JP4547443B2 - プラズマ処理装置およびそれを用いたプラズマ処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ処理装置およびそれを用いたプラズマ処理方法に関し、詳しくは、電極間距離を変更可能な装置構造および処理方法に関する。
平行平板型のプラズマ処理装置は、カソード電極とアノード電極のうちの一方に被処理物である基板が設置され、反応ガス雰囲気下で電極間にプラズマ放電を起こして基板表面をプラズマ処理する装置である。
プラズマを安定的に発生させるには、基板とそれに対向する電極との間の放電ギャップ長の管理が重要であるため、従来のプラズマ処理装置ではカソード電極とアノード電極が固定されることによって電極間距離（例えば5〜30ｍｍ程度）が一定に維持されている。
プラズマを安定的に発生させるには、基板とそれに対向する電極との間の放電ギャップ長の管理が重要であるため、従来のプラズマ処理装置ではカソード電極とアノード電極が固定されることによって電極間距離（例えば5〜30ｍｍ程度）が一定に維持されている。
また、従来のプラズマ処理装置は電極間距離を変更できないため、狭い電極間への基板の設置または取り出しが困難であることや、電極に付着した異物の除去が困難であるという不具合があり、そのため、上部電極を下部電極に対して水平平行方向にスライドさせることによりこれらの不具合を解消するプラズマ処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このスライド式プラズマ処理装置は、メインベース上に下部電極および２本のリニアガイドが取り付けられ、下部電極を跨ぐようにして各リニアガイド上にスライド部材が載置され、下部電極と対向するようにしてスライド部材にボルトにて上部電極が取り付けられ、ボールネジ機構によりスライド部材および上部電極を下部電極に対して水平平行移動させるように構成されている。また、基板の種類や厚さに応じて電極間距離を調整できるように、上部電極は隙間調整用ネジまたはスペーサを有する調整機構を介してスライド部材に取り付けられている。
このスライド式プラズマ処理装置は、メインベース上に下部電極および２本のリニアガイドが取り付けられ、下部電極を跨ぐようにして各リニアガイド上にスライド部材が載置され、下部電極と対向するようにしてスライド部材にボルトにて上部電極が取り付けられ、ボールネジ機構によりスライド部材および上部電極を下部電極に対して水平平行移動させるように構成されている。また、基板の種類や厚さに応じて電極間距離を調整できるように、上部電極は隙間調整用ネジまたはスペーサを有する調整機構を介してスライド部材に取り付けられている。
また、電極間距離を調整できる別のプラズマ処理装置としては、下部電極に対して上部電極が昇降移動する昇降式プラズマ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
この昇降式プラズマ装置は、上部電極を上下移動可能に支持する２本のリニアガイドと、上部電極の一端面に連結された可動片と、可動片を介して上部電極を上下移動させるボールネジ機構とを備えている。
この昇降式プラズマ装置は、上部電極を上下移動可能に支持する２本のリニアガイドと、上部電極の一端面に連結された可動片と、可動片を介して上部電極を上下移動させるボールネジ機構とを備えている。
しかしながら、前記スライド式プラズマ処理装置では、レールを敷設するためのメインベースのサイズが下部電極のサイズよりも大きいため、装置の設置面積が大幅に増加してしまうという新たな問題が生じる。また、上部電極とスライド部材とは４箇所がボルトおよび調整機構にて連結されているため、４箇所の電極間距離を同等にかつ迅速に手作業で調整することは困難である。
また、前記昇降式プラズマ処理装置において、電極間距離はボールネジ機構の移動精度に依存するため、電極間距離が小さい場合には、高精度のボールネジ機構が必要となる。また、電極の放電面積が大きくなった場合、ボールネジ機構を複数ヶ所に設け、それぞれを制御する必要があるため、装置の構成が複雑になるといった問題がある。
