JP2006024634A

JP2006024634A - プラズマプロセス装置

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Publication number: JP2006024634A
Application number: JP2004199481A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Nakamura; 恒夫中村; Naoko Okamoto; 直子岡本; Kazuki Oki; 和樹大木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】高品質な薄膜デバイス等を高速に製造できるプラズマプロセス装置を提供する。
【解決手段】プラズマプロセス装置は、被処理基板５が内部に配置される処理室１と、処理室１の内部にガスを導入するガス導入口７と、処理室１の内部に設けられ、被処理基板５にプラズマ処理を施すためのプラズマ源とを備え、プラズマ源は、カソード電極２（第１電極）と、カソード電極２の電極面の一部に配置された誘電体４と、誘電体４上に配置されたアノード電極３（第２電極）とを有し、アノード電極３がアノード電極３の長手方向に誘電体４に対して相対的に伸縮可能となるように設置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、プラズマプロセス装置に関し、特に、たとえば半導体や液晶などの製造に用いられるプラズマプロセス装置に関する。

半導体集積回路、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス素子、薄膜太陽電池などの薄膜デバイスにおいては、種々の技術開発により、高集積化、高機能化、あるいは、大面積化などが進展し、これらの薄膜デバイスの製造は、ますます重要な基盤産業となってきている。

また、このような薄膜デバイスの製造には、プラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置などによる膜形成や、反応性イオンエッチング装置、プラズマエッチング装置（以下、総称としてドライエッチング装置と称する場合がある。）などによる膜加工など、プラズマプロセス装置が多用されており、これらのプラズマプロセス装置は、薄膜デバイス製造に欠かすことができないものとなっている。

たとえば、プラズマＣＶＤ装置は、高速成膜性、低温成膜性、段差被覆性および密着性に優れた成膜装置であり、アモルファスシリコンや多晶シリコン膜などのシリコン膜（以下、総称として単にＳｉ膜と称する場合がある。）、窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ₂膜）などの膜形成などに用いられている。具体例には、該プラズマＣＶＤ装置は、たとえば、アクティブ駆動型の液晶ディスプレイのＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と呼ばれるスイッチング素子の製造工程におけるＳｉ膜などの半導体膜やＳｉＮ膜などのゲート絶縁膜などの成膜工程に用いられており、素子性能を決定する重要な役割を果たしている。

図９は、従来のプラズマＣＶＤ装置の一例を示す断面図である。以下、図９を参照しながらプラズマＣＶＤ装置の構成、および、製造プロセスを説明する。

処理室１０１内にガス導入部を兼ねるカソード電極１０２と基板加熱ステージを兼ねるアノード電極１０３とが互いに対向して設けられる。このように１組の電極が対向して配置されているため、図９に示すような装置は、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置と称される。各々の電極１０２，１０３は電気的に絶縁されている。カソード電極１０２には、整合器１１２を介して高周波電源１１１が接続されている。

処理室１０１内を真空状態にした後、カソード電極１０２に設けられた多数のガス導入孔１０７から材料ガスが導入され、処理室１０１内は所定の圧力（プロセス圧力）に保たれる。その後、高周波電源１１１からカソード電極１０２とアノード電極１０３との間に高周波電圧（たとえば１３．５６ＭＨｚ程度）が印加され、電極１０２，１０３間にプラズマが発生する。これにより、処理室１０１内に導入された材料ガスが分解、解離される。このようにして活性化された材料ガスがアノード電極１０３に載置されたシリコンやガラスなどからなる被処理基板１０５の上に輸送され、基板上での表面反応を経て半導体膜や絶縁膜などが形成される。

