(57)【要約】【課題】  カソード電極（例えば上部電極）及びアノード電極（例えば下部電極）を備えた平行平板型のプラズマ処理装置においてカソード電極と処理容器の壁部との間でプラズマが発生することを抑え、均一性の高いプラズマを発生させること。【解決手段】下部電極と処理容器との間に容量成分を含むインピーダンス調整部を設けて、高周波電源が接続される上部電極からプラズマ、下部電極及び処理容器の壁部を介して整合回路の接地筐体に至るまでの経路のインピーダンス値を、上部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値よりも小さくなるようにする。より好ましくは前記経路に流れる電流値を最大値から１０％以内の値になるようにインピーダンス調整部を設定する。【選択図】  図１           
2005340760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられたカソード電極及びアノード電極と、
前記カソード電極に整合回路を介してその一端側が接続された高周波電源と、
その一端側が前記アノード電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含むインピーダンス調整部と、を備え、
前記カソード電極及びアノード電極のうち下方側に位置する電極上に基板が載置され、
インピーダンス調整部は、カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が、カソード電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられたカソード電極及びアノード電極と、
前記カソード電極に整合回路を介してその一端側が接続された高周波電源と、
その一端側が前記アノード電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含むインピーダンス調整部と、を備え、
前記カソード電極及びアノード電極のうち下方側に位置する電極上に基板が載置され、
インピーダンス調整部は、カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
インピーダンス調整部は、インピーダンス値を調整してアノード電極に流れ込む電流値を変えていったときにその最大値から１０％以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定され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４】
インピーダンス調整部は、インピーダンス値を可変できるように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
プラズマ処理の種別とインピーダンス調整部の調整値とを対応付けたデータが記憶され、選択されたプラズマ処理の種別に応じたインピーダンス調整値を読み出してインピーダンス調整部を調整するための制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
インピーダンス調整部は、アノード電極と処理容器との間に設けられた容量成分をなす誘電体であることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
インピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、アノード電極における横方向に互いに離れた部位に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記上部電極に第１の整合回路を介してその一端側が接続された１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記下部電極に第２の整合回路を介してその一端側が接続された２ＭＨｚ〜６ＭＨｚの第２の高周波電源と、
その一端側が前記下部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第１のインピーダンス調整部と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第２のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第１のインピーダンス調整部は、前記上部電極からプラズマ、下部電極及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでの第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、上部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでの第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第２のインピーダンス調整部は、前記下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでの第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでの第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記上部電極に第１の整合回路を介してその一端側が接続された１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記下部電極に第２の整合回路を介してその一端側が接続された２ＭＨｚ〜６ＭＨｚの第２の高周波電源と、
その一端側が前記下部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第１のインピーダンス調整部と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第２のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第１のインピーダンス調整部は、上部電極からプラズマ、下部電極及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでの第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
また第２のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでの第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
第１のインピーダンス調整部は、インピーダンス値を調整して下部電極に流れ込む第１の高周波電源の高周波の電流値を変えていったときにその最大値から１０％以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定され、
第２のインピーダンス調整部は、インピーダンス値を調整して上部電極に流れ込む第２の高周波電源の高周波の電流値を変えていったときにその最大値から１０％以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定されていることを特徴とする請求項８または９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部は、夫々第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値及び第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値を可変できるように構成されていることを特徴とする請求項８または９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
プラズマ処理の種別と第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部の調整値とを対応付けたデータが記憶され、選択されたプラズマ処理の種別に応じたインピーダンス調整値を読み出して第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部を調整するための制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする請求項８または９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