また、前記昇降式プラズマ処理装置において、電極間距離はボールネジ機構の移動精度に依存するため、電極間距離が小さい場合には、高精度のボールネジ機構が必要となる。また、電極の放電面積が大きくなった場合、ボールネジ機構を複数ヶ所に設け、それぞれを制御する必要があるため、装置の構成が複雑になるといった問題がある。
本発明は、上述の課題に鑑みなされたものであり、簡素な構造でありながら高精度に電極間距離を調整することができるプラズマ処理装置およびそれを用いたプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
かくして、本発明によれば、反応室と、該反応室に反応ガスを導入するガス導入部と、前記反応室から反応ガスを排気する排気部と、前記反応室内に対向状に配置されかつ反応ガスを介してプラズマ放電させる平板状の第１電極および第２電極と、前記第１電極または前記第２電極を支持して対向方向に移動可能とする移動手段と、前記第１電極に当接して支持を行う第１電極用の第１支持片と、前記第２電極に当接して支持を行う第２電極用の第２支持片とが設けられ、前記移動手段の移動動作によって、前記第１電極と前記第２電極との電極間距離が調整され、前記移動手段の移動動作による移動方向において、前記第１電極が前記第１支持片に当接しかつ前記第２電極が前記第２支持片に当接することにより、プラズマ処理可能な電極間距離における前記第１電極と前記第２電極との最小電極間距離が決定されるプラズマ処理装置が提供される。
かくして、本発明によれば、反応室と、該反応室に反応ガスを導入するガス導入部と、前記反応室から反応ガスを排気する排気部と、前記反応室内に対向状に配置されかつ反応ガスを介してプラズマ放電させる平板状の第１電極および第２電極と、前記第１電極または前記第２電極を支持して対向方向に移動可能とする移動手段と、前記第１電極に当接して支持を行う第１電極用の第１支持片と、前記第２電極に当接して支持を行う第２電極用の第２支持片とが設けられ、前記移動手段の移動動作によって、前記第１電極と前記第２電極との電極間距離が調整され、前記移動手段の移動動作による移動方向において、前記第１電極が前記第１支持片に当接しかつ前記第２電極が前記第２支持片に当接することにより、プラズマ処理可能な電極間距離における前記第１電極と前記第２電極との最小電極間距離が決定されるプラズマ処理装置が提供される。
また、本発明の別の観点によれば、前記プラズマ処理装置を用いて前記第１電極または前記第２電極に設置された基板の表面をプラズマ処理する方法であって、プラズマ処理の目的に応じて、前記移動手段の動作によって、前記第１電極と前記第２電極の間を前記最小電極間距離に調整した後、前記第１電極と前記第２電極の間に反応ガスを介してプラズマ放電させる狭電極間プラズマ処理工程と、前記第１電極と前記第２電極の間を前記最小電極間距離よりも広い広電極間距離に調整した後、前記第１電極と前記第２電極の間に反応ガスを介してプラズマ放電させる広電極間プラズマ処理工程のいずれか一方を行うか、或いは前記狭電極間プラズマ処理工程と前記広電極間プラズマ処理工程を任意の順で連続的に行うプラズマ処理方法が提供される。
本発明のプラズマ処理装置は、第１電極または第２電極を支持して対向方向に移動可能とする移動手段と、第１電極に当接して支持を行う第１電極用の第１支持片と、第２電極に当接して支持を行う第２電極用の第２支持片とを備えているため、第１電極または第２電極が前記移動手段により移動され、かつ第１電極および第２電極の周縁部が前記第１または第２支持片と当接することにより、第１電極と第２電極との最小電極間距離が容易に決定される。さらに、移動手段によって第１電極と第２電極を相対的に離間する方向に移動させることができるため、第１電極と第２電極との間を任意の電極間距離に広げることができる。
したがって、第１電極と第２電極との間を最小電極間距離に設定した狭電極間プラズマ処理と、第１電極と第２電極との間を最小電極間距離よりも広い電極間距離に設定した広電極間プラズマ処理とのいずれか一方の処理または任意の順で連続的に両方の処理を行うこと（プラズマ処理方法）が可能となる。さらに、電極間距離を広くすることにより、電極間に被処理物である基板の設置および電極間からの基板の取り出しを容易に行うことができる。
