JP2010161316A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常放電の発生を抑制可能とするプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】反応室αを有するように、絶縁フランジ８１を挟んでチャンバ２と電極フランジ４から構成される処理室内に、被処理体１０を載置する支持手段１５と、これを上下移動する昇降機構と、被処理体に向けてプロセスガスを供給するシャワープレート５を収容する。チャンバの側壁に、反応室に被処理体の搬出入口１２を設けると共に、支持手段に一端が接続され、チャンバに他端が接続されるプレート部材４０を設ける。該プレート部材は、支持手段の外周縁部に設けた第一部位と、チャンバの側壁部に設けた第二部位、及び支持手段の移動に伴い、第一部位と第二部位とに電気的に接続する導電性の弾性部材からなる第三部位から構成されている。シャワープレートに配置されたガス噴出口６を通して導出されたプロセスガスがプラズマ化するように印加する電圧印加手段３３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置に係り、より詳細には、たとえば被処理体からなる被処理体への薄膜形成（成膜）やドライエッチング等の各種プラズマ処理を可能とするプラズマ処理装置に関する。

従来から、プラズマ処理の一例として、プロセスガスをプラズマ化させて、被処理体上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法による成膜装置（ｐ−ＣＶＤ成膜装置）が知られている。このｐ−ＣＶＤ成膜装置は、例えば被処理体上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を形成する際に利用される。

図７は、従来のｐ−ＣＶＤ成膜装置の一例を示す模式的な断面図である。図７において、成膜装置１０１はチャンバ１０２を有しており、チャンバ１０２の下部には、チャンバ１０２の底面を挿通し、昇降自在とする支柱１２５が配置されている。その支柱１２５のチャンバ１０２内の端部には、板状のベースプレート１０３が取り付けられている。チャンバ１０２の上部には、絶縁フランジ１８１を介して電極フランジ１０４が取り付けられている。これにより、成膜装置１０１は、反応室を有するように、絶縁フランジ１８１を挟んでチャンバ１０２と電極フランジ１０４から構成される処理室を備える。

電極フランジ１０４は、有底容器状に形成され、容器開口部には容器内部を蓋するようにシャワープレート１０５が取り付けられている。したがって、シャワープレート１０５と電極フランジ１０４との間に空間１３１が形成されている。

電極フランジ１０４にはガス導入管１０７が接続されており、プロセスガス供給部１２１よりプロセスガスを空間１３１内に導入することができるように構成されている。シャワープレート１０５には多数のガス噴出口１０６・・１０６が設けられており、空間１３１内に導入されたプロセスガスはガス噴出口１０６からチャンバ１０２内に噴出されるように構成されている。

また、被処理体からなる被処理体１１０を成膜する際に、チャンバ１０２の内壁面などにも成膜材料が付着してしまうため、チャンバ１０２に接続されたフッ素ガス供給部１２２から供給されたフッ素ガスをラジカル源１２３で分解し、これによるフッ素ラジカルを、チャンバ１０２内の成膜空間に供給し、付着物（成膜材料）を除去することができるように構成されている。

ベースプレート１０３は、表面が平坦に形成されており、その上面に支持手段１１５が載置されている。このようにベースプレート１０３の上に支持手段１１５を載置することで、支持手段１１５の変形量を抑制することができる。また、支持手段１１５は、ベースプレート１０３と同様に表面が平坦に形成されており、その上面に被処理体１１０が載置されている。被処理体１１０を配置すると、被処理体１１０とシャワープレート１０５とは互いに近接して略平行に位置するように構成されている。支持手段１１５上に被処理体１１０を配置した状態で、ガス噴出口１０６からプロセスガスを噴出させると、そのプロセスガスは被処理体１１０の表面に吹き付けられる。

電極フランジ１０４とシャワープレート１０５とは、ともに導電材で構成されており、電極フランジ１０４はチャンバ１０２の外部に設けられた高周波（たとえばＲＦ）電源１３３に接続されている。

また、支持手段１１５と、チャンバ１０２の内底面との間を電気的に接続するように導電材からなるプレート部材１４０が複数配置されている。このプレート部材１４０は、支持手段１１５とベースプレート１０３との導通が取れている場合、ベースプレート１０３の裏面一端が電気的に接続され、他端がチャンバ１０２の内底面近傍に接続されている。つまり、チャンバ１０２が接地電位に保たれると、プレート部材１４０を介して、支持手段１１５及びベースプレート１０３も接地電位に保たれるように構成されている。

