(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを励起するためのプラズマ励起電極とプラズマ処理されるワークを挟んで前記プラズマ励起電極に対向するサセプタ電極とからなる電極対を収容したプラズマ処理室と、高周波電源から前記プラズマ励起電極に高周波電力を供給する給電路に挿入され前記高周波電源と前記プラズマ処理室とのインピーダンスを整合させるためのインピーダンス整合回路を収容したシャーシとを有し、前記シャーシが前記サセプタ電極から前記高周波電源に帰還する高周波電流の帰電路の一部を形成してなるプラズマ処理装置であって、
前記シャーシには、その中心軸に沿う方向に流れる高周波電流に関して前記高周波電力の所定の周波数におけるインピーダンスが軸非対称となる場合において、当該インピーダンスを軸対称に等価とするためのインピーダンス調整手段が設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記シャーシの側壁を通る高周波電流に関して一部の側壁のインピーダンスが異なる場合に、前記インピーダンス調整手段が一部の側壁のインピーダンスを実質的に低下させる又は上昇させることによって、前記シャーシのインピーダンスを軸対称に等価とす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】
前記シャーシは、その中心軸に垂直な断面が正多角形又は円形に成形され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４】
前記高周波電源と前記インピーダンス整合回路とを接続する配線が同軸ケーブルからなり、かつこの同軸ケーブルが前記シャーシの頂部中央から前記高周波電源に向けて導出され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。
【請求項５】
前記プラズマ処理室が軸対称の形状に成形され、かつその中心軸が前記シャーシのインピーダンスの対称軸と一致するように配置され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６】
前記サセプタ電極が軸対称の形状に成形され、かつその中心軸が前記シャーシのインピーダンスの対称軸と一致するように配置されたことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記インピーダンスは、前記高周波電源が出力した高周波電力の周波数における値であ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置に係り、特にプラズマ放電時における電極対の間隙を流れる放電電流の偏流を防止しワークの処理面に均一なプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置に関する。
【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ために従来から用いられているプラズマ処理装置の一例を図８に示す。図８に示すプラズマ処理装置は、プラズマを形成するためのプラズマ励起電極４とプラズマ処理されるワークＷを載置して前記プラズマ励起電極４に対向するサセプタ電極８とからなる電極対を有し、プラズマ励起電極４は高周波電力配電体３及び整合回路２Ａを介して高周波電源１の給電側に接続されている。整合回路２Ａは高周波電源１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンスを整合させるために設けられている。この整合回路２Ａは導電体からなるシャーシ１２０内に収容されている。また高周波電力配電体３及びプラズマ励起電極４は、導電体からなるハウジング２１によって覆われている。
【０００３】
高周波電源１から出力された高周波電力は順次、整合回路２Ａ及び高周波電力配電体３を通してプラズマ励起電極４に供給される。このプラズマ励起電極（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、導電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４側とガス供給源側とが絶縁されるようになっている。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の孔７…を介してチャンバ壁１０により形成されたチャンバ６０内に供給される。チャンバ壁１０の上辺とプラズマ励起電極４の周辺とは絶縁体９を介して気密に接合されている。
【０００４】
一方、チャンバ６０内にはウエハ等のワークＷを載置すると共に放電電位のコモン側となるサセプタ電極８が配設され、このサセプタ電極８はシャフト１３により支持されている。シャフト１３の下端部は導電体からなるベローズ１１を介してチャンバ底部１０Ａに気密に接続されている。チャンバ６０は図示しない排気系によって排気されるようになっている。
