(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、
前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、
入力端子と出力端子とを有し該入力端子に前記高周波電源が高周波電力給電体を介して接続され前記出力端子に前記電極が接続されるとともに前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得るための整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを有するプラズマ処理装置の安定化方法において、
プラズマ生成用の電力を前記プラズマ処理室ユニットに供給する前記高周波電力給電体は、内導体とその周囲を絶縁体を介して覆う外導体とからなり可撓性を有する同軸ケーブルとされるとともに、前記プラズマ処理室ユニット外側表面および前記プラズマ処理室ユニット外側の接地電位箇所表面に対して固定配置され、
前記プラズマ処理室ユニットの外側において、前記高周波電力給電体の高周波インピーダンスＡが所定の値を有し、かつ、前記外導体と前記内導体との間の容量ＣＬ  にくらべて、前記外導体と前記接地電位箇所との間のロス容量ＣＸ が充分小さな範囲の値になるように、前記外導体と前記接地電位箇所との間の最低距離をその全長にわたって所定値に設定することを特徴とするプラズマ処理装置の安定化方法。
【請求項２】
前記外導体と前記接地電位箇所との間の最低距離をその全長にわたって１０ｃｍから２０ｃｍの範囲に設定することを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置の安定化方法。
【請求項３】
前記高周波電力給電体を高周波インピーダンス調整器によって位置固定す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の安定化方法。
【請求項４】
前記高周波インピーダンス調整器が絶縁体からなり、前記高周波インピーダンス調整器が、略直方体状とされる誘電体ブロックと、その頂部表面または側面に、前記誘電体ブロックと同等の材質からなり前記高周波電力給電体を前記誘電体ブロックに固定する固定部とからなることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のプラズマ処理装置の安定化方法。
【請求項５】
プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、
前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、
入力端子と出力端子とを有し該入力端子に前記高周波電源が接続され前記出力端子に前記電極が高周波電力配電体を介して接続されるとともに前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得るための整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを有するプラズマ処理装置の安定化方法において、
前記整合回路が接地電位とされるマッチングボックス内部に収納されるとともに、前記電極に接続される給電板が接地電位とされるシャーシに覆われ、
プラズマ生成用の電力を前記プラズマ処理室ユニットに供給する前記高周波電力配電体は、内導体と、その周囲を絶縁体を介して覆う外導体とからなり可撓性を有する同軸ケーブルとされるとともに、前記シャーシ外側表面、前記マッチングボックス外側表面および、プラズマ処理室ユニット外側の接地電位箇所表面に対して固定配置され、
前記プラズマ処理室ユニットの外側において、  前記高周波電力配電体の高周波インピーダンスＢが所定の値となるように、前記外導体と前記内導体との間の容量ＣＬ  にくらべて、前記外導体と前記接地電位箇所との間のロス容量ＣＸ が充分小さな範囲の値になるように、前記外導体と前記接地電位箇所との間の最低距離をその全長にわたって所定値に設定することを特徴とするプラズマ処理装置の安定化方法。
【請求項６】
前記外導体と前記接地電位箇所との間の最低距離をその全長にわたって１０ｃｍから２０ｃｍの範囲に設定することを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置の安定化方法。
【請求項７】
前記高周波電力配電体を高周波インピーダンス調整器によって位置固定することを特徴とする請求項５または６記載のプラズマ処理装置の安定化方法。
【請求項８】
前記高周波インピーダンス調整器が絶縁体からなり、前記高周波インピーダンス調整器が、略直方体状とされる誘電体ブロックと、その頂部表面または側面に、前記誘電体ブロックと同等の材質からなり前記高周波電力配電体を前記誘電体ブロックに固定する固定部とからなることを特徴とする請求項５から７のいずれか記載のプラズマ処理装置の安定化方法。
【請求項９】
前記プラズマ処理装置において、前記プラズマ処理室ユニットが複数設けられてなることを特徴とする請求項１から８のいずれか記載のプラズマ処理装置の安定化方法。
【請求項１０】
前記プラズマ処理室ユニットを複数具備するプラズマ処理装置の安定化方法において、
各プラズマ処理室における前記高周波電力給電体の高周波インピーダンスＡのうち、その最大値Ａｍａｘ  と最小値Ａｍｉｎ  とのばらつきが、
（Ａｍａｘ  −Ａｍｉｎ  ）／（Ａｍａｘ  ＋Ａｍｉｎ  ）
とされ、この値を０．１０以内の範囲の値に設定するように前記高周波電力給電体を接地電位箇所に対して固定配置することを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のプラズマ処理装置の安定化方法。
【請求項１１】
前記プラズマ処理室ユニットを複数具備するプラズマ処理装置の安定化方法において、
各プラズマ処理室における前記高周波電力配電体の高周波インピーダンスＢのうち、その最大値Ｂｍａｘ  と最小値Ｂｍｉｎ  とのばらつきが、
（Ｂｍａｘ  −Ｂｍｉｎ  ）／（Ｂｍａｘ  ＋Ｂｍｉｎ  ）
とされ、この値を０．１０以内の範囲の値に設定するように前記高周波電力配電体を接地電位箇所に対して固定配置することを特徴とする請求項５から８のいずれか記載のプラズマ処理装置の安定化方法。
【請求項１２】
請求項１０記載のプラズマ処理装置の安定化方法によって、
各プラズマ処理室において、前記高周波電力給電体の高周波インピーダンスＡのうち、その最大値Ａｍａｘ  と最小値Ａｍｉｎ  とのばらつきが、
（Ａｍａｘ  −Ａｍｉｎ  ）／（Ａｍａｘ  ＋Ａｍｉｎ  ）
とされ、この値が０．１０以内の範囲の値に設定されてなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１３】
請求項１１記載のプラズマ処理装置の安定化方法によって、
各プラズマ処理室における前記高周波電力配電体の高周波インピーダンスＢのうち、その最大値Ｂｍａｘ  と最小値Ｂｍｉｎ  とのばらつきが、
（Ｂｍａｘ  −Ｂｍｉｎ  ）／（Ｂｍａｘ  ＋Ｂｍｉｎ  ）
とされ、この値が０．１０以内の範囲の値に設定されてなる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、プラズマ処理装置およびプラズマ処理システムとその安定化方法に係り、特に、高周波の電力供給に対応して電力ロス低減に用いて好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなうプラズマ処理装置の一例としては、従来から、図１５に示すような、いわゆる２周波励起タイプのものが知られている。
図１５に示すプラズマ処理装置は、高周波電源１とプラズマ励起電極４との間に整合回路２Ａが介在されている。整合回路２Ａはこれら高周波電源１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンスの整合を得るための回路として設けられている。
【０００３】
高周波電源１からの高周波電力は給電線（高周波電力給電体）１Ａを介して整合回路２Ａに供給されて、整合回路２Ａを通してプラズマ励起電極４へ供給される。整合回路２Ａとプラズマ励起電極４とは給電板（高周波電力配電体）３を介して接続され、さらに、整合回路２Ａと給電板（高周波電力配電体）３とは配電線（高周波電力配電体）３Ａを介して接続されることもある。給電線（高周波電力給電体）１Ａと配電線（高周波電力配電体）３とは同軸ケーブルとされる。
この給電部分において、同軸ケーブルとされる給電線（高周波電力給電体）１Ａは、多くの場合、図１６に示すように、後述するマッチングボックス２とチャンバ室６０との設置位置の自由度を持たせるため、長さの余裕を設けてあり、この部分が床ＧＦに巻置されるとともにこの床ＧＦに這わせてあり、あるいは天井ＧＣに沿って設けられていた。
【０００４】
この整合回路２Ａは導電体から形成されるマッチングボックス２内に収納されており、プラズマ励起電極４および給電板３は、導体からなるシャーシ２１によって覆われている。
プラズマ励起電極（カソード電極）４の下側には、多数の孔７が形成されたシャワープレート５が凸部４ａに接して設けられている。これらプラズマ励起電極４とシャワープレート５との間に形成された空間６にはガス導入管１７が接続されており、導体からなるガス導入管１７の途中には絶縁体１７ａが挿入されてプラズマ励起電極１４側とガス供給源側とが絶縁されている。
【０００５】
ガス導入管１７から導入されたガスは、シャワープレート５の孔７を介してチャンバ壁１０により形成されたチャンバ室６０内に供給される。なお、符号９はチャンバ壁１０とプラズマ励起電極（カソード電極）４とを絶縁する絶縁体である。また、排気系の図示は省略してある。
一方、チャンバ室６０内には基板１６を載置しプラズマ励起電極ともなるウエハサセプタ（サセプタ電極）８が設けられておりその周囲にはサセプタシールド１２が設けられている。
【０００６】
サセプタシールド１２はサセプタ電極８を受けるシールド支持板１２Ａと、その中央部に垂下形成された筒型の支持筒１２Ｂとからなり、支持筒１２Ｂはチャンバ底部１０Ａを貫通して、その下端部とチャンバ底部１０Ａとがベローズ１１により密閉接続されている。
ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は、これらの隙間がシャフト１３の周囲の設けられた電気絶縁物からなる絶縁手段１２Ｃによって真空絶縁されている。また、ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は上下動可能となっており、プラズマ励起電極４，８間の距離の調整ができる。
ウエハサセプタ８には、シャフト１３およびマッチングボックス１４内に収納された整合回路を介して第２の高周波電源１５が接続されている。なお、チャンバ壁１０とサセプタシールド１２とは直流的に同電位となっている。
【０００７】
図１４に従来のプラズマ処理装置の他の例を示す。図１５に示すプラズマ処理装置とは異なり、図１４に示すプラズマ処理装置は１周波励起タイプのプラズマ処理装置である。すなわち、カソード電極４にのみ高周波電力を供給しており、サセプタ電極８は接地されている。図１５で示される高周波電源１５とマッングボックス１４が省略されている。また、サセプタ電極８とチャンバ壁１０とは直流的に同電位となっている。
【０００８】
上記のプラズマ処理装置においては、一般的に１３．５６ＭＨｚ程度の周波数の電力を投入して、両電極４，８の間でプラズマを生成し、このプラズマにより、ＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなうものである。
このとき、高周波電源１から供給された高周波電流の経路を考えた場合、高周波電流は給電部分を介してカソード電極４に供給され、その後、サセプタ電極８から戻電部分を介して高周波電源１のアースに戻る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のプラズマ処理装置においては、高周波電源１から供給された高周波電流の経路つまり電流経路の往路である給電部分および／または電流経路の復路である戻電部分としての給電線（高周波電力給電体）１Ａにおいて、図１６に示すように、接地電位である床ＧＦや天井ＧＣなどに近接して載置されている部分１Ｓから、この接地電位部分である床ＧＦや天井ＧＣに高周波電流が漏れだしてしまうため、結果的にプラズマ空間に投入される電力が目減りして、発生するプラズマ密度の減少をもたらす給電ロスが大きくなり、プラズマ発生空間において実効的に消費される高周波電力が小さくなるという問題があった。
また、この給電部分および／または戻電部分としての給電線（高周波電力給電体）１Ａにおいて、図１６に示すように、直流的に接地電位とされているマッチングボックス２やチャンバ室６０のチャンバ壁１０等に接近している部分１Ｔから、この接地電位部分であるマッチングボックス２やシャーシ２１などに高周波電流が漏れだしてしまうため、結果的にプラズマ空間に投入される電力が目減りして、発生するプラズマ密度の減少をもたらす給電ロスが大きく、プラズマ発生空間で実効的に消費される高周波電力が小さいという問題があった。
【００１０】
また、高周波電源１から供給されるプラズマ励起周波数を増大した場合、この給電部分および／または戻電部分としての給電線（高周波電力給電体）１Ａにおいて、接地電位部分である床ＧＦや天井ＧＣに対して発生する容量成分（ロス容量）ＣX に対応するインピーダンスＺX が小さくなるので、これにより接地電位部分である床ＧＦや天井ＧＣに漏れだしてしまうロス電流ＩX が増加してしまう可能性がある。同時に、プラズマ励起周波数の増大により、給電線（高周波電力給電体）１ＡにおけるインピーダンスＺ0 が大きくなって装置に流れる電流が減少すると、該電流に対するインピーダンスＺX の変動に伴う、ロス電流ＩX の増減の割合が大きくなる。すなわち、ロス分の変動に伴う実効電力の変動分が増大する。このため、上述の給電ロスが大きいという問題に加えて、プラズマ空間に投入される電力の安定性により大きく影響を及ぼす可能性があり、これを改善したいという要求があった。
【００１１】
さらに、図１７に示すように、マッチングボックス２とチャンバ室６０とが離間して配置されて、同軸ケーブルとされる配電線（高周波電力配電体）３Ａによって、給電部分における出力端子とプラズマ励起電極４とが接続されてなる場合には、同軸ケーブルとされる配電線（高周波電力配電体）３Ａにおいて、接地電位の床ＧＦや天井ＧＣなどに載置されている部分３Ｓから、接地電位である床ＧＦや天井ＧＣに高周波電流が漏れだしてしまうため、結果的にプラズマ空間に投入される電力が目減りして、発生するプラズマ密度の減少をもたらす給電ロスが大きく、プラズマ発生空間で実効的に消費される高周波電力が小さいという問題があった。
また、同軸ケーブルとされる配電線（高周波電力配電体）３Ａにおいては、上述した給電線（高周波電力給電体）１Ａと同様に、図１７に示すように、直流的に接地電位とされているマッチングボックス２やチャンバ室６０のチャンバ壁１０等に接触または近接している部分３Ｔから、この接地電位であるマッチングボックス２やシャーシ２１などに高周波電流が漏れだしてしまうため、結果的にプラズマ空間に投入される電力が目減りして、発生するプラズマ密度の減少をもたらす給電ロスが大きく、プラズマ発生空間で実効的に消費される高周波電力が小さいという問題があった。
