(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の側に配置された導体板と、この導体板をネジで固定することにより前記導体板を支持する支持構造体とからなり、前記導体板と前記支持構造体の間にはガスを導入する空間が形成され、かつ前記導体板には前記支持構造体を経由して外部の高周波電源から高周波が給電され、この高周波を利用して放電を作り、前記基板を処理する基板処理装置の高周波電極装置において、
前記ネジが設けられた導体板固定部では、前記導体板に形成された孔にスペーサを介して前記ネジを設け、前記孔の径方向にて前記孔と前記スペーサの間に前記導体板の前記径方向の延びを可能する隙間が形成され、かつ前記スペーサの軸方向の長さを前記導体板の厚みよりも長くすることにより前記導体板と前記支持構造体の間に隙間を形成し、さらに、
前記導体板と前記支持構造体の間に、前記導体板固定部とは別途に、前記高周波を前記導体板へ通電するための、前記導体板と前記支持構造体の各対向面のいずれか一方に形成される溝と、この溝内に配置される前記導体板の厚み方向にバネ性を有する導電体とで構成される通電接触部が設けられる、
ことを特徴とする基板処理装置の高周波電極装置。
【請求項２】
前記導体板と前記支持構造体からなる構造部分が高周波給電側に設けられる代わりにアース側に設けられ、前記構造部分の前記導体板と前記支持構造体の間に前記導体板固定部と前記通電接触部が設けられ、かつ前記導体板が前記支持構造体の前記通電接触部を経由してアースに接続されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置の高周波電極装置。
【請求項３】
前記溝および前記導電体はリング状の形態を有することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置の高周波電極装置。
【請求項４】
前記通電接触部は、前記ガス導入空間の周囲に間隔を開けて複数箇所設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置の高周波電極装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板処理装置の高周波電極装置に関し、特に、プラズマＣＶＤ装置、スパッタ装置、エッチング装置、プラズマ表面処理装置のごとき真空中で高周波放電を用いて基板処理を行う装置において電極用導体板を支持する構造体から導体板への高周波の給電等を有効に行い得る高周波電極装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
全体が真空容器で形成され、付設された真空ポンプで真空容器内を所要の真空状態に至るまで排気して必要な真空条件を形成すると共に、真空容器内部に設けた基板ホルダの上に処理対象である基板を搭載させ、基板の上方に例えば高周波電極装置を配備し、導入されたプロセスガスと給電された高周波で放電状態を作り、プラズマを生成し、プラズマ中のラジカル等を取り出して上記の基板を真空加工するように構成された各種の基板処理装置が知られている。高周波を利用して基板に対し真空加工を行うには、高周波印加側の電極に有効に高周波を供給し、アース（接地）側電極を確実にアースに接続することが重要である。
【０００３】
図４に、上記基板処理装置の一例として、基板に成膜を行うプラズマＣＶＤ装置を示す。図４で、基板成膜空間を形成するチャンバ１０１は、内部下側に基板ホルダ１０２を備え、内部上側に電極装置１０３を備える。チャンバ１０１は、金属材で作られた真空容器として構成され、内部空間を所要の真空状態に排気するための排気機構（図示せず）を備えている。基板ホルダ１０２は、チャンバ１０１の底壁１０１ａに固定され、かつアースされている。基板ホルダ１０２およびチャンバ１０１はアース電位に保持されている。基板ホルダ１０２の上面には基板１０４が置かれている。かかる基板１０４に対向するごとく上記電極装置１０３が設けられる。電極装置１０３は、チャンバ１０１の上壁１０１ｂに絶縁体１０５を介して固定されている。