(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室と、反応室に反応ガスを導入するガス導入部と、反応室から反応ガスを排気する排気部と、反応室内に対向状に配置されかつ反応ガスを介してプラズマ放電させる第１電極と第２電極の組からなる３組以上の放電部と、各組の前記第１電極および前記第２電極を水平状に支持しかつ上下方向に交互に並列させるかあるいは垂直状に支持しかつ左右方向に交互に並列させる支持手段と、全組の放電部に電力を供給する電源部とを備え、
前記電源部は、高周波発生器と、該高周波発生器からの高周波電力を増幅して第１電極に供給する増幅器とを備えてなり、
全組の放電部において、一の放電部の第１電極と、それに隣接する他の放電部の第１電極とは、同一の高周波発生器に個別の増幅器を介してそれぞれ接続され、複数の第２電極はそれぞれ接地され、
一の放電部の第１電極とそれに隣接しない他の放電部の第１電極とは、同一の高周波発生器に同一の増幅器を介してそれぞれ同一電気系統で接続されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
反応室と、反応室に反応ガスを導入するガス導入部と、反応室から反応ガスを排気する排気部と、反応室内に対向状に配置されかつ反応ガスを介してプラズマ放電させる第１電極と第２電極の組からなる３組以上の放電部と、各組の前記第１電極および前記第２電極を交互に水平状に支持しかつ上下方向に交互に並列させるかあるいは垂直状に支持しかつ左右方向に並列させる支持手段と、全組の放電部に電力を供給する電源部とを備え、
前記電源部は、高周波発生器と、該高周波発生器からの高周波電力を増幅して第１電極に供給する増幅器とを備えてなり、
全組の放電部において、一の放電部の第１電極と、それに隣接する他の放電部の第１電極とは、異なる高周波発生器に増幅器を介してそれぞれ接続され、複数の第２電極はそれぞれ接地され、
一の放電部の第１電極とそれに隣接しない他の放電部の第１電極とは、同一の高周波発生器に同一の増幅器を介してそれぞれ同一電気系統で接続されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記電源部は、一の放電部の第１電極と、それに隣接する他の放電部の第１電極とに、同期した高周波電力を供給する請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
同一電気系統で接続される一の放電部とそれに隣接しない他の放電部とは、それらの第１電極の形状、大きさおよび給電位置が同一であり、かつそれらの第２電極の形状、大きさおよび接地位置が同一である請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
一の放電部とそれに隣接する他の放電部とは、それらの第１電極の給電位置が異なる請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１電極および前記第２電極は平面形状が矩形である平行平板型の電極であり、
一の放電部の第１電極の給電位置と、前記一の放電部と隣接する他の放電部の第１電極の給電位置とが、互いに１８０度反対側の電極端面の中央部に設定される請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
各組の放電部における第１電極から第２電極までの電極間距離Ａと、一の放電部の第２電極から隣接する他の放電部の第１電極までの放電部間距離Ｂとの関係が、Ｂ／Ａ≧１．５である請求項１〜６のいずれか１つ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、プラズマ処理装置に関し、さらに詳しくは、プラズマ放電を起こさせるカソード・アノード電極体がチャンバー内に複数組、設置されてなるプラズマ処理装置の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ放電を起こさせるカソード・アノード電極体がチャンバー内に複数組、上下複数段で設置されてなる従来のプラズマ処理装置としては、例えば特許文献１に記載のプラズマ処理装置が挙げられる。
このプラズマ処理装置は、チャンバー内に上下複数段で電極が配置され、最上段の電極およびこの電極から１個ずつ飛ばした各電極は高周波電源と電気的に接続されたカソード電極であり、残りの各電極は接地されたアノード電極である。さらに、最上段を除く各段の電極内にヒータが設けられると共に、最下段を除く各段の電極内には反応性ガスが供給されかつ下面に形成された多数のガス噴出孔から反応性ガスが噴出するように構成されている。
【０００３】
このように構成された特許文献１に記載のプラズマ処理装置によれば、最上段を除く各段の電極体上に基板が設置され、反応性ガスが噴出する各電極間でプラズマ放電が生じることによって、基板表面に成膜あるいはエッチング処理が施されるが、以下の問題がある。
（１）カソード電極とアノード電極とを区別することなく基板が設置され、プラズマ放電も隣り合うすべての電極どうしの間で起きる。そのため、成膜に関しては、カソード電極上で形成された膜とアノード電極上で形成された膜とが混在し、エッチングに関しては、カソード電極上でエッチングされた基板とアノード電極上でエッチングされた基板とが混在している。このことは、カソード電極上で形成された膜質の悪い膜や、エッチングに適さないアノード電極上へのプロセスを用いる結果となり、好ましくない。
