル、整合回路、給電板３、プラズマ励起電極（カソード電極）４に供給される。一方、高周波電流の経路を考えた場合、電流はこれらを介してプラズマ空間（チャンバ室６０）を経由した後、さらにもう一方の電極（サセプタ電極）８、シールド１２の垂直部、ベローズ１１、チャンバ壁１０の底部１０ｂ、チャンバ壁１０の側壁１０ａを通る。その後、マッチングボックス２のハウジングを通り、高周波電源１のアースに戻る。
【００１８】
図１４に示すプラズマ処理装置においても、高周波電源１からの高周波電力は、高周波電源１から同軸ケーブル、整合回路、給電板３を介してカソード電極４に供給される。一方、高周波電流の経路を考えた場合、電流はこれらを介してプラズマ空間を経由した後、さらにもう一方の電極（サセプタ電極）８、シャフト１３、チャンバ壁１０の底部１０ｂ、チャンバ壁１０の側壁１０ｓを通る。その後、マッチングボックス２のハウジングを通り、高周波電源１のアースに戻る。
【００１９】
しかるに、図１２、図１４に示す従来のプラズマ処理装置においては、サセプタ電極８のシャフト１３（あるいはシールド１２の垂直部）とチャンバ側壁１０ａとは平行であるため、往路の電流と復路の電流とがシールド１２の垂直部とチャンバ側壁１０ｓとで平行になってしまい相互インダクタンスの増大をもたらしてしまう。その結果、電力消費効率の低下をもたらし、ひいては、成膜速度の低下あるいは膜質の低下をまねいてしまうというものである。特にかかる相互インダクタンスの影響は、基板１６が大型になるほど、ひいては給電板３とマッチングボックス２のハウジングとの距離が大きくなるほど大であり、基板が８０〜１００ｃｍになると顕著にあらわれる。
【００２０】
なお、かかる課題を含む知見は本発明者が初めて見いだしたものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ処理を行うチャンバ室内に、プラズマ励起用電力が供給されるプラズマ励起電極と、該プラズマ励起電極に対向し、前記チャンバ室のチャンバ壁と直流的に同電位であるサセプタ電極とを備え、該サセプタ電極は、前記プラズマ励起用電力による高周波電流がプラズマ空間を経由した後流入する電極であり、前記チャンバ壁と前記サセプタ電極とを交流的に短絡していることを特徴とする。
【００２２】
ここで、前記チャンバ壁と、前記サセプタ電極とを導通されていることが好ましい。
【００２３】
また、前記サセプタ電極と前記チャンバ壁と短絡させている点は、前記チャンバ側壁から水平方向に５００ｍｍ未満の範囲にあることが好ましい。さらに、前記サセプタ電極と前記チャンバ壁とを前記チャンバ側で短絡させている点が前記チャンバ側壁から水平方向に５００ｍｍ未満の範囲にあることが好ましい。さらにまた、前記チャンバ壁と前記サセプタ電極とを複数の点で短絡させていることが好ましい。
【００２４】
ここで、前記チャンバ壁と前記サセプタ電極とを短絡させる短絡点が前記電極の中心に対して略点対称であることが好ましい。また、前記チャンバ壁と前記サセプタ電極とを短絡させる短絡点が前記シールド中心に対して略点対称であることが好ましい。
【００２５】
さらに、本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ処理を行うチャンバ室内に、プラズマ励起用電力が供給されるプラズマ励起電極と、該プラズマ励起電極と対向して設けられ、前記プラズマ励起用電力による高周波電流がプラズマ空間を経由した後流入するサセプタ電極と、該サセプタ電極の周囲に設けられた、前記チャンバ室のチャンバ壁と直流的に同電位のサセプタシールドと、を備え、前記チャンバ壁と前記サセプタシールドとを交流的に短絡していることを特徴とする。
【００２６】
ここで前記チャンバ壁と前記サセプタシールドとを導通させていることが好ましく。さらに前記サセプタシールドと前記チャンバ壁とを短絡させていることが好ましい。
また、本発明において前記チャンバ側の点は、前記チャンバ室の側壁から水平方向に５００ｍｍ未満の範囲にあることが好ましく、前記サセプタシールドと前記チャンバ壁とを短絡させているそれぞれの点が前記チャンバ室の側壁から水平方向に５００ｍｍ未満の範囲にあることが好ましい。