上記構成の成膜装置１０１を用いて被処理体１１０の表面に薄膜を成膜するには、まず、真空ポンプ１２８でチャンバ１０２内を真空排気する。チャンバ１０２内を真空状態に維持した状態で、被処理体１１０をチャンバ１０２内に搬入し、支持手段１１５上に載置する。その後、ガス導入管１０７からプロセスガスを導入して、ガス噴出口１０６からチャンバ１０２内にプロセスガスを噴出させる。

電極フランジ１０４は絶縁フランジ１８１を介してチャンバ１０２と絶縁されており、チャンバ１０２を接地電位に接続した状態で、高周波電源１３３を起動して電極フランジ１０４に高周波電力を印加する。これにより、シャワープレート１０５と支持手段１１５との間に高周波電圧が発生して放電が生じ、電極フランジ１０４と被処理体１１０の表面との間にプロセスガスのプラズマｐが発生する。こうして発生したプラズマｐ内でプロセスガスが分解され、被処理体１１０の表面で気相成長反応が起こることにより、被処理体１１０の表面に薄膜が成膜される。

また、被処理体１１０への成膜が何度か繰り返されると、チャンバ１０２の内壁面などに成膜材料が付着するため、チャンバ１０２内をクリーニングする。クリーニングは、チャンバ１０２に接続されたフッ素ガス供給部１２２から供給されたフッ素ガスをラジカル源１２３で分解し、これによるフッ素ラジカルをチャンバ１０２内の成膜空間に供給し、化学反応させることで付着物を除去する。

ここで、プラズマＣＶＤ法では、通常１３．５６ＭＨｚを発振周波数とする高周波電源を使用することが一般的である。また、プラズマＣＶＤ装置で量産に対応できる成膜速度を得るには、成膜空間の圧力を１００Ｐａ〜３００Ｐａにすることが多い。この圧力条件においては、電圧が印加されるシャワープレート１０５と接地電極として機能している支持手段１１５との間の電極間距離は、１５〜２５ｍｍ程度にすることが一般的である。

このような狭い空間内で被処理体１１０の出し入れを行なうことは困難であり、特に被処理体１１０の大型化が進んでいる現状においては、さらに被処理体１１０の出し入れの困難さは増している。この問題を解決するために、ベースプレート１０３及び支持手段１１５を上下方向に昇降可能に構成されたものが知られている。このようなベースプレート１０３及び支持手段１１５が昇降可能に構成された成膜装置１０１では、ベースプレート１０３及び支持手段１１５の電位とチャンバ１０２の電位とを同電位にするため、つまり、接地電位にするために、可撓性を有したプレート部材１４０が複数設けられている。

また、従来の高周波電力によるＣＣＰ（Charged Coupled Plasma）を利用したプラズマＣＶＤ法では、プラズマを発生させるとき、支持手段１１５の外周からチャンバ１０２の内壁を通ってリターンする電流経路を経て、高周波電流を流すことでプロセスを実現している。

ところで、昨今の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）製造ならびに太陽電池製造においてプラズマ処理装置は欠かせないが、処理対象である被処理体の大型化に伴い、装置サイズも大きくなってきている。そのため、処理する被処理体面積が大きくなるにつれ、投入する高周波電力も大きくなり、また、ナローギャップ放電によるハイレート成膜が必要とされることから、大電流を流す必要がある。

しかしながら、従来のプレート部材を用いる方式では、複数のプレート部材のうち、１つでも他と接触具合が異なると、この１つのプレート部材において局所的に大きな電位差が発生する。その結果、異常放電（放電抜け）が発生し、ＲＦパワーのプラズマ処理への実効効率が低減すると共に、異常放電によるインピーダンス不整合も起こり、投入できる電力の上限値が低下するという不具合を引き起こしてしまう。この異常放電は、チャンバに対するプレート部材の接触不具合が原因であるが、搬出入口側においてより顕著に発生する傾向がある。これは、チャンバの側壁に設けられ、反応室内に被処理体を搬出・搬入するための搬出入口として機能する空間の存在がインダクタンスの局所的な低下を起こし、装置壁周囲でのインダクタンスのアンバランスを生むためである。
また、このような異常放電の発生は、被処理体等の被処理体に対して面内均一性の高い処理を阻害する要因になったり、あるいはチャンバの内壁の消耗を促す等の不具合をまねいたりする。

そこで、第２電極として機能するウエハ保持プレート部（支持手段に相当）の外周部の周囲に、電気絶縁材料からなる絶縁部を配置することで、異常放電の発生を防止するようにした手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、支持手段の外周とチャンバの側壁との間に、支持手段と共に移動可能となる仕切り部材を設け、さらに、この仕切り部材の外側の端部に、チャンバの側壁に沿って延在する遮蔽部材を設けることで、遮蔽部材によって搬出入口を塞いでプラズマを処理槽内に閉じ込めるようにした手段も提案されている。（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明では、ウエハ保持プレート部の電位と反応容器の電位との差を小さくすることができないため、ナローギャップ放電によるハイレート成膜が必要とされる場合に高周波大電流を流すと、大きな電位差が生じることによって異常放電が発生してしまう虞があった。
また、上記特許文献２に記載の発明では、プラズマ密度の低下を抑制してプラズマ効率の最適化が図れるものの、異常放電の発生を解消することは困難であった。

