(57)【要約】【課題】高出力化への対応が容易に可能な高周波電源を備えたプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】第１の高周波電源部６５は、電源制御部１３０と、高周波電源１４０と、コンバイナ１５０と、を備えている。コンバイナ１５０には、複数の増幅部１４２が並列に接続されており、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を合成する。また、コンバイナ１５０は、マッチングボックス６３に接続されており、コンバイナ１５０で合成された高周波電力は、マッチングボックス６３を介して上部電極として機能するシャワーヘッド３１へ給電される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内で生成させるプラズマに関与する高周波電力を出力する高周波電源部と、
を備えたプラズマ処理装置であって、
前記高周波電源部は、
高周波信号を生成する一つ又は複数の発振部と、
前記発振部で生成した高周波信号に基づき、電力増幅を行って高周波電力を得る複数の電力増幅部と、
前記複数の電力増幅部が並列に接続され、各電力増幅部からの高周波電力を合成する電力合成部と、
前記電力増幅部と前記電力合成部とを等しい経路長で接続する複数の給電線と、
前記発振部を制御する第１の制御部と、
を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１の制御部は、一つの前記発振部から複数の前記電力増幅部に対してそれぞれ送出される高周波信号が同位相となるように制御する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
一つの前記発振部から、複数の前記電力増幅部へ高周波信号を送る複数の伝送路が、等しい経路長で設けられている請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記発振部が、前記電力増幅部に対応して一つずつ設けられており、前記第１の制御部は、複数の前記発振部から前記複数の電力増幅部に対してそれぞれ送出される高周波信号が同位相となるように制御する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
複数の前記発振部から、複数の前記電力増幅部へそれぞれ高周波信号を送る複数の伝送路が、等しい経路長で設けられている請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１の制御部を制御する第２の制御部をさらに備えている請求項１から５のいずれか１項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、高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより被処理体に対してエッチング等の処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に代表されるフラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）などの製造工程においては、ガラス基板などの被処理体にエッチング処理を施すプラズマエッチング装置や、成膜処理を施すプラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置が利用されている。
【０００３】
例えば平行平板型の電極に高周波電力を供給して、この電極間に形成される容量結合プラズマにより被処理体のエッチングを行うエッチング装置には、上下に対向して設けられた電極の一方側にプラズマ形成用の高周波電源を接続したものが知られている。このようなエッチング装置の起動にあたっては、高周波電源から電極に高周波電力を供給することにより、平行平板型の電極間にプラズマが形成される。
【０００４】
近年では、ＦＰＤ用のガラス基板は大型化しており、その一辺の長さが２ｍを超えるものもある。このような被処理体の大型化に伴い、プラズマ処理装置も大型化しており、使用する高周波電源も高出力のものが求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラズマ処理装置の大型化によって、必要とされる高周波電力が数ｋＷから数十ｋＷと増大する傾向に対し、高周波電源の高出力化によって対応するのは、技術的ハードルやコスト面で限界がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高出力化への対応が容易に可能な高周波電源を備えた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】
【０００７】
本発明のプラズマ処理装置は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内で生成させるプラズマに関与する高周波電力を出力する高周波電源部と、を備えたプラズマ処理装置である。本発明のプラズマ処理装置において、前記高周波電源部は、高周波信号を生成する一つ又は複数の発振部と、前記発振部で生成した高周波信号に基づき、電力増幅を行って高周波電力を得る複数の電力増幅部と、前記複数の電力増幅部が並列に接続され、各電力増幅部からの高周波電力を合成する電力合成部と、前記電力増幅部と前記電力合成部とを等しい経路長で接続する複数の給電線と、前記発振部を制御する第１の制御部と、を備えている。