また、同軸ケーブルとされる配電線（高周波電力配電体）３Ａにおいても、上述した給電線（高周波電力給電体）１Ａと同様に、高周波電源１から供給されるプラズマ励起周波数を増大した場合、インピーダンスにおけるロス分の変動に起因する変動分が増大することになる。このため、上述の給電ロスが大きいという問題に加えて、プラズマ空間に投入される電力の安定性により大きく影響を及ぼす可能性があり、これを改善したいという要求があった。
【００１２】
また、同軸ケーブルとされる給電線（高周波電力給電体）１Ａおよび／または配電線（高周波電力配電体）３Ａが、多くの場合、恒常的に固定されていないために、プラズマ処理中あるいはメンテナンス前後に、図１６，図１７に示すこの部分１Ｓ，３Ｓにおける位置関係が変化してリアクタンスや高周波抵抗成分が変化し、結果的にプラズマ空間に投入される電力が変動して、発生するプラズマ密度が一定でなくなる可能性があり、これに起因するプラズマ処理経時変化の変動要因を抑制し、時間的に均一で安定したプラズマ処理をおこないたいという要求が存在していた。
特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際に、回を重ねるごとに、同軸ケーブルの載置状態が変動して高周波特性が変化してしまい、それぞれのプラズマ処理結果が安定しないことが顕著になるという問題があった。
【００１３】
さらに、上記のようなプラズマ処理室（チャンバ）を複数有するプラズマ処理装置および／またはプラズマ処理システムに対しても、同様に、各プラズマ処理装置あるいは個々のプラズマチャンバに対して、プラズマ処理の機差をなくしたいという要求が存在していた。
特に、複数回のプラズマ処理前後における機差の発生をなくしたいという要求は顕著であった。
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．同軸ケーブル部分におけるインピーダンス変動成分の低減を図ること。
２．プラズマ励起周波数を増大した際にインピーダンスにおけるロス分の変動に起因する変動分の増大を防止すること。
３．同軸ケーブル部分におけるリアクタンスの経時変化を抑制すること。
４．同軸ケーブル部分における高周波抵抗の変動を抑制すること。
５．プラズマ発生空間への電力供給の安定性を向上すること。
６．プラズマ発生状態の安定性を向上すること。
７．複数回のプラズマ処理における安定性を向上すること。
８．プラズマ処理装置あるいは個々のプラズマチャンバに対して、プラズマ処理の機差を低減すること。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の本発明のプラズマ処理装置の安定化方法は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、
前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、
入力端子と出力端子とを有し該入力端子に前記高周波電源が高周波電力給電体を介して接続され前記出力端子に前記電極が接続されるとともに前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得るための整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを有するプラズマ処理装置の安定化方法において、
プラズマ生成用の電力を前記プラズマ処理室ユニットに供給する前記高周波電力給電体は、内導体とその周囲を絶縁体を介して覆う外導体とからなり可撓性を有する同軸ケーブルとされるとともに、前記プラズマ処理室ユニット外側表面および前記プラズマ処理室ユニット外側の接地電位箇所表面に対して固定配置され、
前記プラズマ処理室ユニットの外側において、前記高周波電力給電体の高周波インピーダンスＡが所定の値を有し、かつ、前記外導体と前記内導体との間の容量ＣＬ  にくらべて、前記外導体と前記接地電位箇所との間のロス容量ＣＸ が充分小さな範囲の値になるように、前記外導体と前記接地電位箇所との間の最低距離をその全長にわたって所定値に設定することにより上記課題を解決した。
本発明本発明において、前記外導体と前記接地電位箇所との間の最低距離をその全長にわたって１０ｃｍから２０ｃｍの範囲に設定することがより好ましい。
本発明本発明は、前記高周波電力給電体を高周波インピーダンス調整器によって位置固定することや、前記高周波インピーダンス調整器が絶縁体からなり、前記高周波インピーダンス調整器が、略直方体状とされる誘電体ブロックと、その頂部表面または側面に、前記誘電体ブロックと同等の材質からなり前記高周波電力給電体を前記誘電体ブロックに固定する固定部とからなることが可能である。
本発明の本発明のプラズマ処理装置の安定化方法は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、
前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、
入力端子と出力端子とを有し該入力端子に前記高周波電源が接続され前記出力端子に前記電極が高周波電力配電体を介して接続されるとともに前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得るための整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを有するプラズマ処理装置の安定化方法において、
前記整合回路が接地電位とされるマッチングボックス内部に収納されるとともに、前記電極に接続される給電板が接地電位とされるシャーシに覆われ、
プラズマ生成用の電力を前記プラズマ処理室ユニットに供給する前記高周波電力配電体は、内導体と、その周囲を絶縁体を介して覆う外導体とからなり可撓性を有する同軸ケーブルとされるとともに、前記シャーシ外側表面、前記マッチングボックス外側表面および、プラズマ処理室ユニット外側の接地電位箇所表面に対して固定配置され、
前記プラズマ処理室ユニットの外側において、  前記高周波電力配電体の高周波インピーダンスＢが所定の値となるように、前記外導体と前記内導体との間の容量ＣＬ  にくらべて、前記外導体と前記接地電位箇所との間のロス容量ＣＸ が充分小さな範囲の値になるように、前記外導体と前記接地電位箇所との間の最低距離をその全長にわたって所定値に設定することにより上記課題を解決した。
また、また、前記外導体と前記接地電位箇所との間の最低距離をその全長にわたって１０ｃｍから２０ｃｍの範囲に設定することができる。
本発明本発明においては、前記高周波電力配電体を高周波インピーダンス調整器によって位置固定することや、前記高周波インピーダンス調整器が絶縁体からなり、前記高周波インピーダンス調整器が、略直方体状とされる誘電体ブロックと、その頂部表面または側面に、前記誘電体ブロックと同等の材質からなり前記高周波電力配電体を前記誘電体ブロックに固定する固定部とからなることが望ましい。
さらにさらに、前記プラズマ処理装置において、前記プラズマ処理室ユニットが複数設けられてなることが可能である。
本発明の本発明のプラズマ処理装置の安定化方法は、前記プラズマ処理室ユニットを複数具備するプラズマ処理装置の安定化方法において、
各プラズマ処理室における前記高周波電力給電体の高周波インピーダンスＡのうち、その最大値Ａｍａｘ  と最小値Ａｍｉｎ  とのばらつきが、
（Ａｍａｘ  −Ａｍｉｎ  ）／（Ａｍａｘ  ＋Ａｍｉｎ  ）
とされ、この値を０．１０以内の範囲の値に設定するように前記高周波電力給電体を接地電位箇所に対して固定配置することにより上記課題を解決した。
本発明において本発明においては、前記プラズマ処理室ユニットを複数具備するプラズマ処理装置の安定化方法において、
各プラズマ処理室における前記高周波電力配電体の高周波インピーダンスＢのうち、その最大値Ｂｍａｘ  と最小値Ｂｍｉｎ  とのばらつきが、
（Ｂｍａｘ  −Ｂｍｉｎ  ）／（Ｂｍａｘ  ＋Ｂｍｉｎ  ）
とされ、この値を０．１０以内の範囲の値に設定するように前記高周波電力配電体を接地電位箇所に対して固定配置することにより上記課題を解決した。
本発明本発明のプラズマ処理装置においては、上記のプラズマ処理装置の安定化方法によって、
各プラズマ処理室において、前記高周波電力給電体の高周波インピーダンスＡのうち、その最大値Ａｍａｘ  と最小値Ａｍｉｎ  とのばらつきが、
（Ａｍａｘ  −Ａｍｉｎ  ）／（Ａｍａｘ  ＋Ａｍｉｎ  ）
とされ、この値を０．１０以内の範囲の値に設定されてなることが望ましい。
さらにさらに、本発明のプラズマ処理装置においては、上記のプラズマ処理装置の安定化方法によって、
各プラズマ処理室における前記高周波電力配電体の高周波インピーダンスＢのうち、その最大値Ｂｍａｘ  と最小値Ｂｍｉｎ  とのばらつきが、
（Ｂｍａｘ  −Ｂｍｉｎ  ）／（Ｂｍａｘ  ＋Ｂｍｉｎ  ）
とされ、この値を０．１０以内の範囲の値に設定されてなることが可能である。
【００１６】
本発明の安定化方法は、前記高周波電力給電体（給電線）の高周波インピーダンスＡが変動しないように前記高周波電力給電体を接地電位箇所（床，天井、および、プラズマ処理室のチャンバ壁、整合回路の収納されるマッチングボックスや電極を覆うシャーシなどの遮蔽導体等接地電位とされている部分）に対して固定配置することにより、給電線（高周波電力給電体）の配置状態が、接地電位である床や天井などに対して変動することを防止して、特に、高周波電源から供給された高周波電流が高周波電源のアース側に戻る経路部分、すなわち、電流経路の復路である戻電部分としての給電線（高周波電力給電体）における高周波特性の経時変化を低減できる。このため、電流経路の給電線（高周波電力給電体）に生じる高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理の変動要因を抑制し、再現性が高く安定したプラズマ処理をおこなうことができ、特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際においても、それぞれのプラズマ処理結果を安定させることができる。
【００１７】
本発明において、前記高周波電力給電体（給電線）の高周波インピーダンスＡが所定の値となるように前記高周波電力給電体を接地電位箇所（床，天井等）に対して固定配置することにより、具体的には、給電線（高周波電力給電体）と接地電位である床や天井などとの間の距離が変動しないように固定することで、戻電部分としての給電線（高周波電力給電体）における高周波特性を一定の範囲に設定することが可能となる。これにより、給電線（高周波電力給電体）に生じる高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理の変動要因を抑制し、再現性が高く安定したプラズマ処理をおこなうことができ、特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際においても、それぞれのプラズマ処理結果を安定させることが可能となる。
【００１８】
本発明においては、前記高周波電力給電体を高周波インピーダンス調整器によって位置固定することにより、給電線（高周波電力給電体）と接地電位である床や天井などとの間の距離が所定の値になるようにして略一定に固定することが可能となり、これにより、給電線（高周波電力給電体）の高周波特性における経時変化の発生を防止して、プラズマ処理結果を安定させることができる。
同時に、前記高周波電力給電体を絶縁体からなる高周波インピーダンス調整器によって位置固定することで、給電線（高周波電力給電体）と接地電位である床や天井などとの間の距離が一定以上の距離に固定することが可能となり、これにより、給電部分および／または戻電部分としての給電線（高周波電力給電体）において、接地電位である床や天井などに接触して配置されている部分がなくなり、実質的に、この接地電位箇所である床や天井に高周波電流が漏れ出すことを防止できるため、高周波電源から供給される電流のうち、給電線（高周波電力給電体）から接地電位箇所へ分流するロス電流を低減することが可能となるため、電力を効率よくプラズマ発生空間に導入することが可能となり、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。これにより、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇を図ることができ、プラズマＣＶＤ等により膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることができる。
本発明においては、前記高周波電力給電体を高周波インピーダンス調整器を絶縁体からなるものとすることにより、安価でしかも、容易に給電部分および／または戻電部分としての給電線（高周波電力給電体）を固定することが可能となる。
【００１９】
図６は、後述するように、接地電位箇所へのロス電流を説明するための給電線（高周波電力給電体）の断面図、図７は、図６の給電線（高周波電力給電体）におけるロス電流を説明するための模式説明図である。なお、この図６，図７では、インピーダンスをＺで示している。
同軸ケーブルとされる給電線（高周波電力給電体）１Ａは、図６，図７に示すように、外導体Ａ２と床ＧＦ，天井ＧＣ等の接地電位箇所との間には、ロス容量ＣX が発生する。このロス容量ＣX は、外導体Ａ２と接地電位箇所ＧＦ，ＧＣとの間の距離ｄX に反比例して増減する。
【００２０】
ここで、虚数単位をｊ（ｊ2 ＝−１）、角振動数をω（ω＝２πｆe ；ｆe は電力周波数）とすると、電流ＩはインピーダンスＺ（Ω）に反比例し、インピーダンスＺは容量Ｃに対して以下の式（１１）、
Ｚ ∝ −ｊ／ωＣ        （１１）
で示される関係を満たしている。
図７に示すように、給電線（高周波電力給電体）１Ａの外導体Ａ２を流れる電流Ｉ0 のうち、床ＧＦとの間で発生したロス容量ＣX の影響により、ロス電流ＩX が床（接地電位箇所）ＧＦに分流し、高周波電源１Ａのアース側に戻るのはＩ2 となる。
Ｉ0 ＝Ｉ2 ＋ＩX         （１４）
【００２１】
このため、外導体Ａ２と接地電位箇所ＧＦ，ＧＣとの間の距離ｄX を設定することにより、ロス容量ＣX を一定に設定してインピーダンスＺX の変動をコントロールし、このインピーダンスＺX （Ω）に反比例する給電線（高周波電力給電体）から接地電位箇所への分流としてのロス電流ＩX の変動を抑制することができる。
具体的には、この距離ｄX を一定にすることでロス容量ＣX の変動を抑制することにより、インピーダンスＺX の変動要因が抑制され、その結果、従来一般的に使用されていた１３．５６ＭＨｚ程度以上の高い周波数の電力を投入した場合であっても、インピーダンスＺX の変動を抑制してプラズマ発生空間に投入されるプラズマ電流の変動を抑制することが可能となり、再現性が高く安定したプラズマ空間で消費される実効的な電力を得ることができ、特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際においても、それぞれのプラズマ処理結果を安定させることができる。
【００２２】
また、さらに距離ｄX を大きく設定した場合には、ロス容量ＣX を低減してインピーダンスＺX を大きくすることによりプラズマ発生空間に投入されるプラズマ電流に対してロス電流ＩX を抑制し、プラズマ空間で消費される実効的な電力を増大することもできる。