特開２００６−１３７９９９号公報 特開２０００−５８５１８号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、投入する高周波電力が大きくなっても、被処理体を載置する支持手段とチャンバとの間において、異常放電の発生を抑制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。

本発明の請求項１に係るプラズマ処理装置は、反応室を有するように、絶縁フランジを挟んでチャンバと電極フランジから構成される処理室、前記反応室内に収容されて、被処理体を載置し温度制御機能を備えた支持手段、前記チャンバの側壁に設けられ、前記反応室に前記被処理体を搬出・搬入するための搬出入口、前記支持手段に一端が電気的に接続され、前記チャンバに他端が接続されるプレート部材、および、前記反応室内に収容されて、前記被処理体の被処理面に対向配置され、該被処理体に向けてプロセスガスを供給するシャワープレート、を備え、前記プレート部材が、前記支持手段の外周縁部に設けた第一部位、前記チャンバの側壁部に設けた第二部位、及び、前記支持手段の移動に伴い、前記第一部位と前記第二部位の両者と電気的に接続する導電性の弾性部材からなる第三部位、から構成されることを特徴とする。

本発明の請求項２に係るプラズマ処理装置は、前記請求項１に記載のプラズマ処理装置において、前記第一部位が、前記支持手段より下方に位置する一面を有し、該一面に前記弾性部材が配されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係るプラズマ処理装置は、前記請求項１に記載のプラズマ処理装置において、前記第二部位が、前記支持手段より下方に位置する一面を有し、該一面に前記弾性部材が配されていることを特徴とする。

本発明の請求項４に係るプラズマ処理装置は、前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、前記第三部位の形状が、チューブ状またはバネ状であることを特徴とする。

本発明のプラズマ処理装置によれば、支持手段に一端が接続され、チャンバに他端が接続されるプレート部材が設けられ、該プレート部材が、支持手段の外周縁部に設けた第一部位と、チャンバの側壁部に設けた第二部位、及び支持手段の移動に伴い、第一部位と第二部位とに電気的に接続する導電性の弾性部材からなる第三部位から構成されたものとなっている。これにより、支持手段の移動によって第三部位が第一部位と第二部位との間に挟まれ、第三部位が弾性変形することから、この第三部位を介して第一部位と第二部位とが短い距離で電気的に接続された状態が安定して得られる。つまり、第三部位の弾性変形の範囲内であれば、第三部位が複数存在しても、この安定性は確保される。ゆえに、第三部位の個数に依存することなく、第一部位と第二部位が第三部位によって確実に接続された状態が保たれる。ゆえに、第一部位と第二部位により第三部位を挟み込む構成としたプレート部材を備えることにより、プレート部材のインダクタンスを低減させ、支持手段とシャワープレートの間に、大面積で安定したプラズマを発生し、長時間に亘って維持することが可能となる。
したがって、投入する高周波電力が大きくなっても、プレート部材において大きな電位差を発生することなく、異常放電の発生を抑制できるプラズマ処理装置が得られる。この構成からなるプレート部材は、搬出入口の存在による異常放電の発生を解消する効果ももたらす。

また、本発明によれば、プレート部材を構成する第一部位と第二部位とを分離した状態で両者の間隔を所望の距離だけ広げることができるので、被処理体の出し入れを容易に行なうことが可能となる。さらに本発明によれば、異常放電の発生が抑制されることによって、大面積の被処理体に対しても面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができると共に、チャンバの内壁にダメージを与えるという不具合をも改善することが可能となる。

本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す概略構成図。 図１におけるＡ部の一例を示す概略拡大図。 図１におけるＡ部の他の一例を示す概略拡大図。 本発明に係るプラズマ処理装置の他の一例を示す概略構成図。 図４におけるＢ部の一例を示す概略拡大図。 図４におけるＢ部の他の一例を示す概略拡大図。 従来のプラズマ処理装置を示す概略構成図。

次に、本発明に係るプラズマ処理装置について、図１と図２、あるいは図１と図３に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、支持手段がシャワープレートに対して上下動するタイプの装置例について述べる。
図１に示すように、プラズマＣＶＤ法によるプラズマ処理装置１は、反応室αを有するように、絶縁フランジ８１を挟んでチャンバ２と電極フランジ４から構成される処理室を備えている。すなわち、チャンバ２の上部には、絶縁フランジ８１を介して電極フランジ４が取り付けられている。

