プラズマ処理装置
【課題】均一性の高いプラズマを生成することが可能なプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理を行う処理容器Ｃと、処理容器Ｃに設けられた下部電極１２に高周波電力を印加するＲＦジェネレータ１４と、ＲＦジェネレータ１４と下部電極１２との間に設けられ、同軸ケーブル１６を用いてＲＦジェネレータ１４に接続された整合器１５と、を備え、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａを下部電極１２に対向する上部電極１１に接続するバイパス経路３０を設けた。
【解決手段】プラズマ処理を行う処理容器Ｃと、処理容器Ｃに設けられた下部電極１２に高周波電力を印加するＲＦジェネレータ１４と、ＲＦジェネレータ１４と下部電極１２との間に設けられ、同軸ケーブル１６を用いてＲＦジェネレータ１４に接続された整合器１５と、を備え、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａを下部電極１２に対向する上部電極１１に接続するバイパス経路３０を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置は、プラズマを用いて被処理体に微細加工を施す装置である。プラズマ処理装置では、エッチング処理や成膜処理等、様々なプラズマ処理が実行される。
【０００３】
プラズマ処理装置には、容量結合型のプラズマ処理装置、誘導結合型のプラズマ処理装置等様々な種類がある。容量結合型のプラズマ処理装置である平行平板型のプラズマ処理装置の一例を図５に示す。平行平板型のプラズマ処理装置９０は、処理容器Ｃを有している。処理容器Ｃは接地されている。処理容器Ｃの内部には、上部電極９１と下部電極９２とが平行に配置されている。上部電極９１は、ベローズ９３にて昇降可能に処理容器Ｃの天井面に支持されている。
【０００４】
下部電極９２は、整合器９５を介してＲＦジェネレータ９４に接続されている。ＲＦジェネレータ９４は、下部電極９２に高周波電力を印加する。下部電極９２は、ウエハＷを載置する載置台としても機能する。処理容器Ｃ内には図示しないガス供給源から所望のガスが供給される。ガスは、高周波電力により処理容器Ｃ内部でプラズマ化し、生成されたプラズマによってウエハＷに所望の処理が施される。整合器９５は、下部電極９２とＲＦジェネレータ９４との間に設けられ、インピーダンス整合をとる。ＲＦジェネレータ９４と整合器９５とは、同軸ケーブル９６で接続されている。整合器９５と下部電極９２とは、給電棒９７で接続されている。なお、処理容器Ｃ内は、排気装置９８にて排気され、所望の真空度にまで減圧されている。
【０００５】
かかる構成のプラズマ処理装置では、上部電極９１と下部電極９２との間のプラズマ生成空間Ｕにプラズマが生成される。プラズマが生成されているとき、ＲＦジェネレータ９４から出力される高周波電流は、図５の矢印で示したように、ＲＦジェネレータ９４→同軸ケーブル９６→整合器９５→下部電極９２→プラズマ→上部電極９１→導電路Ｒ（ベローズ９３を含む）→処理容器Ｃの上部壁面、側部壁面、下部壁面→整合器９５→同軸ケーブル９６→ＲＦジェネレータ９４（グラウンド側）の順に流れる。
【０００６】
特に、図５のように、電極間のギャップを可変に制御するために、カソード電極である上部電極９１がベローズ９３にて昇降可能に支持される場合、高周波電流のリターン経路を構成する導電路Ｒの一部にベローズ９３が含まれる。このため、高周波電流のリターン経路においてベローズ９３が抵抗成分として大きく作用する。これに加え、プラズマ処理装置９０の大型化に伴いベローズ９３が大きくなると、これに応じて抵抗成分も増大することになる。これにより、高周波電流のリターン経路の電気抵抗が増大し、上述したプラズマ→上部電極９１→導電路Ｒ→処理容器Ｃの壁面→ＲＦジェネレータ９４の経路に高周波電流が流れにくくなり、プラズマ→処理容器Ｃの側部壁面、下部壁面→ＲＦジェネレータ９４の経路にも高周波電流が流れ易くなる。以上の理由から、プラズマがプラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方に集約されにくくなり、プラズマ生成空間Ｕにてプラズマ密度が不均一に生成される結果、ウエハＷに対して面内均一性の高いプラズマ処理を実行することが困難になる。
【０００７】
これに対して、例えば、特許文献１には、上部電極を昇降させるためのベローズが具備されたプラズマ処理装置であって、高周波電流のリターン経路の電気抵抗を小さくするために、上部電極の近傍に導電性の固定側接触部を設けたプラズマ処理装置が提案されている。かかる構成によれば、上部電極はベローズを介して処理容器の天井面に配設されるが、ベローズは蛇腹構造であるため、平板構造である固定側接触部よりインダクタンス成分が大きい。このため、ベローズと固定側接触部とを比べると、高周波電流はインダクタンス成分の小さい部材である固定側接触部の方へ流れやすい。このようにして、特許文献１のプラズマ処理装置では、上部電極の近傍に設けられた固定側接触部によって、高周波電流を上部電極から固定側接触部を介して処理容器へ流し易くすることにより、プラズマを集約し、均一なプラズマを生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１１２５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の固定側接触部は、大掛かりな構造を有し、処理容器の蓋体上部に設けられている。したがって、特許文献１のプラズマ処理装置では、固定側接触部自身の製造コストが増大するとともに、蓋体を取り外して処理容器内部をメンテナンス時の作業が困難になり、かつ、固定側接触部自体のメンテナンスも容易ではないという課題を有していた。
【００１０】
上記課題に鑑み、本発明は、高周波電流のバイパス経路を設けることにより、均一性の高いプラズマを生成することが可能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、プラズマ処理を行う処理容器と、前記処理容器に設けられた電極に高周波電力を印加する高周波電源と、前記高周波電源と前記電極との間に設けられ、同軸ケーブルを用いて前記高周波電源に接続された整合器と、を備え、前記同軸ケーブルのグラウンド側の線を前記電極に対向する対向電極に接続するバイパス経路を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１２】
前記バイパス経路は、前記整合器と前記高周波電源とを接続する前記同軸ケーブルの、前記整合器より前記高周波電源に近い位置で前記同軸ケーブルのグラウンド側の線と前記対向電極とに接続されてもよい。
【００１３】
前記高周波電源及び前記整合器を複数備え、前記バイパス経路は、前記複数の高周波電源と前記複数の整合器とを接続する複数の前記同軸ケーブルの少なくともいずれかのグラウンド側の線と前記対向電極とに接続されてもよい。
【００１４】
前記バイパス経路は、前記同軸ケーブルのグラウンド側の線と前記対向電極の中央部分とに接続されてもよい。
【００１５】
前記同軸ケーブルのグラウンド側の線を、前記高周波電源より前記整合器に近い位置で物理的に切断してもよい。
【００１６】
前記同軸ケーブルのグラウンド側の線にスイッチを設け、該スイッチを用いて前記グラウンド側の線に流れるリターン電流の流れを制御する制御装置を更に備えてもよい。
【００１７】
前記対向電極は、ベローズにて昇降可能に前記処理容器の天井面に支持された上部電極であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、高周波電流のバイパス経路を設けることにより、均一性の高いプラズマを生成することが可能なプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【図５】高周波電流の経路を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
