(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し、
前記高周波電力配電体においては、前記出力端子側から前記電極側に向かって前記高周波電源から前記電極まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定され、
前記高周波電力配電体が複数本からなり、
前記複数の高周波電力配電体が、互いに平行状態に設けられてなり、
前記複数の高周波電力配電体が、前記電極の中心に対して軸対称な状態で前記電極に接続されてなり、
前記複数の高周波電力配電体が接続体によって互いに接続され、
前記接続体には、前記電極に略平行な面が設けられてなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記接続体が、前記電極と相似形状の板状体とされてなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記複数の高周波電力配電体が、前記接続体の中心に対して軸対称な状態で前記接続体に接続されてな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。
【請求項４】
前記接続体の表面と裏面とで、それぞれ相似状態となるように前記複数の高周波電力配電体が接続されて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。
【請求項５】
前記接続体が、前記出力端子側から前記電極までに複数設けられてな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。
【請求項６】
前記複数の高周波電力配電体において、該高周波電力配電体の高周波特性が互いに等しく設定されてなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記高周波電力配電体の表面には、中心部に比べて低抵抗材料からなる低抵抗部が設けられてなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記接続体の表面には、中心部に比べて低抵抗材料からなる低抵抗部が設けられてなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記低抵抗部の厚み寸法が、前記高周波電源から供給される高周波電力周波数における表皮深さより大きく設定されてなることを特徴とする請求項７または８記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記高周波電力配電体の表面が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記接続体の表面が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記高周波電力配電体が剛体からなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記接続体が剛体からなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記高周波電力配電体が、前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続される遮蔽導体内部に収容されてなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記接続体が前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続される遮蔽導体内部に収容されてなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか記載の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プラズマ処理装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか記載のプラズマ処理装置が複数設けられてなることを特徴とするプラズマ処理システム。
【請求項１８】
前記複数の接続体が、前記出力端子側から前記電極側に向かって、径方向寸法が大きくなるよう多段に設けられていることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記複数の接続体において、前記複数の高周波電力配電体を頂点とする多角形の面積が、前記出力端子側から前記電極側に向かって大きくなるよう多段に設けられていることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記電極に接続される前記高周波電力配電体部分における電流伝播方向が、前記出力端子に接続される前記高周波電力配電体部分における電流伝播方向に対して垂直な方向に設定されてなることを特徴とする請求項５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、プラズマ処理装置およびプラズマ処理システムに係り、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２７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２７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整合回路２Ａを通して給電板（配電体）３によりプラズマ励起電極４へ供給される。この整合回路２Ａは導電体からなるハウジングにより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の下側には環状の凸部４ａが設けられるとともに、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との間には空間６が形成されている。この空間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４側とガス供給源側とが絶縁されている。
【０００４】
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。
【０００５】
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、このシールド支持板１２Ａ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を貫通して設けられるとともに、この支持筒１２Ｂ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。
【０００６】
図２６に従来のプラズマ処理装置の他の例を示す。図２７に示すプラズマ処理装置とは異なり、図２６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２７で示される高周波電源１５とマッチングボックス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。
【０００７】
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。
【０００８】
【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、給電板３付近の配電体部分におけるインダクタンスが大きく、これにより両電極４，８間のプラズマ発生空間に流れ込む高周波電流が制限されてしまうため、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が減少する可能性があるという問題があった。
また、給電板３の高周波抵抗成分における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。
さらに、給電板３は必ずしも電極４の中央に接続されておらず、これにより高周波電流に偏流を生じる可能性があり、プラズマ発生密度の電極面方向における密度分布を生じ、基板等のプラズマ処理結果である膜厚その他の膜特性において、膜面内方向にばらつきを生じる可能性があるという問題があった。
また、電極４のサイズ（ここでは給電中心から電極周辺までの最長距離）がプラズマ励起周波数の１／４波長に比べて大きくなると定在波が問題となる。すなわち、プラズマ密度に分布が生じ、膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれるという問題が生ずる。
【０００９】
特に上記のような膜面内方向におけるプラズマ処理のばらつきは、投入電力が１５０ＭＨｚ程度で、電極４，８の直径が６０ｃｍ程度、すなわち、被処理基板が直径５０ｃｍ程度になると顕著にあらわれて無視できないという問題があった。
特に、液晶表示用基板用の工程をおこなう装置においては、基板の大型化が進んでおり、この問題は半導体製造用の装置に比べてより顕著であった。
【００１０】
また、上記のようなプラズマ処理のばらつきは、処理進行に伴うプラズマ処理装置の経時変化によっても発生する可能性があり、特に、給電板３の部分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、給電部分の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という問題があった。
これは、例えば、銅板からなる給電板３が整合回路２Ａのチューニングコンデンサ出力端子と、電極４とに接続された状態で、その形状が変化可能な場合、つまり、プラズマ処理前後での変形や、メンテナンス前後での変形が可能な場合や、この給電板３が酸化等した場合に顕著であった。
【００１１】
さらに、上記のようなプラズマ処理装置を複数有する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における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したいという要求が存在していた。
さらに、整合回路２から電極４までの給電部分の設置位置自由度が少ないため、高周波特性を低下することなくこれを改善したいという要求があった。
【００１２】
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．給電部分におけるインダクタンスの低減を図ること。
２．高周波抵抗の低減を図ること。
３．給電ロスの低減を図ること。
４．高周波電流の偏流を防止すること。
５．プラズマ処理の膜面内方向のばらつきを低減すること。
６．給電部分におけるインダクタンスの経時変化を抑制すること。
７．給電部分における高周波抵抗の変動を抑制すること。
８．プラズマ発生空間への電力供給の均一性を向上すること。
９．プラズマ発生状態の安定性を向上すること。
１０．複数回のプラズマ処理における安定性を向上すること。
１１．整合回路の設置自由度を向上すること。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理装置は、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し、
前記高周波電力配電体においては、前記出力端子側から前記電極側に向かって前記高周波電源から前記電極まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定され、
前記高周波電力配電体が複数本からなり、
前記複数の高周波電力配電体が、互いに平行状態に設けられてなり、
前記複数の高周波電力配電体が、前記電極の中心に対して軸対称な状態で前記電極に接続されてなり、
前記複数の高周波電力配電体が接続体によって互いに接続され、
前記接続体には、前記電極に略平行な面が設けられてなることにより上記課題を解決した。
また、前記接続体が、前記電極と相似形状の板状体とされてなることがある。
さらに、前記複数の高周波電力配電体が、前記接続体の中心に対して軸対称な状態で前記接続体に接続されてなることが可能である。
本発明においては、前記接続体の表面と裏面とで、それぞれ相似状態となるように前記複数の高周波電力配電体が接続されてなることが好ましい。
本発明においては、前記接続体が、前記出力端子側から前記電極までに複数設けられてなることができる。
本発明においては、前記複数の高周波電力配電体において、該高周波電力配電体の高周波特性が互いに等しく設定されてなることができる。
本発明において、前記高周波電力配電体の表面には、中心部に比べて低抵抗材料からなる低抵抗部が設けられてなることがより好ましい。
本発明では、前記接続体の表面には、中心部に比べて低抵抗材料からなる低抵抗部が設けられてなることが可能である。
また、本発明において、前記低抵抗部の厚み寸法が、前記高周波電源から供給される高周波電力周波数における表皮深さより大きく設定されてなる手段を採用することもできる。
また、前記高周波電力配電体の表面が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることがある。
本発明においては、前記接続体の表面が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることができる。
さらに、前記高周波電力配電体が剛体からなることができる。
また、前記接続体が剛体からなることが望ましい。
本発明において、前記高周波電力配電体が、前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続される遮蔽導体内部に収容されてなることが可能である。
本発明では、前記接続体が前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続される遮蔽導体内部に収容されてなることがある。
本発明のプラズマ処理装置においては、上述の各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好ましい。
本発明のプラズマ処理システムにおいては、上述の各プラズマ処理装置が複数設けられてなる手段を採用することもできる。
本発明は、前記複数の接続体が、前記出力端子側から前記電極側に向かって、径方向寸法が大きくなるよう多段に設けられていることが可能である。
本発明は、前記複数の接続体において、前記複数の高周波電力配電体を頂点とする多角形の面積が、前記出力端子側から前記電極側に向かって大きくなるよう多段に設けられていることが可能である。
本発明は、前記電極に接続される前記高周波電力配電体部分における電流伝播方向が、前記出力端子に接続される前記高周波電力配電体部分における電流伝播方向に対して垂直な方向に設定されてなることが可能である。
【００１４】
本発明のプラズマ処理装置においては、前記高周波電力配電体において、前記出力端子側から前記電極側に向かって前記高周波電源から前記電極まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定されてなることにより、高周波電力配電体における高周波電流の伝播する空間が広がり、実質的に高周波抵抗が減少してインダクタンスが低減される。結果的に、出力端子から電極までの間の配電体部分における高周波電流に対する制限を低減することができ、例えば、チューニングコンデンサの出力端子であるボルト一本程度の太さになる整合回路出力端子から、直径１００ｃｍ程度の電極までの高周波抵抗を低減することができる。これによって、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。
その結果、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増大を図ることができ、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。
【００１５】
図２４，図２５は高周波電力の伝播状態を説明するための斜視図および電力エネルギー密度を示す模式グラフである。
ここで、「電力の平均密度」とは、狭義の「電流密度」とは異なり、いわば、高周波電力配電体および高周波電力配電体周囲の空間を含めて「空間を伝播するエネルギーをその伝播方向の徴小な長さδｉに対応する板状の空間内における徴小体積あたりのエネルギーの平均値」を意味するものである。
