JP3816359B2 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理システムに係り、特に、高周波の電力供給に対応して電力ロス低減に用いて好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなうプラズマ処理装置の一例としては、従来から、図１３に示すような、いわゆる２周波励起タイプのものが知られている。
図１３に示すプラズマ処理装置は、高周波電源１とプラズマ励起電極４との間に整合回路２Ａが介在されている。整合回路２Ａはこれら高周波電源１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンスの整合を得るための回路として設けられている。
【０００３】
高周波電源１からの高周波電力は整合回路２Ａを通して給電板（配電体）３によりプラズマ励起電極４へ供給される。この整合回路２Ａは導電体から形成されるマッチングボックス２内に収納されており、プラズマ励起電極４および給電板３は、導体からなるシャーシ２１によって覆われている。
プラズマ励起電極（カソード電極）４の下側には、多数の孔７が形成されたシャワープレート５が凸部４ａに接して設けられている。これらプラズマ励起電極４とシャワープレート５との間に形成された空間６にはガス導入管１７が接続されており、導体からなるガス導入管１７の途中には絶縁体１７ａが挿入されてプラズマ励起電極１４側とガス供給源側とが絶縁されている。
【０００４】
ガス導入管１７から導入されたガスは、シャワープレート５の孔７を介してチャンバ壁１０により形成されたチャンバ室６０内に供給される。なお、符号９はチャンバ壁１０とプラズマ励起電極（カソード電極）４とを絶縁する絶縁体である。また、排気系の図示は省略してある。
一方、チャンバ室６０内には基板１６を載置しプラズマ励起電極ともなるウエハサセプタ（サセプタ電極）８が設けられておりその周囲にはサセプタシールド１２が設けられている。
【０００５】
サセプタシールド１２はサセプタ電極８を受けるシールド支持板１２Ａと、その中央部に垂下形成された筒型の支持筒１２Ｂとからなり、支持筒１２Ｂはチャンバ底部１０Ａを貫通して、その下端部とチャンバ底部１０Ａとがベローズ１１により密閉接続されている。
ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は、これらの隙間がシャフト１３の周囲の設けられた電気絶縁物からなる絶縁手段１２Ｃによって真空絶縁されている。また、ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は上下動可能となっており、プラズマ励起電極４，８間の距離の調整ができる。
ウエハサセプタ８には、シャフト１３およびマッチングボックス１４内に収納された整合回路を介して第２の高周波電源１５が接続されている。なお、チャンバ壁１０とサセプタシールド１２とは直流的に同電位となっている。
【０００６】
図１２に従来のプラズマ処理装置の他の例を示す。図１３に示すプラズマ処理装置とは異なり、図１２に示すプラズマ処理装置は１周波励起タイプのプラズマ処理装置である。すなわち、カソード電極４にのみ高周波電力を供給しており、サセプタ電極８は接地されている。図１３で示される高周波電源１５とマッチングボックス１４が省略されている。また、サセプタ電極８とチャンバ壁１０とは直流的に同電位となっている。
【０００７】
上記のプラズマ処理装置においては、一般的に１３．５６ＭＨｚ程度の周波数の電力を投入して、両電極４，８の間でプラズマを生成し、このプラズマにより、ＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなうものである。
このとき、高周波電源１から供給された高周波電流の経路を考えた場合、高周波電流は給電部分を介してカソード電極４に供給され、その後、サセプタ電極８から戻電部分を介して高周波電源１のアースに戻る。この戻電部分としては、チャンバ壁１０と直流的に同電位とされた部分で高周波電源１のアース線に接続された部分が考えられる。具体的には、シャーシ２１，マッチングボックス２等である。
この知見は、発明者らが定量的に見出したものである。チャンバに接続されたアース線のプラズマ励起周波数におけるインピーダンスは、戻電部分経路のインピーダンスに比べ２〜３桁大きいことを見出した。また、アース線の有無に依らず、処理結果に違いはなく、得られた知見を検証できた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のプラズマ処理装置においては、高周波電源１から供給された高周波電流が高周波電源１のアース側に戻る経路、つまり、電流経路の復路である戻電部分におけるインダクタンスが大きく、これにより両電極４，８間のプラズマ発生空間に流れ込む高周波電流が制限されてしまうため、結果的にプラズマ空間に投入される電力が目減りして、発生するプラズマ密度が減少する可能性があり、これを改善したいという要求があった。
この戻電部分として、アルミニウム板等からなるシャーシ２１，マッチングボックス２等の高周波抵抗成分に起因する給電ロスが大きくプラズマ発生空間で実効的に消費される高周波電力が小さいという問題があった。
【０００９】
また、上記のようなプラズマ処理においては、処理進行に伴うプラズマ処理装置の経時変化によってもプラズマ処理のばらつきが発生する可能性があり、特に、戻電部分としてのシャーシ２１，マッチングボックス２等の部分に起因するプラズマ処理経時変化の変動要因を抑制し、時間的に均一で安定したプラズマ処理をおこないたいという要求が存在していた。特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際に、回を重ねるごとに、戻電部分の高周波特性が変化してしまい、それぞれのプラズマ処理結果が安定しないという問題があった。
これは、例えば、アルミニウム板からなるシャーシ２１，マッチングボックス２の表面が酸化等変質することに起因すると思われ、複数回のプラズマ処理をおこなった場合その前後で顕著になっていた。
【００１０】
さらに、上記のようなプラズマ処理室（チャンバ）を複数有するプラズマ処理装置および／またはプラズマ処理システムに対しても、同様に、各プラズマ処理装置あるいは個々のプラズマチャンバに対して、プラズマ処理の機差を低減したいという要求が存在していた。
特に、複数回のプラズマ処理前後における機差の発生を低減したいという要求は顕著であった。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．戻電部分における高周波抵抗の低減を図ること。
２．給電ロスの低減を図ること。
３．戻電部分における高周波抵抗の経時変化を抑制すること。
４．プラズマ発生空間への電力供給の安定性を向上すること。
５．プラズマ発生状態の安定性を向上すること。
６．複数回のプラズマ処理における安定性を向上すること。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、入力端子と出力端子とを有し該入力端子に前記高周波電源が高周波電力給電体を介して接続され前記出力端子に前記電極が高周波電力配電体を介して接続されるとともに前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得るための整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを有し、
前記整合回路が、前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側部分の一部を構成する遮蔽導体としてのマッチングボックス内部に収容され、
前記高周波電力配電体が、前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側部分の一部を構成する遮蔽導体としてのシャーシ内部に収容され、
前記プラズマ励起電極は前記シャーシに覆われるとともに、前記シャーシと前記マッチングボックスとが互いに接続され、
電流経路のうち前記電極より直流接地側部分には、少なくとも前記プラズマ処理室のチャンバ壁と前記シャーシと前記マッチングボックスとの表面の一部に電気抵抗を低減する低抵抗部としてのＡｇ膜がメッキにより設けられ、
前記低抵抗部の厚み寸法が、前記高周波電源から供給される高周波電力周波数における表皮深さより大きく設定されてなることにより上記課題を解決した。
本発明において、前記低抵抗部が、金，銀，銅または少なくともこれらを含む合金からなることが好ましい。
本発明は、前記電極が、前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側部分の一部を構成する遮蔽導体によって覆われ、
前記低抵抗部が、前記遮蔽導体表面に設けられてなることが可能である。
また、本発明において、前記遮蔽導体が銅または銅を含む合金からなる手段を採用することもできる。
また、前記低抵抗部の表面が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることができる。
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、
前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、
入力端子と出力端子とを有し該入力端子に前記高周波電源が高周波電力給電体を介して接続され前記出力端子に前記電極が高周波電力配電体を介して接続されるとともに前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得るための整合回路と、
前記整合回路を内部に収容し前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側の一部を構成する遮蔽導体と、を具備するプラズマ処理室ユニットを有し、前記遮蔽導体が銅または銅を含む合金からなることにより上記課題を解決した。
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、
前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、
入力端子と出力端子とを有し該入力端子に前記高周波電源が高周波電力給電体を介して接続され前記出力端子に前記電極が高周波電力配電体を介して接続されるとともに前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得るための整合回路と、
前記高周波電力配電体を内部に収容し前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側の一部を構成する遮蔽導体と、を具備するプラズマ処理室ユニットを有し、前記遮蔽導体が銅または銅を含む合金からなることにより上記課題を解決した。
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、
前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、
入力端子と出力端子とを有し該入力端子に前記高周波電源が高周波電力給電体を介して接続され前記出力端子に前記電極が高周波電力配電体を介して接続されるとともに前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得るための整合回路と、
前記電極を覆うとともに前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側の一部を構成する遮蔽導体と、を具備するプラズマ処理室ユニットを有し、前記遮蔽導体が銅または銅を含む合金からなることにより上記課題を解決した。
本発明においては、前記遮蔽導体の表面が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることができる。
本発明においては、上記のプラズマ処理装置において、
前記プラズマ処理室ユニットが複数設けられてなることができる。
本発明のプラズマ処理システムにおいては、上記のプラズマ処理装置が複数設けられてなることができる。