（２）隣り合う電極の間隔がすべて等しくなっていることからプラズマ放電が起きることは避けられないが、カソード電極上で形成された膜質の悪い膜や、エッチングに適さないアノード電極上へのプロセスを用いないことは可能である。しかしながら、その放電自体を抑制することはできず、隣接するプラズマどうしの相互干渉が起きるため、放電が極めて不安定になる。
【０００４】
このような問題を解消するプラズマ処理装置として、図８に示す構造のものが提案されている（特許文献２参照）。
このプラズマ処理装置は、例えば、電源部Ｅと接続されるカソード電極１００および接地されるアノード電極２００からなる放電部が、チャンバー内に上下複数段で配置される。下側のアノード電極２００はヒータ２０１を内蔵すると共に、上面に基板Ｓ１が設置される。一方、カソード電極１００は内部に、矢印で示す反応性ガスＧ１が導入され、下面に形成された多数の孔から反応性ガスを噴出する。そして、反応性ガス雰囲気下のカソード・アノード電極間でプラズマ放電させて基板Ｓ１の表面に成膜する。
また、図示省略するが、このプラズマ処理装置は、下に配置したカソード電極上に基板を設置し、上にアノード電極を配置することにより、エッチング装置として構成される。この場合、接地されるアノード電極内に反応性ガスが導入され、下面に形成された多数の孔からカソード・アノード電極間に反応性ガスを噴出する。また、電源と接続されるカソード電極内にヒータが設けられる。
【０００５】
さらに、特許文献２に記載のプラズマ装置は、成膜装置とエッチング装置のいずれに構成される場合でも、複数のカソード電極１００に電力を供給する電源部Ｅを共有化するために、例えば、相互に隣接する所定複数の（図８では３つの）放電部のカソード電極１００に同一の電気系統を介して電源部Ｅが接続され、相互に隣接する他の所定複数の（図８では２つの）放電部のカソード電極１００には前記電気系統とは異なる電気系統を介して電源部Ｅが接続されている。
さらに、カソード電極１００とアノード電極２００の間の電極間距離Ａに対して、一の放電部のアノード電極２００と隣接する他の放電部のカソード電極１００との間の放電部間距離Ｂを２倍以上に設定している。
【０００６】
より詳しく説明すると、電源部Ｅは、高周波発生器と、該高周波発生器からの高周波電力を増幅してカソード電極１００に供給する増幅器とを備えている。
上方の３つの放電部グループの各カソード電極１００と、下方の２つの放電部グループの各カソード電極１００とは、同一の高周波発生器に個別の増幅器を介してそれぞれ接続されるか、或いは異なる高周波発生器に増幅器を介してそれぞれ接続されており、さらに、電極間距離Ａに対して放電部間距離Ｂが２倍以上に設定されていることにより、各放電部グループにおいて電力が均等に分岐して複数のカソード電極１００に供給される。その結果、チャンバー内で複数の放電部によるプラズマ放電が存在してもこれらが相互に干渉することが防止され、成膜またはエッチングを均一に行うことができる。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，２６４，３９３号明細書
【特許文献２】特開２００６−１２０９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図８で示した成膜用プラズマ処理装置の場合、放電部間距離Ｂを電極間距離Ａの２倍より狭くすると、隣接する２つの放電部でのプラズマ放電が相互に干渉して電力を均等に分岐できなくなり、装置全体で均一なプラズマ処理を行うことができなくなるため、チャンバー内への放電部の充填率を増加する、或いは装置全体を小型化することができない。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、装置全体での均一なプラズマ処理を実現しながら、チャンバー内への放電部の充填率を増加することができるプラズマ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】
【００１０】
かくして、本発明によれば、反応室と、反応室に反応ガスを導入するガス導入部と、反応室から反応ガスを排気する排気部と、反応室内に対向状に配置されかつ反応ガスを介してプラズマ放電させる第１電極と第２電極の組からなる３組以上の放電部と、各組の前記第１電極および前記第２電極を水平状に支持しかつ上下方向に交互に並列させるかあるいは垂直状に支持しかつ左右方向に交互に並列させる支持手段と、全組の放電部に電力を供給する電源部とを備え、前記電源部は、高周波発生器と、該高周波発生器からの高周波電力を増幅して第１電極に供給する増幅器とを備えてなり、全組の放電部において、一の放電部の第１電極と、それに隣接する他の放電部の第１電極とは、同一の高周波発生器に個別の増幅器を介してそれぞれ接続され、複数の第２電極はそれぞれ接地され、
一の放電部の第１電極とそれに隣接しない他の放電部の第１電極とは、同一の高周波発生器に同一の増幅器を介してそれぞれ同一電気系統で接続される第１のプラズマ処理装置が提供される。