さらにまた、本発明において前記チャンバ壁と前記サセプタシールドとを複数の点で短絡させていることが好ましく、前記チャンバ壁と前記サセプタシールドとを短絡させる短絡点が前記サセプタ電極の中心に対して略点対称であることが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（プラズマ処理装置の第１の実施の形態）
図１に、本発明のプラズマ処理装置の第１の実施の形態を示す。このプラズマ処理装置は、チャンバ壁１０と、チャンバと直流的に同電位である電極のシールド１２との間を金属プレート８０ａ，８０ｂにより交流的に短絡している。
【００２８】
図２にウエハサセプタ電極８側の詳細を示す。
本例では、チャンバ壁１０とシールド１２との交流的な短絡は２箇所で行っている。この短絡は弾力性を有しバネ体である金属プレート８０ａ，８０ｂをその一端をチャンバ壁１０の底部１０ｂに短絡点Ｂ１，Ｂ２において接続し、他端をシールド１２に短絡点Ａ１，Ａ２において接続することにより行っている。短絡点Ｂ１，Ｂ２は、シールド１２の最外周近傍に配置してあり、チャンバ壁１０の側壁１０ｓとの距離をできるだけ小さくしている。すなわち、チャンバ壁１０の側壁１０ｓから最近接点あるいはその近傍に短絡点Ｂ１，Ｂ２を設定することが好ましい。
【００２９】
金属プレートの材質としては真空中での放出ガス量が少ないなどの観点からインコネル６２５（商品名）を用いることが好ましく、本例では、２０ｍｍ×４０ｃｍ×０．３ｍｍの寸法の金属プレートを用いた。
【００３０】
なお、本例では板形状のものを用いたが、メッシュ状のものを用いることも好ましい。メッシュの形状としては図３（ａ）に示す亀の子状や格子状のものが好ましい。このメッシュ状金属プレートはサセプタシールド１２の周縁に沿わせて円筒状配置することが好ましい。図３（ｂ）は図１のIII−III断面図であり、金属プレート８０ａ，８０ｂに代えて図３（ａ）に示す亀の子状メッシュの金属プレートを配置した図である。金属プレートがメッシュ状であるためチャンバ室内の真空排気が金属プレートのため妨げられることがなく、また、高周波電流の流れを均一にすることができる。また、弾力性に富みベローズの上下動に追従しやすい。
【００３１】
なお、本例ではシールド１２における短絡点Ａ１，Ａ２は短絡点Ｂ１，Ｂ２のほぼ直上に設定してある。
【００３２】
本例のプラズマ処理装置においては、高周波電力は、高周波電源１から同軸ケーブル、整合回路、給電板３、プラズマ励起電極（カソード電極）４に供給される。この点は従来のプラズマ処理装置と同様である。一方、高周波電流の経路を考えた場合、電流はこれらを介してプラズマ空間（チャンバ室６０）を経由した後、さらにもう一方の電極（サセプタ電極）８、シールド１２の水平部、金属プレート８０ａ，８０ｂ、チャンバ壁１０の底部１０ｂ、チャンバ壁１０の側壁１０ａを通る。その後、マッチングボックス２のハウジングを通り、高周波電源１のアースに戻る。
【００３３】
従来のプラズマ処理装置においては、高周波電流はシールド１２の垂直部を通っていた。基板１６のサイズが大きくなるとシールド１２とチャンバ側壁との間の距離が必然的に大きくなる。シールド１２とチャンバ側壁１０ｓとをそれぞれ流れる高周波電流同士により生じる相互インダクタンスはその間の距離が大きくなると大きくなり電力消費効率は低下するため、従来のプラズマ処理装置では大きなサイズの基板に対しては電力消費効率は低くならざるを得なかった。
【００３４】
しかるに、本例に係るプラズマ処理装置では、高周波電流は、シールド１２の垂直部よりもチャンバ側壁１０ｓに近い金属プレート８０ａ，８０ｂを通るため相互インダクタンスの発生を著しく低減させ電力消費効率を著しく高めることができる。
【００３５】
図１に示す装置と図１２に示す装置を用いて窒化ケイ素からなる絶縁膜を成膜し、その際の電力消費効率を測定したところ、図１に示す装置の場合は、図１２に示す装置の場合に比べ電力消費効率は２倍であった。
【００３６】
また、サセプタインピーダンスの測定を行った。その結果を図４に示す。（ａ）が図１２に示すプラズマ処理装置の場合であり（従来例）、（ｂ）が図１に示すプラズマ処理装置の場合である。
【００３７】
図４からわかるように本例に係るプラズマ処理装置ではサセプタインピーダンスは従来例に係るプラズマ処理装置より極めて小さくまた、周波数依存性が少ない。
【００３８】
（プラズマ処理装置の第２の実施の形態）
