(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極のそれぞれに処理すべき基板を装着し、真空チャンバー内に発生されたプラズマを利用して所定の処理を行うようにしたプラズマ処理装置において、真空チャンバー内の長手方向中央軸線位置に、アース電位に接続され、放電空間を制御するアノード電極を配置し、このアノード電極の両側においてアノード電極に対向させて前記複数の高周波電極をそれぞれ配置し、各側の少なくとも二つ以上の高周波電極をそれぞれの真空コンデンサを介して共通のマッチング回路網及び高周波電源に接続したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
各高周波電極が水冷本体と静電吸着電極とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
各高周波電極における静電吸着電極をそれぞれの高周波カットフィルタを介して共通の直流電源に接続したことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
さらに各高周波電極により生成されるプラズマの生成空間を仕切るアース電位の仕切り部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
一つの真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極のそれぞれに処理すべき基板を装着し、真空チャンバー内に発生されたプラズマを利用して所定の処理を行うようにしたプラズマ処理装置において、真空チャンバー内の長手方向中央軸線位置に、アース電位に接続され、放電空間を制御するアノード電極を配置し、このアノード電極の両側においてアノード電極に対向させて前記複数の高周波電極をそれぞれ配置し、各側の少なくとも二つ以上の高周波電極をそれぞれのＬＣ回路を介して共通のマッチング回路網及び高周波電源に接続したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つの真空チャンバー内に複数の電極を設け、各電極にそれぞれ処理すべき基板を装着し、真空チャンバー内に発生されたプラズマを利用して例えばエッチング、スパッタリングまたは化学気相成長（化学蒸着）などの所定の処理を行うようにしたプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体や電子部品における薄膜形成や機能膜形成、パターン形成にプラズマを利用した種々の装置が用いられている。
このような装置の従来例としては、大面積の電極上に処理すべき複数の基板を装着し、一括処理するように構成したものや、多数の真空チャンバーで枚葉処理するように構成したものが知られている。
大面積の電極上に処理すべき複数の基板を装着し、一括処理する方式のものでは、単位面積当たりの必要電力を換算すると、処理枚数に見合う高い入力電力が必要である。電圧のピーク値は、生成されるプラズマ体積に電子、イオンの各密度を掛けた分上昇する。そのため、処理すべき基板の温度の上昇は大きくなり、またプラズマのダメージも大きくなるという問題がある。
従ってこの方式は、実際問題として、温度管理の必要な基板や電気的にプラズマによるダメージを許容できない基板の処理には適さない。そのためこのような基板の処理には、多室構造で枚葉処理する方式が採用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
多室構造で枚葉処理する方式においては、真空排気系及びプラズマ励起系を処理室毎に一台ずつ設ける必要があり、装置設備に掛かるコストが高くつくという問題がある。そのため近年この種の分野において求められている装置の低コスト化の要求を満足させることはできない。
【０００４】
一方、装置のコストを低減するために、真空チャンバー内に設けられる複数の高周波電極を共通のマッチング回路網及び高周波励起電源に接続する構成の装置も提案されてきたが、それぞれの電極容量及び電極を装着している接続板（通常銅製）のインダクタンスのばらつきのために一番インピーダンスの低下する電極に放電が集中し、パワー分配が不均一となり、高周波励起の利点である安定したプラズマの生成が困難となる。
【０００５】
そこで、本発明は、真空チャンバー内に多数のプラズマ生成空間を形成できる多電極型のプラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によれば、一つの真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極のそれぞれに処理すべき基板を装着し、真空チャンバー内に発生されたプラズマを利用して所定の処理を行うようにしたプラズマ処理装置において、真空チャンバー内の長手方向中央軸線位置に、アース電位に接続され、放電空間を制御するアノード電極を配置し、このアノード電極の両側においてアノード電極に対向させて前記複数の高周波電極をそれぞれ配置し、各側の少なくとも二つ以上の高周波電極をそれぞれの真空コンデンサを介して共通のマッチング回路網及び高周波電源に接続したことを特徴としている。