一方、チャンバ２の下部には、チャンバ２の底部１１を挿通するように支柱２５が配置されており、支柱２５の端部（チャンバ２内）は、板状のベースプレート３の底面１９と接続されている。

また、プラズマ処理装置１は、反応室α内に収容されて、被処理体からなる被処理体１０を載置する支持手段１５を備えている。この支持手段１５は、反応室αの下方の位置に配置されている。なお、図１では、平板状の被処理体を例示しているが、被処理体の形状はこれに限定されるものではない。

チャンバ２には、排気管２８の一端が接続され、排気管２８の他端には真空ポンプ２７が設けられており、この真空ポンプ２７を起動し、排気管２８を介してチャンバ２の内部を真空排気することで、チャンバ２内を真空状態にすることができるように構成されている。したがって、反応室αは気密な真空処理室を構成する。また、チャンバ２の側壁には、反応室αに被処理体１０を搬出・搬入するための搬出入口１２が設けられ、この搬出入口１２には、これを開口するドアバルブ３５が設けられている。
なお、チャンバ２は、電気的には接地電位に接続されている。ここで、接地電位に接続されているとは、グランド電位状態もしくはアースした状態をいう。

ベースプレート３は、表面が平坦に形成された板状の部材であり、その上面に支持手段１５が載置されている。ベースプレート３は、インコネル（登録商標）などのニッケル系合金で形成されている。なお、ベースプレート３は、剛性を有し、耐食性および耐熱性を有するものであればよい。

支柱２５は、チャンバ２の外部に設けられた図示しない昇降機構に接続されており、上下方向に移動可能に構成されている。つまり、支柱２５の端部に接続されているベースプレート３および支持手段１５を上下方向に昇降可能に構成されている。チャンバ２の外部において、支柱２５の周囲を覆うようにベローズ２６が設けられている。

電極フランジ４は、有底容器状に形成され、容器開口部には容器内部を覆うようにシャワープレート５が取り付けられている。このシャワープレート５は、反応室α内に収容され、被処理体１０の被処理面に対向配置されて、被処理体１０に向けてプロセスガスを供給する。したがって、シャワープレート５と電極フランジ４との間に空間３１が形成されている。

シャワープレート５には、複数の噴出口６・・６がそれぞれ設けられており、空間３１内に導入されたプロセスガスが、このガス噴出口６・・６からチャンバ２内に噴出されるように構成されている。

また、電極フランジ４とシャワープレート５とは、ともに導電材で構成されており、電極フランジ４はチャンバ２の外部に設けられた高周波電力印加手段である高周波（たとえばＲＦ）電源３３に接続されている。高周波電源３３は、ガス噴出口６・・６を通して被処理体１０に向けて導出されたプロセスガスがプラズマ化するように、シャワープレート５からなる第一電極部と、支持手段１５からなる第二電極部との間に印加する。

支持手段１５は、ベースプレート３と同様に表面が平坦に形成された板状の部材であり、その上面に被処理体１０が載置される。この支持手段１５は、接地電極として機能するため、導電性を有するものが採用される。被処理体１０を支持手段１５上に配置すると、被処理体１０とシャワープレート５とは互いに近接して平行に位置するように構成されている。支持手段１５上に被処理体１０を配置した状態で、ガス噴出口６・・６からプロセスガスを噴出させると、そのプロセスガスは被処理体１０の表面に吹き付けられる。

また、支持手段１５は、その内部に温度制御機能を有するヒータ１６を備えており、温度調節可能に構成されている。このヒータ１６は、例えばアルミニウム合金で形成されている。ヒータ１６は、支持手段１５の平面視略中央部の底面１７から突出されており、ヒータ１６への電力供給ラインはベースプレート３の平面視略中央部に形成された貫通孔１８および支柱２５の内部を挿通して、チャンバ２の外部へと導かれている。そして、ヒータ１６の電力供給ラインは、チャンバ２の外部にて図示しない電源と接続され、温度調節がなされるように構成されている。

さらに、プラズマ処理装置１は、支持手段１５に一端が電気的に接続され、チャンバ２に他端が接続されるプレート部材４０を備える。プレート部材４０は、支持手段１５の外周縁部に設けた第一部位４１と、チャンバ２の側壁部に設けた第二部位４２と、支持手段１５の上下動（移動）に伴い、第一部位４１と第二部位４２の両者と電気的に接続する導電性の弾性部材からなる第三部位４３とから構成されている。これらの第一部位４１、第二部位４２、第三部位４３は、支持手段１５の周囲に連続して配された枠状体又は環状体、もしくは支持手段１５の周囲に沿って、所定の間隔を開けて分割して枠状又は環状に配された小片部材によって構成されたものとすることができる。

