プラズマ処理装置
【課題】被処理基板に対して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。
【解決手段】プラズマ処理装置は、チャンバ２と、チャンバ内で基板Ｇが載置される、下部電極として機能する基板載置台３と、基板載置台３と対向するように設けられ、高周波電力が印加される上部電極１５と、チャンバ２内に処理ガスを導入するシャワーヘッド５と、チャンバ２内を排気する排気装置２８とを具備する。上部電極１５は、２つの電極部材１６、１７からなり、これら電極部材１６、１７に高周波電力が印加された際に各電極部材に定在波が形成され、電極部材１６、１７に形成された複数の定在波の総和によって前記電極平面に形成される電圧分布が均一になるように、電極部材１６、１７の配置またはこれらに形成される定在波の分布が調整される。
【解決手段】プラズマ処理装置は、チャンバ２と、チャンバ内で基板Ｇが載置される、下部電極として機能する基板載置台３と、基板載置台３と対向するように設けられ、高周波電力が印加される上部電極１５と、チャンバ２内に処理ガスを導入するシャワーヘッド５と、チャンバ２内を排気する排気装置２８とを具備する。上部電極１５は、２つの電極部材１６、１７からなり、これら電極部材１６、１７に高周波電力が印加された際に各電極部材に定在波が形成され、電極部材１６、１７に形成された複数の定在波の総和によって前記電極平面に形成される電圧分布が均一になるように、電極部材１６、１７の配置またはこれらに形成される定在波の分布が調整される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造過程では、被処理体である矩形のガラス基板に対してドライエッチング、アッシング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の種々のプラズマ処理が行なわれる。また、太陽電池パネルに用いられるアモルファスシリコン膜やマイクロクリスタリンシリコン膜の成膜にもプラズマ処理が用いられる。
【０００３】
このようなプラズマ処理を行うプラズマ処理装置としては、チャンバ内に、被処理基板を載置する下部電極と、下部電極に対向する上部電極の一対の平板電極を配置し、これらの一方に高周波電力を印加してこれらの間に高周波電界を形成し、この高周波電界により励起される容量結合プラズマを用いるものが多用されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３２５７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近時、ＦＰＤ用のガラス基板等の被処理基板は大型化の一途をたどり、高周波電力を印加する平板電極も大型化している。このように平板電極が大型化すると、高周波電力を印加した際に、電力伝送路である平板電極上に定在波が生じる。このような定在波が生じると、電極上の電位や電流分布が不均一となり、印加した高周波電力によって励起されるプラズマも不均一となり、大型の被処理基板に対して均一なプラズマ処理を行うことが困難となる。
【０００６】
本発明は、被処理基板に対して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しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内で被処理基板を支持し、第１の電極として機能する基板支持部材と、前記基板支持部材に対向するように設けられ、高周波電力が印加される第２の電極と、前記処理容器内に処理ガスを導入するガス導入機構と、前記処理容器内を排気する排気機構とを具備し、前記第２の電極に高周波電力を印加することにより、前記第１の電極と前記第２の電極に高周波電界を形成して、前記ガス導入機構から導入された処理ガスをプラズマ化して被処理基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記第２の電極は、一つの電極平面を構成するように配置された複数の電極部材からなり、前記複数の電極部材に高周波電力が印加された際に各電極部材に定在波が形成され、これら複数の電極部材に形成された複数の定在波の総和によって前記電極平面に形成される電圧分布が均一になるように、前記複数の電極部材の配置または前記複数の電極部材に形成される定在波の分布が調整されることを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プラズマを形成するための高周波電力が印加される第２の電極が、一つの電極平面を構成するように配置された複数の電極部材からなり、前記複数の電極部材は高周波電力が印加された際に定在波が形成され、これら定在波の総和によって前記電極平面に形成される電圧分布が均一になるように配置されるので、第２の電極に高周波電力を供給した際に、各電極部材に形成された定在波が均されて均一な電圧分布が得られ、均一なプラズマを形成することができる。このため、被処理基板に対して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】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置に用いられる上部電極を示す平面図である。
【図３】図１のプラズマ処理装置に用いられる上部電極および上部グランドとして機能するシャワーヘッドの一部を拡大して示す部分断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における電極部材の長手方向の位置とその位置での電圧との関係を示す図であり、電極部材の定在波分布を示すものである。
【図５】本発明の第１の実施形態の他の例を示す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における上部電極を示す平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における電極部材の長手方向の位置とその位置での電圧との関係を示す図であり、電極部材の定在波分布を示すものである。
【図９】本発明の第４の実施形態における上部電極の一例を示す平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態における上部電極の他の例を示す平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態における電極部材の長手方向の位置とその位置での電圧との関係を示す図であり、電極部材の定在波分布を示すものである。
【図１２】本発明の第５の実施形態における上部電極の一例を示す平面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態の上部電極において、インピーダンス調整部による電圧分布の位相の変化を説明するための図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態におけるプラズマ処理装置の一例の一部を示す断面図である。
【図１５】図１４のプラズマ処理装置の上部電極部分を示す底面図である。
【図１６】図１４の上部電極およびシャワーヘッドを拡大して示す断面図である。
【図１７】本発明の第６の実施形態におけるプラズマ処理装置の他の例の一部を示す断面図である。
【図１８】図１７の上部電極およびシャワーヘッドを拡大して示す断面図である。
【図１９】本発明の第７の実施形態における上部電極の一つの電極部材を示す平面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第８の実施形態における上部電極を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
ここでは、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に代表されるＦＰＤ用のガラス基板、太陽電池等の大型基板に対してプラズマＣＶＤ等のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置について説明する。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図、図２はその上部電極を示す平面図、図３はその上部電極および上部グランドとして機能するシャワーヘッドの一部を拡大して示す部分断面図である。
【００１２】
このプラズマ処理装置１は、枚葉式のプラズマ処理装置として構成され、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形されたチャンバ（処理容器）２を有している。このチャンバ２内の底部には矩形状をなす大型の基板Ｇを載置（支持）するための基板載置台（基板支持部材）３が設けられている。
【００１３】
基板載置台３は、アルミニウム等の金属からなり、絶縁部材４を介してチャンバ２の底部に支持されている。基板載置台３は下部電極（第１の電極）として機能し、接地されている。また、基板載置台３の内部には、絶縁体を介してヒータを埋設しておいてもよい。また、チャンバ２の底壁、絶縁部材４および載置台３を貫通するように、基板Ｇのローディングおよびアンローディングを行うための昇降ピン（図示せず）が昇降可能に挿通されている。
【００１４】
チャンバ２の天壁には、基板載置台３に対向するように、基板Ｇと対応する大きさの矩形状のシャワーヘッド５が設けられている。シャワーヘッド５は金属製であり、接地されていて上部グランドとして機能する。
【００１５】
シャワーヘッド５の内部にはガス空間６が形成されており、チャンバ２の天壁中央およびシャワーヘッド５の上部中央を貫通してガス空間６に達するようにガス導入孔７が形成されている。また、シャワーヘッド５の下面には多数のガス吐出孔８が形成されている。
【００１６】
ガス導入孔７にはガス供給機構１０から延びるガス供給配管９が接続されており、ガス供給機構１０からプラズマ処理のための処理ガスがガス供給配管９を介してシャワーヘッド５のガス空間６に供給されるようになっている。そして、ガス空間６に供給された処理ガスは、ガス吐出孔８から基板Ｇに向けて吐出されるようになっている。ガス供給配管９にはバルブ１１とガス流量制御器（図示せず）が設けられている。
【００１７】
シャワーヘッド５の直下には、銅やアルミニウム等の低抵抗の導体で形成された上部電極（第２の電極）１５が設けられている。上部電極１５は、図２に示すように、２つの櫛歯状の電極部材１６、１７からなっており、これら櫛歯状の電極部材１６、１７により一つの電極平面が形成されている。これら電極部材１６、１７は、いずれも複数の短冊状の櫛歯３１を有し、これらが等間隔で平行に延びており、これら複数の櫛歯３１の一端が連結部３２により連結され、他端が終端となっている。また、連結部３２には給電部３３が形成されている。そして、これら電極部材１６、１７は、同じ側に給電部３３が位置し、また、同じ側に終端が位置するように、かつ、電極部材１６の櫛歯３１と電極部材１７の櫛歯３１とが交互にかつ等間隔になるように配置されている。上部電極１５には、給電線１８により整合器１９を介して高周波電源２０が接続されている。給電に際しては、１つの高周波電源２０から２つの電極部材１６および１７の給電部３３に給電されるようになっている。また、電極部材１６の終端は接地されており、電極部材１７の終端は開放終端となっている。なお、この例では、電極部材１６、１７は、給電部近傍で互いに交差しており、交差部では上下に離隔しているが、基板Ｇの配置部分では平面状に配置されている。
【００１８】
上部電極１５は、絶縁部材２１に支持されている。すなわち、上部グランドとして機能するシャワーヘッド５と上部電極１５との間は絶縁部材２１により絶縁されている。絶縁部材２１は、電極部材１６、１７に対応して櫛歯状に設けられている。
【００１９】
図３に拡大して示すように、電極部材１６、１７の内部にはガス空間２３が形成されている。また、電極部材１６、１７の下面にはガス空間２３に接続するように多数のガス吐出孔２４が形成されている。ガス空間２３にはガス供給機構１０から延びるガス供給配管２２が接続されており、ガス供給機構１０からプラズマ処理のための処理ガスがガス供給配管２２を介して電極部材１６、１７のガス空間２３に供給されるようになっている。そしてガス空間２３に供給された処理ガスは、ガス吐出孔２４から基板Ｇに向けて吐出されるようになっている。ガス供給配管２２にはバルブ２５とガス流量制御器（図示せず）が設けられている。
【００２０】
このように、シャワーヘッド５の他、基板Ｇに近接した上部電極１５の電極部材１６、１７からも処理ガスを吐出することにより、基板Ｇに対してより均一に処理ガスを供給することが可能となっている。
【００２１】
電極部材１６、１７には、高周波電力が給電されることにより定在波が形成される。電極の大型化に伴い、高周波電力の伝搬波長に電極サイズが近づくことにより、電極上に定在波が生じる。このように定在波が形成されることにより、電極部材１６、１７には電圧分布が生じる。しかし、これら電極部材１６、１７に形成される複数の定在波の分布を制御することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面内に形成される電圧分布を均一にすることができる。
【００２２】
電極部材１６および１７の定在波は、電極部材１６および１７のインピーダンス特性により変化し、これらのインピーダンス特性を調整することによって、定在波を制御することができる。本実施形態では、電極部材１６の終端を接地、電極部材１７の終端を開放としており、高周波電源２０から印加される高周波電力の周波数を、電極部材上に生じる定在波の波長をλとし、上部電極１５の長さ、すなわち電極部材１６、１７の櫛歯３１の長さを線長Ｌとした場合に、線長Ｌ＝（λ／４）×ｎ（ｎは整数）となるような周波数とする。これにより、電極平面で均一な電圧分布を形成することができる。
【００２３】
図４は、線長Ｌの電極部材１６および１７の長手方向の位置とその位置での電圧（絶対値）との関係を示すものであり、図４（ａ）は上記式でｎ＝１の場合、すなわちＬ＝λ／４となる周波数を印加した場合を示し、図４（ｂ）はｎ＝２の場合、すなわちＬ＝λ／２となる周波数を印加した場合を示す。つまり、図４は、電極部材上に形成される定在波分布を示すものである。図４に示すように、電極部材１６の定在波の電圧Ｖ１と電極部材１７の定在波の電圧Ｖ２との和Ｖ１＋Ｖ２は、電極部材の長手方向においてほぼ均一になる。電極部材１６の櫛歯３１と電極部材１７の櫛歯３１は、交互にかつ等間隔になるように配置されていることから、電極部材１６と電極部材１７の定在波による電圧分布の偏りは、電極部材１６、１７により形成される電極平面内では平均化され、電極平面内の電圧分布は全体として均一となる。
【００２４】
チャンバ２の互いに対向する側壁のシャワーヘッド５と上部電極１５との間の高さ位置には、排気孔２６が形成されており、この排気孔２６には排気管２７が接続され、排気管２７には排気装置２８が接続されている。排気装置２８はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりチャンバ２内を所定の減圧雰囲気まで真空引き可能なように構成されている。排気装置２８により、供給された処理ガスは上部電極１５とシャワーヘッド５との間の空間から横方向に速やかに排気されるので、処理ガスのチャンバ２内における滞在時間を短くすることができる。
【００２５】