【０００８】
本発明のプラズマ処理装置において、前記第１の制御部は、一つの前記発振部から複数の前記電力増幅部に対してそれぞれ送出される高周波信号が同位相となるように制御するものであってもよい。この場合、一つの前記発振部から、複数の前記電力増幅部へ高周波信号を送る複数の伝送路が、等しい経路長で設けられていてもよい。
【０００９】
本発明のプラズマ処理装置は、前記発振部が、前記電力増幅部に対応して一つずつ設けられていてもよく、前記第１の制御部は、複数の前記発振部から前記複数の電力増幅部に対してそれぞれ送出される高周波信号が同位相となるように制御するものであってもよい。この場合、複数の前記発振部から、複数の前記電力増幅部へそれぞれ高周波信号を送る複数の伝送路が、等しい経路長で設けられていてもよい。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置は、前記第１の制御部を制御する第２の制御部をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高周波電源部が、複数の電力増幅部と、電力合成部とを備えているため、各電力増幅部で増幅された高周波電力を電力合成部において一つの高周波電力に合成することができる。そのため、各電力増幅部からの出力が大きくなくても、大出力を得ることが可能であり、プラズマ処理装置の大型化への対応を図ることができる。
【００１２】
また、本発明のプラズマ処理装置では、電力増幅部と電力合成部とを等しい経路長で接続する複数の給電線を備えているので、各電力増幅部で増幅された高周波電力を、同位相に揃えたまま、電力合成部へ送ることができる。従って、本発明のプラズマ処理装置では、電力合成部において単一の高周波電力への統合を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１における制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態における第１の高周波電源部の構成について説明するブロック図である。
【図４】第２の実施の形態における第１の高周波電源部の構成について説明するブロック図である。
【図５】第３の実施の形態における第１の高周波電源部の構成について説明するブロック図である。
【図６】第４の実施の形態における第１の高周波電源部の構成について説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の処理装置の第１の実施の形態としてのプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。図１に示したように、プラズマエッチング装置１００は、被処理体として、例えばＦＰＤ用のガラス基板（以下、単に「基板」と記す）Ｓに対してエッチングを行なう容量結合型の平行平板プラズマエッチング装置として構成されている。なお、ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が例示される。
【００１６】
このプラズマエッチング装置１００は、内側が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形された処理容器１を有している。処理容器１の本体（容器本体）は、底壁１ａ、４つの側壁１ｂ（２つのみ図示）によって構成されている。また、処理容器１の本体の上部には、蓋体１ｃが配置されている。図示は省略するが、側壁１ｂには基板搬送用開口と、これを封止するゲートバルブが設けられている。なお、処理容器１は接地されている。
【００１７】
蓋体１ｃは、図示しない開閉機構により、側壁１ｂに対して開閉可能に構成されている。蓋体１ｃを閉じた状態で蓋体１ｃと各側壁１ｂとの接合部分は、Ｏリング３によってシールされ、処理容器１内の気密性が保たれている。
【００１８】
処理容器１内の底部には、枠形状の絶縁部材１０が配置されている。絶縁部材１０の上には、基板Ｓを載置可能な載置台であるサセプタ１１が設けられている。下部電極でもあるサセプタ１１は、基材１２を備えている。基材１２は、例えばアルミニウムやステンレス鋼（ＳＵＳ）などの導電性材料で形成されている。基材１２は、絶縁部材１０の上に配置され、両部材の接合部分にはＯリングなどのシール部材１３が配備されて気密性が維持されている。絶縁部材１０と処理容器１の底壁１ａとの間も、Ｏリングなどのシール部材１４により気密性が維持されている。基材１２の側部外周は、絶縁部材１５により囲まれている。これによって、サセプタ１１の側面の絶縁性が確保され、プラズマ処理の際の異常放電が防止されている。
【００１９】
サセプタ１１の上方には、このサセプタ１１と平行に、かつ対向して上部電極として機能するシャワーヘッド３１が設けられている。シャワーヘッド３１は処理容器１の上部の蓋体１ｃに支持されている。シャワーヘッド３１は中空状をなし、その内部には、ガス拡散空間３３が設けられている。また、シャワーヘッド３１の下面（サセプタ１１との対向面）には、処理ガスを吐出する複数のガス吐出孔３５が形成されている。このシャワーヘッド３１は、サセプタ１１とともに一対の平行平板電極を構成している。