第１のインピーダンス調整部は、下部電極と処理容器との間に設けられた容量成分をなす誘電体であり、第２のインピーダンス調整部は、上部電極と処理容器との間に設けられた容量成分をなす誘電体であることを特徴とする請求項８または９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
第１のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されており、
第２のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、上部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されていることを特徴とする請求項８または９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記下部電極に第１の整合回路を介してその一端側が接続された１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記下部電極に第２の整合回路を介してその一端側が接続された２ＭＨｚ〜６ＭＨｚの第２の高周波電源と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第１のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでの第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでの第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第２のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでの第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでの第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１６】
処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記下部電極に第１の整合回路を介してその一端側が接続された１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記下部電極に第２の整合回路を介してその一端側が接続された２ＭＨｚ〜６ＭＨｚの第２の高周波電源と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第１のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでの第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第２のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでの第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１７】
第１のインピーダンス調整部は、インピーダンス値を調整して上部電極に流れ込む第１の高周波電源の高周波の電流値を変えていったときにその最大値から１０％以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定され、
第２のインピーダンス調整部は、インピーダンス値を調整して上部電極に流れ込む第２の高周波電源の高周波の電流値を変えていったときにその最大値から１０％以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部は、夫々第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値及び第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値を可変できるように構成されていることを特徴とする請求項１５または１６記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
プラズマ処理の種別と第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部の調整値とを対応付けたデータが記憶され、選択されたプラズマ処理の種別に応じたインピーダンス調整値を読み出して第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部を調整するための制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする請求項１５または１６記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部は、各々上部電極と処理容器のとの間に設けられた容量成分をなす誘電体であることを特徴とする請求項１５または１６記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
第１のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されており、
第２のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されていることを特徴とする請求項１５または１６記載のプラズマ処理装置。
【請求項２２】
基板の面積は、１ｍ2  以上であることを特徴とする請求項１、２、８、９、１５または１６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２３】
使用する高周波電力の合計値が１０ｋＷ以上であることを特徴とする請求項２２記載のプラズマ処理装置。
【請求項２４】
カソード電極及びアノード電極は夫々上部電極及び下部電極を構成し、
高周波電源の周波数は、１０ＭＨｚから３０ＭＨｚであり、
基板の面積は、１ｍ2  以上であり、
上部電極及び下部電極のギャップが５０ｍｍから３００ｍｍであり、処理圧力は１３Ｐａ〜２７Ｐａであり、
ハロゲンを含む処理ガスにより基板に対してエッチング処理が行われ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２５】
カソード電極及びアノード電極は夫々下部電極及び上部電極を構成し、
高周波電源の周波数は、１０ＭＨｚから３０ＭＨｚであり、
基板の面積は、１ｍ2  以上であり、
上部電極及び下部電極のギャップが２００ｍｍから７００ｍｍであり、処理圧力は０．７Ｐａ〜１３Ｐａであり、
ハロゲンを含む処理ガスにより基板に対してエッチング処理が行われ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２６】
基板の面積は、１ｍ2  以上であり、
第１の高周波電源が上部電極側に接続され、
上部電極及び下部電極のギャップが５０ｍｍから３００ｍｍであり、処理圧力は１３Ｐａ〜２７Ｐａであり、
ハロゲンを含む処理ガスにより基板に対してエッチング処理が行われることを特徴とする請求項８または９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２７】
基板の面積は、１ｍ2  以上であり、
第１の高周波電源が下部電極側に接続され、
上部電極及び下部電極のギャップが２００ｍｍから７００ｍｍであり、処理圧力は０．７Ｐａ〜１３Ｐａであり、
ハロゲンを含む処理ガスにより基板に対してエッチング処理が行われることを特徴とする請求項１５または１６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基板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】