上記のようなプラズマＣＶＤ装置においては、被処理基板１０５の表面における反応を促進して膜特性を向上させる、または、堆積される膜と被処理基板１０５との密着性を向上させるなど観点から、被処理基板１０５が、たとえば１００℃以上４００℃以下程度に加熱される場合がある。多結晶シリコン成膜プロセスなどにおいては、被処理基板１０５が７００〜８００℃以上に加熱される高温プロセスもある。さらに、プラズマＣＶＤ装置による成膜工程においては、被処理基板１０５以外にもカソード電極１０２や処理室１０１の側壁上などにも膜が形成される場合がある。この膜が剥がれてパーティクルになるなどして歩留まりを低下させることがある。なお、カソード電極１０２や処理室１０１の側壁上などに形成される上記膜には、基板上に形成される堆積膜と同等の膜や、中間反応生成物および粉状の膜などが含まれる。

これに対し、従来から、カソード電極１０２を加熱して、該カソード電極１０２付着する膜の剥がれを抑制する対策が取られている。

なお、薄膜デバイス製造に用いられるプラズマプロセス装置としては、上記のプラズマＣＶＤ装置以外にも、材料ガスをエッチングガスに変更して膜のエッチングを行なうドライエッチング装置やレジストの除去を行なうアッシング装置などが用いられる。これらの装置は、プラズマＣＶＤ装置と若干の装置構成が異なる部分を有するが、高周波電源に接続されたカソード電極と該カソード電極と組をなすアノード電極との間にプラズマが発生し、該プラズマにより材料ガスなどが活性化され、被処理基板上に処理が施されるという基本原理に関しては、上述したプラズマＣＶＤ装置と同様である。
特開平１１−１４４８９２号公報特開平１−２７９７６１号公報

しかしながら、上記のようなプラズマプロセス装置においては、以下のような問題があった。

上記のような平行平板型のプラズマＣＶＤ装置においては、被処理基板の被処理面がアノード電極とカソード電極との間の電界中に配置されるため、該被処理面が成膜中にプラズマダメージをうけ、堆積膜の特性が良好でなくなる場合がある。また、電極と基板との間の距離が、アノード電極とカソード電極との間の距離により決定されるので、放電最適条件におけるアノード電極とカソード電極との間の距離と、成膜最適条件における電極と基板との間の距離とが異なる場合には、これらの距離を互いに独立して制御できないことから放電最適条件と成膜最適条件との双方が満足される条件が得られない場合がある。

ところで、特開平１１−１４４８９２号公報（従来例１）においては、ガラス基板に対向する放電電極が複数の電極から構成され、それぞれの電極に互いに極性の異なる高周波電圧が印加され、基板面に水平な方向の電界によりプラズマ放電が生じるプラズマプロセス装置が開示されている。

ここで、材料ガスは上記複数の電極間から放出される。放出された材料ガスは、水平方向（横方向）の電界によりプラズマとなり、ガラス基板に向けて（縦方向に）拡散し、ガラス基板上において成膜される。この方法により、ガラス基板上に与えるプラズマダメージが低減される。しかしながら、このような構成においては、材料ガスの解離効率が低く、成膜速度の向上が制限される。

また、特開平１−２７９７６１号公報（従来例２）には、材料ガスの解離を促進する技術が開示されている。従来例２に開示されたプラズマプロセス装置において、カソード電極に凹状の空間が設けられており、ホローカソード効果によりプラズマ密度が高められる。これにより、材料ガスの解離が促進され、通常の平行平板型の装置と比較して成膜速度を速くすることができる。

しかしながら、従来例２に係るプラズマプロセス装置においては、通常の平行平板型の装置と同様に、被処理基板の被処理面面がアノード電極とカソード電極間の電界中に配置される。したがって、該プラズマプロセス装置においては、成膜中に該被処理面がプラズマダメージをうける場合があり、所定の膜特性が得られないなど、通常の平行平板型のプラズマＣＶＤ装置と同様の課題があった。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、カソード電極や処理室壁面から剥離する膜によるパーティクルの発生などを抑制し、プラズマにより被処理面がうけるダメージを低減し、また、ガスの分解や解離を促進させることにより、高品質な薄膜デバイス等を高速に製造できるプラズマプロセス装置を提供することにある。