また、チャンバ２の側壁には基板搬入出口２９が設けられており、この基板搬入出口２９はゲートバルブ３０により開閉可能となっている。そして、このゲートバルブ３０を開にした状態で搬送装置（図示せず）により基板Ｇが基板搬入出口２９を介して搬入出されるようになっている。
【００２６】
このプラズマ処理装置１は、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を含む制御部４０を有しており、各構成部がこの制御部４０に接続されて制御される構成となっている。
【００２７】
次に、このように構成されるプラズ処理装置１における処理動作について説明する。
まず、ゲートバルブ３０を開いて、基板Ｇを搬送アーム（図示せず）により基板搬入出口２９を介してチャンバ２内へと搬入し、基板載置台３上に載置する。
【００２８】
その後、ゲートバルブ３０を閉じ、排気装置２８によって、チャンバ２内を所定の真空度まで真空引きする。その後、処理ガス供給機構１０から処理ガスを所定の流量で、処理ガス供給配管９、２２、シャワーヘッド５および上部電極１５の電極部材１６、１７を介してチャンバ２内に供給し、チャンバ２内を所定圧力に制御する。この状態で、高周波電源２０から整合器１９を介してプラズマ生成用の高周波電力を上部電極１５に印加し、下部電極としての基板載置台３との間に高周波電界を生じさせて、処理ガスのプラズマを生成し、このプラズマにより基板Ｇにプラズマ処理、例えばプラズマＣＶＤ処理を施す。
【００２９】
従来は、上部電極として平板状のものを用いており、基板の大型化にともなって上部電極が大型化すると、高周波電力を印加した際に、電力伝送路である電極上に定在波が生じ、これにより、電極上の電圧分布が不均一となり、印加した高周波電力によって励起されるプラズマも不均一となって、均一なプラズマ処理を行うことが困難であった。
【００３０】
これに対して本実施形態では、櫛歯状の電極部材１６および電極部材１７を、一つの電極平面が形成されるように、また、電極部材１６の櫛歯３１と電極部材１７の櫛歯３１とが交互にかつ等間隔になるように配置して上部電極１５を構成し、これら電極部材１６、１７に形成される複数の定在波の分布を制御することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面内に形成される電圧分布が均一になるようにする。具体的には、電極部材１６の終端を接地、電極部材１７の終端を開放とし、高周波電源２０から印加される高周波電力の周波数を、電極部材上に生じる定在波の波長をλとした場合に、線長Ｌ＝（λ／４）×ｎ（ｎは整数）となるような周波数とすることにより、図４に示すように、電極平面内で均一な電圧分布を形成する。
【００３１】
このように電極平面で均一な電圧分布が形成されるので、上部電極１５と下部電極である基板載置台３との間の電界分布が均一なものとなり、均一なプラズマを形成することができる。このため、基板Ｇに対して均一なプラズマ処理を行うことができる。
【００３２】
また、プラズマ処理の際に、シャワーヘッド５と上部電極１５の電極部材１６、１７から処理ガスを吐出させるので、基板Ｇに対して均一に処理ガスを供給することができ、より均一なプラズマ処理を行うことができる。
【００３３】
さらに、チャンバ２のシャワーヘッド５と電極１５との間の高さ位置には、排気孔２６が形成され、これら排気孔２６から排気装置２８によりチャンバ２内が排気されるので、上部電極１５とシャワーヘッド５との間の空間から、供給された処理ガスが横方向に速やかに排気され、処理ガスのチャンバ２内での滞在時間を短くすることができ、処理ガスを過剰に解離させてプラズマ処理に関与しない粒子を増加させることを有効に防止することができる。このため、良好なプラズマ処理を行うことができる。例えば、マイクロクリスタリンシリコン（μｃ−Ｓｉ）のプラズマＣＶＤに適用する場合、処理ガスであるＳｉＨ４ガスを過剰に解離させると、微結晶化が阻害され、高品質の膜を得ることが難しいが、本実施形態のようにシャワーヘッド５と上部電極１５との間の空間から横方向へ速やかに排気することにより、チャンバ２内での処理ガスの滞在時間を短くすることができ、処理ガスの過剰な解離を抑制して高品質の膜を形成することができる。
【００３４】
以上のようにして、基板Ｇに対してプラズマ処理を行った後、高周波電力の印加を停止し、処理ガスの供給を停止する。その後、チャンバ２内の排気を行った後、ゲートバルブ３０を開いて基板Ｇをチャンバ２から搬出する。
【００３５】
なお、上記第１の実施形態において、上部グランドであるシャワーヘッド５と上部電極１５との間に絶縁部材２１を設けたが、図５に示すように、上部グランドであるシャワーヘッド５と上部電極１５との距離ｄを十分に大きくすれば、絶縁部材２１は設けなくてもよい。この場合には、基板Ｇと下部電極である基板載置台３との距離をＤとすると、Ｄ＜ｄとすることが好ましい。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、複数の基板に対してプラズマ処理を行うバッチ式のプラズマ処理装置に本発明を適用したものである。
【００３７】
図６は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。このプラズマ処理装置１′は、５枚の基板Ｇを一度に処理するものであり、図１の装置と基本的に同じ構成のプラズマ処理装置であって、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形されたチャンバ（処理容器）５１を有している。このチャンバ５１内の底部には最下段の基板Ｇを載置するための基板載置台５２が設けられている。基板載置台５２は、アルミニウム等の金属からなり、絶縁部材５３を介してチャンバ５１の底部に支持されている。基板載置台５２は最下段の基板Ｇのプラズマ処理のための下部電極として機能し、接地されている。また、基板載置台５２の内部には、絶縁体を介してヒータを埋設しておいてもよい。
【００３８】
基板載置台５２の上方には、２〜５段目の基板Ｇの載置台としても機能する４つの載置台付きシャワーヘッド５４が等間隔で配置されており、最上段の載置台付きシャワーヘッド５４の上方には、同じ間隔をおいてチャンバ５１の天壁に支持されたシャワーヘッド５５が設けられている。載置台付きシャワーヘッド５４およびシャワーヘッド５５は接地されている。
【００３９】
４つの載置台付きシャワーヘッド５４は、１〜４段目の基板Ｇに対して処理ガスを吐出する機能、１〜４段目の基板Ｇに対する上部グランドとしての機能、２〜５段目の基板Ｇに対する載置台としての機能、２〜５段目の基板Ｇに対する下部電極としての機能を有する。
【００４０】
基板載置台５２と最下段の載置台付きシャワーヘッド５４との間には、最下段の基板Ｇのための上部電極１５が設けられ、４つの載置台付きシャワーヘッド５４の隣接するもの同士の間には、２〜４段目の基板Ｇのための上部電極１５が設けられ、最上段の載置台付きシャワーヘッド５４とシャワーヘッド５５との間には、５段目（最上段）の基板Ｇのための上部電極１５が設けられている。
【００４１】
載置台付きシャワーヘッド５４は、下半部が図１のシャワーヘッド１５と同様にガス空間５７とガス吐出孔５８を有し、上半部が基板載置台５２と同様、内部に絶縁体を介して基板Ｇを加熱するためのヒータを埋設しておいてもよい。また、シャワーヘッド５５は、シャワーヘッド５と全く同様にガス空間５７とガス吐出孔５８を有している。
【００４２】
上記５つの上部電極１５は、第１の実施形態の上部電極１５と全く同じ構成を有している。すなわち、上部電極１５は、２つの櫛歯状の電極部材１６、１７からなっており、これら櫛歯状の電極部材１６、１７により一つの電極平面が形成されている。そして、上部電極１５に給電した際に、電極部材１６、１７に形成される複数の定在波を制御することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面で均一な電圧分布が形成されるようにされる。また、第１の実施形態と同様、電極１６、１７に対応するように、絶縁部材２１が櫛歯状に設けられている。５つの上部電極１５には、給電線６１により一つの整合器６２を介して一つの高周波電源６３が接続されている。
【００４３】
また、第１の実施形態と同様、シャワーヘッド５５および載置台付きシャワーヘッド５４には、ガス供給配管６４が接続されており、上部電極１５には、ガス供給配管６５が接続されている。そして、ガス供給機構７０から、ガス供給配管６４、６５を介してシャワーヘッド５５および載置台付きシャワーヘッド５４、ならびに上部電極１５の電極部材１６、１７に処理ガスを供給し、第１の実施形態と同様、それらからチャンバ５１内に処理ガスを吐出するようになっている。なお、ガス供給配管６４にはバルブ６６とガス流量制御器（図示せず）が設けられており、ガス供給配管６５にはバルブ６７とガス流量制御器（図示せず）が設けられている。
【００４４】
チャンバ５１のシャワーヘッド５５または載置台付きシャワーヘッド５４と上部電極１５との間の高さ位置には、排気孔７１が形成されており、この排気孔７１には排気管７２が接続され、排気管７２には排気装置（図示せず）が接続されており、排気装置を作動させることにより、チャンバ５１内が所定の減圧雰囲気まで真空引き可能となっている。第１の実施形態と同様、供給された処理ガスは、シャワーヘッド５５または載置台付きシャワーヘッド５４と上部電極１５との間の空間から横方向に速やかに排気されるので、処理ガスのチャンバ５１内での滞在時間を短くすることができる。
【００４５】
チャンバ５１の側壁には、５枚の基板Ｇを一括して搬入出可能な基板搬入出口（図示せず）が設けられており、この基板搬入出口はゲートバルブ（図示せず）により開閉可能となっている。そして、ゲートバルブを開にした状態で搬送装置（図示せず）により５枚の基板Ｇが一括して基板搬入出口を介して搬入出される。
【００４６】
このプラズマ処理装置１′は、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を含む制御部８０を有しており、各構成部がこの制御部８０に接続されて制御される構成となっている。
【００４７】
このように構成されるプラズ処理装置１′におけるプラズマ処理に際しては、５枚の基板Ｇをチャンバ５１内に搬入し、基板載置台５２および４つの載置台付きシャワーヘッド５４に載置した後、チャンバ５１内を所定の真空度まで真空引きする。その後、処理ガス供給機構７０から処理ガスを所定の流量で、処理ガス供給配管６４、６５、シャワーヘッド５５および載置台付きシャワーヘッド５４、ならびに上部電極１５の電極部材１６、１７を介してチャンバ５１内に供給し、チャンバ５１内を所定圧力に制御する。この状態で、高周波電源６３から整合器６２を介してプラズマ生成用の高周波電力を上部電極１５に印加し、下部電極としての基板載置台５２および載置台付きシャワーヘッド５４と上部電極１５との間に高周波電界を生じさせて、処理ガスのプラズマを生成し、このプラズマにより基板Ｇにプラズマ処理、例えばプラズマＣＶＤ処理を施す。
【００４８】
これにより、第１の実施形態と同様、電極平面で均一な電圧分布が形成されるので、上部電極１５と下部電極である基板載置台５２および載置台付きシャワーヘッド５４との間の電界分布が均一なものとなり、均一なプラズマを形成することができる等の第１の実施形態と同じ効果が得られる他、一度に複数枚の基板Ｇに対してプラズマ処理を行うことができるので、極めて処理効率が高いという効果が付加される。
【００４９】
なお、第２の実施形態では、５枚の基板を一括して処理するプラズマ処理装置を例示したが、一括して処理できる基板の枚数はこれに限らず、２枚以上の任意の数であってよい。
【００５０】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
ここでは、上部電極の他の例を示す。図７は、本発明の第３の実施形態における上部電極を示す平面図である。
本実施形態における上部電極９５は、図７に示すように、２つの櫛歯状の電極部材９６、９７からなっており、これら櫛歯状の電極部材９６、９７により一つの電極平面が形成されている。これら電極部材９６、９７は第１の実施形態の電極部材１６、１７と同様、複数の短冊状の櫛歯３１を有し、これらが等間隔で平行に延びており、これら複数の櫛歯３１の一端が連結部３２により連結され、他端が終端となっている。また、連結部３２には給電部３３が形成されている。そして、これら電極部材９６、９７は、向き合うように、かつ、電極部材９６の櫛歯と電極部材９７の櫛歯とが、交互にかつ等間隔になるように配置されている。電極部材９６の給電部３３には給電線９２ａにより第１の整合器９３ａを介して第１の高周波電源９４ａが接続されている。また、電極部材９７の給電部３３には給電線９２ｂにより第２の整合器９３ｂを介して第２の高周波電源９４ｂが接続されている。もちろん、同一の高周波電源から２つの電極部材９６、９７に給電するようにしてもよい。そして、電極部材９６の各櫛歯３１の終端は開放終端であり、電極部材９７の各櫛歯の終端は接地されている。
【００５１】
上記電極部材１６、１７と同様、電極部材９６、９７には、高周波電力が給電されることにより定在波が形成される。これら電極部材９６、９７に形成される複数の定在波の分布を制御することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面に形成される電圧分布を均一になるようにすることができる。
【００５２】
電極部材９６および９７の定在波は、電極部材９６および９７のインピーダンス特性により変化し、これらの終端の状態を調整してインピーダンス特性を調整することによって、この定在波の分布を制御することができる。本実施形態では、電極部材９６の終端を開放、電極部材９７の終端を接地としており、第１および第２の高周波電源９４ａおよび９４ｂから印加される高周波電力の周波数を、電極部材上に生じる定在波の波長をλとし、上部電極９５の長さ、すなわち電極部材９６、９７の櫛歯３１の長さを線長Ｌとした場合に、線長Ｌ＝（λ／２）×ｎ（ｎは整数）となるような周波数とする。これにより、電極平面で均一な電圧分布を形成することができる。
【００５３】
図８は、線長Ｌの電極部材９６および９７の長手方向の位置とその位置での電圧（絶対値）との関係を示すものであり、図８（ａ）は上記式でｎ＝１の場合、すなわちＬ＝λ／２となる周波数を印加した場合を示し、図８（ｂ）はｎ＝２の場合、すなわちＬ＝λとなる周波数を印加した場合を示す。つまり、図８は、電極部材９６および９７上の定在波分布を示すものである。図８に示すように、電極部材９６の定在波の電圧Ｖ１と電極部材９７の定在波の電圧Ｖ２との和Ｖ１＋Ｖ２が電極部材の長手方向においてほぼ均一になる。
【００５４】
このように本実施形態の上部電極９５を用いることにより、第１の実施形態と同様、均一なプラズマを形成することができる。このため、基板Ｇに対して均一なプラズマ処理を行うことができる。
なお、この実施形態の上部電極は、第１の実施形態の枚葉式の装置でも第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００５５】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
ここでは、上部電極のさらに他の例を示す。図９は本発明の第４の実施形態における上部電極の一例を示す平面図、図１０は他の例を示す平面図である。
【００５６】