また、本発明によれば、反応室と、反応室に反応ガスを導入するガス導入部と、反応室から反応ガスを排気する排気部と、反応室内に対向状に配置されかつ反応ガスを介してプラズマ放電させる第１電極と第２電極の組からなる３組以上の放電部と、各組の前記第１電極および前記第２電極を水平状に支持しかつ上下方向に交互に並列させるかあるいは垂直状に支持しかつ左右方向に交互に並列させる支持手段と、全組の放電部に電力を供給する電源部とを備え、前記電源部は、高周波発生器と、該高周波発生器からの高周波電力を増幅して第１電極に供給する増幅器とを備えてなり、全組の放電部において、一の放電部の第１電極と、それに隣接する他の放電部の第１電極とは、異なる高周波発生器に増幅器を介してそれぞれ接続され、複数の第２電極はそれぞれ接地され、一の放電部の第１電極とそれに隣接しない他の放電部の第１電極とは、同一の高周波発生器に同一の増幅器を介してそれぞれ同一電気系統で接続される第２のプラズマ処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置によれば、全組の放電部のうち、一の放電部の第１電極と、それに隣接する他の放電部の第１電極とは、同一の高周波発生器に個別の増幅器を介してそれぞれ接続されるか、或いは異なる高周波発生器に増幅器を介してそれぞれ接続されることによって、隣接する放電部同士の第１電極は相互に異なる電気系統を介して電源部と接続される。この結果、隣接する２つの放電部でのプラズマ放電は、図８で示した従来のプラズマ処理装置よりも相互に干渉し難くなり、従来よりも放電部間距離Ｂを狭くすることが可能となり、かつ電源部と同じ電気系統を介して接続される各放電部に均等な電力が供給され、各放電部において均等なプラズマ処理が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
前記第１および第２のプラズマ処理装置において、各組の第１電極および第２電極を水平状に支持しかつ上下方向に交互に並列させるとは、平行平板型の第１電極および第２電極を水平状に寝かせた状態で上下方向に交互に並べることを意味し、各組の第１電極および第２電極を垂直状に支持しかつ左右方向に交互に並列させるとは、平行平板型の第１電極および第２電極を垂直状に立てた状態で左右方向に交互に並べることを意味する。すなわち、このプラズマ処理装置は、第１電極および第２電極からなる平行平板型の放電部（電極体）の複数組を上下方向に並べた上下並列タイプと、平行平板型の放電部の複数組を左右方向に並列した左右並列タイプの両方に適用できるプラズマ処理装置である。
また、本発明において、第１電極と第２電極の相対的な位置は限定されるものではない。つまり、本発明は、プラズマ処理される被処理物である基板が、第１電極と第２電極のどちら側に設置されてもよく、第２電極に基板が設置される場合は成膜用プラズマ処理装置として構成され、第１電極に基板が設置される場合はエッチング用プラズマ処理装置として構成される。
【００１４】
本発明において、全組の放電部のうち、一の放電部の第１電極と、それに隣接する他の放電部の第１電極とは、上述のように、第１のプラズマ処理装置の場合は、（ａ）同一の高周波発生器に個別の増幅器を介してそれぞれ接続され、第２のプラズマ処理装置の場合は、（ｂ）異なる高周波発生器に増幅器を介してそれぞれ接続される。
ここで、第１電極と電源部との接続形態（ａ）および（ｂ）は、一の放電部の第１電極と、それに隣接する他の放電部の第１電極とは、それぞれ異なる電気系統を介して電源部と接続されていることを意味する。
本発明のプラズマ処理装置は、第１電極と電源部との接続形態を前記（ａ）または（ｂ）とすることによって、隣接する２つの放電部の第１電極は相互に異なる電気系統を介して電源部と接続されるため、隣接する２つの放電部でのプラズマ放電は、図８で示した従来のプラズマ処理装置よりも相互に干渉し難くなり、従来よりも放電部間距離Ｂを狭くすることが可能となる。
【００１５】
つまり、反応室内に複数組の放電部が存在する場合、各放電部でのプラズマ放電が相互に干渉する原因は、特に、電源部と同一の電気系統を介してそれぞれ接続される放電部同士の放電部間距離に関係しており、これらの放電部の放電部間距離が短くなると電力を均等に分岐できなくなり、その結果各プラズマ放電が干渉する。
本発明では電源部と同一の電気系統を介して接続される放電部同士は隣接せず、これらの放電部間距離をＢ1とすると、隣接する放電部の放電部間距離Ｂに対してＢ1＞Ｂとなり、電源部と同一の電気系統を介して接続される放電部同士の間隔を観ると、本発明は従来（図８参照）よりも広くなっている。
それに加え、電源部と異なる電気系統を介して接続される放電部同士は相互に干渉し難いため、本発明では隣接する放電部同士の放電部間距離Ｂを電極間距離Ａに対して従来（図８参照）より狭くすることができる。具体的には、電極間距離Ａに対する放電部間距離Ｂは、従来では２倍以上必要であったが、本発明では１．５倍以上であり大幅に放電部間距離Ｂを縮めることができる。
【００１６】
よって、本発明のプラズマ処理装置は、反応室（チャンバー）内への放電部の充填率を増加させる、或いは装置全体を小型化させる観点から、各組の放電部における第１電極から第２電極までの電極間距離Ａと、一の放電部の第２電極から隣接する他の放電部の第１電極までの放電部間距離Ｂとの関係が、Ｂ／Ａ≧１．５であることが好ましい。
なお、本発明において、隣接する放電部同士の放電部間距離Ｂが電極間距離Ａに対して１．５倍未満であると、電源部と異なる電気系統を介して接続される放電部同士のプラズマ放電が相互に干渉するため好ましくない。
【００１７】