【０００５】
サセプタ電極８はシャフト１３と共に前記ベローズ１１により上下動可能とされ、チャンバ６０内の真空を維持したままプラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間隔が調整できるようになっている。シャフト１３の下端部はコモン側端子として接地され、高周波電源１のコモン側も接地されている。なお、チャンバ壁１０とシャフト１３とは直流的に同電位とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に前記のプラズマ処理装置においては、放電によってプラズマ励起電極４とサセプタ電極８と間隙を流れる高周波電流に偏流が生じると、プラズマ処理室内におけるプラズマの密度に偏りが発生し、その結果ワークに対するプラズマ処理にムラが生じる。本発明者らは従来のプラズマ処理装置におけるプラズマ処理のムラを防止すべく鋭意研究を進めた結果本発明に到達したものであり、従って本発明の目的は、ワークの処理面に均一なプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために本発明は、プラズマを励起するためのプラズマ励起電極とプラズマ処理されるワークを挟んで前記プラズマ励起電極に対向するサセプタ電極とからなる電極対を収容したプラズマ処理室と、高周波電源から前記プラズマ励起電極に高周波電力を供給する給電路に挿入され前記高周波電源と前記プラズマ処理室とのインピーダンスを整合させるためのインピーダンス整合回路を収容したシャーシとを有し、前記シャーシが前記サセプタ電極から前記高周波電源に帰還する帰電路の一部を形成してなるプラズマ処理装置であって、前記シャーシには、その中心軸に沿う方向に流れる高周波電流に関して前記高周波電力の所定の周波数におけるインピーダンスが軸非対称となる場合において、当該インピーダンスを軸対称に等価とするためのインピーダンス調整手段が設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【０００８】
本発明者らは、プラズマ処理室におけるプラズマ密度の偏りがプラズマ励起電極とサセプタ電極との間隙を流れる高周波電流の偏流により生じるものであり、この高周波電流の偏流は、高周波電源に帰還する高周波電流の帰電路となるシャーシにおいて帰電流に特定の流路が形成されることに一因があることを見出した。すなわち、特にシャーシの表面における帰電流の流路は、放電に用いられる高周波電力の周波数において最もインピーダンスが低い部分を選んで形成され、この流路に最短距離となるように電極対の間隙を流れる放電電流の密度が偏ることがわかった。従って電極対間隙における偏流は、シャーシの表面におけるインピーダンスを軸対称に等価とすることによって防止又は抑制できる。
ここで、前記のシャーシは、インピーダンス整合回路を収容するのみならず他の、例えば高周波電力配電体などインピーダンス整合回路からプラズマ励起電極に至る給電部材を合わせて収容していてよい。また、前記の「軸対称」とは、後に詳しく説明するが、一般に定義されるように２点が中心軸に直交する直線上で中心軸から等距離にある状態をいうばかりでなく、複数の点が中心軸に直交する平面上で中心軸から等距離にあると共に相互に等間隔に配位した状態も含むものである。
また、前記シャーシの側壁を通る高周波電流に関して一部の側壁のインピーダンスが異なる場合には、前記インピーダンス調整手段が一部の側壁のインピーダンスを実質的に低下させる又は上昇させることによって、前記シャーシのインピーダンスを軸対称に等価とすることができる。
【０００９】
前記シャーシは、その中心軸に垂直な断面が正多角形又は円形に成形されていることが好ましい。
シャーシが高周波電流に関して均質である場合、中心軸に垂直な断面が正多角形又は円形に成形されていれば、シャーシの表面におけるインピーダンスは、その中心軸に沿う方向に流れる高周波電流に関して軸対称に等価となり、高周波電流はシャーシの周壁を均等に流れ、偏った流路が形成されることがない。ここで正多角形とは正方形や正六角形ばかりでなく、前記の「軸対称」の定義に従って、正三角形や正五角形なども含まれる。また、シャーシ全体の形状は正多角筒状や円筒状ばかりでなく、正多角錐状、円錐状、正多角錐台状、円錐台状、ドーム状、又は１本の中心軸を共有してこれらを積み重ねた形状などであってもよい。
【００１０】
シャーシを形成する素材が与えられた周波数の高周波電流に関して均質でない場合、あるいはシャーシの断面が正多角形又は円形に成形されていない場合は、シャーシの一部に高周波電流の流路を調整するための手段としてスリットやフィンを設けたり、インピーダンスが異なる導電体を貼着するなどにより、インピーダンスが軸対称に等価となるように調整することができる。