本実施形態における上部電極１０５は、図９に示すように、２つの櫛歯状の電極部材１０６、１０７からなっており、これら櫛歯状の電極部材１０６、１０７により一つの電極平面が形成されている。これら電極部材１０６、１０７は、第１の実施形態の電極部材１６、１７と同様、複数の短冊状の櫛歯３１を有し、これらが等間隔で平行に延びており、これら複数の櫛歯３１の一端が連結部３２により連結され、他端が終端となっている。また、連結部３２には給電部３３を有している。そして、これら電極部材１０６、１０７は、向き合うように、かつ、電極部材１０６の櫛歯３１と電極部材１０７の櫛歯３１とが、交互にかつ等間隔になるように配置されている。電極部材１０６の給電部３３には給電線１０２ａにより第１の整合器１０３ａを介して第１の高周波電源１０４ａが接続されている。また、電極部材１０７の給電部３３には給電線１０２ｂにより第２の整合器１０３ｂを介して第２の高周波電源１０４ｂが接続されている。これら高周波電源１０４ａ、１０４ｂの周波数は同一である。もちろん、同一の高周波電源から２つの電極部材１０６、１０７に給電するようにしてもよい。そして、電極部材１０６の各櫛歯３１の終端と電極部材１０７の各櫛歯３１の終端とは同じ状態となっている。図９の例ではいずれの終端も接地である。図１０の例は電極部材１０６の終端も電極部材１０７の終端も開放である。
【００５７】
上記電極部材１６、１７と同様、電極部材１０６、１０７には、高周波電力が給電されることにより複数の定在波が形成される。電極部材１０６および１０７の各定在波は、電極部材１０６および１０７のインピーダンス特性により変化し、これらの終端の状態を調整してインピーダンス特性を調整することによって、この定在波の分布を制御することができる。本実施形態では、電極部材１０６と電極部材１０７の終端の状態を同じにして、電極部材１０６と電極部材１０７に同じ定在波分布が形成されるようにし、これらを向かい合わせで対称に配置することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面に形成される電圧分布を均一になるようにすることができる。
【００５８】
図１１は、線長Ｌの電極部材１０６および１０７の長手方向の位置とその位置での電圧（絶対値）との関係、すなわち電極部材上の定在波分布を示すものであり、図１１（ａ）は電極部材１０６および１０７（櫛歯３１）の終端が接地の場合であり、図１１（ｂ）は電極部材１０６および１０７（櫛歯３１）の終端が開放の場合である。図１１に示すように、同じ定在波分布を有している電極部材１０６および１０７を対称に配置し、定在波分布が線長Ｌの中央線（Ｌ／２）に対して線対称となっていることから、電極部材１０６の定在波の電圧Ｖ１と電極部材１０７の定在波の電圧Ｖ２との和Ｖ１＋Ｖ２が電極部材の長手方向においてほぼ均一になる。このような定在波分布は、これに対応する周波数の高周波電力を、高周波電源１０４ａ、１０４ｂから印加することにより実現することができる。
【００５９】
このように本実施形態の上部電極１０５を用いることにより、第１の実施形態と同様、均一なプラズマを形成することができる。このため、基板Ｇに対して均一なプラズマ処理を行うことができる。
なお、この実施形態の上部電極も、第１の実施形態の枚葉式の装置でも第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００６０】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
ここでは、上部電極のさらにまた他の例を示す。図１２は本発明の第５の実施形態における上部電極の一例を示す平面図である。
本実施形態における上部電極１１５は、図１２に示すように、２つの櫛歯上の電極部材１１６、１１７からなっており、これら櫛歯状の電極部材１１６、１１７により一つの電極平面が形成されている。これら電極部材１１６、１１７は、第１の実施形態の電極部材１６、１７と同様、複数の短冊状の櫛歯３１を有し、これらが等間隔で平行に延びており、これら複数の櫛歯３１の一端が連結部３２により連結され、他端が終端となっている。また、連結部３２には給電部３３を有している。そして、これら電極部材１１６、１１７は、向き合うように、かつ、電極部材１１６の櫛歯３１と電極部材１１７の櫛歯３１とが、交互にかつ等間隔になるように配置されている。電極部材１１６の給電部３３には給電線１１２ａにより第１の整合器１１３ａを介して第１の高周波電源１１４ａが接続されている。また、電極部材１１７の給電部３３には給電線１１２ｂにより第２の整合器１１３ｂを介して第２の高周波電源１１４ｂが接続されている。これら高周波電源１１４ａ、１１４ｂの周波数は同一である。もちろん、同一の高周波電源から２つの電極部材１１６、１１７に給電するようにしてもよい。電極部材１１６の櫛歯３１の終端および電極部材１１７の櫛歯３１の終端には、インピーダンス調整部１１８が設けられている。インピーダンス調整部１１８は、コイル（Ｌ終端）またはコンデンサ（Ｃ終端）を有している。
【００６１】
上記電極部材１６、１７と同様、電極部材１１６、１１７には、高周波電力が給電されることにより定在波が形成される。このように定在波が形成されることにより、電極部材１１６、１１７には電圧分布が生じているが、これら電極部材１１６、１１７に形成される複数の定在波の分布を制御することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面に形成される電圧分布を均一になるようにすることができる。
【００６２】
電極部材１１６および１１７の定在波は、電極部材１１６および１１７のインピーダンス特性により変化し、これらの終端の状態を調整してインピーダンス特性を調整することによって、この定在波の分布を制御することができる。本実施形態では、電極部材１１６と電極部材１１７の終端のインピーダンスをインピーダンス調整部１１８によって調整する。
【００６３】
上部電極１１５に印加する高周波電力の周波数と電極部材１１６、１１７の線長Ｌのミスマッチにより、単にこれら電極部材の終端を接地または開放にしてもこれら電極部材上に所望の分布の定在波を形成することができない場合があるが、本実施形態のように、電極部材１１６、１１７の終端にインピーダンス調整部１１８を設けて終端をコイルまたはコンデンサーとすることにより、定在波の位相を変化させて所望の定在波分布を得ることができる。
【００６４】
図１３は、横軸に電極部材１１６の線長Ｌの櫛歯の長手方向の位置と電圧（絶対値）との関係、すなわち電極部材上の定在波分布を示すものであり、図１３（ａ）は電極部材１１６の終端が接地の場合とインピーダンス調整部１１８としてコイルを設けたもの場合を示し、図１３（ｂ）は電極部材１１６の終端が接地の場合とインピーダンス調整部１１８としてコンデンサーを設けた場合を示す。図１３に示すように、コイル接続時は接地終端に対して位相が進み、コンデンサー接続時には接地終端に対し位相が遅れ、定在波分布を線長Ｌの中央線（Ｌ／２）の点に対して点対称とすることができる。したがって、電極部材１１６と電極部材１１７を向かい合わせで対称に配置することにより、第４の実施形態と同様、定在波分布を線長Ｌの中央線（Ｌ／２）に対して線対称とすることができ、電極部材１１６の定在波の電圧Ｖ１と電極部材１１７の定在波の電圧Ｖ２との和Ｖ１＋Ｖ２が電極部材の長手方向においてほぼ均一になる。
【００６５】
このように本実施形態の上部電極１１５を用いることにより、第１の実施形態と同様、均一なプラズマを形成することができる。このため、基板Ｇに対して均一なプラズマ処理を行うことができる。
なお、この実施形態の上部電極も、第１の実施形態の枚葉式の装置でも第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００６６】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
ここでは、上部グランドとして機能するシャワーヘッドおよび上部電極の他の構造例を示す。図１４は本発明の第６の実施形態におけるプラズマ処理装置の一例の一部を示す断面図、図１５はその上部電極部分を示す底面図である。
【００６７】
本実施形態のプラズマ処理装置においては、シャワーヘッドおよび上部電極の構造が第１の実施形態と異なる他は、第１の実施形態と同様に構成されている。
【００６８】
チャンバ２の天壁には、基板載置台２に対向するように、基板Ｇと対応する大きさの矩形状のシャワーヘッド１２０が設けられている。シャワーヘッド１２０は、金属製であり、接地されていて上部グランドとして機能する。そして、下方に延びるように設けられた複数の横グランド１２１を有している。
【００６９】
シャワーヘッド１２０の直下には、上部電極１２５が設けられている。上部電極１２５は、図１５に示すように、２つの櫛歯状の電極部材１２６、１２７からなっており、これら櫛歯状の電極部材１２６、１２７により一つの電極平面が形成されている。これら電極部材１２６、１２７は、いずれも断面が縦長矩形状をなし、直線状に延びる複数の櫛歯３１ａを有し、これらが等間隔で平行に延びており、これら複数の櫛歯３１ａの一端が連結部３２ａにより連結され、他端が終端となっている。また、連結部３２ａには給電部３３ａが形成されている。そして、これら電極部材１２６、１２７は、向き合うように、かつ、電極部材１２６の櫛歯３１ａと電極部材１２７の櫛歯３１ａとが、交互にかつ等間隔になるように配置されている。電極部材１２６および１２７の給電部３３ａには図示はしていないが、給電線により整合器を介して高周波電源が接続されている。
【００７０】
上記横グランド１２１は、図１４、１５に示すように、隣接する櫛歯３１ａの間に挿入されるように設けられている。
【００７１】
図１６の拡大図に示すように、シャワーヘッド１２０の内部にはガス空間１３１が形成されており、ガス供給機構からガス供給配管（いずれも図示せず）を介して処理ガスがその中へ供給されるようになっている。また、ガス空間１３１に連続するように横グランド１２１の内部にガス空間１３２が形成されており、横グランド１２１の先端部の両側にはガス空間１３２に連続するように複数のガス吐出孔１３３が形成されている。そして、ガス空間１３１に供給された処理ガスが、ガス空間１３２およびガス吐出孔１３３を介して横方向に吐出されてチャンバ２内に供給されるようになっている。
【００７２】
また、電極部材１２６、１２７の内部にはガス空間１４１が形成されている。また、電極部材１２６、１２７の側面にはガス空間１４１に接続するように複数のガス吐出孔１４２が形成されている。ガス空間１４２には、ガス供給機構およびガス供給配管（いずれも図示せず）を介して処理ガスが供給されるようになっている。そして、ガス空間１４１に供給された処理ガスがガス吐出孔１４２を介して横方向に吐出されてチャンバ２内に供給されるようになっている。
【００７３】
このように、横グランド１２１を電極部材１２６、１２７を構成する櫛歯３１ａに対向して設けることにより、上部電極１２５を構成する電極部材１２６、１２７は、下部電極である基板載置台３にカップリングする他、横グランド１２１ともカップリングしてプラズマを形成する。このため、従来の構造に比べて、基板とプラズマとの距離を離すことができる。このため、基板Ｇに対して過剰なプラズマ作用が及ぼされることを防止することができる。例えばμｃ−Ｓｉ膜の成膜においては、基板上での過剰な反応を抑制して、高品質の膜を得ることができる。
【００７４】
また、横グランド１２１の先端部に形成されたガス吐出孔１３３および電極部材１２６、１２７に形成されたガス吐出孔１４２から横方向に処理ガスが吐出され、排気孔２６から横方向に排気されるので、第１の実施形態よりもさらに速やかに処理ガスを排気することができ、処理ガスのチャンバ２内での滞在時間を一層短くすることができる。このため、処理ガスを過剰に解離させてプラズマ処理に関与しない粒子を増加させることを一層有効に防止することができる。例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やマイクロクリスタリンシリコン（μｃ−Ｓｉ）のプラズマＣＶＤに適用する場合、処理ガスであるＳｉＨ４ガスのチャンバ２内での処理ガスの滞在時間を著しく短くすることができ、処理ガスの過剰な解離を極めて有効に抑制して形成される膜の膜質をより一層良好にすることができる。
【００７５】
図１７は本発明の第６の実施形態におけるプラズマ処理装置の他の例の一部を示す断面図、図１８はシャワーヘッドおよび上部電極を拡大して示す断面図である。
【００７６】
この例では、図１４〜１６の例と同様に横グランドが形成されている例を示す。シャワーヘッド１５０の下方に断面半円状の窪みを形成するように横グランド１５１が設けられている。また、上部電極１５５として、図１４〜１６の例と同様に櫛歯状をなす電極部材１５６、１５７が向かい合うように設けられている点は、上部電極１２５と同様であるが、電極部材１５６、１５７の櫛歯が円筒状をなしている点が異なっている。そして、電極部材１５６、１５７の櫛歯３１ｂは、隣接する横グランド１５１の間の半円状の凹部に位置している。また、図１８の拡大図に示すように、シャワーヘッド１５０の内部にはガス空間１６１が形成されており、ガス供給機構からガス供給配管（いずれも図示せず）を介して処理ガスがその中へ供給されるようになっている。また、ガス空間１６１に連続するように横グランド１５１の内部に半円状の凹部に沿って半円状のガス空間１６２が形成されており、横グランド１５１には、半円状の凹部に沿ってガス空間１６２に連続するように複数のガス吐出孔１６３が形成されている。そして、ガス空間１６１に供給された処理ガスが、ガス空間１６２およびガス吐出孔１６３を介して吐出されてチャンバ２内に供給されるようになっている。
【００７７】
また、電極部材１５６、１５７の内部には断面円形のガス空間１７１が形成されている。また、電極部材１５６、１５７の外周全面にガス空間１７１に接続するように複数のガス吐出孔１７２が形成されている。ガス空間１７１には、ガス供給機構およびガス供給配管（いずれも図示せず）を介して処理ガスが供給されるようになっている。そして、ガス空間１７１に供給された処理ガスがガス吐出孔１７２を介して全方向に吐出されてチャンバ２内に供給されるようになっている。
【００７８】
このように、横グランド１５１を電極部材１５６、１５７を構成する櫛歯３１ｂに対向して設けることにより、図１４〜１６の例と同様、上部電極１５５を構成する電極部材１５６、１５７は、下部電極である基板載置台３にカップリングする他、横グランド１５１ともカップリングしてプラズマを形成する。また、上部電極１５５を構成する電極部材１５６、１５７の櫛歯を円筒状とし、上部グランドとして機能するシャワーヘッド１５０の横グランド１５１を含む壁部も曲面化したので、角部への電界集中等を緩和することができ、より効率的に上部電極１５５と横グランド１５１とをカップリングすることができる。これにより、下部電極である基板載置台３とのカップリングが相対的に減少するため、基板Ｇとプラズマの距離をさらに離すことができる。このため、基板Ｇに対するプラズマ作用を一層低下させることができる。
【００７９】
また、横グランド１５１の半円状の凹部に形成されたガス吐出孔１６３および円筒状の電極部材１５６、１５７の全周に形成されたガス吐出孔１７２から処理ガスが吐出され、例えば排気孔２６（図１参照）から横方向に排気されるので、曲面化により排気コンダクタンスが改善する。このため、上記図１４〜１６の例よりもさらに速やかに処理ガスを排気することができ、処理ガスのチャンバ２内での滞在時間をさらに一層短くすることができる。
【００８０】
なお、この実施形態は、第１の実施形態の枚葉式の装置に限らず、第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００８１】