したがって、第１電極と第２電極との間を最小電極間距離に設定した狭電極間プラズマ処理と、第１電極と第２電極との間を最小電極間距離よりも広い電極間距離に設定した広電極間プラズマ処理とのいずれか一方の処理または任意の順で連続的に両方の処理を行うこと（プラズマ処理方法）が可能となる。さらに、電極間距離を広くすることにより、電極間に被処理物である基板の設置および電極間からの基板の取り出しを容易に行うことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、反応室と、該反応室に反応ガスを導入するガス導入部と、前記反応室から反応ガスを排気する排気部と、前記反応室内に対向状に配置されかつ反応ガスを介してプラズマ放電させる平板状の第１電極および第２電極と、前記第１電極または前記第２電極を支持して対向方向に移動可能とする移動手段と、前記第１電極に当接して支持を行う第１電極用の第１支持片と、前記第２電極に当接して支持を行う第２電極用の第２支持片とが設けられ、前記移動手段の移動動作によって、前記第１電極と前記第２電極との電極間距離が調整され、前記移動手段の移動動作による移動方向において、前記第１電極が前記第１支持片に当接しかつ前記第２電極が前記第２支持片に当接することにより、プラズマ処理可能な電極間距離における前記第１電極と前記第２電極との最小電極間距離が決定されることを特徴とする。
つまり、このプラズマ処理装置は、平行平板型の第１電極および第２電極のうちの一方の電極は支持され、他方の電極は移動手段によって対向方向に移動可能に支持されており、移動手段に支持された電極を移動させることにより電極間距離を変更することができると共に、両方の電極を第１・第２支持片と当接させることによって両方の電極を最小電極間距離まで接近させることができる。
さらに言えば、このプラズマ処理装置は、第１電極と第２電極との間隔を最小電極間距離に設定した状態でのプラズマ処理（狭電極間プラズマ処理工程）と、最小電極間距離よりも広い電極間距離に設定した状態でのプラズマ処理（広電極間プラズマ処理工程）の一方または両方を任意に行うことができることに加え、第１・第２電極を相対的に移動させて電極間を広くすることにより、電極間への基板の搬入、電極間からの基板の搬出、電極放電面のクリーニングを容易とするものである。
さらに言えば、このプラズマ処理装置は、第１電極と第２電極との間隔を最小電極間距離に設定した状態でのプラズマ処理（狭電極間プラズマ処理工程）と、最小電極間距離よりも広い電極間距離に設定した状態でのプラズマ処理（広電極間プラズマ処理工程）の一方または両方を任意に行うことができることに加え、第１・第２電極を相対的に移動させて電極間を広くすることにより、電極間への基板の搬入、電極間からの基板の搬出、電極放電面のクリーニングを容易とするものである。
このプラズマ処理装置は、第１電極および第２電極からなる平行平板型の放電部（電極体）の１組または複数組を上下方向に並べた上下並列タイプと、平行平板型の放電部の１組または複数組を左右方向に並列した左右並列タイプの両方に適用できる。上下並列タイプでは第１・第２電極は水平状に配置され、左右並列タイプでは第１・第２電極は垂直状に配置される。
また、このプラズマ処理装置は、成膜用とエッチング用の両方に適用可能である。
また、このプラズマ処理装置は、成膜用とエッチング用の両方に適用可能である。
本発明において、前記第１・第２支持片は、第１電極および第２電極の周縁部と当接して最小電極間距離を決定するように反応室内に設けられていれば取付方法は特に限定されるものではない。例えば、反応室内に第１電極および第２電極の少なくとも一方を支持する支持手段を設け、支持手段に支持片を取り付ける、あるいは反応室を構成するチャンバーの内壁面またはチャンバーのフレームに支持片を取り付けることができる。