このようなプレート部材４０は、たとえば図２に示すような構成とすることができる。図２は、図１におけるＡ部の一例を示す概略拡大図であり、図２（Ａ）は支持手段が下降した状態を、図２（Ｂ）は支持手段が上昇した状態をそれぞれ示している。
図２に示すように、プレート部材４０は、支持手段１５の外周縁部に設けた第一部位４１と、チャンバ２の側壁部に設けた第二部位４２と、支持手段１５の上下動（移動）に伴い、第一部位４１と第二部位４２の両者と電気的に接続する導電性の弾性部材からなる第三部位４３とから構成されている。この第三部位４３は、チューブ状またはバネ状をしており、図２は、チューブ状の第三部位４３が第一部位４１に載置された例である。

この第一部位４１は、図２（Ａ）に示すように、支持手段１５より下方に位置する一面４１ａを有し、該一面４１ａにチューブ状の弾性部材からなる第三部位４３が配されている。したがって、図２（Ａ）に示すように、支持手段１５が下降した状態では、第三部位４３は第二部位４２とは接触せず、第一部位４１と第二部位４２は電気的に接続されていない。一方、図２（Ｂ）に示すように、支持手段１５が上昇した状態では、第三部位４３は、第一部位４１と第二部位４２との間に挟まれるようにして第二部位４２と接触し、第一部位４１と第二部位４２は第三部位４３を介して電気的に接続されたものとなる。その際、第三部位４３は、チューブ状の弾性部材から構成されているので、第一部位４１と第二部位４２との間に挟まれることで容易に変形し、やや扁平状になりながら元の形状に戻ろうとする弾性負勢力をもって第一部位４１及び第二部位４２と接続された状態となっている。
なお、図２の構成では、支持手段１５より下方に位置する第一部位４１の一面４１ａに、チューブ状の弾性部材からなる第三部位４３を配置したことにより、第一部位４１と第二部位４２が電気的に接続された場合、支持手段とシャワープレートとの間に発生するプラズマに第三部材４３が曝される状態を回避することが可能となる。

また、プレート部材４０は、図２の構成に代えて図３に示すような構成とすることもできる。図３は、図１におけるＡ部の他の一例を示す概略拡大図であり、図３（Ａ）は支持手段が下降した状態を、図３（Ｂ）は支持手段が上昇した状態をそれぞれ示している。図３は、チューブ状の第三部位４３が第二部位４２に載置された例である。

この第二部位４２は、図３（Ｂ）に示すように、支持手段１５より下方に位置する一面４２ａを有し、該一面４２ａにチューブ状の弾性部材からなる第三部位４３が配されている。したがって、図３（Ａ）に示すように、支持手段１５が下降している状態では、第三部位４３は第一部位４１とは接触せず、第一部位４１と第二部位４２は電気的に接続されていない。一方、図３（Ｂ）に示すように、支持手段１５が上昇した状態では、第三部位４３は、第一部位４１と第二部位４２との間に挟まれるようにして第一部位４１と接触し、第一部位４１と第二部位４２は第三部位４３を介して電気的に接続されたものとなる。この時の第三部位４３もまた、チューブ状の弾性部材から構成されているので、第一部位４１と第二部位４２との間に挟まれることで容易に変形し、やや扁平状になりながら元の形状に戻ろうとする弾性負勢力をもって第一部位４１及び第二部位４２と接続された状態となっている。
なお、図３の構成においても、支持手段１５より下方に位置する第二部位４２の一面４２ａに、チューブ状の弾性部材からなる第三部位４３を配置したことにより、第一部位４１と第二部位４２が電気的に接続された場合、支持手段とシャワープレートとの間に発生するプラズマに第三部材４３が曝される状態を回避することが可能となる。

また、本発明においては、図４乃至図６に示すように、第三部位５３を板バネ状としたプレート部材５０を備えたプラズマ処理装置５１とすることもできる。図４乃至図６において、図１乃至図３に示した部分と同様の構成部分は同じ符号を付してその説明は省略し、特に説明しない限り同じであるものとする。

すなわち、図４に示すプラズマ処理装置５１は、支持手段１５に一端が電気的に接続され、チャンバ２に他端が接続されるプレート部材５０を備える。プレート部材５０は、支持手段１５の外周縁部に設けた第一部位４１と、チャンバ２の側壁部に設けた第二部位４２と、支持手段１５の上下動（移動）に伴い、第一部位４１と第二部位４２の両者と電気的に接続する導電性の弾性部材からなる第三部位５３とから構成されている。