さらに、プラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇により、被処理基体における膜面内方向におけるプラズマ処理の均一性の向上を図ることができ、成膜処理においては膜厚の膜面内方向分布の均一性の向上を図ることが可能となる。
同時に、プラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇により、プラズマＣＶＤ、スパッタリングなどの成膜処理においては、成膜状態の向上、すなわち、堆積した膜における絶縁耐圧や、エッチング液に対する耐エッチング性、そして、いわゆる膜の「固さ」つまり膜の緻密さ等の膜特性の向上を図ることが可能となる。
ここで、膜の緻密さは例えば、ＢＨＦ液によるエッチングに対する浸食されにくさ、耐エッチング性によって表現可能である。
【００２３】
さらに、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇を図ることができるため、電力の消費効率を向上し、同等の処理速度もしくは膜特性を得るために、従来より少ない投入電力ですむようにできる。したがって、電力損失の低減を図ること、ランニングコストの削減を図ること、生産性の向上を図ることができる。同時に、処理時間を短縮することが可能となるため、プラズマ処理に要する電力消費量を減らせることから環境負荷となる二酸化炭素の総量を削減することが可能となる。
【００２４】
さらに、本発明において、前記プラズマ処理室ユニットが複数設けられてなることにより、上記のようなプラズマ処理結果の安定性を複数のプラズマ処理室（プラズマチャンバ）においてそれぞれ得ることが可能となる。
【００２５】
本発明においては、複数の各プラズマ処理室における前記高周波電力給電体の高周波インピーダンスＡのうち、その最大値Ａmax と最小値Ａmin とのばらつきが、
<Ａ>  ＝  （Ａmax −Ａmin ）／（Ａmax ＋Ａmin ）      （２０Ａ）
とされ、この値を所定の範囲の値に設定するように前記高周波電力給電体を接地電位箇所に対して固定配置することにより、複数のプラズマチャンバ（プラズマ処理室ユニット）に対して高周波電流に寄与するインピーダンスの値、つまり、電気的高周波的な特性の機差を実質的になくすことが可能となり、これにより、インピーダンス特性などを指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバを設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバにおいて、プラズマ空間で消費される実効的な電力をそれぞれ略均一にすることができる。
その結果、複数のプラズマチャンバに対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を得ること、つまり、複数のプラズマチャンバにおいて例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることが可能となる。
【００２６】
このインピーダンスは、具体的には、給電線（高周波電力給電体）と接地電位である床や天井などとの間の距離などの配置状態からの要因に影響を受ける電気的高周波的な特性であり、各実機（プラズマチャンバ）ごとに異なっていると考えられる。上記の範囲に、この高周波インピーダンスＡを設定することにより、各実機に対しても、従来考慮されていなかった給電線（高周波電力給電体）部分の電気的高周波的特性を設定することが可能となり、プラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性が高く、各プラズマチャンバで均一な動作が期待できるプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびその安定化方法を提供することが可能となる。
【００２７】
本発明においては、前記所定の値を０．１０以内の範囲に設定する手段を採用することにより、プラズマ処理結果のばらつきを改善することができた。
【００２８】
本発明においては、プラズマ処理室と（プラズマチャンバ）と整合回路とが離間した位置に配置され、同軸ケーブルとされる配電線（高周波電力配電体）を介して、給電部分における整合回路の出力端子とプラズマ励起電極（カソード電極）とが接続されてなる場合には、前記配電線（高周波電力配電体）の高周波インピーダンスＢが変動しないように前記配電線（高周波電力配電体）を接地電位箇所（床，天井等）に対して固定配置することにより、上述した給電線（高周波電力給電体）と同様に、配電線（高周波電力配電体）の配置状態が、接地電位である床や天井などに対して変動することを防止して、特に、高周波電源から供給された高周波電流のカソード電極への経路部分、すなわち、電流経路の復路である給電部分としての配電線（高周波電力配電体）における高周波特性の経時変化を低減できる。このため、電流経路の配電線（高周波電力配電体）に生じる高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理の変動要因を抑制し、再現性が高く安定したプラズマ処理をおこなうことができ、特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際においても、それぞれのプラズマ処理結果を安定させることができる。
【００２９】
本発明において、前記配電線（高周波電力配電体）の高周波インピーダンスＢが所定の値となるように前記配電線（高周波電力配電体）を接地電位箇所（床，天井等）に対して固定配置することにより、具体的には、配電線（高周波電力配電体）と接地電位である床や天井などとの間の距離が変動しないように固定することで、上述した給電線（高周波電力給電体）と同様に、給電部分、戻電部分としての配電線（高周波電力配電体）における高周波特性を一定の範囲に設定することが可能となる。これにより、配電線（高周波電力配電体）に生じる高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理の変動要因を抑制し、再現性が高く安定したプラズマ処理をおこなうことができ、特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際においても、それぞれのプラズマ処理結果を安定させることが可能となる。
【００３０】
本発明においては、前記配電線（高周波電力配電体）を絶縁体からなる高周波インピーダンス調整器によって位置固定することにより、上述した給電線（高周波電力給電体）と同様に、配電線（高周波電力配電体）と接地電位である床や天井および、プラズマ処理室のチャンバ壁、整合回路の収納されるマッチングボックスや電極を覆うシャーシなどの遮蔽導体等接地電位とされている部分などとの間の距離が所定の値になるようにして略一定に固定することが可能となり、これにより、配電線（高周波電力配電体）の高周波特性における経時変化の発生を防止して、プラズマ処理結果を安定させることができる。
同時に、前記配電線（高周波電力配電体）を絶縁体からなる高周波インピーダンス調整器によって位置固定することで、上述した給電線（高周波電力給電体）と同様に、配電線（高周波電力配電体）と接地電位である床、天井や遮蔽導体などとの間の距離を一定以上の値に固定することが可能となり、これにより、給電部分および／または戻電部分としての配電線（高周波電力配電体）において、接地電位である箇所に接触して配置されている部分がなくなり、実質的に、この接地電位箇所である床、天井や遮蔽導体に高周波電流が漏れ出すことを防止できるため、高周波電源から供給される電流のうち、配電線（高周波電力配電体）から接地電位箇所へ分流するロス電流を低減することが可能となるため、電力を効率よくプラズマ発生空間に導入することが可能となり、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。これにより、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇を図ることができ、プラズマＣＶＤ等により膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることができる。
本発明においては、前記高周波電力給電体を高周波インピーダンス調整器を絶縁体からなるものとすることにより、安価でしかも、容易に給電部分および／または戻電部分としての給電線（高周波電力給電体）を固定することが可能となる。
【００３１】
さらに、本発明において、前記プラズマ処理室ユニットが複数設けられてなることにより、上記のようなプラズマ処理結果の安定性を複数のプラズマ処理室（プラズマチャンバ）において個々に得ることが可能となる。
【００３２】
本発明においては、複数の各プラズマ処理室における配電線（高周波電力配電体）の高周波インピーダンスＢのうち、その最大値Ｂmax と最小値Ｂmin とのばらつきが、
<Ｂ>  ＝  （Ｂmax −Ｂmin ）／（Ｂmax ＋Ｂmin ）      （２０Ｂ）
とされ、この値を所定の範囲の値に設定するように前記配電線（高周波電力配電体）を接地電位箇所に対して固定配置することにより、複数のプラズマチャンバ（プラズマ処理室ユニット）に対して高周波電流に寄与するインピーダンスの値、つまり、電気的高周波的な特性の機差を実質的になくすことが可能となり、これにより、インピーダンス特性などを指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバを設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバにおいて、プラズマ空間で消費される実効的な電力をそれぞれ略均一にすることができる。
その結果、複数のプラズマチャンバに対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を得ること、つまり、複数のプラズマチャンバにおいて例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることが可能となる。
【００３３】
このインピーダンスは、具体的には、配電線（高周波電力配電体）と接地電位である床、天井や遮蔽導体などとの間の距離などの配置状態からの要因に影響を受ける電気的高周波的な特性であり、各実機（プラズマチャンバ）ごとに異なっていると考えられる。上記の範囲に、この高周波インピーダンスＢを設定することにより、各実機に対しても、従来考慮されていなかった配電線（高周波電力配電体）部分の電気的高周波的特性を設定することが可能となり、プラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性が高く、各プラズマチャンバで均一な動作が期待できるプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびその安定化方法を提供することが可能となる。
【００３４】
本発明においては、前記所定の値を０．１０以内の範囲に設定する手段を採用することにより、プラズマ処理結果のばらつきを改善することができた。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理システムとその安定化方法の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は本実施の形態のプラズマ処理装置７１の概略構成を示す図である。本実施の形態のプラズマ処理装置７１は、例えば、トップゲート型ＴＦＴの半導体能動膜をなす多結晶シリコンの成膜からゲート絶縁膜の成膜までの一貫処理が可能なものとされ、複数の処理室ユニットを有する装置とされる。
【００３６】
本実施の形態のプラズマ処理装置７１は、図１に示すように、略七角形状の搬送室７２の周囲に、５つの処理室ユニットと１つのローダ室７３と１つのアンローダ室７４とが連設されている。また、５つの処理室ユニットの内訳としては、アモルファスシリコン膜を成膜する第１成膜室、シリコン酸化膜を成膜する第２成膜室、およびシリコン窒化膜を成膜する第３成膜室からなるプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）７５，７６，７７、成膜後の被処理基板のアニーリング処理を行うレーザアニール室７８、成膜後の被処理基板の熱処理を行う熱処理室７９、である。
【００３７】
プラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）である、第１成膜室７５、第２成膜室７６、第３成膜室７７はそれぞれ異なる種類の膜を成膜するような異なる処理をおこなうことも可能であり、また、同一のプロセスレシピにより同一の処理をおこなうこともできるものであるが、略同一の構成とされている。そして、これらの複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７においては、後述するように、前記高周波電力給電体（給電線）１Ａの高周波インピーダンスＡが所定の値となるように、この高周波電力給電体（給電線）１Ａが絶縁体からなる高周波インピーダンス調整器Ｂ１によって位置固定されてなる構成とされている。
ここでは第１成膜室７５を例に挙げてその構成を説明する。
【００３８】
図２は本実施形態のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の概略構成を示す断面図である。
【００３９】
プラズマチャンバ（第１成膜室）７５は、ＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理が可能な１周波数励起タイプのプラズマ処理室ユニットとされ、図２に示すように、プラズマを励起するための平行平板型電極４，８が設けられ、この電極４に高周波電力配電体（給電板）３を介して接続された高周波電源１と、前記プラズマチャンバ７５と前記高周波電源１とのインピーダンス整合を得るための整合回路２Ａとを具備する構成とされる。
【００４０】
さらに詳細に説明すると、プラズマチャンバ７５には、図２に示すように、チャンバ室（プラズマ処理室）６０の上部位置に高周波電源１に接続されたプラズマ励起電極（電極）４およびシャワープレート５が設けられ、チャンバ室６０の下部にはシャワープレート５に対向して被処理基板１６を載置するサセプタ電極（電極）８が設けられている。プラズマ励起電極４は、高周波電力配電体（給電板）３および整合回路２Ａを介して第１の高周波電源１と接続されている。これらプラズマ励起電極４および高周波電力配電体（給電板）３は、シャーシ２１に覆われるとともに、整合回路２Ａは導電体からなるマッチングボックス２の内部に収納されている。
これらシャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２は互いに接続されるとともに、後述するように、マッチングボックス２は同軸ケーブルとされる給電線（高周波電力給電体）１Ａのシールド線（外導体）Ａ２に接続されている。
【００４１】
給電板３としては、例えば、幅５０〜１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍの形状を有する銅の表面に銀めっきを施したものが用いられており、この給電板３は、後述する整合回路２Ａのチューニングコンデンサ２４の出力端子およびプラズマ励起電極４にそれぞれネジ止めなどの結合手段により着脱可能に取り付けられている。