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置は、高周波電源から供給される電流経路のうち前記電極より直流接地側部分、つまり、高周波電源１から供給された高周波電流が高周波電源１のアース側に戻る経路部分、すなわち、電流経路の復路である戻電部分において、少なくともその表面の一部に電気抵抗を低減する低抵抗部が設けられてなることにより、高周波電源から供給された高周波電流が高周波電源のアース側に戻る経路である戻電部分において、高周波電流の経路となる導体表面におけるインダクタンスを低減し、この戻電部分における高周波電流に対する制限を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。これにより、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇を図ることができ、処理速度が向上する。例えば、プラズマＣＶＤ等により膜の積層をおこなう場合には堆積速度の向上を図ることができる。また、プラズマ空間で消費される実効的な電力を変えずにプラズマ励起周波数の高周波化により処理速度の向上を図ることができる。
【００１４】
直流接地側部分とは、例えば高周波電源からの同軸ケーブルとされる電源線の外導体（シース線）に接続されて接地電位となっており、プラズマ処理室（チャンバ）のチャンバ壁、プラズマ処理室のチャンバ壁に接続された後述する遮蔽導体、および外導体によって構成される。これらはそれぞれ、高周波電源から供給された高周波電流が電源側に戻る経路、つまり、電流経路の復路を構成しているものである。
ここで、遮蔽導体は、高周波電源からの同軸ケーブルとされる電源線（高周波電力給電体）の外導体に接続され整合回路がその内部に収容されているマッチングボックス、および、このマッチングボックスとチャンバ壁とに接続されて電極（プラズマ励起電極）を覆うシャーシから構成される。
さらに、この整合回路とプラズマ励起電極を具備するチャンバとが離れた位置に設けられた場合には、遮蔽導体にはマッチングボックス，シャーシの他に、このマッチングボックスとシャーシとを結んで高周波電力配電体を収容するハウジングの部分をも含むものとされる。これにより、整合回路と電極とチャンバとの位置関係に関わりなく、給電部分の遮蔽をおこない、遮蔽部分かつ電流経路の復路部分である遮蔽導体における高周波電流に対する制限を低減することが可能となる。
なお、本発明において、「表面」とは、外側表面のみならず、内側表面も意味するものである。つまり、チャンバ壁のように、プラズマ処理室内の真空側である内側表面と、大気圧側である外部側の表面とを有する場合や、遮蔽導体のように、電磁波の放射源（整合回路、高周波電力配電体、サセプタ電極等）と対向する内側表面と、その反対側の外側表面とを有する場合、これらの両側表面を含むものとし、さらに、それ以外の部分、例えば、遮蔽導体がメッシュ状とされてその外側表面と内側表面とを連結する細かい貫通孔が設けられた場合、この貫通孔の内側部分等なども含むものとする。
【００１５】
本発明において、前記低抵抗部が、金，銀，銅または少なくともこれらを含む合金からなることにより、アルミニウム材、ステンレス鋼材等からなる直流接地側部分の基材よりも抵抗値の低い金，銀，銅または少なくともこれらを含む合金を実効的な高周波電流の経路となる導体表面に設けて、この導体表面における高周波抵抗を低減することができ、インダクタンスを低減して、この戻電部分における高周波電流に対する制限を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００１６】
本発明の前記低抵抗部が、前記プラズマ処理室のチャンバ壁外側表面に設けられてなることで、戻電部分であるサセプタ電極から高周波電源のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分のうち、チャンバ壁外側における高周波抵抗を低減することができ、インダクタンスを低減し、この戻電部分における実効的な高周波電流の経路となる導体表面の高周波電流に対する制限を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００１７】
また、本発明において、前記低抵抗部が、前記整合回路が収容される前記遮蔽導体表面に設けられることにより、戻電部分であるサセプタ電極から高周波電源のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分のうち、整合回路が収容される遮蔽導体における高周波抵抗を低減することができ、インダクタンスを低減し、この戻電部分における実効的な高周波電流の経路となる導体表面の高周波電流に対する制限を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
この整合回路が収容される遮蔽導体としては、高周波電源からの同軸ケーブルとされる電源線（高周波電力給電体）の外導体に接続されるマッチングボックスと、このマッチングボックスに接続されて電極（プラズマ励起電極）を覆うシャーシ、または、整合回路とプラズマ励起電極が設けられるチャンバとが離れた位置に設けられた場合にマッチングボックスとシャーシとを結んで高周波電力配電体を収容するハウジングの部分とを含むものである。これにより整合回路と電極とチャンバとの位置関係に関わりなく、高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００１８】
また、前記低抵抗部が、前記高周波電力配電体が収容される前記遮蔽導体表面に設けられることにより、戻電部分であるサセプタ電極から高周波電源のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分のうち、高周波電力配電体が収容される遮蔽導体における高周波抵抗を低減することができ、インダクタンスを低減し、この戻電部分における実効的な高周波電流の経路となる導体表面の高周波電流に対する制限を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
この高周波電力配電体が収容される遮蔽導体としては、電極（プラズマ励起電極）およびこの電極に接続される高周波電力配電体を覆うシャーシと、このシャーシに接続されて高周波電源からの同軸ケーブルとされる電源線（高周波電力給電体）の外導体に接続され且つ整合回路が収容されるマッチングボックス、および／または、高周波電力配電体とプラズマ励起電極が設けられるチャンバとが離れた位置に設けられた場合にマッチングボックスとシャーシとを結んで高周波電力配電体を収容するハウジングの部分とを含むものである。これにより整合回路と電極とチャンバとの位置関係に関わりなく、高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００１９】
本発明においては、前記低抵抗部が、前記プラズマ励起電極（カソード電極）が覆われる前記遮蔽導体表面に設けられることにより、戻電部分であるサセプタ電極から高周波電源のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分のうち、電極（プラズマ励起電極）が覆われる遮蔽導体における高周波抵抗を低減することができ、インダクタンスを低減し、この戻電部分における実効的な高周波電流の経路となる導体表面の高周波電流に対する制限を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
このプラズマ励起電極が覆われる遮蔽導体としては、プラズマ処理室（チャンバ）に接続されてプラズマ励起電極（カソード電極）およびこのプラズマ励起電極に接続される高周波電力配電体を覆うシャーシと、このシャーシに接続されて高周波電源からの同軸ケーブルとされる電源線（高周波電力給電体）の外導体に接続され且つ整合回路が収容されるマッチングボックス、および／または、高周波電力配電体とプラズマ励起電極が設けられるチャンバとが離れた位置に設けられた場合にマッチングボックスとシャーシとを結んで高周波電力配電体を収容するハウジングの部分とを含むものである。これにより整合回路と電極とチャンバとの位置関係に関わりなく、高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００２０】
さらに、前記遮蔽導体が銅または銅を含む合金からなることにより、戻電部分である高周波電流がサセプタ電極から高周波電源のアース側に戻る電流経路復路側の直流接地側部分のうち遮蔽導体における低抵抗部以外の部分を流れた場合にも、遮蔽導体における高周波抵抗を低減することができ、インダクタンスを低減し、この戻電部分における実効的な高周波電流の経路となる遮蔽導体表面の高周波電流に対する制限を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
特に、電気的強度的理由により、遮蔽導体表面に低抵抗部が設けることができなかった場合に、より効果的に高周波抵抗を低減することができる。
【００２１】
また、本発明では、前記低抵抗部の厚み寸法が、前記高周波電源から供給される高周波電力周波数（プラズマ励起周波数）における表皮深さより大きく設定されてなることにより、実効的に高周波電流の流れている導体表面部分における抵抗値を低減することができるため、戻電部分であるサセプタ電極から高周波電源のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分の基体の強度等に影響を与えることなく、電流経路の復路側の直流接地側部分のインダクタンスを低減して、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスをさらに低減することが可能となる。
ここで、表皮深さとは、後述する図３に示すように、導体を交流電流が流れているとき、この電流によってできる円周方向の磁界も電流とともに時間変化し、この電磁誘導によって電流の変化を妨げる方向に逆起電力が発生するが、このとき、導体断面の中心部の電流ほど磁束鎖交数が大きいので逆起電力も大きくなるため、導体断面の中心部の電流密度が小さくなり、電流が周辺部を流れるようになるという表皮効果により、導体内に、導体表面から電流が浸み込む深さのことをいい、以下の式（１）で定義される。
【数１】

ここで、
δ：表皮深さ
ω：高周波電源から供給される高周波周波数
μ：透磁率（＝μ₀ 真空の透磁率）
σ：低抵抗部材の導電率
である。
【００２２】
本発明においては、前記低抵抗部の表面が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることにより、戻電部分であるサセプタ電極から高周波電源のアース側に戻る電流経路復路側としての直流接地側部分において酸化等の経時変化を低減できるため、電流経路復路側の直流接地側部分における高周波抵抗の変動を抑制することが可能となり、電流経路の復路側の直流接地側部分に生じる高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理の変動要因を抑制し、再現性が高く安定したプラズマ処理をおこなうことができ、特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際においても、それぞれのプラズマ処理結果を安定させることができる。
【００２３】
本発明のプラズマ処理装置は、前記整合回路を内部に収容し前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側部分の一部を構成する遮蔽導体が、銅または銅を含む合金からなることにより、高周波電流が戻電部分であるサセプタ電極から高周波電源のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分のうち遮蔽導体における高周波抵抗を低減することができ、インダクタンスを低減し、この遮蔽導体における実効的な高周波電流の経路となる遮蔽導体表面の高周波電流に対する制限を低減できるため、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