【００１１】
前記において、高周波電源とインピーダンス整合回路とを接続する配線は同軸ケーブルからなり、かつ前記同軸ケーブルはシャーシの頂部中央から高周波電源に向けて導出されていることが好ましい。また前記プラズマ処理室も軸対称の形状に成形され、かつその中心軸がシャーシのインピーダンスの対称軸と一致するように配置されていることが好ましい。更に前記サセプタ電極も軸対称の形状に成形され、かつその中心軸がシャーシのインピーダンスの対称軸と一致するように配置されていることが好ましい。
【００１２】
サセプタ電極から高周波電源に帰還する帰電路は、前記のシャーシのみならずシャーシから高周波電源に向けて導出される配線に関しても、またプラズマ処理室の周壁が高周波電源への帰電路になっている場合はこのプラズマ処理室の周壁も、さらにはサセプタ電極自体も、与えられた周波数におけるインピーダンスが軸対称に等価となるように形成されていることが好ましい。この観点から、シャーシから高周波電源に向けて導出されている配線は、心線が高周波電力の往路となりシールド線が帰路となる同軸ケーブルであり、かつシャーシの頂部中央、すなわちインピーダンスの対称軸と一致する位置から高周波電源に向けて導出されていることが好ましく、またプラズマ処理室やサセプタ電極も軸対称の形状に成形され、かつそれぞれの中心軸がシャーシのインピーダンスの対称軸と一致するように配置されていることが好ましい。
【００１３】
前記インピーダンスは、前記高周波電源が出力した高周波電力の周波数における値であることが好ましい。
一般にプラズマ処理は１３．５６ＭHz〜６０ＭHzの範囲内の周波数において行われる。従って逆に言えば当該プラズマ処理装置が実際に使用する前記範囲内の与えられた周波数においてインピーダンスが軸対称に等価となるようにシャーシなどの帰電路を調整することによって、実際のプラズマ放電時に、電極対の間隙を流れる放電電流の偏流を防止しワークの処理面に均一なプラズマ処理を行うという本発明の目的が達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を具体例によって説明するがこれらの具体例は本発明を何ら制限するものではない。また添付の図面は本発明の思想を説明するためのものであって、本発明の説明に不要な要素は省略し、また図示した各要素の形状・寸法比・数なども実際のものと必ずしも一致するものではない。
【００１５】
（実施形態１）
図１は本実施形態のプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。このプラズマ処理装置は、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ものであり、プラズマを励起するためのプラズマ励起電極４とプラズマ処理されるワークＷを載置して前記プラズマ励起電極４に対向するサセプタ電極８とからなる平行平板型の電極対１４を有し、プラズマ励起電極４は高周波電力配電体３、整合回路２Ａ、及び同軸ケーブル１Ａの心線を介して高周波電源１の給電側に接続されている。この高周波電源１は、周波数が４０．６８ＭHzの高周波電力を出力する。
【００１６】
整合回路２Ａは高周波電源１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンスを整合させるために設けられ、この整合回路２Ａはアルミニウム合金板からなるシャーシ２内に収容されている。このシャーシ２は、後に詳しく説明するように、天板２Ｔが正方形の箱形をなし、その天板２Ｔの中心軸が図１に示したプラズマ処理装置の軸線Ｘ−Ｘに一致している。
【００１７】
同軸ケーブル１Ａはシャーシ２の天板中央から高周波電源１に向けて導出されている。また前記高周波電力配電体３及びプラズマ励起電極４の上面は、シャーシ２と同じアルミニウム合金板からなるハウジング２１によって覆われている。このハウジング２１は円筒状に成形され、その中心軸が軸線Ｘ−Ｘと一致するように配置され、シャーシ２と連結されている。
ハウジング２１はシャーシ２と軸線Ｘ−Ｘを共有し、共に軸対称でありかつ互いに連結しているので、シャーシ２とハウジング２１とは一体のシャーシと見なすことができる。
【００１８】
このプラズマ処理装置には、プラズマ処理室となるチャンバ６０の上部位置に前記のプラズマ励起電極４及びシャワープレート５が設けられ、チャンバ６０の下部にはシャワープレート５に対向してワークＷを載置するサセプタ電極８が設けられている。このサセプタ電極８は円盤状に成形され、その中心軸が軸線Ｘ−Ｘと一致するように配置されている。またチャンバ６０を形成するチャンバ壁１０も円筒状に成形され、その中心軸が軸線Ｘ−Ｘと一致するように配置され、ハウジング２１と連結されている。