反応室内で第１電極と第２電極の一方を移動させるため、移動させる電極が給電ケーブル、接地部材またはガス導入管等の接続部材と接続される場合は、接続部材に可撓性を持たせて電極の動きを許容しかつ追随できるようにする必要がある。このような観点から、反応室内に支持手段を設け、支持手段に支持片を取り付ける手法が、チャンバー内壁面と電極周縁部との間の間隔にゆとりを持たせて接続部材が電極の動きを許容しかつ追随できる上で好ましい。この場合、支持手段としては、少なくとも支持片を取り付けるための支柱部材、梁部材、枠部材等の支持部材が反応室内に設けられていればよい。
反応室内で第１電極と第２電極の一方を移動させるため、移動させる電極が給電ケーブル、接地部材またはガス導入管等の接続部材と接続される場合は、接続部材に可撓性を持たせて電極の動きを許容しかつ追随できるようにする必要がある。このような観点から、反応室内に支持手段を設け、支持手段に支持片を取り付ける手法が、チャンバー内壁面と電極周縁部との間の間隔にゆとりを持たせて接続部材が電極の動きを許容しかつ追随できる上で好ましい。この場合、支持手段としては、少なくとも支持片を取り付けるための支柱部材、梁部材、枠部材等の支持部材が反応室内に設けられていればよい。
移動手段は、第１電極または第２電極が支持されて対向方向に移動できるものであればその構成は特に限定されず、第１電極と第２電極のどちらを移動させるものであってもよい。ただし、移動手段は、プラズマ処理装置が上下並列タイプの場合は電極を上下方向に移動させるように構成され、プラズマ処理装置が左右並列タイプの場合は電極を水平方向に移動させるように構成される。
電極を上下方向または水平方向に移動させる機構としては、例えば、油圧シリンダ機構、ボールネジ機構、これらを動力源として用いたリンク機構等が挙げられ、中でも重量物の昇降を高精度に行うことができる油圧シリンダ機構が好ましい。
以下、本発明に係る上下並列タイプと左右並列タイプのプラズマ処理装置の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
電極を上下方向または水平方向に移動させる機構としては、例えば、油圧シリンダ機構、ボールネジ機構、これらを動力源として用いたリンク機構等が挙げられ、中でも重量物の昇降を高精度に行うことができる油圧シリンダ機構が好ましい。
以下、本発明に係る上下並列タイプと左右並列タイプのプラズマ処理装置の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
（実施形態１：上下並列タイプ）
図１は本発明のプラズマ処理装置の実施形態１を示す正面から見た構成図であり、図２は本発明の実施形態１の一側面から見た内部構成図であり、図３は図２における電極が無い状態の内部構成図であり、図４は本発明の実施形態１の上方から見た内部構成図であり、図５は本発明の実施形態１における第１電極用の第１支持片と第３支持片との位置関係を説明する図であり、図６は本発明の実施形態１における第１電極が昇降する状態を示す説明図である。
図１は本発明のプラズマ処理装置の実施形態１を示す正面から見た構成図であり、図２は本発明の実施形態１の一側面から見た内部構成図であり、図３は図２における電極が無い状態の内部構成図であり、図４は本発明の実施形態１の上方から見た内部構成図であり、図５は本発明の実施形態１における第１電極用の第１支持片と第３支持片との位置関係を説明する図であり、図６は本発明の実施形態１における第１電極が昇降する状態を示す説明図である。
このプラズマ処理装置は上下並列タイプであり、反応室Ｒを構成するチャンバーＣ１と、反応室Ｒに矢印で示す反応ガスＧ１を導入するガス導入部１ａと、反応室Ｒから反応ガスＧ１を排気する排気部６と、反応室Ｒ内に水平対向状に配置されかつ反応ガスＧ１を介してプラズマ放電させる平板状の第１電極１および第２電極２からなる放電部３と、第１電極１に電力を供給する電源部Ｅと、第２電極２を接地する接地部材８と、反応室Ｒ内に設けられて第２電極２を水平状に支持する支持手段４と、支持手段４に取り付けられた第１・第２電極用の第１・第２支持片７ａ、７ｂと、第１電極１が支持されて対向方向に移動可能な移動手段５とを備える。
実施形態１では、第１電極１がカソード電極であり、第２電極がアノード電極であり、第２電極２上に被処理物である基板Ｓ１（図６参照）の表面に所定の膜を成膜するプラズマ処理装置の場合を例示している。また、実施形態１では、放電部３が上下２段で反応室内Ｒに配置された場合を例示しているが、放電部３の数は２つに限定されるものではなく、１つまたは３つ以上でも本発明は適用可能である。