本発明に係るプラズマプロセス装置は、１つの局面では、被処理基板が内部に配置される処理室と、処理室の内部にガスを導入するガス導入口と、処理室の内部に設けられ、被処理基板にプラズマ処理を施すためのプラズマ源とを備え、プラズマ源は、第１電極と、該第１電極の電極面の一部に配置された誘電体と、該誘電体上に配置された第２電極とを有し、第２電極が該第２電極の長手方向に誘電体に対して相対的に伸縮可能となるように設置されている。

これにより、誘電体と第２電極との熱膨張係数が異なる場合にも、熱膨張により誘電体と第２電極とが離間するのを抑制することができる。この結果、安定したプラズマを発生させることができ、高品質な薄膜デバイスが提供される。

ここで、誘電体および第２電極の一方は、誘電体および第２電極の軸方向に延在し誘電体および第２電極の他方に向けて突出する突出部を有し、誘電体および第２電極の他方は突出部を受け入れる凹部を有することが好ましい。

これにより、誘電体と第２電極とを、それらの長手方向においてのみ相対的に伸縮させることができる。結果として、安定したプラズマを発生させることができる。

本発明に係るプラズマプロセス装置は、他の局面では、被処理基板が内部に配置される処理室と、処理室の内部にガスを導入するガス導入口と、処理室の内部に設けられ、被処理基板にプラズマ処理を施すためのプラズマ源とを備え、プラズマ源は、第１電極と、該第１電極の電極面の一部に配置された誘電体と、該誘電体上に配置された第２電極と、誘電体と第２電極とが離間するのを抑制する保持機構とを有する。

これにより、プラズマを発生させる第１と第２電極間の距離が変動するのを抑制することができる。したがって、安定したプラズマを発生させることができ、高品質の薄膜デバイスが提供される。

保持機構は、１つの局面では、第１電極上から第２電極上に形成され、第２電極が延在する第１方向と交差する第２方向に延在する保持部材を含む。

保持機構は、他の局面では、誘電体および第２電極の一方に設けられた溝部と、誘電体および第２電極の他方に設けられ、溝部内に嵌入され、誘電体と第２電極とが重なる方向に誘電体と第２電極の一方と係合する係合部とを含む。

上記いずれの局面においても、保持機構により第１と第２電極間の距離が変動するのを抑制することができる。

本発明によれば、高品質な薄膜デバイス等を高速に製造できるプラズマプロセス装置を提供することができる。

以下に、本発明に基づくプラズマプロセス装置の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るプラズマＣＶＤ装置（プラズマプロセス装置）におけるプラズマ発生部（プラズマ源）を示した平面図である。また、図２，図３は、それぞれ図１におけるII−II，III−III断面図である。なお、図４は、上記プラズマＣＶＤ装置を示した断面図である。

本実施の形態に係るプラズマＣＶＤ装置は、図４に示すように、被処理基板５が内部に配置される処理室１と、処理室１の内部にガスを導入するガス導入口７と、処理室１の内部に設けられ、被処理基板５にプラズマ処理を施すためのプラズマ発生部（プラズマ源）とを備える。プラズマ発生部は、カソード電極２（第１電極）と、カソード電極の電極面（被処理基板５と対向する主表面）の一部に配置された誘電体４と、誘電体４上に配置されたアノード電極３（第２電極）とを有する。ここで、被処理基板５は、基板ステージ６上に載置されている。また、カソード電極２には、整合器１２を介して高周波電源１１が接続されている。

上記構成によりプラズマ処理を行なう際に、プラズマ発生部に付着した膜の剥離を抑制するために、プラズマ発生部が加熱される場合がある。ここで、一般にアノード電極３と誘電体４との線膨張係数が異なる（典型的には、アノード電極３の方が誘電体４に対して大きく膨張する）ことから、誘電体４上に載置されたアノード電極３が撓むことにより誘電体４から剥離し、結果としてカソード電極２およびアノード電極３間の距離が変動することが懸念される。上記距離の変動は、安定したプラズマの発生を阻害することになる。