【００２０】
シャワーヘッド３１の上部中央付近には、ガス導入口３７が設けられている。このガス導入口３７には、処理ガス供給管３９が接続されている。この処理ガス供給管３９には、２つのバルブ４１，４１およびマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４３を介して、エッチングのための処理ガスを供給するガス供給源４５が接続されている。処理ガスとしては、例えばハロゲン系ガスやＯ２ガスのほか、Ａｒガス等の希ガスなどを用いることができる。
【００２１】
処理容器１内の底壁１ａには、複数の箇所（例えば８か所）に貫通した排気用開口５１が形成されている。各排気用開口５１には、排気管５３が接続されている。排気管５３は、その端部にフランジ部５３ａを有しており、このフランジ部５３ａと底壁１ａとの間にＯリング（図示省略）を介在させた状態で固定されている。排気管５３には、ＡＰＣバルブ５５が設けられており、さらに排気管５３は排気装置５７に接続されている。排気装置５７は、例えばターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これにより処理容器１内を所定の減圧雰囲気まで真空引きすることが可能に構成されている。
【００２２】
シャワーヘッド３１には、給電線６１が接続されている。この給電線６１は、マッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）６３を介してプラズマ形成用の第１の高周波電源部６５に接続されている。これにより、第１の高周波電源部６５から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が、上部電極としてのシャワーヘッド３１に供給される。
【００２３】
サセプタ１１の基材１２には、給電線７１が接続されている。この給電線７１は、マッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）７３を介してバイアス用の第２の高周波電源部７５に接続されている。これにより、第２の高周波電源部７５から例えば３．２ＭＨｚの高周波電力が、下部電極としてのサセプタ１１に供給される。なお、給電線７１は、底壁１ａに形成された貫通開口部としての給電用開口７７を介して処理容器１内に導入されている。
【００２４】
マッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）６３内には、一端側が例えば同軸ケーブルを介して第１の高周波電源部６５に接続された整合回路（図示省略）が設けられており、この整合回路の他端側は上部電極であるシャワーヘッド３１に接続されている。整合回路はプラズマのインピーダンスに合わせて負荷（プラズマ）と第１の高周波電源部６５との間におけるインピーダンス調整（マッチング）を行い、プラズマエッチング装置１００の回路内に発生した反射波を減衰させる役割を果たす。
【００２５】
マッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）７３内には、一端側が例えば同軸ケーブルを介して第２の高周波電源部７５に接続された整合回路（図示省略）が設けられており、この整合回路の他端側は下部電極であるサセプタ１１に接続されている。整合回路はプラズマのインピーダンスに合わせて負荷（プラズマ）と第２の高周波電源部７５との間におけるインピーダンス調整（マッチング）を行い、プラズマエッチング装置１００の回路内に発生した反射波を減衰させる役割を果たす。
【００２６】
プラズマエッチング装置１００の各構成部は、第２の制御部としての制御部８０に接続され、制御部８０によって統括して制御される構成となっている。制御部８０は、プラズマエッチング装置１００の各構成部を制御するモジュールコントローラ（Module  Controller）である。制御部８０は、図示しないＩ／Ｏモジュールに接続されている。このＩ／Ｏモジュールは、複数のＩ／Ｏ部を有しており、プラズマエッチング装置１００の各エンドデバイスに接続されている。Ｉ／Ｏ部には、デジタル信号、アナログ信号およびシリアル信号の入出力を制御するためのＩ／Ｏボードが設けられている。各エンドデバイスに対する制御信号は、それぞれＩ／Ｏ部から出力される。また、各エンドデバイスからの出力信号は、それぞれＩ／Ｏ部に入力される。プラズマエッチング装置１００において、Ｉ／Ｏ部に接続されたエンドデバイスとしては、例えば、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４３、ＡＰＣバルブ５５、排気装置５７、２つのマッチングボックス６３，７３、２つの高周波電源部（第１の高周波電源部６５，第２の高周波電源部７５）などが挙げられる。
【００２７】