（高周波電流の経路）
はじめに、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する前に、一般的な構成のプラズマ処理装置において高周波電流が流れる経路について説明する。エッチング処理装置等の平行平板型プラズマ処理装置では、通常、処理容器内にて上部電極と下部電極とが対向して配置され、それらの電極のアノード側に高周波電力を印加して、ガスをプラズマ化する。アノード側に印加された高周波の電流は、処理容器の壁面を利用して、ＲＦジェネレータ（グラウンド側）に戻る。
【００２２】
例えば、図５を用いてプラズマ発生時における高周波電流の経路を具体的に説明する。図５は、一般的な平行平板型のプラズマ処理装置を示す縦断面図であり、図中の矢印は高周波電流の経路を示す。
【００２３】
図５のプラズマ処理装置９０では、図示しないガス供給源から処理容器Ｃ内に所望のガスが供給され、ＲＦジェネレータ９４から下部電極９２に高周波電力が印加される。これによりガスがプラズマ化され、上部電極９１と下部電極９２との間のプラズマ生成空間Ｕにプラズマが生成される。プラズマが生成されているとき、ＲＦジェネレータ９４からの高周波電流は、図５の矢印で示したように、ＲＦジェネレータ９４→同軸ケーブル９６→整合器９５→下部電極９２→プラズマ→上部電極９１→導電路Ｒ（ベローズ９３を含む）→処理容器Ｃの上部壁面、側部壁面、下部壁面→整合器９５→同軸ケーブル９６→ＲＦジェネレータ９４（グラウンド側）の順に流れる。
【００２４】
特に、図５のように、電極間のギャップを可変に制御するために、上部電極９１がベローズ９３にて昇降可能に支持される場合、高周波電流のリターン経路においてベローズ９３が抵抗成分として大きく作用する。更に、プラズマ処理装置９０の大型化に伴いベローズ９３が大きくなると、これに応じて抵抗成分も増大する。このため、高周波電流のリターン経路にて導電路Ｒのインピーダンスが増大し、図５に示した上部電極９１→導電路Ｒ→処理容器Ｃの壁面→ＲＦジェネレータ９４の経路に高周波電流が流れにくくなり、その一部が、プラズマ→処理容器Ｃの壁面→ＲＦジェネレータ９４に流れる。これにより、プラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方にプラズマが集約されにくくなり、プラズマ生成空間Ｕにてプラズマが不均一に生成される。この結果、ウエハＷに対して面内均一性の高いプラズマ処理を実行することが困難になる。
【００２５】
＜第１実施形態＞
かかる課題に対して、第１実施形態に係るプラズマ処理装置では、高周波電流のバイパス経路を設け、これにより、均一性の高いプラズマを生成する。以下、図１を参照しながら、第１実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【００２６】
平行平板プラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置であり、円筒形状に成形された処理容器Ｃを有している。処理容器Ｃは、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等からなり、接地されている。処理容器Ｃ内の底部にはセラミックスなどの図示しない絶縁板を介して、ウエハＷを載置するための略円柱状の支持台２０が設けられている。支持台２０の上には、下部電極１２を兼ねた載置台が設けられている。
【００２７】
下部電極１２の上方には、下部電極１２と平行な位置に、対向電極としての上部電極１１が設けられている。上部電極１１は、電極板１１ａと導電性の電極支持体１１ｂとを有している。上部電極１１は、電極間のギャップを可変に制御するために、ベローズ９３にて昇降可能に支持されている。上部電極１１は、図示しない駆動機構により上下動し、これにより、上部電極１１と下部電極１２とのギャップをプロセス条件に応じて調整するようになっている。
【００２８】
ＲＦジェネレータ１４（高周波電力を供給する高周波電源に相当する）は、整合器１５を介して下部電極１２に接続されている。ＲＦジェネレータ１４と整合器１５とは、同軸ケーブル１６で接続され、整合器１５と下部電極１２とは、給電棒１７で接続されている。整合器１５は、インピーダンス整合をとる。
【００２９】
上部電極１１の電極板１１ａには図示しないガス導入口が設けられ、ガス導入口から所望のプラズマ処理のためのガス等が供給される。また、ＲＦジェネレータ１４から下部電極１２に例えば、１３．５６ＭＨｚ又は１２．８８ＭＨｚの高周波電力が印加され、これによりガスがプラズマ化される。ウエハＷには、生成されたプラズマを用いてエッチング等の微細加工が施される。
【００３０】
処理容器Ｃの底部には、排気管１９を介して排気装置１８が接続されている。排気装置１８はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、処理容器Ｃ内を所定の減圧雰囲気まで真空引きする。また、処理容器Ｃの側壁には図示しないゲートバルブが設けられ、ゲートバルブを開閉により、隣接するロードロック室（図示せず）との間でウエハＷを搬入及び搬出する。
【００３１】
かかる構成のプラズマ処理装置１０では、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａと上部電極１１とを接続するバイパス経路３０が設けられる。本実施形態では、下部電極１２が高周波電力を印加する側の電極となり、上部電極１１が高周波電力を印加する側の電極に対向する対向電極となっているが、これに限らず、高周波電力を印加する側の電極は上部電極１１でもよい。高周波電力を印加する側の電極が上部電極１１の場合には、対向電極側が下部電極１２になる。
【００３２】
このようにしてバイパス経路３０を設けることにより、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａをリターン経路のインピーダンスを下げたい部位に接地する。これにより、導電路Ｒのインピーダンスが小さくなり、高周波電流は、上部電極１１→導電路Ｒ→同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａ→ＲＦジェネレータ１４のリターン経路を主に流れる。なお、この経路に高周波電流が流れることをより容易にするために、バイパス経路３０は、整合器１５よりＲＦジェネレータ１４に近い位置で同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａと上部電極１１とを接続することが好ましい。
【００３３】
本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、特に、電極間のギャップを可変に制御するために、上部電極１１がベローズ１３にて昇降可能に支持されている。この場合、高周波電流のリターン経路においてベローズ１３が抵抗成分として大きく作用する。更に、プラズマ処理装置１０の大型化に伴いベローズ１３が大きくなると、これに応じて抵抗成分も増大することになる。このため、バイアス経路３０が存在しないと、高周波電流のリターン経路にて導電路Ｒのインピーダンスが増大し、図５に示した上部電極１１→導電路Ｒ→処理容器Ｃの壁面→ＲＦジェネレータ９４のリターン経路に高周波電流が流れにくくなってしまう。
【００３４】
しかしながら、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、上述の通り同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａと上部電極１１とを接続するバイパス経路３０が設けられている。このため、リターン経路にて高周波電流は、大きな抵抗成分を有するベローズ１３よりバイパス経路３０に流れ易くなる。このため、高周波電流は、プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａ→ＲＦジェネレータ１４に流れ易くなり、この経路が電流のリターン経路として形成されやすくなる。