また、プラズマ励起電極（カソード電極）４の下側には環状の凸部４ａが設けられるとともに、このプラズマ励起電極（電極）４の下には、多数の孔７が形成されているシャワープレート５が凸部４ａに接して設けられている。これらプラズマ励起電極４とシャワープレート５との間には空間６が形成されている。この空間６にはシャーシ２１の側壁を貫通するとともにプラズマ励起電極（カソード電極）４を貫通してガス導入管１７が接続されている。
【００４２】
このガス導入管１７は、導体からなるとともに、ガス導入管１７の途中には絶縁体１７ａがシャーシ２１内側位置に介挿されてプラズマ励起電極１４側とガス供給源側とが絶縁される。
ガス導入管１７から導入されたガスは、シャワープレート５の多数の孔７，７からチャンバ壁１０により形成されたチャンバ室６０内に供給される。チャンバ壁１０とプラズマ励起電極（カソード電極）４とは絶縁体９により互いに絶縁されている。また、図２において、チャンバ室６０に接続されるべき排気系の図示は省略してある。
一方、チャンバ室６０内には基板１６を載置しプラズマ励起電極ともなる盤状のウエハサセプタ（サセプタ電極）８が設けられている。
【００４３】
サセプタ電極（対向電極）８の下部中央には、シャフト１３が接続され、このシャフト１３がチャンバ底部１０Ａを貫通して設けられるとともに、シャフト１３の下端部とチャンバ底部１０Ａ中心部とがベローズ１１により密閉接続されている。これら、ウエハサセプタ８およびシャフト１３はベローズ１１により上下動可能となっており、プラズマ励起電極４，８間の距離の調整ができる。
これらサセプタ電極８とシャフト１３とが接続されているため、サセプタ電極８，シャフト１３，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０は直流的に同電位となっている。さらに、チャンバ壁１０とシャーシ２１は接続されているため、チャンバ壁１０，シャーシ２１，マッチングボックス２はいずれも直流的に同電位となっている。
【００４４】
ここで、整合回路２Ａは、チャンバ室６０内のプラズマ状態等の変化に対応してインピーダンスを調整するために、その多くは複数の受動素子を具備する構成とされている。
整合回路２Ａは、図２に示すように、複数の受動素子として、高周波電源１と給電板３との間に設けられ、インダクタンスコイル２３と、エアバリコンからなるチューニングコンデンサ２４と、真空バリコンからなるロードコンデンサ２２と、から構成されている。
これらのうち、インダクタンスコイル２３，チューニングコンデンサ２４は、整合回路２Ａの入力端子側から出力端子側へ直列に接続されるとともに、インダクタンスコイル２３の間の分岐点からこれらと並列にロードコンデンサ２２が接続されている。このインダクタンスコイル２３，チューニングコンデンサ２４は、導体を介さずに直接接続されており、また、ロードコンデンサ２２の一端は、導体を介してマッチングボックス２（接地電位部分）に接続されている。
ここで、チューニングコンデンサ２４は整合回路２Ａの受動素子のうち最終端とされ、このチューニングコンデンサ２４の出力端子は整合回路２Ａの出力端子とされており、チューニングコンデンサ２４は高周波電力配電体３を介してプラズマ励起電極（カソード電極）４に接続されている。
【００４５】
マッチングボックス（遮蔽導体）２は、後述するように、同軸ケーブルとされる給電線（高周波電力給電体）１Ａの外導体（シールド線）Ａ２に接続されており、このシールド線Ａ２が直流的にアースされている。これにより、サセプタ電極８，シャフト１３，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０，シャーシ２１，マッチングボックス２は接地電位に設定されることになり、同時に、ロードコンデンサ２２の一端も直流的にアースされた状態となる。
これらサセプタ電極８，シャフト１３，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０，シャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２、給電線１Ａのシールド線Ａ２は、戻電部分である高周波電源１から供給された高周波電流が高周波電源１のアース側に戻る経路、つまり、電流経路の復路としての直流接地側部分を構成している。
【００４６】
ここで、本実施形態のプラズマチャンバ７５における給電線（高周波電力給電体）１Ａにおける高周波特性について説明する。
【００４７】
図３は図２のプラズマチャンバにおける給電線（高周波電力給電体）の配置を示す正面図、図４は図２のプラズマチャンバにおける給電線（高周波電力給電体）の配置を示す平面図、図５，図１８は図３の給電線（高周波電力給電体）および高周波インピーダンス調整器を示す斜視図、図６は図２の給電線（高周波電力給電体）を示す断面図、図７は給電線（高周波電力給電体）およびロス電流を示すため模式回路図である。
【００４８】
本実施形態のプラズマチャンバ７５における給電線（高周波電力給電体）１Ａは、図６に示すように、高周波電源１の出力端子および整合回路２Ａの入力端子に接続される内導体Ａ１と、その周囲を覆う外導体（シース線）Ａ２とが絶縁体Ａ３を介して設けられ、このシース線Ａ２の外側は絶縁被覆Ａ４で覆われている。外導体Ａ２は高周波電源１のアース側および、マッチングボックス２に接続されている。
絶縁体３の厚み、すなわち、内導体Ａ１と外導体Ａ２との距離はｄL に設定され、外導体Ａ２の厚みがｄ2 に設定されている。
【００４９】
このような給電線（高周波電力給電体）１Ａは、図３，図４に示すように、高周波電源１の出力端子１Ｂと、この高周波電源１と水平方向に離間した位置に設けられているマッチングボックス２，整合回路２Ａとの間を接続するように床ＧＦの面に沿って設けられている。この給電線（高周波電力給電体）１Ａは、床ＧＦ上の位置、高周波電源１側面に沿った位置、チャンバ室６０のチャンバ壁１０およびシャーシ２１表面に沿った位置、そして、マッチングボックス２表面に沿った位置において、これらの接地電位箇所、もしくはそれに等しい電位の箇所に対して離間した状態となるように、複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって位置固定されている。
ここで、接地電位箇所とは、具体的に、床ＧＦ、マッチングボックス２、シャーシ２１、チャンバ壁１０を意味している。
【００５０】
複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１は、図３，図４，図５に示すように、それぞれ、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene，ポリ(ジフルオロメチレン))、デルリン、ポリプロピレン等からなり略直方体状とされる誘電体のブロックと、その頂部表面または側面に、前記誘電体ブロックＢ１と同等の材質からなり給電線（高周波電力給電体）１Ａを固定する固定部Ｂａとからなる構成とされている。
ここで、高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１において、誘電体のブロックは、それぞれの底面が、床（接地電位箇所）ＧＦ面あるいはマッチングボックス２表面に固定されるとともに、給電線（高周波電力給電体）１Ａを固定するのに必要な重量を有することが好ましく、また、各接地電位箇所の表面と、給電線（高周波電力給電体）１Ａが、充分離間するだけの高さを有することが好ましい。
【００５１】
固定部Ｂａは給電線（高周波電力給電体）１Ａをブロック表面に固定することができればよく、給電線（高周波電力給電体）１Ａの高周波インピーダンスＡを変動させないために固定位置が変動しないようブロック頂部表面に接着される粘着テープや、板状のプラスチックに樹脂系の接着剤等を塗布して接着可能なもの、ブロックに打ち込むことのできるかすがいのようなコ字状の樹脂製パイプまたは棒状のもの、あるいは、図１８に示すように、ポリテトラフルオロエチレンからなる板状体をポリフェニレンサルファイド等のプラスチック系材料からなるネジにより螺合するものとすることができる。
【００５２】
高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１は、図３に示すように、高周波電源１とチャンバ室６０との間における床ＧＦに順に並設されるとともに、それらの間には給電線（高周波電力給電体）１Ａが架設されて、床ＧＦと給電線（高周波電力給電体）１Ａとの間で離間する距離が、ＤX 以上になるように設定されている。高周波電源１とチャンバ室６０とが直線で結べない位置にある場合には、図４に示すように、誘電体ブロックＢ１の上部位置において給電線１Ａの架設方向を変えるようにすることができる。
また、高周波電源１の側面、および、マッチングボックス２、シャーシ２１、チャンバ壁１０の表面においても、これらの表面と給電線（高周波電力給電体）１Ａとの間で離間する距離が、ＤY 以上になるように設定されている。
【００５３】
ここで、プラズマ発光時に供給される高周波電流が流れる回路のうち、給電線（高周波電力給電体）１Ａの外導体Ａ２に対して考慮される電気的高周波的要因は、図６，図７に示すように、以下のように考えられる。
サセプタ電極８からの電流Ｉ0 が接地電位箇所（床）ＧＦに分流しない状態の外導体Ａ２におけるインダクタンスおよび抵抗等からなる高周波インピーダンスＺ0
給電線１Ａの外導体Ａ２と接地電位箇所（床）ＧＦとの間で発生したロス容量ＣX
ロス容量ＣX 等からなる分流を引き起こすインピーダンスＺX
給電線１Ａの外導体Ａ２から高周波電源１のアース側に戻る電流Ｉ2 に対応するインダクタンスおよび抵抗等からなる高周波インピーダンスＺ2
給電線１Ａの外導体Ａ２と内導体Ａ１との間の容量ＣL
【００５４】
これらの電気的高周波的要因が、図６，図７に示すように、高周波インピーダンスＺ0 、高周波インピーダンスＺ2 が順に直列に接続されてその終端がアースされるとともに、これらの間に、ロス容量ＣX 等のインピーダンスＺX の一端がアースされた状態で並列に接続された等価回路を形成しており、この等価回路において、高周波電源１から供給されサセプタ電極８からの電流Ｉ0 は、概略、高周波電源１のアース側に戻る電流Ｉ2 と、それ以外の部分に分流してしまうロス電流ＩX とに分けられる。
Ｉ0 ＝Ｉ2 ＋ＩX         （１４）
【００５５】
プラズマチャンバ７５の回路における給電線１Ａは、図６，図７に示すように、外導体Ａ２と床ＧＦ，マッチングボックス２，シャーシ２１，チャンバ壁１０等の接地電位箇所との間に、ロス容量ＣX が発生する。このロス容量ＣX は、外導体Ａ２と接地電位箇所ＧＦ，２，２１，１０との間の距離に反比例して増減する。
ここで、上述のように、外導体Ａ２と接地電位箇所（床）ＧＦとの間の最低距離ＤX が、たとえば１０ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍに設定され、同様に、外導体Ａ２と接地電位箇所（マッチングボックス）２側面との間の最低距離ＤY が、たとえば１０ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍに設定されること、つまり、給電線１Ａの外導体Ａ２と接地電位箇所との距離がその全長にわたって、たとえば１０ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍに設定される。
これにより、給電線１Ａの外導体Ａ２と内導体Ａ１との間の容量ＣL にくらべて、ロス容量ＣX が充分小さな範囲の値になるように設定することが可能となる。
【００５６】
これにより、給電線１Ａの外導体Ａ２と内導体Ａ１との間のインピーダンスに比べて、外導体Ａ２と各接地電位部箇所ＧＦ，２，２１，１０とのインピーダンスが充分大きくなる。これは、虚数単位をｊ（ｊ2 ＝−１）、角振動数をω（ω＝２πｆe ；ｆe は電力周波数）とすると、インピーダンスＺ（Ω）が容量Ｃに対して以下の式（１１）、
Ｚ ∝ −ｊ／ωＣ        （１１）
で示される関係を満たしているため、容量を定義することにより、上記の様にインピーダンスを設定することが可能なためである。その結果、電流ＩはインピーダンスＺ（Ω）に反比例するために、高周波電源１のアース側へ戻る電流Ｉ2 に比べてロス電流ＩX の分流分の増加を抑えてこれをコントロールすることが可能となる。
なお、本実施形態では給電線１Ａを床ＧＦの上に載置する構造としたが、床ＧＦ内部に空間を設けて配線等をその内部に収納可能なグレーチングを有する床構造の場合には、給電線１Ａをグレーチング下部に収納してもよい。この際、グレーチングと給電線１Ａおよび配線を収納する底部と給電線１Ａとの距離をいずれも、最低距離ＤX 以上大きく設定することがこのましい。
【００５７】
本実施形態のプラズマ処理装置７１およびその安定化方法に係るプラズマチャンバ（プラズマ処理室ユニット）７５においては、給電線１Ａの外導体Ａ２と接地電位箇所ＧＦ，２，２１，１０との距離を、その全長にわたって設定していることにより、給電線１Ａの高周波インピーダンスＡを充分大きくなるように設定してロス電流ＩX を抑制することができる。同時に、高周波電源１から供給されるプラズマ励起周波数を増大して、給電線（高周波電力給電体）１ＡにおけるインピーダンスＺ0 が大きくなって、プラズマ電流が減少した場合でも、インピーダンスＺX の変動に伴うプラズマ電流の変動分が増大することを防止でき、プラズマ空間に投入される電力の安定性を維持することが可能となる。
さらに、プラズマ発生空間に投入される実効的なエネルギーロス、プラズマ電流のロスを低減し、電力を効率よくチャンバ室６０のプラズマ発生空間に導入することが可能となり、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇を図ることができる。その結果、膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることを可能とすることができる。
【００５８】
また、上記のように、給電線（高周波電力給電体）１Ａの高周波インピーダンスＡを設定して固定配置することにより、各実機に対しても、従来考慮されていなかった部分の全般的な電気的高周波的特性を設定することが可能となり、プラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性の高いプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
その結果、プラズマ発生空間に投入されるプラズマ電流Ｉe に対して床ＧＦ、マッチングボックス２、シャーシ２１、チャンバ壁１０等の他の各接地電位箇所に分流してしまうロス電流ＩX を削減して、このロス分の変動による実効電力の変動分が増大することを防止でき、プラズマ空間で消費される実効的な電力の安定性を向上することが可能となるとともに、プラズマ発生空間に投入される電力が目減りすることを防止し、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇を図ることが可能となる。
【００５９】
さらに、プラズマ空間で消費される実効的な電力の安定性の向上により、被処理基体１６における膜面内方向におけるプラズマ処理の均一性の向上を図ることができ、成膜処理においては膜厚の膜面内方向分布の均一性の向上を図ることが可能となる。