つまり、「前記高周波電力配電体において、前記出力端子側から前記電極側に向かって前記高周波電源から前記電極まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定されてなる」は、実質的に高周波電流が伝播する高周波電力配電体の表面の面積が、高周波電源側から電極側に向かって単純に増大することのみを意味するのではなく、図２４，図２５に示すように、例えばチューニングコンデンサの出力端子とされる整合回路の出力端子ＰＲから電極４までの電流の伝播方向に対してｉ軸を設定し、このｉ軸上で徴小な長さδｉに対応するｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶにおいて、その中の徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が、ｉ軸に沿って整合回路の出力端子ＰＲ側から電極４側に向かって減少する傾向にあるものである。
具体的には、後述するように、出力端子ＰＲ側から電極４側に向かって「高周波電力配電体の本数が増える」「高周波電力配電体のｉ軸に直交する面における断面積が広がる」「高周波電流伝送経路としての高周波電力配電体の表面積が広がる」等を意味するものである。
【００１６】
本発明において、前記高周波電力配電体が複数本からなることにより、従来の高周波電力配電体が単数本からなるものに比べて、高周波電力配電体において、高周波電源から前記電極まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定することができる。
ここで、図２５に示すように、例えば３本とされる高周波電力配電体３ａを設けた場合における、ｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶにおいて、その中の高周波電力配電体３ａ近傍における徴小な体積δＶにおける伝播する高周波電力のエネルギー密度と、図２４に示す高周波電力配電体３’が単数本からなる場合における、ｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶ１において、その中の高周波電力配電体３’近傍における徴小な体積δＶ１における伝播する高周波電力のエネルギー密度とを比較する。
すると、ｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶ（ΔＶ１）において、図２５に示す例えば３本の場合に高周波電力の伝播する部分空間は、図２４に示す１本の場合に高周波電力の伝播する高周波電力配電体３’表面および高周波電力配電体３’周囲の部分空間に比べて、図２５に示す高周波電力配電体３ａの本数に対応して約３倍の大きさになっている。このため、高周波電力配電体の本数に対応して、ｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶ（ΔＶ１）において、高周波電力が伝播するための空間が大きくなっているといえる。
【００１７】
結果的に、高周波電力配電体が複数本からなることにより、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限を低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスを低減することができる。
その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力を増大することが可能となる。
さらに、複数の高周波電力配電体を電極に接続することで、電極に対して複数点から高周波電力を供給することができるため、単一の給電位置から電極に電力を供給する際に問題となっていた、プラズマ励起電極のサイズ（給電位置から電極周辺までの最長距離）がプラズマ励起周波数（高周波電力周波数）の１／４波長に比べて大きい場合の定在波によりプラズマ密度に分布が生じ、膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを防止することができる。
【００１８】
なお、本発明においては、高周波電力配電体が複数本からなる部分があればよく、整合回路の出力端子から電極までの電流経路（配電体部分）に単独経路の接続部分がある場合も含まれるものとする。これは、例えばチューニングコンデンサの出力端子とされる整合回路の出力端子ＰＲから、複数本の高周波電力配電体をプラズマ励起電極に接続する場合、出力端子ＰＲに接続された単独経路部分を介して複数本の高周波電力配電体を接続すること、例えば、円錐形の高周波電力配電体（円錐）の頂点部分を出力端子に接続するとともに、底部に複数の高周波電力配電体を接続することがあり得るからである。つまり「すくなくとも高周波電力配電体複数本からなる部分を有する」ことを意味している。
【００１９】
本発明では、前記複数の高周波電力配電体が、互いに平行状態に設けられてなることにより、この複数の高周波電力配電体表面を伝播する高周波電流が、複数の高周波電力配電体間の空間に作る磁界が互いに打ち消し合うとともに、この打ち消し合いが、伝播方向における複数の高周波電力配電体間の距離が等しい範囲において等しい状態に設定できるとともに、打ち消し合いを高周波電力配電体の延在する方向に等しい状態に設定できるため、配電体部分におけるインダクタンスを低減することができ、これによって、より一層プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力を増大することが可能である。
【００２０】
また、本発明において、前記複数の高周波電力配電体が、前記電極の中心に対して軸対称な状態で前記電極に接続されてなる手段を採用すること、具体的には、２本の高周波電力配電体どうしの対応する点までの距離をそれぞれ等しく配置すること、あるいは、３本以上の複数の高周波電力配電体間の距離を互いに等しく電極に接続した場合か、または、上記のｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶに３本以上の複数の高周波電力配電体が位置する場合に３本以上の高周波電力配電体間の距離をそれぞれ等しく配置することにより、複数の高周波電力配電体が作る磁界を互いに打ち消し合うように設定し、配電体部分におけるインダクタンスをより一層低減することができる。同時に、複数の高周波電力配電体が、前記電極の中心に対して軸対称な状態で前記電極に接続されてなることにより、前記電極における偏流の発生を防止して、プラズマ密度に分布が生じ膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを防止することができる。
【００２１】
ここで、電極中心とは、プラズマ発生空間の電極面方向における中心位置に対応しており、例えば電極の平面形状が円の場合その中心点とされ、矩形の場合は２本の対角線における交点とされる。
また、軸対称とは、上記の電極中心を通り、電極面に垂直な軸線に対して空間的に対称なこと、つまり、それぞれの高周波電力配電体どうしの電極中心に対する接続位置、接続角度（電極中心を通り電極面に垂直な軸線と高周波電力配電体の軸線方向との角度）等の条件が等しくなることを意味している。すなわち、複数の高周波電力配電体が電極に取り付けられる位置が軸対称とされるとともに、それぞれの高周波電力配電体の電極への取り付け状態、つまり、電極面から離間する位置においても電極中心からの距離が等しくなるよう軸対称とされている。さらに、高周波電力配電体が、ｉ軸に直交する方向の断面形状が円のように取り付け角度に依存しない形状でなかった場合に、電極面において取り付け位置と電極中心とを通る直線に対して設定される取り付け角度がいずれも等しく設定される。
【００２２】
また、前記複数の高周波電力配電体が接続体によって互いに接続されてなることにより、接続体を設けない場合に比べて、整合回路の出力端子から電極までの配電体部分において供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度を粗にする際に、電極に接続される高周波電力配電体どうしの間隔を大きく設定することができるため、高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度をより減少し、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限をいっそう低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスをより低減することができる。
その結果、プラズマ発生空間に供給される実効的な高周波電力をさらに増大することが可能となる。
さらに、電極に接続される高周波電力配電体どうしの間隔を大きく設定することができることで、単一点から電極に電力を供給する際に問題となっていた、プラズマ励起電極４のサイズ（給電点から電極周辺までの最長距離）がプラズマ励起周波数（高周波電力周波数）の１／４波長に比べて大きい場合の定在波によりプラズマ密度に分布が生じ、膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを、電極に対して複数点から高周波電力を供給する際に、より効果的に防止することが可能となる。
【００２３】
本発明においては、前記接続体には、前記電極に略平行な面が設けられてなることにより、この面に対して複数の高周波電力配電体を電極中心の中心軸線に対して対称な状態で接続体に接続することができて、高周波電流の伝播方向と直交する面が設けられるため、長さの等しい複数の高周波電力配電体を設けて、高周波電力配電体を高周波インピーダンスを容易に同じくすることができ、各高周波電力配電体を流れる電流を等しくすることができ、偏流防止にさらに効果的である。ここで、高周波電力配電体を非平行に配置した場合には、高周波電力配電体における高周波インピーダンスを等しくする際に長さが異なるためにそれぞれの太さをも考慮することが必要である。また、このような高周波電力配電体を用いることにより、偏流を防止して、接続体および電極間において、高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度をより減少し、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限をいっそう低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスをより低減することができる。その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力をさらに増大することが可能となる。
【００２４】
さらに、前記複数の高周波電力配電体が、接続体の中心に対して軸対称な状態で前記接続体に接続されてなることにより、接続体中心の中心軸線に対して対称に接続することにより、接続体および電極間における偏流を防止して、プラズマ密度に分布が生じ膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを防止することができるとともに、高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度をより減少し、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限をいっそう低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスをより低減することができる。その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力をさらに増大することが可能となる。
【００２５】
また、前記接続体が、前記電極と相似形状の板状体とされてなることにより、板状体とされた接続体の両側面に高周波電力配電体を接続するとき、接続体の整合回路の出力端子側面と電極側面とにおける高周波電力配電体の接続状態を、供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定することで、高周波電力が伝播する空間を電極と相似形状として大きくすることができる。これにより、整合回路の出力端子側から電極側に向かって高周波電力が伝播する空間を大きくする際に、偏流を防止してプラズマ密度に分布が生じ膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを防止することができるとともに、高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度をより減少し、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限をいっそう低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスをより低減することができる。
その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力をさらに増大することが可能となる。
ここで、接続体が相似状態となるとは、電流伝播経路に沿った方向（ｉ軸方向）から見た接続体と電極との輪郭形状がそれぞれ相似になるということを意味し、さらに、接続体がｉ軸に直交していない状態に設けられた場合には、ｉ軸に直交する面への射影した輪郭形状が相似になることを意味している。
【００２６】
本発明においては、前記接続体の表面と裏面とで、それぞれ相似状態となるように前記複数の高周波電力配電体が接続されてなることにより、整合回路の出力端子側から電極側に向かって、供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定する際に、伝播方向に接続体の両側で高周波電力が伝播する空間をそれぞれ相似形状として大きくすることができ、これにより、整合回路の出力端子側から電極側に向かって高周波電力が伝播する空間を大きくする際に、偏流を防止してプラズマ密度に分布が生じ膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを防止することができるとともに、高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度をより減少し、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限をいっそう低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスをより低減することができる。
その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力をさらに増大することが可能となる。
ここで、高周波電力配電体が相似状態に接続されるとは、電流伝播経路に沿った方向から見た接続位置の状態がそれぞれ相似になるということを意味し、高周波電力配電体の接続位置どうしの間隔比率および角度（位置関係）、接続角度（接続体の接続面と高周波電力配電体の軸性方向との角度）等の条件が等しくなることを意味している。
【００２７】
本発明においては、前記接続体が、前記出力端子側から前記電極までに複数設けられてなることにより、整合回路の出力端子側から電極に多段階に高周波電力が伝播する空間を大きくし、供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が多段階に粗になるよう設定することができ、これにより、高周波電力配電体が平行かつ軸対称の条件を満たしながら、６０ｃｍ程度の径寸法の電極により５０ｃｍ程度の径寸法の被処理基板のプラズマ処理をおこなう場合、つまり、被処理基板の径寸法を大きくしてプラズマ処理に必要な電極の径寸法を大きく設定する必要が生じた場合でも−−このような場合、給電点から電極縁部まで距離が大きくなるために偏流が生じやすくなり、高周波抵抗が増大する傾向にあるが−−偏流を防止して、プラズマ密度に分布が生じ、処理結果の基板面内での均一性、例えば、膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを防止することができるとともに、高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度をより減少し、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限をいっそう低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスをより低減することができ、その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力をさらに増大することが可能となる。
【００２８】