【０００７】
代りに、本発明によれば、一つの真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極のそれぞれに処理すべき基板を装着し、真空チャンバー内に発生されたプラズマを利用して所定の処理を行うようにしたプラズマ処理装置において、真空チャンバー内の長手方向中央軸線位置に、アース電位に接続され、放電空間を制御するアノード電極を配置し、このアノード電極の両側においてアノード電極に対向させて前記複数の高周波電極をそれぞれ配置し、各側の少なくとも二つ以上の高周波電極をそれぞれのＬＣ回路を介して共通のマッチング回路網及び高周波電源に接続したことを特徴としている。
【０００８】
好ましくは、各高周波電極は、水冷本体と静電吸着電極とを備え、また各高周波電極における静電吸着電極はそれぞれの高周波カットフィルタを介して共通の直流電源に接続され得る。
【０００９】
さらに本発明においては、各高周波電極により生成されるプラズマの生成空間を仕切るアース電位の仕切り部材が設けられ得る。
【００１０】
本発明において、それぞれの高周波電極に接続された真空コンデンサは、装置の製作上伴い得る高周波電極の容量のばらつき及び高周波電極の装着される接続基体のインダクタンスのばらつきを補正してそれぞれの高周波電極に高周波電力を均一に分配するようにし、それにより各高周波電極と組合さった放電空間に満足な放電が発生され得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１及び図２には、プラズマエッチング装置として実施した本発明の一実施の形態を示す。図示プラズマエッチング装置においては、長方形の真空チャンバー１の下側壁とそれに対向した上側壁にはそれぞれカソード電極すなわち高周波電極２が四つずつ対称的に設けられている。そして真空チャンバー１内において上下両側の高周波電極２の中間位置すなわち真空チャンバー１の長手方向中央軸線位置に沿って共通のアノード電極３が配置されている。アノード電極３はアース電位に接続されている。上下各側の高周波電極２は二つずつ対を成してそれぞれの可変真空コンデンサ４を介して共通のマッチング回路網（図示していない）及び13．56MHz 、３ｋＷの高周波電源５に接続されている。従って、図示実施の形態においては八つの高周波電極２に対してその半分の四つの高周波電源５が設けられる。マッチング回路網には、インピーダンスを完全に整合するために、ＬＣ回路（図示していない）が接続される。
【００１３】
また、各高周波電極２の両側と中央のアノード電極３との間には図示したように、孔径が３mm以下のパンチングメタルまたはメッシュメタルから成るアース電位の仕切り部材６がそれぞれ設けられている。これらの仕切り部材６は、各高周波電極２と中央のアノード電極３との間に画定された空間内に生成される放電プラズマを閉じこめる働きをすると共に、隣接高周波電極２間の高周波干渉を抑制する。
【００１４】
図２には、図１の装置における一つの高周波電極２とアノード電極３との関連構成の詳細を拡大して示す。高周波電極２は真空チャンバー１の壁に設けた開口部に例えばテフロン（登録商標）から成る絶縁部材７を介して真空密封的に取付けられている。また高周波電極２は内部に水冷チャネル８を備えている。高周波電極２の表面すなわちアノード電極３に対向した面上にはアルミニウム製の台座９が固着手段10によって固定され、その上に静電吸着電極11が設けられ、この静電吸着電極11上に処理すべき基板、例えばフイルム状基板（図示していない）がアルミナ製のクランプ12によって装着される。この場合、各静電吸着電極11上には一枚の基板が装着されているが、代りに複数枚の基板を装着するようにしてもよい。一般に、静電吸着電極11による吸着力は、処理すべき基板の表面形状に依存し、使用される基板としては吸着すべき導体に制限があり、しかもパターン形成のためにレジストマスクを用いる表面に凸凹があるので、強くできない。また、基板の導体パターンでは強く、それ以外の部分では弱い。さらに基板の熱膨張は材質により異なり、基板の導体パターンでは熱膨張も大きく、プラズマ処理中に膨みが発生し易い。この皺寄せが基板の端面に生じると、基板の端部で異常放電が生じることになる。また静電吸着電極11の表面材がプラズマでエッチングされ、その結果寿命が短くなる。これらの課題を解決するため、アルミナ製のクランプ12は、図示したように基板の周囲縁部を覆うように構成され、また熱膨張を吸収するために基板との間に隙間を残すように構成され得る。さらに静電吸着電極11はリード線13を介して直流電源（図示していない）に接続され、この直流電源は好ましくは全てまたは幾つかの静電吸着電極11に対して共通に設けられ得る。また、静電吸着電極11にはそれぞれ高周波カットフィルタ（図示していない）が接続される。