電極装置１０３は、基板１０４に対向するように配置された平板状の導体板１０６と、導体板１０６を固定して支持する導電性材料（アルミニウム等）で作られた支持構造体１０７から構成される。導体板１０６には全面的に多数の孔１０８が形成されている。電極装置１０３の内部には空間１０９が形成され、この空間１０９には、プラズマを生成するためのガスが導入される。導体板１０６を空間１０９を覆うようにして支持構造体１０７の下面に固定されている。また外部に設けられた高周波電源１１０から支持構造体１０７を経由して導体板１０６に対し高周波が供給される。上記の電極装置１０３では、空間１０９にガスが導入され、さらに当該ガスは導体板１０６に形成された多数の孔１０８を通して基板１０４の前面空間に供給される。また導体板１０６と基板ホルダ１０２の間では、導体板１０６に高周波が給電されることにより放電が作られプラズマが生成される。生成されたプラズマと別途に供給される反応ガスに基づき基板１０４の前面空間でプラズマＣＶＤ作用を生じ、基板１０４の表面に対して成膜を行う。
【０００４】
上記基板ホルダ１０２は、ヒータ１１１を内蔵し、電極装置１０３の電極板として作用する導体板１０６に対応する対向電極として作用するもので、加熱サセプタとして機能する。基板ホルダ１０２の上に基板１０４を置き、基板の表面に成膜処理を行うときには、基板を所要の温度状態に保つために基板ホルダ１０２から熱が発っせられる。電極装置１０３の導体板１０６は基板ホルダ１０２から輻射熱等を直接的に受けることになる。さらに導体板１０６は放電による熱なども受ける。
【０００５】
図４では支持構造体１０７における導体板１０６の固定構造が示されていなかったが、次に図５〜図７を参照して支持構造体１０７に取り付けられる導体板１０６の固定構造について詳述する。
【０００６】
図５に示す固定構造では、導体板１０６に形成された孔１１２を通してネジ１１３を支持構造体１０７のネジ孔１１４に結合することにより、導体板１０６を支持構造体１０７の下面に固定している。ネジ１１３による固定箇所は複数箇所設けられる。図６に示す固定構造では、図５に示したものと同様なネジ１１３と支持構造体１０７のネジ孔１１４とによる固定構造において、さらにネジ１１３の頭部１１３ａと導体板１０６の間に皿バネ１１５を挟み込んでいる。皿バネ１１５の弾性によって導体板１０６は支持構造体１０７の下面に強く押さえ付けられる。またこの構造によれば導体板１０６の支持構造体１０７への押付け力を調整することも可能である。図７では、図５に示したものと類似するネジ１１３と支持構造体１０７のネジ孔１１４とによる固定構造において、導体板１０６の孔１１２の径を大きくし、ネジ１１３と導体板１０６の間にスペーサ１１６を介設している。スペーサ１１６の軸方向の長さは導体板１０６の厚みよりも若干大きくなるように設定されているため、導体板１０６と支持構造体１０７の間には隙間１１７が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した基板処理装置の電極装置１０３において、導体板１０６とこれを支持する支持構造体１０７との固定構造については次のような問題があった。
【０００８】
導体板１０６と支持構造体１０７との接触による電気的接続が不十分であると、支持構造体１０７を経由して効率よく高周波電力を導体板１０６に伝達できないばかりでなく、放電のむらや偏りなどにより加工品質に重大な影響を与える。そこで、図５に示すごとく支持構造体１０７に導体板１０６をネジ止めして固定する構造を採用する。この固定構造によれば、導体板１０６と支持構造体１０７がしっかり結合され、良好な接触状態となり、電気的な接続は良好になる。しかしながら、この固定構造によれば、導体板１０６の延びに起因する他の重要な問題が起きる。つまり、導体板１０６は、放電による加熱や、対向する加熱サセプタ（ヒータ付き対向電極）から熱輻射や熱伝導など加熱され、そのため温度上昇が大きく特に径方向に延びが生じるのに対して、支持構造体１０７は放電に晒されず、加熱サセプタからの輻射熱も導体板１０６によって隔てられているので、導体板１０６と比較して温度上昇は小さい。このため図５に示したネジ１１３で導体板１０６を固定する構造によれば、導体板１０６の延びは逃げ場を失い、導体板１０６が湾曲する。導体板１０６が湾曲すると、対向電極との距離が変化し、放電が不安定になったり、基板１０４の膜の品質にばらつきが生じるという問題が起きる。