このようなプレート部材５０は、たとえば図５に示すような構成とすることができる。図５は、図４におけるＢ部の一例を示す概略拡大図であり、図５（Ａ）は支持手段が下降した状態を、図５（Ｂ）は支持手段が上昇した状態をそれぞれ示している。図５は、板バネ状の第三部位４３が第一部位４１に載置された例である。
図５に示すように、プレート部材５０は、支持手段１５の外周縁部に設けた第一部位４１と、チャンバ２の側壁部に設けた第二部位４２と、支持手段１５の上下動（移動）に伴い、第一部位４１と第二部位４２の両者と電気的に接続する導電性の弾性部材からなる第三部位５３とから構成されている。図５において、板バネ状の第三部位５３が示されている。

この第一部位４１は、図５（Ａ）に示すように、支持手段１５より下方に位置する一面４１ａを有し、該一面４１ａに板バネ状の弾性部材からなる第三部位５３が配されている。したがって、図５（Ａ）に示すように、支持手段１５が下降している状態では、第三部位５３は第二部位４２とは接触せず、第一部位４１と第二部位４２は電気的に接続されていない。一方、図５（Ｂ）に示すように、支持手段１５が上昇した状態では、第三部位５３は、第一部位４１と第二部位４２との間に挟まれるようにして第二部位４２と接触し、第一部位４１と第二部位４２は第三部位５３を介して電気的に接続されたものとなる。その際、第三部位５３は、板バネ状の弾性部材から構成されているので、第一部位４１と第二部位４２との間に挟まれることで容易に変形し、やや潰れたように折り畳まれた状態になりながら元の形状に戻ろうとする弾性負勢力をもって第一部位４１及び第二部位４２と接続された状態となっている。

また、プレート部材５０は、図５の構成に代えて図６に示すような構成とすることもできる。図６は、図４におけるＢ部の他の一例を示す概略拡大図であり、図６（Ａ）は支持手段が下降した状態を、図６（Ｂ）は支持手段が上昇した状態をそれぞれ示している。図６は、板バネ状の第三部位４３が第二部位４２に載置された例である。
第二部位４２は、図６（Ｂ）に示すように、支持手段１５より下方に位置する一面４２ａを有し、該一面４２ａに板バネ状の弾性部材からなる第三部位５３が配されている。したがって、図６（Ａ）に示すように、支持手段１５が下降している状態では、第三部位５３は第一部位４１とは接触せず、第一部位４１と第二部位４２は電気的に接続されていない。一方、図６（Ｂ）に示すように、支持手段１５が上昇した状態では、第三部位５３は第一部位４１と接触し、第一部位４１と第二部位４２は第三部位５３を介して電気的に接続されたものとなる。この時の第三部位５３もまた、板バネ状の弾性部材から構成されているので、第一部位４１と第二部位４２との間に挟まれることで容易に変形し、やや潰れたように折り畳まれた状態になりながら元の形状に戻ろうとする弾性負勢力をもって第一部位４１及び第二部位４２と接続された状態となっている。

なお、ここでは、板バネ状とした例について詳述したが、板バネ状と同様の機能を果たすもの、たとえばスプリング状のバネを代替品として利用しても構わない。ただし、スプリング状のバネをの第三部位５３とした場合、支持手段１５の移動に伴って第一部位４１もしくは第二部位４２と接触することとなる端部に尖った部分が存在することになるため、第三部位５３の端部に、たとえば接触用の板状部材等を設ける形態が望ましい。このような工夫を施すことにより、第三部位５３の尖った端部が原因となって異常放電が発生してしまう虞を解消することができる。

上述した構成のプレート部材５０を採用することにより、プラズマによる処理空間（すなわち、支持手段とシャワープレートとの間の空間）を狭めつつ、プラズマを処理空間内に閉じ込めると共に、支持手段１５とチャンバ２とを短い距離で接続することで、プレート部材４０（又は５０）のインダクタンスを低減させ、異常放電の発生を抑制する。特に、プレート部材４０（又は５０）の第二部位４２が、被処理体１０の搬出入口１２近傍に設けられていると、インダクタンスが低減されて異常放電の発生が抑制されることになる。

電極フランジ４には、ガス導入管７が接続されており、チャンバ２の外部に設けられたプロセスガス供給手段２１からガス導入管７を介して空間３１内にプロセスガスを供給するように設けられている。

また、チャンバ２には、プロセスガス用のガス導入管７とは別のガス導入管２４が接続されている。このガス導入管２４には、フッ素ガス供給部２２とラジカル源２３とが設けられており、フッ素ガス供給部２２から供給されたフッ素ガスをラジカル源２３で分解し、これによるフッ素ラジカルを、チャンバ２内の成膜空間に供給可能なように構成されている。