【００１９】
このように、図１に示した本実施形態のプラズマ処理装置において、シャーシ２、ハウジング２１、チャンバ壁１０、サセプタ電極８は共通の軸線Ｘ−Ｘに対してそれぞれが軸対称となるように成形されかつ連結して配置されている。また高周波電源１とインピーダンス整合回路２Ａとを接続する配線は、それ自体が軸対称の構成を有する同軸ケーブル１Ａからなり、かつこの同軸ケーブルはシャーシ２の天板中央から導出されている。
【００２０】
プラズマ励起電極４は、前記のように高周波電力配電体３、整合回路２Ａ、及び同軸ケーブル１Ａの心線を介して高周波電源１の給電側端子に接続されている。一方、サセプタ電極８はその下部中央にシャフト１３が接続され、このシャフト１３はチャンバ底部１０Ａを貫通して下方に延び、シャフト１３の下端部とチャンバ底部１０Ａの中心部とが導電性のベローズ１１により密閉接続されている。サセプタ電極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，サセプタ電極８間の距離の調整ができると共にチャンバ底部１０Ａと電気的に接続されている。従って、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，ハウジング２１，及びシャーシ２はいずれも電気的に導通し直流的には同電位となっている。またシャーシ２は同軸ケーブル１Ａのシールド線（外導電体）に接続され、このシールド線は高周波電源１のコモン側に接続されると共にこの高周波電源１のコモン端子が接地されているので、結局、サセプタ電極８から高周波電源１への帰電路は全て直流的には接地電位になっている。
【００２１】
高周波電力配電体３としては、例えば、幅５０mm〜１００mm、厚さ０．５mm、長さ１００〜３００mmの形状を有する銅板の表面に銀メッキを施したものが用いられており、この高周波電力配電体３は、後述する整合回路２Ａのチューニングコンデンサ２４の出力端子及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。
【００２２】
プラズマ励起電極４の下側には環状凸部４ａが設けられ、この環状凸部４ａと接してプラズマ励起電極４の下には、多数の孔７…が形成されたシャワープレート５が設けられている。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、この空間６にはハウジング２１の側壁を貫通しかつプラズマ励起電極４を貫通してガス導入管１７が接続されている。ガス導入管１７は、導電体からなるとともに、ガス導入管１７の途中には絶縁体１７ａがハウジング２１内側位置に介挿されてプラズマ励起電極４側とガス供給源側とが電気的に絶縁されている。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…からチャンバ６０内に供給される。チャンバ壁１０とプラズマ励起電極４とは環状の絶縁体９により互いに絶縁されている。チャンバ６０には、図示しない排気系が接続されている。
【００２３】
整合回路２Ａは、チャンバ６０内のプラズマ状態の変化などに対応してインピーダンスを調整するために設けられている。整合回路２Ａは、図１に示すように高周波電源１と高周波電力配電体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と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、ロードコンデンサ２２はインダクタンスコイル２３の入力側とシャーシ２（コモン電位部分）との間に設けられている。インダクタンスコイル２３とチューニングコンデンサ２４は、導電体を介さずに直接接続されている。チューニングコンデンサ２４は整合回路２Ａの出力端末とされ、その出力端子ＰＲは高周波電力配電体３を介してプラズマ励起電極４に接続されている。
【００２４】
図２（ａ）は本実施形態におけるシャーシを示す斜視図であり、図２（ｂ）はこのシャーシにおけるインピーダンスの分布を示す等価回路図である。
図２（ａ）においてシャーシ２はアルミニウム合金板からなり、天板２Ｔが正方形の箱形をなし、天板２Ｔの中心を通る軸線が図１に示したプラズマ処理装置の軸線Ｘ−Ｘに一致している。シャーシ２の天板中央から同軸ケーブル１Ａが高周波電源に向けて導出されている。またシャーシ２の下端は円筒状のハウジング２１に連結されている。ハウジング２１もまたその中心軸は軸線Ｘ−Ｘと一致している。
【００２５】