【００３５】
これにより、高周波電流は、ＲＦジェネレータ１４→同軸ケーブル１６→整合器１５→下部電極１２→プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→処理容器Ｃの上部壁面、側部壁面、下部壁面→整合器１５→同軸ケーブル１６（グラウンド側の線１６ａ）→ＲＦジェネレータ１４の順に流れる経路（図５に示した経路Ａ）より、ＲＦジェネレータ１４→同軸ケーブル１６→整合器１５→下部電極１２→プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→バイパス経路３０→同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａ→ＲＦジェネレータ１４の順に流れる経路（図１に示した経路Ｂ）を主に流れる。
【００３６】
この結果、高周波電流が処理容器Ｃの壁部を流れにくくなるため、プラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方にプラズマが集約されやすくなり、プラズマ生成空間Ｕにてプラズマが均一に生成される。これにより、ウエハＷに対して面内均一性の高いプラズマ処理を実行することができる。
【００３７】
特に、本実施形態では、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａをリターン経路のインピーダンスを下げたい部位に接地する。具体的には、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａと上部電極１１の中央部分とを接続するようにバイパス経路３０を設ける。かかる構成によれば、上部電極１１の中央部分が接地された部位となり、バイパス経路３０を経由する経路Ｂは、ＲＦジェネレータ１４から見てグラウンドに接続されるリターン経路の最短距離となる。このため、バイパス経路３０を経由する経路Ｂは、インピーダンスが低下して高周波電流が流れ易い経路となる。特に、ベローズ１３は抵抗成分が大きいため、高周波電流は、ベローズ１３よりバイパス経路３０に流れ易い。このようにして、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、バイパス経路３０を経由する経路Ｂに高周波のリターン電流を積極的に流す構造を設けることにより、上部電極１１の中央下方にプラズマを集約し易くすることによって、プラズマ生成空間Ｕに均一なプラズマを生成することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、プラズマ処理装置１０の同軸ケーブルに、高周波電流のバイパス経路を設けるという比較的安易な方法を用いるため、製造コストの増大を抑制するとともに、メンテナンス時の作業を容易にすることができる。
【００３９】
＜第２実施形態＞
次に、図２を参照しながら第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０について説明する。第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、第１実施形態と同様のバイパス経路３０を設け、更に、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａを整合器１５の近傍の位置Ｐで物理的に切断する。その他の点については、第１実施形態に係るプラズマ処理装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４０】
一般に、高周波電流は、一旦、同軸ケーブル１６に流れ出すとその経路に流れ易くなるという性質をもっている。したがって、たとえ上部電極１１と同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａとの間にバイパス経路３０を設け、リターン経路として図５に示した経路Ａより経路Ｂに高周波電流が流れ易い仕組みを作っても、場合によっては、経路Ａに高周波電流が流れてしまうこともある。
【００４１】
このような場合にも、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、同軸ケーブル１６のリターン側の配線（グラウンド側の線１６ａ）を物理的に切断してしまう。これにより、経路Ａに高周波電流は物理的に流れなくなる。
【００４２】
かかる構成によれば、第１実施形態の場合と同様に、バイパス経路３０を設けたことにより、経路Ｂがインピーダンスが低下して高周波電流が流れ易い電流のリターン経路となるだけでなく、グラウンド側の線１６ａを切断するため、図５に示した経路Ａはリターン経路とはなり得ない。これにより、経路Ａに高周波電流が流れてしまうことを物理的に不可能にし、バイパス経路３０に高周波のリターン電流を確実に流すことにより、よりプラズマを集約することによって、プラズマ生成空間Ｕにより均一なプラズマを生成することができる。
【００４３】
なお、グラウンド側の線１６ａの切断位置Ｐは、ＲＦジェネレータ１４より整合器１５に近い方が、グラウンド側の線１６ａに高周波電流が流れないためより好ましいが、バイパス経路３０とグラウンド側の線１６ａとの間であればいずれの位置で切断してもよい。
【００４４】
＜第３実施形態＞
次に、図３を参照しながら第３実施形態に係るプラズマ処理装置１０について説明する。第３実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、上下部に高周波を印加するプラズマ処理装置１０である。具体的には、上部電極１１には整合器４５を介してＲＦジェネレータ４４が接続され、ＲＦジェネレータ４４から上部電極１１に第１の高周波電力が印加されるようになっている。また、下部電極１２には、整合器４８を介してＲＦジェネレータ４７が接続され、ＲＦジェネレータ４７から下部電極１２に第２の高周波電力が印加されるようになっている。第１の高周波電力及び第２の高周波電力の一方は、プラズマ励起用の高周波電力、他方は、バイアス用の高周波電力とすることができる。
【００４５】
ＲＦジェネレータ４４に直列に接続された、整合器４５内のインダクタＬ及び可変コンデンサＣは、同軸ケーブル４６のグラウンド側の線で形成されたバイパス経路３１につながっている。バイパス経路３１は、下部電極１２に高周波電力を印加するＲＦジェネレータ４７と整合器４５とを接続する経路となっている。
【００４６】
かかる構成によれば、バイパス経路３１がグラウンド側の線で形成されているため、高周波電流は、ＲＦジェネレータ４７→整合器４８→下部電極１２→プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→処理容器Ｃの上部壁面、側部壁面、下部壁面→整合器４８→ＲＦジェネレータ４７の順に流れる経路より、ＲＦジェネレータ４７→整合器４８→下部電極１２→プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→バイパス経路３１→ＲＦジェネレータ４７の順に流れる経路に流れ易くなる。
【００４７】
同様にして、ＲＦジェネレータ４７に直列に接続された、整合器４８内のインダクタＬ及び可変コンデンサＣは、同軸ケーブル４９のグラウンド側の線で形成されたバイパス経路３２につながっている。バイパス経路３２は、上部電極１１に高周波電力を印加するＲＦジェネレータ４４と整合器４８とを接続する経路となっている。
【００４８】
かかる構成によれば、バイパス経路３２がグラウンド側の線で形成されているため、高周波電流は、ＲＦジェネレータ４４→整合器４５→導電路Ｒ→上部電極１１→プラズマ→下部電極１２→処理容器Ｃの下部壁面、側部壁面、上部壁面→整合器４５→ＲＦジェネレータ４４の順に流れる経路より、ＲＦジェネレータ４４→整合器４５→上部電極１１→導電路Ｒ→プラズマ→下部電極１２→バイパス経路３２→ＲＦジェネレータ４４の順に流れる経路に流れ易くなる。
【００４９】