本発明においては、前記複数の高周波電力配電体において、該高周波電力配電体の高周波特性が互いに等しく設定されてなること、つまり、複数の高周波電力配電体における径寸法、断面形状、長さ寸法、等の形状が、可能な限り等しく設定されることにより、電流伝播経路としての複数の高周波電力配電体における高周波抵抗、インダクタンスを等しくして、偏流の発生を防止して、プラズマ密度に分布が生じ、処理結果の基板面内での均一性、例えば、膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを防止することができる。ここで、電極面か接続体の接続面、つまり同一の接続面に接続される複数の高周波電力配電体における径寸法および断面形状はいずれも等しく設定され、また、複数の高周波電力配電体における長さ寸法も等しく設定された場合には、電極面と接続体との接続面を平行状態とすることができる。また、電極か接続体の接続面で、異なる接続面に接続される複数の高周波電力配電体における径寸法および断面形状、長さ寸法もいずれも等しく設定されることが好ましく、これにより、複数段に高周波電力配電体および／または接続体が接続される際に、各段における高周波特性の設定を容易にすることが可能となる。
【００２９】
本発明において、前記高周波電力配電体および／または前記接続体の表面には、中心部に比べて低抵抗材料からなる低抵抗部が設けられてなることにより、表皮効果により導体表面付近のみを流れる高周波電流に対して、この高周波電流の伝播する部分における高周波抵抗をより低減することが可能となる。その結果、高周波電力配電体および／または接続体の太さや長さなどの形状に依存することなく、高周波抵抗を低減することができ、この給電部分における電力ロスを低減することができ、結果的に、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。
この低抵抗部は、例えばＡｌ，ステンレス鋼，Ｃｕ等からなる高周波電力配電体および／または接続体の基材（中心部）に対して、低抵抗材として、例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕおよびこれらを含む合金等を適応することができる。また、この低抵抗部は、高周波電力配電体の表面全体、接続体の表裏面全体あるいは、これらの一部分、例えば、高周波電流の伝播経路として設定した場合に好ましい箇所のみに設けることも可能である。
図２８，図２９は、低抵抗部を設けた構成の例である。
このような構成の例として、図２８に示すように、高周波電力配電体３１，３２ａにおいては図示しないが低抵抗部が全面に設けられ、同時に、接続体Ｃ３１においては、高周波電力配電体３１の接続される高周波電源側（後述する出力端子ＰＲ側）の面と側面には表面全体に低抵抗部ＲＬが設けられるとともに、高周波電力配電体３２ａの接続される電極側の面には、各高周波電力配電体３２ａの接続される位置より中心Ｃ３０側には低抵抗部ＲＬを設けず、各高周波電力配電体３２ａの接続される位置より外側つまり縁側には低抵抗部ＲＬを設けることができる。これにより、表皮効果により高周波電流が沿って流れる際にこの高周波電流に対する影響の大きい表面部分にのみ低抵抗部を設けることになる。
また、他の例として、図２９に示すように、高周波電力配電体３２ｂ，３４ｂにおいては図示しないが低抵抗部が全面に設けられ、同時に、接続体Ｃ３２においては、高周波電力配電体３２ｂの接続される高周波電源側（後述する出力端子ＰＲ側）の面と側面には、各高周波電力配電体３２ｂの接続される位置より中心Ｃ３０側には低抵抗部ＲＬを設けず、各高周波電力配電体３２ｂの接続される位置より外側つまり縁側には低抵抗部ＲＬを設けるとともに、高周波電力配電体３４ｂの接続される電極側の面には、各高周波電力配電体３４ｂの接続される位置より中心Ｃ３０側には低抵抗部ＲＬを設けず、各高周波電力配電体３４ｂの接続される位置より外側つまり縁側には低抵抗部ＲＬを設けることができる。これにより、表皮効果により高周波電流が沿って流れる際に、この高周波電流ｉに対する影響が大きい表面の外側部分にのみ低抵抗部を設けることになる。
上記の例としては、いずれも、後述する図４に示す正三角形Ｔ、図１９に示す正三角形Ｔ１〜Ｔ３、図９、図１０に示すような正方形Ｑ、図１２に示すような正５角形ＱＵ、あるいは、正６角形、…の頂点で形成される高周波電力配電体の接続される多角形の内側、つまり中心Ｃ３０側に対応する部分に低抵抗部を設けないことが可能である。
【００３０】
同時に、低抵抗部として、Ａｕ，Ａｇおよびこれらを含む合金等を適応した場合には、高周波電力配電体および／または接続体の基材の表面において、プラズマ処理時における高周波電流による発熱、腐食、酸化等に起因する抵抗値上昇やその他の変質などの経時変化が発生することを抑制し、高周波電力配電体および／または接続体の基材を保護して、高周波抵抗の経時変動を防止し、再現性の高いプラズマ処理を安定しておこなうことが可能となる。
【００３１】
また、本発明において、前記低抵抗部の厚み寸法が、前記高周波電源から供給される高周波電力周波数における表皮深さより大きく設定されてなる手段を採用することにより、表皮効果により実効的に高周波電流の流れる部分の抵抗値を低減することができるため、高周波電力配電体および／または接続体の基体の強度等に影響を与えることなく、高周波抵抗を低減して、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が可能となる。
ここで、表皮効果とは、図５に示すように、導体を交流電流が流れているとき、この電流によってできる円周方向の磁界も電流とともに時間変化し、この電磁誘導によって電流の変化を妨げる方向に逆起電力が発生するが、このとき、導体断面の中心部の電流ほど磁束鎖交数が大きいので逆起電力も大きくなるため、導体断面の中心部の電流密度が小さくなり、電流が周辺部を流れるようになることを意味し、このとき、導体内に、導体表面から電流が浸み込む深さを表皮深さとしょうする。この表皮深さは、以下の式（１）で定義される。
【数１】
0003847581.tif 000002
ここで、
δ：表皮深さ
ω：高周波電源から供給される高周波周波数
μ：透磁率（＝μ0 真空の透磁率）
σ：低抵抗部材の導電率
である。
【００３２】
また、本発明においては、前記高周波電力配電体および／または前記接続体の表面が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることにより、高周波電力配電体および／または接続体において酸化等の経時変化することを防止でき、配電体部分における高周波抵抗の変動を抑制することが可能となり、高周波電力配電体および／または接続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。
【００３３】
また、本発明において前記高周波電力配電体および／または前記接続体が剛体からなることにより、プラズマ処理進行に伴うプラズマ処理装置の経時変化によっても発生する可能性があるプラズマ処理のばらつき、特に、高周波電力配電体および／または接続体に生じる変形によりこの部分の高周波特性が変化すること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うことができ、特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際、回を重ねるごとに、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。
ここで、「剛体」とは、高周波電力配電体および／または接続体がプラズマ処理中に変形しないこと、つまり、「作動中に高周波特性が変化しない」を意味し、さらに、取り外しおよび組み立てを伴う「メンテナンス前後で変形しない」「取り付け時における取り付け位置の再現性を有する」ことを意味している。これにより、プラズマ処理前に設定した高周波特性をプラズマ処理後、そして分解再組み立てを有するその後のメンテナンス後にも維持することができるため、再現性の高いプラズマ処理を安定しておこなうことが可能となる。
【００３４】
さらに、前記高周波電力配電体および／または前記接続体が、前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続される遮蔽導体内部に収容されてなることにより、整合回路の設置場所の自由度を損なうことなく、配電体部分において高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度をより減少し、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限をいっそう低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスをより低減することができ、その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力をさらに増大することが可能となる。
また、外部への不要輻射を遮断できる。
ここで、遮蔽導体は、整合回路がその内部に収容されているマッチングボックスおよびこのマッチングボックスに接続されるシャーシから構成されるとともに、この整合回路とプラズマ励起電極が設けられるチャンバとが離れた位置に設置された場合には、遮蔽導体にはマッチングボックス，シャーシおよびこのシャーシとチャンバとを結んで配電体部分を収容するハウジングの部分を含むものである。これにより整合回路と電極とチャンバとの位置関係に関わりなく、給電部分の遮蔽をおこなうことが可能となる。
ここで、マッチングボックスは、例えば高周波電源からの同軸ケーブルとされる電源線の外導体に接続されて接地電位となっており、かつ、シャーシまたはハウジングは、チャンバ壁およびマッチングボックスに接続されており、これら、チャンバ壁、ハウジング、シャーシ、マッチングボックス、外導体、はそれぞれ、高周波電源から供給された高周波電流が電源側に戻る経路、つまり、電流経路の復路を構成しているものである。
【００３５】
本発明のプラズマ処理装置においては、上述の各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、配電体部分の高周波抵抗等の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、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の差を低減することができる。
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、プラズマ処理結果のばらつきを低減すること、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、の膜特性の差が生じることを防止できる。
【００３６】
本発明のプラズマ処理システムにおいては、上述の各プラズマ処理装置が複数設けられてなる手段を採用することにより、上記のプラズマ処理装置と同様の効果を奏することの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。
【００３７】
【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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、配電体部分３において、高周波電力配電体３１，３２ａが複数本からなるとともに、高周波電力配電体３１，３２ａが接続板（接続体）Ｃ３１によって互いに接続され前記出力端子ＰＲ側から前記電極４側に向かって前記高周波電源１から前記電極４まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定された構成とされている。
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。
【００４０】
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、図３は図２におけるプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の配電体部分３を示す斜視図、図４は図２の配電体部分３およびプラズマ励起電極４を示す平面図である。
【００４１】
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に配電体部分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。
【００４２】
さらに詳細に説明すると、プラズマチャンバ７５には、図２，図３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（対向電極）８が設けられている。プラズマ励起電極４は、配電体部分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および配電体部分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１Ａのシールド線（外導体）に接続されている。
【００４３】
プラズマ励起電極（カソード電極）４は、このプラズマ励起電極４面方向の断面が円形とされるプラズマ室６０に対応して、その輪郭形状が直径３０ｃｍ程度の円形とされている。また、プラズマ励起電極（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（カソード電極）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。
【００４４】
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４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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。具体的には、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ＰＲ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（接地電位部分）２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ＰＲとされており、チューニングコンデンサ２４は配電体部分（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。
【００４７】
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のシールド線に接続されており、このシールド線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。
【００４８】
出力端子ＰＲとプラズマ励起電極４とに接続されている配電体部分３としては、図３に示すように、いずれも断面円形状で径寸法２〜１０ｍｍ、長さ寸法１００〜３００ｍｍの等しい形状を有する棒状の銅からなる剛体の高周波電力配電体３１，３２ａが接続板（接続体）Ｃ３１によって互いに接続されてなるものが用いられており、この高周波電力配電体３１の一端は、整合回路２Ａの出力端子ＰＲとされるチューニングコンデンサ２４の出力端子に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おり、高周波電力配電体３１の他端は接続板（接続体）Ｃ３１の表側面（整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側面）に直交して接続されている。
【００４９】
接続板Ｃ３１は、輪郭形状がプラズマ励起電極４より小さく、このプラズマ励起電極４と相似状態の直径２０ｃｍ程度の円形状の板状体とされて、例えば、厚さ２ｍｍ程度からなる剛体の銅板とされている。この接続板Ｃ３１は、その裏側面がプラズマ励起電極４と平行状態に対向してプラズマ励起電極４と整合回路２Ａの出力端子ＰＲとの間に設けられている。
ここで、接続板Ｃ３１がプラズマ励起電極４と相似状態となるとは、電流伝播経路に沿った方向（ｉ軸方向）から見た接続板Ｃ３１の輪郭形状がそれぞれ相似になるということを意味している。
【００５０】
接続板（接続体）Ｃ３１の裏側面（プラズマ励起電極４側面）には複数の高周波電力配電体３２ａがその一端で接続された状態で垂設され、これら高周波電力配電体３２ａの他端がプラズマ励起電極４表面に直交して接続されている。つまり、プラズマ励起電極４と直交する方向とされる出力端子ＰＲからプラズマ励起電極４までの電流の伝播方向とされるｉ軸と平行に高周波電力配電体３２ａは設けられている。