シャーシ２の４面の側壁３８…はいずれも、ハウジング２１側から同軸ケーブル１Ａを通って高周波電源に向かう高周波電流HCの帰電路になっている。これらの側壁３８…は高周波電流HCの流路として図２（ｂ）に示すように、それぞれ高周波電流HCの周波数に対応するインピーダンスＺ1、Ｚ2、Ｚ3、Ｚ4を有している。そして本実施形態のプラズマ処理装置においては、本実施形態の高周波電源１が出力する周波数である４０．６８ＭHzにおいて、インピーダンスＺ1、Ｚ2、Ｚ3、Ｚ4の値が何れも等しくなるように調整されている。すなわち、シャーシ２における帰電路は、高周波電源１に帰還する電流の方向に関して高周波電力の所定の周波数（４０．６８ＭHz）におけるインピーダンスＺ1、Ｚ2、Ｚ3、Ｚ4が軸線Ｘ−Ｘを対称軸として軸対称に等価とされている。同様に、本実施形態ではハウジング２１における帰電路も、所定の周波数（４０．６８ＭHz）におけるインピーダンスが軸線Ｘ−Ｘを対称軸として軸対称に等価とされている。
【００２６】
図１において高周波電源１の出力側（高圧側）と整合回路２Ａとは同軸ケーブル１Ａの心線により接続されている。同軸ケーブル１Ａのシールド線は一方がシャーシ２の天板中央に接続され他方は高周波電源１のコモン側端子に接続されている。高周波電源１のコモン側端子は接地されているので、サセプタ電極８、シャフト１３、ベローズ１１、チャンバ壁１０、ハウジング２１、及びシャーシ２からなる帰電路は何れも直流的には接地電位となっている。またロードコンデンサ２２の一端も直流的に接地された状態となる。
【００２７】
次に本実施形態のプラズマ処理装置を用い、ワークＷにプラズマ処理を施す一実施態様について説明する。図１において、先ずワークＷをサセプタ電極８の上に載置する。次にチャンバ６０内を所定の真空度まで真空引きすると共に、ガス導入管１７からプラズマ生成ガスを導入し、かつ高周波電源１から高周波電力を供給する。このときの稼働条件、例えば真空度、プラズマ生成ガスの種類と処理室内圧力、高周波電力の周波数、電力などはワークＷに施すプラズマ処理の目的や装置の効率などにより変化するが、これらは従来のプラズマ処理装置における稼働条件と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。高周波電源１から供給された高周波電力（高圧側）は同軸ケーブル１Ａの心線を通って整合回路２Ａに入力され出力端子ＰＲから出力され、高周波電力配電体３を通ってプラズマ励起電極４に供給される。このときプラズマ励起電極４は、コモン側にあるサセプタ電極８と対向しているのでチャンバ６０内に真空放電が起こる。ガス導入管１７からチャンバ６０内に導入されたガスはこの真空放電に励起されてプラズマを生成し、シャワープレート５に形成された多数の孔７…を通ってシャワー状にワークＷに射突し、ワークＷの表面に所定のプラズマ処理を行う。
【００２８】
このときプラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間には放電電圧に対応した電位差が生じている。一方、サセプタ電極８から高周波電源１のコモン側に帰還する帰電路となっているシャフト１３，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０、ハウジング２１、シャーシ２、同軸ケーブル１Ａのシールド線もそれぞれ交流的な電気抵抗すなわちインピーダンスを有しているので、サセプタ電極８は直流的には接地電位にあっても、交流的には前記インピーダンスを流れる電流に応じた電位となっている。そこでサセプタ電極８から高周波電源１のコモン側に向けて高周波電流が流れる。この高周波電流はチャンバ壁１０、ハウジング２１、シャーシ２など導電部の表皮全体に広がって流れる。
【００２９】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、シャーシ２の４面の側壁３８…は高周波電流HCの流れる方向に沿ってインピーダンスＺ1、Ｚ2、Ｚ3、Ｚ4が等しくなるように調整されているので、シャーシの表面を流れる高周波電流は均一となり、特定の偏流路が形成されることがない。一方、図３に示すように、シャーシ２の４面の当該周波数におけるインピーダンスが均一化されていない場合は、高周波電流の流路は最もインピーダンスが低い部分（例えば側壁３８ａ）を選んで形成される。シャーシの表面を流れる高周波電流に偏流が発生すると、図３の点線矢印HCで示すように、この流路に対して最短距離となるように電極対１４の間隙を流れる放電流の密度が偏り、結果としてワークＷに対するプラズマ処理にムラが発生する。すなわち、シャーシ２における帰電路の当該周波数におけるインピーダンスを、軸線Ｘ−Ｘを対称軸として軸対称に等価とすることが、ワークＷに対する均一なプラズマ処理を可能としている。
【００３０】
ここで、シャーシ２とハウジング２１は何れも軸線Ｘ−Ｘに関して軸対称の形状とされかつ電気的に連続しているので、シャーシ２は天板が正方形の箱形でありハウジング２１は円筒形であっても、軸線Ｘ−Ｘに垂直な断面は全て軸対称となり、シャーシ２とハウジング２１は一体のシャーシと見なすことができる。そしてこれらを構成する素材の材質が均一である限り、シャーシ２とハウジング２１とが一体化した構造物（広い意味でのシャーシ）は高周波電源に帰還する電流の方向に関してインピーダンスが軸線Ｘ−Ｘを対称軸として軸対称に等価となっている。