これらの結果、処理容器Ｃの壁面を通るリターン経路に高周波電流が流れにくくなる。このため、プラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方にプラズマが集約されやすくなり、プラズマ生成空間Ｕにてプラズマが均一に生成され、ウエハＷに対して面内均一性の高いプラズマ処理を実行することができる。
【００５０】
＜第４実施形態＞
最後、図４を参照しながら第４実施形態に係るプラズマ処理装置１０について説明する。第４実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、下部２周波のプラズマ処理装置１０である。具体的には、下部電極１２に整合器５６、５９を介して２つのＲＦジェネレータ５５，５８がそれぞれ接続され、各ＲＦジェネレータ５５，５８から下部電極１２に各高周波電力が印加されるようになっている。一方からの高周波電力は、プラズマ励起用、他方からの高周波電力は、バイアス用とすることができる。
【００５１】
本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、同軸ケーブル５７のグラウンド側の線５７ａと上部電極１１とを接続するバイパス経路３３が設けられている。このため、高周波電流が、プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→バイパス経路３３→同軸ケーブル５７のグラウンド側の線５７ａ→ＲＦジェネレータ５５に流れ易くなり、この経路が高周波電流のリターン経路として形成されやすくなる。
【００５２】
また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、同軸ケーブル６０のグラウンド側の線６０ａと上部電極１１とを接続するバイパス経路３４が設けられている。このため、高周波電流が、プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→→バイパス経路３４→同軸ケーブル６０のグラウンド側の線６０ａ→ＲＦジェネレータ５８に流れ易くなり、この経路が高周波電流のリターン経路として形成されやすくなる。
【００５３】
これらの結果、処理容器Ｃの壁面を通るリターン経路に高周波電流が流れにくくなる。このため、プラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方にプラズマが集約されやすくなり、プラズマ生成空間Ｕにてプラズマが均一に生成され、ウエハＷに対して面内均一性の高いプラズマ処理を実行することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、ＲＦジェネレータ及び整合器を２つ備えたが、ＲＦジェネレータ及び整合器の数は２つに限られず、３つ以上であってもよい。また、本実施形態では、バイパス経路を２つ備えたが、バイパス経路の数は２つに限られず、１つでもよく、３つ以上であってもよい。
【００５５】
さらに、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０には、同軸ケーブル５７，６０の整合器５６，５９側のグラウンドの線にスイッチ６１，６２が設けられている。各スイッチ６１，６２は、制御装置１００によりオン／オフを制御される。これにより、同軸ケーブル５７，６０の配線を物理的に切断したり、接続したりすることができる。
【００５６】
なお、制御装置１００は、図示しないＣＰＵ、記憶領域（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）、入出力インターフェース、データバス、アドレスバスを有している。ＣＰＵは、記憶領域に記憶された所定のプログラムに従い、所望のタイミングに各スイッチ６１，６２のオン／オフを制御する。
【００５７】
これにより、同軸ケーブル５７，６０のグラウンド側の線をリターン経路に高周波電流が流れてしまうことを物理的に不可能にし、プラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方にプラズマが集約されやすくなり、プラズマ生成空間Ｕにより均一なプラズマを生成することができる。
【００５８】
以上、各実施形態によれば、プラズマ処理装置１０にバイパス経路を設けることにより、プラズマの集約する部位をコントロールすることができる。これにより、生成されるプラズマの均一性を改善できる。これにより、消耗品の消耗状態をコントロールすることも可能である。
【００５９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６０】
なお、本発明によれば、バイパス経路の接地位置と整合器との間の同軸ケーブルに流れる高周波電流では、行きの経路の電流量と帰りの経路の電流量が一致しない。例えば、図１のバイパス経路３０の接地位置と整合器との間の同軸ケーブル１６に流れる高周波電流では、行きの経路１６ｂの電流量と帰りの経路１６ａの電流量が一致しない。
【００６１】
往復１６ａ、１６ｂの電流量が同じであれば電波が外へ漏れにくいが、行きの経路１６ｂと帰りの経路１６ａに流れる電流量が異なる場合は、電波が外へ漏れやすい。そこで、本発明のように、行きの経路１６ｂと帰りの経路１６ａに流れる電流量が異なる場合、同軸ケーブル１６のシールドを強化する必要がある。同軸ケーブル１６のシールドを強化する方法としては、行きの経路である線１６ｂと帰りの経路である線１６ａの外周を絶縁材でカバーし、その外側に導体を巻きつける。これにより、同軸ケーブル１６のシールド効果をアップさせることができ、行きの経路１６ｂと帰りの経路１６ａに流れる電流量が異なる場合であっても、電波が外へ漏れにくくすることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０ プラズマ処理装置
１１ 上部電極
１２ 下部電極
１３ ベローズ
１４，４４，４７，５５，５８ ＲＦジェネレータ
１５，４５，４８，５６，５９ 整合器
１６，４６，４９，５７，６０ 同軸ケーブル
１６ａ グラウンド側の線
３０，３１，３２，３３，３４ バイパス経路
１００ 制御装置
Ｃ 処理容器
Ｕ プラズマ生成空間
Ｐ 切断位置
Ｒ 導電路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置は、プラズマを用いて被処理体に微細加工を施す装置である。プラズマ処理装置では、エッチング処理や成膜処理等、様々なプラズマ処理が実行される。
【０００３】
プラズマ処理装置には、容量結合型のプラズマ処理装置、誘導結合型のプラズマ処理装置等様々な種類がある。容量結合型のプラズマ処理装置である平行平板型のプラズマ処理装置の一例を図５に示す。平行平板型のプラズマ処理装置９０は、処理容器Ｃを有している。処理容器Ｃは接地されている。処理容器Ｃの内部には、上部電極９１と下部電極９２とが平行に配置されている。上部電極９１は、ベローズ９３にて昇降可能に処理容器Ｃの天井面に支持されている。
【０００４】
下部電極９２は、整合器９５を介してＲＦジェネレータ９４に接続されている。ＲＦジェネレータ９４は、下部電極９２に高周波電力を印加する。下部電極９２は、ウエハＷを載置する載置台としても機能する。処理容器Ｃ内には図示しないガス供給源から所望のガスが供給される。ガスは、高周波電力により処理容器Ｃ内部でプラズマ化し、生成されたプラズマによってウエハＷに所望の処理が施される。整合器９５は、下部電極９２とＲＦジェネレータ９４との間に設けられ、インピーダンス整合をとる。ＲＦジェネレータ９４と整合器９５とは、同軸ケーブル９６で接続されている。整合器９５と下部電極９２とは、給電棒９７で接続されている。なお、処理容器Ｃ内は、排気装置９８にて排気され、所望の真空度にまで減圧されている。
【０００５】
かかる構成のプラズマ処理装置では、上部電極９１と下部電極９２との間のプラズマ生成空間Ｕにプラズマが生成される。プラズマが生成されているとき、ＲＦジェネレータ９４から出力される高周波電流は、図５の矢印で示したように、ＲＦジェネレータ９４→同軸ケーブル９６→整合器９５→下部電極９２→プラズマ→上部電極９１→導電路Ｒ（ベローズ９３を含む）→処理容器Ｃの上部壁面、側部壁面、下部壁面→整合器９５→同軸ケーブル９６→ＲＦジェネレータ９４（グラウンド側）の順に流れる。