【００５１】
本実施形態の高周波電力配電体３１，３２ａにおいて、前記出力端子ＰＲ側から前記電極４側に向かって前記高周波電源１からプラズマ励起電極４まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定されてなる。言い換えると、チューニングコンデンサ２４の出力端子ＰＲに取り付けられた一本の高周波電力配電体３１の一端から、プラズマ励起電極４表面に接続された複数本の高周波電力配電体３２ａの他端にむかって、高周波電力配電体３１，３２ａにおける高周波電流の伝播する空間が広がり、実質的に高周波抵抗が減少し、かつインダクタンスが低減されるようになっている。
具体的には、出力端子ＰＲ側は、一本の高周波電力配電体３１とされ、プラズマ励起電極４側は、３本の高周波電力配電体３２ａとされて、高周波電流の伝播する空間としては、約３倍になっている。
【００５２】
ここで、例えば３本とされる複数の高周波電力配電体３２ａは、互いに平行状態とされて、かつ、円形のプラズマ励起電極４の中心４０に対して軸対称な状態でプラズマ励起電極４に接続されている。ここで、軸対称とは、電極中心４０を通り、プラズマ励起電極４面に垂直な軸線Ｌに対して空間的に対称なこと、つまり、それぞれの高周波電力配電体３２ａは、図４に示すように、正三角形Ｔの頂点に位置し、この正三角形Ｔの中心と電極中心４０とが一致するように接続位置を設定している。
また、複数の高周波電力配電体３２ａは、接続板（接続体）Ｃ３１の裏側面（プラズマ励起電極４側面）においても、同様に、正三角形Ｔの頂点に位置し、この正三角形Ｔの中心と接続板Ｃ３１の中心Ｃ３０とが一致するように接続位置を設定している。
そして、高周波電力配電体３１は、接続板Ｃ３１の表側面（整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側面）において、その中心Ｃ３０位置に接続されており、かつ電極中心４０を通り、プラズマ励起電極４面に垂直な軸線Ｌと平衡状態、つまりこの軸線Ｌと一致して設けられている。
ここで、プラズマ励起電極４か接続板Ｃ３１の接続面、つまり同一の接続面に接続される複数の高周波電力配電体３２ａにおける長さ寸法が等しく設定されることで、プラズマ励起電極４と接続板Ｃ３１との対向する接続面どうしを平行状態とすることができる。
【００５３】
ここで、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１が剛体からなるとは、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１が作動中に高周波特性が変化するような変形をしないこと、つまり、上記のような寸法のＣｕからなるものとされる。同時に、この剛体とは、取り外しおよび組み立てを伴う「メンテナンス前後で変形しない」「取り付け時における取り付け位置の再現性を有する」ことを意味している。具体的には、ネジ等の結合手段によって上述の変形しない高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１が相互に接続されるとともに、およびこれらが、出力端子ＰＲ、プラズマ励起電極４と接続されるが、その際、接続状態の正確性が再現性を有するものとされるか、または、例えば溶接等により変形しないように接続されるものとされる。
【００５４】
高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の表面には、Ｃｕからなる中心部に比べてＡｕ，Ａｇのような低抵抗材料からなる低抵抗部ＲＬが設けられている。ここで、低抵抗部ＲＬの厚み寸法が、高周波電源１から供給される高周波電力周波数における表皮深さより大きく設定されている。
図５は高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の低抵抗部ＲＬおよび表皮深さδを説明するための断面図である。
ここで、表皮深さとは、図５に示すように、例えば、銅からなる高周波電力配電体３１，３２ａを交流電流ｉが流れているとき、この電流ｉによってできる円周方向の磁界も電流ｉとともに時間変化し、この電磁誘導によって電流の変化を妨げる方向に逆起電力が発生するが、このとき、導体断面の中心部の電流ほど磁束鎖交数が大きいので逆起電力も大きくなるため電流密度が小さくなり、結果として電流が表面付近を流れるようになる際に、高周波電力配電体３１，３２ａ内に、高周波電力配電体３１，３２ａ表面から電流ｉが浸み込む深さをいい、以下の式（２）で定義される。
【数２】
0003847581.tif 000003
ここで、
δ：表皮深さ
ｆ：高周波電源から供給される高周波周波数
μ：透磁率（＝μ0 真空の透磁率）
σ：導電率
である。
【００５５】
例えば、高周波電源から１３．５６ＭＨｚ程度の周波数ｆの電力が供給されたとき、Ａｇとされる高周波電力配電体３１，３２ａの低抵抗部ＲＬにおける表皮深さとしては、
導電率σ＝１．１０×１０8 Ｓ／ｍ，透磁率μ＝μ0 とすると、
表皮深さδ＝１．３０×１０  μｍ  となり、
低抵抗部ＲＬの厚みは、δ＝１．３０×１０μｍより大きくなるよう、例えば、メッキ等により高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の表面に設けられる。
また、高周波電力配電体３２ａの接続されるＡｌ，Ｃｕ，ステンレス鋼等からなる電極４の接続板Ｃ３１側面にも、同様にして低抵抗部ＲＬを設ける（銀メッキする）ことができ、この際、給電部分の高周波抵抗を低減することが可能となる。
【００５６】
高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の表面は、絶縁体からなる絶縁被膜ＰＣによって覆われてなる。ここで、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の表面とは、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の表面全体を意味し、低抵抗部ＲＬが設けられている場合にはこの低抵抗部ＲＬの表面を覆うようになっている。
ここで、絶縁被膜ＰＣ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）等が適応される。ここで、絶縁被膜ＰＣとしてポリイミド，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）を採用した場合には耐熱性に優れるという特性を生かすことができ、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体）を採用した場合には、耐摩耗性に優れているという特性を生かすことができる。
【００５７】
本実施形態のプラズマチャンバ７５においては、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等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、サセプタ電極８に載置した基板１６にＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、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。
【００５８】
このとき、高周波電力は、高周波電源１から、給電部分として、給電線１Ａの同軸ケーブル，整合回路２Ａ，高周波電力配電体３１，接続板Ｃ３１，高周波電力配電体３２ａ，プラズマ励起電極（カソード電極）４に供給される。一方、高周波電流の経路を考えた場合、電流はこれら給電部分を介してプラズマ空間（チャンバ室６０）を経由した後、さらにもう一方の電極（サセプタ電極）８，シャフト１３，サセプタシールド１２，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０を通り、その後、シャーシ２１，マッチングボックス２，給電線１Ａのシールド線を通り、高周波電源１のアースに戻る。
これら、シャフト１３，サセプタシールド１２，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，給電線１Ａのシールド線は、それぞれ、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、電流経路の復路を構成しているものである。
【００５９】
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に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。
【００６０】
レーザアニール室７８は、図６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。
【００６１】
熱処理室７９は、図７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７９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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
ここで、本実施形態のプラズマ処理装置７１のプラズマチャンバ７５における配電体部分３の高周波特性について説明する。
【００６５】
本実施形態のプラズマチャンバ７５の配電体部分（高周波電力配電体）３においては、出力端子ＰＲ側からプラズマ励起電極４側に向かって高周波電源１から供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度の最大値が粗になるよう設定されている。
ここで、「電力の平均密度」とは、高周波電力配電体３１，３２ａおよびその周囲の空間を含めて「空間を伝播するエネルギーをその伝播方向に徴小な長さδｉに対応する板状の空間内における単位体積あたりのエネルギーの平均値」を意味するものであり、この電力の平均密度が粗になるとは、図３に示すように、チューニングコンデンサ２４の出力端子とされる整合回路の出力端子ＰＲからプラズマ励起電極４までの電流の伝播方向に対してｉ軸を設定し、このｉ軸上で徴小な長さδｉに対応するｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶにおいて、その中の高周波電力配電体３１，３２ａ近傍における徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が、ｉ軸に沿って整合回路の出力端子ＰＲ側からプラズマ励起電極４側に向かって減少することを意味しており、具体的には、出力端子ＰＲ側からプラズマ励起電極４側に向かって、電流の流れる部分の本数が、高周波電力配電体３１単独の１本から高周波電力配電体３２ａの３本に増大している状態により実現され、これは、単純に云っても、ｉ軸と直交する面における高周波電力配電体３１，３２ａの断面積が広がっており、高周波電流伝送経路としての高周波電力配電体３１，３２ａの表面積が広がっていることからもわかる。
【００６６】
これにより、高周波電力配電体３における高周波電流の伝播する空間が広がり、実質的にインダクタンスが低減するとともに、高周波抵抗が減少する。つまり、高周波電力配電体３が複数本からなることにより、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的にインダクタンスが低減して、配電体部分３における高周波電流に対する制限を低減することができる。同時に、配電体部分３において、チューニングコンデンサ２４の出力端子とされる例えばボルト一本程度の太さの整合回路２Ａ出力端子ＰＲから、プラズマ励起電極４まで高周波電力の伝播する空間が拡大し、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスを低減することができる。
その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力を増大することが可能となる。つまり、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増大を図ることができ、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ように、プラズマ処理結果の向上を図ることが可能となる。
【００６７】
本実施形態のプラズマチャンバ７５の配電体部分（高周波電力配電体）３においては、プラズマ励起電極４側の高周波電力配電体３２ａが複数本からなることにより、高周波電力配電体３１が単数本からなる部分に比べて、配電体部分３において、特に高周波電力配電体３２ａにおいて、高周波電源からプラズマ励起電極４まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度を粗にするよう設定することができる。
ここで、図３に示すように、高周波電力配電体３２ａの本数を３本に設定した場合における、ｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶ２中の単位体積δＶ２当たり「伝播する高周波電力のエネルギー密度」と、高周波電力配電体３１が単数本からなる場合における、ｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶ１中の単位体積δＶ１当たり「伝播する高周波電力のエネルギー密度」とを比較する。すると、ｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶ２における高周波電力の伝播する部分空間は、ΔＶ１における高周波電力の伝播する高周波電力配電体３１表面および高周波電力配電体３１周囲の部分空間に対応して、高周波電力配電体３２ａの本数に関連して３倍の大きさになっている。このため、高周波電力配電体３２ａの本数に対応して、ｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶ２において、高周波電源１から供給された高周波電流が伝播するための空間が大きくなっているといえる。
【００６８】
結果的に、高周波電力配電体３２ａが複数本からなることにより、高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度が減少して、実質的にインダクタンスを低減するとともに、高周波抵抗を減少し、結果的に、高周波電源１からプラズマ励起電極４までの給電部分における高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度をより減少し、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限をいっそう低減することができ、同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスをより低減することができる。その結果、プラズマ発生空間に供給される実効的な高周波電力をさらに増大することが可能となる。高周波電流に対する制限を低減することができ、さらに、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、処理速度が向上する、例えば、プラズマＣＶＤ等により膜の積層をおこなう場合には、堆積速度の向上を図ることができる。また、プラズマ空間で消費される実効的な電力を変えずに、プラズマ励起周波数の高周波化により、処理速度の向上を図ることができる。
【００６９】
さらに、複数の高周波電力配電体３２ａをプラズマ励起電極４に接続することで、プラズマ励起電極４に対して図４に示す正三角形Ｔの頂点とされる複数点から高周波電力を供給することができるため、単点から高周波電力を供給する際に問題となっていた、プラズマ励起電極４のサイズ（給電位置から電極周辺までの最長距離）がプラズマ励起周波数（高周波電力周波数）の１／４波長に比べて大きい場合に定在波が原因で、プラズマ発生空間に発生するプラズマ密度に分布が生じ、プラズマ処理に被処理基板面内方向への不均一が生じて、膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを防止することができる。
【００７０】
なお、複数の高周波電力配電体３２ａをプラズマ励起電極４に接続することで、プラズマ励起電極４に対して図４に示す正三角形Ｔ以外にも、図８に示すように、電極中心４０に対して対称な２点、あるいは、電極中心に対して対称な多角形を形成するようにでき、例えば、図９、図１０に示すような正方形Ｑ、図１２に示すような正５角形ＱＵ、あるいは、正６角形、…の頂点とされる複数点から高周波電力を供給することができる。