これに対し、本実施の形態に係るＣＶＤ装置においては、アノード電極３が該アノード電極３の長手方向において誘電体４に対して相対的に伸縮可能となるように設置されている。これにより、上述した線膨張係数の違いによるアノード電極３の誘電体４からの剥離が抑制され、カソード電極２およびアノード電極３間の距離の変動が抑制され、結果として安定したプラズマが生成される。

次に、プラズマ発生部の構造について、さらに詳細に説明する。

プラズマ発生源は、図１に示すように、アノード電極３を保持し、誘電体４とアノード電極３とが離間するのを抑制する保持機構として、カソード電極２上からアノード電極３上に形成され、アノード電極３が延在する第１方向（図１中の上下方向）と交差する第２方向（図１中の左右方向）に延在する保持部材８を有する。図１の例では、アノード電極３と保持部材８とが直交しているが、この交差角度は適宜変更が可能である。

カソード電極２には、誘電体９を介して、カソード電極２と電気的に絶縁されたアノード電極受け部材１０（導電体）が取付けられる。アノード電極３は、カソード電極２上から受け部材１０上にまで達する。受け部材１０上には押さえ部材１０Ａが取り付けられ、受け部材１０と押さえ部材１０Ａとでアノード電極３が挟持される。ここで、保持部材８、受け部材１０および押さえ部材１０Ａは、アノード電極３の軸方向（長手方向）における伸縮を阻害しない。これにより、アノード電極３が該アノード電極３の長手方向において誘電体４に対して相対的に伸縮可能となる構造が実現される。

カソード電極２は、図１，図２に示すように、複数のガス導入口７を有する第１部分２Ａと、第１部分２Ａの上面（被処理基板５側の面）上において誘電体４を挟持し、略直角三角形形状を有する第２部分２Ｂとから構成される。図２の例では、第２部分２Ｂの傾斜面の傾斜角度が６０度程度であるが、この傾斜角度については適宜変更が可能である。

誘電体４上に設けられるアノード電極３は、その上部に面取り部３０を有している。保持部材８は、カソード電極２上からアノード電極３における面取り部３０上を覆うように設けられる。これにより、誘電体４上のアノード電極３が保持される。なお、上記面取り部３０は、プラズマ発生時の電界集中を抑制する機能も有する。

保持部材８は凹部８０Ａを有し、凹部８０Ａの開口部における該凹部８０Ａの幅は、凹部８０Ａの底部における該凹部８０Ａの幅よりも大きい。また、凹部８０Ａは、該凹部８０Ａの開口部に向けてその幅が大きくなるテーパ部８０Ｂを有している。このように、凹部８０Ａおよびテーパ部８０Ｂが設けられることで、発生したプラズマの広がりが保持部材８により阻害されるのを抑制することができる。

カソード電極２における第１部分２Ａなどの寸法は、被処理基板５の大きさにより決定され、適宜変更が可能である。ここでは、一例として、被処理基板５が３６０×４６５（ｍｍ）サイズのガラス基板である場合について説明する。カソード電極２における第１部分２Ａは、アルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳなどの金属により構成される。第１部分２Ａとしてアルミニウム、アルミニウム合金を用いる場合には、反応性ガスによる腐食抑制およびプラズマ耐性などの観点から、アルマイト処理を施すことが好ましい。第１部分２Ａの大きさは、典型的には、基板サイズと同等以上（たとえば３６０〜３８０×４６５〜４８５（ｍｍ）以上）である。

ガス導入口７の径としては、一般の平行平板型のプラズマＣＶＤ装置と同様に、０．５〜１φ（ｍｍ）程度の値が適用可能である。ガス導入口７は、プロセス分布を考慮しながら、カソード電極２における第２部分２Ｂ、誘電体４および保持部材８が配置されない第１部分２Ａ上に配置される。本実施の形態においては、ガス導入口７は、０．５φ（ｍｍ）の径を有し、隣り合うアノード電極３の中間位置に１０ｍｍピッチに配置されている。