【００１５】
中央のアノード電極３は内部に水冷チャネル14が設けられている。またアノード電極３と各高周波電極２との間の空間において中央のアノード電極３寄りにエッチングガス供給用ガスパイプ15が設けられている。エッチングガスとしてはフッ素を含むハロゲンガスとＯ２やＮ２の混合ガス、或いはこの混合ガスにさらにＣＨＦ３などのＣＨを含むガスを混合したものなどが使用され得る。
【００１６】
各高周波電極２の両側に設けら、プラズマ領域を限定する仕切り部材６は、高周波プラズマによって誘起される電位を最小にするために上述のようにアース電位に接続され、また各高周波電極２毎のガスの移動すなわちガスの導入及び排気を容易にするため、仕切り部材６は好ましくは開口率45％程度、しかもプラズマの漏れを抑制するため各孔の径３mm以下のメッシュやパンチングメタルで構成される。
【００１７】
ところで、図示実施の形態では、高周波電極２は片側に四つずつ設けられているが、二つまたは三つ或いは四つ以上設けてもよい。また図示実施の形態では、二つの高周波電極２に対して一つの高周波電源５が用いられているが、必要により三つ以上の高周波電極２を一つの高周波電源に接続するように構成することもできる。
また、図示装置はバッチ型の装置として実施しているが、当然ロードロック式の装置として実施することもできる。
さらに、本発明においては、真空コンデンサの代りにＬＣ回路を用いても同様な作用効果を得ることができる。
【００１８】
次に、本発明に従って、片側に八つずつ全部で16個の高周波電極を設け、図１に示すように、真空チャンバー内の長手方向中央軸線位置に沿って設けた共通のアノード電極の上下各側においてアノード電極に対向させて設け、上下各側の高周波電極を四つ一組としてそれぞれの可変真空コンデンサを介して共通のマッチング回路網及び13．56MHz 、３ｋＷの高周波電源に接続して構成した装置を用意し、真空コンデンサの有無による放電状態及び真空コンデンサの容量の調整を下表に示す。装置の動作条件として真空チャンバー内にＣＦ４とＯ２をそれぞれ1000SCCM、200SCCM ずつ流し、圧力を10Pa〜30Paとし、投入高周波電力を0.5kW 〜2.5kWとして放電状態を観察した。
【００１９】
0004528418.tif 000002
【００２０】
16個の高周波電極に直列に接続した真空コンデンサの容量の値を上の表に示したように調整して、投入高周波電力を2.5kW とした場合の真空チャンバー内圧力10Paと20Paの時のＳｉＯ２基板のエッチングレート（オングストローム／分）を測定したところ下記の結果が得られた。
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【００２１】
上記測定結果から圧力10Paの場合の電極間のばらつきは±１．９％であり、圧力20Paの場合の電極間のばらつきは±３．３％であり、低圧の方がより一様なエッチングレートが得られることが認められる。
【００２２】
図３には、ポリイミドの高速エッチングプロセスにおける作業ガスの種類及び流量とエッチング速度との関係を示す。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によるプラズマ処理装置においては、真空チャンバー内の長手方向中央軸線位置に、アース電位に接続され、放電空間を制御するアノード電極を配置し、このアノード電極の両側においてアノード電極に対向させて前記複数の高周波電極をそれぞれ配置し、各側の少なくとも二つ以上の高周波電極をそれぞれの真空コンデンサまたはＬＣ回路を介して共通のマッチング回路網及び共通の高周波電源に接続するように構成しているので、全高周波電極に高周波電力を均一に分配することができると共に、電源及びマッチング回路網の数を大幅に（実際には半分以下に）削減することができるようになる。その結果、装置のコストを大幅に低減させることができるだけでなく、装置の重量も低減でき、さらにはメンテナンスのための十分な空間が確保できるなどの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一つの実施の形態によるプラズマ処理装置を示す概略平面図。
【図２】  図１に示すプラズマ処理装置の細部の構造を示す拡大縦断面図。
【図３】  本発明によるプラズマ処理装置によるポリイミドの高速エッチングプロセスにおける作業ガスの種類及び流量とエッチング速度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１：真空チャンバー
２：高周波電極
３：アノード電極（対向電極）
４：真空コンデンサ
５：共通のマッチング回路網及び高周波電源
６：仕切り部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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