【００７１】
複数の高周波電力配電体３２ａが、互いに平行状態に設けられてなることにより、この複数の高周波電力配電体３２ａ表面を伝播する高周波電流が、複数の高周波電力配電体３２ａ間の空間に作る磁界、つまりｉ軸に直交する面でみると正三角形Ｔ内部とされる空間にできる磁界が互いに打ち消し合うとともに、この打ち消し合いが、伝播方向（ｉ軸方向）における複数の高周波電力配電体３２ａ間の距離が等しい範囲、つまり、ｉ軸方向で接続板Ｃ３１とプラズマ励起電極４との間の範囲において等しい状態に設定できるため、配電体部分３におけるインダクタンスを低減することができ、これによって、より一層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である。
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、処理速度が向上する。例えば、プラズマＣＶＤ等により膜の積層をおこなう場合には、堆積速度の向上を図ることができる。また、プラズマ空間で消費される実効的な電力を変えずに、プラズマ励起周波数の高周波化により、処理速度の向上を図ることができる。
【００７２】
また、複数の高周波電力配電体３２ａが、プラズマ励起電極４の中心に対して軸対称な状態、つまり、３本の高周波電力配電体３２ａ間の距離をそれぞれ等しく配置してプラズマ励起電極４に接続されているため、複数の高周波電力配電体３２ａが上記のｉ軸に垂直な板状の空間ΔＶ２に作る磁界を互いに打ち消し合うようにでき、配電体部分３におけるインダクタンスをより一層低減することができる。同時に、複数の高周波電力配電体３２ａが、プラズマ励起電極４の中心に対して軸対称な状態でプラズマ励起電極４に接続されてなることにより、プラズマ励起電極４における偏流の発生を防止して、プラズマ発生空間におけるプラズマ密度に分布が生じ膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを防止することができる。
【００７３】
複数の高周波電力配電体３２ａが接続板Ｃ３１によって互いに接続されてこの接続板Ｃ３１が高周波電力配電体３１に接続されていることにより、接続板Ｃ３１を設けない場合に比べて、整合回路の２Ａ出力端子ＰＲからプラズマ励起電極４までの配電体部分３において供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度を粗にする際に、プラズマ励起電極４に接続される高周波電力配電体３２ａどうしの間隔を大きく設定することができるため、高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度をより減少し、実質的にインダクタンスがさらに低減して高周波抵抗が減少し、結果的に、高周波電源１からプラズマ励起電極４に至る給電部分における高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限を低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスを低減することができる。
その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力を増大することが可能となる。
これにより、プラズマ励起電極４に接続される高周波電力配電体３２ａどうしの間隔を大きく設定することができることで、プラズマ励起電極４に対して複数点から高周波電力を供給して、給電位置からプラズマ励起電極４のサイズがプラズマ励起周波数（高周波電力周波数）の１／４波長に比べて大きい箇所が存在する程度にプラズマ励起電極４が大きい場合であっても、定在波によりプラズマ密度に分布が生じ、膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることをより効果的に防止することが可能となる。
【００７４】
接続板Ｃ３１には、プラズマ励起電極４に略平行な面が設けられてなることにより、この面に対して複数の高周波電力配電体３２ａを電極中心４０の中心軸線Ｌに対して対称な状態で接続板Ｃ３１に接続することができて、高周波電流の伝播方向（ｉ軸方向）と直交する面が設けられるため、長さの等しい複数の高周波電力配電体３２ａを設けて、高周波電力配電体３２ａの高周波インピーダンスを容易に同じくすることができ、各高周波電力配電体３２ａを流れる電流を等しくすることができ、偏流防止にさらに効果的である。また、このような高周波電力配電体を用いることにより、偏流を防止して、接続体Ｃ３１およびプラズマ励起電極４間において、高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度をより減少し、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限をいっそう低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスをより低減することができる。その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力をさらに増大することが可能となる。
【００７５】
さらに、複数の高周波電力配電体３２ａが、前記接続板Ｃ３１の中心Ｃ３０に対して軸対称な状態で接続板Ｃ３１に接続されてなることにより、接続板Ｃ３１中心Ｃ３０を通る中心軸線Ｌに対して対称に接続することにより、接続板Ｃ３１から高周波電力配電体３２ａへ流れる高周波電流における偏流を防止して、プラズマ密度に分布が生じ膜厚や膜質の被処理基板面内での均一性が損なわれることを防止することができるとともに、インダクタンスを低減して、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が可能となる。
【００７６】
接続板Ｃ３１が、プラズマ励起電極４と相似形状の板状体とされてなることにより、板状体とされた接続板Ｃ３１の両側面に高周波電力配電体３２ａを接続するとき、接続板Ｃ３１の出力端子ＰＲ側面とプラズマ励起電極４側面とにおける高周波電力配電体の接続状態を、供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定することで、高周波電力が伝播する空間を電極と相似形状として大きくすることができる。これにより、整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側からプラズマ励起電極４側に向かって高周波電力が伝播する空間を大きくする際に、偏流を防止してプラズマ密度に分布が生じ膜厚や膜質の被処理基板面内での均一性が損なわれることを防止することができるとともに、給電部分の高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限をさらに低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスをより一層低減することができる。
その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力をさらに増大することが可能となる。
【００７７】
複数の高周波電力配電体３２ａにおける径寸法、断面形状、長さ寸法等の形状が等しく設定されて、これらの高周波電力配電体３２ａにおける高周波特性が互いに等しく設定されてなることにより、電流伝播経路としての複数の高周波電力配電体３２ａにおける高周波抵抗、インダクタンスを等しくして、偏流の発生を防止して、プラズマ密度に分布が生じ膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを防止することができる。
【００７８】
なお、本実施形態では高周波電力配電体３２ａの断面形状を円形としたが、これ以外にも、図９に示す正方形や、図１５に示す断面矩形、図１１に示す正３角形、図１２に示す正５角形等の断面多角形、あるいは、上述の剛体となるように、図１０，図１３に示す断面Ｌ字状とされた板状体、図１４に示す断面Ｔ字状の板状体として設定することも可能である。この場合、図１５に示すように、電流伝播経路に沿った方向から見た接続状態がそれぞれ相似になるように、高周波電力配電体３２ａどうしの接続位置の比率、接続角度（接続板Ｃ３１またはプラズマ励起電極４の接続面と高周波電力配電体３２ａの軸線Ｌ方向との角度）等の条件が等しくなるよう設定される。
具体的には、図１３に示すように、高周波電力配電体３２ａのＬ字状の一端が電極中心４０を向くようにこの高周波電力配電体３２ａが設けられた際に、高周波電力配電体３２ａのＬ字状の他端は、それぞれ電極４の輪郭である円周方向同一の方向を向くように接続されるように設定される。また、図１４に示すように、図に破線で示す電極中心４０から各高周波電力配電体３２ａの接続位置に向かう直線に対して、高周波電力配電体３２ａのＴ字状の一端がいずれも同じ角度−この場合は平行−に接続されるように設定される。
【００７９】
また、高周波電力配電体３１および高周波電力配電体３２ａにおける径寸法、断面形状、長さ寸法等の形状が等しく設定されて、これらの高周波電力配電体３１，３２ａにおける高周波特性が互いに等しく設定されてなることにより、個々の高周波電力配電体３１，３２ａにおけるインダクタンスおよび高周波抵抗を互いに等しく設定することができ、個々に流れる電流を等しくすることができ、これにより、複数併設された高周波電力配電体３２ａ，３２ａどうしでその内部空間位置における誘導磁界のキャンセルが効率的になり配電体部分３におけるインダクタンスを低減するが可能となる。同時に、個々に流れる電流を等しくすることにより、プラズマ励起電極４への高周波電流の偏流を防止することができ、プラズマ発生空間において発生したプラズマの分布を向上しプラズマ処理における被処理基板面内方向における処理の分布発生を防止することができる。
また、高周波電力配電体３１および高周波電力配電体３２ａにおいて、剛性を保持するように形状が設定されてなる剛体とされていることにより、これらの高周波電力配電体３１，３２ａにおけるインダクタンスおよび高周波抵抗等の高周波特性をそれぞれ安定させることができる。これにより、プラズマ処理進行に伴うプラズマ処理装置の経時変化によっても発生する可能性があるプラズマ処理のばらつきを防止し、時間的に均一で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、回を重ねるごとに、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。
さらに、上述のように電極中心４０に対して高周波電力配電体３１および高周波電力配電体３２ａの配置を対称にすることにより、高周波電流における偏流の発生を防止して、プラズマ発生空間において発生したプラズマの分布を向上しプラズマ処理における被処理基板面内方向における処理の分布発生を防止することができる。
【００８０】
高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の表面には、中心部に比べて低抵抗材料からなる低抵抗部ＲＬが設けられてなることにより、表皮効果により高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１表面付近のみを流れる高周波電流に対して、この高周波電流の伝播する部分における高周波抵抗を、より低減することが可能となる。その結果、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の太さや長さなどの形状に依存することなく、高周波抵抗を最小化でき、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が可能となる。
【００８１】
なお、低抵抗部ＲＬは、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の基材（中心部）がＡｌ，ステンレス鋼等からなる場合には、低抵抗材として、例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕおよびこれらを含む合金等を適応することができる。また、この低抵抗部ＲＬは、高周波電力配電体３１，３２ａの表面全体、接続板Ｃ３１の表裏面全体あるいは、これらの一部分、例えば、高周波電流の伝播経路として設定した場合に好ましい箇所のみに設けることも可能である。
このような構成の例として、図２８に示すように、高周波電力配電体３１，３２ａにおいては図示しないが低抵抗部が全面に設けられ、同時に、接続体Ｃ３１においては、高周波電力配電体３１の接続される高周波電源側（後述する出力端子ＰＲ側）の面と側面には表面全体に低抵抗部ＲＬが設けられるとともに、高周波電力配電体３２ａの接続される電極側の面には、各高周波電力配電体３２ａの接続される位置より中心Ｃ３０側には低抵抗部ＲＬを設けず、各高周波電力配電体３２ａの接続される位置より外側つまり縁側には低抵抗部ＲＬを設けることができる。これにより、表皮効果により高周波電流が沿って流れる際にこの高周波電流に対する影響の大きい表面部分にのみ低抵抗部を設けることになる。
上記の例としては、いずれも、後述するように図４に示す正三角形Ｔ、図１９に示す正三角形Ｔ１〜Ｔ３、図９に示すような正方形Ｑ、図１０に示すような正５角形ＱＵ、あるいは、正６角形、…の頂点で形成される高周波電力配電体３２ａの接続される位置を結んで形成される多角形の内側、つまり中心Ｃ３０側に対応する部分に低抵抗部を設けないことが可能である。
【００８２】
また、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の表面全体にＡｕ，Ａｇおよびこれらを含む合金等のように低腐食性の材料からなる低抵抗部を設けた場合には、プラズマ処理時における高周波電流による発熱、腐食、酸化等に起因する抵抗値上昇やその他の変質などの経時変化が発生することを抑制し、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の基材および低抵抗部を保護して、高周波抵抗の変化を防止し、再現性の高いプラズマ処理を安定しておこなうことが可能となる。
【００８３】
前記低抵抗部ＲＬの厚み寸法が、高周波電源１から供給される高周波電力周波数ｆに対して式（２）で規定される表皮深さδより大きく設定されることにより、高周波電流の流れる部分の抵抗値を低減することができるため、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の基体の強度等に影響を与えることなく、高周波抵抗を低減して、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が可能となる。
【００８４】
また、低抵抗部ＲＬ表面を含んで高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の表面全体が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることにより、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１が酸化することを防止でき、配電体部分３における高周波抵抗の変動を抑制することが可能となり、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１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ようになる。
なお、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の表面全体にＡｕ，Ａｇおよびこれらを含む合金等のように低腐食性の材料からなる低抵抗部を設けた場合には、絶縁被膜を設けないこともできる。
【００８５】
さらに、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１が、作動中に高周波特性が変化するような変形をしないこと、および、取り外しや組み立てを伴うメンテナンス前後で変形せず、かつ、取り付け時における取り付け位置の再現性を有すること、が可能な剛体とされていることにより、プラズマ処理進行に伴ったプラズマチャンバ７５，７６，７７の経時変化により発生する可能性があるプラズマ処理のばらつき、特に、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１に生じる変形によりこの部分の高周波特性が変化すること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うことができ、特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際、回を重ねるごとに、それぞれのプラズマ処理結果を安定させ、再現性の高いプラズマ処理をおこなうことが可能となる。