【００３１】
本実施形態においては、前記のように軸線Ｘ−Ｘに関してサセプタ電極８及びチャンバ壁１０も軸対称に成形され、かつ同軸ケーブル１Ａはシャーシ２の天板中央から導出されているので、高周波電流の帰路に関して偏流をもたらす要因はほとんど排除され、ワークＷに対する均一なプラズマ処理が実現する。
【００３２】
（実施形態２）
本実施形態は、本発明の範囲内でシャーシの形状を種々に変化させた実施例を示している。シャーシの形状を除く他の構成要素及びその配置は実施形態１のものと同様であるのでここでは詳細な説明を省略する。
図４は、シャーシ２が軸線Ｘ−Ｘを回転軸とする円筒状に成形された実施例を示している。このシャーシ２は、側壁３８を流れて電源に帰還する高周波電流HCに関して、与えられた周波数におけるインピーダンスが軸線Ｘ−Ｘを対称軸として軸対称に等価となっている。
【００３３】
図５は、シャーシ２が軸線Ｘ−Ｘを中心軸とする正五角筒状に成形された実施例を示している。このシャーシ２の５面の側壁３８…は何れも、電源に帰還する高周波電流HCに関して、図中の等価回路Ｚ1〜Ｚ5で模式的に示すように、与えられた周波数におけるインピーダンスＺ1〜Ｚ5が等しくなっている。本実施例では、５面の側壁３８…が軸線Ｘ−Ｘに関して等距離に位置しているので、先の「軸対称」の定義のうち「複数の点が中心軸に直交する平面上で中心軸から等距離にあると共に相互に等間隔に配位した状態」に相当し、インピーダンスは軸線Ｘ−Ｘを対称軸として軸対称に等価となっている。
【００３４】
図６は、シャーシ２が軸線Ｘ−Ｘを回転軸とするドーム状に成形された実施例を示している。この場合、シャーシ２の形状は軸線Ｘ−Ｘを中心軸とする回転体でありかつ同軸ケーブル１Ａがその頂部から導出されているので、側壁３８上の任意の点を通る高周波電流HCに関して、与えられた周波数におけるインピーダンスは軸線Ｘ−Ｘを対称軸として軸対称に等価となっている。
【００３５】
図７は、シャーシ２が角錐台状に成形された実施例を示している。この実施例で、シャーシ２はステンレス鋼板から成形されている。このシャーシ２において、天板２Ｔは正方形でかつその中心軸が軸線Ｘ−Ｘと一致し、また天板２Ｔの中央から同軸ケーブル１Ａが導出されているものの、４面の側壁のうち側壁３８Ａが傾斜して設けられている。他の３面は垂直である。このため傾斜した側壁３８Ａと、その両側の側壁３８Ｂ，３８Ｄと、対向する側壁３８Ｃとはそれぞれ面積が異なっている。従って当然、各側壁を通る高周波電流に関してインピーダンスは異なる。そこでこのインピーダンスの偏差を解消し軸線Ｘ−Ｘに関して各側壁のインピーダンスを軸対称とするための調整手段が施されている。
【００３６】
側壁３８Ａの表面には銅板Ｃｕが貼着されている。銅板はステンレス鋼板よりインピーダンスが低いので、側壁３８ＡのインピーダンスＺ1を実質的に低下させることができる。側壁３８Ｂ，３８Ｄには高周波電流の流路を妨げる方向にスリット３９…が形成されている。これによって側壁３８Ｂ，３８ＤのインピーダンスＺ2，Ｚ4を実質的に上昇させることができる。このように図７の実施例においては、シャーシの形状によるのではなく、インピーダンス調整手段によって、４側壁３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８ＤのそれぞれのインピーダンスＺ1、Ｚ2、Ｚ3、Ｚ4を軸対称に等価としている。インピーダンスを上昇させる手段としては、前記のスリット３９…に代えて、例えば空冷を兼ねたフィンを設けても同様の効果が得られる。
【００３７】
以上説明した本発明のプラズマ処理装置において、シャーシ２、ハウジング２１、チャンバ壁１０などの基材は通常アルミニウム又はステンレス鋼などであるが、これらの表面には、更に高周波電流に対する抵抗が低い低抵抗導電路が設けられていてもよい。低抵抗導電路が設けられていれば、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスをより低減することができる。この低抵抗導電路は金，銀，銅または少なくともこれらを含む合金からなることが好ましい。この低抵抗導電路は前記各部材の表面全体を覆うように形成されていてもよく、又はこれらの表面を通ってサセプタ電極８から高周波電源１に至る１本又は複数の線状又は帯状の低抵抗導電路が設けられていてもよい。
【００３８】