半導体デバイスや液晶表示装置などのフラットパネルの製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板といった被処理基板にエッチング処理や成膜処理等のプロセス処理を施すために、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等のプラズマ処理装置が用いられる。
【０００３】
図１７は、従来から用いられている平行平板型のプラズマ処理装置を示す図である。このプラズマ処理装置においては、例えばアルミニウムなどからなる処理容器１１内に、ガス供給部をなすガスシャワーヘッドを兼用した上部電極１２が設けられると共に、この上部電極１２に対向するように基板１０の載置台を兼用する下部電極１３が対向して設けられている。上部電極１２は絶縁材１４により処理容器１１に対して十分に電気的に浮いている状態にあり、整合回路（マッチング回路）１５を介して高周波電源１７に接続されてカソード電極として構成されている。
【０００４】
下部電極１３は、導電路１８を介して処理容器１１に接続されアノード電極として構成されている。この導電路１８は、この例ではシャフト１８ａ、支持板１８ｂ及びベローズ体１８ｃからなる。そして処理容器１１の上部側は、接地された筐体であるマッチングボックス１６を介して高周波電源１７に接続されており、より具体的には高周波電源１７とマッチングボックス１６とを繋ぐ同軸ケーブルの外部層に接続されることにより接地されている。
【０００５】
図１７のプラズマ処理装置における高周波電流の導電路の等価回路は図１８のように表される。処理容器１１内にプラズマが発生しているときには上部電極１２及び下部電極１３間は、容量結合されるので、高周波電源１７からの高周波電流の経路は、整合回路１５→上部電極１２→プラズマ→下部電極１３→導電路１８→処理容器１１の壁部→マッチングボックス１６→アースとなる。
【０００６】
ところで処理対象である基板の中で液晶ディスプレイなどのフラットパネル用のガラス基板は益々大型化する傾向にあり、今後は例えば畳１枚分の大きなものも取り扱うことになるが、これに伴い処理容器１１が大型化してくると、処理容器１１のインダクタンス成分が大きくなり、このため上部電極１２及び下部電極１３の間の結合が弱くなり、上部電極１２と処理容器１１の壁部との間にプラズマが発生する（図１８にて容量結合として記載してある）おそれが出てくる。このようなプラズマが発生すると処理容器１１内のプラズマは周辺に偏ったものとなり、この結果基板１０に対して面内均一性の高い処理を行うことができなくなることや、また処理容器１１の内壁や内部部品が損傷し、あるいは消耗が進みやすくなるという不具合がある。
【０００７】
一方特許文献１には、プラズマの拡散状態をコントロールするために下部電極とアースとの間にインピーダンス調整回路を設ける技術が記載されているが、この技術は成膜時とクリーニング時とにおいてインピーダンス調整回路の設定を変えることで、夫々のプロセスに見合った形状のプラズマを得るようにするものであり、上記の課題には着眼されておらず、またその解決策についても記載されていない。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３１６８５号公報：段落００１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、カソード電極と処理容器の壁部との間でプラズマが発生することを抑え、均一性の高いプラズマを発生させて基板に対して面内均一性の高いプラズマ処理を行うことのできるプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられたカソード電極及びアノード電極と、
前記カソード電極に整合回路を介してその一端側が接続された高周波電源と、
その一端側が前記アノード電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含むインピーダンス調整部と、を備え、
前記カソード電極及びアノード電極のうち下方側に位置する電極上に基板が載置され、
インピーダンス調整部は、カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が、カソード電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。
【００１１】
「カソード電極及びアノード電極が処理容器とは絶縁され」とは、インピーダンス調整部を除いた部位において処理容器に対して十分電気的に浮いているという意味である。
【００１２】
また他の発明は、処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられたカソード電極及びアノード電極と、
前記カソード電極に整合回路を介してその一端側が接続された高周波電源と、
その一端側が前記アノード電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含むインピーダンス調整部と、を備え、
前記カソード電極及びアノード電極のうち下方側に位置する電極上に基板が載置され、
インピーダンス調整部は、カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。「カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が最小になる」とは、ほぼ最小になる場合も含み、例えば最小値の２％以内の値も含む。
【００１３】
更に本発明は、上部電極及び下部電極の両方に高周波電源が接続された上下２周波の構成に対しても適用できる。この場合、本発明は、処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記上部電極に第１の整合回路を介してその一端側が接続された１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記下部電極に第２の整合回路を介してその一端側が接続された２ＭＨｚ〜６ＭＨｚの第２の高周波電源と、
その一端側が前記下部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第１のインピーダンス調整部と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第２のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第１のインピーダンス調整部は、前記上部電極からプラズマ、下部電極及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでの第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、上部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでの第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第２のインピーダンス調整部は、前記下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでの第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでの第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。
【００１４】
更に上下２周波の構成における他の発明は、処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記上部電極に第１の整合回路を介してその一端側が接続された１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記下部電極に第２の整合回路を介してその一端側が接続された２ＭＨｚ〜６ＭＨｚの第２の高周波電源と、
その一端側が前記下部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第１のインピーダンス調整部と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第２のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第１のインピーダンス調整部は、上部電極からプラズマ、下部電極及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでの第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