【０００９】
図６に示した固定構造では、皿バネ１１５によって導体板１０６を支持構造体１０７に押さえ付けている。ネジ１１３の捩じ込みの程度を加減することによって皿バネ１１５を利用して導体板１０６の押え付け力を調整することができる。皿バネ１１５による押え付け力を強くすると、導体板１０６と支持構造体１０７の接触状態は良好になり、高周波の通電状態は良好になるが、反対に前述のごとく導体板１０６の湾曲（反り等）の問題が起きる。皿バネ１１５による押え付け力を弱くすると、導体板１０６の湾曲の問題は解消されるが、接触状態が不良になり、高周波通電に関する電気的接続が不良になる。
【００１０】
図７に示した固定構造では、ネジ１１３で結合する部分にスペーサ１１６を設けて径方向に空間を形成し、熱によって導体板１０６が径方向に延びた場合にこれを逃がし、湾曲が生じないようになっているが、導体板１０６と支持構造体１０７の間に隙間１１７が形成されているので、電気的な接続が不十分になっている。
【００１１】
上記のごとく電極装置１０３における導体板１０６と支持構造体１０７との固定構造に関しては、特に支持構造体１０７を経由して導体板１０６に例えば６０ＭＨｚ以上の高周波を給電する場合に、導体板１０６と支持構造体１０７の電気的な接続状態を良好にすることと、導体板１０６の熱膨張による径方向の逃げを確保することとを両立させることが難しい課題となっていた。
【００１２】
上記説明では電極装置における特に高周波印加側の電極構造に関して課題を指摘したが、先にも述べた通りアース側電極を確実にアースに接続することも重要であることから、同様な構造を有するアース側の電極に関しても同様な問題点が指摘される。
【００１３】
本発明の目的は、上記問題を解決することにあり、プラズマＣＶＤ装置、スパッタ装置、エッチング装置、プラズマ表面処理装置のごとき真空中で高周波を利用した放電を用いて基板処理を行う装置において、導体板とその支持構造体の電気的接続関係を良好にしかつ導体板の熱膨張による湾曲状態の発生を防止することができる高周波電極装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置の高周波電極装置は、上記目的を達成するために、次のように構成されている。
本発明に係る高周波電極装置は、前提の構成として、基板処理装置内の真空中に配置されるものであり、さらに詳しくは、基板の側に配置された導体板と、この導体板をネジで固定することにより導体板を支持する支持構造体とからなり、例えば、導体板と支持構造体の間にはガスを導入する空間が形成され、かつ導体板には支持構造体を経由して外部の高周波電源から高周波が給電され、この高周波を利用して放電を作り、基板を処理するように構成されている。電極装置の導体板に給電される高周波は好ましくは６０ＭＨｚ以上の高周波である。なお高周波の範囲については、６０ＭＨｚよりも低い従来からよく利用されている高周波、例えば１３．５６ＭＨｚであってもよい。
さらに上記の高周波電極装置は、ネジが設けられた導体板固定部では、導体板に形成された孔にスペーサを介してネジを設け、孔の径方向にて当該孔とスペーサの間に導体板の当該径方向の延びを可能する隙間が形成され、かつスペーサの軸方向の長さを導体板の厚みよりも長くすることにより導体板と支持構造体の間に隙間を形成し、さらに、導体板と支持構造体の間に、導体板固定部とは別途に、高周波を導体板へ通電するための、導体板と支持構造体の各対向面のいずれか一方に形成される溝と、この溝内に配置される導体板の厚み方向にバネ性を有する導電体とで構成される通電接触部が設けられるている。