チャンバーＣ１は、金属製の箱型本体部Ｃ１ａと、本体部Ｃ１ａを設置場所の床面上に支持する金属製の脚部Ｃ１ｂとを備えており、第２電極２は、２本の導電性接地部材８および金属製のチャンバーＣ１を介して接地されている。
排気部６としては、真空ポンプ６ａ、真空ポンプ６ａと反応室Ｒとを接続する排気管６ｂおよび排気管６ｂにおける反応室Ｒと真空ポンプ６ａとの間に配置された圧力制御器６ｃとを備える。
排気部６としては、真空ポンプ６ａ、真空ポンプ６ａと反応室Ｒとを接続する排気管６ｂおよび排気管６ｂにおける反応室Ｒと真空ポンプ６ａとの間に配置された圧力制御器６ｃとを備える。
電源部Ｅは、例えば、ＡＣ１．００ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数で１０Ｗ〜１００ｋＷの電力、具体的には、１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで１０Ｗ〜１０ｋＷの電力を発生して各第１電極１に供給するプラズマ励起電源であり、高周波発生器ｅ１と、各第１電極１に均等な電力を供給するためのインピーダンス整合器ｅ２と、これらを各第１電極１の給電箇所に接続する給電ケーブルｅ３とを備え、図示しない増幅器をさらに備えていてもよい。
実施形態１の場合、後述する移動手段５によって第１電極１が昇降するため、第１電極１と接続される給電ケーブルｅ３の少なくとも一部は、第１電極１の昇降動作を許容しかつ追随できるよう可撓性を有している。例えば、チャンバーＣ１の箱型本体部Ｃ１ａと第１電極１との間部分の給電ケーブルは、可撓性を有する金属製網部材とすることができる。
なお、実施形態１の場合、第１電極１の給電箇所は、第１電極１の右端面の前後方向中央位置とされている。また、第２電極２の接地箇所は、第２電極２の左端面の前後方向中央の両側位置とされている。
実施形態１の場合、後述する移動手段５によって第１電極１が昇降するため、第１電極１と接続される給電ケーブルｅ３の少なくとも一部は、第１電極１の昇降動作を許容しかつ追随できるよう可撓性を有している。例えば、チャンバーＣ１の箱型本体部Ｃ１ａと第１電極１との間部分の給電ケーブルは、可撓性を有する金属製網部材とすることができる。
なお、実施形態１の場合、第１電極１の給電箇所は、第１電極１の右端面の前後方向中央位置とされている。また、第２電極２の接地箇所は、第２電極２の左端面の前後方向中央の両側位置とされている。
各第１電極（カソード電極）１は、長方形であり、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作製される。各第１電極１の寸法は、成膜を行う基板Ｓ１の寸法に合わせて適当な値に設定され、第２電極２よりも僅かに大きい平面サイズおよび第２電極２と同じ厚みで設計されることができる。
各第１電極１は、内部が空洞であると共に、対となる第２電極２に面するプラズマ放電面には多数の貫通穴が穴明け加工により明けられている。この穴明け加工は、直径０．１ｍｍ〜２ｍｍの円形穴を数ｍｍ〜数ｃｍピッチで行うのが望ましい。
また、各第１電極１の一端面には、ガス導入部１ａとしてのガス導入管が接続されており、図示しないガス供給源とガス導入部１ａとは接続パイプにて接続されており、反応ガスＧ１がガス供給源から第１電極２の内部に供給され、多数の貫通穴から基板Ｓ１の表面に向かって噴出するように構成されている。また、上述のように第１電極１が昇降するため、第１電極１と接続されるガス導入管１ａの少なくとも一部は、第１電極１の昇降動作を許容しかつ追随できるよう可撓性を有している。例えば、チャンバーＣ１の箱型本体部Ｃ１ａと第１電極１との間部分のガス導入管は、可撓性を有するフッ素系樹脂管とすることができる。なお、原料ガスとしては、例えば、Ｈ2で希釈したＳｉＨ4（モノシラン）ガスが使用される。
各第１電極１は、内部が空洞であると共に、対となる第２電極２に面するプラズマ放電面には多数の貫通穴が穴明け加工により明けられている。この穴明け加工は、直径０．１ｍｍ〜２ｍｍの円形穴を数ｍｍ〜数ｃｍピッチで行うのが望ましい。