これにより、前述したように遮蔽導体表面に、厚み寸法が高周波電源から供給される高周波電力周波数における表皮深さより大きく設定された銅または銅を含む合金からなる低抵抗部を設けた場合と同様に実効的に高周波電流の流れる部分をも含んで抵抗値を低減することが可能となる。
ここで、整合回路が収容される遮蔽導体としては、高周波電源からの同軸ケーブルとされる電源線（高周波電力給電体）の外導体に接続されるマッチングボックスと、このマッチングボックスに接続されて電極（プラズマ励起電極）を覆うシャーシ、または、整合回路とプラズマ励起電極が設けられるチャンバとが離れた位置に設けられた場合にマッチングボックスとシャーシとを結んで高周波電力配電体を収容するハウジングの部分とを含むものである。これにより整合回路と電極とチャンバとの位置関係に関わりなく、給電部分としての整合回路を遮蔽できるとともに、高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００２４】
本発明のプラズマ処理装置は、前記高周波電力配電体を内部に収容し前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側部分の一部を構成する遮蔽導体が、銅または銅を含む合金からなることにより、高周波電流が戻電部分であるサセプタ電極から高周波電源のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分のうち遮蔽導体における高周波抵抗を低減することができ、インダクタンスを低減し、この遮蔽導体における実効的な高周波電流の経路となる遮蔽導体表面の高周波電流に対する制限を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
これにより、前述したように遮蔽導体表面に、厚み寸法が高周波電源から供給される高周波電力周波数における表皮深さより大きく設定された低抵抗部を設けた場合と同様に実効的に高周波電流の流れる部分をも含んで抵抗値を低減することが可能となる。
この高周波電力配電体が収容される遮蔽導体としては、電極（プラズマ励起電極）およびこの電極に接続される高周波電力配電体を覆うシャーシと、このシャーシに接続されて高周波電源からの同軸ケーブルとされる電源線（高周波電力給電体）の外導体に接続され且つ整合回路が収容されるマッチングボックス、および／または、高周波電力配電体とプラズマ励起電極が設けられるチャンバとが離れた位置に設けられた場合にマッチングボックスとシャーシとを結んで高周波電力配電体を収容するハウジングの部分とを含むものである。これにより整合回路と電極とチャンバとの位置関係に関わりなく、給電部分としての高周波電力配電体を遮蔽できるとともに、高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００２５】
本発明のプラズマ処理装置は、前記電極を覆うとともに前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側の一部を構成する遮蔽導体が銅または銅を含む合金からなることにより、高周波電流が戻電部分であるサセプタ電極から高周波電源のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分のうち遮蔽導体における高周波抵抗を低減することができ、インダクタンスを低減し、この遮蔽導体における実効的な高周波電流の経路となる遮蔽導体表面の高周波電流に対する制限を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
これにより、前述したように遮蔽導体表面に、厚み寸法が高周波電源から供給される高周波電力周波数における表皮深さより大きく設定された低抵抗部を設けた場合と同様に実効的に高周波電流の流れる部分をも含んで抵抗値を低減することが可能となる。
この電極が覆われる遮蔽導体としては、プラズマ処理室（チャンバ）に接続されてプラズマ励起電極（カソード電極）およびこのプラズマ励起電極に接続される高周波電力配電体を覆うシャーシと、このシャーシに接続されて高周波電源からの同軸ケーブルとされる電源線（高周波電力給電体）の外導体に接続され且つ整合回路が収容されるマッチングボックス、および／または、高周波電力配電体とプラズマ励起電極が設けられるチャンバとが離れた位置に設けられた場合にマッチングボックスとシャーシとを結んで高周波電力配電体を収容するハウジングの部分とを含むものである。これにより整合回路と電極とチャンバとの位置関係に関わりなく、高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００２６】
本発明においては、前記遮蔽導体の表面が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることにより、戻電部分であるサセプタ電極から高周波電源のアース側に戻る電流経路復路側としての直流接地側部分を構成する遮蔽導体において酸化等の経時変化することを防止でき、電流経路復路側の直流接地側部分を構成する遮蔽導体における高周波抵抗の変動を抑制することが可能となり、電流経路の復路側の直流接地側部分を構成する遮蔽導体に生じる高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理の変動要因を抑制し、再現性が高く安定したプラズマ処理をおこなうことができ、特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際においても、それぞれのプラズマ処理結果を安定させることができる。
【００２７】
本発明においては、上記のプラズマ処理装置において、前記プラズマ処理室ユニットが複数設けられてなることにより、複数のプラズマチャンバ（プラズマ処理室ユニット）に対して、直流接地側部分における高周波抵抗を低減するよう設定して、直流接地側部分のインピーダンス、高周波抵抗等の電気的高周波的な特性の機差を低減することが可能となり、個々のプラズマチャンバにおいて、プラズマ空間で消費される実効的な電力の差を低減することができる。
特に、直流接地側部分、または、低抵抗部の表面が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることにより、個々のプラズマチャンバにおいて戻電部分である電流経路復路側としての直流接地側部分に酸化等の経時変化が生じ、これに起因して個々のプラズマチャンバにおける電流経路復路側の高周波抵抗が変動することを抑制可能にできる。これにより、それぞれのプラズマチャンバにおいて高周波抵抗等の電気的高周波的な特性の機差が増大することを防止でき、その結果、個々のプラズマチャンバにおいて電流経路の復路側の直流接地側部分に生じる高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理の変動要因を抑制し、再現性が高く安定したプラズマ処理をおこなうことができる。さらに、複数回のプラズマ処理をおこなう際においても、それぞれのプラズマチャンバにおけるプラズマ処理結果を各々安定させることができる。
その結果、複数のプラズマチャンバに対して同一のプロセスレシピを適用して、プラズマ処理結果の機差を低減すること、つまり、複数のプラズマチャンバにおいて例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、のパラメータの差が生じることを防止できる。
【００２８】
本発明のプラズマ処理システムにおいては、上述の各プラズマ処理装置が複数設けられてなる手段を採用することにより、上記のプラズマ処理装置と同様の効果を奏することのできるプラズマ処理システムを提供することが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理システムの第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は本実施の形態のプラズマ処理装置７１の概略構成を示す図である。本実施の形態のプラズマ処理装置７１は、例えば、トップゲート型ＴＦＴの半導体能動膜をなす多結晶シリコンの成膜からゲート絶縁膜の成膜までの一貫処理が可能なものとされ、複数の処理室ユニットを有する装置とされる。
【００３０】
本実施の形態のプラズマ処理装置７１は、図１に示すように、略七角形状の搬送室７２の周囲に、５つの処理室ユニットと１つのローダ室７３と１つのアンローダ室７４とが連設されている。また、５つの処理室ユニットの内訳としては、アモルファスシリコン膜を成膜する第１成膜室、シリコン酸化膜を成膜する第２成膜室、およびシリコン窒化膜を成膜する第３成膜室からなるプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）７５，７６，７７、成膜後の被処理基板のアニーリング処理を行うレーザアニール室７８、成膜後の被処理基板の熱処理を行う熱処理室７９、である。
【００３１】
プラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）である、第１成膜室７５、第２成膜室７６、第３成膜室７７はそれぞれ異なる種類の膜を成膜するような異なる処理をおこなうことも可能であり、また、同一のプロセスレシピにより同一の処理をおこなうこともできるものであるが、略同一の構成とされている。そして、これらの複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７においては、後述するように、戻電部分である高周波電流がサセプタ電極８から高周波電源１のアース側に戻る電流経路復路側の直流接地側部分において、少なくともその表面の一部に電気抵抗を低減する低抵抗部ＲＬが設けられてなる構成とされている。
ここでは第１成膜室７５を例に挙げてその構成を説明する。
【００３２】
図２は本実施形態のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の概略構成を示す断面図である。
【００３３】
プラズマチャンバ（第１成膜室）７５は、ＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理が可能な１周波数励起タイプのプラズマ処理室ユニットとされ、図２に示すように、プラズマを励起するための平行平板型電極４，８が設けられ、この電極４に高周波電力配電体３を介して接続された高周波電源１と、前記プラズマチャンバ７５と前記高周波電源１とのインピーダンス整合を得るための整合回路２Ａとを具備する構成とされる。
【００３４】
さらに詳細に説明すると、プラズマチャンバ７５には、図２に示すように、チャンバ室（プラズマ処理室）６０の上部位置に高周波電源１に接続されたプラズマ励起電極（電極）４およびシャワープレート５が設けられ、チャンバ室６０の下部にはシャワープレート５に対向して被処理基板１６を載置するサセプタ電極（電極）８が設けられている。プラズマ励起電極４は、高周波電力配電体（給電板）３および整合回路２Ａを介して第１の高周波電源１と接続されている。これらプラズマ励起電極４および高周波電力配電体（給電板）３は、シャーシ２１に覆われるとともに、整合回路２Ａは導電体からなるマッチングボックス２の内部に収納されている。
これらシャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２は互いに接続されるとともに、後述するように、マッチングボックス２は同軸ケーブルとされる給電線１Ａのシールド線（外導体）に接続されている。
【００３５】
給電板３としては、例えば、幅５０〜１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍの形状を有する銅の表面に銀めっきを施したものが用いられており、この給電板３は、後述する整合回路２Ａのチューニングコンデンサ２４の出力端子およびプラズマ励起電極４にそれぞれネジ止めなどの結合手段により着脱可能に取り付けられている。