【００８６】
プラズマチャンバ７５，７６，７７のチャンバ壁１０に接続されるシャーシ（遮蔽導体）２１内部に、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１が収容されている、つまり、高周波電源１から供給された高周波電流における電流経路の復路を構成しているシャーシ２１，マッチングボックス２内部に高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１が収容されていることにより、プラズマチャンバ７５，７６，７７の外部への不要輻射を遮蔽でき、配電体部分３における高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限を低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスを低減することができる。
その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力を増大することが可能となる。
【００８７】
本実施形態のプラズマ処理装置７１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  配電体部分３のインピーダンス、高周波抵抗等の電気的高周波的な特性を個別に設定することにより、これら複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７間の電気的高周波的な機差を低減することが可能となり、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のロスを低減しつつその差を低減することができる。
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、それぞれのプラズマチャンバ７５，７６，７７において、給電板３として、幅５０〜１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍの形状を有する銅板を用いた場合に比べて、プラズマ空間で消費される実効的な電力を５０％程度増大することができる。
【００８８】
さらに、高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１が、作動中に高周波特性が変化するような変形しないこと、および、取り外しや組み立てを伴うメンテナンス前後で変形せず、かつ、取り付け時における取り付け位置の再現性を有すること、が可能な剛体とされていることにより、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、動作の評価をおこない、配電体部分３の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がなく、新規設置時や調整・メンテナンス時において、各プラズマチャンバ７５，７６，７７ごとの機差を低減して処理のばらつきを実質的に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ために必要な調整時間を、大幅に短縮することができる。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。また、このような被処理基板の評価によるプラズマ処理装置７１の動作確認調整に必要な検査用基板等の費用、この検査用基板の処理費用、および、調整作業に従事する作業員の人件費等、コストを大幅に削減することが可能となる。
【００８９】
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に対する配電体部分３の高周波特性の設定をおこなうよう設定したが、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。
【００９０】
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１６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１６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９５，９６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９５，９６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９３は低真空ポンプによって低真空度に排気されている。
【００９１】
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１５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。
【００９２】
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１５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、配電体部分３において、高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂが複数本からなるとともに、高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂが複数の接続体Ｃ３１〜Ｃ３３によって互いに接続され前記出力端子ＰＲ側から前記電極４側に向かって前記高周波電源１から前記電極４まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定された構成とされている。
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。
【００９３】
図１７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１８は図１７におけるプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の配電体部分３を示す正面図、図１９は図１７の配電体部分３およびプラズマ励起電極４を示す平面図である。
【００９４】
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１５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、配電体部分３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、配電体部分３において、高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂが複数の接続体Ｃ３１〜Ｃ３３によって互いに接続され前記出力端子ＰＲ側から前記電極４側に向かって前記高周波電源１から前記電極４まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定された構成とされている。
【００９５】
本実施形態のプラズマチャンバ９５は、図１７〜図１９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。
【００９６】
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給電線２７Ａのシールド線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２９は直流的に同電位となっている。
【００９７】
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１７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は給電線２７Ａのシールド線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。
【００９８】
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。
【００９９】
配電体部分３としては、図１８に示すように、いずれも断面円形状で径寸法２〜１０ｍｍ、長さ寸法１００〜３００ｍｍの等しい形状を有する棒状の銅からなる高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂが複数の接続板（接続体）Ｃ３１〜Ｃ３３によって互いに接続されている。これら高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂおよび接続板Ｃ３１〜Ｃ３３は剛体とされている。
ここでは、接続板Ｃ３１〜Ｃ３３は、いずれもプラズマ励起電極４より小さくいずれも同じ厚さでプラズマ励起電極４と相似状態の銅からなる円板とされ、かつ、いずれもプラズマ励起電極４と平行状態に対向して整合回路２Ａの出力端子ＰＲからプラズマ励起電極４までの間に、接続板Ｃ３１、接続板Ｃ３２、接続板Ｃ３３、の順に径方向寸法が大きくなるよう多段に設けられている。
ここで、接続板Ｃ３１〜Ｃ３３がプラズマ励起電極４と相似状態となるとは、電流伝播経路に沿った方向（ｉ軸方向）から見た接続板Ｃ３１〜Ｃ３の輪郭形状がそれぞれ相似になるということを意味している。
【０１００】
高周波電力配電体３１の一端は、整合回路２Ａの出力端子ＰＲとされるチューニングコンデンサ２４の出力端子に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おり、高周波電力配電体３１の他端は接続板（接続体）Ｃ３１の表側面（整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側面）に直交して接続されている。
【０１０１】
そして、接続板Ｃ３１の裏側面（プラズマ励起電極４側面）には複数の高周波電力配電体３２ｂが垂設され、これら高周波電力配電体３２ｂの他端が接続板Ｃ３２の表側面（整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側面）に直交して接続されている。接続板Ｃ３２の裏側面（プラズマ励起電極４側面）には複数の高周波電力配電体３３ｂがその一端で接続されて垂設され、これら高周波電力配電体３３ｂの他端が接続板Ｃ３３の表側面（整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側面）に直交して接続されている。接続板Ｃ３３の裏側面（プラズマ励起電極４側面）には複数の高周波電力配電体３４ｂがその一端で接続されて垂設され、これら高周波電力配電体３４ｂの他端がプラズマ励起電極４表面に直交して接続されている。これら高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂは、いずれもプラズマ励起電極４と直交する方向とされる出力端子ＰＲからプラズマ励起電極４までの電流の伝播方向のｉ軸と平行に設けられている。
【０１０２】
本実施形態の高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂにおいて、前記出力端子ＰＲ側から前記電極４側に向かって前記高周波電源１からプラズマ励起電極４まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定されてなる。言い換えると、チューニングコンデンサ２４の出力端子ＰＲに取り付けられた一本の高周波電力配電体３１の一端から、プラズマ励起電極４表面に接続された複数本の高周波電力配電体３４ｂの他端にむかって、高周波電力配電体３１，３４ｂにおける高周波電流の伝播する空間が広がり、実質的にインダクタンスが低減するとともに、高周波抵抗が減少するようになっている。
具体的には、配電体部分３の一段目においては、接続板Ｃ３１の表側面（出力端子ＰＲ）側が一本の高周波電力配電体３１、接続板Ｃ３１の裏側面（接続板Ｃ３２の表側面）側が３本の高周波電力配電体３２ｂとされて、高周波電流の伝播する空間が約３倍になっている。
また、配電体部分３の２段目においては、接続板Ｃ３２の表側面の高周波電力配電体３２ｂどうしの間隔よりも接続板Ｃ３２の裏側面（接続板Ｃ３３の表側面）における高周波電力配電体３３ｂどうしの間隔が大きく設定されて高周波電流の伝播する空間が広がっている。
さらに、配電体部分３の３段目においては、接続板Ｃ３３の表側面の高周波電力配電体３３ｂどうしの間隔よりも接続板Ｃ３３の裏側面（プラズマ励起電極４）における高周波電力配電体３４ｂどうしの間隔が大きく設定されて高周波電流の伝播する空間がさらに広がっている。
【０１０３】
ここで、１本の高周波電力配電体３１は、接続板Ｃ３１の表側面（整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側面）において、その中心Ｃ３０位置に接続されており、かつ電極中心４０を通り、プラズマ励起電極４面に垂直な軸線Ｌと平行状態、つまりこの軸線Ｌと一致して設けられている。
３本の高周波電力配電体３２ｂは、互いに平行状態とされて、かつ、円形のプラズマ励起電極４の中心４０に対して軸対称な状態で接続板Ｃ３１の裏側面（プラズマ励起電極４側面）および接続板Ｃ３２の表側面（整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側面）に接続されている。ここで、軸対称とは、電極中心４０を通り、プラズマ励起電極４面に垂直な軸線Ｌに対して空間的に対称なこと、つまり、それぞれの高周波電力配電体３２ｂは、図１９に示すように、正三角形Ｔ１の頂点に位置し、この正三角形Ｔ１の中心，電極中心４０および，接続板Ｃ３１の中心Ｃ３０，接続板Ｃ３２の中心Ｃ３０，とがそれぞれ一致するように接続位置を設定している。
【０１０４】
また、３本の高周波電力配電体３３ｂは、互いに平行状態かつ、軸線Ｌに対して平行とされて、円形のプラズマ励起電極４の中心４０に対して軸対称な状態で接続板Ｃ３２の裏側面および接続板Ｃ３３の表側面に接続されている。ここで、軸対称とは、電極中心４０を通り、プラズマ励起電極４面に垂直な軸線Ｌに対して空間的に対称なこと、つまり、それぞれの高周波電力配電体３３ｂは、図１９に示すように、正三角形Ｔ２の頂点に位置し、この正三角形Ｔ２の中心，電極中心４０および，接続板Ｃ３２の中心Ｃ３０，接続板Ｃ３３の中心Ｃ３０，とがそれぞれ一致するように接続位置を設定している。
そして、３本の高周波電力配電体３４ｂは、互いに平行状態かつ、軸線Ｌに対して平行とされて、円形のプラズマ励起電極４の中心４０に対して軸対称な状態で接続板Ｃ３３の裏側面およびプラズマ励起電極４に接続されている。ここで、それぞれの高周波電力配電体３４ｂは、図１９に示すように、正三角形Ｔ３の頂点に位置し、この正三角形Ｔ３の中心，電極中心４０および，接続板Ｃ３３の中心Ｃ３０，とがそれぞれ一致するように接続位置を設定している。
【０１０５】
このように配電体部分３においては、それぞれの接続板Ｃ３１〜Ｃ３３の表面と裏面とで、それぞれ相似状態となるように前記複数の高周波電力配電体３２ｂ〜３４ｂが接続されている、つまり、それぞれの接続板Ｃ３１〜Ｃ３３における高周波電力配電体３２ｂ〜３４ｂの接続位置を示す正三角形Ｔ１〜Ｔ３が相似状態かつその方向も等しく（頂点の方向が一致した状態で）設けられている。
【０１０６】
ここで、接続板Ｃ３１の接続面、つまり同一の接続面に接続される複数の高周波電力配電体３２ｂにおける長さ寸法が等しく設定され、接続板Ｃ３２の接続面、つまり同一の接続面に接続される複数の高周波電力配電体３３ｂにおける長さ寸法が等しく設定され、接続板Ｃ３３の接続面、つまり同一の接続面に接続される複数の高周波電力配電体３４ｂにおける長さ寸法が等しく設定されることで、プラズマ励起電極４と接続板Ｃ３１〜Ｃ３３とのそれぞれ対向する接続面どうしを平行状態とすることができる。
【０１０７】
ここで、高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂおよび接続板Ｃ３１〜Ｃ３３が剛体からなり、作動中に高周波特性が変化するような変形をせず、取り外しおよび組み立てを伴うメンテナンス前後で変形せず、取り付け時における取り付け位置の再現性を有する。具体的には、上記の寸法の銅からなる棒状体または板状体とされ、ネジ等の結合手段によって上述の変形しない高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂおよび接続板Ｃ３１〜Ｃ３３が接続状態の正確性が再現性を有するように、相互に、および出力端子ＰＲ、プラズマ励起電極４と接続されているか、または、例えば溶接等により変形しないように接続されている。