また第２のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでの第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。
【００１５】
更にまた本発明は、下部電極に第１及び第２の高周波電源が接続された下部２周波の構成に対しても適用できる。この場合、本発明は、処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記下部電極に第１の整合回路を介してその一端側が接続された１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記下部電極に第２の整合回路を介してその一端側が接続された２ＭＨｚ〜６ＭＨｚの第２の高周波電源と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第１のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでの第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでの第１の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第２のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでの第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでの第２の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。
【００１６】
更に下部２周波の構成における他の発明は、処理容器内にて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基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記下部電極に第１の整合回路を介してその一端側が接続された１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記下部電極に第２の整合回路を介してその一端側が接続された２ＭＨｚ〜６ＭＨｚの第２の高周波電源と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第１のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第１の整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第２のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第２の整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。
【００１７】
各インピーダンス調整部は、各周波数の高周波のインピーダンス値を調整してアノード電極に流れ込む各周波数の高周波の電流値を変えていったときにその最大値から１０％以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定されていることが好ましい。インピーダンス調整部の他端側を処理容器に接続する部位については、例えばアノード電極が下部電極であれば、処理容器の底部に接続すればよい。この接続部位をカソード電極にあまり近づけるとカソード電極と接続部位との間にプラズマが発生しやすくなってインピーダンス調整部を設ける意味がなくなるので、例えば処理容器におけるアノード電極と同じ高さかそれよりもアノード電極とは反対側の部位（アノード電極が下部電極であれば下方側であり、アノード電極が上部電極であれば上方側）に接続することが好ましい。
【００１８】
インピーダンス調整部は、例えば容量可変コンデンサなどを用いてインピーダンス値を可変できるように構成してもよいし、アノード電極と処理容器の例えば内面との間に設けられた容量成分をなす例えば誘電体プレートなどで構成してもよい。インピーダンス調整部がインピーダンス値を可変できる場合には、プラズマ処理の種別とインピーダンス調整部の調整値（第１及び第２のインピーダンス調整部が設けられる発明においては、第１のインピーダンス調整部の調整値及び第２のインピーダンス調整部の調整値）とを対応付けたデータが記憶され、選択されたプラズマ処理の種別に応じたインピーダンス調整値を読み出してインピーダンス調整部を調整するための制御信号を出力する制御部を設ける構成としてもよい。
【００１９】
本発明では、インピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、アノード電極における横方向に互いに離れた部位に接続されている構成とすることが好ましい。なお上下２周波の構成に発明においては、第１のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されており、第２のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、上部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されている構成となる。また下部２周波の構成における発明においては、第１のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されており、第２のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されている構成となる。
【００２０】
このようにインピーダンス調整部を複数個設ける発明は、基板の面積が１ｍ2  以上である例えば角形基板を処理する場合に好適であり、更に装置に使用する高周波電力の合計値が１０ｋＷ以上である場合に特に好適である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、カソード電極及びアノード電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させて基板を処理するにあたり、アノード電極（高周波電源が接続されている電極に対向する電極がアノード電極となる）と処理容器との間に容量成分を含むインピーダンス調整部を設けて、カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値を、カソード電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値よりも小さくなるようにしているため、カソード電極と処理容器の壁部との間でプラズマが発生することを抑え、均一性の高いプラズマを発生させて基板に対して面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる。  
またインピーダンス調整部を複数個用い、各インピーダンス調整部の一端側を、アノード電極における横方向に互いに離れた部位に接続する構成とすれば、アノード電極がいわば基板の面方向に複数に分割されて各分割領域毎にインピーダンスを調整できることになるので、１個所でインピーダンス調整を行うことに比べてプラズマの分布をきめ細かく調整でき、このため均一性の高いプラズマが得られる。例えば基板の面積が１ｍ2  以上もの大型の基板になると、プラズマを面内で均一性の高い状態とすることが困難であることから、プラズマの分布をきめ細かく調整できるようにすれば、均一性を高めることができ、また局所的な異常放電の発生も抑えることができる。そしてその高周波電力の合計値が１０ｋＷ以上と大きい場合には、異常放電が起こりやすいことから、インピーダンス調整部を複数個用いる構成は極めて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明のプラズマ処理装置を、液晶ディスプレイ用のガラス基板をエッチングする装置に適用した実施の形態について説明する。図１において２は例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の処理容器である。この処理容器２の上部には、ガス供給部であるガスシャワーヘッドを兼用する上部電極３が設けられており、この上部電極３は、処理容器２の上面の開口部３０の開口縁に沿って設けられた絶縁材３１により処理容器２に対して十分電気的に浮いている状態となっている。また上部電極３であるガスシャワーヘッドは、ガス供給路３２を介して処理ガス供給部３３に接続されると共にガス供給路３２から供給されたガスを多数のガス孔３４から処理容器２内に供給するように構成されている。