同時に、プラズマ空間で消費される実効的な電力の安定性の向上により、プラズマＣＶＤ、スパッタリングなどの成膜処理においては、成膜状態の向上、すなわち、堆積した膜における絶縁耐圧や、エッチング液に対する耐エッチング性、そして、いわゆる膜の「固さ」つまり膜の緻密さ等の膜特性の向上を図ることが可能となる。
ここで、膜の緻密さは例えば、ＢＨＦ液によるエッチングに対する浸食されにくさ、耐エッチング性によって表現可能である。
【００６０】
さらに、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の安定性の向上および電力の上昇を図ることができるため、電力の消費効率を向上し、同等の処理速度もしくは膜特性を得るために、従来より少ない投入電力ですむようにできる。したがって、電力損失の低減を図ること、ランニングコストの削減を図ること、生産性の向上を図ることができる。同時に、処理時間を短縮することが可能となるため、プラズマ処理に要する電力消費量を減らせることから環境負荷となる二酸化炭素の総量を削減することが可能となる。
【００６１】
また、高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１により給電線（高周波電力給電体）１Ａは、外導体Ａ２と接地電位箇所（床）ＧＦとの間の最低距離ＤX を、たとえば１０ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍに設定し、同様に、外導体Ａ２と接地電位箇所（マッチングボックス）２側面との間の最低距離ＤY を、たとえば１０ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍに設定すること、つまり、給電線１Ａの外導体Ａ２と接地電位箇所との距離ｄX をその全長にわたって、たとえば１０ｃｍ以上、より好ましくは２０ｃｍ以上に設定することにより、給電線（高周波電力給電体）１Ａの高周波インピーダンスＡが変動することを防止して、このため、電流経路の給電線（高周波電力給電体）１Ａに生じる高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理の変動要因を抑制し、一回のプラズマ処理における高い安定性と、複数回のプラズマ処理における高い再現性とを実現することが可能となる。また、高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理結果のばらつきを抑制することにより、処理をおこなった基板の評価によるプラズマ処理装置７１の動作確認・動作の評価の後、調整をおこなうという２段階のメンテナンスをおこなう必要を低減することが可能となる。
【００６２】
そして、本実施形態のプラズマ処理装置７１においては、プラズマチャンバ（第２成膜室）７６およびプラズマチャンバ（第３成膜室）７７は、プラズマチャンバ７５と略同等の構造とされている。そして、このプラズマチャンバ７６およびプラズマチャンバ７７に対しても、高周波特性として給電線１Ａの高周波インピーダンスＡをプラズマチャンバ７５と同様にして設定する。
具体的には、これらプラズマチャンバ７５，７６，７７において、いずれも、電力周波数ｆe を４０．６８ＭＨｚに設定して、給電線１Ａの高周波インピーダンスＡを測定する。ところが、この給電線１Ａの高周波インピーダンスＡは、給電線１Ａの長さのみならず機械的な構造をその多くの要因としてきまる電気的高周波的な特性であり、各実機ごとにそれぞれ異なっていると考えられる。
【００６３】
そこで、計測したプラズマチャンバ（第１成膜室）７５に対する給電線１Ａの高周波インピーダンスＡ75、プラズマチャンバ（第２成膜室）７６に対する給電線１Ａの高周波インピーダンスＡ76、プラズマチャンバ（第３成膜室）７７に対する給電線１Ａの高周波インピーダンスＡ77のうち、その最大値Ａmax と最小値Ａmin に対して、
<Ａ>  ＝  （Ａmax −Ａmin ）／（Ａmax ＋Ａmin ）    （２０Ａ）
のように複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７の給電線１Ａの高周波インピーダンスＡのばらつき<Ａ>として定義し、この（２０Ａ）式で表されるばらつきの値を０．１０より小さい範囲の値に設定する。
このばらつきの値を０．１０より大きく設定した場合には、略同一の条件で積層をおこなったプラズマチャンバ７５，７６，７７において、膜厚のばらつきの値が±５％の範囲におさめることができないため好ましくない。
【００６４】
この際、給電線１Ａの高周波インピーダンスＡのばらつき<Ａ>を設定する方法としては、例えば、
１．高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１により給電線（高周波電力給電体）１Ａと接地電位箇所ＧＦ，２，２１，１０との距離を調整する。２．給電線（高周波電力給電体）１Ａの位置形状（巻回しておかない等の架設経路等）を調整する。
等の手法を適用することができる。
【００６５】
上記構成の処理室７５，７６，７７のいずれかにおいてアモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の成膜をおこなう際には、サセプタ電極８上に被処理基板１６を載置し、高周波電源１から高周波電極４とサセプタ電極８の双方にそれぞれ高周波電力を印加するとともにガス導入管１７からシャワープレート６を介して反応ガスをチャンバ室６０内に供給してプラズマを発生させ、被処理基板１６上にアモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等を成膜する。
【００６６】
レーザアニール室７８は、図８に示すように、チャンバ８０の上部にレーザ光源８１が設けられる一方、チャンバ８０内の下部には被処理基板１６を載置するためのステージ８２が直交するＸ方向、Ｙ方向の２方向に水平移動可能に設けられている。そして、レーザ光源８１の出射部８１ａからスポット状のレーザ光８３（１点鎖線で示す）が出射されると同時に、被処理基板１６を支持したステージ８２がＸ方向、Ｙ方向に水平移動することにより、レーザ光８３が被処理基板１６の全面を走査できるようになっている。レーザ光源８１には例えばＸｅＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌ、ＸｅＦ等のハロゲンガスを用いたガスレーザを用いることができる。
また、レーザアニール室７８の構成は、レーザ光を出射するレーザ光源を備え、レーザ光源から出射されるスポット状のレーザ光が被処理基板の表面をくまなく走査できる構成のものであれば、種々の構成の装置を用いることができる。この場合、レーザ光源は例えばＸｅＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌ、ＸｅＦ等のハロゲンガスを用いたガスレーザを用いることができる。膜の種類によってはＹＡＧレーザ等の他のレーザ光源を用いることもでき、レーザ光の照射の形態としては、パルスレーザアニール、連続発振レーザアニールを用いることができる。また、熱処理室の構成は、例えば多段式電気炉型の装置を用いることができる。
【００６７】
熱処理室７９は、図９に示すように、多段式電気炉型のものであり、チャンバー８４内に多段に設けられたヒータ８５の各々に被処理基板１６が載置される構成になっている。そして、ヒータ８５の通電により複数枚の被処理基板１６が加熱されるようになっている。なお、熱処理室８９と搬送室７２との間にはゲートバルブ８６が設けられている。
【００６８】
図１に示すローダ室７３、アンローダ室７４には、ローダカセット、アンローダカセットが着脱可能に設けられている。これら２つのカセットは、複数枚の被処理基板１６が収容可能なものであり、ローダカセットに成膜前の被処理基板１６が収容され、アンローダカセットには成膜済の被処理基板１６が収容される。そして、これら処理室ユニットとローダ室７３、アンローダ室７４の中央に位置する搬送室７２に基板搬送ロボット（搬送手段）８７が設置されている。基板搬送ロボット８７はその上部に伸縮自在なリンク機構を有するアーム８８を有し、アーム８８は回転可能かつ昇降可能となっており、アーム８８の先端部で被処理基板１６を支持、搬送するようになっている。
【００６９】
上記構成のプラズマ処理装置７１は、例えば各処理室ユニットにおける成膜条件、アニール条件、熱処理条件等、種々の処理条件や処理シーケンスをオペレータが設定する他は、各部の動作が制御部により制御されており、自動運転する構成になっている。したがって、このプラズマ処理装置７１を使用する際には、処理前の被処理基板１６をローダカセットにセットし、オペレータがスタートスイッチを操作すれば、基板搬送ロボット８７によりローダカセットから各処理室内に被処理基板１６が搬送され、各処理室で一連の処理が順次自動的に行われた後、基板搬送ロボット８７によりアンローダカセットに収容される。
【００７０】
本実施形態のプラズマ処理装置７１およびその安定化方法においては、複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７のそれぞれにおいて給電線１Ａの高周波インピーダンスＡのの最大値と最小値のばらつきを、上記（２０Ａ）式に示すように定義し、この値を０．１０より小さい範囲の値に設定することで、複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７に対して電気的高周波的な特性の機差を実質的になくすことが可能となり、これにより、インピーダンス特性を指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７の状態を設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバ７５，７６，７７において、プラズマ空間で消費される実効的な電力をそれぞれ略均一にすることができる。
【００７１】
その結果、複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７に対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を得ること、つまり、複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７において例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることが可能となる。具体的には、上記のばらつきの値<Ａ>を０．１０より小さい範囲に設定することにより、略同一の条件で積層をおこなったプラズマチャンバ７５，７６，７７において、膜厚のばらつきの値を±５％の範囲におさめることができる。
したがって、複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７において、機差により被処理基体１６に対する膜面内方向におけるプラズマ処理の均一性がプラズマチャンバ７５，７６，７７ごとにばらつきを生じてしまうことを低減することができる。
【００７２】
同時に、プラズマＣＶＤ、スパッタリングなどの成膜処理においては、成膜状態の向上、すなわち、堆積した膜における絶縁耐圧や、エッチング液に対する耐エッチング性、そして、いわゆる膜の「固さ」つまり膜の緻密さ等の膜特性がプラズマチャンバ７５，７６，７７ごとにばらつきを生じてしまうことを低減することが可能となる。ここで、膜の緻密さは例えば、ＢＨＦ液によるエッチングに対する浸食されにくさ、耐エッチング性によって表現可能である。
そのため、従来考慮されていなかったプラズマ処理装置７１の電気的高周波的特性のうち給電線１Ａの高周波インピーダンスＡのばらつき<Ａ>を設定することが可能となり、プラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性が高く、各プラズマチャンバ７５，７６，７７で均一な動作が期待できるプラズマ処理装置７１を提供することが可能となる。
これにより、複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７に対する膨大なデータから外部パラメータと実際の基板を処理するような評価方法による処理結果との相関関係によるプロセス条件の把握を不必要とすることができる。
【００７３】
したがって、新規設置時や調整・保守点検時において、各プラズマチャンバ７５，７６，７７ごとの機差を実質的になくして処理のばらつきをなくし同一のプロセスレシピにより略同一の処理結果を得るように安定化するために必要な調整時間を、被処理基板１６への成膜等によりおこなった場合に比べて、プラズマチャンバ７５，７６，７７に電力を直接供給する部分である給電線１Ａの高周波インピーダンスＡのばらつき<Ａ>を設定することにより、大幅に短縮することができる。しかも、本実施形態の安定化方法によれば、処理をおこなった基板の評価によりプラズマ処理装置７１の動作確認および、動作の評価をおこなうという２段階の検査方法でなく、ダイレクトにプラズマ処理装置７１の各プラズマチャンバ７５，７６，７７ごとの安定化をおこなうことが可能で、しかも、プラズマ処理装置７１の実機が設置してある場所で短時間におこなうことが可能である。その上、被処理基板１６への実際の成膜等による検査方法を採用した場合、別々におこなうしかなかった複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７に対する結果をほぼ同時に実現することができる。
このため、製造ラインを数日あるいは数週間停止してプラズマ処理装置７１の動作確認および、動作の評価をする必要がなくなり、製造ラインとしての生産性を向上することができる。また、このような調整に必要な安定化評価用基板等の費用、この安定度評価用基板の処理費用、および、安定化調整作業に従事する作業員の人件費等、コストを削減することが可能となる。
【００７４】
なお、本実施形態においては、プラズマチャンバ７５，７６，７７において、サセプタ電極側８に基板１６を載置してプラズマ励起電極４に対する給電線（高周波電力給電体）１Ａの高周波インピーダンスＡがを設定したが、ＲＩＥ（reactive ion etching）反応性スパッタエッチングに対応するようにカソード電極４側に基板１６を取り付けるよう対応することも可能である。
【００７５】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理システムの第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第２実施形態］
図１０は本実施形態のプラズマ処理装置９１の概略構成を示す断面図である。
本実施形態のプラズマ処理装置９１は、図１０に示すように、略四角形の搬送室９２の周囲にロードロック室９３と熱処理室９９と処理室９４，９５とが設けられた構成とされている。この装置は基板移載用の搬送ロボットが設置されている搬送室９２を中央にして、各室の間が、ゲートｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４で区切られている。搬送室（待機室）９２と加熱室９９とその他の処理室ユニット９４，９５はそれぞれ個別の高真空ポンプによって高真空度に排気されている。ロードロック室９１は低真空ポンプによって低真空度に排気されている。
【００７６】
本実施形態のプラズマ処理装置９１においては、その構成要素が図１〜図９に示した第１実施形態のプラズマ処理装置７１に対応しており、それぞれ、搬送室７２に搬送室９２が、熱処理室７９に熱処理室９９が、ロードロック室９３がローダ室７３およびアンローダ室７４に対応しており、略同一の構成の部分に関しては説明を省略する。