【０１０８】
高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂおよび接続板Ｃ３１〜Ｃ３３の表面には、図５に示した第１実施形態の高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１と同様に、Ｃｕからなる中心部に比べてＡｕ，Ａｇのような低抵抗材料からなる低抵抗部ＲＬが設けられ、この低抵抗部ＲＬの厚み寸法が、高周波電源１から供給される高周波電力周波数における表皮深さより大きく設定されている。
【０１０９】
さらに、高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂおよび接続板Ｃ３１〜Ｃ３３の表面には、第１実施形態の高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１と同様に、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなる。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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１，２７からそれぞれ高周波電極４とサセプタ電極８とに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。
【０１１３】
本実施形態のプラズマ処理装置９１においては、第１実施形態と同等の効果を奏することができるとともに、各プラズマチャンバ９５，９６の配電体部分（高周波電力配電体）３においては、接続板Ｃ３１〜Ｃ３３が多段に設けられて、出力端子ＰＲ側からプラズマ励起電極４側に向かって高周波電源１から供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度の最大値が粗になるよう設定されている、つまり、ｉ軸に垂直な板状の空間において、高周波電力配電体３１近傍における徴小な体積における高周波電力のエネルギー密度に比べて、高周波電力配電体３２ｂ近傍における徴小な体積における高周波電力のエネルギー密度が粗になっている。また、ｉ軸に垂直な板状の空間において、高周波電力配電体３２ｂ近傍における徴小な体積における高周波電力のエネルギー密度に比べて、高周波電力配電体３３ｂ近傍における微小な体積における高周波電力のエネルギー密度が粗になっている。さらに、ｉ軸に垂直な板状の空間において、高周波電力配電体３３ｂ近傍における徴小な体積における高周波電力のエネルギー密度に比べて、高周波電力配電体３４ｂ近傍における徴小な体積における高周波電力のエネルギー密度が粗になっている。
これにより、高周波電力配電体３における高周波電流の伝播する空間をより一層広げることができ、実質的にインダクタンスをさらに低減するとともに、高周波抵抗をさらに減少することができる。結果的に、配電体部分３における高周波電力の伝播する部分空間において、ｉ軸に垂直な板状の空間における徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分において接続板Ｃ３１一段の第１実施形態に比べて大きくなった３段の接続板Ｃ３１〜Ｃ３３の径方向寸法に対応してプラズマ励起電極４までの高周波電流に対する制限を低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、微小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、接続板Ｃ３１一段の第１実施形態に比べて大きくなった３段の接続板Ｃ３１〜Ｃ３３の径方向寸法に対応してプラズマ励起電極４までの高周波抵抗が実質的に減少して、給電部分における電力ロスを低減することができる。
その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力をより一層増大することが可能となる。
【０１１４】
その結果、本実施形態においては、同一周波数を供給した場合に、接続板Ｃ３１一段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増大を図ることができ、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ように、プラズマ処理結果の向上を図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、接続板Ｃ３１が一段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さらなる上昇を図ることができて、処理速度が一層向上する、例えば、プラズマＣＶＤ等により膜の積層をおこなう場合には堆積速度の向上をさらに図ることができる。また、プラズマ空間で消費される実効的な電力を変えずに、プラズマ励起周波数の高周波化により処理速度のさらなる向上を図ることができる。
【０１１５】
さらに、本実施形態においては、第１実施形態における接続板Ｃ３１一段の正三角形Ｔに対して、その寸法を大きく設定した正三角形Ｔ３の頂点に位置する高周波電力配電体３４ｂをプラズマ励起電極４に接続することで、接続板Ｃ３１一段の高周波電力配電体３２ａの間隔よりも広い高周波電力配電体３４ｂの間隔を有する給電点からプラズマ励起電極４に対して高周波電力を供給することができるため、より大きな径寸法を有するプラズマ励起電極４に対して、定在波が原因でプラズマ発生空間に発生するプラズマ密度に分布が生じてプラズマ処理に被処理基板面内方向への不均一が生じることが防止できて、より大きな径方向寸法を有する被処理基板１６に対して膜厚や膜質の基板面内での均一性が損なわれることを防止することができる。
【０１１６】
また、本実施形態においては、接続板Ｃ３１〜Ｃ３３の異なる接続面つまり表側面と裏側面とに接続される複数の高周波電力配電体３２ｂ〜３４ｂにおける径寸法および断面形状、長さ寸法もいずれも等しく設定されることにより、複数段に高周波電力配電体３１，３２ｂ〜３４ｂおよび接続板Ｃ３１〜Ｃ３３が接続される際に、各段における高周波特性の設定を容易にすることが可能となる。
【０１１７】
なお、本実施形態においては、各段における高周波電力配電体３２ｂ〜３４ｂを接続板Ｃ３１〜Ｃ３３に接続する際に、図１９に示すように正三角形Ｔ１〜Ｔ３をそれぞれ同一の方向に接続したが、図２０に示すように、正三角形Ｔ１＝Ｔ３の中心がいずれも電極中心４０と重なるようにかつ、それぞれの角度が一致しないように接続することも可能である。
また、２段目の接続板Ｃ３２の表側面に接続される高周波電力配電体３２ｂの接続状態と、３段目の接続板Ｃ３３の表側面とに接続される高周波電力配電体３３ｂの接続状態とを、異なるものにすることができる。例えば、図２１に示すように、高周波電力配電体３２ｂを正三角形Ｔ１の頂点に配置し、高周波電力配電体３３ｂを正六角形Ｓ２の頂点に配置することも可能である。
【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。
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。
【０１１９】
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２２は本実施形態のプラズマチャンバの概略構成を示す模式図である。
【０１２０】
本実施形態のプラズマ処理装置は、図１〜図１５に示した第１実施形態と略同等の構成とされ、図１〜図１５に示した第１実施形態と異なる点は、プラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）におけるチャンバとマッチングボックスの位置関係、および、配電体部分３に関する点のみであり、プラズマ処理装置としての構成に関しては第１実施形態に準ずるものとされる。また、これ以外の第１実施形態と略同等の構成要素に関しては同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２１】
本実施形態においても、プラズマチャンバ７５を例に挙げてその構成を説明する。
プラズマチャンバ７５は、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、プラズマ励起電極４はチャンバ壁１０に接続されたシャーシ２１に覆われているが、整合回路２Ａおよび、整合回路２Ａの収容されるマッチングボックス２は、チャンバ室６０の上部位置から離間した位置に設けられている。
【０１２２】
プラズマ励起電極４と整合回路２Ａの出力端子ＰＲとは、配電体部分３で接続されるとともに、この配電体部分（高周波電力配電体）３は、出力端子ＰＲ側からプラズマ励起電極４側に向かって高周波電源１から供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度の最大値が粗になるよう設定されており、本実施形態における配電体部分３は、導体からなるハウジング（遮蔽導体）２１Ａの内部に収納されている、
【０１２３】
このハウジング２１Ａは、シャーシ（遮蔽導体）２１およびマッチングボックス（遮蔽導体）２に接続されるとともに、マッチングボックス２は同軸ケーブルとされる給電線１Ａのシールド線（外導体）に接続されており、このシールド線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，ハウジング２１Ａ，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、チャンバ壁１０、ハウジング２１Ａ、シャーシ２１、マッチングボックス２、給電線１Ａのシールド線、はそれぞれ、高周波電源１から供給された高周波電流ｉが高周波電源１側に戻る経路、つまり、電流経路の復路を構成しているものである。
【０１２４】
このハウジング２１Ａは、特に配電体部分３から外部への不要輻射を遮断するように、配電体部分３を覆うように設けられるとともに、シャーシ２１およびマッチングボックス２に設けられた配電体部分３接続用の穴を覆うように設けられている。
【０１２５】
本実施形態のプラズマチャンバ７５は、配電体部分３において、高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”が複数の接続体Ｃ３１，Ｃ３２’によって互いに接続され前記出力端子ＰＲ側から前記電極４側に向かって前記高周波電源１から前記電極４まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定された構成とされている。
具体的に配電体部分３では、図２２に示すように、等しい断面円形状で経寸法２〜１０ｍｍ、および、異なる長さ寸法１００〜３００ｍｍの形状を有する棒状の銅からなる高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”が接続板（接続体）Ｃ３１に接続され、また、等しい断面円形状で経寸法２〜１０ｍｍ、および、異なる長さ寸法１００〜３００ｍｍの形状を有する棒状の銅からなる高周波電力配電体３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”が、接続体Ｃ３２’に接続されている。これら高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”および接続板Ｃ３１，Ｃ３２’は剛体とされている。
【０１２６】
接続板Ｃ３１は、プラズマ励起電極４より小さく相似状態の銅からなる円板とされ、かつ、接続板Ｃ３２’は、接続板Ｃ３１と同じ厚さの銅板でプラズマ励起電極４より小さくこのプラズマ励起電極４の輪郭を軸線Ｌに対して４５°の角度で交わる面に対して投射した射影図となる楕円形の輪郭と相似状態の輪郭形状を有するものとされる。また、接続板Ｃ３１は、プラズマ励起電極４と直交状態に配置され、接続板Ｃ３２’はプラズマ励起電極４および接続板Ｃ３１に対して４５°を為すように配置されている。これら接続体Ｃ３１，Ｃ３２’は整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側からプラズマ励起電極４側までの間に、接続板Ｃ３１、接続板Ｃ３２’の順に輪郭形状の径方向寸法が大きくなるよう多段に設けられている。
【０１２７】
ここで、配電体部分３で出力端子ＰＲから電極４までの電流の伝播方向であるｉ軸としては、接続板Ｃ３２’よりも出力端子ＰＲ側では接続板Ｃ３１に垂直な方向に設定し、接続板Ｃ３２’よりもプラズマ励起電極４側ではプラズマ励起電極４に垂直な方向に設定する。これにより、接続板Ｃ３１，Ｃ３２’における電流伝播経路に沿った方向（ｉ軸方向）から見た輪郭形状がそれぞれプラズマ励起電極４と相似状態になる。
【０１２８】
高周波電力配電体３１の一端は、整合回路２Ａの出力端子ＰＲとされるチューニングコンデンサ２４の出力端子に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おり、高周波電力配電体３１の他端は接続板（接続体）Ｃ３１の表側面（整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側面）に直交しかつこの接続板Ｃ３１の中心Ｃ３０位置に接続されている。
【０１２９】
そして、接続板Ｃ３１の裏側面（プラズマ励起電極４側面）にはこの裏側面と直交するように複数の高周波電力配電体３２ｃ，３２ｃ’．３２ｃ”がその一端で接続され、これら高周波電力配電体３２ｃ，３２ｃ’．３２ｃ”の他端が接続板Ｃ３２’の表側面（整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側面）に４５°を為して接続されている。接続板Ｃ３２’の裏側面（プラズマ励起電極４側面）には複数の高周波電力配電体３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”の一端が接続板Ｃ３２’の裏側面と４５°を為してかつ高周波電力配電体３２ｃ，３２ｃ’．３２ｃ”と直交して接続され、これら高周波電力配電体３３ｃ，３３ｃ’．３３ｃ”の他端がプラズマ励起電極４表面に直交して接続されている。これら高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”は、いずれもプラズマ励起電極４と直交する方向とされる出力端子ＰＲからプラズマ励起電極４までの電流の伝播方向のｉ軸と平行に設けられている。
【０１３０】
本実施形態の高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”において、前記出力端子ＰＲ側から前記電極４側に向かって前記高周波電源１からプラズマ励起電極４まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定されてなる。言い換えると、チューニングコンデンサ２４の出力端子ＰＲに取り付けられた一本の高周波電力配電体３１の一端から、プラズマ励起電極４表面に接続された複数本の高周波電力配電体３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”の他端にむかって、高周波電力配電体３１，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”における高周波電流の伝播する空間が広がり、実質的にインダクタンスが低減されるとともに、かつ、高周波抵抗が減少されるようになっている。
具体的には、配電体部分３の一段目においては、出力端子ＰＲ側が一本の高周波電力配電体３１、接続板Ｃ３１の裏側面側が３本の高周波電力配電体３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”とされて、高周波電流の伝播する空間が約３倍になっている。また、配電体部分３の２段目においては、接続板Ｃ３２’の表側面の高周波電力配電体３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”どうしの間隔よりも接続板Ｃ３２’の裏側面の高周波電力配電体３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”どうしの間隔が大きく設定されて高周波電流の伝播する空間が広がっている。
【０１３１】