また、プラズマ励起電極（カソード電極）４の下側には環状の凸部４ａが設けられるとともに、このプラズマ励起電極（電極）４の下には、多数の孔７が形成されているシャワープレート５が凸部４ａに接して設けられている。これらプラズマ励起電極４とシャワープレート５との間には空間６が形成されている。この空間６にはシャーシ２１の側壁を貫通するとともにプラズマ励起電極（カソード電極）４を貫通してガス導入管１７が接続されている。
【００３６】
このガス導入管１７は、導体からなるとともに、ガス導入管１７の途中には絶縁体１７ａがシャーシ２１内側位置に介挿されてプラズマ励起電極１４側とガス供給源側とが絶縁される。
ガス導入管１７から導入されたガスは、シャワープレート５の多数の孔７，７からチャンバ壁１０により形成されたチャンバ室６０内に供給される。チャンバ壁１０とプラズマ励起電極（カソード電極）４とは絶縁体９により互いに絶縁されている。また、図２において、チャンバ室６０に接続されるべき排気系の図示は省略してある。
一方、チャンバ室６０内には基板１６を載置しプラズマ励起電極ともなる盤状のウエハサセプタ（サセプタ電極）８が設けられている。
【００３７】
サセプタ電極（対向電極）８の下部中央には、シャフト１３が接続され、このシャフト１３がチャンバ底部１０Ａを貫通して設けられるとともに、シャフト１３の下端部とチャンバ底部１０Ａ中心部とがベローズ１１により密閉接続されている。これら、ウエハサセプタ８およびシャフト１３はベローズ１１により上下動可能となっており、プラズマ励起電極４，８間の距離の調整ができる。
これらサセプタ電極８とシャフト１３とが接続されているため、サセプタ電極８，シャフト１３，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０は直流的に同電位となっている。さらに、チャンバ壁１０とシャーシ２１は接続されているため、チャンバ壁１０，シャーシ２１，マッチングボックス２はいずれも直流的に同電位となっている。
【００３８】
ここで、整合回路２Ａは、チャンバ室６０内のプラズマ状態等の変化に対応してインピーダンスを調整するために、その多くは複数の受動素子を具備する構成とされている。
整合回路２Ａは、図２に示すように、複数の受動素子として、高周波電源１と給電板３との間に設けられ、インダクタンスコイル２３と、エアバリコンからなるチューニングコンデンサ２４と、真空バリコンからなるロードコンデンサ２２と、から構成されている。
これらのうち、インダクタンスコイル２３，チューニングコンデンサ２４は、整合回路２Ａの入力端子側から出力端子側へ直列に接続されるとともに、インダクタンスコイル２３の間の分岐点からこれらと並列にロードコンデンサ２２が接続されている。このインダクタンスコイル２３，チューニングコンデンサ２４は、導体を介さずに直接接続されており、また、ロードコンデンサ２２の一端は、導体を介してマッチングボックス２（接地電位部分）に接続されている。
ここで、チューニングコンデンサ２４は整合回路２Ａの受動素子のうち最終端とされ、このチューニングコンデンサ２４の出力端子は整合回路２Ａの出力端子とされており、チューニングコンデンサ２４は高周波電力配電体３を介してプラズマ励起電極４に接続されている。
【００３９】
マッチングボックス（遮蔽導体）２は、同軸ケーブルとされる給電線（高周波電力給電体）１Ａのシールド線に接続されており、このシールド線が直流的にアースされている。これにより、サセプタ電極８，シャフト１３，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０，シャーシ２１，マッチングボックス２は接地電位に設定されることになり、同時に、ロードコンデンサ２２の一端も直流的にアースされた状態となる。
これらサセプタ電極８，シャフト１３，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０，シャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２、給電線１Ａのシールド線は、直流接地側部分を構成している。
【００４０】
これら直流接地側部分において、少なくともその表面の一部に電気抵抗を低減する低抵抗部ＲＬが設けられている。
具体的には、低抵抗部ＲＬは、直流接地側部分のうち、高周波電源１からの同軸ケーブルとされる電源線（高周波電力給電体）１Ａの外導体（シールド線）に接続され整合回路２Ａがその内部に収容されているマッチングボックス（遮蔽導体）２と、このマッチングボックス２およびチャンバ壁１０に接続されて電極（プラズマ励起電極）４を覆うとともにこのプラズマ励起電極４に接続される高周波電力配電体３が内部に収容されているシャーシ（遮蔽導体）２１と、チャンバ壁１０との表面に設けられている。
なお、低抵抗部ＲＬをチャンバ室６０の真空側つまりチャンバ壁１０内側表面に設けること、および、低抵抗部ＲＬをマッチングボックス２、シャーシ２１内側表面に設けることもできる。
【００４１】
この低抵抗部ＲＬは、アルミニウム、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼からなるシャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２、チャンバ壁１０の中心部に比べて、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕまたは少なくともこれらを含む合金のような低抵抗材料からなるものとされ、具体的には、Ａｌからなるシャーシ２１、マッチングボックス２，チャンバ壁１０の表面に低抵抗部ＲＬとしてのＡｇ膜がメッキ等により設けられている。
なお、アルミニウムからなるマッチングボックス２、シャーシ２１の内側表面に、低抵抗部ＲＬとしてＡｇ膜をメッキ等により設けてもよい。
ここで、低抵抗部ＲＬの厚み寸法が、高周波電源１から供給される高周波電力周波数における表皮深さδと等しいかこれより大きく設定されている。
【００４２】
図３はシャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２、チャンバ壁１０の低抵抗部ＲＬおよび表皮深さδを説明するための模式断面図である。
ここで、シャーシ２１、マッチングボックス２、チャンバ壁１０はその断面を模式的に円形に表している。
表皮深さとは、図３に示すように、例えば、アルミニウムからなるシャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２を交流電流ｉが流れているとき、この電流ｉによってできる円周方向の磁界も電流ｉとともに時間変化し、この電磁誘導によって電流の変化を妨げる方向に逆起電力が発生するが、このとき、導体断面の中心部の電流ほど磁束鎖交数が大きいので逆起電力も大きくなるため電流密度が小さくなり、結果として電流が表面付近を流れるようになる際に、シャーシ２１、マッチングボックス２内に、シャーシ２１、マッチングボックス２表面から電流ｉが浸み込む深さをいい、以下の式（２）で定義される。
【数２】

ここで、
δ：表皮深さ
ｆ：高周波電源から供給される高周波周波数
μ：透磁率（＝μ₀ 真空の透磁率）
σ：導電率
である。
【００４３】
例えば、高周波電源から１３．５６ＭＨｚ程度の周波数ｆの電力が供給されたとき、シャーシ２１、マッチングボックス２に対して銀とされる低抵抗部ＲＬにおける表皮深さとしては、
導電率σ＝１．１０×１０⁸ Ｓ／ｍ，透磁率μ＝μ₀ （真空の透磁率）とすると、
表皮深さδ＝１．３０×１０μｍ となるため、
低抵抗部ＲＬの厚みは、δ＝１．３０×１０μｍより大きくなるよう、例えば、メッキ等によりシャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面に設けられる。
【００４４】
シャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２およびチャンバ壁１０の表面は、図３に示すように、絶縁体からなる絶縁被膜ＰＣによって覆われてなる。ここで、シャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面とは、シャーシ２１、マッチングボックス２の表面全体およびチャンバ壁１０の外側面を意味し、低抵抗部ＲＬが設けられている場合にはこの低抵抗部ＲＬの表面を覆うようになっている。
ここで、絶縁被膜ＰＣとしては、ポリイミド，ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体）等が適応される。ここで、絶縁被膜ＰＣとしてポリイミド，ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を採用した場合には耐熱性に優れるという特性を生かすことができ、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体）を採用した場合には、耐摩耗性に優れているという特性を生かすことができる。
【００４５】
本実施形態のプラズマチャンバ７５においては、１３．５６ＭＨｚ程度以上の周波数の電力、具体的には、例えば１３．５６ＭＨｚ，２７．１２ＭＨｚ，４０．６８ＭＨｚ等の周波数の電力を投入して、両電極４，８の間でプラズマを生成し、このプラズマにより、サセプタ電極８に載置した基板１６にＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなうことができる。
【００４６】
図４は図２に示す本実施形態のプラズマ処理室ユニットにおける電流経路の復路を示す模式図である。
このとき、高周波電力は、高周波電源１から、給電部分として、給電線１Ａの同軸ケーブル，整合回路２Ａ，高周波電力配電体３，プラズマ励起電極（カソード電極）４に供給される。一方、高周波電流の経路を考えた場合、電流ｉはこれら給電部分を介してプラズマ空間（チャンバ室６０）を経由した後、さらにもう一方の電極（サセプタ電極）８から、図４に破線ｉで示すように、シャフト１３，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０を通り、その後、シャーシ２１，マッチングボックス２，給電線１Ａのシールド線を通り、高周波電源１のアースに戻る。
ここで、高周波電流はチャンバ壁１０，シャーシ（遮蔽導体）２１，マッチングボックス（遮蔽導体）２においては、その表面に設けられた低抵抗部ＲＬの部分を介して伝達されている。
これら、シャフト１３，サセプタシールド１２，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０，シャーシ（遮蔽導体）２１，マッチングボックス（遮蔽導体）２，給電線１Ａのシールド線は、それぞれ、戻電部分である高周波電源１から供給された高周波電流が高周波電源１のアース側に戻る経路、つまり、電流経路の復路としての直流接地側部分を構成しているものである。
【００４７】
上記構成の処理室７５，７６，７７のいずれかにおいてアモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の成膜をおこなう際には、サセプタ電極８上に被処理基板１６を載置し、高周波電源１から高周波電極４に高周波電力を印加するとともにガス導入管１７からシャワープレート６を介して反応ガスをチャンバ室６０内に供給してプラズマを発生させ、被処理基板１６上にアモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等を成膜する。
【００４８】
レーザアニール室７８は、図５に示すように、チャンバ８０の上部にレーザ光源８１が設けられる一方、チャンバ８０内の下部には被処理基板１６を載置するためのステージ８２が直交するＸ方向、Ｙ方向の２方向に水平移動可能に設けられている。そして、レーザ光源８１の出射部８１ａからスポット状のレーザ光８３（１点鎖線で示す）が出射されると同時に、被処理基板１６を支持したステージ８２がＸ方向、Ｙ方向に水平移動することにより、レーザ光８３が被処理基板１６の全面を走査できるようになっている。レーザ光源８１には例えばＸｅＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌ、ＸｅＦ等のハロゲンガスを用いたガスレーザを用いることができる。