次に、図２を参照して、制御部８０のハードウェア構成の一例について説明する。制御部８０は、主制御部１０１と、キーボード、マウス等の入力装置１０２と、プリンタ等の出力装置１０３と、表示装置１０４と、記憶装置１０５と、外部インターフェース１０６と、これらを互いに接続するバス１０７とを備えている。主制御部１０１は、ＣＰＵ（中央処理装置）１１１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１１２およびＲＯＭ（リードオンリメモリ）１１３を有している。記憶装置１０５は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク装置または光ディスク装置である。また、記憶装置１０５は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１１５に対して情報を記録し、また記録媒体１１５より情報を読み取るようになっている。記録媒体１１５は、情報を記録できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどである。記録媒体１１５は、本実施の形態に係るプラズマエッチング方法のレシピを記録した記録媒体であってもよい。
【００２８】
制御部８０では、ＣＰＵ１１１が、ＲＡＭ１１２を作業領域として用いて、ＲＯＭ１１３または記憶装置１０５に格納されたプログラムを実行することにより、本実施の形態のプラズマエッチング装置１００において基板Ｓに対するプラズマエッチング処理を実行できるようになっている。
【００２９】
次に、図３を参照して、第１の高周波電源部６５の構成について説明する。図３は、第１の高周波電源部６５の詳細な構成を示すブロック図である。第１の高周波電源部６５は、第１の制御部としての電源制御部１３０と、複数の高周波電源１４０と、コンバイナ１５０と、を備えている。ここで、本実施の形態における高周波電源１４０は、高周波信号を生成する発振部１４１と、各発振部１４１で生成した高周波信号に基づき、電力増幅を行って高周波電力を得る増幅部１４２とを備えている。図３では、第１の高周波電源部６５として、４つの高周波電源１４０を有する場合を例示している。
【００３０】
発振部１４１は、電源制御部１３０の指令信号に基づいて高周波信号を生成する。この高周波信号の周波数は、プラズマ負荷に供給する高周波に応じて定めることができる。
【００３１】
増幅部１４２は、電源制御部１３０の指令信号に基づいて、発振部１４１で生成された高周波信号の振幅を制御するとともに、電力を増幅させる。なお、増幅部１４２は、増幅部１４２から負荷（プラズマ）に送られる進行波電力ＰＦおよび負荷（プラズマ）から増幅部１４２に向かう反射波電力ＲＥＦを検出するセンサ（図示省略）を有していてもよい。このセンサは、進行波電力ＰＦおよび反射波電力ＲＥＦを検出し、進行波電力ＰＦの検出信号および反射波電力ＲＥＦの検出信号を電源制御部１３０に送る。
【００３２】
コンバイナ１５０には、複数の増幅部１４２が並列に接続されており、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を合成する。すなわち、各増幅部１４２で所定電力まで増幅された高周波電力は、コンバイナ１５０に送電され、一つの高周波電力に合成される。また、コンバイナ１５０は、マッチングボックス６３に接続されている。コンバイナ１５０で合成された高周波電力は、マッチングボックス６３を介して上部電極として機能するシャワーヘッド３１へ給電される。
【００３３】
電源制御部１３０は、発振制御部１３１と電力制御部１３２を有しており、高周波電源１４０を制御する。電源制御部１３０は、上位の制御部８０によって制御される下位の制御部である。すなわち、制御部８０は、プラズマエッチング装置１００の全体の制御を行い、電源制御部１３０は、上位の制御部８０による制御の下で、高周波電源１４０の制御を行う。電源制御部１３０のハードウェア構成は、図２に示した構成と同様である。従って、以下の説明では、図２の符号も引用して説明する。発振制御部１３１及び電力制御部１３２の機能は、ＣＰＵ１１１が、ＲＡＭ１１２を作業領域として用いて、ＲＯＭ１１３または記憶装置１０５に格納されたソフトウエア（プログラム）を実行することによって実現される。
【００３４】
電源制御部１３０は、予め記憶装置１０５に保存されているレシピやパラメータ等に基づいて、高周波電源１４０の発振部１４１や増幅部１４２に制御信号を送信し、プラズマエッチング装置１００において所望のプラズマエッチング処理が行われるように電力供給を制御する。例えば、発振制御部１３１は、複数の発振部１４１で生成される高周波信号の位相が同位相となるように、発振部１４１の発振動作を制御する。また、電力制御部１３２は、増幅部１４２の前記センサから進行波電力ＰＦをフィードバック信号として受信し、このフィードバック信号と電力指令値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、第１の高周波電源部６５の出力電力がそれぞれ電力指令値となるように制御する。電力制御部１３２によるフィードバック制御においては、電力指令値と進行波電力ＰＦとの差分信号を、出力電力を制御する指令信号として生成し、増幅部１４２に入力する。一方、増幅部１４２には、発振部１４１から、基準となる高周波信号も入力される。これによって、増幅部１４２は、負荷（プラズマ）に供給する電力が電力指令値となるように制御される。
【００３５】