次に、プラズマ処理装置１を用いて被処理体１０をプラズマ処理する場合について説明する。なお、以下の説明では、プラズマ処理装置が被処理体の表面に薄膜を成膜する場合について述べる
まず、真空ポンプ２７でチャンバ２内を真空排気する。チャンバ２内を真空状態に維持した状態で、被処理体１０をチャンバ２内に搬入し、支持手段１５上に載置する。ここで、被処理体１０を載置する前は、支持手段１５は真空チャンバ２内の下方に位置している。つまり、支持手段１５とシャワープレート５との間隔が広くなっており、被処理体１０を支持手段１５上に導入して載置しやすい状態に保持されている。

そして、被処理体１０が支持手段１５上に載置された後に、図示しない昇降装置が起動して支柱２５が上方へ押し上げられ、それに合わせて支持手段１５上に載置された被処理体１０も上方へと移動して、シャワープレート５との間隔を、成膜を行うのに適正な距離に保持される。その後、ガス導入管７からプロセスガスを導入して、空間３１内へ供給（放出）すると共に、空間３１内より、ガス噴出口６・・６を介してチャンバ２内にプロセスガスを噴出させる。

電極フランジ４は、絶縁フランジ８１を介してチャンバ２と電気的に絶縁されており、チャンバ２を接地電位に接続した状態で、高周波電源（ＲＦ電源）３３を起動して電極フランジ４に高周波電力を印加する。これにより、シャワープレート５と支持手段１５との間に高周波電圧が発生して放電が生じ、電極フランジ４と被処理体１０の表面との間にプラズマＰが発生する。そして、プラズマＰ内でプロセスガスが分解され、被処理体１０の表面で気相成長反応が起こることにより、被処理体１０の表面に薄膜が成膜される。

なお、高周波電源としては、たとえば発振周波数が１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源が用いられるが、他の発振周波数としても構わない。また、このような成膜装置１で量産に対応できる成膜速度を得るには、成膜空間の圧力を１００Ｐａ〜３００Ｐａに設定する。この圧力条件においては電圧が印加されるシャワープレート５と接地電極である支持手段１５との間の電極間距離は、通常２５ｍｍ以下に設定されるが、特に高圧枯渇法を採用する場合には３〜１０ｍｍ程度のナローギャップに設定される。

また、被処理体１０への成膜が何度か繰り返されると、チャンバ２の内壁面などに成膜材料が付着するため、チャンバ２内を定期的にクリーニングする。クリーニングは、チャンバ２に接続されたガス導入管２４に設けられたフッ素ガス供給部２２から供給されたフッ素ガスをラジカル源２３で分解し、これによるフッ素ラジカルを、チャンバ２内の成膜空間に供給し、化学反応させることにより付着物を除去する。

本実施の形態によれば、支持手段１５に一端が電気的に接続され、チャンバ２に他端が接続されるプレート部材４０（又は５０）を設け、このプレート部材４０（又は５０）が、支持手段の外周縁部に設けた第一部位４１と、チャンバの側壁部に設けた第二部位４２、及び支持手段の移動に伴い、第一部位と第二部位とに電気的に接続する導電性の弾性部材からなる第三部位４３から構成したことにより、高周波電圧を印加した際に流れる電流の伝送距離が短く、かつ電気的な接続も安定して確保されるので、プレート部材４０（又は５０）のインダクタンスを低減することができる。これにより、異常放電の発生を著しく抑制することができる。
したがって、ナローギャップ放電によるハイレート成膜が必要とされる場合でも、大電流を流すことができ、被処理体に対して面内均一性の高い薄膜を形成することができる。

ここでは、本発明に係るプラズマ処理装置が薄膜を形成する成膜装置とした場合について詳述したが、プロセスガスとして各種のエッチングガスを用い、被処理体自体や被処理体上に設けた各種薄膜に対してドライエッチング処理を施すエッチング装置にも、本発明は有効に機能する。すなわち、本発明によれば、被処理体自体や被処理体上に設けた各種薄膜に対して、面内均一性の高いエッチング処理を実現できるエッチング装置が得られる。

尚、本発明の技術範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、上述した実施の形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施の形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
たとえば、本実施の形態では、支持手段が上下動する場合について詳述したが、支持手段に向かってシャワープレートが上下動する場合においても、本発明に係るプレート部材は適用できる。また、図１のプラズマ処理装置は、シャワープレートと支持手段とが紙面の上下に配置された場合を示しているが、これらの上下関係を逆転させた場合や、シャワープレートと支持手段とが左右に配置された場合にも、本発明に係るプレート部材は適用できる。