また、レーザアニール室７８の構成は、レーザ光を出射するレーザ光源を備え、レーザ光源から出射されるスポット状のレーザ光が被処理基板の表面をくまなく走査できる構成のものであれば、種々の構成の装置を用いることができる。この場合、レーザ光源は例えばＸｅＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌ、ＸｅＦ等のハロゲンガスを用いたガスレーザを用いることができる。膜の種類によってはＹＡＧレーザ等の他のレーザ光源を用いることもでき、レーザ光の照射の形態としては、パルスレーザアニール、連続発振レーザアニールを用いることができる。また、熱処理室の構成は、例えば多段式電気炉型の装置を用いることができる。
【００４９】
熱処理室７９は、図６に示すように、多段式電気炉型のものであり、チャンバー８４内に多段に設けられたヒータ８５の各々に被処理基板１６が載置される構成になっている。そして、ヒータ８５の通電により複数枚の被処理基板１６が加熱されるようになっている。なお、熱処理室８９と搬送室７２との間にはゲートバルブ８６が設けられている。
【００５０】
図１に示すローダ室７３、アンローダ室７４には、ローダカセット、アンローダカセットが着脱可能に設けられている。これら２つのカセットは、複数枚の被処理基板１６が収容可能なものであり、ローダカセットに成膜前の被処理基板１６が収容され、アンローダカセットには成膜済の被処理基板１６が収容される。そして、これら処理室ユニットとローダ室７３、アンローダ室７４の中央に位置する搬送室７２に基板搬送ロボット（搬送手段）８７が設置されている。基板搬送ロボット８７はその上部に伸縮自在なリンク機構を有するアーム８８を有し、アーム８８は回転可能かつ昇降可能となっており、アーム８８の先端部で被処理基板１６を支持、搬送するようになっている。
【００５１】
上記構成のプラズマ処理装置７１は、例えば各処理室ユニットにおける成膜条件、アニール条件、熱処理条件等、種々の処理条件や処理シーケンスをオペレータが設定する他は、各部の動作が制御部により制御されており、自動運転する構成になっている。したがって、このプラズマ処理装置７１を使用する際には、処理前の被処理基板１６をローダカセットにセットし、オペレータがスタートスイッチを操作すれば、基板搬送ロボット８７によりローダカセットから各処理室内に被処理基板１６が搬送され、各処理室で一連の処理が順次自動的に行われた後、基板搬送ロボット８７によりアンローダカセットに収容される。
【００５２】
本実施形態のプラズマチャンバ７５においては、高周波電源１から供給される電流経路のうちサセプタ電極（電極）８より直流接地側部分、つまり、高周波電源１から供給された高周波電流が高周波電源１のアース側に戻る経路、すなわち、電流経路の復路である戻電部分における、少なくともその一部としてのシャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面に電気抵抗を低減する低抵抗部ＲＬが設けられてなることにより、高周波電源１から供給された高周波電流が高周波電源１のアース側に戻る経路である直流接地側部分において、シャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の基材であるアルミニウムに比べて高周波電流の経路となる導体表面における高周波抵抗を低減し、電流経路の復路における高周波電力の損失を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。これにより、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇を図ることができ、その結果、プラズマ励起周波数の高周波化による処理速度の向上を図ること、つまり、プラズマＣＶＤ等により膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることができる。
【００５３】
本実施形態において、低抵抗部ＲＬが、銀からなることにより、アルミニウムからなる直流接地側部分の基材よりも抵抗値の低い銀を実効的な高周波電流の経路となるシャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面に設けて、この導体表面における高周波抵抗を低減することができ、この電流経路の復路における高周波電力の損失を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００５４】
本実施形態の低抵抗部ＲＬが、チャンバ壁１０外側表面に設けられてなることで、戻電部分であるサセプタ電極８から高周波電源１のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分のうち、チャンバ壁１０部分における高周波抵抗を低減することができ、この戻電部分における実効的な高周波電流の経路となる導体表面において、高周波電力に対する損失を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００５５】
また、本実施形態における低抵抗部ＲＬが、整合回路２Ａが収容されるマッチングボックス（遮蔽導体）２、シャーシ（遮蔽導体）２１表面に設けられることにより、サセプタ電極８から高周波電源１のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分のうち、整合回路２Ａが収容されるマッチングボックス２、シャーシ２１における高周波抵抗を低減することができ、このマッチングボックス（遮蔽導体）２、シャーシ（遮蔽導体）２１における実効的な高周波電流の経路となる導体表面において、高周波電力に対する損失を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００５６】
低抵抗部ＲＬが、高周波電力配電体３が収容されるシャーシ（遮蔽導体）２１表面に設けられることにより、サセプタ電極８から高周波電源１のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分のうち、高周波電力配電体３が収容されるシャーシ（遮蔽導体）２１における高周波抵抗を低減することができ、このシャーシ（遮蔽導体）２１における実効的な高周波電流の経路となる導体表面において、高周波電力に対する損失を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００５７】
また、低抵抗部ＲＬが、プラズマ励起電極（カソード電極）４を覆うシャーシ（遮蔽導体）２１表面に設けられることにより、サセプタ電極８から高周波電源１のアース側に戻る電流経路の復路側の直流接地側部分のうち、電極（プラズマ励起電極）を覆うシャーシ（遮蔽導体）２１における高周波抵抗を低減することができ、このシャーシ（遮蔽導体）２１における実効的な高周波電流の経路となる導体表面において、高周波電力に対する損失を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００５８】
ここで、これらの遮蔽導体としてのマッチングボックス２、シャーシ２１はサセプタ電極８から高周波電源１のアース側に戻る電流経路の復路側であり、この電流経路の復路側の遮蔽導体２，２１が、高周波電源１から、プラズマ発生空間に高周波電力を供給する給電部分としての電流経路の往路側である整合回路２Ａ，高周波電力配電体３をその内部に収容しており、同時に、電流経路の復路側の遮蔽導体２，２１が、電流経路の往路側であるプラズマ励起電極（カソード電極）４にを覆っており、かつ、これら遮蔽導体２，２１の給電部分２Ａ，３，４に対向する側の内側表面に低抵抗部ＲＬが設けられていることにより、この給電部分２Ａ，３，４の遮蔽をおこなうとともに、遮蔽導体２，２１の構造上、壁面と壁面、壁面と天面とのように、各面どうしのつなぎ目に隙間が生じた場合であっても、遮蔽導体２，２１の表面に沿って流れる高周波電流の電流経路となる遮蔽導体２，２１の外側内側表面に低抵抗部ＲＬを設けることで、遮蔽導体２，２１の高周波抵抗を低減することができ、遮蔽導体２，２１の部分における電力損失を低減でき、結果としてプラズマ空間への実効電力を増大させることができる。つまり、遮蔽導体２，２１の外側表面のみに低抵抗部ＲＬを設けた場合に比べ、遮蔽導体２，２１の内側表面にも低抵抗部ＲＬを設けた場合にはさらに、プラズマ空間へ供給する実効的な高周波電力のロスを低減することができることになる。
【００５９】
また、低抵抗部ＲＬの表面が、絶縁体からなる絶縁被膜ＰＣによって覆われてなることにより、直流接地側部分であるサセプタ電極８から高周波電源１のアース側に戻る電流経路復路側におけるシャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０が酸化等の経時変化することを防止でき、電流経路復路側のシャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０における高周波抵抗の変動を抑制することが可能となり、電流経路の復路側のシャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０に生じる高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理の変動要因を抑制し、再現性が高く安定したプラズマ処理をおこなうことができ、特に、複数回のプラズマ処理をおこなう際においても、それぞれのプラズマ処理結果を安定させることができる。
【００６０】
なお、本実施形態においては、低抵抗部ＲＬは、シャーシ２１、マッチングボックス２の表面全体およびチャンバ壁１０外側の表面全体に設けたが、これらの一部分、例えば、高周波電流の伝播経路として設定した場合に好ましい箇所のみに設けることも可能である。
この低抵抗部を設ける位置の例として、例えば、チャンバ壁１０の外壁に縦ストライプ状に設けることができ、この場合、電流伝播経路を平行に複数設けたことになるため、高周波抵抗を低減することができ、実効的な高周波電力ロスを低減することが可能である。
【００６１】
さらに、電流経路の復路側のシャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面に低抵抗部ＲＬや絶縁被膜ＰＣを設けて、高周波特性の経時変化に起因するプラズマ処理結果のばらつきを抑制することにより、処理をおこなった基板の評価によるプラズマ処理装置７１の動作確認・動作の評価の後、調整をおこなうという２段階のメンテナンスをおこなう必要を低減することが可能なため、新規設置時や調整・メンテナンス時において、各プラズマチャンバ７５，７６，７７ごとの機差を低減して処理のばらつきを実質的になくし同一のプロセスレシピにより略同一の処理結果を得るために必要な調整時間を、大幅に短縮することができる。その上、被処理基板１６への実際の成膜等による検査方法を採用した場合、別々におこなうしかなかった複数のプラズマチャンバ７５，７６，７７に対する結果をほぼ同時に実現することができる。また、このような被処理基板の評価に要するプラズマ処理装置７１の動作確認調整に必要な検査用基板等の費用、この検査用基板の処理費用、および、調整作業に従事する作業員の人件費等、コストを削減することが可能となる。
また、プラズマ処理装置全体の消費電力の低減を図ること、ランニングコストの削減を図ること、生産性の向上を図ることがより一層可能になる。同時に、処理時間をより短縮することが可能となるため、プラズマ処理に要する電力消費を減らせることから環境負荷となる二酸化炭素の総量をより削減することが可能となる。
【００６２】
なお、本実施形態においては、シャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面に低抵抗部ＲＬや絶縁被膜ＰＣを設けたが、シャーシ２１の表面のみ、あるいは、マッチングボックス２の表面のみ、あるいは、チャンバ壁１０の表面のみ、またはこれらの組み合わせた状態に低抵抗部ＲＬや絶縁被膜ＰＣを設けることが可能である。
さらに、低抵抗部ＲＬがＡｇ単層からなるものとしたが、これ以外にも、Ａｕ，Ｃｕや、これらを含む合金で抵抗率の低い、電気伝導度の高い材質を適応することもでき、あるいは、複数の層、例えば、最深部にＣｕ層、次いで、Ａｇ層、最表面にＡｕ層のように、深さ方向電流密度の大きい順に抵抗率の低い材質とする等の構成が適応可能である。