アノード電極３は、本実施の形態においては、アルマイト処理されたアルミニウム、アルミニウム合金などで構成され、２５ｍｍピッチで配置されている。アノード電極３の配置ピッチは、プラズマ源と被処理基板との間の距離、ガス圧などのプロセス条件、使用する高周波電源周波数および電極部材の加工性などの要因により決定され、たとえば１０〜５０ｍｍ程度、好ましくは、２０〜４０ｍｍ程度の範囲で適宜変更が可能である。アノード電極３の断面寸法は、図２の例では、５ｍｍ（Ｗ）×５ｍｍ（Ｈ）程度であり、面取り部３０の寸法は、０.５〜１ｍｍ程度である。アノード電極３の幅は、その配置ピッチと同様に、プラズマ源と被処理基板との間の距離、ガス圧などのプロセス条件、使用する高周波電源周波数および電極部材の加工性などの要因により決定され、３〜１０ｍｍ程度の範囲で適宜変更が可能である。各々のアノード電極３は、その長手方向の両端部において受け部材１０と電気的に接続され、受け部材１０を介して処理室１の部材と接続され、接地されている。なお、アノード電極３の接地方法としては、上記の以外にも、長手方向の適当な位置に、長手方向に対して垂直方向に適当な数の接地用電極を配置する方法なども適用可能であり、上記の方法に限定されるものではない。

誘電体４は、カソード電極２とアノード電極３とを電気的に絶縁するために設けたもので、アルミナなどのセラミックスで構成される。誘電体４の幅は、アノード電極３の幅とほぼ同一である。誘電体４の高さは、カソード電極２における第２部分２Ｂの高さと、アノード電極３と第２部分２Ｂの頂点との間の設定距離（以下、電極間距離と称する場合がある。）とに依存して決定されるが、５〜３０ｍｍ程度の範囲で適宜変更可能である。本実施の形態においては、第２部分の高さが８ｍｍ、電極間距離が５ｍｍであるので、誘電体４の高さは１３ｍｍ（８ｍｍ＋５ｍｍ）に設定される。

なお、図３に示すように、誘電体４の一部に孔４０が設けられてもよい。これにより、発生したプラズマが誘電体４を超えて広がりやすくなる。

カソード電極２における第２部分２Ｂは、プラズマ発生面（傾斜面）が、アルマイト処理されたアルミニウム、アルミニウム合金などで形成される。カソード電極２における第２部分２Ｂの第１部分２Ａに対する傾斜角度は、３０〜８０度程度、好ましくは、４５〜７０度程度の範囲で適宜変更が可能である。

保持部材８は、上述したとおり、アノード電極３と誘電体４との熱膨張による伸縮量の差などに起因するアノード電極３の撓みを抑制し、アノード電極３と誘電体４との間の隙間が広がらないようにアノード電極３を保持する。保持部材８は、アルミナなどの絶縁体で構成される。保持部材８は、カソード電極２における第１部分２Ａの裏面側からボルト（図示せず）で固定される。保持部材８の厚みは、２〜１０ｍｍ程度の範囲で適宜変更が可能である。この厚みは、保持部材８の強度、ボルト固定などの固定方法により決定されるが、保持部材８が配置される箇所ではプラズマが発生しないので、該厚みはできるだけ小さいことが好ましい。また、保持部材８は、５０〜３００ｍｍ程度のピッチで配置される。

また、処理室１の外部には、プラズマの材料ガスを処理室１内に供給するガス供給部（図示せず）と、処理室１内のガスを排出するガス排出部（図示せず）とが設けられる。さらに、プラズマＣＶＤ装置には、カソード電極２における第１部分２Ａを加熱することによりプラズマ源全体を加熱する機構（たとえば５０〜８０℃程度の温水循環機構）が設けられる。なお、たとえば循環する媒体がオイルであれば、その温度を８０℃以上程度に設定することも可能である。