＜第７の実施形態＞
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。
ここでは、好ましい給電を行える上部電極構造について示す。図１９は、本発明の第７の実施形態における上部電極の一つの電極部材を示す平面図である。
【００８２】
本実施形態における上部電極１７５の電極部材１７６は櫛歯状をなし、他の実施形態と同様、他の電極部材との組み合わせにより、一つの電極平面が形成されるようになっている。
【００８３】
電極部材１７６は、所定間隔をおいて平行に配置された８本の櫛歯１８１を有しており、これら櫛歯１８１の基端側は２本ずつ第１の連結部１８２により連結されている。そして、隣接する第１の連結部１８２同士が中央で第２の連結部１８３により連結されており、２つの第２の連結部１８３が中央で第３の連結部１８４により連結されている。第３の連結部１８４の中央には給電部１８５が設けられており、給電部１８５には給電線１７２により整合器１７３を介して高周波電源１７４が接続されている。
【００８４】
本実施形態における上部電極１７５では、電極部材１７６の給電部１８５が第３の連結部１８４の中央部に位置し、高周波電力が給電部１８５から第３の連結部１８４の両側に分岐した後、等距離で２つの第２の連結部１８３の中央に至り、さらに第２の連結部１８３の両側に分岐して、等距離で第１の連結部１８２の中央に至り、さらに第１の連結部１８２の両側に分岐して等距離で各櫛歯１８１に至るため、給電部１８５から各櫛歯１８１へ電気的に等長となるように給電される。このため、各櫛歯１８１に均一に高周波電力を給電することができる。
【００８５】
なお、本実施形態の上部電極は、第１、３〜６の実施形態のいずれにも適用することができ、また、第１の実施形態の枚葉式の装置でも第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００８６】
＜第８の実施形態＞
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。
ここでは、好ましい給電を行った際のスペースを考慮した上部電極構造について示す。図２０は、本発明の第８の実施形態における上部電極を示す斜視図である。
【００８７】
本実施形態における上部電極２０５は、図２０（ａ）に示すように、２つの櫛歯状の電極部材２０６、２０７からなっており、これら櫛歯状の電極部材２０６、２０７により一つの電極平面が形成されている。
【００８８】
電極部材２０６、２０７は、いずれも等間隔に平行に配置された円筒状の８本の櫛歯２１１を有している。これら電極部材２０６、２０７は、向き合うように、かつ、電極部材２０６の櫛歯２１１と電極部材２０７の櫛歯２１１とが、交互にかつ等間隔になるように配置されている。電極部材２０６、２０７において、櫛歯２１１の基端側は２本ずつ第１の連結部２１２により連結されている。そして、隣接する第１の連結部２１２同士が中央で第２の連結部２１３により連結されており、２つの第２の連結部２１３が中央で第３の連結部２１４により連結されている。第３の連結部２１４の中央には給電部２１５が設けられている。そして、給電部２１５には給電線により整合器を介して高周波電源が接続されている（いずれも図示せず）。
【００８９】
第２の連結部２１３は、第１の連結部２１２に接続され、第１の連結部２１２の中央から後方および下方に延びる２つの鉤状部２２１と、第２の連結部２１３の下方位置で２つの鉤状部２２１に繋がる水平部２２２とを有している。また第３の連結部２１４は、中央に給電部２１５が設けられた水平部２２３と、水平部２２３の両端から鉛直下方に延び、第２の連結部２１３における水平部２２２の中央に連結される鉛直部２２４を有する。
【００９０】
また、第１の連結部２１２、第２の連結部２１３および第３の連結部２１４は、いずれも扁平状をなしており、第１の連結部２１２、鉤状部２２１、鉛直部２２４は広面が鉛直面となり、水平部２２２、２２３は広面が水平面となるように形成されている。
【００９１】
このような構成の上部電極２０５においては、上記第７の実施形態と同様、電極部材２０６、２０７の給電部２１５が第３の連結部２１４の中央部に位置し、高周波電力が給電部２１５から第３の連結部２１４の両側に分岐した後、等距離で２つの第２の連結部２１３の中央に至り、さらに第２の連結部２１３の両側に分岐して、等距離で第１の連結部２１２の中央に至り、さらに第１の連結部２１２の両側に分岐して等距離で各櫛歯２１１に至るため、給電部２１５から各櫛歯２１１へ電気的に等長となるように給電される。このため、各櫛歯２１１に均一に高周波電力を給電することができる。
【００９２】
また、上記第７の実施形態では、第１〜第３の連結部２１２、２１３、２１４が平面的に設けられているため、高周波伝送路の干渉を考慮すると、これらを十分な距離をもって設ける必要があり、大きなスペースを必要とするが、本実施形態では、第３の連結部２１４の第２の連結部２１３への接続部分を鉛直部２２４としたので、水平方向で接続した場合に比較して、給電部分のスペースを小さくすることができる。また、第２の連結部２１３の第１の連結部２１２への接続部分を鉤状部２２１としたので、その鉛直成分によってさらに給電部分のスペースを小さくすることができる。
【００９３】
また、図２０（ｂ）に示すように、給電部分の中で最もチャンバ２の壁部に近い第２の連結部２１３の鉤状部２２１が、広い面をチャンバ壁部に面するように配置されており、また、最も基板載置台（下部電極）３に近い第２の連結部２１３の水平部２２２が、広い面を基板載置台３に面するように配置されており、さらに、最もシャワーヘッド（上部グランド；本図では図示せず）に近い第３の連結部２１４の水平部２２３が、広い面をシャワーヘッドに面するように配置されているので、給電部分に生じる誘導電界と、チャンバ壁部、下部電極、上部グランド等との容量結合を抑制し、伝送効率を上げることができる。
【００９４】
さらに、図２０（ｃ）に示すように、第２の連結部２１３の水平部２２２と、第３の連結部２１４の水平部２２３とが、鉛直方向に十分な間隔をおき、かつ広い面同士が向き合うように配置され、第２の連結部２１２の鉤状部２２１と第３の連結部２１３の鉛直部とが、水平方向に十分な間隔をおき、かつ広い面同士が向き合うように配置されているので、これら伝送路の間での干渉が抑制されている。また、第１の連結部２１２と第２の連結部２１３の水平部２２２との鉛直方向の間隔は、第２の連結部２１３の水平部２２２と第３の連結部２１４の水平部２２３との間隔よりも狭く、かつ第１の連結部２１２と水平部２２２とは広い面同士が向き合っていないが、第１の連結部２１２と水平部２２２とは鉤状部２２１で連結されており、第１の連結部２１２と水平部２２２とは、鉛直方向のみならず、水平方向にも離隔しているため、これらの間は十分な間隔を確保することができ、この間の干渉も抑制される。
【００９５】
以上のように、本実施形態では、高周波給電する際に、伝送路とチャンバ壁や下部電極、上部グランドとの間の干渉や、伝送路同士の干渉を抑制しつつ、均一で効率の良い給電を行うことができ、省スペース化も図ることができる。
【００９６】
なお、本実施形態の上部電極は、第１、３〜６の実施形態のいずれにも適用することができ、また、第１の実施形態の枚葉式の装置でも第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００９７】
特に、干渉の影響は基板が大面積になるほど大きいため、本実施形態は大型の基板の処理に適している。また、このような省スペースの効果は、第２の実施形態における基板を多段に配置して処理するバッチ式の処理装置の場合に特に大きい。
【００９８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、２つの櫛歯状の電極部材により上部電極を構成したが、電極平面に均一な電圧分布が形成されれば、櫛歯状に限らない。また、２つに限らず３つ以上の電極部材を用いてもよい。また、電極部材の形状は櫛歯状に限らず、均一な電圧分布が得られる限り、種々の形状を用いることができる。さらに、上記実施形態では、本発明をＦＰＤ用のガラス基板や太陽電池用基板のプラズマ処理に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、他の種々の基板に対して適用可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１；プラズ処理装置
２、５１；チャンバ
３、５２；基板載置台（基板支持部材；下部電極（第２の電極））
５、５５、１２０、１５０；シャワーヘッド（上部グランド）
１０、７０；ガス供給機構
１５、９５、１０５、１１５、１２５、１５５、１７５、２０５；上部電極（第２の電極）
１６、１７、９６、９７、１０６、１０７、１１６、１１７、１２６、１２７、１５６、１５７、１７６、２０６、２０７；電極部材
３１、３１ａ、３１ｂ、１８１、２１１；櫛歯
２０、６３、９４ａ、９４ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ、１７４；高周波電源
３２、３２ａ、３２ｂ；連結部
５４；載置台付きシャワーヘッド
１１８；インピーダンス調整部
１２１、１５１；横グランド
１８２、２１２；第１の連結部
１８３、２１３；第２の連結部
１８４、２１４；第３の連結部
１８５、２１５；給電部
Ｇ；基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造過程では、被処理体である矩形のガラス基板に対してドライエッチング、アッシング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の種々のプラズマ処理が行なわれる。また、太陽電池パネルに用いられるアモルファスシリコン膜やマイクロクリスタリンシリコン膜の成膜にもプラズマ処理が用いられる。
【０００３】
このようなプラズマ処理を行うプラズマ処理装置としては、チャンバ内に、被処理基板を載置する下部電極と、下部電極に対向する上部電極の一対の平板電極を配置し、これらの一方に高周波電力を印加してこれらの間に高周波電界を形成し、この高周波電界により励起される容量結合プラズマを用いるものが多用されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３２５７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近時、ＦＰＤ用のガラス基板等の被処理基板は大型化の一途をたどり、高周波電力を印加する平板電極も大型化している。このように平板電極が大型化すると、高周波電力を印加した際に、電力伝送路である平板電極上に定在波が生じる。このような定在波が生じると、電極上の電位や電流分布が不均一となり、印加した高周波電力によって励起されるプラズマも不均一となり、大型の被処理基板に対して均一なプラズマ処理を行うことが困難となる。
【０００６】
本発明は、被処理基板に対して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しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内で被処理基板を支持し、第１の電極として機能する基板支持部材と、前記基板支持部材に対向するように設けられ、高周波電力が印加される第２の電極と、前記処理容器内に処理ガスを導入するガス導入機構と、前記処理容器内を排気する排気機構とを具備し、前記第２の電極に高周波電力を印加することにより、前記第１の電極と前記第２の電極に高周波電界を形成して、前記ガス導入機構から導入された処理ガスをプラズマ化して被処理基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記第２の電極は、一つの電極平面を構成するように配置された複数の電極部材からなり、前記複数の電極部材に高周波電力が印加された際に各電極部材に定在波が形成され、これら複数の電極部材に形成された複数の定在波の総和によって前記電極平面に形成される電圧分布が均一になるように、前記複数の電極部材の配置または前記複数の電極部材に形成される定在波の分布が調整されることを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プラズマを形成するための高周波電力が印加される第２の電極が、一つの電極平面を構成するように配置された複数の電極部材からなり、前記複数の電極部材は高周波電力が印加された際に定在波が形成され、これら定在波の総和によって前記電極平面に形成される電圧分布が均一になるように配置されるので、第２の電極に高周波電力を供給した際に、各電極部材に形成された定在波が均されて均一な電圧分布が得られ、均一なプラズマを形成することができる。このため、被処理基板に対して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】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置に用いられる上部電極を示す平面図である。
【図３】図１のプラズマ処理装置に用いられる上部電極および上部グランドとして機能するシャワーヘッドの一部を拡大して示す部分断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における電極部材の長手方向の位置とその位置での電圧との関係を示す図であり、電極部材の定在波分布を示すものである。
【図５】本発明の第１の実施形態の他の例を示す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における上部電極を示す平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における電極部材の長手方向の位置とその位置での電圧との関係を示す図であり、電極部材の定在波分布を示すものである。
【図９】本発明の第４の実施形態における上部電極の一例を示す平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態における上部電極の他の例を示す平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態における電極部材の長手方向の位置とその位置での電圧との関係を示す図であり、電極部材の定在波分布を示すものである。
【図１２】本発明の第５の実施形態における上部電極の一例を示す平面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態の上部電極において、インピーダンス調整部による電圧分布の位相の変化を説明するための図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態におけるプラズマ処理装置の一例の一部を示す断面図である。
【図１５】図１４のプラズマ処理装置の上部電極部分を示す底面図である。
【図１６】図１４の上部電極およびシャワーヘッドを拡大して示す断面図である。
【図１７】本発明の第６の実施形態におけるプラズマ処理装置の他の例の一部を示す断面図である。
【図１８】図１７の上部電極およびシャワーヘッドを拡大して示す断面図である。
【図１９】本発明の第７の実施形態における上部電極の一つの電極部材を示す平面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第８の実施形態における上部電極を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