本発明のプラズマ処理装置は、第１電極と電源部との接続形態を前記（ａ）または（ｂ）とすることに加え、（ｃ）一の放電部の第１電極とそれに隣接しない他の放電部の第１電極とは、同一の高周波発生器に同一の増幅器を介してそれぞれ同一電気系統で接続されることが好ましい。
この接続形態（ｃ）によれば、隣接しない複数の放電部の電源部を共有化することができ、装置構成を簡素化することができる。
【００１８】
本発明において、装置全体のプラズマ放電をより均一化して、各放電部にてより均一な成膜またはエッチングを行い、かつ装置設計を容易とする上で、プラズマ処理装置を次のように構成してもよい。
（１）電源部は、一の放電部の第１電極と、それに隣接する他の放電部の第１電極とに、同期した高周波電力を供給する。ここで、「同期した高周波電力」とは、同じ波形の高周波電力を意味する。
（２）同一電気系統で接続される一の放電部の第１電極とそれに隣接しない他の放電部とは、それらの第１電極の形状、大きさおよび給電位置が同一であり、かつそれらの第２電極の形状、大きさおよび接地位置が同一である。
【００１９】
（３）一の放電部の第１電極とそれに隣接する他の放電部の第１電極とは、それらの第１電極の給電位置が異なる。
（４）第１電極および前記第２電極は平面形状が矩形である平行平板型の電極であり、一の放電部の第１電極の給電位置と、前記一の放電部と隣接する他の放電部の第１電極の給電位置とが、互いに１８０度反対側の電極端面の中央部に設定される。
【００２０】
前記（１）のように構成することにより、隣接する２つの放電部に異なる波形の高周波電力が供給されることによって生じるプラズマ放電のゆらぎ現象を抑制することができる。ここで、「プラズマ放電のゆらぎ現象」とは、高周波電力が互いに干渉することで波形が変形、共振が起こることによって所望の波形の電力供給が困難となる現象を意味する。なお、異なる２つ以上の電源部を用いる場合、前記ゆらぎ現象を防止するために各電源部が同じ波形の高周波電力を発生するよう、例えば可変遅延回路を用いて調整する必要がある。
【００２１】
前記（２）のように構成することにより、同一電気系統で接続される複数の第１電極はほぼ同じ条件下で電力供給されるため、同一の電源部から各第１電極へより均等に分岐された電力が供給される。さらに、平行に対向して配置された平板状の第１電極および第２電極が支持手段にて水平状に支持される場合、同一電気系統で接続される複数の複数の第１電極は形状および大きさが同一であるため、それらの自重によって生じる撓みの量も等しくなり、電極間距離Ａおよび放電部間距離Ｂの関係に影響を与えることがない。
【００２２】
前記（３）のように構成することにより、一の放電部の給電位置と隣接する他の放電部の給電位置が同一直線上に並ばないため、各給電ケーブルをチャンバーに固定するためのフランジ同士を接近させることなく取り付けることができ、装置設計が容易となる。また、給電ケーブル同士もある程度離して敷設することができるので、それらが相互に電気的および熱的に干渉するのを抑制することができる。このような構成としては、具体的には、前記（４）の構成を採用することができる。
なお、本発明においては、構成（１）〜（４）を組み合わせることが好ましいことは言うまでもない。
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明のプラズマ処理装置の具体的な実施形態について説明する。
【００２４】
（実施形態１）
図１は本発明のプラズマ処理装置の実施形態１を示す概略構成図であり、図２は実施形態１における第１の電源接続形態を示す説明図であり、図３は実施形態１における第２の電源接続形態を示す説明図である。
実施形態１のプラズマ処理装置は、被処理物である基板Ｓ１の表面に所望の膜を成膜する上下並列タイプの成膜用プラズマ処理装置であって、反応室Ｒと、反応室Ｒに反応ガスＧ１を導入するガス導入部１ａと、反応室Ｒから反応ガスＧ１を排気する排気部６と、反応室Ｒ内に対向状に配置されかつ反応ガスＧ１を介してプラズマ放電させる第１電極１と第２電極２の組からなる３組以上の放電部３と、各組の第１電極１および第２電極２を水平状または垂直状に支持しかつ並列させる支持手段５と、全組の放電部に電力を供給する電源部Ｅとを備える。
【００２５】
また、このプラズマ処理装置において、電源部Ｅは、高周波発生器ｅ１と、高周波発生器ｅ１からの高周波電力を増幅して第１電極１に供給する増幅器ｅ２とを備えてなり、全組の放電部３のうち、一の放電部３の第１電極１と、それに隣接する他の放電部３の第１電極１とは、図２に示すように、同一の高周波発生器ｅ１に個別の増幅器ｅ２を介してそれぞれ接続されるか、或いは図３に示すように、異なる高周波発生器ｅ１に増幅器ｅ２を介してそれぞれ接続され、複数の第２電極２はそれぞれ接地されている。
図１では、電源部Ｅを２つ描いているが、これは必ずしも個別の高周波発生器を用いることを意図しているのではない。また、図１〜図３では、放電部３が上下５段で配置されたプラズマ処理装置を例示しているが、放電部３の数は２〜４組或いは６組以上でも構わない。
以下、本発明の各実施形態において、第１電極１をカソード電極１と称し、第２電極２をアノード電極２と称する。
【００２６】
反応室Ｒは、複数の放電部３を収容する密封可能なチャンバーＣにて構成されている。
チャンバーＣは箱型であり、前記排気部６が接続されると共に、チャンバー内壁面には複数のカソード電極１および複数のアノード電極２を支持する支持手段５が形成されている。