【００２３】
前記上部電極３は整合回路４１及び導電路４０を介して高周波電源４に接続されている。また処理容器２における前記開口部３０を囲み、その中に整合回路４１が包有されるようにマッチングボックス４２が設けられている。このマッチングボックス４２の上部は、前記導電路４０と共に同軸ケーブル４４を構成する外層部４３として伸びており、この外層部４３は接地されている。この例では、マッチングボックス４２が整合回路の接地筐体に相当する。
【００２４】
処理容器２の底部には、基板１０を載置する載置台を兼用した下部電極５が設けられており、この下部電極５は、絶縁材５０を介して支持部５１に支持されている。従って下部電極５は、処理容器２から電気的に十分浮いた状態になっている。支持部５１の下面における中央部には、処理容器２の底壁に形成された開口部２０を貫通して下方に伸びる保護管５２が設けられている。この保護管５２の下面は、当該保護管５２よりも大径の導電性の支持板５３により支持されかつ管内が塞がれている。この支持板５３の周縁には導電性のベローズ体５４の下端が固定されると共に、このベローズ体５４の上端は処理容器２の前記開口部２０の開口縁に固定されている。ベローズ体５４は保護管５２が配置されている内部空間と大気側空間とを気密に区画すると共に、図示しない昇降機構により支持板５３を介して載置台５が昇降できるようになっている。
【００２５】
下部電極５には、保護管５１内に設けられた導電路５５の一端が接続され、この導電路５５にはインピーダンス調整部６が介設されている。前記導電路５５の他端側は、支持板５３及びベローズ体５４を介して処理容器２の底部に接続されている。処理容器２における上部電極３の近傍部位例えば上面は、既述のようにマッチングボックス４２を経由しかつ前記同軸ケーブル４４の外層部４３を介して接地されている。この例では上部電極３及び下部電極５は、夫々カソード電極及びアノード電極に相当する。
【００２６】
また処理容器２の側壁には排気路２１が接続され、この排気路２１には真空排気手段２２が接続されている。更に処理容器２の側壁には、基板１０の搬送口２３を開閉するためのゲートバルブ２４が設けられている。
【００２７】
上述のように構成することにより、高周波電源４→整合回路４１→上部電極３→プラズマ→下部電極５→インピーダンス調整部６→処理容器２→マッチングボックス４２→同軸ケーブル４４の外層部４３→接地の経路で高周波電流が流れることになるが、背景技術の項目において記載したように、上部電極３からプラズマを介して処理容器２の壁部に高周波電流が流れるおそれがあるため、下部電極５から処理容器２の上部に至るまでの経路（リターン経路）のインピーダンスをインピーダンス調整部６により調整するようにしている。
【００２８】
図２は、図１のプラズマ処理装置において高周波電流に対する等価回路である。処理容器２はインダクタンス成分とみなすことができるのでインダクタとして表示してある。Ｃ１は上部電極３及び下部電極５間のプラズマを容量成分として記載したものであり、Ｃ２は上部電極３及び処理容器２の壁部の間のプラズマを容量成分として表したものである。
【００２９】
そしてこの実施の形態の狙いは、プラズマのキャパシタンス（Ｃ１）及び下部電極５から処理容器２の上部に至るまでの経路のインダクタンス（Ｌ）をインピーダンス調整部６の容量成分（Ｃ）により相殺させることで、前記経路のインピーダンスをｊ（−１／ωＣ１＋ωＬ−１／ωＣ）として、上部電極３→プラズマ→処理容器２の壁部を含むいわば異常な経路のインピーダンスよりも小さくすることにある。このためインピーダンス調整部６は容量成分を含むものであり、その形態としては例えば図３に示すように容量可変コンデンサ６１を用いる（ａ）、固定容量のコンデンサ６２と容量可変コンデンサ６１とを組み合わせる（ｂ）、固定容量コンデンサ６２を用いる（ｃ）、容量可変コンデンサ６１とインダクタ６３とを組み合わせる（ｄ）、インダクタンスを可変できるインダクタ６４と固定容量コンデンサ６２を用いる（ｅ）など種々の構成を採用することができる。固定容量コンデンサ６２のみを用いた場合でも容量の異なるコンデンサと交換することによりインピーダンス値を調整できる。
【００３０】
上記の正常な経路のインピーダンスを小さくするにあたっては、後述の実験例からインピーダンス調整部６のインピーダンス値を種々変えて当該経路を流れる電流値を求め、それが最大値となるように設定すること、つまり正常な経路のインピーダンスが最小になるように設定することが理想であるが、実際には電流の最大値の２％以内であることが好ましく、少なくとも電流の最大値の１０％以内となるように設定することが好ましい。
【００３１】
このような実施の形態の作用効果について述べる。先ずゲートバルブ２４を開いて図示しないロードロック室から図示しない搬送アームにより基板１０を処理容器２内に搬入し、下部電極５内を貫通する図示しない昇降ピンとの間の協同動作により基板１０が下部電極５の上に受け渡される。次いでゲートバルブ２４を閉じ、処理ガス供給部３３から上部電極３を通じて処理容器２内に処理ガスを供給すると共に、真空排気手段２２により真空排気することにより処理容器２内を所定の圧力に維持する。そして高周波電源４から例えば１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ、１０ｋＷの高周波電力を上部電極３及び下部電極５の間に印加することで処理ガスが励起されてプラズマが生成する。処理ガスとしては例えばハロゲンを含むガス例えばハロゲン化合物からなるガス、酸素ガス及びアルゴンガスなどが用いられる。
【００３２】
プラズマの発生により高周波電流が上部電極３→プラズマ→下部電極５→インピーダンス調整部６→処理容器２→マッチングボックス４２→同軸ケーブル４４の外層部４３→接地のいわば正常な経路を流れるが、このとき当該経路のインピーダンス値がほぼ最小値となるように設定されていて、上部電極３→プラズマ→処理容器２→マッチングボックス４２→同軸ケーブル４４の外層部４３→接地経路のインピーダンス値よりも小さくなっているため、上部電極３と処理容器２の壁部との間でプラズマが立ちにくくなっている。この結果上部電極３と下部電極５との間にプラズマが集中し、基板１０上のプラズマは面内均一性の高いものとなる。基板１０の表面はこのプラズマにより例えばエッチング処理が行われるが、プラズマの面内均一性が高いことから、エッチング速度の面内均一性が高く、従って面内で均一なエッチングを行うことができる。また処理容器２の内壁や内部部品の損傷あるいは消耗を抑えることができる。
【００３３】
更に本発明では、図４に示すように処理の種別毎にインピーダンス調整部６における適切な調整値を制御部７の記憶部に例えばテーブルとして記憶しておき、処理の種別を選択したときにその処理に対応する前記適切な調整値をデータ例えばテーブルから読み出し、インピーダンス調整部６のアクチェータ例えば容量可変コンデンサのトリム機構を駆動するモータに制御部７から制御信号を出力するようにしてもよい。この場合の具体例としては、互いに異なるエッチング処理を連続して行う場合において各エッチング処理毎に前記適切な設定値を決めておく例、あるいは連続成膜プロセスを行う場合に各成膜処理毎に前記適切な設定値を決めておく例などが挙げられる。
【００３４】
更にまた本発明では、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、インピーダンス調整部６を複数例えば３個のインピーダンス調整部６Ａ、６Ｂ、６Ｃを設け、これらインピーダンス調整部６Ａ、６Ｂ、６Ｃの一端側を下部電極５における横方向に互いに離れた部位ＰＡ、ＰＢ，ＰＣに夫々接続するようにすることが好ましい。概略的な説明をすると、角型の基板１０を例えば図５（ｂ）の鎖線で示すように３個に分割し、各分割領域毎に処理容器２との間のインピーダンスを適切な値に設定する。この適切な値とは、均一性の高いプラズマが得られる値であり、例えば予め試行錯誤を繰り返すことにより各処理毎に各インピーダンス調整部６Ａ、６Ｂ、６Ｃの適切な値を見つけておく。