図５は、誘電体と該誘電体上に設けられるアノード電極との界面の構造の変形例を示した断面斜視図である。

図５（ａ），（ｂ）を参照して、誘電体４およびアノード電極３の一方（図５（ａ）においては誘電体４、図５（ｂ）においてはアノード電極３）は、誘電体４およびアノード電極３の軸方向に延在し誘電体４およびアノード電極３の他方（図５（ａ）においてはアノード電極３、図５（ｂ）においては誘電体４）に向けて突出する突出部４Ａ，３Ａを有し、誘電体４およびアノード電極３の他方（図５（ａ）においてはアノード電極３、図５（ｂ）においては誘電体４）は、それぞれ突出部４Ａ，３Ａを受け入れる凹部３Ｂ，４Ｂを有する構造としてもよい。

このような構造を採用することにより、アノード電極３と誘電体４とが平面状の界面を有する場合と比較して、若干のコスト高とはなるものの、アノード電極３が誘電体４の長手方向に沿って伸縮するようにガイドされ、結果としてカソード電極２とアノード電極３との間の距離がより安定するという効果が得られる。

上記のようなプラズマ源に高周波電源１１により高周波電力が投入されると、カソード電極２とアノード電極３の間に電界が発生する。図１〜図５に示す構成では、カソード電極２における第２部分２Ｂの凸部の先端とアノード電極３との間隔は５ｍｍ程度であり、両電極間が高電界になりプラズマを生成するため、比較的低パワーの電力でも放電できる。この電極構成においては、カソード電極２とアノード電極３間の距離は固定であり、電極−基板間距離を変化させてもプラズマの状態はほとんど変化しないため、カソード電極２とアノード電極３間の距離などの放電条件と電極−基板間距離とをほぼ独立に変化させることができる。

また、本実施の形態においては、基板ステージ６はアノード電極と同電位の接地電位としているが、たとえば基板ステージ６に他の高周波電源や直流電源を接続してプラズマを制御し、成膜条件を制御することも可能である。

次に、上記プラズマＣＶＤ装置を用いた薄膜形成プロセスについて説明する。

まず、処理室１の基板ステージ６とカソード電極２における第１部分２Ａとをそれぞれ所定の温度に保持しておく。たとえば、基板ステージ６を１００〜４００℃程度とし、第１部分２Ａを５０〜１００℃程度とする。このような温度に設定することにより、基板表面での反応を促進させ良好な膜特性が得られる。また、カソード電極２、アノード電極３および誘電体４などから膜が剥離するのを抑制でき、パーティクル発生を減少させ、歩留まり低下を抑制することができる。

次に、処理室１内部の基板ステージ６に被処理基板５を載置する。本実施の形態においては、被処理基板５として厚みが０．７ｍｍ程度のガラス基板が用いられる。このガラス基板が、アノード電極３の基板側の表面からの距離が３０ｍｍ程度となるように載置される。次に、処理室１内のガスを排気して処理室１内を真空とする。そして、ガス導入口７から処理室１内に、材料ガスが所定量導入される。本実施の形態においては、材料ガスとしてＳｉＨ_４、Ｎ_２，ＮＨ_３，Ｈ_２などが用いられる。その後、材料ガスを排気して処理室１内の圧力を所定の圧力（たとえば２００Ｐａ程度）にする。次に、アノード電極３とカソード電極２との間に高周波電源１１から所定の電圧が印加される。これにより、プラズマ放電が発生し、被処理基板５上に成膜が施される。被処理基板５上の膜厚が当初設定された膜厚になるまで上記電圧が印加される。電圧の印加が停止された後、基板ステージ６から被処理基板５が取り外され、処理室１の外部へ取り出される。これにより、薄膜が形成された薄膜形成基板が得られる。

このように、本発明によるプラズマＣＶＤ装置においては、被処理基板５を保持する基板ステージ６と対向する位置にアノード電極３とカソード電極２とを含むプラズマ源が配置されている。本構成においては、主にプラズマ源の電極間に電界が生じ、該部分にプラズマが発生することにより、被処理基板５に成膜が行なわれる。したがって、被処理基板５の被処理面上におけるプラズマ密度は比較的低く、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置と比較すると、形成される薄膜がプラズマによるダメージを受けにくい。また、カソード電極２とアノード電極３との配置が被処理基板５の主表面に対して水平な方向でなく、垂直な方向に配置されているため、材料ガス解離効率が比較的高くなり、結果として成膜速度が速くなる。