図５に第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置を示す。
本例は、図１４に示すプラズマ処理装置、すなわち、一周波励起タイプのプラズマ処理装置に金属プレート８０ａ，８０ｂを設けた例である。
【００３９】
すなわち、チャンバ壁１０と、チャンバと直流的に同電位である電極（サセプタ電極８との間を金属プレート８０ａ，８０ｂにより交流的に短絡している。
他の点は第１の実施の形態と同様である。
【００４０】
（プラズマ処理装置の第３の実施の形態）
本例では、金属プレートを設ける位置の影響を調べた。
【００４１】
すなわち、図１に示す装置において、チャンバ壁１０における金属プレートの短絡点Ｂ１，Ｂ２は、シールド１２における金属プレートの短絡点Ａ１，Ａ２の真下とし、短絡点からチャンバ側壁１０ａまでの距離ｘを変化させ相互インダクタンスの大きさを調査した。
【００４２】
その結果を図６に示す。
図６からわかるように、距離ｘが５００ｍｍを境としてインダクタンスは減少し始め、３５０ｍｍ近辺から減少率が大きくなり、２００ｍｍ近辺から減少率はより急激に大きくなる。
【００４３】
従って、短絡点の位置はチャンバ側壁から５００ｍｍ未満とすることが好ましく、３５０ｍｍ未満とすることがより好ましく、２００ｍｍ未満とすることがさらに好ましい。最も好ましいのは、チャンバ側壁１０ａから最短距離にある点あるいはその近傍である。
【００４４】
（プラズマ処理装置の第４の実施の形態）
本例では金属プレートの配置数の影響を調べた。
【００４５】
すなわち、金属プレートの配置数を変え、インダクタンスの大きさを測定した。なお、金属プレートはシールドの中心に関して略点対称に配置した。
その結果を図７に示す。
【００４６】
図７に示すように、金属プレートを配置することによりインダクタンスは減少し始めるが４個配置した場合も８個配置した場合も減少率はほぼ同じである。すなわち、４個あたりから飽和し始める。従って、４個設けることが好ましい。また方形の電極を用いた際には高周波電流が流れる経路も均一化し、プラスマ処理効果が方形電極中央に配置された被処理物に対して均一に施されることを考慮すれば、金属プレートを４個または８個設けることが好ましい。
【００４７】
（プラズマ処理装置の第５の実施の形態）
図８に第５の実施の形態を示す。
【００４８】
本例は、金属プレート８０ａを斜めに配置した例である。すなわち、金属プレート８０ａの一端はシールド１２におけるチャンバ側壁に最も近い点Ｂ１で短絡せしめ、金属プレート８０ａの他端はＢ１の真下ではなく、チャンバ側壁よりの点Ａ１で短絡せしめることにより金属プレートは斜めに配置している。なお、金属プレート８０ａを斜めに配置する場合における傾斜角度θは４５°未満が相互インダクタンスの発生を抑制する上から好ましい。
【００４９】
本第５の実施の形態では第１の実施の形態の場合よりさらに電力消費効率は高まった。
【００５０】
（プラズマ処理装置の第６の実施の形態）
図９にさらに第６の実施の形態を示す。
【００５１】
本例は、金属プレート８０ａをチャンバ側壁１０ａに対して略垂直に、すなわち、サセプタ電極８にほぼ水平に配置した。
本例では第５の実施の形態の場合よりさらに電力消費効率は高まった。
【００５２】
（プラズマ処理装置の第７の実施の形態）
図１０に第７の実施の形態を示す。
【００５３】
本例は、図１５に示す従来のプラズマ処理装置において、金属プレートを設けた例である。
【００５４】
他の点は第１の実施の形態と同様である。
本例に係るプラズマ処理装置も図１５に示す従来のプラズマ処理装置より電力消費効率、成膜速度、絶縁耐圧は優れていた。
【００５５】
（プラズマ処理装置の第８の実施の形態）
図１１に第８の実施の形態を示す。
【００５６】
本例は、図１６に示す従来のプラズマ処理装置において、金属プレートを設けた例である。
他の点は第１の実施の形態と同様である。
【００５７】
本例に係るプラズマ処理装置も図１６に示す従来のプラズマ処理装置より電力消費効率、成膜速度、絶縁耐圧は優れていた。
【００５８】
上記した発明においてはインピーダンスを小さくすることにより従来より電力消費効率を向上させることが可能となった。
【００５９】
しかし、それでもまだ希望する電力消費効率は達成されていない。
本発明者はその原因を探求したところ、その原因は、高周波電源１が有するインピーダンス、マッチング回路が有するインピーダンスではないかとの着想を得た。