上記の本発明では、真空中で高周波放電を利用して基板の表面に対して成膜、エッチング、または表面処理をする装置において、高周波が印加される電極装置の電極用導体板とその支持構造体からなる結合固定構造に、導体板と支持構造体との固定部とは別に高周波通電用の通電接触部を設けるようにした。これにより、導体板と支持構造体の電気的接続関係を良好にすること、および導体板の熱膨張による湾曲状態の発生の防止することの相反する２つの技術的課題を達成することができる。
またバネ性を有する導電体を利用することで導体板と支持構造体の間の電気的接触を確実に得ることが可能となる。
さらに上記の構成では、導体板と支持構造体からなる構造部分が高周波給電側に設けられていたが、その代わりに、導体板と支持構造体からなる構造部分をアース側に設けることもできる。この場合にも、当該構造部分の導体板と支持構造体の間に導体板固定部と通電接触部が設けられ、かつ導体板が支持構造体との間の通電接触部を経由してアースに確実に接続される。
上記の各構成において、さらに好ましくは、溝および導電体はリング状の形態を有するように構成される。リング状形態の溝および導電体はガス導入空間の周囲に設けられる。
さらに上記の各構成において、上記通電接触部は、ガス導入空間の周囲に間隔を開けて複数箇所設けられる。通電接触部の形態は連続的につながったリング状である必要ではなく、高周波を有効に供給することができ、あるいはアースとの間で確実に電気的接続が行えるのであれば、不連続な形態にて分散的に設けることが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る高周波電極装置の要部の構造を示す部分縦断面図、図２は電極装置の下面図である。高周波電極装置の全体的な構成、基板処理装置における配置構造は、前述の図４を参照して説明されたものと同じであるので、図４を援用しながら説明する。図１と図２において、図４および図５〜図７で説明された要素と実質的に同一のものには同一の符号を付している。図１と図２は本発明に係る高周波電極装置の特徴的構成である導体板１０６と支持構造体１０７との間の固定部１１と電気的接触部１２の構成を示している。図４で説明したように、導体板１０６は、電極装置１０３において、支持構造体１０７に形成されたガスが導入される空間１０９を覆うごとく支持構造体１０７の下面に取り付けられ、支持構造体１０７に固定されている。図１と図２に示すごとく導体板１０６では空間１０９に対応する部分に全面的に多数の孔１０８が形成されている。なお図２では便宜上多数の孔１０８のうち一部のみが示されている。導体板１０６はネジ１１３などの結合具を用いて支持構造体１０７の下面に固定されている。固定部１１は、空間１０９の周囲に複数箇所、好ましくは等間隔で設けられている。図２では複数の固定部１１が示されている。図１では、その中の１つの固定部１１と、電気的接触部１２を含むその周辺部分を拡大して示している。
【００１７】
図４に示した基板処理装置において、高周波電源１１０から電極装置１０３に給電される高周波の周波数は好ましくは６０ＭＨｚ以上の高周波である。かかる高周波が電極装置１０３において支持構造体１０７を経由して電極板としての導体板１０６に給電されるとき、真空条件、温度条件、プラズマ生成用ガス等の導入等の条件に関連して放電が生成され、プラズマが生成される。
【００１８】
上記電極装置１０３における支持構造体１０７に対する導体板１０６の関係では、図１および図２に示すごとく、導体板１０６を支持構造体１０７に固定する構造部分（固定部１１）と、支持構造体１０７から導体板１０６に高周波を与えるための電気的接触部（通電接触部）１２とを、異なる部分として別けて設けている。
【００１９】