このように、シャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面全体にＡｕ，Ａｇおよびこれらを含む合金等のように低腐食性の材料からなる低抵抗部を設けた場合には、絶縁被膜を設けないこともできる。
【００６３】
また、シャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０としても、ステンレス鋼等の基材からなるものを適応することも可能である。
【００６４】
また、本実施形態においては、プラズマチャンバ７５，７６，７７において、サセプタ電極側８に基板１６を載置してプラズマ励起電極４に対する電流経路の復路側における高周波特性の設定をおこなうよう設定したが、ＲＩＥ（reactive ion etching）反応性スパッタエッチングに対応するようにカソード電極４側に基板１６を取り付けるよう対応することも可能である。
【００６５】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理システムの第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第２実施形態］
図７は本実施形態のプラズマ処理装置９１の概略構成を示す断面図である。
本実施形態のプラズマ処理装置９１は、図７に示すように、略四角形の搬送室９２の周囲にロードロック室９３と熱処理室９９と処理室９５，９６とが設けられた構成とされている。この装置は基板移載用の搬送ロボットが設置されている搬送室９２を中央にして、各室の間が、ゲートｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４で区切られている。搬送室（待機室）９２と加熱室９９とその他の処理室ユニット９５，９６はそれぞれ個別の高真空ポンプによって高真空度に排気されている。ロードロック室９３は低真空ポンプによって低真空度に排気されている。
【００６６】
本実施形態のプラズマ処理装置９１においては、その構成要素が図１〜図６に示した第１実施形態のプラズマ処理装置７１に対応しており、それぞれ、搬送室７２に搬送室９２が、熱処理室７９に熱処理室９９が、ロードロック室９３がローダ室７３およびアンローダ室７４に対応しており、略同一の構成の部分に関しては説明を省略する。
【００６７】
プラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６は、図１〜図６に示した第１実施形態のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）７５，７６に対応して、それぞれ異なる種類の膜を成膜するような異なる処理をおこなうことも可能であり、また、同一のプロセスレシピにより同一の処理をおこなうこともできるものであるが、略同一の構成とされている。
そして、これらの複数のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６は、電流経路の復路側のシャーシ２１、マッチングボックス２が、銅または銅を含む合金からなるとともに、チャンバ壁１０の表面に銅からなる低抵抗部ＲＬが設けられかつ、これらシャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面が絶縁被膜ＰＣで覆われた構成とされている。
ここではプラズマ処理室ユニット９５を例に挙げてその構成を説明する。
【００６８】
図８は本実施形態のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の概略構成を示す断面図、図９は本実施形態における低抵抗部および表皮深さδを説明するための模式断面図、図１０は図８におけるプラズマ処理室ユニットにおける電流経路の復路を示す模式図である。
【００６９】
本実施形態のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５は、２周波数励起タイプのプラズマ処理室とされ、図１〜図６に示した第１実施形態のプラズマ処理室７５と異なるのはサセプタ電極８側に電力を供給する点と、シャーシ２１、マッチングボックス２の構造に関する点である。それ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のプラズマチャンバ９５，９６は、後述するように、高周波電源１側の戻電部分である高周波電流がサセプタ電極８から高周波電源１のアース側に戻る電流経路復路側の直流接地側部分において、その表面に電気抵抗を低減する低抵抗部ＲＬ’が設けられてなる構成とされている。
【００７０】
本実施形態のプラズマチャンバ９５は、図８に示すように、サセプタ電極８の周囲にサセプタシールド１２が設けられ、ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は、これらの隙間がシャフト１３の周囲に設けられた電気絶縁物からなる絶縁手段１２Ｃによって真空絶縁されるとともに電気的にも絶縁されている。また、ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は、ベローズ１１により上下動可能に構成されている。この構成により、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間の距離が調整可能となっている。また、サセプタ電極８は、シャフト１３下端に接続された給電板２８、および、導電体からなるサセプタ電極側マッチングボックス２６内部に収納された整合回路２５を介して第２の高周波電源２７と接続されている。
【００７１】
この給電板２８としては、例えば、幅５０〜１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍの形状を有する銅の表面に銀めっきを施したものが用いられており、この給電板２８は、後述する整合回路２５のチューニングコンデンサ３１の出力端子およびシャフト１３下端にそれぞれネジ止めなどの結合手段により着脱可能に取り付けられている。
給電板２８は、サセプタシールド１２の支持筒１２Ｂ下端に接続されたシャーシ２９に覆われるとともに、シャーシ２９は、同軸ケーブルとされる給電線２７Ａのシールド線によって接続されマッチングボックス２６とともにアースされている。これにより、サセプタシールド１２，シャーシ２９，マッチングボックス２６は直流的に同電位となっている。
【００７２】
ここで、整合回路２５は、第２の高周波電源２７とサセプタ電極８との間のインピーダンスの整合を図るものとされ、この整合回路２５としては、図８に示すように、複数の受動素子として、第２の高周波電源２７と給電板２８との間に、チューニングコイル３０とチューニングコンデンサ３１とが直列に設けられ、これらと並列にロードコンデンサ３２が接続され、このロードコンデンサ３２の一端はマッチングボックス２６に接続されており、整合回路２Ａと略同様の構成とされている。マッチングボックス２６は給電線２７Ａのシールド線を介して接地電位に設定されており、同時に、ロードコンデンサ３２の一端がアースされている。なお、チューニングコイル３０と直列にチューニングコイルを接続することや、ロードコンデンサ３２と並列にロードコンデンサを設けることも可能である。
【００７３】
本実施形態のプラズマチャンバ９５においては、サセプタ電極８上に被処理基板１６を載置し、第１、第２の高周波電源１，２７からプラズマ励起電極４とサセプタ電極８の双方にそれぞれ高周波電力を印加するとともにガス導入管１７からシャワープレート５を介して反応ガスをチャンバ室６０内に供給してプラズマを発生させ、被処理基板１６に対して成膜等のプラズマ処理をおこなう。このとき、第１の高周波電源１から１３．５６ＭＨｚ程度以上の周波数の電力、具体的には、例えば１３．５６ＭＨｚ，２７．１２ＭＨｚ，４０．６８ＭＨｚ等の周波数の電力を投入する。そして、第２の高周波電源２７からも第１の高周波電源１からと同等か、異なる周波数の電力、例えば１．６ＭＨｚ程度の電力を投入することもできる。
【００７４】
本実施形態の直流接地側部分においては、チャンバ壁１０は第１実施形態と同様に構成されているが、シャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２がいずれも、銅または銅を含む合金からなる構成とされている。つまり、本実施形態のシャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２は、図９に示すように、第１実施形態におけるＡｇの代わりに低抵抗材である銅からなる低抵抗部ＲＬ’をその表面に設けるとともに基材を銅とした構成と同じであり、言い換えると、第１実施形態と同様に低抵抗材である銅からなる低抵抗部ＲＬ’をその表面に設けるとともにこの低抵抗部ＲＬ’を設ける厚みをシャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２の厚み寸法と等しい程度まで設定した構成と同じであるといえる。
ここで、高周波電源から１３．５６ＭＨｚ程度の周波数ｆの電力が供給されたとき、シャーシ２１、マッチングボックス２に対して銅とされる低抵抗部ＲＬ’における表皮深さとしては、
導電率σ＝０．５８×１０⁸ Ｓ／ｍ，透磁率μ＝μ₀ （真空の透磁率）とすると、
表皮深さδ＝１．７９×１０μｍ となるため、
低抵抗部ＲＬ’の厚みは、δ＝１．７９×１０μｍより大きくなるようシャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面に設けられる設定であるといえる。
【００７５】
本実施形態のシャーシ（遮蔽導体）２１、マッチングボックス（遮蔽導体）２は、このように低抵抗部ＲＬ’とみなすことのできる銅の厚み寸法が、高周波電源１から供給される高周波電力周波数における表皮深さδを大きく越えて設定されているため、この表皮深さδまでしかシャーシ２１、マッチングボックス２表面から電流ｉが浸み込まなくなる、このため、高周波電源１側の戻電部分であるサセプタ電極８からの復路側の直流接地側部分における高周波電源１から供給された電流伝播経路は、チャンバ壁１０における低抵抗部ＲＬ、また、シャーシ２１およびマッチングボックス２における低抵抗部ＲＬ’から構成されることになる。
【００７６】
シャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面は、図９に示すように、絶縁体からなる絶縁被膜ＰＣによって覆われてなる。ここで、シャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面とは、シャーシ２１、マッチングボックス２の表面つまり低抵抗部ＲＬ’全表面およびチャンバ壁１０の外側全表面を意味し、チャンバ壁１０に低抵抗部ＲＬが設けられている場合にはこの低抵抗部ＲＬの表面を覆うようになっている。
ここで、絶縁被膜ＰＣとしては、耐熱性に優れたポリイミド，ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、耐摩耗性に優れたＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体）等が適応される。
【００７７】
上記構成のプラズマ処理装置９１は、ゲートｇ０を開放して被処理基板１６をロードロック室９３に搬入し、ゲートｇ０を閉塞してロードロック室９３を低真空ポンプによって排気する。ゲートｇ１，ｇ２を開放してロードロック室９３に搬入された基板１６を、搬送室９２の搬送ロボットの移載アームによって熱処理室９９に移動し、ゲートｇ１，ｇ２を閉塞して搬送室９２と熱処理室９９を高真空ポンプによって排気する。ついで基板１６を加熱処理し、終了後、ゲートｇ２，ｇ４を開放して熱処理された基板１６を、搬送室９２の搬送ロボットの移載アームによってプラズマチャンバ９５に移動する。プラズマチャンバ９５の基板１６を反応処理し、終了後ゲートｇ４，ｇ３を開放して処理された基板１６を、搬送室９２の搬送ロボットの移載アームによってプラズマチャンバ９６に移動する。プラズマチャンバ９６の基板１６を反応処理し、終了後ゲートｇ３，ｇ１を開放して基板１６を、搬送室９２の搬送ロボットの移載アームによってロードロック室９３に移動する。