【００６０】
すなわち、従来は、基板サイズも８０ｃｍより小さく、また、プラズマ密度も高くなく、使用する周波数も１３．５６ＭＨｚであるため、高周波電源が有するインピーダンス、マッチング回路が有するインピーダンスは電力消費効率に影響を与えることはなかった。しかるに高いプラズマ密度が達成可能となり、基板サイズも大きくなり、また、使用する周波数も１３．５６ＭＨｚを超える状況にあっては高周波電源が有するインピーダンス、現在マッチング回路が有するインピーダンスが電力消費効率に与える影響を無視できないのではないかとの着想を得たのである。なお、従来においては高周波電源の抵抗値は５０Ωである。
【００６１】
かかる着想に基づき試験を行ったところ、１３．５６ＭＨｚを超える周波数を用いる場合には、高周波電源が有する抵抗値を５０Ω未満、マッチング回路が有する抵抗値を５０Ω未満とすると電力消費効率が向上することを見いだした。なお、１０Ω以下がより好ましい。
【００６２】
フィックスチャ（検体）は、半導体、ＬＣＤ、ＭＲヘッドなどの製造に用いられるプラズマ装置のインピーダンスの測定装置並びにその測定方法に用いられる。
フィクスチャについての従来の技術は次の通りである。
【００６３】
成膜工程、エッチング工程には、高周波電源を用いてグロー放電させて生成されたプラズマを利用したプラズマ装置が用いられている。このような工程では、装置に寄生するインピーダンスが原因で、投入した電力のうち、プラズマ空間で有効に消費される実効的な電力の比率が小さくなり、成膜速度や膜耐圧に影響を及ぼし、生産性や膜質の低下を招いていた。これを改善するためには、装置に寄生するインピーダンスを定量的に把握する必要があった。
【００６４】
このような測定には、同軸形状のプローブを有するインピーダンスアナライザ、もしくは、ネットワークアナライザが用いられる。しかし、プローブ形状の制約から、測定対象物の大きさに、あるいは、測定可能な２点間の距離に、それぞれ制限があった。
【００６５】
従来、この問題に対処する方法としては、プローブのアース側に測定対象物の大きさや測定する２点間の距離に見合った長さの導線をプローブのアース側にフィクスチャとして取り付け、これの残留インピーダンスを補正して用いる方法が、最も簡易な方法として挙げられる。
【００６６】
しかし、上記従来のフィクスチャには、次のような問題がある。
（１）測定対象を電流が非対称に流れるため、測定対象の部分的なインピーダンスしか測定されず、正確なインピーダンスを知ることができない。
（２）フィクスチャとして取り付けたアース線のインピーダンスで電流が制限を受けるため、低インピーダンスの測定を正確に行えない。
【００６７】
測定対象の大きさ、あるいは、測定する２点間の距離に制約を与えることなく、かつ、測定対象に均一に電流を流すことができ、測定対象のインピーダンスを測定するのに影響を及ぼさない残留インピーダンスの値に設計可能な専用フィクスチャ並びにその測定方法を提供することを目的として本発明者は、新規なインピーダンス測定具を考えた。
【００６８】
（インピーダンス測定具の第１の実施の形態）
本発明に係るインピーダンス測定具の第１の実施の形態を、図１７に基づき説明する。このフィクスチャは、それぞれのインピーダンスが一致する複数本の導線１０１ａ〜１０１ｈの一端をプローブ取付具１０４に接続してなることを特徴とする。
【００６９】
プローブ取付具１０４は、例えば５０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍの銅板を、締め付け部１０６とリング部とができるように成形する。リング部はプローブ１０５の外側にはめ込み可能な径とする。
【００７０】
このプローブ取付部１０４に導線１０１ａ〜１０１ｈの一端をハンダ付けなどにより電気的に接続する。
【００７１】
導線１０１ａ〜１０１ｈの他端には、測定対象（被測定物）との着脱用の端子（圧着端子）１０２ａ〜１０２ｈが取り付けられている。
【００７２】
このフィクスチャを使用するに際してはプローブ取付具１０４のリング状部１０４をプローブ１０５にはめ込み、締め付け部１０６で締め付けを行う。一方各導線１０１ａ〜１０１ｈは略点対称となるように圧着端子１０２ａ〜１０２ｈにおいて測定対象に、図２１に示すようにねじ１１４により着脱自在にねじ止めする。このプローブ１０５は、図２３示すように、導線１１０上に絶縁被覆１１２を設け、この絶縁被覆１１２上に外周導体１１１を被覆してなるものである。このプローブ１０５は同軸ケーブルを通して図示を省略したインピーダンス測定装置に接続している。