また、各第１電極１の一端面には、ガス導入部１ａとしてのガス導入管が接続されており、図示しないガス供給源とガス導入部１ａとは接続パイプにて接続されており、反応ガスＧ１がガス供給源から第１電極２の内部に供給され、多数の貫通穴から基板Ｓ１の表面に向かって噴出するように構成されている。また、上述のように第１電極１が昇降するため、第１電極１と接続されるガス導入管１ａの少なくとも一部は、第１電極１の昇降動作を許容しかつ追随できるよう可撓性を有している。例えば、チャンバーＣ１の箱型本体部Ｃ１ａと第１電極１との間部分のガス導入管は、可撓性を有するフッ素系樹脂管とすることができる。なお、原料ガスとしては、例えば、Ｈ2で希釈したＳｉＨ4（モノシラン）ガスが使用される。
各第２電極２は、長方形であり、内部に図示しないヒータを有すると共に、上面に基板Ｓ１が設置され、プラズマ放電下の成膜時に基板Ｓ１を加熱する。なお、基板Ｓ１は、シリコン基板やガラス基板などが一般的であるが、特にこれらに限定されるものではない。
また、各第２電極２は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。
各第２電極２の寸法は、薄膜を形成するための基板Ｓ１の寸法に合わせて適当な値に決定されている。例えば、基板Ｓ１の寸法９００〜１２００ｍｍ×４００〜９００ｍｍに対して、第２電極２の寸法を１０００〜１５００ｍｍ×６００〜１０００ｍｍにして設計される。ただし、後で詳しく説明する第３支持片５ｃが下降する際に第２電極２に衝突しないように、第２電極２の左右方向の長さは第１電極１の左右方向の長さよりも短く設定されている（図１および図６参照）。
各第２電極２に内蔵されたヒータは、第２電極２を室温〜３００℃に加熱制御するものであり、例えば、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いることができる。
また、各第２電極２は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。
各第２電極２の寸法は、薄膜を形成するための基板Ｓ１の寸法に合わせて適当な値に決定されている。例えば、基板Ｓ１の寸法９００〜１２００ｍｍ×４００〜９００ｍｍに対して、第２電極２の寸法を１０００〜１５００ｍｍ×６００〜１０００ｍｍにして設計される。ただし、後で詳しく説明する第３支持片５ｃが下降する際に第２電極２に衝突しないように、第２電極２の左右方向の長さは第１電極１の左右方向の長さよりも短く設定されている（図１および図６参照）。
各第２電極２に内蔵されたヒータは、第２電極２を室温〜３００℃に加熱制御するものであり、例えば、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いることができる。
支持手段４は、反応室Ｒ内における第１電極および第２電極の周囲に配置された複数本の支持用支柱４ａと、複数本の支持用支柱４ａを連結する枠体４ｂと、各支持用支柱４ａに取り付けられた第１電極用の第１支持片７ａおよび第２電極用の第２支持片７ｂとが一体化された支持構造体である。
具体的には、各電極１、２の４つの角部付近に配置されるように４本の支持用支柱４ａがチャンバーＣ１の底壁内面に固定されている。そして、４本の支持用支柱４ａの上端が四角形の枠体４ｂにて連結されている。また、各支持用支柱４ａの所定高さ位置の２箇所に、第１支持片７ａおよび第２支持片７ｂがそれぞれ内向きに取り付けられている。なお、枠体４ｂは、４本のストレートな部材を組み合わせてなる。
具体的には、各電極１、２の４つの角部付近に配置されるように４本の支持用支柱４ａがチャンバーＣ１の底壁内面に固定されている。そして、４本の支持用支柱４ａの上端が四角形の枠体４ｂにて連結されている。また、各支持用支柱４ａの所定高さ位置の２箇所に、第１支持片７ａおよび第２支持片７ｂがそれぞれ内向きに取り付けられている。なお、枠体４ｂは、４本のストレートな部材を組み合わせてなる。