【００７８】
このとき、例えば各処理室における成膜条件等の処理条件や処理シーケンスをオペレータが設定する他は、各部の動作が制御部により制御されており、自動運転する構成になっている。したがって、このプラズマ処理装置９１を使用する際には、処理前の被処理基板１６をロードロック室９３のローダカセットにセットし、オペレータがスタートスイッチを操作すれば、基板搬送ロボットによりローダカセットから各処理室内に被処理基板１６が搬送され、各処理室で一連の処理が順次自動的に行われた後、基板搬送ロボットによりアンローダカセット（ローダカセット）に収容される。
【００７９】
上記構成のプラズマチャンバ９５，９６においては、第１実施形態と同様に、サセプタ電極８上に被処理基板１６を載置し、高周波電源１と第２の高周波電源２７から高周波電極４とサセプタ電極８の双方にそれぞれ高周波電力を印加するとともにガス導入管１７からシャワープレート５を介して反応ガスをチャンバ室６０内に供給してプラズマを発生させ、被処理基板１６上にアモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等を成膜する。
【００８０】
本実施形態のプラズマチャンバ９５，９６においては、第１実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、高周波電源１から供給される電流経路のうちサセプタ電極（電極）８より直流接地側部分、つまり、高周波電源１から供給された高周波電流が高周波電源１のアース側に戻る経路、すなわち、電流経路の復路である戻電部分における、少なくともその一部としてのシャーシ２１、マッチングボックス２が銅または銅を含む合金からなるとともに、チャンバ壁１０の表面に電気抵抗を低減する銅からなる低抵抗部ＲＬが設けられてなることにより、高周波電源１から供給された高周波電流が高周波電源１のアース側に戻る経路である直流接地側部分において、シャーシ２１、マッチングボックス２表面においては低抵抗部ＲＬ’とみなせる部分を、また、チャンバ壁１０表面においては低抵抗部ＲＬを経由することにより、高周波電流の経路となる導体表面における高周波抵抗を低減し、電流経路の復路における高周波電力の損失を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。これにより、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇を図ることができ、処理速度が向上する。例えば、プラズマＣＶＤ等により膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることができる。また、プラズマ空間で消費される実効的な電力を変えずにプラズマ励起周波数の高周波化により処理速度の向上を図ることができる。
【００８１】
また、シャーシ２１、マッチングボックス２が銅のみで構成されるため、第１実施形態のようにその表面にメッキ等をおこなう必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００８２】
なお、本実施形態においてシャーシ２１、マッチングボックス２がＣｕからなるものとしたが、これ以外にも、Ｃｕを含む合金、および、Ａｕ，Ａｇや、これらを含む合金で抵抗率の低い、電気伝導度の高い材質を適応することもできる。
【００８３】
本実施形態のプラズマチャンバ９５，９６においては、上述したシャーシ２１、マッチングボックス２の構成、あるいは第１実施形態におけるシャーシ２１、マッチングボックス２の構成を、第２の高周波電源２７に対する戻電部分において適応することも可能である。
【００８４】
つまり、第２の高周波電源２７から供給される電流経路のうちカソード電極（電極）４より直流接地側部分、つまり、高周波電源２７から供給された高周波電流が高周波電源２７のアース側に戻る経路、すなわち、電流経路の復路である戻電部分における、少なくともその一部としてのシャーシ２９、マッチングボックス２６が銅または銅を含む合金からなるとともに、チャンバ壁１０の表面に電気抵抗を低減する銅からなる低抵抗部ＲＬが設けられてなる構成とすることが可能である。
【００８５】
この場合、高周波電源２７から供給された高周波電流が高周波電源２７のアース側に戻る経路である直流接地側部分において、シャーシ２９、マッチングボックス９表面においては低抵抗部ＲＬ’とみなせる部分を、また、チャンバ壁１０表面においては低抵抗部ＲＬを経由することにより、高周波電流の経路となる導体表面における高周波抵抗を低減し、電流経路の復路における高周波電力の損失を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。これにより、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇を図ることができ、、処理速度が向上する。例えば、プラズマＣＶＤ等により膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることができる。また、プラズマ空間で消費される実効的な電力を変えずにプラズマ励起周波数の高周波化により処理速度の向上を図ることができる。
【００８６】
また、シャーシ２９、マッチングボックス２６の表面に絶縁被膜ＰＣを設けることも可能であり、シャーシ２１、マッチングボックス２の表面に設けた場合と同様の効果を奏することが可能である。
【００８７】
ここで、整合回路２５の出力端子ＰＲ’であるチューニングコンデンサ３１と、サセプタ電極８の設けられたチャンバ室６０が離間して設けられた場合には、出力端子ＰＲ’とサセプタ電極とを接続するために、給電線２７Ａおよび給電板２８に代えて、他の高周波電力配電体をもうけることができる。この場合、高周波電力配電体を内部に収容してこれを遮蔽するとともにシャーシ２９、マッチングボックス２６どうしを接続するハウジング（遮蔽導体）の部分を設けることが可能である。
この場合、ハウジング（遮蔽導体）の表面においては、同様に、低抵抗部ＲＬ’および絶縁被膜ＰＣを設けることができる。
これにより整合回路２５と電極４，８とチャンバ壁１０との位置関係に関わりなく、第２の高周波電源２７からの給電部分としての高周波電力配電体を遮蔽できるとともに、サセプタ電極８に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。
【００８８】
さらに、平行平板型の電極４，８を有するタイプに変えて、ＩＣＰ（inductive coupled plasma）誘導結合プラズマ励起型、ＲＬＳＡ（radial line slot antenna）ラジアルラインスロットアンテナ型などのプラズマ処理装置や、ＲＩＥ（Riactive Ion Etching）反応性スパッタエッチング用の処理装置に適用することもできる。
なお、電極４，８に替えて、ターゲット材を取り付けることにより、プラズマ処理としてスパッタリングをおこなうことも可能である。
【００８９】
さらに、上記の各実施形態におけるプラズマ処理装置においては、プラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）を複数有する構成としたが単数からなる構成とすることも可能である。
【００９０】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理システムの第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第３実施形態］
図１１は本実施形態のプラズマ処理システムの概略構成を示す模式図である。
【００９１】
本実施形態のプラズマ処理システムは、図１に示した第１実施形態と略同等のプラズマ処理装置７１，７１’と、図７に示した第２実施形態と略同等のプラズマ処理装置９１と、を組み合わせて概略構成されている。先に説明した第１ないし第２実施形態の構成要素に対応するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９２】
本実施形態のプラズマ処理システムは、図１１に示すように、３つのプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６，９７を有するプラズマ処理装置７１、２つのプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６を有するプラズマ処理装置９１、および、３つのプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６，９７を有するプラズマ処理装置７１’が製造ラインの一部を構成するものとされている。
ここで、図１に示したような第１実施形態のプラズマ処理装置７１，７１’の部分において、プラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）７５，７６，７７に替えて、図７に示した第２実施形態における２周波数励起タイプのプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５と略同等のプラズマ処理室ユニットを３つ有する構成とされており、これらプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）９５，９６，９７は略同一の構造とされている。
【００９３】
本実施形態のプラズマ処理システムは、図１１に示すように、各プラズマチャンバ９５，９６，９７に対するインピーダンス測定用端子がスイッチＳＷ３を介してインピーダンス測定器ＡＮに接続されている。スイッチＳＷ３は各プラズマチャンバ９５，９６，９７の測定時に測定対象のプラズマチャンバ９５，９６，９７とインピーダンス測定器ＡＮとのみを接続して、それ以外のプラズマチャンバ９５，９６，９７を切断するよう切り替えるスイッチとして設けられている。
【００９４】
本実施形態の直流接地側部分では、複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７において、第２実施形態と同様に、シャーシ２１、マッチングボックス２がいずれも、銅または銅を含む合金からなる構成とされるとともに、第１実施形態と同様に、シャーシ２１、マッチングボックス２、チャンバ壁１０の表面にＡｇからなる低抵抗部ＲＬ、絶縁被膜ＰＣが設けられた構成とされている。
ここで、低抵抗部ＲＬの厚み寸法が、第１実施形態と同様に、高周波電源１から供給される高周波電力周波数における表皮深さδと等しいかこれより大きく設定されている。また、低抵抗部ＲＬの表面が、第１実施形態と同様に、絶縁体からなる絶縁被膜ＰＣによって覆われている。
【００９５】
本実施形態のプラズマ処理システムにおいては、例えば、プラズマ処理前処理をおこなった被処理基板１６に、プラズマ処理装置７１のプラズマチャンバ９５，９６，９７において成膜処理をおこない、ついで、熱処理室７９において加熱処理をおこない、その後、レーザーアニール室７８においてアニール処理をおこなう。次いで、この被処理基板１６をプラズマ処理装置７１から搬出し、図示しないプラズマ処理装置７１と同等の装置におけるプラズマ処理室において、被処理基板１６に順次第２，第３の成膜処理をおこなう。
次いで、このプラズマ処理装置から搬出した被処理基板１６に、図示しない別の処理装置において、フォトリソグラフィー工程によりフォトレジストの形成をおこなう。
そして、被処理基板１６をプラズマ処理装置９１に搬入し、プラズマチャンバ９５，９６においてプラズマエッチングをおこなう。
次いで、図示しないプラズマ処理装置から搬出された被処理基板１６に、図示しない他の処理装置において、レジストを剥離し、新たにフォトリソグラフィー工程によりパターニングする。
最後に、プラズマ処理装置７１’のプラズマチャンバ９５、９６，９７において被処理基板１６に順次第１，第２，第３の成膜処理がおこなわれ、被処理基板１６をプラズマ処理後処理へと送り、製造ラインにおける本実施形態のプラズマ処理システムにおける工程は終了する。
【００９６】