次に、支持手段の外周縁部に設けた第一部位と、チャンバの側壁部に設けた第二部位と、支持手段が上昇することで、第一部位と第二部位とによって挟み込まれる弾性部材からなる第三部位によって、異常放電の発生を抑制できることを確認するため、上述したプラズマ処理装置を用いて被処理体上にシリコン膜を成膜した際に投入できる高周波電力の値を測定した。

成膜は、短辺が１１００ｍｍ、長辺が１４００ｍｍの大きさを有する矩形のガラス基板からなる被処理体を用い、この表面にシリコン膜を形成した。その際、第一電極部として機能するシャワープレート５の大きさは、１３００ｍｍ×１６００ｍｍとし、第二電極部として機能する支持手段（ヒータを内蔵するサセプター）１５の大きさは、１４００ｍｍ×１７００ｍｍとした。

また、本実施例では、成膜のための原料ガスとして、ケイ素付与ガス（シランガス：ＳｉＨ_４）と、反応を促進する希釈ガス（水素ガス：Ｈ_２）とを１：２５の比率で混合したプロセスガスを、プロセスガス供給部２１より供給した。

高周波電力の測定条件は、高周波電源３３の周波数を２７．１２ＭＨｚとし、７００Ｐａ、１３００Ｐａ、２０００Ｐａの各圧力において、シャワープレートと被処理体との間の距離を、４ｍｍ，６ｍｍ，８ｍｍ，１０ｍｍとそれぞれ変更して行った。
表１に、その測定結果を纏めて示した。

一方、比較例として、従来のプラズマ処理装置１０１を用い、上記実施例と同様に、被処理体上に成膜したときに投入できる高周波電力の値を測定した。比較例の評価結果も、表１に併記した。

表１に示す高周波電力の値より、以下の点が明らかとなった。
（１）本発明に係るプラズマ処理装置を用いた場合（実施例）には、電極間距離に依存することなく、各圧力ごとに所定の高周波電力を印加できることが分かった。
（２）これに対して、従来のプラズマ処理装置を用いた場合（比較例）は、何れの電極間距離においても、各圧力ごとに所定の高周波電力を印加することは困難であることが確認された。
以上の結果より、本発明のプラズマ処理装置１は、電極間距離をナローギャップ条件とした場合でも、圧力に応じた所定の高周波電力を印加できることから、常に安定したプラズマ処理を実現できることが確認された。

本発明に係るプラズマ処理装置は、被処理体の大面積化が求められている液晶ディスプレイや太陽電池等の種々の半導体製造分野で利用することが可能であり、特に生産性の観点から高速成膜が必要とされるマイクロクリスタルシリコンを利用した太陽電池の製造において有用である。

α 反応室、１ プラズマ処理装置（成膜装置）、２ チャンバ、 ３ ベースプレート、４ 電極フランジ、５ シャワープレート、６ ガス噴出口、７ ガス導入管、１０ 被処理体、１２ 搬出入口、１５ 支持手段、１６ ヒータ、２１ プロセスガス供給手段、３１ 空間、３３ 高周波電源（ＲＦ電源）、３４ ガス導入口、３５ ドアバルブ、４０，５０ プレート部材、４１ 第一部位、４２ 第二部位、４３ （チューブ状の）第三部位、５３ （板バネ状の）第三部位、８１ 絶縁フランジ。

Claims (4)

1. 反応室を有するように、絶縁フランジを挟んでチャンバと電極フランジから構成される処理室、
   前記反応室内に収容されて、被処理体を載置し温度制御機能を備えた支持手段、
   前記支持手段を上下移動する昇降機構、
   前記チャンバの側壁に設けられ、前記反応室に前記被処理体を搬出・搬入するための搬出入口、
   前記支持手段に一端が電気的に接続され、前記チャンバに他端が接続されるプレート部材、
   および、前記反応室内に収容されて、前記被処理体の被処理面に対向配置され、該被処理体に向けてプロセスガスを供給するシャワープレート、
   を備え、
   前記プレート部材が、
   前記支持手段の外周縁部に設けた第一部位、
   前記チャンバの側壁部に設けた第二部位、及び、
   前記支持手段の移動に伴い、前記第一部位と前記第二部位の両者と電気的に接続する導電性の弾性部材からなる第三部位、
   から構成されることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記第一部位が、前記支持手段より下方に位置する一面を有し、該一面に前記弾性部材が配されてい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。
3. 前記第二部位が、前記支持手段より下方に位置する一面を有し、該一面に前記弾性部材が配されてい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。
4. 前記第三部位の形状が、チューブ状またはバネ状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

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