つまり、上下の放電部３の各第１電極１を水平状に支持する８つの第１支持片７ａと、上下の放電部３の各第２電極２を水平状に支持する８つの第２支持片７ｂとが、４本の支持用支柱４ａの所定高さ位置に取り付けられている。このとき、図６（Ｂ）に示すように、各段の第１・第２支持片７ａ、７ｂは、各放電部３における第１電極１と第２電極２との間の最小電極間距離Ａが所定距離となる高さ位置に配置されると共に、上段の第２支持片７ｂと下段の第１支持片７ａは、上下の放電部３の間の放電部間距離Ｂが所定距離となる高さ位置に配置されている。また、第２電極２を支持する下の第２支持片７ｂは、第１電極１よりも左右方向の長さが短い第２電極２を支持できるように、上の第１支持片７ａよりも内側へ長く形成されている。
ところで、反応室Ｒ内に複数組の放電部３が存在する場合、各放電部３でのプラズマ放電が相互に干渉する原因は、特に、電源部Ｅと同一の電気系統を介してそれぞれ接続される放電部同士の放電部間距離Ｂに関係しており、これらの放電部３の放電部間距離Ｂが短くなると電力を均等に分岐できなくなり、その結果各プラズマ放電が干渉する。
そのため、本発明では、各放電部３における第１電極（カソード電極）１と第２電極（アノード電極）２との間の電極間距離Ａに対して放電部間距離Ｂが２倍以上（Ｂ／Ａ≧２）となるように設定されている。例えば、電極間距離Ａは２〜３０ｍｍに設定され、放電部間距離Ｂは４〜６０ｍｍ以上に設定される。なお、面内における電極間距離Ａの精度は、数％以内であることが好ましく、１％以下であること特に好ましい。
そのため、本発明では、各放電部３における第１電極（カソード電極）１と第２電極（アノード電極）２との間の電極間距離Ａに対して放電部間距離Ｂが２倍以上（Ｂ／Ａ≧２）となるように設定されている。例えば、電極間距離Ａは２〜３０ｍｍに設定され、放電部間距離Ｂは４〜６０ｍｍ以上に設定される。なお、面内における電極間距離Ａの精度は、数％以内であることが好ましく、１％以下であること特に好ましい。
支持用支柱４ａの材料は、導電性と絶縁性のどちらでもよいが、加工性および耐熱性の観点から、例えば、ステンレス、もしくはアルミ合金等の金属材料が好ましい。
第１・第２支持片７ａ、７ｂは、第１・第２支持片７ａ、７ｂにて支持された状態の第１電極１または第２電極２から熱が第１・第２支持片７ａ、７ｂを介して支持用支柱４ａへ伝わり難いように、例えば、アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物またはセラミック等の絶縁材料、中でも熱伝導率が低いジルコニアが第１電極１または第２電極と支持用支柱４ａの間に介在するように構成されていることが好ましい。すなわち、第１支持片７ａの全てが絶縁材料で構成されていても良いが、一部が絶縁材料で構成されていても良い。このように絶縁材料が介在する構成とすれば、第１・第２支持片７ａ、７ｂにて支持された第１電極１または第２電極の熱が支持用支柱４ａへ伝わり難くなり、支持用支柱４ａの熱膨張による伸びを抑えることができる。
第１・第２支持片７ａ、７ｂは、第１・第２支持片７ａ、７ｂにて支持された状態の第１電極１または第２電極２から熱が第１・第２支持片７ａ、７ｂを介して支持用支柱４ａへ伝わり難いように、例えば、アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物またはセラミック等の絶縁材料、中でも熱伝導率が低いジルコニアが第１電極１または第２電極と支持用支柱４ａの間に介在するように構成されていることが好ましい。すなわち、第１支持片７ａの全てが絶縁材料で構成されていても良いが、一部が絶縁材料で構成されていても良い。このように絶縁材料が介在する構成とすれば、第１・第２支持片７ａ、７ｂにて支持された第１電極１または第２電極の熱が支持用支柱４ａへ伝わり難くなり、支持用支柱４ａの熱膨張による伸びを抑えることができる。
絶縁材料からなる絶縁部材を有してなる第１・第２支持片７ａ、７ｂを金属材料からなる支持用支柱４ａへ取り付ける場合、例えば、図７（Ａ）または図７（Ｂ）のように第１・第２支持片７ａ、７ｂを構成することができる。