【０００６】
特に、図５のように、電極間のギャップを可変に制御するために、カソード電極である上部電極９１がベローズ９３にて昇降可能に支持される場合、高周波電流のリターン経路を構成する導電路Ｒの一部にベローズ９３が含まれる。このため、高周波電流のリターン経路においてベローズ９３が抵抗成分として大きく作用する。これに加え、プラズマ処理装置９０の大型化に伴いベローズ９３が大きくなると、これに応じて抵抗成分も増大することになる。これにより、高周波電流のリターン経路の電気抵抗が増大し、上述したプラズマ→上部電極９１→導電路Ｒ→処理容器Ｃの壁面→ＲＦジェネレータ９４の経路に高周波電流が流れにくくなり、プラズマ→処理容器Ｃの側部壁面、下部壁面→ＲＦジェネレータ９４の経路にも高周波電流が流れ易くなる。以上の理由から、プラズマがプラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方に集約されにくくなり、プラズマ生成空間Ｕにてプラズマ密度が不均一に生成される結果、ウエハＷに対して面内均一性の高いプラズマ処理を実行することが困難になる。
【０００７】
これに対して、例えば、特許文献１には、上部電極を昇降させるためのベローズが具備されたプラズマ処理装置であって、高周波電流のリターン経路の電気抵抗を小さくするために、上部電極の近傍に導電性の固定側接触部を設けたプラズマ処理装置が提案されている。かかる構成によれば、上部電極はベローズを介して処理容器の天井面に配設されるが、ベローズは蛇腹構造であるため、平板構造である固定側接触部よりインダクタンス成分が大きい。このため、ベローズと固定側接触部とを比べると、高周波電流はインダクタンス成分の小さい部材である固定側接触部の方へ流れやすい。このようにして、特許文献１のプラズマ処理装置では、上部電極の近傍に設けられた固定側接触部によって、高周波電流を上部電極から固定側接触部を介して処理容器へ流し易くすることにより、プラズマを集約し、均一なプラズマを生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１１２５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の固定側接触部は、大掛かりな構造を有し、処理容器の蓋体上部に設けられている。したがって、特許文献１のプラズマ処理装置では、固定側接触部自身の製造コストが増大するとともに、蓋体を取り外して処理容器内部をメンテナンス時の作業が困難になり、かつ、固定側接触部自体のメンテナンスも容易ではないという課題を有していた。
【００１０】
上記課題に鑑み、本発明は、高周波電流のバイパス経路を設けることにより、均一性の高いプラズマを生成することが可能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、プラズマ処理を行う処理容器と、前記処理容器に設けられた電極に高周波電力を印加する高周波電源と、前記高周波電源と前記電極との間に設けられ、同軸ケーブルを用いて前記高周波電源に接続された整合器と、を備え、前記同軸ケーブルのグラウンド側の線を前記電極に対向する対向電極に接続するバイパス経路を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１２】
前記バイパス経路は、前記整合器と前記高周波電源とを接続する前記同軸ケーブルの、前記整合器より前記高周波電源に近い位置で前記同軸ケーブルのグラウンド側の線と前記対向電極とに接続されてもよい。
【００１３】
前記高周波電源及び前記整合器を複数備え、前記バイパス経路は、前記複数の高周波電源と前記複数の整合器とを接続する複数の前記同軸ケーブルの少なくともいずれかのグラウンド側の線と前記対向電極とに接続されてもよい。
【００１４】
前記バイパス経路は、前記同軸ケーブルのグラウンド側の線と前記対向電極の中央部分とに接続されてもよい。
【００１５】
前記同軸ケーブルのグラウンド側の線を、前記高周波電源より前記整合器に近い位置で物理的に切断してもよい。
【００１６】
前記同軸ケーブルのグラウンド側の線にスイッチを設け、該スイッチを用いて前記グラウンド側の線に流れるリターン電流の流れを制御する制御装置を更に備えてもよい。
【００１７】
前記対向電極は、ベローズにて昇降可能に前記処理容器の天井面に支持された上部電極であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、高周波電流のバイパス経路を設けることにより、均一性の高いプラズマを生成することが可能なプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【図５】高周波電流の経路を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
（高周波電流の経路）
はじめに、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する前に、一般的な構成のプラズマ処理装置において高周波電流が流れる経路について説明する。エッチング処理装置等の平行平板型プラズマ処理装置では、通常、処理容器内にて上部電極と下部電極とが対向して配置され、それらの電極のアノード側に高周波電力を印加して、ガスをプラズマ化する。アノード側に印加された高周波の電流は、処理容器の壁面を利用して、ＲＦジェネレータ（グラウンド側）に戻る。
【００２２】
例えば、図５を用いてプラズマ発生時における高周波電流の経路を具体的に説明する。図５は、一般的な平行平板型のプラズマ処理装置を示す縦断面図であり、図中の矢印は高周波電流の経路を示す。
【００２３】
図５のプラズマ処理装置９０では、図示しないガス供給源から処理容器Ｃ内に所望のガスが供給され、ＲＦジェネレータ９４から下部電極９２に高周波電力が印加される。これによりガスがプラズマ化され、上部電極９１と下部電極９２との間のプラズマ生成空間Ｕにプラズマが生成される。プラズマが生成されているとき、ＲＦジェネレータ９４からの高周波電流は、図５の矢印で示したように、ＲＦジェネレータ９４→同軸ケーブル９６→整合器９５→下部電極９２→プラズマ→上部電極９１→導電路Ｒ（ベローズ９３を含む）→処理容器Ｃの上部壁面、側部壁面、下部壁面→整合器９５→同軸ケーブル９６→ＲＦジェネレータ９４（グラウンド側）の順に流れる。
【００２４】
特に、図５のように、電極間のギャップを可変に制御するために、上部電極９１がベローズ９３にて昇降可能に支持される場合、高周波電流のリターン経路においてベローズ９３が抵抗成分として大きく作用する。更に、プラズマ処理装置９０の大型化に伴いベローズ９３が大きくなると、これに応じて抵抗成分も増大する。このため、高周波電流のリターン経路にて導電路Ｒのインピーダンスが増大し、図５に示した上部電極９１→導電路Ｒ→処理容器Ｃの壁面→ＲＦジェネレータ９４の経路に高周波電流が流れにくくなり、その一部が、プラズマ→処理容器Ｃの壁面→ＲＦジェネレータ９４に流れる。これにより、プラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方にプラズマが集約されにくくなり、プラズマ生成空間Ｕにてプラズマが不均一に生成される。この結果、ウエハＷに対して面内均一性の高いプラズマ処理を実行することが困難になる。
【００２５】
＜第１実施形態＞
かかる課題に対して、第１実施形態に係るプラズマ処理装置では、高周波電流のバイパス経路を設け、これにより、均一性の高いプラズマを生成する。以下、図１を参照しながら、第１実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【００２６】