排気部６としては、真空ポンプ６ａ、真空ポンプ６ａと反応室Ｒとを接続する排気管６ｂおよび排気管６ｂにおける反応室Ｒと真空ポンプ６ａとの間に配置された圧力制御器６ｃとを備える。
【００２７】
支持手段５は、チャンバーＣの内壁面から水平方向へ所定寸法突出した支持片であって、内壁面に所定間隔で上下複数箇所に設けられており、平板形状のカソード電極１およびアノード電極２を互いに平行かつ水平状に支持する。実施形態１では、５組のカソード・アノード電極１、２の下面の四隅をそれぞれ支持するよう１０段の支持手段５が設けられている。
【００２８】
この際、各放電部３におけるカソード電極１とアノード電極２との間の電極間距離Ａに対して、一の放電部３のアノード電極２と隣接する他の放電部３のカソード電極１との間の放電部間距離Ｂが１．５倍以上となるような高さ位置に、各段の支持手段５は配置されている。例えば、電極間距離Ａは２〜３０ｍｍに設定され、放電部間距離Ｂは３〜４５ｍｍ以上に設定される。なお、面内における電極間距離Ａの精度は、数％以内であることが好ましく、１％以下であること特に好ましい。
【００２９】
各アノード電極２は、内部にヒータ７を有すると共に、上面に基板Ｓ１が設置され、プラズマ放電下の成膜時に基板Ｓ１を加熱する。なお、基板Ｓ１は、シリコン基板やガラス基板などが一般的であるが、特にこれらに限定されるものではない。
また、各アノード電極２は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。
各アノード電極２の寸法は、薄膜を形成するための基板Ｓ１の寸法に合わせて適当な値に決定されている。例えば、基板Ｓ１の寸法９００〜１２００ｍｍ×４００〜９００ｍｍに対して、アノード電極２の寸法を１０００〜１５００ｍｍ×６００〜１０００ｍｍにして設計される。
各アノード電極２に内蔵されたヒータ７は、アノード電極２を室温〜３００℃に加熱制御するものであり、例えば、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いることができる。
【００３０】
各カソード電極１は、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作製される。各カソード電極１の寸法は、成膜を行う基板Ｓ１の寸法に合わせて適当な値に設定され、アノード電極２と同じ寸法（平面サイズおよび厚み）で設計されることができる。
各カソード電極１は、内部が空洞であると共に、対となるアノード電極２に面するプラズマ放電面には多数の貫通穴が穴明け加工により明けられている。この穴明け加工は、直径０．１ｍｍ〜２ｍｍの円形穴を数ｍｍ〜数ｃｍピッチで行うのが望ましい。
また、各カソード電極１の一端面には、ガス導入部１ａとしてのガス導入管が接続されており、図示しないガス供給源とガス導入部１ａとは接続パイプにて接続されており、反応ガスＧ１がガス供給源からカソード電極２の内部に供給され、多数の貫通穴から基板Ｓ１の表面に向かって噴出するように構成されている。なお、原料ガスとしては、例えば、Ｈ2で希釈したＳｉＨ4（モノシラン）ガスが使用される。
【００３１】
また、電源部Ｅはプラズマ励起電源であり、例えば、ＡＣ１．００ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数で１０Ｗ〜１００ｋＷの電力、具体的には、１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで１０Ｗ〜１０ｋＷの電力を各カソード電極１に供給する。
【００３２】
実施形態１のプラズマ処理装置において、図２に示す電源接続形態では、全組の放電部３のうち、下から１段目、３段目および５段目の放電部３（以下、奇数段グループと称する場合がある）の第１電極１と、２段目および４段目の放電部３（以下、偶数段グループと称する場合がある）の第１電極１とは、同一の高周波発生器ｅ１に個別の増幅器ｅ２を介してそれぞれ接続されている。この場合、隣接する２つの放電部３のカソード電極１は個別の増幅器ｅ２を介して同一の高周波発生器ｅ１と接続されている。つまり、隣接する２つの放電部３のカソード電極１は異なる電気系統を介して高周波発生器ｅ１と接続されている。
また、図３に示す電源接続形態では、全組の放電部３のうち、奇数段グループの第１電極１と、偶数段グループの放電部３の第１電極１とは、異なる高周波発生器ｅ１に増幅器ｅ２を介してそれぞれ接続されている。この場合、隣接する２つの放電部３のカソード電極１は個別の増幅器ｅ２を介して個別の高周波発生器ｅ１と接続されている。つまり、隣接する２つの放電部３のカソード電極１は異なる電気系統を介して高周波発生器ｅ１と接続されている。
【００３３】
このように、図２と図３のいずれの電源接続形態においても、隣接する２つの放電部３のカソード電極１は異なる電気系統を介して高周波発生器ｅ１と接続されている。さらに、奇数段グループにおける例えば５段目と３段目の放電部３の間および３段目と１段目の間の放電部間距離Ｂ１と、偶数段グループにおける４段目と２段目の放電部３の間の放電部間距離Ｂ１は、隣接する２つの放電部３の間の放電部間距離Ｂよりも広くなっている。そのため、隣接する２つの放電部３でのプラズマ放電は相互に干渉し難くなる。
よって、奇数段グループのカソード電極１には増幅器ｅ２から均等に分岐された電力が供給されると共に、偶数段グループのカソード電極１には増幅器ｅ２から均等に分岐された電力が供給されることとなり、各放電部３において同等のプラズマ処理を行うことができる。それに加えて、放電部間距離Ｂを従来よりも狭くすることが可能となる。