さらに、基板ステージ６からの輻射、カソード電極２の加熱、プラズマからの熱伝達などにより、アノード電極３の温度は、数十〜３００℃程度にまで上昇していると考えられるが、保持部材８の設置により、アノード電極３の伸びによるたわみ発生が抑制され、安定なプラズマが生成される。

なお、本実施の形態においては、被処理基板５としてガラス基板を用いたが、被処理基板５としてはこれに限定されるものではなく、ガラス基板に代えて、シリコン（Ｓｉ）基板、プラスチック、セラミックスなどが適用可能である。

また、高周波電源１１の周波数としては、たとえば１３．５６ＭＨｚが採用されるが、高周波電源１１の周波数はこれに限定されるものではなく、たとえば２７．５６ＭＨｚ、５４．２４ＭＨｚなどの高周波数が適用可能である。また、たとえば３００ｋＨｚ、２ＭＨｚなどの低周波も適用可能である。

また、本実施の形態においては、プラズマプロセス装置の一例としてプラズマＣＶＤ装置について説明したが、本発明を適用可能なプラズマプロセス装置はプラズマＣＶＤ装置に限られるものではなく、プラズマエッチング装置やアッシング装置などにも同様の思想が適用可能である。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係るプラズマプロセス装置におけるカソード電極２およびアノード電極３ならびに保持部材８を示した断面図である。

本実施の形態に係るプラズマプロセス装置は、実施の形態１に係るプラズマプロセス装置の変形例である。図６を参照して、本実施の形態においては、保持部材８がカソード電極２上からアノード電極３の上面までを覆う。これにより、アノード電極３の上面全体が保持部材８で保持され、保持機構としての安定性が高くなる。また、保持部材８がアノード電極３上で分断されることなく連続して一体の部材で構成されるため、固定ボルトの数を減らすことができ、組立ておよびメンテナンスが容易になる。

一方で、実施の形態１と比較して、保持部材８が大きくなるため、プラズマの広がりが阻害されやすくなることが懸念されるが、プラズマ源と被処理基板５との間の距離の調整により、その影響を低減することは可能である。また、保持部材８に孔８０を設けることにより、プラズマを広がりやすくすることもできる。なお、上述した実施の形態１においては、孔８０について説明していないが、実施の形態１における保持部材８（図２参照）に孔８０を設けることも当然に予定される。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、アノード電極３の撓みによるアノード電極３と誘電体４との剥離を抑制し、安定したプラズマを得ることができる。

なお、本実施の形態において、上述した実施の形態１と同様の事項については、詳細な説明は繰り返されない。

（実施の形態３）
図７は、実施の形態３に係るプラズマプロセス装置における誘電体４と該誘電体４上に設けられるアノード電極３との界面の構造を示した断面斜視図である。

本実施の形態に係るプラズマプロセス装置は、実施の形態１，２に係るプラズマプロセス装置の変形例である。図７を参照して、本実施の形態においては、アノード電極３を保持し、誘電体４とアノード電極３とが離間するのを抑制する保持機構として、誘電体４およびアノード電極３の一方（図７（ａ）においてはアノード電極３、図７（ｂ）においては誘電体４）に設けられた溝部３Ｂ，４Ｂと、誘電体４およびアノード電極３の他方（図７（ａ）においては誘電体４、図７（ｂ）においてはアノード電極３）に設けられ、それぞれ溝部３Ｂ，４Ｂ内に嵌入され、誘電体４とアノード電極３とが重なる方向に誘電体４とアノード電極３の一方と係合する係合部４Ｃ，３Ｃとが設けられる。