固定部１１は、導体板１０６に径の大きな孔１３を形成し、他方、支持構造体１０７の下面にネジ孔１４を形成し、孔１３にスペーサ１５を配置し、スペーサ１５を介してネジ１６をネジ孔１４にネジ結合することによって構成されている。スペーサ１５の軸方向の長さは導体板１０６の厚みよりも長く、かつスペーサ１５の鍔部（フランジ部）が導体板１０６の下面に当たっている。従って、固定部１１での固定構造は、導体板１０６を支持構造体１０７の下面に強く押し付けて接触させる構造ではなく、導体板１０６が支持構造体１０７から分離するのを禁止する程度に押さえる構造である。固定部１１によれば、ネジ止めの構造を採用するが、導体板１０６と支持構造体１０７を電気的に接触させる作用を求めるための構造ではない。従って、固定部１１において導体板１０６と支持構造体１０７との間には望ましい隙間１７が作られている。また孔１３はその径が大きくなるように形成され、スペーサ１５の外面と孔１３の内面との間には径方向に隙間１８が形成されている。固定部１１のかかる構造によれば、導体板１０６が熱を受けてその径方向に膨脹したときには、固定部１１で導体板１０６は滑ることができ、湾曲状態（反り等）が生じることはない。反面、固定部１１では電気的接続部として十分な接触状態を得ることができないので、高周波の通電部として作用させることはできない。
【００２０】
支持構造体１０７から導体板１０６への高周波の給電は上記の電気的接触部１２を介して行われる。電気的接触部１２は、この例では、支持構造体１０７の下面に溝２１を形成し、この溝２１の中に接電部材２２を設けることによって構成される。溝２１は、空間１０９を囲むごとくその周囲にリング状に形成され、また接電部材２２もリング状の形態を有している。接電部材２２は、溝２１の深さ方向（あるいは導体板１０６の厚み方向）に伸びようとするバネ性を有しており、かつ導電性の材質で形成されている。接電部材２２は、図１に示した例では、上下方向にバネ性を有しているので、常に導体板１０６、および支持構造体１０７の溝２１の底部のそれぞれに接触し、支持導体板１０６と支持構造体１０７の間にあって良好な電気的接触状態を作る。この電気的接触状態は、溝２１および接電部材２２がリング状の形態を有することから、空間１０９の全周囲に形成され、良好な高周波通電を行うことができる電気的接触部１２が形成される。また接電部材２２のバネ変形量は適度に設定され、かつ導体板１０６の延び方向にも多少変形することができるので、導体板１０６が熱膨張で径方向に延びるときに滑り作用の障害になることはない。
【００２１】
上記のごとく、導体板１０６と支持構造体１０７の間に設けられた固定部１１と電気的接触部１２の構造によって、導体板１０６の延びを逃がすことによる反り等の防止と、良好な電気的接続とを両立することが可能となった。
【００２２】
前述の実施形態では、支持構造体１０７に溝２１を設け、そこに接電部材２２を組み込んだ構造を示したが、溝が導体板１０６側にあってもよいし、また溝の断面形状も本実施形態のごとく矩形に限定されるものではなく、半円状などにすることもできる。さらに上記の溝を設けず、導体板１０６と支持構造体１０７との間に単に上記のごときバネ性を有する接電部材を挟みつけるように構成することも可能である。
【００２３】
高周波電源１１０から供給される高周波をさらに支持構造体１０７から導体板１０６へ供給するための十分な電気的接触状態を作る接電部材２２としては、同作用をもたらす部材であれば任意の部材を用いることができるが、例えば特公平７−８７２７５号公報に記載されるような電磁波等をシールする導電性シール材などを応用することもできる。また上記のリング状の接電部材２２は好ましくは紐状の線材で形成される。図３の（Ａ）〜（Ｆ）に各種のリング状接電部材の形態を示す。接電部材２２Ａは金属線をコイル状に巻いて形成される。接電部材２２Ｂは金属箔（または金属薄板）をコイル状に巻いて形成される。接電部材２２Ｃは金属箔（または金属薄板）を筒状に巻いて形成される。接電部材２２Ｄは金属箔（または金属薄板）を断面がコ字型の矩形状にしたものに切り込みを入れて上記バネ性を持たせるように形成されている。接電部材２２Ｅは金属の細線を編んで断面が矩形になる（四角筒状）ように整形して形成される。接電部材２２Ｆは金属の細線を円筒状に編んで形成される。この他、金属に代えて、導電性のエストラマ材を用いることも可能である。
【００２４】