【００３４】
ところで、各放電部３でのプラズマ放電のゆらぎ現象を抑制する上で、隣接する２つの放電部３には、互いに同期した高周波電力を供給することが好ましい。
図２で示す電源接続形態では、同一の高周波発生器ｅ１にて発生させた高周波電力を奇数段グループと偶数段グループの両方に供給するため、隣接する２つの放電部３に供給する高周波電力の波形は基本的に同じであり、波形を調整する必要がない。一方、図３で示す電源接続形態では、異なる高周波発生器ｅ１にて発生させた高周波電力を奇数段グループと偶数段グループの両方に供給するため、隣接する２つの放電部３に供給する高周波電力の波形を一致させる場合は調整が必要となる。
したがって、隣接する２つの放電部３に同期した同じ波形の高周波電力を供給すると同時に、高周波発生器ｅ１の数を低減できる上で、図２で示す電源接続形態を採用することが好ましい。
【００３５】
また、実施形態１のプラズマ処理装置は、図４に示すように、同一電気系統で接続される複数の放電部３において、複数のカソード電極１は形状および大きさが同一であり、かつそれぞれのカソード電極１と給電位置の相対的な位置関係が同一であり、複数のアノード電極２の形状および大きさは同一であり、かつそれぞれのアノード電極２と接地位置の相対的な位置関係が同一である。さらに、本実施形態１では、カソード電極１とアノード電極２の形状および大きさ（厚みを除く）が同一である。
【００３６】
詳しく説明すると、図１および図４に示すように、上下５段の各放電部３において、平行平板型のカソード電極１とアノード電極２は水平対向状に配置されており、奇数段グループの各カソード電極１の右端面におけるＸ方向（奥行き方向）およびＺ方向（上下方向）の中央位置が給電位置ｆとされ、偶数段グループの各カソード電極１の左端面におけるＸ方向およびＺ方向の中央位置が給電位置ｆとされており、各給電位置に図示しない給電ケーブルが接続される。なお、図４において、線ａは各カソード電極１および各アノード電極２の左右端面におけるＸ方向の中央位置を通る中心線であり、線ｂは最上段のカソード電極１の上面および最下段のアノード電極２の下面におけるＸ方向の中央位置を通る中心線である。
【００３７】
なお、奇数段グループにおいて、各アノード電極２の接地位置は相対的に同一であり、かつ線ａ上に配置されることが好ましいが、各カソード電極１と同じ右端面側でも反対の左端面側でもどちらでもよい。これと同様に、偶数段グループにおいて、各アノード電極２の接地位置は相対的に同一であり、かつ線ａ上に配置されることが好ましいが、各カソード電極１と同じ左端面側でも反対の右端面側でもどちらでもよい。
また、図２および図３では奇数段グループおよび偶数段グループがそれぞれ１つの増幅器ｅ２を介して同一または個別の高周波発生器ｅ１と接続された場合を例示したが、奇数段グループが１、３、５および７段目の放電部を有し、偶数段グループが２、４、６および８段目の放電部を有するプラズマ処理装置の場合、１つの増幅器の負荷を軽減するために、奇数段グループおよび偶数段グループがそれぞれ２以上の増幅器ｅ２を介して同一または個別の高周波発生器ｅ１と接続されてもよい。
【００３８】
このように構成された成膜用プラズマ処理装置において、膜原料である反応ガスＧ１を所定の流量および圧力でカソード電極１とアノード電極２との間隙に充填し、カソード電極１とアノード電極２とに高周波電力を印加することで、カソード電極１とアノード電極２との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させ、基板Ｓ１上に非晶質の膜または結晶性の膜を形成することができる。例えば、原料ガスとしてＨ2で希釈したＳｉＨ4ガスを使用して、膜厚３００ｎｍのシリコン薄膜を膜厚分布±１０％以内で堆積させることができる。
【００３９】
この際、同一電気系統で接続される奇数段グループの３つのカソード電極１において、カソード電極１に対する給電位置ｆは全てのカソード電極１について同一であり、同一電気系統で接続される偶数段グループの２つのカソード電極１において、カソード電極１に対する給電位置ｆは全てのカソード電極１について同一であるため、隣接する２つの放電部でのプラズマ放電が相互に干渉し合うことがほとんどない。この結果、電源部Ｅから同じ電気系統を介して接続された各カソード電極１へより均等に分岐された電力が供給される。さらに、奇数段グループおよび偶数段グループの各カソード電極１は形状および大きさが同一であるため、それらの自重によって生じる撓みの量は等しくなり、さらには、奇数段グループおよび偶数段グループの各アノード電極２は形状および大きさが同一であるため、それらの自重によって生じる撓みの量も等しくなり、電極間距離Ａの変動がほとんど無く、電極間距離Ａおよび放電部間距離Ｂの関係に影響を与えることがない。
したがって、１つのチャンバー内に複数のプラズマ放電が存在してもそれらは相互に干渉することがなく、実施形態１のプラズマ処理装置によって、半導体素子の製造プロセスにおける成膜工程を高精度に効率よく行うことができる。
【００４０】
（実施形態２）
図５は本発明のプラズマ処理装置の実施形態２を示す概略構成図である。なお、図５において、図１〜図４で示した構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付している。