平行平板プラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置であり、円筒形状に成形された処理容器Ｃを有している。処理容器Ｃは、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等からなり、接地されている。処理容器Ｃ内の底部にはセラミックスなどの図示しない絶縁板を介して、ウエハＷを載置するための略円柱状の支持台２０が設けられている。支持台２０の上には、下部電極１２を兼ねた載置台が設けられている。
【００２７】
下部電極１２の上方には、下部電極１２と平行な位置に、対向電極としての上部電極１１が設けられている。上部電極１１は、電極板１１ａと導電性の電極支持体１１ｂとを有している。上部電極１１は、電極間のギャップを可変に制御するために、ベローズ９３にて昇降可能に支持されている。上部電極１１は、図示しない駆動機構により上下動し、これにより、上部電極１１と下部電極１２とのギャップをプロセス条件に応じて調整するようになっている。
【００２８】
ＲＦジェネレータ１４（高周波電力を供給する高周波電源に相当する）は、整合器１５を介して下部電極１２に接続されている。ＲＦジェネレータ１４と整合器１５とは、同軸ケーブル１６で接続され、整合器１５と下部電極１２とは、給電棒１７で接続されている。整合器１５は、インピーダンス整合をとる。
【００２９】
上部電極１１の電極板１１ａには図示しないガス導入口が設けられ、ガス導入口から所望のプラズマ処理のためのガス等が供給される。また、ＲＦジェネレータ１４から下部電極１２に例えば、１３．５６ＭＨｚ又は１２．８８ＭＨｚの高周波電力が印加され、これによりガスがプラズマ化される。ウエハＷには、生成されたプラズマを用いてエッチング等の微細加工が施される。
【００３０】
処理容器Ｃの底部には、排気管１９を介して排気装置１８が接続されている。排気装置１８はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、処理容器Ｃ内を所定の減圧雰囲気まで真空引きする。また、処理容器Ｃの側壁には図示しないゲートバルブが設けられ、ゲートバルブを開閉により、隣接するロードロック室（図示せず）との間でウエハＷを搬入及び搬出する。
【００３１】
かかる構成のプラズマ処理装置１０では、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａと上部電極１１とを接続するバイパス経路３０が設けられる。本実施形態では、下部電極１２が高周波電力を印加する側の電極となり、上部電極１１が高周波電力を印加する側の電極に対向する対向電極となっているが、これに限らず、高周波電力を印加する側の電極は上部電極１１でもよい。高周波電力を印加する側の電極が上部電極１１の場合には、対向電極側が下部電極１２になる。
【００３２】
このようにしてバイパス経路３０を設けることにより、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａをリターン経路のインピーダンスを下げたい部位に接地する。これにより、導電路Ｒのインピーダンスが小さくなり、高周波電流は、上部電極１１→導電路Ｒ→同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａ→ＲＦジェネレータ１４のリターン経路を主に流れる。なお、この経路に高周波電流が流れることをより容易にするために、バイパス経路３０は、整合器１５よりＲＦジェネレータ１４に近い位置で同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａと上部電極１１とを接続することが好ましい。
【００３３】
本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、特に、電極間のギャップを可変に制御するために、上部電極１１がベローズ１３にて昇降可能に支持されている。この場合、高周波電流のリターン経路においてベローズ１３が抵抗成分として大きく作用する。更に、プラズマ処理装置１０の大型化に伴いベローズ１３が大きくなると、これに応じて抵抗成分も増大することになる。このため、バイアス経路３０が存在しないと、高周波電流のリターン経路にて導電路Ｒのインピーダンスが増大し、図５に示した上部電極１１→導電路Ｒ→処理容器Ｃの壁面→ＲＦジェネレータ９４のリターン経路に高周波電流が流れにくくなってしまう。
【００３４】
しかしながら、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、上述の通り同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａと上部電極１１とを接続するバイパス経路３０が設けられている。このため、リターン経路にて高周波電流は、大きな抵抗成分を有するベローズ１３よりバイパス経路３０に流れ易くなる。このため、高周波電流は、プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａ→ＲＦジェネレータ１４に流れ易くなり、この経路が電流のリターン経路として形成されやすくなる。
【００３５】
これにより、高周波電流は、ＲＦジェネレータ１４→同軸ケーブル１６→整合器１５→下部電極１２→プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→処理容器Ｃの上部壁面、側部壁面、下部壁面→整合器１５→同軸ケーブル１６（グラウンド側の線１６ａ）→ＲＦジェネレータ１４の順に流れる経路（図５に示した経路Ａ）より、ＲＦジェネレータ１４→同軸ケーブル１６→整合器１５→下部電極１２→プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→バイパス経路３０→同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａ→ＲＦジェネレータ１４の順に流れる経路（図１に示した経路Ｂ）を主に流れる。
【００３６】
この結果、高周波電流が処理容器Ｃの壁部を流れにくくなるため、プラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方にプラズマが集約されやすくなり、プラズマ生成空間Ｕにてプラズマが均一に生成される。これにより、ウエハＷに対して面内均一性の高いプラズマ処理を実行することができる。
【００３７】
特に、本実施形態では、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａをリターン経路のインピーダンスを下げたい部位に接地する。具体的には、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａと上部電極１１の中央部分とを接続するようにバイパス経路３０を設ける。かかる構成によれば、上部電極１１の中央部分が接地された部位となり、バイパス経路３０を経由する経路Ｂは、ＲＦジェネレータ１４から見てグラウンドに接続されるリターン経路の最短距離となる。このため、バイパス経路３０を経由する経路Ｂは、インピーダンスが低下して高周波電流が流れ易い経路となる。特に、ベローズ１３は抵抗成分が大きいため、高周波電流は、ベローズ１３よりバイパス経路３０に流れ易い。このようにして、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、バイパス経路３０を経由する経路Ｂに高周波のリターン電流を積極的に流す構造を設けることにより、上部電極１１の中央下方にプラズマを集約し易くすることによって、プラズマ生成空間Ｕに均一なプラズマを生成することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、プラズマ処理装置１０の同軸ケーブルに、高周波電流のバイパス経路を設けるという比較的安易な方法を用いるため、製造コストの増大を抑制するとともに、メンテナンス時の作業を容易にすることができる。
【００３９】
＜第２実施形態＞