【００３５】
より模式的な例を挙げると、例えばプラズマが中央で強い場合には、中央部に対応するインピーダンス調整部６Ｂの容量値を大きくして中央部における下部電極５及び処理容器２の間のインピーダンス値を大きくし、かつ周縁部に対応するインピーダンス調整部６Ａ、６Ｂの容量値を小さくし、これによりプラズマの強い部分を中央から周縁側にシフトさせるといった調整を行う。つまりこのような実施の形態では、インピーダンス調整部６Ａ、６Ｂ、６Ｃの並列接続回路のインピーダンス値を含めて既述の正常な経路のインピーダンス値が、上部電極３→プラズマ→処理容器２の壁部の異常な経路のインピーダンス値よりも小さくなるようにインピーダンス調整部６Ａ、６Ｂ、６Ｃの各々のインピーダンス値を設定することが前提となるが、その条件を満足しつつ更に各インピーダンス値を調整することにより基板１０の面方向におけるプラズマの強さをきめ細かく調整することができ、このためサイズの大きい基板を扱う場合には、均一性の高いプラズマを生成する上で極めて有効な技術である。本発明者は、この基板のサイズとして、例えばフラットパネル用の角型基板について、例えば基板の面積が１ｍ2  以上もの大型の基板になると、プラズマを面内で均一性の高い状態とすることが困難であることから、プラズマの分布をきめ細かく調整できるようにすれば、均一性を高めることができ、また局所的な異常放電の発生も抑えられることを把握している。そして特にその高周波電力の合計値が１０ｋＷ以上と大きい場合には、異常放電が起こりやすいことから、複数個のインピーダンス調整部を設ける構成は極めて有効である。
【００３６】
図５に示すように、インピーダンス調整部６Ａ、６Ｂ、６Ｃを設けるにあたっては、前記部位ＰＡ、ＰＢ，ＰＣに対応する位置にて夫々支持部５１の下面から伸びるように保護管５２Ａ〜５２Ｃを設けると共に、各保護管５２Ａ〜５２Ｃ毎に独立した支持板５３を設け、更に各支持板５３と処理容器２との間に図１に既述したようにベローズ体５４を設けている。
【００３７】
このような下部電極５のインピーダンス調整領域を分割するにあたっては、３分割に限らず例えば縦横に２等分して全体で４分割し、各分割領域毎にインピーダンス調整部を設けるようにしてもよい。
【００３８】
そしてこのような実施の形態においても、図６に示すように処理の種別に応じて各インピーダンス調整部６Ａ、６Ｂ、６Ｃの各調整値を制御部７内の記憶部に記憶しておき、選択された処理に応じて各インピーダンス調整部６Ａ、６Ｂ、６Ｃにおけるインピーダンス値を設定することが好ましい。
【００３９】
またインピーダンス調整部６は、容量可変コンデンサや固定容量コンデンサなどの容量素子を用いずに、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように容量成分を構成する誘電体プレートなどを用いてもよい。図７（ａ）の例は、下部電極５と処理容器２の底部との間に誘電体であるプレート８からなるインピーダンス調整部を交換自在に設けて構成したものである。この誘電体プレート８の容量値は、既述のように経路のインピーダンス値の条件を満足するように設定されている。
【００４０】
図７（ｂ）に示す例は、複数のインピーダンス調整部６Ａ、６Ｂ、６Ｃを用いた図５の例に対応するものであり、誘電体プレートにおける容量を中央部（例えば平面で見ると角形の領域）と周縁部（平面で見ると角形リングの領域）とで異なるように構成したもの、つまり２種類の誘電体プレート８Ａ、８Ｂを用いたものである。この例は、誘電体プレートの厚さを同じにしながら材質を変えて容量を変えているが、図７（ｃ）に示すように、下部電極５の厚さを変えて例えば中央部の厚さを大きくして、当該領域の誘電体プレート８の厚さを小さくし、これにより中央部と周縁部とで容量を変えるようにしてもよい。
【００４１】
上述の実施の形態では、上部電極３側に高周波電源４を接続していたが、下部電極５側に高周波電源４を接続する構成であってもよい。この場合には、インピーダンス調整部６は、上部電極３と処理容器２の上部例えば上面との間に接続される。この場合において、インピーダンス調整部６は上部電極３と処理容器２の側壁部との間に設けても本発明の範囲に含まれるが、上部電極３よりも下側に設けることは好ましくない。図８にこのようなタイプの装置において、３個のインピーダンス調整部６Ａ〜６Ｃを設けた例を示している。３個のインピーダンス調整部６Ａ〜６Ｃの設置位置は、例えば図５に示したＰＡ〜ＰＣに対応した位置とすることができるが、インピーダンス調整部６の数は２個であっても、４個以上であってもよい。このようにインピーダンス調整部６は複数であることが好ましいが、１個であってもよい。
【００４２】
更にまた本発明は、上部電極３側に高周波電源４を設けると共に、下部電極５側にも高周波電源１００を設ける上下２周波タイプの装置に適用してもよい。図９は、この種の装置に適用した実施の形態を示し、図５の構成において下部側の保護管５２Ｂ内に導電路１０１を配線し、保護管５２Ｂの下端側にマッチングボックス１０２を設けると共に、このマッチングボックス１０２内に、前記導電路１０１に接続された整合回路１０３を設け、更に整合回路１０３に高周波電源１００を接続している。マッチングボックス１０２の下部は、導電路１０６と共に同軸ケーブル１０４を構成する外層部１０５として伸びており、この外層部１０５は接地されている。
【００４３】
この例では、整合回路４１及び整合回路１０３は夫々第１の整合回路及び第２の整合回路に相当する。高周波電源４、１００は夫々第１の高周波電源及び第２の高周波電源に相当し、上側の第１の高周波電源４は、１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ、例えば１０ｋＷの高周波電力を出力し、下側の第２の高周波電源１００は、２ＭＨｚ〜６ＭＨｚ、例えば３ｋＷの高周波電力を出力する。第１の高周波電源４からの高周波電力は、処理ガスを活性化する役割を果たし、第２の高周波電源１００からの電力は、プラズマ中のイオンを基板１０側に引き込む役割を果たす。なおこの例では、マッチングボックス４２及び１０２は夫々第１の整合回路の接地筐体及び第２の整合回路の接地筐体に相当する。図９には示されていないが、上部電極３と整合回路４１との間にはハイパスフィルタが、また下部電極５と整合回路１０３との間にはローパスフィルタが介在しており、両高周波電源４、１００の間で相手方の高周波成分が入力されないようになっている。この場合下部電極５は、第１の高周波電源４から見るとアノード電極であり、上部電極３は第２の高周波電源１００から見るとアノード電極である。
【００４４】
そして上部電極３とマッチングボックス４２との間には、複数のインピーダンス調整部９Ａ及び９Ｃが設けられており、これらインピーダンス調整部９Ａ及び９Ｃはマッチングボックス４２を介して処理容器２の上部例えば天井部に接続されている。図示の便宜上、上側のインピーダンス調整部及び下側のインピーダンス調整部は２個９Ａ、９Ｃ（６Ａ、６Ｃ）だけ記載してあるが、各々３個以上設けてもよいし、あるいは１個だけであってもよい。またこの例においてマッチングボックス４２は、第１の高周波電源４からの高周波電流が処理容器２の上部から高周波電源４に戻るための第１の整合回路４１の接地筐体に相当し、マッチングボックス１０２は、第２の高周波電源１００からの高周波電流が処理容器２の下部から高周波電源１００に戻るための第２の整合回路１０３の接地筐体に相当する。
【００４５】
下側のインピーダンス調整部６Ａ、６Ｃは、第１のインピーダンス調整部に相当し、第１の高周波電源４の高周波の帯域に対応する高周波のみを通過させるためのフィルタが設けられている。また上側のインピーダンス調整部９Ａ、９Ｃは、第２のインピーダンス調整部に相当し、第２の高周波電源１００の高周波の帯域に対応する高周波のみを通過させるためのフィルタが設けられている。即ち第１の高周波電源４からの高周波電流は、高周波電源４→整合回路４１→上部電極３→プラズマ→下部電極５→インピーダンス調整部６Ａ、６Ｃ→処理容器２→マッチングボックス４２→同軸ケーブル４４の外層部４３→接地の経路で流れ、第２の高周波電源１００からの高周波電流は、高周波電源１００→整合回路１０３→下部電極５→プラズマ→上部電極３→インピーダンス調整部９Ａ、９Ｃ→処理容器２→マッチングボックス１０２→同軸ケーブル１０４の外層部１０５→接地の経路で流れる。