実施形態２のプラズマ処理装置も成膜用プラズマ処理装置であるが、左右並列タイプである点が主に実施形態１（上下並列タイプ）とは異なる。つまり、実施形態２のプラズマ処理装置は、図１で説明した実施形態１の構成のプラズマ処理装置を概ね横倒しにした構成である。
図５では、図１で描かれていたチャンバーＣ、支持手段５および排気部６が図示省略されているが、実施形態２のプラズマ処理装置もこれらを備えている。ただし、実施形態２の場合、カソード電極１およびアノード電極２を垂直状に支持するために、チャンバーの上内壁面および下内壁面に設けられて各電極を両側から挟持する支持片が上下方向に突出して支持手段が構成されている。また、アノード電極２における基板設置面には、基板Ｓ１を保持する突起部が形成されている。
【００４１】
実施形態２のプラズマ処理装置も、実施形態１と同様に、膜原料である反応ガスＧ１を所定の流量および圧力でカソード電極１とアノード電極２との間隙に充填し、カソード電極１とアノード電極２とに高周波電力を印加することで、カソード電極１とアノード電極２との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させ、基板Ｓ１上に非晶質の膜または結晶性の膜を形成することができる。
【００４２】
この際、実施形態１と同様に、電源部Ｅから同じ電気系統を介して接続された各カソード電極１へより均等に分岐された電力が供給され、１つのチャンバー内に複数のプラズマ放電が存在してもそれらは相互に干渉することがない。
また、実施形態２のプラズマ処理装置はカソード電極１およびアノード電極２が垂直に支持された左右並列タイプであり、実施形態１における各電極のような撓みの影響は少ないため、各電極間距離Ａおよび各放電部間距離Ｂの変動はほとんどない。
これらのことから、実施形態２のプラズマ処理装置によっても、半導体素子の製造プロセスにおける成膜工程を高精度に効率よく行うことができる。
【００４３】
（実施形態３）
図６は本発明のプラズマ処理装置の実施形態３を示す概略構成図である。なお、図６において、図１で示した構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付している。
実施形態３のプラズマ処理装置は、上下並列タイプのエッチング用プラズマ処理装置であって、実施形態１と同様に、カソード電極１１とアノード電極１２からなる放電部１３の複数組を備えると共に、図示しないチャンバー、支持手段および排気部を備えている。
【００４４】
実施形態３が実施形態１と異なる主な点は、各放電部１３において、カソード電極１１とアノード電極１２が上下逆に配置されており、電源部Ｅと接続されるカソード電極１１上に基板Ｓ２を設置し、接地されるアノード電極１２を基板Ｓ２の上方に配置したことである。
この場合、実施形態３のアノード電極１２は、実施形態１のカソード電極１と同様に、内部に反応ガスＧ２を導入するためのガス導入部１２ａを有すると共に、下面には反応性ガスＧ２を噴出する多数の貫通穴を有している。
また、実施形態３のカソード電極１１は、実施形態１のアノード電極２と同様に、内部にヒータ１７が設けられている。
【００４５】
なお、実施形態３も実施形態１と同様に、各放電部１３におけるカソード電極１１とアノード電極１２との間の電極間距離Ａに対して、一の放電部１３のカソード電極１１と隣接する他の放電部１３のアノード電極１２との間の放電部間距離Ｂが１．５倍以上に設定されている。例えば、電極間距離Ａは２〜３０ｍｍに設定され、放電部間距離Ｂは３〜４５ｍｍ以上に設定される。なお、面内における電極間距離Ａの精度は、数％以内であることが好ましく、１％以下であること特に好ましい。
【００４６】
実施形態３のプラズマ処理装置では、例えば、フッ素系ガスをアルゴンなどの不活性ガスで希釈したエッチングガスである反応ガスＧ２を所定の流量および圧力でカソード電極１１とアノード電極１２との間隙に充填し、カソード電極１１とアノード電極１２とに高周波電力を印加することで、カソード電極１１とアノード電極１２との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させ、基板Ｓ２（例えばシリコン基板）を１０ｎｍ／ｓ以上の速度で効率よくエッチングすることができる。
【００４７】
この際、実施形態１と同様に、電源部Ｅから同じ電気系統を介して接続された各カソード電極１へより均等に分岐された電力が供給され、１つのチャンバー内に複数のプラズマ放電が存在してもそれらは相互に干渉することがない。さらに、奇数段グループおよび偶数段グループの各カソード電極１は形状および大きさが同一であるため、それらの自重によって生じる撓みの量は等しくなり、さらには、奇数段グループおよび偶数段グループの各アノード電極２は形状および大きさが同一であるため、それらの自重によって生じる撓みの量も等しくなり、電極間距離Ａの変動がほとんど無く、電極間距離Ａおよび放電部間距離Ｂの関係に影響を与えることがない。
これらのことから、実施形態３のプラズマ処理装置によって、半導体素子の製造プロセスにおけるエッチング工程を高精度に効率よく行うことができる。
【００４８】
（実施形態４）
図７は本発明のプラズマ処理装置の実施形態４を示す概略構成図である。なお、図７において、図６で示した構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付している。