また、第１の高周波電源部６５は、さらに、電源制御部１３０と各高周波電源１４０とを接続する複数の信号ケーブル１６０と、各高周波電源１４０とコンバイナ１５０とを接続する複数の同軸ケーブル１７０とを備えている。給電線である同軸ケーブル１７０は、各増幅部１４２とコンバイナ１５０とを等しい経路長で接続している。このように、複数の同軸ケーブル１７０の長さを等しくすることによって、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を、同位相に揃えたまま、コンバイナ１５０へ送ることができる。
【００３６】
なお、コンバイナ１５０に並列接続される高周波電源１４０の数は、４つに限らず、２つ以上であればよい。また、説明は省略するが、第２の高周波電源部７５も第１の高周波電源部６５と同様の構成とすることができる。
【００３７】
次に、以上のように構成されるプラズマエッチング装置１００における処理動作について説明する。まず、図示しないゲートバルブが開放された状態で基板搬送用開口を介して、被処理体である基板Ｓが、図示しない搬送装置のフォークによって処理容器１内へと搬入され、サセプタ１１へ受け渡される。その後、ゲートバルブが閉じられ、排気装置５７によって、処理容器１内が所定の真空度まで真空引きされる。
【００３８】
次に、バルブ４１を開放して、処理ガスをガス供給源４５から処理ガス供給管３９、ガス導入口３７を介してシャワーヘッド３１のガス拡散空間３３へ導入する。この際、マスフローコントローラ４３によって処理ガスの流量制御が行われる。ガス拡散空間３３に導入された処理ガスは、さらに複数のガス吐出孔３５を介してサセプタ１１上に載置された基板Ｓに対して均一に吐出され、処理容器１内の圧力が所定の値に維持される。
【００３９】
この状態で第１の高周波電源部６５から高周波電力がマッチングボックス６３を介してシャワーヘッド３１に供給される。これにより、上部電極としてのシャワーヘッド３１と下部電極としてのサセプタ１１との間に高周波電界が生じ、処理ガスが解離してプラズマ化する。このプラズマにより、基板Ｓにエッチング処理が施される。また、プラズマ処理の間、第２の高周波電源部７５からバイアス用の高周波電力がマッチングボックス７３を介してサセプタ１１に供給される。これにより、プラズマ中のイオンが基板Ｓへ引き込まれる。
【００４０】
エッチング処理を施した後、第１の高周波電源部６５及び第２の高周波電源部７５からの高周波電力の供給を停止し、ガス導入を停止した後、処理容器１内を所定の圧力まで減圧する。次に、ゲートバルブを開放し、サセプタ１１から図示しない搬送装置のフォークに基板Ｓを受け渡し、処理容器１の基板搬送用開口から基板Ｓを搬出する。以上の操作により、基板Ｓに対するプラズマエッチング処理が終了する。
【００４１】
本実施の形態のプラズマエッチング装置１００では、第１の高周波電源部６５が、個別に発振部１４１と増幅部１４２を備えた複数の高周波電源１４０と、コンバイナ１５０と、を備えている。これによって、各高周波電源１４０で生成された高周波電力をコンバイナ１５０において一つの高周波電力に合成することができる。従って、各高周波電源１４０の定格出力が大きくなくても、合成して大出力を得ることが可能であり、プラズマエッチング装置１００の大型化への対応を図ることができる。また、プラズマエッチング装置１００において、大出力の高周波電力を必要としない場合には、電源制御部１３０の制御の下で、各高周波電源１４０から均等に高周波出力を行うように制御することもできる。
【００４２】
また、本実施の形態のプラズマエッチング装置１００では、電源制御部１３０の発振制御部１３１によって、複数の発振部１４１で生成させる高周波信号の位相を揃えることができる。さらに、本実施の形態のプラズマエッチング装置１００は、各増幅部１４２とコンバイナ１５０とを等しい経路長で接続する複数の同軸ケーブル１７０を備えているので、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を、同位相に揃えたまま、コンバイナ１５０へ送ることができる。従って、本実施の形態のプラズマエッチング装置１００では、コンバイナ１５０によって単一の高周波電力への出力統合を容易に行うことができる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
次に、図４を参照しながら、本発明の第２の実施の形態にかかるプラズマエッチング装置について説明する。本実施の形態のプラズマエッチング装置は、第１の高周波電源部に、電力合成部として、複数のコンバイナを備えている。以下、第１の実施の形態のプラズマエッチング装置１００との相違点を中心に説明し、プラズマエッチング装置１００と同じ構成については、説明を省略する。
【００４４】
図４は、第１の高周波電源部６５Ａの詳細な構成を示すブロック図である。第１の高周波電源部６５Ａは、第１の制御部としての電源制御部１３０と、高周波電源１４０と、複数のコンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２，１５０Ｂと、を備えている。また、第１の高周波電源部６５Ａは、電源制御部１３０と高周波電源１４０とを接続する信号ケーブル１６０と、高周波電源１４０とコンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２とを接続する同軸ケーブル１７１と、コンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２とコンバイナ１５０Ｂとを接続する同軸ケーブル１７２とを備えている。