前述の実施形態は、次のように変形することも可能である。本実施形態では、高周波を印加する側の電極装置の例を示したが、アース側電極が電極用導体板とそれを支持する支持構造体からなる場合にも、同様の構造を採用することが効果を発揮することは自明である。すなわち、導体板は、支持構造体との間の電気的接触部を経由してアースに確実に接続される。
【００２５】
また上記実施形態による電極装置１０３は、基板処理装置がプラズマＣＶＤ装置であって、基板に対してＣＶＤ成膜等を行う成膜空間と、プラズマが作られるプラズマ生成空間とが分離されたように構成される装置においても適用することができるのは勿論である。この装置の構成例では、電極装置１０３に形成された空間１０９がプラズマを生成する空間として利用され、空間１０９にプラズマ生成用のガスを導入し、高周波を導体板１０６に給電することによって空間１０９で放電を発生させてプラズマを生成し、導体板１０６に形成された複数の孔１０８からラジカル等を取り出し、基板の前面空間で反応ガスを導入してＣＶＤ作用により基板の表面に膜を堆積させる。この例では、通常、導体板はアース側の電極として作用し、当該導体板は上記電気的接触部および支持構造体を経由してアースに確実に接続される。また導体板が熱で膨脹し、その径方向に延びたとしても前述の固定部１１の構造によって反りが生じるのを防止することができる。
【００２６】
さらに前述の実施形態において、溝２１と接電部材２２をリング形状に形成することによって電気的接触部１２を、空間１０９の全周囲にリング状に形成したが、電気的接触部１２は必要な高周波通電を行うことができれば足りるので、電気的接触部１２を完全にリング状に形成する必要は必ずしもない。放電を安定化させるに足る十分な高周波通電を行うことができるのであれば、例えば、リング状の電気的接触部１２の途中で隙間部分を複数箇所設けることもできるし、あるいは電気的接触部１２を分散的に設けることもできる。
【００２７】
なお電極装置１０３に給電される高周波の周波数としては前述した６０ＭＨｚ以上の周波数に限定されない。例えば従来から利用されている１３．５６ＭＨｚの高周波の場合に適用しても前述と同様な効果が発揮されるのは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、導体板とこの導体板を結合具で固定する支持構造体とからなる高周波印加側あるいはアース側の高周波電極装置で、導体板の延びを許容する固定部と、導体板へ高周波を通電する通電接触部を別けて設けるようにしたため、電極板である導体板とその支持構造体との良好な電気的接続と、導体板の熱膨張による延びの逃げを確保することとを両立させることができ、放電の安定性、反り等の防止により真空加工品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高周波電極装置の要部構造を示す部分縦断面図である。
【図２】本発明に係る高周波電極装置の下面図である。
【図３】接電部材の各種の例を示す部分斜視図である。
【図４】従来および本発明が適用される基板処理装置の一例を示す縦断面図である。
【図５】従来の固定構造の第１例を示す部分縦断面図である。
【図６】従来の固定構造の第２例を示す部分縦断面図である。
【図７】従来の固定構造の第３例を示す部分縦断面図である。
【符号の説明】
１１                  固定部
１２                  電気的接続部
１５                  スペーサ
１６                  ネジ
１７                  隙間
２１                  溝
２２，２２Ａ〜２２Ｆ  接電部材
１０３                電極装置
１０４                基板
１０６                導体板
１０７                支持構造体
１０９                空間
１１０                高周波電源
【図１】
0004387008.tif 000002
【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】
0004387008.tif 000008