【００７３】
導体１０１ａ〜１０１ｈは、例えばアルミニウム、銅、銀、金により構成すればよく、または、銀、金を５０μｍ以上メッキして構成してもよい。
【００７４】
フィクスチャをこのように配置した後測定対象のインピーダンスを測定した。その結果を図１９に示す。図１９（ａ）は従来例の結果を示し、図１９（ｂ）は本例の結果を示す。なお、図１９（ａ）の従来例の測定は、図２３に示したプローブ１０５を用いて実施した。
【００７５】
インピーダンスＺはωＬ−１／ωＣで表されるわけであり、ある周波数ｆ0において１／ωＣを表す双曲線とωＬを表す直線との変曲点があり、その点においては位相が変化する。しかるに、従来例の結果を示す図１９（ａ）においてはかかる点が明確には表れていない。それに対して本例の結果を示す図１９（ｂ）においては双曲線と直線並びに変曲点が周波数ｆ0において明確に表れており、インピーダンスが正確に測定されたことがわかる。
【００７６】
なお、導線１０１ａ〜１０１ｈのインピーダンスで電流が制限を受けるのを少なくするとの配慮から、導線１０１ａ〜１０１ｈには比抵抗の小さい銅を用いることが好ましい。導線を用いることで、測定対象との間の寄生容量も小さくできるという利点を持つ。
【００７７】
次に本実施の形態に記載のインピーダンス測定具を用いて、図１に示したプラズマ処理装置の給電板３からプラズマ励起電極（カソード電極）４、プラズマ空間６０、サセプタ電極８、シールド１２の水平部、金属プレート８０ａ、８０ｂ、チャンバ壁１０の底部１０ｂ、チャンバ壁の側壁部１０ａ、ハウジング２１に至る経路のインピーダンスを測定する方法を図２１を用いて説明する。
【００７８】
まずプラズマ処理装置の高周波電源１とマッチングボックス２をプラズマ処理装置から取り外す。インピーダンス測定具のプローブ１０５の導線１１０をマッチングボックス２と給電板３とを接続する導線１１３に接続する。次いでインピーダンス測定具のフィクスチャの導線１０１ａ〜１０１ｈに接続する圧着端子１０２ａ〜１０２ｈをプラズマ処理装置のハウジング２１に給電板３を中心とする略点対称となるようにネジ１１４によってネジ止めする。インピーダンス測定具をこのように配置した後、測定信号をインピーダンス測定具の導線１１０に供給し、前記プラズマ処理装置の給電板３からプラズマ空間６０を経てハウジング２１に至る経路のインピーダンスを測定する。
【００７９】
０Ｓ、０Ω、５０Ωでそれぞれ校正済みの測定プローブにこのフィクスチャを取り付けて用いることになるが、このフィクスチャの残留インピーダンスの影響はオープン、および、ショートの補正を実施することで解決可能である。なお、フィクスチャを取り付けたプローブに対して上記校正を施しても図２０に示すように同様の効果が得られる。
【００８０】
（インピーダンス測定具の第２の実施の形態）
本発明に係るインピーダンス測定具の第２の実施の形態を図１８に示す。このインピーダンス測定具は、測定対象が大きい場合に使用するもので、複数の導線１０１ａ〜１０１ｈの間を、さらに別の短絡用導線１０８で短絡している。
【００８１】
このインピーダンス測定具によれば、測定電流の経路が増えることから上記検体のインピーダンスを減少させることが可能となる。その結果、被測定物を含めた測定系全体のインピーダンスに占める被測定物のインピーダンスの割合が高くなり、より高精度のインピーダンス測定が可能となる。
【００８２】
（インピーダンス測定具の第３の実施の形態）
図２２に、本発明のインピーダンス測定具に係る第３の実施の形態を示す。本実施の形態では、上述の第１の実施の形態における複数本の導線１０１ａ〜１０１ｈの一端を、プローブ取付具を介さないで直接プローブ１０５の外周導体１１１に半田端子部１２１で半田付けして接続していることが前記第１の実施の形態と異なり、他の部分は前記第１の実施の形態と同様である。本実施の形態においても上記本発明のインピーダンス測定具に係る第１の実施の形態と同様の効果が得られた。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、電力消費効率を高くすることができ、成膜速度が従来より速くかつ、より良質の膜の形成が可能となる。また、サセプタインピーダンスを小さくかつ周波数依存性を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  プラズマ処理装置の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の断面図である。