【００７７】
プラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６は、図１〜図９に示した第１実施形態のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）７５，７６に対応して、それぞれ異なる種類の膜を成膜するような異なる処理をおこなうことも可能であり、また、同一のプロセスレシピにより同一の処理をおこなうこともできるものであるが、略同一の構成とされている。
そして、これらの複数のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６は、給電線（高周波電力給電体）１Ａが、複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって位置固定されているとともに、複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体吊下具）Ｂ２によって位置固定されている。
ここではプラズマ処理室ユニット９５を例に挙げてその構成を説明する。
【００７８】
図１１は本実施形態のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の概略構成を示す断面図、図１２は本実施形態におけるプラズマチャンバにおける給電線（高周波電力給電体）の配置を示す正面図である。
【００７９】
本実施形態のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５は、２周波数励起タイプのプラズマ処理室とされ、図１〜図９に示した第１実施形態のプラズマ処理室７５と異なるのはサセプタ電極８側に電力を供給する点と、シャーシ２１、マッチングボックス２の構造に関する点である。それ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のプラズマチャンバ９５，９６は、後述するように、複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体吊下具）Ｂ２によって接地電位箇所としての天井ＧＣに位置固定されている構成とされている。
【００８０】
本実施形態のプラズマチャンバ９５は、図１１に示すように、サセプタ電極８の周囲にサセプタシールド１２が設けられ、ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は、これらの隙間がシャフト１３の周囲の設けられた電気絶縁物からなる絶縁手段１２Ｃによって真空絶縁されるとともに電気的にも絶縁されている。また、ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は、ベローズ１１により上下動可能に構成されている。この構成により、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間の距離が調整可能となっている。また、サセプタ電極８は、シャフト１３下端に接続された給電板２８、および、導電体からなるサセプタ電極側マッチングボックス２６内部に収納された整合回路２５を介して第２の高周波電源２７と接続されている。
【００８１】
この給電板２８としては、例えば、幅５０〜１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍの形状を有する銅の表面に銀めっきを施したものが用いられており、この給電板２８は、後述する整合回路２５のチューニングコンデンサ３１の出力端子およびシャフト１３下端にそれぞれネジ止めなどの結合手段により着脱可能に取り付けられている。
給電板２８は、サセプタシールド１２の支持筒１２Ｂ下端に接続されたシャーシ２９に覆われるとともに、シャーシ２９は、同軸ケーブルとされる配電線（高周波電力配電体）２７Ａのシールド線Ａ２によって接続されマッチングボックス２６とともにアースされている。これにより、サセプタシールド１２，シャーシ２９，マッチングボックス２６は直流的に同電位となっている。ここで、配電線（高周波電力配電体）２７Ａは、図５〜図７に示す第１実施形態における給電線（高周波電力給電体）１Ａのシールド線（外導体）Ａ２と同様の同軸ケーブルとされてされている。
【００８２】
ここで、整合回路２５は、第２の高周波電源２７とサセプタ電極８との間のインピーダンスの整合を図るものとされ、この整合回路２５としては、図１０に示すように、複数の受動素子として、第２の高周波電源２７と給電板２８との間に、チューニングコイル３０とチューニングコンデンサ３１とが直列に設けられ、これらと並列にロードコンデンサ３２が接続され、このロードコンデンサ３２の一端はマッチングボックス２６に接続されており、整合回路２Ａと略同様の構成とされている。マッチングボックス２６は配電線（高周波電力配電体）２７Ａのシールド線Ａ２を介して接地電位に設定されており、同時に、ロードコンデンサ３２の一端がアースされている。なお、チューニングコイル３０と直列にチューニングコイルを接続することや、ロードコンデンサ３２と並列にロードコンデンサを設けることも可能である。
【００８３】
本実施形態のプラズマチャンバ９５においては、サセプタ電極８上に被処理基板１６を載置し、第１、第２の高周波電源１，２７からプラズマ励起電極４とサセプタ電極８の双方にそれぞれ高周波電力を印加するとともにガス導入管１７からシャワープレート６を介して反応ガスをチャンバ室６０内に供給してプラズマを発生させ、被処理基板１６に対して成膜等のプラズマ処理をおこなう。このとき、第１の高周波電源１から１３．５６ＭＨｚ程度以上の周波数の電力、具体的には、例えば１３．５６ＭＨｚ，２７．１２ＭＨｚ，４０．６８ＭＨｚ等の周波数の電力を投入する。そして、第２の高周波電源２７からも第１の高周波電源１からと同等か、異なる周波数の電力、例えば１．６ＭＨｚ程度の電力を投入することもできる。
【００８４】
このような給電線（高周波電力給電体）１Ａは、図１１，図１２に示すように、高周波電源１の出力端子１Ｂと、この高周波電源１と水平方向に離間した位置に設けられているマッチングボックス２，整合回路２Ａとの間を接続するように天井ＧＣの面に沿って設けられている。この給電線（高周波電力給電体）１Ａは、高周波電源１側面に沿った位置、マッチングボックス２表面に沿った位置において、これらの接地電位箇所、もしくはそれに等しい電位の箇所に対して離間した状態となるように、図３〜図５に示す第１実施形態における複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって位置固定されている。
また、この給電線（高周波電力給電体）１Ａは、天井ＧＣに沿った位置において、この接地電位箇所に対して離間した状態となるように、図１２に示すように、複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体吊下具）Ｂ２によって位置固定されている。
【００８５】
高周波インピーダンス調整器（誘電体吊下具）Ｂ２は、図１２に示すように、高周波電源１とチャンバ室６０との間における天井ＧＣに順に吊設されるとともに、それらの間には給電線（高周波電力給電体）１Ａが架設されて、天井ＧＣと給電線１Ａとの間で離間する距離が、ＤX 以上になるように設定されている。高周波電源１とチャンバ室６０とが直線で結べない位置にある場合には、図４に示す第１実施形態と同様に、誘電体吊下具Ｂ２の下端位置において給電線１Ａの架設方向を変えるようにすることができる。
また、給電線１Ａは、高周波電源１の側面、および、マッチングボックス２、シャーシ２１、チャンバ壁１０の表面においても、高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によってこれらの表面と給電線１Ａとの間で離間する距離が、ＤY 以上になるように設定されている。
【００８６】
複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体吊下具）Ｂ２は、図１２に示すように、それぞれ、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene，ポリ(ジフルオロメチレン))、デルリン、ポリプロピレン等からなる棒状の誘電体と、その下端部に、同等の材質からなり給電線（高周波電力給電体）１Ａを固定する固定部Ｂｂとからなる構成とされている。
ここで、高周波インピーダンス調整器（誘電体吊下具）Ｂ２において、棒状の誘電体は、それぞれの上端が、天井（接地電位箇所）ＧＣ面に固定されるとともに、天井ＧＣの表面と、給電線１Ａが、充分離間するだけの高さを有することが好ましい。
【００８７】
固定部Ｂｂは給電線１Ａを棒状の誘電体下端部に固定することができればよく、給電線１Ａの高周波インピーダンスＡを変動させないために固定位置が変動しないよう棒状の誘電体下端部に接着される粘着テープや、板状のプラスチックに樹脂系の接着剤等を塗布して接着可能なもの、棒状の誘電体に打ち込むことのできるかすがいのようなコ字状の樹脂製パイプ、締結可能な紐状のものとする、あるいは、ポリテトラフルオロエチレンからなる板状体をポリフェニレンサルファイド等のプラスチック系材料からなるネジにより螺合するものことができる。
【００８８】
プラズマチャンバ９５の回路における給電線１Ａは、図１２に示すように、外導体Ａ２と天井ＧＣ、マッチングボックス２等の接地電位箇所との間に、ロス容量ＣX が発生する。このロス容量ＣX は、外導体Ａ２と接地電位箇所ＧＣ，２との間の距離に反比例して増減する。
ここで、上述のように、外導体Ａ２と接地電位箇所（天井）ＧＣとの間の最低距離ＤX が、たとえば１０ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍに設定され、同様に、外導体Ａ２と接地電位箇所（マッチングボックス）２側面との間の最低距離ＤY が、たとえば１０ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍに設定されること、つまり、給電線１Ａの外導体Ａ２と接地電位箇所との最短距離がその全長にわたって、たとえば１０ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍに設定される。
【００８９】
これにより、給電線１Ａの外導体Ａ２と内導体Ａ１との間の容量ＣL にくらべて、ロス容量ＣX が充分小さな範囲の値になるように設定することにより、給電線１Ａの高周波インピーダンスＡを充分大きくなるように設定して、天井ＧＣへ分流するロス電流ＩX を抑制することができる。これにより、プラズマ発生空間に投入される実効的なエネルギーロスの変動分、プラズマ電流のロスの変動分を低減し、電力を効率よく安定してチャンバ室６０のプラズマ発生空間に導入することが可能となり、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の安定性の向上を図ることができる。その結果、膜の積層をおこなう際には、堆積速度のばらつき度合いの向上を図ることを可能とすることができ、さらに、動作安定性の高いプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
【００９０】
上記構成のプラズマ処理装置９１は、ゲートｇ０を開放して被処理基板１６をロードロック室９３に搬入し、ゲートｇ０を閉塞してロードロック室９３を低真空ポンプによって排気する。ゲートｇ１，ｇ２を開放してロードロック室９３に搬入された基板１６を、搬送室９２の搬送ロボットの移載アームによって熱処理室９９に移動し、ゲートｇ１，ｇ２を閉塞して搬送室９２と熱処理室９９を高真空ポンプによって排気する。ついで基板１６を加熱処理し、終了後、ゲートｇ２，ｇ４を開放して熱処理された基板１６を、搬送室９２の搬送ロボットの移載アームによってプラズマチャンバ９５に移動する。プラズマチャンバ９５の基板１６を反応処理し、終了後ゲートｇ４，ｇ３を開放して処理された基板１６を、搬送室９２の搬送ロボットの移載アームによってプラズマチャンバ９６に移動する。プラズマチャンバ９６の基板１６を反応処理し、終了後ゲートｇ３，ｇ１を開放して基板１６を、搬送室９２の搬送ロボットの移載アームによってロードロック室９３に移動する。
【００９１】
このとき、例えば各処理室における成膜条件等の処理条件や処理シーケンスをオペレータが設定する他は、各部の動作が制御部により制御されており、自動運転する構成になっている。したがって、このプラズマ処理装置９１を使用する際には、処理前の被処理基板１６をロードロック室９３のローダカセットにセットし、オペレータがスタートスイッチを操作すれば、基板搬送ロボットによりローダカセットから各処理室内に被処理基板１６が搬送され、各処理室で一連の処理が順次自動的に行われた後、基板搬送ロボットによりアンローダカセット（ローダカセット）に収容される。
【００９２】
上記構成のプラズマチャンバ９５，９６においては、第１実施形態と同様に、サセプタ電極８上に被処理基板１６を載置し、高周波電源１と第２の高周波電源２７から高周波電極４とサセプタ電極８の双方にそれぞれ高周波電力を印加するとともにガス導入管１７からシャワープレート６を介して反応ガスをチャンバ室６０内に供給してプラズマを発生させ、被処理基板１６上にアモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等を成膜する。
【００９３】
本実施形態のプラズマチャンバ９５，９６においては、第１実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、給電線（高周波電力給電体）１Ａが、天井（接地電位箇所）ＧＣに対して離間した状態となるように、複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体吊下具）Ｂ２によって位置固定されていることにより、高周波電源１から供給された高周波電流が高周波電源１のアース側に戻る経路である給電線１Ａから、天井（接地電位箇所）ＧＣに分流するロス電流を低減してかつ、プラズマ空間で消費される実効的な電力を安定化することが可能となる。同時に、天井にＧＣに給電線（高周波電力給電体）１Ａが固定されることにより、給電線１Ａを床ＧＦ上に設けた状態に比べて、給電線１Ａが作業者の行動を阻害する可能性を回避でき、作業効率を向上することが可能となるとともに、プラズマ処理装置９１における他のプラズマチャンバ９５，９６や他のプラズマ装置などにおける配置の自由度を阻害することを防止できる。
【００９４】
本実施形態のプラズマチャンバ９５，９６においては、上述した給電線（高周波電力給電体）１Ａが、天井（接地電位箇所）ＧＣに対して離間した状態となるように、複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体吊下具）Ｂ２におよび高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって位置固定された構成、あるいは第１実施形態における給電線（高周波電力給電体）１Ａが、床ＧＦの面に沿って離間した状態になるよう高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって位置固定された構成を、第２の高周波電源２７に対する配電線（高周波電力配電体）２７Ａにおいて適応することも可能である。