ここでは、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に代表されるＦＰＤ用のガラス基板、太陽電池等の大型基板に対してプラズマＣＶＤ等のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置について説明する。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図、図２はその上部電極を示す平面図、図３はその上部電極および上部グランドとして機能するシャワーヘッドの一部を拡大して示す部分断面図である。
【００１２】
このプラズマ処理装置１は、枚葉式のプラズマ処理装置として構成され、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形されたチャンバ（処理容器）２を有している。このチャンバ２内の底部には矩形状をなす大型の基板Ｇを載置（支持）するための基板載置台（基板支持部材）３が設けられている。
【００１３】
基板載置台３は、アルミニウム等の金属からなり、絶縁部材４を介してチャンバ２の底部に支持されている。基板載置台３は下部電極（第１の電極）として機能し、接地されている。また、基板載置台３の内部には、絶縁体を介してヒータを埋設しておいてもよい。また、チャンバ２の底壁、絶縁部材４および載置台３を貫通するように、基板Ｇのローディングおよびアンローディングを行うための昇降ピン（図示せず）が昇降可能に挿通されている。
【００１４】
チャンバ２の天壁には、基板載置台３に対向するように、基板Ｇと対応する大きさの矩形状のシャワーヘッド５が設けられている。シャワーヘッド５は金属製であり、接地されていて上部グランドとして機能する。
【００１５】
シャワーヘッド５の内部にはガス空間６が形成されており、チャンバ２の天壁中央およびシャワーヘッド５の上部中央を貫通してガス空間６に達するようにガス導入孔７が形成されている。また、シャワーヘッド５の下面には多数のガス吐出孔８が形成されている。
【００１６】
ガス導入孔７にはガス供給機構１０から延びるガス供給配管９が接続されており、ガス供給機構１０からプラズマ処理のための処理ガスがガス供給配管９を介してシャワーヘッド５のガス空間６に供給されるようになっている。そして、ガス空間６に供給された処理ガスは、ガス吐出孔８から基板Ｇに向けて吐出されるようになっている。ガス供給配管９にはバルブ１１とガス流量制御器（図示せず）が設けられている。
【００１７】
シャワーヘッド５の直下には、銅やアルミニウム等の低抵抗の導体で形成された上部電極（第２の電極）１５が設けられている。上部電極１５は、図２に示すように、２つの櫛歯状の電極部材１６、１７からなっており、これら櫛歯状の電極部材１６、１７により一つの電極平面が形成されている。これら電極部材１６、１７は、いずれも複数の短冊状の櫛歯３１を有し、これらが等間隔で平行に延びており、これら複数の櫛歯３１の一端が連結部３２により連結され、他端が終端となっている。また、連結部３２には給電部３３が形成されている。そして、これら電極部材１６、１７は、同じ側に給電部３３が位置し、また、同じ側に終端が位置するように、かつ、電極部材１６の櫛歯３１と電極部材１７の櫛歯３１とが交互にかつ等間隔になるように配置されている。上部電極１５には、給電線１８により整合器１９を介して高周波電源２０が接続されている。給電に際しては、１つの高周波電源２０から２つの電極部材１６および１７の給電部３３に給電されるようになっている。また、電極部材１６の終端は接地されており、電極部材１７の終端は開放終端となっている。なお、この例では、電極部材１６、１７は、給電部近傍で互いに交差しており、交差部では上下に離隔しているが、基板Ｇの配置部分では平面状に配置されている。
【００１８】
上部電極１５は、絶縁部材２１に支持されている。すなわち、上部グランドとして機能するシャワーヘッド５と上部電極１５との間は絶縁部材２１により絶縁されている。絶縁部材２１は、電極部材１６、１７に対応して櫛歯状に設けられている。
【００１９】
図３に拡大して示すように、電極部材１６、１７の内部にはガス空間２３が形成されている。また、電極部材１６、１７の下面にはガス空間２３に接続するように多数のガス吐出孔２４が形成されている。ガス空間２３にはガス供給機構１０から延びるガス供給配管２２が接続されており、ガス供給機構１０からプラズマ処理のための処理ガスがガス供給配管２２を介して電極部材１６、１７のガス空間２３に供給されるようになっている。そしてガス空間２３に供給された処理ガスは、ガス吐出孔２４から基板Ｇに向けて吐出されるようになっている。ガス供給配管２２にはバルブ２５とガス流量制御器（図示せず）が設けられている。
【００２０】
このように、シャワーヘッド５の他、基板Ｇに近接した上部電極１５の電極部材１６、１７からも処理ガスを吐出することにより、基板Ｇに対してより均一に処理ガスを供給することが可能となっている。
【００２１】
電極部材１６、１７には、高周波電力が給電されることにより定在波が形成される。電極の大型化に伴い、高周波電力の伝搬波長に電極サイズが近づくことにより、電極上に定在波が生じる。このように定在波が形成されることにより、電極部材１６、１７には電圧分布が生じる。しかし、これら電極部材１６、１７に形成される複数の定在波の分布を制御することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面内に形成される電圧分布を均一にすることができる。
【００２２】
電極部材１６および１７の定在波は、電極部材１６および１７のインピーダンス特性により変化し、これらのインピーダンス特性を調整することによって、定在波を制御することができる。本実施形態では、電極部材１６の終端を接地、電極部材１７の終端を開放としており、高周波電源２０から印加される高周波電力の周波数を、電極部材上に生じる定在波の波長をλとし、上部電極１５の長さ、すなわち電極部材１６、１７の櫛歯３１の長さを線長Ｌとした場合に、線長Ｌ＝（λ／４）×ｎ（ｎは整数）となるような周波数とする。これにより、電極平面で均一な電圧分布を形成することができる。
【００２３】
図４は、線長Ｌの電極部材１６および１７の長手方向の位置とその位置での電圧（絶対値）との関係を示すものであり、図４（ａ）は上記式でｎ＝１の場合、すなわちＬ＝λ／４となる周波数を印加した場合を示し、図４（ｂ）はｎ＝２の場合、すなわちＬ＝λ／２となる周波数を印加した場合を示す。つまり、図４は、電極部材上に形成される定在波分布を示すものである。図４に示すように、電極部材１６の定在波の電圧Ｖ１と電極部材１７の定在波の電圧Ｖ２との和Ｖ１＋Ｖ２は、電極部材の長手方向においてほぼ均一になる。電極部材１６の櫛歯３１と電極部材１７の櫛歯３１は、交互にかつ等間隔になるように配置されていることから、電極部材１６と電極部材１７の定在波による電圧分布の偏りは、電極部材１６、１７により形成される電極平面内では平均化され、電極平面内の電圧分布は全体として均一となる。
【００２４】
チャンバ２の互いに対向する側壁のシャワーヘッド５と上部電極１５との間の高さ位置には、排気孔２６が形成されており、この排気孔２６には排気管２７が接続され、排気管２７には排気装置２８が接続されている。排気装置２８はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりチャンバ２内を所定の減圧雰囲気まで真空引き可能なように構成されている。排気装置２８により、供給された処理ガスは上部電極１５とシャワーヘッド５との間の空間から横方向に速やかに排気されるので、処理ガスのチャンバ２内における滞在時間を短くすることができる。
【００２５】
また、チャンバ２の側壁には基板搬入出口２９が設けられており、この基板搬入出口２９はゲートバルブ３０により開閉可能となっている。そして、このゲートバルブ３０を開にした状態で搬送装置（図示せず）により基板Ｇが基板搬入出口２９を介して搬入出されるようになっている。
【００２６】
このプラズマ処理装置１は、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を含む制御部４０を有しており、各構成部がこの制御部４０に接続されて制御される構成となっている。
【００２７】
次に、このように構成されるプラズ処理装置１における処理動作について説明する。
まず、ゲートバルブ３０を開いて、基板Ｇを搬送アーム（図示せず）により基板搬入出口２９を介してチャンバ２内へと搬入し、基板載置台３上に載置する。
【００２８】
その後、ゲートバルブ３０を閉じ、排気装置２８によって、チャンバ２内を所定の真空度まで真空引きする。その後、処理ガス供給機構１０から処理ガスを所定の流量で、処理ガス供給配管９、２２、シャワーヘッド５および上部電極１５の電極部材１６、１７を介してチャンバ２内に供給し、チャンバ２内を所定圧力に制御する。この状態で、高周波電源２０から整合器１９を介してプラズマ生成用の高周波電力を上部電極１５に印加し、下部電極としての基板載置台３との間に高周波電界を生じさせて、処理ガスのプラズマを生成し、このプラズマにより基板Ｇにプラズマ処理、例えばプラズマＣＶＤ処理を施す。
【００２９】
従来は、上部電極として平板状のものを用いており、基板の大型化にともなって上部電極が大型化すると、高周波電力を印加した際に、電力伝送路である電極上に定在波が生じ、これにより、電極上の電圧分布が不均一となり、印加した高周波電力によって励起されるプラズマも不均一となって、均一なプラズマ処理を行うことが困難であった。
【００３０】
これに対して本実施形態では、櫛歯状の電極部材１６および電極部材１７を、一つの電極平面が形成されるように、また、電極部材１６の櫛歯３１と電極部材１７の櫛歯３１とが交互にかつ等間隔になるように配置して上部電極１５を構成し、これら電極部材１６、１７に形成される複数の定在波の分布を制御することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面内に形成される電圧分布が均一になるようにする。具体的には、電極部材１６の終端を接地、電極部材１７の終端を開放とし、高周波電源２０から印加される高周波電力の周波数を、電極部材上に生じる定在波の波長をλとした場合に、線長Ｌ＝（λ／４）×ｎ（ｎは整数）となるような周波数とすることにより、図４に示すように、電極平面内で均一な電圧分布を形成する。
【００３１】
このように電極平面で均一な電圧分布が形成されるので、上部電極１５と下部電極である基板載置台３との間の電界分布が均一なものとなり、均一なプラズマを形成することができる。このため、基板Ｇに対して均一なプラズマ処理を行うことができる。
【００３２】
また、プラズマ処理の際に、シャワーヘッド５と上部電極１５の電極部材１６、１７から処理ガスを吐出させるので、基板Ｇに対して均一に処理ガスを供給することができ、より均一なプラズマ処理を行うことができる。
【００３３】
さらに、チャンバ２のシャワーヘッド５と電極１５との間の高さ位置には、排気孔２６が形成され、これら排気孔２６から排気装置２８によりチャンバ２内が排気されるので、上部電極１５とシャワーヘッド５との間の空間から、供給された処理ガスが横方向に速やかに排気され、処理ガスのチャンバ２内での滞在時間を短くすることができ、処理ガスを過剰に解離させてプラズマ処理に関与しない粒子を増加させることを有効に防止することができる。このため、良好なプラズマ処理を行うことができる。例えば、マイクロクリスタリンシリコン（μｃ−Ｓｉ）のプラズマＣＶＤに適用する場合、処理ガスであるＳｉＨ４ガスを過剰に解離させると、微結晶化が阻害され、高品質の膜を得ることが難しいが、本実施形態のようにシャワーヘッド５と上部電極１５との間の空間から横方向へ速やかに排気することにより、チャンバ２内での処理ガスの滞在時間を短くすることができ、処理ガスの過剰な解離を抑制して高品質の膜を形成することができる。
【００３４】
以上のようにして、基板Ｇに対してプラズマ処理を行った後、高周波電力の印加を停止し、処理ガスの供給を停止する。その後、チャンバ２内の排気を行った後、ゲートバルブ３０を開いて基板Ｇをチャンバ２から搬出する。
【００３５】
なお、上記第１の実施形態において、上部グランドであるシャワーヘッド５と上部電極１５との間に絶縁部材２１を設けたが、図５に示すように、上部グランドであるシャワーヘッド５と上部電極１５との距離ｄを十分に大きくすれば、絶縁部材２１は設けなくてもよい。この場合には、基板Ｇと下部電極である基板載置台３との距離をＤとすると、Ｄ＜ｄとすることが好ましい。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、複数の基板に対してプラズマ処理を行うバッチ式のプラズマ処理装置に本発明を適用したものである。
【００３７】
図６は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。このプラズマ処理装置１′は、５枚の基板Ｇを一度に処理するものであり、図１の装置と基本的に同じ構成のプラズマ処理装置であって、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形されたチャンバ（処理容器）５１を有している。このチャンバ５１内の底部には最下段の基板Ｇを載置するための基板載置台５２が設けられている。基板載置台５２は、アルミニウム等の金属からなり、絶縁部材５３を介してチャンバ５１の底部に支持されている。基板載置台５２は最下段の基板Ｇのプラズマ処理のための下部電極として機能し、接地されている。また、基板載置台５２の内部には、絶縁体を介してヒータを埋設しておいてもよい。
【００３８】
基板載置台５２の上方には、２〜５段目の基板Ｇの載置台としても機能する４つの載置台付きシャワーヘッド５４が等間隔で配置されており、最上段の載置台付きシャワーヘッド５４の上方には、同じ間隔をおいてチャンバ５１の天壁に支持されたシャワーヘッド５５が設けられている。載置台付きシャワーヘッド５４およびシャワーヘッド５５は接地されている。
【００３９】
４つの載置台付きシャワーヘッド５４は、１〜４段目の基板Ｇに対して処理ガスを吐出する機能、１〜４段目の基板Ｇに対する上部グランドとしての機能、２〜５段目の基板Ｇに対する載置台としての機能、２〜５段目の基板Ｇに対する下部電極としての機能を有する。
【００４０】
基板載置台５２と最下段の載置台付きシャワーヘッド５４との間には、最下段の基板Ｇのための上部電極１５が設けられ、４つの載置台付きシャワーヘッド５４の隣接するもの同士の間には、２〜４段目の基板Ｇのための上部電極１５が設けられ、最上段の載置台付きシャワーヘッド５４とシャワーヘッド５５との間には、５段目（最上段）の基板Ｇのための上部電極１５が設けられている。
【００４１】
載置台付きシャワーヘッド５４は、下半部が図１のシャワーヘッド１５と同様にガス空間５７とガス吐出孔５８を有し、上半部が基板載置台５２と同様、内部に絶縁体を介して基板Ｇを加熱するためのヒータを埋設しておいてもよい。また、シャワーヘッド５５は、シャワーヘッド５と全く同様にガス空間５７とガス吐出孔５８を有している。
【００４２】