【００４５】
本実施の形態における電源制御部１３０及び高周波電源１４０の構成は、第１の実施の形態と同様である。図４に示したように、コンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２，１５０Ｂは、階層状に配備されており、増幅部１４２の側から、第１階層のコンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２と、第２階層のコンバイナ１５０Ｂとを有している。第１階層のコンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２は、それぞれ、等長な同軸ケーブル１７１，１７１によって２つの高周波電源１４０に接続されている。２つの高周波電源１４０でそれぞれ生成した高周波電力は、第１階層のコンバイナ１５０Ａ１又はコンバイナ１５０Ａ２で合成される。ここで、等長な同軸ケーブル１７１，１７１は、各増幅部１４２からコンバイナ１５０Ａ１又はコンバイナ１５０Ａ２までを等しい経路長で接続しているため、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を、同位相に揃えたまま、コンバイナ１５０Ａ１又はコンバイナ１５０Ａ２で合成することができる。
【００４６】
第２階層のコンバイナ１５０Ｂは、等長な同軸ケーブル１７２，１７２によって、第１階層のコンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２に接続されている。従って、第１階層のコンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２でそれぞれ合成された高周波電力は、第２階層のコンバイナ１５０Ｂで一つの高周波電力に合成される。ここで、等長な同軸ケーブル１７２，１７２は、各コンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２からコンバイナ１５０Ｂまでを等しい経路長で接続しているため、高周波電力を同位相に揃えたまま、コンバイナ１５０Ｂで合成することができる。
【００４７】
コンバイナ１５０Ｂは、マッチングボックス６３に接続されている。コンバイナ１５０Ｂで合成された高周波電力は、マッチングボックス６３を介して上部電極として機能するシャワーヘッド３１へ給電される。
【００４８】
本実施の形態のプラズマエッチング装置では、各高周波電源１４０からコンバイナ１５０Ｂまでの経路長が等しくなるように構成されている。そして、複数のコンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２，１５０Ｂを多段階に階層状に配備し、各コンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２，１５０Ｂに並列に接続される給電線の長さを揃えることによって、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を、同位相に揃えたまま、コンバイナ１５０Ｂへ送ることができる。
【００４９】
本実施の形態のプラズマエッチング装置では、第１の高周波電源部６５Ａが、個別に発振部１４１と増幅部１４２を備えた複数の高周波電源１４０と、階層状に配備された複数のコンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２，１５０Ｂと、を備えている。これによって、各高周波電源１４０で生成された高周波電力を複数のコンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２，１５０Ｂによって、最終的に一つの高周波電力に合成することができる。従って、各高周波電源１４０の出力が大きくなくても、大出力を得ることが可能であり、プラズマエッチング装置の大型化への対応を図ることができる。また、プラズマエッチング装置において、大出力の高周波電力を必要としない場合には、電源制御部１３０の制御の下で、各高周波電源１４０から均等に高周波出力を行うように制御することもできる。
【００５０】
また、本実施の形態のプラズマエッチング装置では、電源制御部１３０の発振制御部１３１によって、複数の発振部１４１で生成させる高周波信号の位相を揃えることができる。さらに、本実施の形態のプラズマエッチング装置では、各増幅部１４２からコンバイナ１５０Ｂまでを等しい経路長で接続しているため、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を、同位相に揃えたまま、コンバイナ１５０Ｂへ送ることができる。従って、本実施の形態のプラズマエッチング装置では、複数のコンバイナ１５０Ａ１，１５０Ａ２，１５０Ｂによって単一の高周波電力への出力統合を容易に行うことができる。
【００５１】
本実施の形態のプラズマエッチング装置における他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。なお、説明は省略するが、第２の高周波電源部７５についても、第１の高周波電源部６５Ａと同様の構成とすることができる。