【００９５】
つまり、プラズマチャンバ９５，９６において、第２の高周波電源２７から供給される電流経路のうち配電線（高周波電力配電体）２７Ａが、配電線（高周波電力配電体）２７Ａの高周波インピーダンスＢが変動しないように床ＧＦの面に沿って離間した状態になるよう高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって位置固定されるか、配電線（高周波電力配電体）２７Ａが天井（接地電位箇所）ＧＣに対して離間した状態となるように、複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体吊下具）Ｂ２におよび高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって位置固定される構成とすることが可能である。
【００９６】
このような配電線（高周波電力配電体）２７Ａは、図３，図４に示した高周波電源１に対する給電線（高周波電力給電体）１Ａと同様に、高第２の周波電源２７の出力端子と、この高周波電源２７と水平方向に離間した位置に設けられているマッチングボックス２６，整合回路２５との間を接続するように床ＧＦの面に沿って設けられている。この配電線（高周波電力配電体）２７Ａは、床ＧＦ上の位置、チャンバ室６０のチャンバ壁１０およびシャーシ２９表面に沿った位置、そして、マッチングボックス２６表面に沿った位置において、これらの接地電位箇所、もしくはそれに等しい電位の箇所に対して離間した状態となるように、複数の高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって位置固定されている。
ここで、接地電位箇所とは、具体的に、床ＧＦ、マッチングボックス２６、シャーシ２９、チャンバ壁１０等を意味している。
【００９７】
高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１は、図３に示した高周波電源１に対する給電線（高周波電力給電体）１Ａと同様に、マッチングボックス２６とチャンバ室６０との間における床ＧＦに順に並設されるとともに、それらの間には、配電線（高周波電力配電体）２７Ａが架設されて、床ＧＦと配電線（高周波電力配電体）２７Ａとの間で離間する距離が、ＤX 以上になるように設定されている。マッチングボックス２６とチャンバ室６０とが直線で結べない位置にある場合には、図４に示した高周波電源１に対する給電線（高周波電力給電体）１Ａと同様に、誘電体ブロックＢ１の上部位置において配電線２７Ａの架設方向を変えるようにすることができる。
また、マッチングボックス２６、シャーシ２９、チャンバ壁１０の表面においても、これらの表面と配電線２７Ａとの間で離間する距離が、ＤY 以上になるように設定されているとともに、例えば、シャーシ２９下側に配電線２７Ａが設けられる場合には、シャーシ２９表面と配電線２７Ａとの間で離間する距離が、ＤY 以上、かつ、床ＧＦと配電線２７Ａとの間で離間する距離が、ＤX 以上になる用に設定される。
【００９８】
ここで、上述のように、配電線２７Ａの外導体Ａ２と接地電位箇所（床）ＧＦとの間の最低距離ＤX が、たとえば１０ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍに設定され、同様に、外導体Ａ２と接地電位箇所（マッチングボックス）２側面との間の最低距離ＤY が、たとえば１０ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍに設定されること、つまり、配電線２７Ａの外導体Ａ２と接地電位箇所との距離がその全長にわたって、たとえば１０ｃｍ、より好ましくは２０ｃｍに設定される。
【００９９】
このように、配電線（高周波電力配電体）２７Ａの外導体Ａ２と接地電位箇所ＧＦ，２６，２９，１０との距離を、その全長にわたって設定していることにより、配電線２７Ａの高周波インピーダンスＢを充分大きくなるように設定してロス電流ＩX を抑制することができる。これにより、プラズマ発生空間に投入される実効的なエネルギーロスの変動分、プラズマ電流のロス変動分を低減し、電力を効率よく安定させてチャンバ室６０のプラズマ発生空間に導入することが可能となり、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の安定性向上を図ることができる。その結果、膜の積層をおこなう際には、堆積速度のばらつき度の向上を図ることを可能とすることができる。
【０１００】
また、上記のように、配電線（高周波電力配電体）２７Ａの高周波インピーダンスＢを設定して固定配置することにより、各実機に対しても、従来考慮されていなかった部分の全般的な電気的高周波的特性を設定することが可能となり、プラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性の高いプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
その結果、プラズマ発生空間に投入されるプラズマ電流Ｉe に対して床ＧＦ、マッチングボックス２６、シャーシ２９、チャンバ壁１０等の他の各接地電位箇所に分流してしまうロス電流ＩX を削減して、プラズマ発生空間に投入される電力が目減りすることによる安定性の低下を防止し、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の安定性向上を図ることが可能となる。
【０１０１】
さらに、配電線２７Ａの外導体Ａ２と接地電位箇所との距離ｄX をその全長にわたって、たとえば１０ｃｍ以上、より好ましくは２０ｃｍ以上に設定することにより、配電線（高周波電力配電体）２７Ａの高周波インピーダンスＢが変動することを防止して、このため、電流経路の配電線（高周波電力配電体）２７Ａに生じる高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理の変動要因を抑制し、一回のプラズマ処理における高い安定性と、複数回のプラズマ処理における高い再現性とを実現することが可能となる。また、高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理結果のばらつきを抑制することにより、処理をおこなった基板の評価によるプラズマ処理装置７１の動作確認・動作の評価の後、調整をおこなうという２段階のメンテナンスをおこなう必要を低減することが可能となる。
【０１０２】
そして、本実施形態のプラズマ処理装置９１において、プラズマチャンバ（第２成膜室）９６は、プラズマチャンバ９と略同等の構造とされている。そして、このプラズマチャンバ９６に対しても、高周波特性として配電線２７Ａの高周波インピーダンスＢをプラズマチャンバ９５と同様にして設定する。
具体的には、これらプラズマチャンバ９５，９６において、いずれも、電力周波数ｆe を１３．５６ＭＨｚ程度に設定して、配電線２７Ａの高周波インピーダンスＢを測定する。ところが、この配電線２７Ａの高周波インピーダンスＢは、配電線２７Ａの長さのみならず機械的な構造をその多くの要因としてきまる電気的高周波的な特性であり、各実機ごとにそれぞれ異なっていると考えられる。
【０１０３】
そこで、計測したプラズマチャンバ９５に対する配電線２７Ａの高周波インピーダンスＢ75、プラズマチャンバ９６に対する配電線２７Ａの高周波インピーダンスＢ76、のうち、その最大値Ｂmax と最小値Ｂmin に対して、
<Ｂ>  ＝  （Ｂmax −Ｂmin ）／（Ｂmax ＋Ｂmin ）    （２０Ｂ）
のように複数のプラズマチャンバ９５，９６の配電線２７Ａの高周波インピーダンスＢのばらつき<Ｂ>として定義し、この（２０Ｂ）式で表されるばらつきの値を０．１０より小さい範囲の値に設定する。
このばらつきの値を０．１０より大きく設定した場合には、略同一の条件で積層をおこなったプラズマチャンバ９５，９６において、膜厚のばらつきの値が±５％の範囲におさめることができないため好ましくない。
【０１０４】
この際、配電線２７Ａの高周波インピーダンスＢのばらつき<Ｂ>を設定する方法としては、例えば、
１．高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１により配電線２７Ａと接地電位箇所ＧＦ，２６，２９，１０との距離を調整する。
２．配電線２７Ａの位置形状（巻回しておかない等の架設経路等）を調整する。
等の手法を適用することができる。
【０１０５】
このようなプラズマ処理装置９１およびその安定化方法においては、複数のプラズマチャンバ９５，９６のそれぞれにおいて配電線２７Ａの高周波インピーダンＢの最大値と最小値のばらつきを、上記（２０Ｂ）式に示すように定義し、この値を０．１０より小さい範囲の値に設定することで、複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７に対して電気的高周波的な特性の機差を実質的になくすことが可能となり、これにより、インピーダンス特性を指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７の状態を設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバ７５，７６，７７において、プラズマ空間で消費される実効的な電力をそれぞれ略均一にすることができる。
【０１０６】
さらに、上記の各実施形態においては、この配電線（高周波電力配電体）２７Ａの場合と同様に、整合回路２Ａとチャンバ室６０とが離間した位置に設けられる場合には、整合回路２Ａとチャンバ室６０のカソード電極４とを接続する配電線（高周波電力配電体）３Ａに対して、この配電線（高周波電力配電体）３Ａの高周波インピーダンスＢが変動することを防止するように固定配置することができる。
【０１０７】
さらに、平行平板型の電極４，８を有するタイプに変えて、ＩＣＰ（inductive coupled plasma）誘導結合プラズマ励起型、ＲＬＳＡ（radial line slot antenna）ラジアルラインスロットアンテナ型などのプラズマ処理装置や、ＲＩＥ（Riactive Ion Etching）反応性スパッタエッチング用の処理装置に適用することもできる。
なお、電極４，８に替えて、ターゲット材を取り付けることにより、プラズマ処理としてスパッタリングをおこなうことも可能である。
【０１０８】
さらに、上記の各実施形態におけるプラズマ処理装置においては、プラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）を複数有する構成としたが単数からなる構成とすることも可能である。
【０１０９】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理システムの第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第３実施形態］
図１３は本実施形態のプラズマ処理システムの概略構成を示す模式図である。
【０１１０】
本実施形態のプラズマ処理システムは、図１に示した第１実施形態と略同等のプラズマ処理装置７１，７１’と、図１０に示した第２実施形態と略同等のプラズマ処理装置９１と、を組み合わせて概略構成されている。先に説明した第１，第２実施形態の構成要素に対応するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１１１】
本実施形態のプラズマ処理システムは、図１３に示すように、３つのプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６，９７を有するプラズマ処理装置７１、２つのプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６を有するプラズマ処理装置９１、および、３つのプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６，９７を有するプラズマ処理装置７１’が製造ラインの一部を構成するものとされている。
ここで、図１に示したような第１実施形態のプラズマ処理装置７１，７１’の部分において、プラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）７５，７６，７７に替えて、図１０に示した第２実施形態における２周波数励起タイプのプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５と略同等のプラズマ処理室ユニットを３つ有する構成とされており、これらプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６，９７は略同一の構造とされている。
【０１１２】
本実施形態のプラズマ処理システムは、図１３に示すように、各プラズマチャンバ９５，９６，９７に対するインピーダンス測定用端子がスイッチＳＷ３を介してインピーダンス測定器ＡＮに接続されている。スイッチＳＷ３は各プラズマチャンバ９５，９６，９７の測定時に測定対象のプラズマチャンバ９５，９６，９７とインピーダンス測定器ＡＮとのみを接続して、それ以外のプラズマチャンバ９５，９６，９７を切断するよう切り替えるスイッチとして設けられている。
【０１１３】
本実施形態において、複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７の給電線（高周波電力給電体）１Ａが、床ＧＦの面に沿って離間した状態になるよう高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって位置固定された構成とされている。
【０１１４】
本実施形態のプラズマ処理システムにおいては、例えば、プラズマ処理前処理をおこなった被処理基板１６に、プラズマ処理装置７１のプラズマチャンバ９５，９６，９７において成膜処理をおこない、ついで、熱処理室７９において加熱処理をおこない、その後、レーザーアニール室７８においてアニール処理をおこなう。次いで、この被処理基板１６をプラズマ処理装置７１から搬出し、図示しないプラズマ処理装置７１と同等の装置におけるプラズマ処理室において、被処理基板１６に順次第２，第３の成膜処理をおこなう。
次いで、このプラズマ処理装置から搬出した被処理基板１６に、図示しない別の処理装置において、フォトリソグラフィー工程によりフォトレジストの形成をおこなう。
そして、被処理基板１６をプラズマ処理装置９１に搬入し、プラズマチャンバ９５，９６においてプラズマエッチングをおこなう。
次いで、図示しないプラズマ処理装置から搬出された被処理基板１６に、図示しない他の処理装置において、レジストを剥離する。
最後に、プラズマ処理装置７１’のプラズマチャンバ９５、９６，９７において被処理基板１６に順次第１，第２，第３の成膜処理がおこなわれ、被処理基板１６をプラズマ処理後処理へと送り、製造ラインにおける本実施形態のプラズマ処理システムにおける工程は終了する。
【０１１５】