実施形態４のプラズマ処理装置もエッチング用プラズマ処理装置であるが、左右並列タイプである点が主に実施形態３（上下並列タイプ）とは異なる。つまり、実施形態４のプラズマ処理装置は、図６で説明した実施形態３の構成のプラズマ処理装置を概ね横倒しにした構成である。
実施形態４のプラズマ処理装置も、実施形態３と同様に、カソード電極１１とアノード電極１２からなる放電部１３を備えると共に、図示しないチャンバー、支持手段および排気部を備えている。ただし、実施形態４の場合、カソード電極１１およびアノード電極１２を垂直状に支持するために、チャンバーの上内壁面および下内壁面に設けられて各電極を両側から挟持する支持片が上下方向に突出して支持手段が構成されている。また、アノード電極１２における基板設置面には、基板Ｓ２を保持する突起部が形成されている。
【００４９】
実施形態４のプラズマ処理装置も、実施形態３と同様に、例えば、フッ素系ガスをアルゴンなどの不活性ガスで希釈したエッチングガスである反応ガスＧ２を所定の流量および圧力でカソード電極１１とアノード電極１２との間隙に充填し、カソード電極１１とアノード電極１２とに高周波電力を印加することで、カソード電極１１とアノード電極１２との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させ、基板Ｓ２（例えばシリコン基板）を１０ｎｍ／ｓ以上の速度で効率よくエッチングすることができる。
【００５０】
この際、実施形態３と同様に、電源部Ｅから同じ電気系統を介して接続された各カソード電極１へより均等に分岐された電力が供給され、１つのチャンバー内に複数のプラズマ放電が存在してもそれらは相互に干渉することがない。
また、実施形態４のプラズマ処理装置はカソード電極１１およびアノード電極１２が垂直に支持された左右並列タイプであり、実施形態３における各電極のような撓みの影響は少ないため、各電極間距離Ａおよび各放電部間距離Ｂの変動はほとんどない。
これらのことから、実施形態４のプラズマ処理装置によっても、半導体素子の製造プロセスにおけるエッチング工程を高精度に効率よく行うことができる。
【００５１】
（他の実施形態）
上述の実施形態１〜４では、奇数段グループのカソード電極と偶数段グループのカソード電極は同じ形状および大きさに形成され、奇数段グループのアノード電極と偶数段グループのアノード電極は同じ形状および大きさに形成された場合を例示したが、奇数段グループのカソード電極と偶数段グループのカソード電極は異なる形状および大きさに形成され、奇数段グループのアノード電極と偶数段グループのアノード電極は異なる形状および大きさに形成されてもよい。つまり、それぞれ異なる電気系統を介して接続される隣接する２つの放電部でのプラズマ放電は相互に干渉を受け難いため、上述のようにカソード電極およびアノード電極を異なる形状および大きさに変更することが可能である。
これにより、奇数段と偶数段の放電条件を任意に調整することができる。ガス供給系を個別とすると、同じチャンバー内でまったく異なる成膜処理が同時に可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のプラズマ処理装置は、例えば、太陽電池、ＴＦＴ、感光体などの各種半導体素子の製造プロセスにおける成膜工程に使用されるＣＶＤ装置またはエッチング工程に使用されるＲＩＥ装置などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の実施形態１を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態１における第１の電源接続形態を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態１における第２の電源接続形態を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態１における各第１電極の給電位置を示す説明図である。
【図５】本発明のプラズマ処理装置の実施形態２を示す概略構成図である。
【図６】本発明のプラズマ処理装置の実施形態３を示す概略構成図である。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の実施形態４を示す概略構成図である。
【図８】従来の成膜用プラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、１１  第１電極（カソード電極）
１ａ、１２ａ  ガス導入部
２、１２  第２電極（アノード電極）
３、１３  放電部
５  支持手段（支持片）
６  排気部
７、１７  ヒータ
Ａ  電極間距離
Ｂ  放電部間距離（隣接する放電部間）
Ｂ１  放電部間距離（隣接しない放電部間）
Ｃ  チャンバー
Ｅ  電源部
ｅ１  高周波発生器
ｅ２  増幅器
Ｇ１、Ｇ２  反応ガス
Ｒ  反応室
Ｓ１、Ｓ２  基板（被処理物）
【図１】
0004558067.tif 000002
【図２】
0004558067.tif 000003
【図３】
0004558067.tif 000004
【図４】
0004558067.tif 000005
【図５】
0004558067.tif 000006
【図６】
0004558067.tif 000007
【図７】
0004558067.tif 000008
【図８】
0004558067.tif 000009