上記５つの上部電極１５は、第１の実施形態の上部電極１５と全く同じ構成を有している。すなわち、上部電極１５は、２つの櫛歯状の電極部材１６、１７からなっており、これら櫛歯状の電極部材１６、１７により一つの電極平面が形成されている。そして、上部電極１５に給電した際に、電極部材１６、１７に形成される複数の定在波を制御することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面で均一な電圧分布が形成されるようにされる。また、第１の実施形態と同様、電極１６、１７に対応するように、絶縁部材２１が櫛歯状に設けられている。５つの上部電極１５には、給電線６１により一つの整合器６２を介して一つの高周波電源６３が接続されている。
【００４３】
また、第１の実施形態と同様、シャワーヘッド５５および載置台付きシャワーヘッド５４には、ガス供給配管６４が接続されており、上部電極１５には、ガス供給配管６５が接続されている。そして、ガス供給機構７０から、ガス供給配管６４、６５を介してシャワーヘッド５５および載置台付きシャワーヘッド５４、ならびに上部電極１５の電極部材１６、１７に処理ガスを供給し、第１の実施形態と同様、それらからチャンバ５１内に処理ガスを吐出するようになっている。なお、ガス供給配管６４にはバルブ６６とガス流量制御器（図示せず）が設けられており、ガス供給配管６５にはバルブ６７とガス流量制御器（図示せず）が設けられている。
【００４４】
チャンバ５１のシャワーヘッド５５または載置台付きシャワーヘッド５４と上部電極１５との間の高さ位置には、排気孔７１が形成されており、この排気孔７１には排気管７２が接続され、排気管７２には排気装置（図示せず）が接続されており、排気装置を作動させることにより、チャンバ５１内が所定の減圧雰囲気まで真空引き可能となっている。第１の実施形態と同様、供給された処理ガスは、シャワーヘッド５５または載置台付きシャワーヘッド５４と上部電極１５との間の空間から横方向に速やかに排気されるので、処理ガスのチャンバ５１内での滞在時間を短くすることができる。
【００４５】
チャンバ５１の側壁には、５枚の基板Ｇを一括して搬入出可能な基板搬入出口（図示せず）が設けられており、この基板搬入出口はゲートバルブ（図示せず）により開閉可能となっている。そして、ゲートバルブを開にした状態で搬送装置（図示せず）により５枚の基板Ｇが一括して基板搬入出口を介して搬入出される。
【００４６】
このプラズマ処理装置１′は、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を含む制御部８０を有しており、各構成部がこの制御部８０に接続されて制御される構成となっている。
【００４７】
このように構成されるプラズ処理装置１′におけるプラズマ処理に際しては、５枚の基板Ｇをチャンバ５１内に搬入し、基板載置台５２および４つの載置台付きシャワーヘッド５４に載置した後、チャンバ５１内を所定の真空度まで真空引きする。その後、処理ガス供給機構７０から処理ガスを所定の流量で、処理ガス供給配管６４、６５、シャワーヘッド５５および載置台付きシャワーヘッド５４、ならびに上部電極１５の電極部材１６、１７を介してチャンバ５１内に供給し、チャンバ５１内を所定圧力に制御する。この状態で、高周波電源６３から整合器６２を介してプラズマ生成用の高周波電力を上部電極１５に印加し、下部電極としての基板載置台５２および載置台付きシャワーヘッド５４と上部電極１５との間に高周波電界を生じさせて、処理ガスのプラズマを生成し、このプラズマにより基板Ｇにプラズマ処理、例えばプラズマＣＶＤ処理を施す。
【００４８】
これにより、第１の実施形態と同様、電極平面で均一な電圧分布が形成されるので、上部電極１５と下部電極である基板載置台５２および載置台付きシャワーヘッド５４との間の電界分布が均一なものとなり、均一なプラズマを形成することができる等の第１の実施形態と同じ効果が得られる他、一度に複数枚の基板Ｇに対してプラズマ処理を行うことができるので、極めて処理効率が高いという効果が付加される。
【００４９】
なお、第２の実施形態では、５枚の基板を一括して処理するプラズマ処理装置を例示したが、一括して処理できる基板の枚数はこれに限らず、２枚以上の任意の数であってよい。
【００５０】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
ここでは、上部電極の他の例を示す。図７は、本発明の第３の実施形態における上部電極を示す平面図である。
本実施形態における上部電極９５は、図７に示すように、２つの櫛歯状の電極部材９６、９７からなっており、これら櫛歯状の電極部材９６、９７により一つの電極平面が形成されている。これら電極部材９６、９７は第１の実施形態の電極部材１６、１７と同様、複数の短冊状の櫛歯３１を有し、これらが等間隔で平行に延びており、これら複数の櫛歯３１の一端が連結部３２により連結され、他端が終端となっている。また、連結部３２には給電部３３が形成されている。そして、これら電極部材９６、９７は、向き合うように、かつ、電極部材９６の櫛歯と電極部材９７の櫛歯とが、交互にかつ等間隔になるように配置されている。電極部材９６の給電部３３には給電線９２ａにより第１の整合器９３ａを介して第１の高周波電源９４ａが接続されている。また、電極部材９７の給電部３３には給電線９２ｂにより第２の整合器９３ｂを介して第２の高周波電源９４ｂが接続されている。もちろん、同一の高周波電源から２つの電極部材９６、９７に給電するようにしてもよい。そして、電極部材９６の各櫛歯３１の終端は開放終端であり、電極部材９７の各櫛歯の終端は接地されている。
【００５１】
上記電極部材１６、１７と同様、電極部材９６、９７には、高周波電力が給電されることにより定在波が形成される。これら電極部材９６、９７に形成される複数の定在波の分布を制御することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面に形成される電圧分布を均一になるようにすることができる。
【００５２】
電極部材９６および９７の定在波は、電極部材９６および９７のインピーダンス特性により変化し、これらの終端の状態を調整してインピーダンス特性を調整することによって、この定在波の分布を制御することができる。本実施形態では、電極部材９６の終端を開放、電極部材９７の終端を接地としており、第１および第２の高周波電源９４ａおよび９４ｂから印加される高周波電力の周波数を、電極部材上に生じる定在波の波長をλとし、上部電極９５の長さ、すなわち電極部材９６、９７の櫛歯３１の長さを線長Ｌとした場合に、線長Ｌ＝（λ／２）×ｎ（ｎは整数）となるような周波数とする。これにより、電極平面で均一な電圧分布を形成することができる。
【００５３】
図８は、線長Ｌの電極部材９６および９７の長手方向の位置とその位置での電圧（絶対値）との関係を示すものであり、図８（ａ）は上記式でｎ＝１の場合、すなわちＬ＝λ／２となる周波数を印加した場合を示し、図８（ｂ）はｎ＝２の場合、すなわちＬ＝λとなる周波数を印加した場合を示す。つまり、図８は、電極部材９６および９７上の定在波分布を示すものである。図８に示すように、電極部材９６の定在波の電圧Ｖ１と電極部材９７の定在波の電圧Ｖ２との和Ｖ１＋Ｖ２が電極部材の長手方向においてほぼ均一になる。
【００５４】
このように本実施形態の上部電極９５を用いることにより、第１の実施形態と同様、均一なプラズマを形成することができる。このため、基板Ｇに対して均一なプラズマ処理を行うことができる。
なお、この実施形態の上部電極は、第１の実施形態の枚葉式の装置でも第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００５５】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
ここでは、上部電極のさらに他の例を示す。図９は本発明の第４の実施形態における上部電極の一例を示す平面図、図１０は他の例を示す平面図である。
【００５６】
本実施形態における上部電極１０５は、図９に示すように、２つの櫛歯状の電極部材１０６、１０７からなっており、これら櫛歯状の電極部材１０６、１０７により一つの電極平面が形成されている。これら電極部材１０６、１０７は、第１の実施形態の電極部材１６、１７と同様、複数の短冊状の櫛歯３１を有し、これらが等間隔で平行に延びており、これら複数の櫛歯３１の一端が連結部３２により連結され、他端が終端となっている。また、連結部３２には給電部３３を有している。そして、これら電極部材１０６、１０７は、向き合うように、かつ、電極部材１０６の櫛歯３１と電極部材１０７の櫛歯３１とが、交互にかつ等間隔になるように配置されている。電極部材１０６の給電部３３には給電線１０２ａにより第１の整合器１０３ａを介して第１の高周波電源１０４ａが接続されている。また、電極部材１０７の給電部３３には給電線１０２ｂにより第２の整合器１０３ｂを介して第２の高周波電源１０４ｂが接続されている。これら高周波電源１０４ａ、１０４ｂの周波数は同一である。もちろん、同一の高周波電源から２つの電極部材１０６、１０７に給電するようにしてもよい。そして、電極部材１０６の各櫛歯３１の終端と電極部材１０７の各櫛歯３１の終端とは同じ状態となっている。図９の例ではいずれの終端も接地である。図１０の例は電極部材１０６の終端も電極部材１０７の終端も開放である。
【００５７】
上記電極部材１６、１７と同様、電極部材１０６、１０７には、高周波電力が給電されることにより複数の定在波が形成される。電極部材１０６および１０７の各定在波は、電極部材１０６および１０７のインピーダンス特性により変化し、これらの終端の状態を調整してインピーダンス特性を調整することによって、この定在波の分布を制御することができる。本実施形態では、電極部材１０６と電極部材１０７の終端の状態を同じにして、電極部材１０６と電極部材１０７に同じ定在波分布が形成されるようにし、これらを向かい合わせで対称に配置することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面に形成される電圧分布を均一になるようにすることができる。
【００５８】
図１１は、線長Ｌの電極部材１０６および１０７の長手方向の位置とその位置での電圧（絶対値）との関係、すなわち電極部材上の定在波分布を示すものであり、図１１（ａ）は電極部材１０６および１０７（櫛歯３１）の終端が接地の場合であり、図１１（ｂ）は電極部材１０６および１０７（櫛歯３１）の終端が開放の場合である。図１１に示すように、同じ定在波分布を有している電極部材１０６および１０７を対称に配置し、定在波分布が線長Ｌの中央線（Ｌ／２）に対して線対称となっていることから、電極部材１０６の定在波の電圧Ｖ１と電極部材１０７の定在波の電圧Ｖ２との和Ｖ１＋Ｖ２が電極部材の長手方向においてほぼ均一になる。このような定在波分布は、これに対応する周波数の高周波電力を、高周波電源１０４ａ、１０４ｂから印加することにより実現することができる。
【００５９】
このように本実施形態の上部電極１０５を用いることにより、第１の実施形態と同様、均一なプラズマを形成することができる。このため、基板Ｇに対して均一なプラズマ処理を行うことができる。
なお、この実施形態の上部電極も、第１の実施形態の枚葉式の装置でも第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００６０】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
ここでは、上部電極のさらにまた他の例を示す。図１２は本発明の第５の実施形態における上部電極の一例を示す平面図である。
本実施形態における上部電極１１５は、図１２に示すように、２つの櫛歯上の電極部材１１６、１１７からなっており、これら櫛歯状の電極部材１１６、１１７により一つの電極平面が形成されている。これら電極部材１１６、１１７は、第１の実施形態の電極部材１６、１７と同様、複数の短冊状の櫛歯３１を有し、これらが等間隔で平行に延びており、これら複数の櫛歯３１の一端が連結部３２により連結され、他端が終端となっている。また、連結部３２には給電部３３を有している。そして、これら電極部材１１６、１１７は、向き合うように、かつ、電極部材１１６の櫛歯３１と電極部材１１７の櫛歯３１とが、交互にかつ等間隔になるように配置されている。電極部材１１６の給電部３３には給電線１１２ａにより第１の整合器１１３ａを介して第１の高周波電源１１４ａが接続されている。また、電極部材１１７の給電部３３には給電線１１２ｂにより第２の整合器１１３ｂを介して第２の高周波電源１１４ｂが接続されている。これら高周波電源１１４ａ、１１４ｂの周波数は同一である。もちろん、同一の高周波電源から２つの電極部材１１６、１１７に給電するようにしてもよい。電極部材１１６の櫛歯３１の終端および電極部材１１７の櫛歯３１の終端には、インピーダンス調整部１１８が設けられている。インピーダンス調整部１１８は、コイル（Ｌ終端）またはコンデンサ（Ｃ終端）を有している。
【００６１】
上記電極部材１６、１７と同様、電極部材１１６、１１７には、高周波電力が給電されることにより定在波が形成される。このように定在波が形成されることにより、電極部材１１６、１１７には電圧分布が生じているが、これら電極部材１１６、１１７に形成される複数の定在波の分布を制御することにより、これら複数の定在波の総和によって電極平面に形成される電圧分布を均一になるようにすることができる。
【００６２】
電極部材１１６および１１７の定在波は、電極部材１１６および１１７のインピーダンス特性により変化し、これらの終端の状態を調整してインピーダンス特性を調整することによって、この定在波の分布を制御することができる。本実施形態では、電極部材１１６と電極部材１１７の終端のインピーダンスをインピーダンス調整部１１８によって調整する。
【００６３】
上部電極１１５に印加する高周波電力の周波数と電極部材１１６、１１７の線長Ｌのミスマッチにより、単にこれら電極部材の終端を接地または開放にしてもこれら電極部材上に所望の分布の定在波を形成することができない場合があるが、本実施形態のように、電極部材１１６、１１７の終端にインピーダンス調整部１１８を設けて終端をコイルまたはコンデンサーとすることにより、定在波の位相を変化させて所望の定在波分布を得ることができる。
【００６４】
図１３は、横軸に電極部材１１６の線長Ｌの櫛歯の長手方向の位置と電圧（絶対値）との関係、すなわち電極部材上の定在波分布を示すものであり、図１３（ａ）は電極部材１１６の終端が接地の場合とインピーダンス調整部１１８としてコイルを設けたもの場合を示し、図１３（ｂ）は電極部材１１６の終端が接地の場合とインピーダンス調整部１１８としてコンデンサーを設けた場合を示す。図１３に示すように、コイル接続時は接地終端に対して位相が進み、コンデンサー接続時には接地終端に対し位相が遅れ、定在波分布を線長Ｌの中央線（Ｌ／２）の点に対して点対称とすることができる。したがって、電極部材１１６と電極部材１１７を向かい合わせで対称に配置することにより、第４の実施形態と同様、定在波分布を線長Ｌの中央線（Ｌ／２）に対して線対称とすることができ、電極部材１１６の定在波の電圧Ｖ１と電極部材１１７の定在波の電圧Ｖ２との和Ｖ１＋Ｖ２が電極部材の長手方向においてほぼ均一になる。
【００６５】
このように本実施形態の上部電極１１５を用いることにより、第１の実施形態と同様、均一なプラズマを形成することができる。このため、基板Ｇに対して均一なプラズマ処理を行うことができる。
なお、この実施形態の上部電極も、第１の実施形態の枚葉式の装置でも第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００６６】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