ここで、１本の高周波電力配電体３１は、接続板Ｃ３１の表側面（整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側面）において、その中心Ｃ３０位置に接続されており、かつこの中心Ｃ３０を通り接続板Ｃ３１の表側面に垂直な軸線Ｌ’と平行状態、つまりこの軸線Ｌ’と一致して設けられている。
３本の高周波電力配電体３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”は、互いに平行状態とされて、かつ、円形の接続板Ｃ３１の中心Ｃ３０に対して軸対称な状態で接続板Ｃ３１の裏側面（プラズマ励起電極４側面）および接続板Ｃ３２の表側面（整合回路２Ａの出力端子ＰＲ側面）に接続されている。ここで、軸対称とは、接続板Ｃ３１の中心Ｃ３０を通り、接続板Ｃ３１面に垂直な軸線Ｌ’に対して空間的に対称なこと、つまり、それぞれの高周波電力配電体３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”は、図１９に示した第２実施形態のように、接続板Ｃ３１における正三角形Ｔ１の頂点に位置し、この正三角形Ｔ１の中心，接続板Ｃ３１の中心Ｃ３０，接続板Ｃ３２の中心Ｃ３０，とがそれぞれ一致するように接続位置を設定している。
【０１３２】
また、３本の高周波電力配電体３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”は、互いに平行状態かつ、プラズマ励起電極４の中心４０を通りプラズマ励起電極４に垂直な軸線Ｌに対して平行とされて、円形のプラズマ励起電極４の中心４０に対して軸対称な状態で接続板Ｃ３２’の裏側面およびプラズマ励起電極４面に接続されている。ここで、軸対称とは、電極中心４０を通り、プラズマ励起電極４面に垂直な軸線Ｌに対して空間的に対称なこと、つまり、それぞれの高周波電力配電体３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”は、図１９に示した第２実施形態に対応して、プラズマ励起電極４における正三角形Ｔ２の頂点に位置し、この正三角形Ｔ２の中心，電極中心４０および，接続板Ｃ３２’の中心Ｃ３０がそれぞれ一致するように接続位置を設定している。
ここで、軸線Ｌと軸線Ｌ’とは、接続板Ｃ３２’の中心Ｃ３０で交わるとともに、互いに直交している。
【０１３３】
ここで、接続板Ｃ３２’の表面と裏面とで、それぞれ相似状態となるように高周波電力配電体３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”と高周波電力配電体３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”が接続されている、つまり、接続板Ｃ３１およびプラズマ励起電極４における高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”の接続位置を示す正三角形Ｔ１，Ｔ２が相似状態かつその方向も等しく（頂点の方向が一致した状態と）なるように設定されている。
【０１３４】
ここで、高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”および接続板Ｃ３１，Ｃ３２’が剛体からなり、作動中に高周波特性が変化するような変形をせず、取り外しおよび組み立てを伴うメンテナンス前後で変形せず、取り付け時における取り付け位置の再現性を有する。具体的には、上記の寸法の銅からなる棒状体または板状体とされ、ネジ等の結合手段によって上述の変形しない高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”および接続板Ｃ３１，Ｃ３２’が接続状態の正確性が再現性を有するように、相互に、および出力端子ＰＲ、プラズマ励起電極４と接続されているか、または、例えば溶接等により変形しないように接続されている。
【０１３５】
高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”および接続板Ｃ３１，Ｃ３２’の表面には、図５に示した第１実施形態の高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１と同様に、Ｃｕからなる中心部に比べてＡｕ，Ａｇのような低抵抗材料からなる低抵抗部ＲＬが設けられ、この低抵抗部ＲＬの厚み寸法が、高周波電源１から供給される高周波電力周波数における表皮深さより大きく設定されている。
【０１３６】
さらに、高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”および接続板Ｃ３１，Ｃ３２’の表面には、第１実施形態の高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１と同様に、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなる。
【０１３７】
本実施形態のプラズマ処理装置７１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、各プラズマチャンバ７５，７６，７７の配電体部分（高周波電力配電体）３においては、高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”および接続板Ｃ３１，Ｃ３２’が、チャンバ室６０のチャンバ壁１０に接続される遮蔽導体としてのハウジング２１Ａ，シャーシ２１およびマッチングボックス２に覆われてこれらの内部に収容されること、つまり、高周波電源１から供給された高周波電流経路の復路を構成している遮蔽導体内部に配電体部分３が位置することにより、整合回路２Ａの設置場所の自由度を損なうことなく、同軸ケーブルのように外部への不要輻射を遮断できて、配電体部分３における高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限を低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスを低減することができる。
その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力を増大することが可能となる、つまり、整合回路２Ａとプラズマ励起電極４とチャンバ室６０との位置関係に関わりなく、給電部分の遮蔽をおこなうことが可能となる。
【０１３８】
なお、本実施形態の配電体部分３において、接続板Ｃ３１，Ｃ３２’が、２段からなるものとしたが、より多段にすること、および、接続板Ｃ３２’の一段のみで構成することも可能である。さらに、この配電体部分３が概略Ｌ字状とされる以外にもコ字状やそれ以外の形状に構成されることも可能である。
さらに、接続板Ｃ３２’と高周波電力配電体３１，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”とを４５°を為すように構成したがこれも任意の角度を為すようにすることができる。
【０１３９】
なお、本実施形態の配電体部分３を、図１７に示した第２実施形態における給電板２８に替えて適用することが可能である。
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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４実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第４実施形態］
図２３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。
【０１４２】
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，第３実施形態と略同等のプラズマ処理装置７１，７１’と、図１６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ないし第４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。
【０１４３】
本実施形態のプラズマ処理システムは、図２３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，第３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１６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。
【０１４４】
本実施形態のプラズマ処理システムは、図２３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。
【０１４５】
本実施形態において、複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７のプラズマ励起電極４と整合回路２Ａの出力端子ＰＲとは、配電体部分３で接続されるとともに、この配電体部分（高周波電力配電体）３は、出力端子ＰＲ側からプラズマ励起電極４側に向かって高周波電源１から供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度の最大値が粗になるよう設定されており、本実施形態における配電体部分３は、導体からなるハウジング（遮蔽導体）２１Ａおよび／またはシャーシ２１、マッチングボックス２に覆われてこれらの内部に収容されている。
【０１４６】
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。
【０１４７】
本実施形態のプラズマ処理システムにおいては、第１〜第３実施形態と同等の効果を奏するとともに、プラズマチャンバ９５，９６，９７のプラズマ励起電極４と整合回路２Ａの出力端子ＰＲとは、それぞれ配電体部分３で接続されるとともに、この配電体部分（高周波電力配電体）３は、出力端子ＰＲ側からプラズマ励起電極４側に向かって高周波電源１から供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度の最大値が粗になるよう設定されているため、各プラズマチャンバ９５，９６，９７において、高周波電力の伝播する部分空間におけるエネルギー密度をより減少し、実質的にインダクタンスを低減して、高周波抵抗がさらに減少し、高周波電源１からプラズマ励起電極４に至る給電部分における高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的にインダクタンスが低減して、給電部分における高周波電流に対する制限をいっそう低減することができる。同時に、高周波電力の伝播する部分空間において、徴小な体積δＶにおけるエネルギー密度が減少することになり、実質的に高周波抵抗が減少して、給電部分における電力ロスをさらに低減することができる。
その結果、プラズマ発生空間で消費される実効的な高周波電力を増大すること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をより一層低減することが可能となる。
【０１４８】
また、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により、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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
【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によれば、前記高周波電力配電体において、前記出力端子側から前記電極側に向かって前記高周波電源から前記電極まで供給される高周波電力の単位体積当たりの平均密度が粗になるよう設定されてなることにより、高周波電力配電体における高周波電流の伝播する空間が広がり、実質的に高周波抵抗を減少するとともにインダクタンスを低減して、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におけるプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の配電体部分３を示す斜視図である。
【図４】   図２の配電体部分３およびプラズマ励起電極４を示す平面図である。
【図５】   高周波電力配電体３１，３２ａおよび接続板Ｃ３１の低抵抗部ＲＬおよび表皮深さδを説明するための断面図である。
【図６】   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７】   図１における熱処理室を示す縦断面図である。
【図８】   本発明にかかる高周波電力配電体および接続板の他の実施形態を示す平面図である。
【図９】   本発明にかかる高周波電力配電体および接続板の他の実施形態を示す平面図である。
【図１０】   本発明にかかる高周波電力配電体および接続板の他の実施形態を示す平面図である。
【図１１】   本発明にかかる高周波電力配電体および接続板の他の実施形態を示す平面図である。
【図１２】   本発明にかかる高周波電力配電体および接続板の他の実施形態を示す平面図である。
【図１３】   本発明にかかる高周波電力配電体および接続板の他の実施形態を示す平面図である。
【図１４】   本発明にかかる高周波電力配電体および接続板の他の実施形態を示す平面図である。
【図１５】   本発明にかかる高周波電力配電体および接続板の他の実施形態を示す平面図である。
【図１６】   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１７】   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１８】   図１７におけるプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の配電体部分３を示す正面図である。
【図１９】   図１７の配電体部分３およびプラズマ励起電極４を示す平面図である。
【図２０】   本発明にかかる高周波電力配電体および接続板の他の実施形態を示す平面図である。
【図２１】   本発明にかかる高周波電力配電体および接続板の他の実施形態を示す平面図である。
【図２２】   本発明に係るプラズマ処理装置の第３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２３】   本発明に係るプラズマ処理システムの第４実施形態における概略構成を示す模式図である。
【図２４】   本発明における高周波電力の伝播状態を説明するための斜視図および電力エネルギー密度を示す模式グラフである。
【図２５】   本発明における高周波電力の伝播状態を説明するための斜視図および電力エネルギー密度を示す模式グラフである。
【図２６】   従来のプラズマ処理装置の一例を示す模式図である。
【図２７】   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２８】   本発明にかかる実施形態において配電体部分における低抵抗部を部分的に設けた構成を示す正面図である。
【図２９】   本発明にかかる実施形態において配電体部分における低抵抗部を部分的に設けた構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１…高周波電源
１Ａ，２７Ａ…給電線（高周波電力給電体）
２…マッチングボックス（遮蔽導体）
２Ａ，２５…整合回路
３…配電体部分（高周波電力配電体）
Ｃ３１〜Ｃ３３，Ｃ３２’…接続板（接続体）
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
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…シャーシ（遮蔽導体）
２１Ａ…ハウジング（遮蔽導体）
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
２６…マッチングボックス
２７…第２の高周波電源
２８…給電板（高周波電力配電体）
２９…シャーシ
３１，３２ａ，３２ｂ〜３４ｂ，３２ｃ，３２ｃ’，３２ｃ”，３３ｃ，３３ｃ’，３３ｃ”…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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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