【００５２】
［第３の実施の形態］
次に、図５を参照しながら、本発明の第３の実施の形態にかかるプラズマエッチング装置について説明する。本実施の形態のプラズマエッチング装置は、第１の高周波電源部に、一つの発振部１４１と、この発振部１４１に並列に接続された複数の増幅部１４２とを有する高周波電源１４０Ａを備えている。以下、第１の実施の形態のプラズマエッチング装置１００との相違点を中心に説明し、プラズマエッチング装置１００と同じ構成については、説明を省略する。
【００５３】
図５は、第１の高周波電源部６５Ｂの詳細な構成を示すブロック図である。第１の高周波電源部６５Ｂは、第１の制御部としての電源制御部１３０と、高周波電源１４０Ａと、コンバイナ１５０と、を備えている。高周波電源１４０Ａは、一つの発振部１４１と、この発振部１４１に並列に接続された複数の増幅部１４２とを備えている。また、第１の高周波電源部６５Ｂは、電源制御部１３０と発振部１４１とを接続する信号ケーブル１６１と、発振部１４１と各増幅部１４２とを接続する分岐した信号ケーブル１６２と、各増幅部１４２とコンバイナ１５０とを接続する複数の同軸ケーブル１７０とを備えている。図５に示したように、信号ケーブル１６２は、発振部１４１に接続する側が１本であり、そこから、各増幅部１４２へ向かう途中で２本に分岐し、さらに分岐した２本のそれぞれが２本に分岐することによって、最終的に４本に分岐して４つの増幅部１４２に接続している。
【００５４】
本実施の形態における電源制御部１３０及びコンバイナ１５０の構成は、第１の実施の形態と同様である。図５に示したように、本実施の形態では、高周波電源１４０Ａに一つの発振部１４１を備えている。また、分岐した信号ケーブル１６２によって、発振部１４１に対して各増幅部１４２が並列に、かつ発振部１４１から各増幅部１４２までの距離が等長になるように接続されている。従って、発振部１４１で生成した高周波信号は、各増幅部１４２に均等に配分され、かつ同位相で送信される。各増幅部１４２では、高周波信号を増幅して高周波電力としてコンバイナ１５０に送出する。同軸ケーブル１７０は、各増幅部１４２とコンバイナ１５０とを等しい経路長で接続している。このように、複数の同軸ケーブル１７０の長さを等しくすることによって、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を、同位相に揃えたまま、コンバイナ１５０へ送ることができる。
【００５５】
本実施の形態のプラズマエッチング装置では、第１の高周波電源部６５Ｂが、一つの発振部１４１と複数の増幅部１４２を備えた高周波電源１４０Ａと、コンバイナ１５０と、を備えている。これによって、各増幅部１４２で増幅された高周波電力をコンバイナ１５０において一つの高周波電力に合成することができる。従って、各増幅部１４２の出力が大きくなくても、大出力を得ることが可能であり、プラズマエッチング装置の大型化への対応を図ることができる。
【００５６】
また、本実施の形態のプラズマエッチング装置では、高周波電源１４０Ａの一つの発振部１４１で生成した高周波信号は、発振制御部１３１の制御によって、分岐した信号ケーブル１６２を介し、各増幅部１４２に均等に配分され、かつ同位相で送信される。各増幅部１４２では、高周波信号を増幅してそれぞれ高周波電力としてコンバイナ１５０に送出する。本実施の形態のプラズマエッチング装置では、各増幅部１４２とコンバイナ１５０とを等しい経路長で接続する複数の同軸ケーブル１７０を備えているので、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を、同位相に揃えたまま、コンバイナ１５０へ送ることができる。
【００５７】
本実施の形態のプラズマエッチング装置における他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、複数のコンバイナを階層状に配備し、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を複数のコンバイナによって最終的に一つの高周波電力に合成する構成としてもよい。
【００５８】
［第４の実施の形態］
次に、図６を参照しながら、本発明の第４の実施の形態にかかるプラズマエッチング装置について説明する。本実施の形態のプラズマエッチング装置は、電源制御部に発振部を設けている。以下、第１の実施の形態のプラズマエッチング装置１００との相違点を中心に説明し、プラズマエッチング装置１００と同じ構成については、説明を省略する。
【００５９】
図６は、第１の高周波電源部６５Ｃの詳細な構成を示すブロック図である。第１の高周波電源部６５Ｃは、第１の制御部としての電源制御部１３０Ａと、複数の増幅部１４２と、コンバイナ１５０と、を備えている。電源制御部１３０Ａは、発振制御部１３１と、電力制御部１３２と、一つの発振部１３３とを有している。また、第１の高周波電源部６５Ｃは、電源制御部１３０Ａの発振部１３３と複数の増幅部１４２とを接続する分岐した信号ケーブル１６３と、増幅部１４２とコンバイナ１５０とを接続する同軸ケーブル１７０とを備えている。図６に示したように、信号ケーブル１６３は、発振部１３３に接続する側が１本であり、そこから、各増幅部１４２へ向かう途中で２本に分岐し、さらに分岐した２本のそれぞれが２本に分岐することによって、最終的に４本に分岐して４つの増幅部１４２に接続している。このように、発振部１３３には、分岐した信号ケーブル１６３によって、複数の増幅部１４２が並列に接続されている。