本実施形態のプラズマ処理システムにおいては、第１，第２実施形態と同等の効果を奏するとともに、給電線（高周波電力給電体）１Ａが、床ＧＦの面に沿って離間した状態になるよう高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって給電線（高周波電力給電体）１Ａにおける高周波インピーダンスＡを設定して、電流経路の復路におけるロス電流を低減し、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスをさらに低減することによる安定性の改善が可能となるとともに、複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７において高周波電力のロスを低減できることにより、プラズマ処理システム全体としての高周波電力のロスに起因する安定性の低下をより一層防止することが可能となる。
【０１１６】
また、上記により、給電線（高周波電力給電体）１Ａにおける高周波インピーダンスＡが変動することを防止できるため、それぞれのプラズマチャンバ９５，９６，９７に対する電気的高周波的な特性の機差を低減することが可能となり、これにより、プラズマ処理システム全体においてインピーダンス特性を指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７の状態を設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバ９５，９６，９７において、発生するプラズマ密度等をそれぞれ略均一にすることができる。これにより、プラズマ処理システム全体において複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７に対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を再現性高く安定して得ること、つまり、複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７において例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることが可能となる。そのため、プラズマ処理システムの全般的な電気的高周波的特性を設定することが可能となり、個々のプラズマチャンバ９５，９６，９７におけるプラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性が高く、各プラズマチャンバ９５，９６，９７で均一な動作が期待できるプラズマ処理システムを提供することが可能となる。
【０１１７】
また、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理システムと比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の安定性向上を図ることができるため、プラズマ処理システム全体として電力の消費効率を向上し、同等の処理速度もしくは膜特性を得るために、従来より少ない投入電力ですむようにできる。しかも、これらを、複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７において実現することができる。したがって、プラズマ処理システム全体の電力損失の低減を図ること、ランニングコストの削減を図ること、生産性の向上を図ることがより一層可能になる。同時に、処理時間をより短縮することが可能となるため、プラズマ処理に要する電力消費を減らせることから環境負荷となる二酸化炭素の総量をより削減することが可能となる。
さらに、これらは、特に複数回のプラズマ処理をおこなう際に、それぞれのプラズマ処理結果を複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７において同時に安定させることができる。
【０１１８】
さらに、平行平板型の電極４，８を有するタイプに変えて、ＩＣＰ（inductive coupled plasma）誘導結合プラズマ励起型、ＲＬＳＡ（radial line slot antenna）ラジアルラインスロットアンテナ型などのプラズマ処理装置や、ＲＩＥ（Riactive Ion Etching）反応性スパッタエッチング用の処理装置に適用することもできる。
【０１１９】
［実施例］
本発明では、給電線（高周波電力給電体）１Ａにおける高周波インピーダンスＺを設定するために、同軸ケーブルとされる給電線（高周波電力給電体）１Ａと接地電位箇所（床）ＧＦとの距離変動に伴う、給電線（高周波電力給電体）１Ａにおける高周波インピーダンスＺを測定した。
【０１２０】
（実施例１）
ここで、給電線（高周波電力給電体）１Ａとして、全長１．０ｍ、図６に示す外導体Ａ２外径寸法φ１４ｍｍの同軸ケーブルを用意し、その両端が同一方向を向くようにＵ字状にして接地電位である床面ＧＦに載置する。このとき、同軸ケーブルをポリプロピレンからなる高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって床ＧＦから離間した状態で固定配置した。この状態で、同軸ケーブルの高周波インピーダンスＺとして、図７に示すインピーダンスにおけるロス成分Ｚ0 ＋ＺX の値をそれぞれ測定しそのばらつきの値<Ｚ0 ＋ＺX >を求めた。
【０１２１】
ここで、一方の測定用プローブは給電線（高周波電力給電体）１Ａとされる同軸ケーブルの外導体Ａ２の一端に接続されるとともに、他方のプローブは同軸ケーブルの端部付近における床ＧＦに接続されている。
このとき、誘電体ブロックＢ１を同軸ケーブルに沿って３カ所に配置した状態として、床面ＧＦから同軸ケーブルまでの距離を１００ｍｍ±２０ｍｍの範囲に設定して、測定周波数を１３．５６ＭＨｚに設定した。
また、ばらつきの値としては、給電線（高周波電力給電体）１Ａとされる同軸ケーブルの高周波特性Ａのうち、その最大値Ａmax と最小値Ａmin に対して、
<Ａ>  ＝  （Ａmax −Ａmin ）／（Ａmax ＋Ａmin ）      （２０Ａ）
で設定される値を定義する。
（比較例１）
実施例１と同様にして、誘電体ブロックＢ１のない状態として、床面ＧＦから同軸ケーブルまでの距離を０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に設定して、インピーダンスにおけるロス成分Ｚ0 ＋ＺX の値をそれぞれ測定しそのばらつきの値<Ｚ0 ＋ＺX
>を求めた。
これらの結果を表１に示す。
【０１２２】
【表１】
0003866057.tif 000002
【０１２３】
（実施例２，３）
実施例１と同様にして、測定周波数を２７．１２ＭＨｚ，４０．６８ＭＨＺに設定して、インピーダンスにおけるロス成分Ｚ0 ＋ＺX の値をそれぞれ測定しそのばらつきの値<Ｚ0 ＋ＺX >を求めた。
（比較例２，３）
比較例１と同様にして、測定周波数を２７．１２ＭＨｚ，４０．６８ＭＨＺに設定して、インピーダンスにおけるロス成分Ｚ0 ＋ＺX の値をそれぞれ測定しそのばらつきの値<Ｚ0 ＋ＺX >を求めた。
これらの結果を表２に示す。
【０１２４】
【表２】
0003866057.tif 000003
【０１２５】
（実施例４）
実施例１と同様にして、測定周波数を１３．５６ＭＨｚに設定して、高周波インピーダンスＺとして、図７に示すインピーダンスＺ0 ＋Ｚ2 の値をそれぞれ測定しそのばらつきの値<Ｚ0 ＋Ｚ2 >を求めた。
ここで、一方の測定用プローブは、図６に示す給電線（高周波電力給電体）１Ａとされる同軸ケーブルの外導体Ａ２の一端に接続されるとともに、他方のプローブは同軸ケーブルの外導体Ａ２の他端に接続されている。
（比較例４）
実施例４と同様にして、誘電体ブロックＢ１のない状態として、床面ＧＦから同軸ケーブルまでの距離を０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に設定して、インピーダンスＺ0 ＋Ｚ2 の値をそれぞれ測定しそのばらつきの値<Ｚ0 ＋Ｚ2 >を求めた。
これらの結果を表３に示す。
【０１２６】
【表３】
0003866057.tif 000004
【０１２７】
上記の結果によれば、同軸ケーブルを高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって床ＧＦから離間した状態で固定配置した場合、（比較例１）と（実施例１）とを比較すると、同軸ケーブルのインピーダンスにおけるロス成分のばらつきの値<Ｚ0 ＋ＺX >が一桁減少していることがわかる。つまり、給電線（高周波電力給電体）１Ａを接地電位箇所（床）ＧＦに対して固定配置することにより、給電線１Ａの高周波インピーダンスの変動を改善して、このインピーダンスＺX （Ω）に反比例する給電線（高周波電力給電体）から接地電位箇所への分流としてのロス電流ＩX の変動を抑制することができる。
【０１２８】
また、比較例１，２，３を比較することにより、プラズマ励起周波数を増大した場合には、この周波数の増大に伴って同軸ケーブルのインピーダンスのばらつきの値<Ｚ0 ＋ＺX >が増大していたことがわかるが、実施例１，２、３および比較例１，２、３を比較することにより、同軸ケーブルを高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって床ＧＦから離間した状態で固定配置した場合、プラズマ励起周波数が増大しても同軸ケーブルのインピーダンスのばらつきの値<Ｚ0 ＋ＺX >をほぼ一定に保つことができることがわかる。
【０１２９】
比較例４と実施例４とを比較すると、同軸ケーブルを高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）Ｂ１によって床ＧＦから離間した状態で固定配置した場合、同軸ケーブルのインピーダンスＺ0 ＋Ｚ2 の値に対するばらつきの値<Ｚ0 ＋Ｚ2 >を約半分の値にまで減少できたことがわかる。
これらにより、給電線（高周波電力給電体）１Ａと接地電位箇所（床）ＧＦとの距離が変動しないように設定することにより、給電線１Ａの高周波インピーダンスＡが変動することを防止できることがわかる。
【０１３０】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理システムとその安定化方法によれば、前記高周波電力給電体（給電線）の高周波インピーダンスＡまたは高周波電力配電体（配電線）の高周波インピーダンス）Ｂが変動しないように前記高周波電力給電体または高周波電力配電体を接地電位箇所（床，天井、および、プラズマ処理室のチャンバ壁、整合回路の収納されるマッチングボックスや電極を覆うシャーシなどの遮蔽導体等接地電位とされている部分）に対して固定配置することにより、給電線（高周波電力給電体）または配電線（高周波電力配電体）の配置状態が、接地電位である床や天井などに対して変動することを防止して、給電線（高周波電力給電体）または配電線（高周波電力配電体）における高周波特性の経時変化を低減できる。このため、電流経路の給電線（高周波電力給電体）または配電線（高周波電力配電体）に生じる高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理の変動要因を抑制し、再現性が高く安定したプラズマ処理をおこなうことができ、特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際においても、それぞれのプラズマ処理結果を安定させることができる。
という効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における概略構成を示す図である。
【図２】   本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態におけるプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の概略構成を示す断面図である。
【図３】   図２のプラズマチャンバにおける給電線（高周波電力給電体）の配置を示す正面図である。
【図４】   図２のプラズマチャンバにおける給電線（高周波電力給電体）の配置を示す平面図である。
【図５】   図３の給電線（高周波電力給電体）または配電線（高周波電力配電体）および高周波インピーダンス調整器を示す斜視図である。
【図６】   図２の給電線（高周波電力給電体）または配電線（高周波電力配電体）を示す断面図である。
【図７】   給電線（高周波電力給電体）または配電線（高周波電力配電体）およびロス電流を示すため模式回路図である。
【図８】   図１におけるレーザアニール室を示す縦断面図である。
【図９】   図１における熱処理室を示す縦断面図である。
【図１０】   本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図１１】   本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態におけるプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の概略構成を示す断面図である。
【図１２】   本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態におけるプラズマチャンバにおける給電線（高周波電力給電体）の配置を示す正面図である。
【図１３】   本発明に係るプラズマ処理システムの第３実施形態における概略構成を示す模式図である。
【図１４】   従来のプラズマ処理装置の一例を示す模式図である。
【図１５】   従来のプラズマ処理装置の他の例を示す模式図である。
【図１６】   図１４，図１５の給電線（高周波電力給電体）の配置を示す正面図である。
【図１７】   図１４，図１５の配電線（高周波電力配電体）の配置を示す正面図である。
【図１８】   図３の給電線（高周波電力給電体）または配電線（高周波電力配電体）および高周波インピーダンス調整器を示す斜視図である。
【符号の説明】
ＧＦ…床（接地電位箇所）
ＧＣ…天井（接地電位箇所）
１…高周波電源
１Ａ…給電線（高周波電力給電体）
２，２６…マッチングボックス（接地電位箇所）
２Ａ，２５…整合回路
３…高周波電力配電体
３Ａ，２７Ａ…配電線（高周波電力配電体）
Ｂ１…高周波インピーダンス調整器（誘電体ブロック）
Ｂ２…高周波インピーダンス調整器（誘電体吊下具）
Ｂａ，Ｂｂ…固定部
４…プラズマ励起電極（カソード電極）
５…シャワープレート
６…空間
７…孔
８…ウエハサセプタ（サセプタ電極）
９…絶縁体
１０…チャンバ壁（接地電位箇所）
１０Ａ…チャンバ底部
１１…ベローズ
１２…サセプタシールド
１２Ａ…シールド支持板
１２Ｂ…支持筒
１３…シャフト
１６…基板（被処理基板）
１７…ガス導入管
１７ａ…絶縁体
２１，２９…シャーシ（接地電位箇所）
２２，３２…ロードコンデンサ
２３，３０…チューニングコイル
２４，３１…チューニングコンデンサ
２７…第２の高周波電源
２８…給電板（高周波電力配電体）
６０…チャンバ室（プラズマ処理室）
７１，９１…プラズマ処理装置
７２，９２…搬送室
７３…ローダ室
７４…アンローダ室
７５、７６，７７，９５，９６，９７…プラズマチャンバ（プラズマ処理室ユニット）
７８…レーザアニール室
７９，９９…熱処理室
８０，８４…チャンバ
８１…レーザ光源
８２…ステージ
８３…レーザ光
８５…ヒータ
８６…ゲートバルブ
８７…基板搬送ロボット（搬送手段）
８８…アーム
９３…ロードロック室
【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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