【００４６】
第１のインピーダンス調整部６Ａ、６Ｃは、既述のように上部電極３からプラズマ、下部電極５及び処理容器２の壁部を介してマッチングボックス４２（第１の整合回路の接地筐体）に至るまでの正常な経路における第１の高周波電源４の高周波のインピーダンス値が、上部電極３からプラズマ及び処理容器２の壁部を介してマッチングボックス４２に至るまでのいわば異常な経路における第１の高周波電源４の高周波のインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものである。上記の正常な経路のインピーダンス値を小さくするにあたっては、第１の高周波電源４から正常な経路を流れる電流値を求め、それが最大値となるように設定することつまり正常な経路のインピーダンスが最小になるように設定することが理想であるが、実際には電流の最大値の２％以内であることが好ましく、少なくとも電流の最大値の１０％以内となるように設定することが好ましい。正常な経路の電流値は、例えばインピーダンス調整部６Ａ、６Ｃに各々接続した電流計で求め、その電流値の合計値を用いることができる。
【００４７】
第２のインピーダンス調整部９Ａ、９Ｃは、下部電極５からプラズマ、上部電極３及び処理容器２の壁部を介してマッチングボックス１０２に至るまでの第２の高周波電源１００における高周波のインピーダンス値が、下部電極５からプラズマ及び処理容器２の壁部を介してマッチングボックス１０２に至るまでの第２の高周波電源１００における高周波のインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものである。上記の正常な経路のインピーダンス値を小さくするにあたっては、第２の高周波電源１００から正常な経路を流れる電流値を求め、それが最大値となるように設定することが理想であるが、実際には電流の最大値の２％以内であることが好ましく、少なくとも電流の最大値の１０％以内となるように設定することが好ましい。
【００４８】
また本発明は、下部電極５側に第１の高周波電源４及び第２の高周波電源１００を設ける下部２周波タイプの装置に適用してもよい。図１０は、この種の装置に適用した実施の形態を示し、下部電極５の下側に絶縁層５０を介して保護管４５を接続し、この保護管４５の下端側を処理容器２の底面に貫通させ、保護管４５の下端部にマッチングボックス４２を接続している。マッチングボックス４２内には、２個の整合回路４１、１０３が設けられ、これら整合回路４１及び１０３の一端側は夫々保護管４５内に配置された導電路４６及び１０１を介して下部電極５に接続されると共に、整合回路４１及び１０３の他端側には夫々第１の高周波電源４及び第２の高周波電源１００が接続されている。４４及び１０４は、既述した同軸ケーブルである。第１の高周波電源４及び第２の高周波電源１００からの高周波電力の周波数及び電力は、図９に示した実施の形態と同様である。
【００４９】
上部電極３には、複数の第１のインピーダンス調整部この例では３個のインピーダンス調整部６Ａ〜６Ｃと複数の第２のインピーダンス調整部この例では３個のインピーダンス調整部９Ａ〜９Ｃとの一端側が接続されていると共に、これらインピーダンス調整部６Ａ〜６Ｃ及び９Ａ〜９Ｃの他端側は処理容器２の開口部３０を覆う導電性カバー体５６を介して処理容器２の上部例えば天井部に接続されている。第１のインピーダンス調整部及び第２のインピーダンス調整部は、いずれも１個または２個あるいは４個以上設けてもよい。この例においても第１のインピーダンス調整部６Ａ〜６Ｃは、第１の高周波電源４の高周波の帯域に対応する高周波のみを通過させるためのフィルタが設けられている。また第２のインピーダンス調整部９Ａ〜９Ｃは、第２の高周波電源１００の高周波の帯域に対応する高周波のみを通過させるためのフィルタが設けられている。
【００５０】
またこの例においてマッチングボックス４２は、第１の高周波電源４からの高周波電流が処理容器３の下部から高周波電源４に戻るための第１の整合回路の接地筐体と、第２の高周波電源１００からの高周波電流が処理容器３の下部から高周波電源１００に戻るための第２の整合回路の接地筐体とを兼用している。
【００５１】
第１の高周波電源４からの高周波電流は、高周波電源４→整合回路４１→下部電極３→プラズマ→上部電極５→第１のインピーダンス調整部６Ａ〜６Ｃ→処理容器２→マッチングボックス４２の経路で流れ、第２の高周波電源１００からの高周波電流は、高周波電源１００→整合回路１０３→下部電極５→プラズマ→上部電極３→第２のインピーダンス調整部９Ａ〜９Ｃ→処理容器２→マッチングボックス４２の経路で流れる。
【００５２】
第１のインピーダンス調整部６Ａ〜６Ｃは、下部電極５からプラズマ、上部電極３及び処理容器２の壁部を介してマッチングボックス４２に至るまでの正常な経路における第１の高周波電源４の高周波のインピーダンス値が、下部電極５からプラズマ及び処理容器２の壁部を介してマッチングボックス４２に至るまでの異常な経路における第１の高周波電源４の高周波のインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものである。上記の正常な経路のインピーダンス値を小さくするにあたっては、第１の高周波電源４から正常な経路を流れる電流値を求め、それが最大値となるように設定することつまり正常な経路のインピーダンスが最小になるように設定することが理想であるが、実際には電流の最大値の２％以内であることが好ましく、少なくとも電流の最大値の１０％以内となるように設定することが好ましい。
【００５３】
また第２のインピーダンス調整部９Ａ〜９Ｃは、下部電極５からプラズマ、上部電極３及び処理容器２の壁部を介してマッチングボックス４２に至るまでの正常な経路における第２の高周波電源１００の高周波のインピーダンス値が、下部電極５からプラズマ及び処理容器２の壁部を介してマッチングボックス４２に至るまでの異常な経路における第１の高周波電源４の高周波のインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものである。上記の正常な経路のインピーダンス値を小さくするにあたっては、第２の高周波電源１００から正常な経路を流れる電流値を求め、それが最大値となるように設定することつまり正常な経路のインピーダンスが最小になるように設定することが理想であるが、実際には電流の最大値の２％以内であることが好ましく、少なくとも電流の最大値の１０％以内となるように設定することが好ましい。
【００５４】
なお図８〜図１０の実施の形態におけるインピーダンス調整部は、既述の図７に示すように容量成分をなす誘電体により構成してもよい。更に図４に示したようにプラズマ処理の種別とインピーダンス調整部の調整値とを対応付けたデータを作成し、プラズマ種別を選択したときに自動でインピーダンス調整部を調整するようにしてもよい。
【００５５】
ここでインピーダンス調整部を複数設ける場合のレイアウトの一例について図１１に示しておくと、この例では角型基板１０の４隅（角部）である４ポイントＰ１〜Ｐ４及び中心部Ｐ５の計５ポイントに対応する部位（当該５ポイントの投影領域上）にインピーダンス調整部を設けるようにしている。
【００５６】
以上において、上部電極３及び下部電極５の間の距離及び（電極間ギャップ）及び処理圧力の適切な値について記載しておくと、図１、図５及び図９のように高周波電源４が上部電極３側に接続されているタイプの装置においては、電極間ギャップが５０ｍｍから３００ｍｍが好ましく、処理圧力は１３Ｐａ〜２７Ｐａ（１００ｍTorrから２００ｍTorr）が好ましい。また図８及び図１０のように高周波電源４が下部電極５側に接続されているタイプの装置においては、電極間ギャップが２００ｍｍから７００ｍｍが好ましく、処理圧力は０．７Ｐａ〜１３Ｐａ（５ｍTorrから１００ｍTorr）が好ましい。
【実施例】
【００５７】
続いて本発明の効果を確認するための実験例について述べる。
（実験１）
Ａ．実験方法