【００６０】
本実施の形態における増幅部１４２及びコンバイナ１５０の構成は、第１の実施の形態と同様である。図６に示したように、本実施の形態では、電源制御部１３０Ａに一つの発振部１３３を備えている。また、分岐した信号ケーブル１６３によって、発振部１３３に対して各増幅部１４２が並列に、かつ発振部１３３から各増幅部１４２までの距離が等長になるように接続されている。従って、発振部１３３で生成した高周波信号は、各増幅部１４２に均等に配分され、かつ同位相で送信される。各増幅部１４２では、高周波信号を増幅して高周波電力としてコンバイナ１５０に送出する。同軸ケーブル１７０は、各増幅部１４２とコンバイナ１５０とを等しい経路長で接続している。このように、複数の同軸ケーブル１７０の長さを等しくすることによって、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を、同位相に揃えたまま、コンバイナ１５０へ送ることができる。
【００６１】
本実施の形態のプラズマエッチング装置では、第１の高周波電源部６５Ｃが、複数の増幅部１４２と、コンバイナ１５０と、を備えているため、各増幅部１４２で増幅された高周波電力をコンバイナ１５０において一つの高周波電力に合成することができる。そのため、各増幅部１４２の出力が大きくなくても、大出力を得ることが可能であり、プラズマエッチング装置の大型化への対応を図ることができる。
【００６２】
また、本実施の形態のプラズマエッチング装置では、電源制御部１３０Ａの一つの発振部１３３で生成した高周波信号は、発振制御部１３１の制御によって、分岐した信号ケーブル１６３を介し、各増幅部１４２に均等に配分され、かつ同位相で送信される。各増幅部１４２では、高周波信号を増幅して高周波電力としてコンバイナ１５０に送出する。本実施の形態のプラズマエッチング装置では、各増幅部１４２とコンバイナ１５０とを等しい経路長で接続する複数の同軸ケーブル１７０を備えているので、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を、同位相に揃えたまま、コンバイナ１５０へ送ることができる。
【００６３】
本実施の形態のプラズマエッチング装置における他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、複数のコンバイナを階層状に配備し、各増幅部１４２で増幅された高周波電力を複数のコンバイナによって最終的に一つの高周波電力に合成する構成としてもよい。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、上部電極と下部電極のそれぞれに高周波電力を供給するプラズマ処理装置を対象としているが、本発明は、上部電極もしくは下部電極のいずれか片方に高周波電力を供給する場合や、上部電極もしくは下部電極に２系統以上の高周波電力を供給する場合にも同様に適用できる。
【００６５】
また、上記実施の形態では、平行平板型のプラズマエッチング装置を例に挙げたが、本発明は、上部電極及び／又は下部電極に高周波電力を供給するプラズマ処理装置であれば、特に制限なく適用できる。例えば、誘導結合プラズマ装置など他の方式のプラズマエッチング装置にも適用可能である。また、ドライエッチング装置に限らず、成膜装置やアッシング装置などにも同等に適用可能である。
【００６６】
また、本発明は、ＦＰＤ用基板を被処理体とするものに限らず、例えば半導体ウエハや太陽電池用基板を被処理体とする場合にも適用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１…処理容器、１ａ…底壁、１ｂ…側壁、１ｃ…蓋体、１１…サセプタ、１２…基材、１３，１４…シール部材、１５…絶縁部材、３１…シャワーヘッド、３３…ガス拡散空間、３５…ガス吐出孔、３７…ガス導入口、３９…処理ガス供給管、４１…バルブ、４３…マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、４５…ガス供給源、５１…排気用開口、５３…排気管、５３ａ…フランジ部、５５…ＡＰＣバルブ、５７…排気装置、６１…給電線、６３…マッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）、６５…第１の高周波電源部、７１…給電線、７３…マッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）、７５…第２の高周波電源部、１００…プラズマエッチング装置、１３０…電源制御部、１３１…発振制御部、１３２…電力制御部、１４０…高周波電源、１４１…発振部、１４２…増幅部、１５０…コンバイナ、１６０…信号ケーブル、１７０…同軸ケーブル
【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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