次に、図２を参照しながら第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０について説明する。第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、第１実施形態と同様のバイパス経路３０を設け、更に、同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａを整合器１５の近傍の位置Ｐで物理的に切断する。その他の点については、第１実施形態に係るプラズマ処理装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４０】
一般に、高周波電流は、一旦、同軸ケーブル１６に流れ出すとその経路に流れ易くなるという性質をもっている。したがって、たとえ上部電極１１と同軸ケーブル１６のグラウンド側の線１６ａとの間にバイパス経路３０を設け、リターン経路として図５に示した経路Ａより経路Ｂに高周波電流が流れ易い仕組みを作っても、場合によっては、経路Ａに高周波電流が流れてしまうこともある。
【００４１】
このような場合にも、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、同軸ケーブル１６のリターン側の配線（グラウンド側の線１６ａ）を物理的に切断してしまう。これにより、経路Ａに高周波電流は物理的に流れなくなる。
【００４２】
かかる構成によれば、第１実施形態の場合と同様に、バイパス経路３０を設けたことにより、経路Ｂがインピーダンスが低下して高周波電流が流れ易い電流のリターン経路となるだけでなく、グラウンド側の線１６ａを切断するため、図５に示した経路Ａはリターン経路とはなり得ない。これにより、経路Ａに高周波電流が流れてしまうことを物理的に不可能にし、バイパス経路３０に高周波のリターン電流を確実に流すことにより、よりプラズマを集約することによって、プラズマ生成空間Ｕにより均一なプラズマを生成することができる。
【００４３】
なお、グラウンド側の線１６ａの切断位置Ｐは、ＲＦジェネレータ１４より整合器１５に近い方が、グラウンド側の線１６ａに高周波電流が流れないためより好ましいが、バイパス経路３０とグラウンド側の線１６ａとの間であればいずれの位置で切断してもよい。
【００４４】
＜第３実施形態＞
次に、図３を参照しながら第３実施形態に係るプラズマ処理装置１０について説明する。第３実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、上下部に高周波を印加するプラズマ処理装置１０である。具体的には、上部電極１１には整合器４５を介してＲＦジェネレータ４４が接続され、ＲＦジェネレータ４４から上部電極１１に第１の高周波電力が印加されるようになっている。また、下部電極１２には、整合器４８を介してＲＦジェネレータ４７が接続され、ＲＦジェネレータ４７から下部電極１２に第２の高周波電力が印加されるようになっている。第１の高周波電力及び第２の高周波電力の一方は、プラズマ励起用の高周波電力、他方は、バイアス用の高周波電力とすることができる。
【００４５】
ＲＦジェネレータ４４に直列に接続された、整合器４５内のインダクタＬ及び可変コンデンサＣは、同軸ケーブル４６のグラウンド側の線で形成されたバイパス経路３１につながっている。バイパス経路３１は、下部電極１２に高周波電力を印加するＲＦジェネレータ４７と整合器４５とを接続する経路となっている。
【００４６】
かかる構成によれば、バイパス経路３１がグラウンド側の線で形成されているため、高周波電流は、ＲＦジェネレータ４７→整合器４８→下部電極１２→プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→処理容器Ｃの上部壁面、側部壁面、下部壁面→整合器４８→ＲＦジェネレータ４７の順に流れる経路より、ＲＦジェネレータ４７→整合器４８→下部電極１２→プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→バイパス経路３１→ＲＦジェネレータ４７の順に流れる経路に流れ易くなる。
【００４７】
同様にして、ＲＦジェネレータ４７に直列に接続された、整合器４８内のインダクタＬ及び可変コンデンサＣは、同軸ケーブル４９のグラウンド側の線で形成されたバイパス経路３２につながっている。バイパス経路３２は、上部電極１１に高周波電力を印加するＲＦジェネレータ４４と整合器４８とを接続する経路となっている。
【００４８】
かかる構成によれば、バイパス経路３２がグラウンド側の線で形成されているため、高周波電流は、ＲＦジェネレータ４４→整合器４５→導電路Ｒ→上部電極１１→プラズマ→下部電極１２→処理容器Ｃの下部壁面、側部壁面、上部壁面→整合器４５→ＲＦジェネレータ４４の順に流れる経路より、ＲＦジェネレータ４４→整合器４５→上部電極１１→導電路Ｒ→プラズマ→下部電極１２→バイパス経路３２→ＲＦジェネレータ４４の順に流れる経路に流れ易くなる。
【００４９】
これらの結果、処理容器Ｃの壁面を通るリターン経路に高周波電流が流れにくくなる。このため、プラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方にプラズマが集約されやすくなり、プラズマ生成空間Ｕにてプラズマが均一に生成され、ウエハＷに対して面内均一性の高いプラズマ処理を実行することができる。
【００５０】
＜第４実施形態＞
最後、図４を参照しながら第４実施形態に係るプラズマ処理装置１０について説明する。第４実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、下部２周波のプラズマ処理装置１０である。具体的には、下部電極１２に整合器５６、５９を介して２つのＲＦジェネレータ５５，５８がそれぞれ接続され、各ＲＦジェネレータ５５，５８から下部電極１２に各高周波電力が印加されるようになっている。一方からの高周波電力は、プラズマ励起用、他方からの高周波電力は、バイアス用とすることができる。
【００５１】
本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、同軸ケーブル５７のグラウンド側の線５７ａと上部電極１１とを接続するバイパス経路３３が設けられている。このため、高周波電流が、プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→バイパス経路３３→同軸ケーブル５７のグラウンド側の線５７ａ→ＲＦジェネレータ５５に流れ易くなり、この経路が高周波電流のリターン経路として形成されやすくなる。
【００５２】
また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、同軸ケーブル６０のグラウンド側の線６０ａと上部電極１１とを接続するバイパス経路３４が設けられている。このため、高周波電流が、プラズマ→上部電極１１→導電路Ｒ→→バイパス経路３４→同軸ケーブル６０のグラウンド側の線６０ａ→ＲＦジェネレータ５８に流れ易くなり、この経路が高周波電流のリターン経路として形成されやすくなる。
【００５３】
これらの結果、処理容器Ｃの壁面を通るリターン経路に高周波電流が流れにくくなる。このため、プラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方にプラズマが集約されやすくなり、プラズマ生成空間Ｕにてプラズマが均一に生成され、ウエハＷに対して面内均一性の高いプラズマ処理を実行することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、ＲＦジェネレータ及び整合器を２つ備えたが、ＲＦジェネレータ及び整合器の数は２つに限られず、３つ以上であってもよい。また、本実施形態では、バイパス経路を２つ備えたが、バイパス経路の数は２つに限られず、１つでもよく、３つ以上であってもよい。
【００５５】