本発明のプラズマ処理装置において、シャーシ２、ハウジング２１、チャンバ壁１０、チャンバ底部１０Ａ、ベローズ１１などの表面は、必要に応じて絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われていてもよい。絶縁被膜としては、ポリイミド，ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体）等が用いられる。ポリイミド，ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）は耐熱性に優れ、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体）は耐摩耗性に優れているので適宜使い分けるか又は多層皮膜を形成することが好ましい。
【００３９】
本発明のプラズマ処理装置においては、好ましくは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などの周波数の高周波電力を投入して、電極対１４の間でプラズマを生成し、このプラズマにより、サセプタ電極８に載置したワークＷにＣＶＤ、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ことができる。
【００４０】
プラズマ処理が例えばＲＩＥ（reactive ion etching）などである場合、ワークＷはサセプタ電極８上に載置せずプラズマ励起電極４の側に取り付けるようにしてもよい。また電極対の構成も、平行平板型の電極対に変えて、ＩＣＰ（inductive coupled plasma）誘導結合プラズマ励起型やＲＬＳＡ（radial line slot antenna）ラジアルラインスロットアンテナ型などであってもよい。
【００４１】
上記構成のプラズマ処理装置は、例えばワークＷに応じた成膜条件、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、各部の動作が図示しない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。従ってこのプラズマ処理装置を使用する際には、処理前のワークＷを図示しない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、搬送ロボットがワークＷをローダカセットからチャンバ６０内に搬送し、チャンバ６０内で一連の処理が順次自動的に行われた後、再び搬送ロボットが処理済みのワークＷをアンローダカセットに収容するようになっている。
【００４２】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置において、インピーダンス整合回路を収容したシャーシには、その中心軸に沿う方向に流れる高周波電流に関して高周波電力の所定の周波数におけるインピーダンスが軸非対称となる場合において、当該インピーダンスを軸対称に等価とするためのインピーダンス調整手段が設けられているので、プラズマ処理室におけるプラズマ密度の偏りを防止し、ワークの処理面に均一なプラズマ処理を行うことができる。
【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一実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】   図２（ａ）は図１の実施形態におけるシャーシを示す斜視図であり、図２（ｂ）はこのシャーシにおけるインピーダンスの分布を示す等価回路図である。
【図３】   プラズマ処理装置における高周波電流の流路を説明するための概念図である。
【図４】   本発明に係るプラズマ処理装置の他の一実施形態に用いられたシャーシの斜視図である。
【図５】   本発明に係るプラズマ処理装置の更に他の一実施形態に用いられたシャーシの斜視図である。
【図６】   本発明に係るプラズマ処理装置の更に他の一実施形態に用いられたシャーシの斜視図である。
【図７】   本発明に係るプラズマ処理装置の更に他の一実施形態に用いられたシャーシの斜視図である。
【図８】  従来のプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…高周波電源、１Ａ…同軸ケーブル
２…シャーシ、２Ｔ…天板、２Ａ…整合回路
３…高周波電力配電体
４…プラズマ励起電極
５…シャワープレート
８…サセプタ電極
１０…チャンバ壁、１０Ａ…チャンバ底部
１１…ベローズ
１３…シャフト
１４…電極対
１７…ガス導入管
２１…ハウジング
３８…（シャーシの）側壁
６０…チャンバ
Ｗ…ワーク
HC…高周波電流（流路）
Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3、Ｚ4、Ｚ5…インピーダンス
【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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