ここでは、上部グランドとして機能するシャワーヘッドおよび上部電極の他の構造例を示す。図１４は本発明の第６の実施形態におけるプラズマ処理装置の一例の一部を示す断面図、図１５はその上部電極部分を示す底面図である。
【００６７】
本実施形態のプラズマ処理装置においては、シャワーヘッドおよび上部電極の構造が第１の実施形態と異なる他は、第１の実施形態と同様に構成されている。
【００６８】
チャンバ２の天壁には、基板載置台２に対向するように、基板Ｇと対応する大きさの矩形状のシャワーヘッド１２０が設けられている。シャワーヘッド１２０は、金属製であり、接地されていて上部グランドとして機能する。そして、下方に延びるように設けられた複数の横グランド１２１を有している。
【００６９】
シャワーヘッド１２０の直下には、上部電極１２５が設けられている。上部電極１２５は、図１５に示すように、２つの櫛歯状の電極部材１２６、１２７からなっており、これら櫛歯状の電極部材１２６、１２７により一つの電極平面が形成されている。これら電極部材１２６、１２７は、いずれも断面が縦長矩形状をなし、直線状に延びる複数の櫛歯３１ａを有し、これらが等間隔で平行に延びており、これら複数の櫛歯３１ａの一端が連結部３２ａにより連結され、他端が終端となっている。また、連結部３２ａには給電部３３ａが形成されている。そして、これら電極部材１２６、１２７は、向き合うように、かつ、電極部材１２６の櫛歯３１ａと電極部材１２７の櫛歯３１ａとが、交互にかつ等間隔になるように配置されている。電極部材１２６および１２７の給電部３３ａには図示はしていないが、給電線により整合器を介して高周波電源が接続されている。
【００７０】
上記横グランド１２１は、図１４、１５に示すように、隣接する櫛歯３１ａの間に挿入されるように設けられている。
【００７１】
図１６の拡大図に示すように、シャワーヘッド１２０の内部にはガス空間１３１が形成されており、ガス供給機構からガス供給配管（いずれも図示せず）を介して処理ガスがその中へ供給されるようになっている。また、ガス空間１３１に連続するように横グランド１２１の内部にガス空間１３２が形成されており、横グランド１２１の先端部の両側にはガス空間１３２に連続するように複数のガス吐出孔１３３が形成されている。そして、ガス空間１３１に供給された処理ガスが、ガス空間１３２およびガス吐出孔１３３を介して横方向に吐出されてチャンバ２内に供給されるようになっている。
【００７２】
また、電極部材１２６、１２７の内部にはガス空間１４１が形成されている。また、電極部材１２６、１２７の側面にはガス空間１４１に接続するように複数のガス吐出孔１４２が形成されている。ガス空間１４２には、ガス供給機構およびガス供給配管（いずれも図示せず）を介して処理ガスが供給されるようになっている。そして、ガス空間１４１に供給された処理ガスがガス吐出孔１４２を介して横方向に吐出されてチャンバ２内に供給されるようになっている。
【００７３】
このように、横グランド１２１を電極部材１２６、１２７を構成する櫛歯３１ａに対向して設けることにより、上部電極１２５を構成する電極部材１２６、１２７は、下部電極である基板載置台３にカップリングする他、横グランド１２１ともカップリングしてプラズマを形成する。このため、従来の構造に比べて、基板とプラズマとの距離を離すことができる。このため、基板Ｇに対して過剰なプラズマ作用が及ぼされることを防止することができる。例えばμｃ−Ｓｉ膜の成膜においては、基板上での過剰な反応を抑制して、高品質の膜を得ることができる。
【００７４】
また、横グランド１２１の先端部に形成されたガス吐出孔１３３および電極部材１２６、１２７に形成されたガス吐出孔１４２から横方向に処理ガスが吐出され、排気孔２６から横方向に排気されるので、第１の実施形態よりもさらに速やかに処理ガスを排気することができ、処理ガスのチャンバ２内での滞在時間を一層短くすることができる。このため、処理ガスを過剰に解離させてプラズマ処理に関与しない粒子を増加させることを一層有効に防止することができる。例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やマイクロクリスタリンシリコン（μｃ−Ｓｉ）のプラズマＣＶＤに適用する場合、処理ガスであるＳｉＨ４ガスのチャンバ２内での処理ガスの滞在時間を著しく短くすることができ、処理ガスの過剰な解離を極めて有効に抑制して形成される膜の膜質をより一層良好にすることができる。
【００７５】
図１７は本発明の第６の実施形態におけるプラズマ処理装置の他の例の一部を示す断面図、図１８はシャワーヘッドおよび上部電極を拡大して示す断面図である。
【００７６】
この例では、図１４〜１６の例と同様に横グランドが形成されている例を示す。シャワーヘッド１５０の下方に断面半円状の窪みを形成するように横グランド１５１が設けられている。また、上部電極１５５として、図１４〜１６の例と同様に櫛歯状をなす電極部材１５６、１５７が向かい合うように設けられている点は、上部電極１２５と同様であるが、電極部材１５６、１５７の櫛歯が円筒状をなしている点が異なっている。そして、電極部材１５６、１５７の櫛歯３１ｂは、隣接する横グランド１５１の間の半円状の凹部に位置している。また、図１８の拡大図に示すように、シャワーヘッド１５０の内部にはガス空間１６１が形成されており、ガス供給機構からガス供給配管（いずれも図示せず）を介して処理ガスがその中へ供給されるようになっている。また、ガス空間１６１に連続するように横グランド１５１の内部に半円状の凹部に沿って半円状のガス空間１６２が形成されており、横グランド１５１には、半円状の凹部に沿ってガス空間１６２に連続するように複数のガス吐出孔１６３が形成されている。そして、ガス空間１６１に供給された処理ガスが、ガス空間１６２およびガス吐出孔１６３を介して吐出されてチャンバ２内に供給されるようになっている。
【００７７】
また、電極部材１５６、１５７の内部には断面円形のガス空間１７１が形成されている。また、電極部材１５６、１５７の外周全面にガス空間１７１に接続するように複数のガス吐出孔１７２が形成されている。ガス空間１７１には、ガス供給機構およびガス供給配管（いずれも図示せず）を介して処理ガスが供給されるようになっている。そして、ガス空間１７１に供給された処理ガスがガス吐出孔１７２を介して全方向に吐出されてチャンバ２内に供給されるようになっている。
【００７８】
このように、横グランド１５１を電極部材１５６、１５７を構成する櫛歯３１ｂに対向して設けることにより、図１４〜１６の例と同様、上部電極１５５を構成する電極部材１５６、１５７は、下部電極である基板載置台３にカップリングする他、横グランド１５１ともカップリングしてプラズマを形成する。また、上部電極１５５を構成する電極部材１５６、１５７の櫛歯を円筒状とし、上部グランドとして機能するシャワーヘッド１５０の横グランド１５１を含む壁部も曲面化したので、角部への電界集中等を緩和することができ、より効率的に上部電極１５５と横グランド１５１とをカップリングすることができる。これにより、下部電極である基板載置台３とのカップリングが相対的に減少するため、基板Ｇとプラズマの距離をさらに離すことができる。このため、基板Ｇに対するプラズマ作用を一層低下させることができる。
【００７９】
また、横グランド１５１の半円状の凹部に形成されたガス吐出孔１６３および円筒状の電極部材１５６、１５７の全周に形成されたガス吐出孔１７２から処理ガスが吐出され、例えば排気孔２６（図１参照）から横方向に排気されるので、曲面化により排気コンダクタンスが改善する。このため、上記図１４〜１６の例よりもさらに速やかに処理ガスを排気することができ、処理ガスのチャンバ２内での滞在時間をさらに一層短くすることができる。
【００８０】
なお、この実施形態は、第１の実施形態の枚葉式の装置に限らず、第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００８１】
＜第７の実施形態＞
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。
ここでは、好ましい給電を行える上部電極構造について示す。図１９は、本発明の第７の実施形態における上部電極の一つの電極部材を示す平面図である。
【００８２】
本実施形態における上部電極１７５の電極部材１７６は櫛歯状をなし、他の実施形態と同様、他の電極部材との組み合わせにより、一つの電極平面が形成されるようになっている。
【００８３】
電極部材１７６は、所定間隔をおいて平行に配置された８本の櫛歯１８１を有しており、これら櫛歯１８１の基端側は２本ずつ第１の連結部１８２により連結されている。そして、隣接する第１の連結部１８２同士が中央で第２の連結部１８３により連結されており、２つの第２の連結部１８３が中央で第３の連結部１８４により連結されている。第３の連結部１８４の中央には給電部１８５が設けられており、給電部１８５には給電線１７２により整合器１７３を介して高周波電源１７４が接続されている。
【００８４】
本実施形態における上部電極１７５では、電極部材１７６の給電部１８５が第３の連結部１８４の中央部に位置し、高周波電力が給電部１８５から第３の連結部１８４の両側に分岐した後、等距離で２つの第２の連結部１８３の中央に至り、さらに第２の連結部１８３の両側に分岐して、等距離で第１の連結部１８２の中央に至り、さらに第１の連結部１８２の両側に分岐して等距離で各櫛歯１８１に至るため、給電部１８５から各櫛歯１８１へ電気的に等長となるように給電される。このため、各櫛歯１８１に均一に高周波電力を給電することができる。
【００８５】
なお、本実施形態の上部電極は、第１、３〜６の実施形態のいずれにも適用することができ、また、第１の実施形態の枚葉式の装置でも第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００８６】
＜第８の実施形態＞
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。
ここでは、好ましい給電を行った際のスペースを考慮した上部電極構造について示す。図２０は、本発明の第８の実施形態における上部電極を示す斜視図である。
【００８７】
本実施形態における上部電極２０５は、図２０（ａ）に示すように、２つの櫛歯状の電極部材２０６、２０７からなっており、これら櫛歯状の電極部材２０６、２０７により一つの電極平面が形成されている。
【００８８】
電極部材２０６、２０７は、いずれも等間隔に平行に配置された円筒状の８本の櫛歯２１１を有している。これら電極部材２０６、２０７は、向き合うように、かつ、電極部材２０６の櫛歯２１１と電極部材２０７の櫛歯２１１とが、交互にかつ等間隔になるように配置されている。電極部材２０６、２０７において、櫛歯２１１の基端側は２本ずつ第１の連結部２１２により連結されている。そして、隣接する第１の連結部２１２同士が中央で第２の連結部２１３により連結されており、２つの第２の連結部２１３が中央で第３の連結部２１４により連結されている。第３の連結部２１４の中央には給電部２１５が設けられている。そして、給電部２１５には給電線により整合器を介して高周波電源が接続されている（いずれも図示せず）。
【００８９】
第２の連結部２１３は、第１の連結部２１２に接続され、第１の連結部２１２の中央から後方および下方に延びる２つの鉤状部２２１と、第２の連結部２１３の下方位置で２つの鉤状部２２１に繋がる水平部２２２とを有している。また第３の連結部２１４は、中央に給電部２１５が設けられた水平部２２３と、水平部２２３の両端から鉛直下方に延び、第２の連結部２１３における水平部２２２の中央に連結される鉛直部２２４を有する。
【００９０】
また、第１の連結部２１２、第２の連結部２１３および第３の連結部２１４は、いずれも扁平状をなしており、第１の連結部２１２、鉤状部２２１、鉛直部２２４は広面が鉛直面となり、水平部２２２、２２３は広面が水平面となるように形成されている。
【００９１】
このような構成の上部電極２０５においては、上記第７の実施形態と同様、電極部材２０６、２０７の給電部２１５が第３の連結部２１４の中央部に位置し、高周波電力が給電部２１５から第３の連結部２１４の両側に分岐した後、等距離で２つの第２の連結部２１３の中央に至り、さらに第２の連結部２１３の両側に分岐して、等距離で第１の連結部２１２の中央に至り、さらに第１の連結部２１２の両側に分岐して等距離で各櫛歯２１１に至るため、給電部２１５から各櫛歯２１１へ電気的に等長となるように給電される。このため、各櫛歯２１１に均一に高周波電力を給電することができる。
【００９２】
また、上記第７の実施形態では、第１〜第３の連結部２１２、２１３、２１４が平面的に設けられているため、高周波伝送路の干渉を考慮すると、これらを十分な距離をもって設ける必要があり、大きなスペースを必要とするが、本実施形態では、第３の連結部２１４の第２の連結部２１３への接続部分を鉛直部２２４としたので、水平方向で接続した場合に比較して、給電部分のスペースを小さくすることができる。また、第２の連結部２１３の第１の連結部２１２への接続部分を鉤状部２２１としたので、その鉛直成分によってさらに給電部分のスペースを小さくすることができる。
【００９３】
また、図２０（ｂ）に示すように、給電部分の中で最もチャンバ２の壁部に近い第２の連結部２１３の鉤状部２２１が、広い面をチャンバ壁部に面するように配置されており、また、最も基板載置台（下部電極）３に近い第２の連結部２１３の水平部２２２が、広い面を基板載置台３に面するように配置されており、さらに、最もシャワーヘッド（上部グランド；本図では図示せず）に近い第３の連結部２１４の水平部２２３が、広い面をシャワーヘッドに面するように配置されているので、給電部分に生じる誘導電界と、チャンバ壁部、下部電極、上部グランド等との容量結合を抑制し、伝送効率を上げることができる。
【００９４】
さらに、図２０（ｃ）に示すように、第２の連結部２１３の水平部２２２と、第３の連結部２１４の水平部２２３とが、鉛直方向に十分な間隔をおき、かつ広い面同士が向き合うように配置され、第２の連結部２１２の鉤状部２２１と第３の連結部２１３の鉛直部とが、水平方向に十分な間隔をおき、かつ広い面同士が向き合うように配置されているので、これら伝送路の間での干渉が抑制されている。また、第１の連結部２１２と第２の連結部２１３の水平部２２２との鉛直方向の間隔は、第２の連結部２１３の水平部２２２と第３の連結部２１４の水平部２２３との間隔よりも狭く、かつ第１の連結部２１２と水平部２２２とは広い面同士が向き合っていないが、第１の連結部２１２と水平部２２２とは鉤状部２２１で連結されており、第１の連結部２１２と水平部２２２とは、鉛直方向のみならず、水平方向にも離隔しているため、これらの間は十分な間隔を確保することができ、この間の干渉も抑制される。
【００９５】
以上のように、本実施形態では、高周波給電する際に、伝送路とチャンバ壁や下部電極、上部グランドとの間の干渉や、伝送路同士の干渉を抑制しつつ、均一で効率の良い給電を行うことができ、省スペース化も図ることができる。
【００９６】
なお、本実施形態の上部電極は、第１、３〜６の実施形態のいずれにも適用することができ、また、第１の実施形態の枚葉式の装置でも第２の実施形態のバッチ式の装置でも適用可能であることはいうまでもない。
【００９７】
特に、干渉の影響は基板が大面積になるほど大きいため、本実施形態は大型の基板の処理に適している。また、このような省スペースの効果は、第２の実施形態における基板を多段に配置して処理するバッチ式の処理装置の場合に特に大きい。