さらに、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０には、同軸ケーブル５７，６０の整合器５６，５９側のグラウンドの線にスイッチ６１，６２が設けられている。各スイッチ６１，６２は、制御装置１００によりオン／オフを制御される。これにより、同軸ケーブル５７，６０の配線を物理的に切断したり、接続したりすることができる。
【００５６】
なお、制御装置１００は、図示しないＣＰＵ、記憶領域（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）、入出力インターフェース、データバス、アドレスバスを有している。ＣＰＵは、記憶領域に記憶された所定のプログラムに従い、所望のタイミングに各スイッチ６１，６２のオン／オフを制御する。
【００５７】
これにより、同軸ケーブル５７，６０のグラウンド側の線をリターン経路に高周波電流が流れてしまうことを物理的に不可能にし、プラズマ生成空間ＵのウエハＷ上方にプラズマが集約されやすくなり、プラズマ生成空間Ｕにより均一なプラズマを生成することができる。
【００５８】
以上、各実施形態によれば、プラズマ処理装置１０にバイパス経路を設けることにより、プラズマの集約する部位をコントロールすることができる。これにより、生成されるプラズマの均一性を改善できる。これにより、消耗品の消耗状態をコントロールすることも可能である。
【００５９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６０】
なお、本発明によれば、バイパス経路の接地位置と整合器との間の同軸ケーブルに流れる高周波電流では、行きの経路の電流量と帰りの経路の電流量が一致しない。例えば、図１のバイパス経路３０の接地位置と整合器との間の同軸ケーブル１６に流れる高周波電流では、行きの経路１６ｂの電流量と帰りの経路１６ａの電流量が一致しない。
【００６１】
往復１６ａ、１６ｂの電流量が同じであれば電波が外へ漏れにくいが、行きの経路１６ｂと帰りの経路１６ａに流れる電流量が異なる場合は、電波が外へ漏れやすい。そこで、本発明のように、行きの経路１６ｂと帰りの経路１６ａに流れる電流量が異なる場合、同軸ケーブル１６のシールドを強化する必要がある。同軸ケーブル１６のシールドを強化する方法としては、行きの経路である線１６ｂと帰りの経路である線１６ａの外周を絶縁材でカバーし、その外側に導体を巻きつける。これにより、同軸ケーブル１６のシールド効果をアップさせることができ、行きの経路１６ｂと帰りの経路１６ａに流れる電流量が異なる場合であっても、電波が外へ漏れにくくすることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０ プラズマ処理装置
１１ 上部電極
１２ 下部電極
１３ ベローズ
１４，４４，４７，５５，５８ ＲＦジェネレータ
１５，４５，４８，５６，５９ 整合器
１６，４６，４９，５７，６０ 同軸ケーブル
１６ａ グラウンド側の線
３０，３１，３２，３３，３４ バイパス経路
１００ 制御装置
Ｃ 処理容器
Ｕ プラズマ生成空間
Ｐ 切断位置
Ｒ 導電路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理を行う処理容器と、
前記処理容器に設けられた電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記高周波電源と前記電極との間に設けられ、同軸ケーブルを用いて前記高周波電源に接続された整合器と、を備え、
前記同軸ケーブルのグラウンド側の線を前記電極に対向する対向電極に接続するバイパス経路を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記バイパス経路は、前記整合器と前記高周波電源とを接続する前記同軸ケーブルの、前記整合器より前記高周波電源に近い位置で前記同軸ケーブルのグラウンド側の線と前記対向電極とに接続され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】
前記高周波電源及び前記整合器を複数備え、
前記バイパス経路は、前記複数の高周波電源と前記複数の整合器とを接続する複数の前記同軸ケーブルの少なくともいずれかのグラウンド側の線と前記対向電極とに接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記バイパス経路は、前記同軸ケーブルのグラウンド側の線と前記対向電極の中央部分とに接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記同軸ケーブルのグラウンド側の線を、前記高周波電源より前記整合器に近い位置で物理的に切断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記同軸ケーブルのグラウンド側の線にスイッチを設け、該スイッチを用いて前記グラウンド側の線に流れるリターン電流の流れを制御する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記対向電極は、ベローズにて昇降可能に前記処理容器の天井面に支持された上部電極であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
プラズマ処理を行う処理容器と、
前記処理容器に設けられた電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記高周波電源と前記電極との間に設けられ、同軸ケーブルを用いて前記高周波電源に接続された整合器と、を備え、
前記同軸ケーブルのグラウンド側の線を前記電極に対向する対向電極に接続するバイパス経路を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記バイパス経路は、前記整合器と前記高周波電源とを接続する前記同軸ケーブルの、前記整合器より前記高周波電源に近い位置で前記同軸ケーブルのグラウンド側の線と前記対向電極とに接続され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】
前記高周波電源及び前記整合器を複数備え、
前記バイパス経路は、前記複数の高周波電源と前記複数の整合器とを接続する複数の前記同軸ケーブルの少なくともいずれかのグラウンド側の線と前記対向電極とに接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記バイパス経路は、前記同軸ケーブルのグラウンド側の線と前記対向電極の中央部分とに接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記同軸ケーブルのグラウンド側の線を、前記高周波電源より前記整合器に近い位置で物理的に切断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記同軸ケーブルのグラウンド側の線にスイッチを設け、該スイッチを用いて前記グラウンド側の線に流れるリターン電流の流れを制御する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記対向電極は、ベローズにて昇降可能に前記処理容器の天井面に支持された上部電極であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３０３９２（Ｐ２０１３−３０３９２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６６４４１（Ｐ２０１１−１６６４４１）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【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２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【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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