試験装置として図５に示すような平行平板型のプラズマ処理装置であって、下部電極におけるインピーダンス調整領域を４分割した（図５では３分割である）装置を用いた、インピーダンス調整部６として図１２に示すようにインダクタ６３と容量可変コンデンサ６１とを直列接続したものを４本（６Ａ〜６Ｄ）並列接続した。なお図１２においてＣ０で表されている容量成分は下部電極と処理容器との間の誘電体の容量に相当するものである。
【００５８】
そして容量可変コンデンサのトリマの位置を種々変えてインピーダンス調整部のインピーダンスを種々の値に設定し、各設定値毎に処理容器で発生したプラズマの状態を目視で観察すると共に、インピーダンス調整部と処理容器との間の導電路に流れる電流（下部電極に流れる電流）を検出しかつ上部電極の電圧を測定した。プラズマの発生条件については、上部電極及び下部電極の間を６０ｍｍに設定し、プラズマ発生用ガスとしてＳＦ6ガス、ＨＣｌガス及びＨｅガスの混合ガスを用い、高周波電源の周波数、電力を夫々１３、５６ＭＨｚ、７．５ｋｗに設定し、圧力を２０Ｐａ（１５０ｍTorr）に設定した。
【００５９】
Ｂ．実験結果
図１４は、容量可変コンデンサのトリマ位置と、当該コンデンサの容量、当該コンデンサのインピーダンス、インピーダンス調整部のインピーダンス値Ｚ（Ｌ−Ｃ）、下部電極と処理容器との間のＣ０も含めたトータルのインピーダンス値、下部電極に流れる電流（下部電流）の値、上部電極の電圧（上部電圧）の値、及びプラズマの目視状態と、の関係を示した説明図である。プラズマの目視状態については、発光状態の均一性が極めて高い（◎）、発光状態の均一性が概ね良好（○）、発光状態の均一性がやや悪い（△）、発光状態の均一性が悪い（×）の４通りの評価を用いた。また図１３に示した下部電流の値及び上部電圧の値については、夫々図１４及び図１５にてグラフ化して示してある。また図１２において容量値の単位はｐＦ、コンデンサのインピーダンス及びインピーダンス値の単位はΩ、電流値及び電圧値の単位は夫々Ａ及びＶである。
【００６０】
この結果から分かるように下部電流は７９Ａにて最大値となっており、このときのプラズマの状態が最も良い。下部電流が７８Ａになるとプラズマの状態は概ね良好という結果になり、下部電流が７２Ａではプラズマの状態はやや悪いという結果である。また６６Ａ以下ではプラズマの状態は極めて悪い。従って下部電流がほぼ最大値になるようにインピーダンス値を調整することが好ましい。この例では、測定誤差などを考慮すると下部電流が最大値から１０％以内であることが好ましく、２％以内であればより好ましいと思われる。ここで下部電流値がほぼ最大になるということは、上部電圧値がほぼ最大になることつまり下部電極と処理容器との間のインピーダンス値がほぼ最小になるということである。別の言い方をすれば、下部電流値がほぼ最大になるということは、上部電極からプラズマを介して処理容器の壁部に流れる電流がほぼ最小になっているということであり、上部電極と処理容器の壁部との間の放電が抑えられ、プラズマの均一性が向上するということである。
【００６１】
（実験２）
Ａ．実験方法
試験装置として図９に示すような上下に高周波電源４、１００を設けた２周波タイプの平行平板型のプラズマ処理装置を用い、２０００ｍｍ×２２００ｍｍの角形の基板表面に成膜されたシリコン膜に対して、エッチングを行った。処理条件は以下の通りである。
処理ガス：ＳＦ6ガス、ＨＣｌガス及びＨｅガス
上部側の高周波電源の周波数及び電力：１３．５６ＭＨｚ及び２０ｋＷ
下部側の高周波電源の周波数：３．２ＭＨｚ及び４ｋＷ
処理圧力：２０Ｐａ（１５０ｍTorr）
また上部側の高周波電源４からの高周波に対するインピーダンス調整部と下部側の高周波電源１００からの高周波に対するインピーダンス調整部とを、いずれも角形基板の４隅及び中心部に対応する位置の合計４個所に設けた。各インピーダンス調整部としては図３（ｄ）に示す容量可変コンデンサ及びインダクタを直列接続したものを用いた。そして各インピーダンス調整部に直列に挿入した電流計により、下部電極側に流れる電流値（前記電流計の電流値の合計値）が最小になる調整ポイントにおいて、基板表面において面内に設定した多数の位置におけるエッチング速度の平均値とエッチング速度の面内均一性について調べた。更に上述の処理条件と同じ条件においてインピーダンス調整部を設けない場合、下部電極側に印加する電力をゼロにした場合、下部側の高周波電源を設けない場合の夫々において、同様にしてエッチング速度の平均値とエッチング速度の面内均一性について調べた。
【００６２】
Ｂ．実験結果
その結果を図１６に示す。この結果から分かるように、上部電極だけに高周波電源を接続した場合に比べて下部電極にも高周波電源を接続することにより、エッチングレートが向上することが分かる。しかしながらそのように上下２周波とすることによりエッチングレートの面内均一性が悪くなるが、インピーダンス調整部により下部電極側に流れる電流値が最小になるようにインピーダンスを調整することで、エッチングレートの面内均一性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態であるプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。
【図２】上記の実施の形態の等価回路を示す回路図である。
【図３】上記の実施の形態に用いられるインピーダンス調整部の例を示す構成図である。
【図４】上記の実施の形態の一例を示す構成図である。
【図５】本発明の他の実施の形態であるプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。
【図６】図５の実施の形態の等価回路を示す回路図である。
【図７】本発明の更に他の実施の形態であるプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。
【図８】本発明の更にまた他の実施の形態であるプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。
【図９】上記実施の形態以外の他のプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。
【図１０】上記実施の形態以外の更に他の実施の形態であるプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。
【図１１】インピーダンス調整部の設置位置を基板上の位置（ポイント）に対応して示した説明図である。
【図１２】本発明の効果を確認するための一の実験に用いたインピーダンス調整部の回路を示す回路図である。
【図１３】上記一の実験結果の全体のデータを示す説明図である。
【図１４】上記一の実験結果であるインピーダンス調整部の調整位置と高周波電流との関係を示す説明図である。
【図１５】上記一の実験結果であるインピーダンス調整部の調整位置と高周波電圧との関係を示す説明図である。
【図１６】他の実験結果である基板上のシリコンのエッチングレートとエッチングレートの面内均一性とを示す特性図である。
【図１７】従来のプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。
【図１８】従来例の等価回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０      基板
２        処理容器
３        上部電極
３１      絶縁材
３２      ガス供給路
４        高周波電源
４２      マッチングボックス
４４      同軸ケーブル
５        下部電極
５１      導電路
５３      支持板
６、６Ａ〜６Ｃ  インピーダンス調整部
７        制御部
８、８Ａ、８Ｂ  誘電体プレート
９Ａ、９Ｂ    インピーダンス調整部
１００    高周波電源
１０２    マッチングボックス
１０４    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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【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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