【００９８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、２つの櫛歯状の電極部材により上部電極を構成したが、電極平面に均一な電圧分布が形成されれば、櫛歯状に限らない。また、２つに限らず３つ以上の電極部材を用いてもよい。また、電極部材の形状は櫛歯状に限らず、均一な電圧分布が得られる限り、種々の形状を用いることができる。さらに、上記実施形態では、本発明をＦＰＤ用のガラス基板や太陽電池用基板のプラズマ処理に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、他の種々の基板に対して適用可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１；プラズ処理装置
２、５１；チャンバ
３、５２；基板載置台（基板支持部材；下部電極（第２の電極））
５、５５、１２０、１５０；シャワーヘッド（上部グランド）
１０、７０；ガス供給機構
１５、９５、１０５、１１５、１２５、１５５、１７５、２０５；上部電極（第２の電極）
１６、１７、９６、９７、１０６、１０７、１１６、１１７、１２６、１２７、１５６、１５７、１７６、２０６、２０７；電極部材
３１、３１ａ、３１ｂ、１８１、２１１；櫛歯
２０、６３、９４ａ、９４ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ、１７４；高周波電源
３２、３２ａ、３２ｂ；連結部
５４；載置台付きシャワーヘッド
１１８；インピーダンス調整部
１２１、１５１；横グランド
１８２、２１２；第１の連結部
１８３、２１３；第２の連結部
１８４、２１４；第３の連結部
１８５、２１５；給電部
Ｇ；基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板を支持し、第１の電極として機能する基板支持部材と、
前記基板支持部材に対向するように設けられ、高周波電力が印加される第２の電極と、
前記処理容器内に処理ガスを導入するガス導入機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記第２の電極に高周波電力を印加することにより、前記第１の電極と前記第２の電極に高周波電界を形成して、前記ガス導入機構から導入された処理ガスをプラズマ化して被処理基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記第２の電極は、一つの電極平面を構成するように配置された複数の電極部材からなり、前記複数の電極部材に高周波電力が印加された際に各電極部材に定在波が形成され、これら複数の電極部材に形成された複数の定在波の総和によって前記電極平面に形成される電圧分布が均一になるように、前記複数の電極部材の配置または前記複数の電極部材に形成される定在波の分布が調整されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記処理容器内に、前記第１の電極として機能する基板支持部材が複数積層して設けられ、前記複数の基板支持部材に対向するように前記第２の電極が設けられ、複数の被処理基板を前記複数の基板支持部材に支持させて一括してプラズマ処理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】
前記第２の電極は、櫛歯状をなす２つの電極部材を有しており、前記各電極部材は、複数の櫛歯の一方側に高周波電力が給電される給電部を有し、他方側が終端となっており、前記複数の櫛歯が等間隔で平行に設けられ、これら電極部材が、一方の電極部材の櫛歯と他方の電極部材の櫛歯とが交互にかつ等間隔になるように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記２つの電極部材は、同じ側に給電部が位置し、同じ側に終端が位置するように配置され、一方の電極部材の櫛歯の終端を接地終端、他方の電極部材の櫛歯の終端を開放終端とし、電極部材の線長をＬ、電極上に生じる定在波の波長をλとした場合に、Ｌ＝（λ／４）×ｎ（ｎは整数）となる周波数の高周波電力が前記２つの電極部材に印加される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２つの電極部材は、給電部を外側にして向き合うように配置され、一方の電極部材の櫛歯の終端を接地終端、他方の電極部材の櫛歯を開放終端とし、電極部材の線長をＬ、電極上に生じる定在波の波長をλとした場合に、Ｌ＝（λ／２）×ｎ（ｎは整数）となる周波数の高周波電力が前記２つの電極部材に印加される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６】
前記２つの電極部材は、給電部を外側にして向き合うように配置され、一方の電極部材の櫛歯の終端と、他方の電極部材の櫛歯の終端とを同じ状態とし、前記２つの電極部材に同じ周波数の高周波電力を印加する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７】
前記２つの電極部材は、給電部を外側にして向き合うように配置され、前記２つの電極部材の櫛歯の終端にインピーダンス調整部を有し、前記インピーダンス調整部により前記各電極部材の定在波を制御する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８】
前記インピーダンス調整部は、コイルまたはコンデンサーを有することを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記ガス導入部は、前記第２の電極の上方に設けられた処理ガスを吐出するシャワーヘッドを有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記電極部材は前記処理ガスを吐出するガス吐出孔とガス空間を有し、前記ガス空間には前記処理ガスが供給され、前記処理ガスを前記ガス導入部の他に前記電極部材から吐出することを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記排気機構は、前記シャワーヘッドと前記第２の電極との間の空間から横方向へ排気することを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記電極部材の隣接する櫛歯の間に、接地された接地部材を有することを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記ガス導入部は、前記第２の電極の上方に設けられた処理ガスを吐出するシャワーヘッドを有し、前記接地部材は、前記シャワーヘッドから下方へ突出するように設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記シャワーヘッドは、前記接地部材から処理ガスを吐出するように構成され、前記電極部材も前記処理ガスを吐出するように構成され、前記排気機構は、前記シャワーヘッドと前記第２の電極との間の空間から横方向へ排気することを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記接地部材は曲面をなすように形成され、前記電極部材の櫛歯は円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１３および請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記電極部材は、前記給電部から各櫛歯に対し電気的に等長になるような伝送路が形成されている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１７】
前記伝送路は、隣接する櫛歯同士を連結する連結部と、連結部同士を連結する連結部とを有することを特徴とする請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記連結部同士を連結する連結部は、鉛直方向に延びる鉛直部により連結することを特徴とする請求項１７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記伝送路は扁平形状をなしており、前記処理容器の壁部または前記処理容器の導体と広い面が対向しており、伝送路同士が対向する部分は広い面同士が対向していることを特徴とする請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板を支持し、第１の電極として機能する基板支持部材と、
前記基板支持部材に対向するように設けられ、高周波電力が印加される第２の電極と、
前記処理容器内に処理ガスを導入するガス導入機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記第２の電極に高周波電力を印加することにより、前記第１の電極と前記第２の電極に高周波電界を形成して、前記ガス導入機構から導入された処理ガスをプラズマ化して被処理基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記第２の電極は、一つの電極平面を構成するように配置された複数の電極部材からなり、前記複数の電極部材に高周波電力が印加された際に各電極部材に定在波が形成され、これら複数の電極部材に形成された複数の定在波の総和によって前記電極平面に形成される電圧分布が均一になるように、前記複数の電極部材の配置または前記複数の電極部材に形成される定在波の分布が調整されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記処理容器内に、前記第１の電極として機能する基板支持部材が複数積層して設けられ、前記複数の基板支持部材に対向するように前記第２の電極が設けられ、複数の被処理基板を前記複数の基板支持部材に支持させて一括してプラズマ処理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】
前記第２の電極は、櫛歯状をなす２つの電極部材を有しており、前記各電極部材は、複数の櫛歯の一方側に高周波電力が給電される給電部を有し、他方側が終端となっており、前記複数の櫛歯が等間隔で平行に設けられ、これら電極部材が、一方の電極部材の櫛歯と他方の電極部材の櫛歯とが交互にかつ等間隔になるように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記２つの電極部材は、同じ側に給電部が位置し、同じ側に終端が位置するように配置され、一方の電極部材の櫛歯の終端を接地終端、他方の電極部材の櫛歯の終端を開放終端とし、電極部材の線長をＬ、電極上に生じる定在波の波長をλとした場合に、Ｌ＝（λ／４）×ｎ（ｎは整数）となる周波数の高周波電力が前記２つの電極部材に印加される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２つの電極部材は、給電部を外側にして向き合うように配置され、一方の電極部材の櫛歯の終端を接地終端、他方の電極部材の櫛歯を開放終端とし、電極部材の線長をＬ、電極上に生じる定在波の波長をλとした場合に、Ｌ＝（λ／２）×ｎ（ｎは整数）となる周波数の高周波電力が前記２つの電極部材に印加される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６】
前記２つの電極部材は、給電部を外側にして向き合うように配置され、一方の電極部材の櫛歯の終端と、他方の電極部材の櫛歯の終端とを同じ状態とし、前記２つの電極部材に同じ周波数の高周波電力を印加する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７】
前記２つの電極部材は、給電部を外側にして向き合うように配置され、前記２つの電極部材の櫛歯の終端にインピーダンス調整部を有し、前記インピーダンス調整部により前記各電極部材の定在波を制御する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８】
前記インピーダンス調整部は、コイルまたはコンデンサーを有することを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記ガス導入部は、前記第２の電極の上方に設けられた処理ガスを吐出するシャワーヘッドを有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記電極部材は前記処理ガスを吐出するガス吐出孔とガス空間を有し、前記ガス空間には前記処理ガスが供給され、前記処理ガスを前記ガス導入部の他に前記電極部材から吐出することを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記排気機構は、前記シャワーヘッドと前記第２の電極との間の空間から横方向へ排気することを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記電極部材の隣接する櫛歯の間に、接地された接地部材を有することを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記ガス導入部は、前記第２の電極の上方に設けられた処理ガスを吐出するシャワーヘッドを有し、前記接地部材は、前記シャワーヘッドから下方へ突出するように設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記シャワーヘッドは、前記接地部材から処理ガスを吐出するように構成され、前記電極部材も前記処理ガスを吐出するように構成され、前記排気機構は、前記シャワーヘッドと前記第２の電極との間の空間から横方向へ排気することを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記接地部材は曲面をなすように形成され、前記電極部材の櫛歯は円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１３および請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記電極部材は、前記給電部から各櫛歯に対し電気的に等長になるような伝送路が形成されている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１７】
前記伝送路は、隣接する櫛歯同士を連結する連結部と、連結部同士を連結する連結部とを有することを特徴とする請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記連結部同士を連結する連結部は、鉛直方向に延びる鉛直部により連結することを特徴とする請求項１７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記伝送路は扁平形状をなしており、前記処理容器の壁部または前記処理容器の導体と広い面が対向しており、伝送路同士が対向する部分は広い面同士が対向していることを特徴とする請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−９６７４９（Ｐ２０１１−９６７４９Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４７２３８（Ｐ２００９−２４７２３８）
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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