(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、
真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極をそれぞれの可変真空コンデンサ及び共通のマッチング回路網を介して共通の高周波電源に接続し、それぞれの高周波電極におけるインピーダンスが等しくなるようにそれぞれの可変真空コンデンサの容量を設定して、それぞれの高周波電極に均一に高周波電力を分配するようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極を複数のグループに分け、各グループにおける
複数の高周波電極をそれぞれの真空コンデンサ及び共通のマッチング回路網を介して共通の高周波電源に接続し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３】
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、
真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極をそれぞれのLC回路及び共通のマッチング回路網を介して共通の高周波電源に接続し、それぞれのLC回路によってそれぞれの高周波電極におけるインピーダンスが等しくなるようにして、それぞれの高周波電極に均一に高周波電力を分配するようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極を複数のグループに分け、各グループにおける複数の高周波電極をそれぞれのLC回路及び共通のマッチング回路網を介して共通の高周波電源に接続したことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【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。
添付図面の図４にはこの種の装置の従来例を示し、Ａは真空チャンバーで、その中に複数の基板電極Ｂがそれぞれの対向電極Ｃと対を成して配列されている。
各基板電極Ｂはマッチング回路網Ｄを介してそれぞれの高周波励起電源Eに接続されている。なお、各対向電極Ｃは図示したようにそれぞれ接地されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の装置においては、生産性の観点では満足されるが、真空チャンバー内に設けられる基板電極の数だけマッチング回路網及び高周波励起電源を設ける必要がある。そのため高周波電極の設けられる数が増えれば増える程、マッチング回路網及び高周波励起電源の使用される数が増え、その分、装置のコストが嵩むことになる。
このようにこの種の従来の装置は、設備に掛かるコストが高く、低コスト化が求められている。
【０００４】
そこで、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ことも考えられるが、そのように構成すると、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】
このような従来技術の問題点を解決するために、本発明は、真空チャンバー内に設けられる高周波電極の数に関わらず、装置の本来の機能を維持しながら使用するマッチング回路網及び高周波励起電源の数を可及的に低減できる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、
真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極をそれぞれの可変真空コンデンサ及び共通のマッチング回路網を介して共通の高周波電源に接続し、それぞれの高周波電極におけるインピーダンスが等しくなるようにそれぞれの可変真空コンデンサの容量を設定して、それぞれの高周波電極に均一に高周波電力を分配するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
また、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、
真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極をそれぞれのLC回路及び共通のマッチング回路網を介して共通の高周波電源に接続し、それぞれのLC回路によってそれぞれの高周波電極におけるインピーダンスが等しくなるようにして、それぞれの高周波電極に均一に高周波電力を分配するようにしたことを特徴としている。
【０００８】
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またはLC回路は、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が均一に分配されるように機能する。
【０００９】
真空チャンバー内に設けられる高周波電極の数が比較的多い場合には、高周波電極は、それぞれ複数の高周波電極を含む複数のグループに分けられ、各グループにおける複数の高周波電極はそれぞれの真空コンデンサまたはLC回路及び共通のマッチング回路網を介して共通の高周波電源に接続され得る。
また、好ましくは、各高周波電極に接続される真空コンデンサは可変真空コンデンサから成り得る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面の図1〜図3を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1には、本発明をプラズマエッチング装置として実施している一つの形態を概略的に示す。1は図示していない排気系及び放電用ガスに接続された真空チャンバーであり、この真空チャンバー１の下側壁には四つの基板電極すなわちカソード電極を構成する高周波電極2が設けられ、これら四つの高周波電極2に対向して真空チャンバー１の上側壁に沿って共通のアノード電極3が設けられ、この対向電極３は接地されている。高周波電極2の各々は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5及び共通の高周波電源6に接続されている。
【００１１】
なお、図示実施の形態において、高周波電極2の数は、単に例示のためのものであり、当然二つまたは三つ或いは四つ以上でもよい。また各真空コンデンサ4は可変型の代りに固定型のものでもよい。
【００１２】
図示実施の形態において、高周波電極2の電極容量をＣｉ（ｉ＝１〜４）とし、可変真空コンデンサ4の容量をＣｉ'（ｉ＝１〜４）とし、高周波電極2の装着されている銅製の接続基体（図示していない）のインダクタンスをＬｉ（ｉ＝１〜４）とすると、それぞれの高周波電極2におけるインピーダンスＺｉ（ｉ＝１〜４）は
Ｚｉ＝ｊωＬｉ＋１／（Ｃｉ＋Ｃｉ'）
で表される。ここでＺ１＝Ｚ２＝Ｚ３＝Ｚ４となるように、可変真空コンデンサ4の容量Ｃｉ'（ｉ＝１〜４）を設定する。これにより高周波電極2全体にわたって均一に高周波電力が分配されることになる。
【００１３】
次に、図示装置を用いてＳｉＯ２の基板ａ、ｂ、ｃ、ｄをエッチングした実験例を示す。
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800SCCM、200SCCMづつ全部で1000SCCM流し、圧力を10Paとし、基板と対向電極３との距離を110mmとし、投入高周波電力を2.0kWとした条件Ｉの場合及び真空チャンバーの圧力を７Paにし、他の条件は条件Ｉと同じにした条件ＩＩの場合についてそれぞれ各基板におけるエッチング速度（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。なお基板と対向電極３との距離はガス、圧力及び放電周波数によって決定される。
0004585648.tif 000002
【００１４】
図２及び図3には、アノード電極を挟んで両側に多数のカソード電極を設けた本発明の別の実施の形態を示す。すなわち図示したように、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は図1に示す実施の形態の場合と同様に接地されている。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5及び共通の高周波電源6に接続されている。従って、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6が使用される。
【００１５】
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7がそれぞれ設けられている。これらの仕切り部材7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。
【００１６】
図３には、図2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）やアルミナから成る絶縁部材8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９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10が固着手段11によって固定され、その上に静電吸着電極12が設けられ、この静電吸着電極12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13によって装着される。一般に、静電吸着電極12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12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13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、しかも熱膨張を吸収するように構成され得る。
さらに静電吸着電極12にはリード線14を介して直流電源（図示していない）が接続され、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12に対して共通に設けられ得る。
【００１７】
中央のアノード電極３は内部に水冷チャネル15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16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。
【００１８】
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７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７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。
【００１９】
ところで、図２及び図３に示す実施の形態では、二つの高周波電極２に対して一つの高周波電源６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、図示装置はバッチ式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可能である。
さらに、本発明においては  上述のように、真空コンデンサに代えて、LC回路を使用しても同様な作用効果を奏することができる。
【００２０】
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、真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極のそれぞれに真空コンデンサまたはLC回路を接続し、共通のマッチング回路網を介して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線図。
【図２】本発明の別の実施の形態によるプラズマ処理装置を示す概略線図。
【図３】図２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４】従来のプラズマ処理装置の一例を示す概略線図。
【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
６：共通の高周波電源
【図１】
0004585648.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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