上記構成により、保持部材８（実施の形態１，２）の設置を省略しながら、アノード電極３の撓みによるアノード電極３と誘電体４との剥離を抑制し、安定したプラズマを得ることができる。保持部材８が省略されることにより、アノード電極３の長手方向のガス流れが乱されることがなく、プラズマ源と被処理基板５との間の距離設定の自由度が増す、または、組立ておよびメンテナンスが容易になるなどの利点が得られる。

図８は、図７に示す構造の変形例を示した図である。図８に示す構造においても、図７に示す構造と同様の効果を奏する。

なお、本実施の形態において、上述した実施の形態１，２と同様の事項については、詳細な説明は繰り返されない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組み合わせることは当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に係るプラズマプロセス装置におけるプラズマ発生部を示した平面図である。図１におけるII−II断面図である。図１におけるIII−III断面図である。本発明の実施の形態１に係るプラズマプロセス装置を示した断面図である。本発明の実施の形態１に係るプラズマプロセス装置における誘電体と該誘電体上に設けられるアノード電極との界面の構造の変形例を示した断面斜視図である。本発明の実施の形態２に係るプラズマプロセス装置におけるカソード電極およびアノード電極ならびに保持部材を示した断面図である。本発明の実施の形態３に係るプラズマプロセス装置における誘電体と該誘電体上に設けられるアノード電極との界面の構造の一例を示した断面斜視図である。本発明の実施の形態３に係るプラズマプロセス装置における誘電体と該誘電体上に設けられるアノード電極との界面の構造の他の例を示した断面斜視図である。従来のプラズマプロセス装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１，１０１処理室、２，１０２カソード電極、２Ａ第１部分、２Ｂ第２部分、３，１０３アノード電極、３Ａ，４Ａ突出部、３Ｂ，４Ｂ凹部、３Ｃ，４Ｃ係合部、４誘電体、５，１０５被処理基板、６基板ステージ、７，１０７ガス導入口、８保持部材、９誘電体、１０受け部材、１０Ａ押さえ部材、１１，１１１高周波電源、１２，１１２整合器、３０面取り部、４０，８０孔、８０Ａ凹部、８０Ｂテーパ部。

Claims

被処理基板が内部に配置される処理室と、
前記処理室の内部にガスを導入するガス導入口と、
前記処理室の内部に設けられ、前記被処理基板にプラズマ処理を施すためのプラズマ源とを備え、
前記プラズマ源は、第１電極と、該第１電極の電極面の一部に配置された誘電体と、該誘電体上に配置された第２電極とを有し、
前記第２電極を該第２電極の長手方向に前記誘電体に対して相対的に伸縮可能となるように設置したプラズマプロセス装置。
前記誘電体および前記第２電極の一方は、前記誘電体および前記第２電極の軸方向に延在し前記誘電体および前記第２電極の他方に向けて突出する突出部を有し、
前記誘電体および前記第２電極の他方は前記突出部を受け入れる凹部を有する、請求項１に記載のプラズマプロセス装置。
被処理基板が内部に配置される処理室と、
前記処理室の内部にガスを導入するガス導入口と、
前記処理室の内部に設けられ、前記被処理基板にプラズマ処理を施すためのプラズマ源とを備え、
前記プラズマ源は、第１電極と、該第１電極の電極面の一部に配置された誘電体と、該誘電体上に配置された第２電極と、前記誘電体と前記第２電極とが離間するのを抑制する保持機構とを有するプラズマプロセス装置。
前記保持機構は、前記第１電極上から前記第２電極上に形成され、前記第２電極が延在する第１方向と交差する第２方向に延在する保持部材を含む、請求項３に記載のプラズマプロセス装置。
前記保持機構は、前記誘電体および前記第２電極の一方に設けられた溝部と、
前記誘電体および前記第２電極の他方に設けられ、前記溝部内に嵌入され、前記誘電体と前記第２電極とが重なる方向に前記誘電体と前記第２電極の一方と係合する係合部とを含む、請求項３に記載のプラズマプロセス装置。