【図２】  図１のサセプタ電極近傍の拡大図である。
【図３】  （ａ）はメッシュ状金属プレートの部分側面図、（ｂ）はその平面図である。
【図４】  プラズマ処理装置の第１の実施の形態および従来例にかかる測定結果を示すグラフである。
【図５】  プラズマ処理装置の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置の断面図である。
【図６】  金属プレートとチャンバ壁との距離と相互インダクタンスとの関係を示すグラフである。
【図７】  金属プレートの配置数の影響を示すグラフである。
【図８】  プラズマ処理装置の第５の実施の形態に係るプラズマ処理装置の一部を示す断面図である。
【図９】  プラズマ処理装置の第６の実施の形態に係るプラズマ処理装置の一部を示す断面図である。
【図１０】  プラズマ処理装置の第７の実施の形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図１１】  プラズマ処理装置の第８の実施の形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図１２】  従来例に係るプラズマ処理装置の断面図である。
【図１３】  図１２に示したサセプタ電極及びその周辺部の部分拡大図である。
【図１４】  他の従来例に係るプラズマ処理装置の断面図である。
【図１５】  他の従来例に係るプラズマ処理装置の断面図である。
【図１６】  他の従来例に係るプラズマ処理装置の断面図である。
【図１７】  本発明のインピーダンス測定具に係る第１の実施の形態を示す図である。
【図１８】  本発明のインピーダンス測定具に係る第２の実施の形態を示す図である。
【図１９】  図１７に示したインピーダンス測定具を用いて測定を行った結果を示すグラフである。
【図２０】  図１７に示したインピーダンス測定具を用いて測定を行った結果を示すグラフである。
【図２１】  図１７に示したインピーダンス測定具を用いて図１に示したプラズマ処理装置のインピーダンスを測定する方法を示す図である。
【図２２】  本発明のインピーダンス測定具に係る第３の実施の形態を示す斜視図である。
【図２３】  図１７、図１８、および図２２に示したインピーダンス測定具に用いたプローブを示す斜視図である。
【符号の説明】
１  高周波電源、
２  マッチングボックス、
３  給電板、
４  プラズマ励起電極（カソード電極）、
５  シャワープレート、
６  空間、
７  孔、
８  プラズマ励起電極（ウエハサセプタ、サセプタ電極）、
９  絶縁体、
１０  チャンバ壁、
１０ａ  チャンバ側壁、
１０ｂ  チャンバ壁底部、
１０ｓ  チャンバ側壁、
１０ｕ  チャンバ上部、
１１  ベローズ、
１２  サセプタシールド、
１３  シャフト、
１４  マッチングボックス、
１５  高周波電源、
１６  基板、
１７  ガス導入管、
２１  ハウジング、
２０  シールド、
６０  チャンバ室、
８０ａ，８０ｂ  金属プレート、
１０１ａ〜１０１ｈ  導線、
１０２ａ〜１０２ｈ  圧着端子、
１０４  プローブ取付具、
１０５  プローブ、
１０６  締め付け部、
１１１  外周導体、
１１２  絶縁被膜、
１１４  ねじ、
１２１  短絡点、
Ａ１，Ａ２  短絡点、
Ｂ１，Ｂ２  短絡点。
【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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【図２２】
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【図２３】
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