本実施形態のプラズマ処理システムにおいては、第１，第２実施形態と同等の効果を奏するとともに、シャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の表面に抵抗率の低いＡｇからなる低抵抗部ＲＬが設けられてなることにより、各プラズマチャンバ９５，９６，９７において、高周波電源１から供給された高周波電流が高周波電源１のアース側に戻る経路である直流接地側部分において、シャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０の基材に比べて、高周波電流の経路となる導体表面における高周波抵抗を低減し、電流経路の復路における高周波電力の損失を低減することができ、さらに、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスをさらに低減することが可能となるとともに、複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７において高周波電力のロスを低減できることにより、プラズマ処理システム全体としての高周波電力のロスをより一層低減することが可能となる。
【００９７】
また、低抵抗部ＲＬがＡｇからなるとともに、この低抵抗部ＲＬの表面が、絶縁体からなる絶縁被膜ＰＣによって覆われてなることにより、電流経路復路側におけるシャーシ２１、マッチングボックス２およびチャンバ壁１０において酸化等の経時変化で高周波抵抗が変動することを防止できるため、それぞれのプラズマチャンバ９５，９６，９７に対する電気的高周波的な特性の機差を低減することが可能となり、これにより、プラズマ処理システム全体においてインピーダンス特性を指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７の状態を設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバ９５，９６，９７において、発生するプラズマ密度等をそれぞれ略均一にすることができる。これにより、プラズマ処理システム全体において複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７に対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を再現性高く安定して得ること、つまり、複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７において例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることが可能となる。そのため、プラズマ処理システムの全般的な電気的高周波的特性を設定することが可能となり、個々のプラズマチャンバ９５，９６，９７におけるプラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性が高く、各プラズマチャンバ９５，９６，９７で均一な動作が期待できるプラズマ処理システムを提供することが可能となる。
特に、同じ処理を施すプラズマチャンバであれば、同じプロセスレシピを適用し、同じ処理結果を得ることができる。
【００９８】
また、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理システムと比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の向上を図ることができるため、プラズマ処理システム全体として電力の消費効率を向上し、同等の処理速度もしくは膜特性を得るために、従来より少ない投入電力ですむようにできる。しかも、これらを、複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７において実現することができる。したがって、プラズマ処理システム全体の消費電力の低減を図ること、ランニングコストの削減を図ること、生産性の向上を図ることがより一層可能になる。同時に、処理時間をより短縮することが可能となるため、プラズマ処理に要する電力消費を減らせることから環境負荷となる二酸化炭素の総量をより削減することが可能となる。
さらに、これらは、特に複数回のプラズマ処理をおこなう際に、それぞれのプラズマ処理結果を複数のプラズマチャンバ９５，９６，９７において安定させることができる。
【００９９】
さらに、平行平板型の電極４，８を有するタイプに変えて、ＩＣＰ（inductive coupled plasma）誘導結合プラズマ励起型、ＲＬＳＡ（radial line slot antenna）ラジアルラインスロットアンテナ型などのプラズマ処理装置や、ＲＩＥ（Riactive Ion Etching）反応性スパッタエッチング用の処理装置に適用することもできる。
【０１００】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理システムによれば、高周波電源から供給される電流経路のうち高周波電源１から供給された高周波電流の復路である前記電極より直流接地側部分に、少なくともその表面の一部に電気抵抗を低減する低抵抗部が設けられてなることにより、電流の復路において、高周波電流の経路となる導体表面における高周波抵抗を低減し、この部分における高周波電力の損失を低減することができ、結果的に、プラズマ発生空間に供給される高周波電力のロスを低減することが可能となる。これにより、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇を図ることができ、処理速度が向上する。例えば、プラズマＣＶＤ等により膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることができる。また、プラズマ空間で消費される実効的な電力を変えずにプラズマ励起周波数の高周波化により処理速度の向上を図ることができる。
また、プラズマ処理装置またはプラズマ処理システム全体の消費電力の低減を図ること、ランニングコストの削減を図ること、生産性の向上を図ることがより一層可能になる。同時に、処理時間をより短縮することが可能となるため、プラズマ処理に要する電力消費を減らせることから環境負荷となる二酸化炭素の総量をより削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における概略構成を示す図である。
【図２】 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態におけるプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の概略構成を示す断面図である。
【図３】 図２における本実施形態のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の低抵抗部および表皮深さδを説明するための模式断面図である。
【図４】 図２に示す本実施形態のプラズマ処理室ユニットにおける電流経路の復路を示す模式図である。
【図５】 図１におけるレーザアニール室を示す縦断面図である。
【図６】 図１における熱処理室を示す縦断面図である。
【図７】 本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図８】 本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態におけるプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の概略構成を示す断面図である。
【図９】 図８における本実施形態のプラズマ処理室ユニット（プラズマチャンバ）の低抵抗部および表皮深さδを説明するための模式断面図である。
【図１０】 図８に示す本実施形態のプラズマ処理室ユニットにおける流経路の復路を示す模式図である。
【図１１】 本発明に係るプラズマ処理システムの第３実施形態における概略構成を示す模式図である。
【図１２】 従来のプラズマ処理装置の一例を示す模式図である。
【図１３】 従来のプラズマ処理装置の他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
ＲＬ…低抵抗部
ＰＣ…絶縁被膜
δ…表皮深さ
１…高周波電源
１Ａ，２７Ａ…給電線（高周波電力給電体）
２，２６…マッチングボックス（遮蔽導体）
２Ａ，２５…整合回路
３…高周波電力配電体
４…プラズマ励起電極（カソード電極）
５…シャワープレート
６…空間
７…孔
８…ウエハサセプタ（サセプタ電極）
９…絶縁体
１０…チャンバ壁
１０Ａ…チャンバ底部
１１…ベローズ
１２…サセプタシールド
１２Ａ…シールド支持板
１２Ｂ…支持筒
１３…シャフト
１６…基板（被処理基板）
１７…ガス導入管
１７ａ…絶縁体
２１，２９…シャーシ（遮蔽導体）
２２，３２…ロードコンデンサ
２３，３０…チューニングコイル
２４，３１…チューニングコンデンサ
２７…第２の高周波電源
２８…給電板（高周波電力配電体）
６０…チャンバ室（プラズマ処理室）
７１，９１…プラズマ処理装置
７２，９２…搬送室
７３…ローダ室
７４…アンローダ室
７５、７６，７７，９５，９６，９７…プラズマチャンバ（プラズマ処理室ユニット）
７８…レーザアニール室
７９，９９…熱処理室
８０，８４…チャンバ
８１…レーザ光源
８２…ステージ
８３…レーザ光
８５…ヒータ
８６…ゲートバルブ
８７…基板搬送ロボット（搬送手段）
８８…アーム
９３…ロードロック室

Claims (5)

1. プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、入力端子と出力端子とを有し該入力端子に前記高周波電源が高周波電力給電体を介して接続され前記出力端子に前記電極が高周波電力配電体を介して接続されるとともに前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得るための整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを有し、
   前記整合回路が、前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側部分の一部を構成する遮蔽導体としてのマッチングボックス内部に収容され、
   前記高周波電力配電体が、前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側部分の一部を構成する遮蔽導体としてのシャーシ内部に収容され、
   前記プラズマ励起電極は前記シャーシに覆われるとともに、前記シャーシと前記マッチングボックスとが互いに接続され、
   電流経路のうち前記電極より直流接地側部分には、少なくとも前記プラズマ処理室のチャンバ壁と前記シャーシと前記マッチングボックスとの表面の一部に電気抵抗を低減する低抵抗部としてのＡｇ膜がメッキにより設けられ、
   前記低抵抗部の厚み寸法が、前記高周波電源から供給される高周波電力周波数における表皮深さより大きく設定されてなることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記低抵抗部が、金，銀，銅または少なくともこれらを含む合金からなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 前記電極が、前記プラズマ処理室のチャンバ壁に接続されて前記電流経路の直流接地側部分の一部を構成する遮蔽導体によって覆われ、
   前記低抵抗部が、前記遮蔽導体表面に設けられてなることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
4. 前記遮蔽導体が銅または銅を含む合金からなることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
5. 前記低抵抗部の表面が、絶縁体からなる絶縁被膜によって覆われてなることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のプラズマ処理装置。

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