図７（Ａ）の場合、例えば、支持用支柱４ａの所定高さ位置に溶接される金属製受け片７ａ1と、受け片７ａ1上に設置される絶縁部材７ａ2と、受け片７ａ1および絶縁部材７ａ2に形成された貫通孔に挿入されるボルト部材（図示省略）と、ボルト部材に螺合して絶縁部材７ａ2を受け片７ａ1に締め付けて固定するナット部材（図示省略）とから第１支持片７ａを構成することができる。なお、図７（Ａ）では第１支持片７ａのみを示したが、第２支持片７ｂも第１支持片７ａと同様に構成して支持用支柱４ａに固定される。
図７（Ｂ）の場合、図７（Ａ）で示した第１電極１と当接する絶縁部材７ａ2上に、耐衝撃性を有する金属材料（例えば鉄クロム系金属）から形成された金属片７ａ3を載置し、前記ボルト・ナット結合により受け片７ａ1、絶縁部材７ａ2および金属片７ａ3を結合して第１支持片７ａを構成することができる。なお、図７（Ｂ）では第１支持片７ａのみを示したが、第２支持片７ｂも第１支持片７ａと同様に構成して支持用支柱４ａに固定される。
図７（Ａ）の場合、例えば、支持用支柱４ａの所定高さ位置に溶接される金属製受け片７ａ1と、受け片７ａ1上に設置される絶縁部材７ａ2と、受け片７ａ1および絶縁部材７ａ2に形成された貫通孔に挿入されるボルト部材（図示省略）と、ボルト部材に螺合して絶縁部材７ａ2を受け片７ａ1に締め付けて固定するナット部材（図示省略）とから第１支持片７ａを構成することができる。なお、図７（Ａ）では第１支持片７ａのみを示したが、第２支持片７ｂも第１支持片７ａと同様に構成して支持用支柱４ａに固定される。
図７（Ｂ）の場合、図７（Ａ）で示した第１電極１と当接する絶縁部材７ａ2上に、耐衝撃性を有する金属材料（例えば鉄クロム系金属）から形成された金属片７ａ3を載置し、前記ボルト・ナット結合により受け片７ａ1、絶縁部材７ａ2および金属片７ａ3を結合して第１支持片７ａを構成することができる。なお、図７（Ｂ）では第１支持片７ａのみを示したが、第２支持片７ｂも第１支持片７ａと同様に構成して支持用支柱４ａに固定される。
移動手段５は、反応室Ｒ内における第１電極１および第２電極２の周囲に配置された４本の昇降用支柱５ａと、４本の昇降用支柱５ａの上下２箇所を連結する枠体５ｂと、第１・第２支持片７ａ、７ｂと干渉しないように昇降用支柱５ａに取り付けられた複数の第３支持片５ｃと、昇降駆動部５ｄと、昇降駆動部５ｄと昇降用支柱５ａまたは枠体５ｂとを連結し昇降駆動部５ｄの昇降動作を伝達する連結部５ｅとを備える。
この移動手段５は、所定ストロークの上昇動作によって、第１支持片７ａ上の第１電極１を第２電極２から離間させ（図６（Ａ）参照）、所定ストロークの下降動作によって、第１電極１を第１支持片７ａ上に載置する（図６（Ｂ）参照）ように構成されている。
図６（Ｂ）は、第１支持片７ａに第１電極１が当接しかつ第２支持片７ｂに第２電極２が当接することにより、前記最小電極間距離Ａが決定された状態を示している。
この移動手段５は、所定ストロークの上昇動作によって、第１支持片７ａ上の第１電極１を第２電極２から離間させ（図６（Ａ）参照）、所定ストロークの下降動作によって、第１電極１を第１支持片７ａ上に載置する（図６（Ｂ）参照）ように構成されている。
図６（Ｂ）は、第１支持片７ａに第１電極１が当接しかつ第２支持片７ｂに第２電極２が当接することにより、前記最小電極間距離Ａが決定された状態を示している。
４本の昇降用支柱５ａは、４本の支持用支柱４ａの近傍で、かつ各昇降用支柱５ａが２本の支持用支柱４ａの間であり、さらに、各昇降用支柱５ａから各電極までの距離が支持用支柱４ａから各電極までの距離とほぼ等しくなるように配置されている。そして、４本の昇降用支柱５ａの上部および下部が枠体５ｂにて相互に連結されている。なお、枠体５ｂは、４本のストレートな部材を組み合わせてなる。
また、第３支持片５ｃは、上下の放電部３の第１電極１を昇降可能なように、４本の昇降用支柱４ａに２つずつ内向きに取り付けられている。また、第３支持片５ｃの内側への突出寸法は、第３支持片５ｃが下降した際に第２電極２と衝突しない長さに設定されている。このとき、図６（Ｂ）に示すように、昇降用支柱５ａを下降させて最小電極間距離Ａに設定された状態において、各昇降用支柱５ａに対応する上下２つの第３支持片５ｃは、上下の放電部３の第２電極２の下面よりも僅かに（例えば5ｍｍ程度）下方に位置する。
なお、第３支持片５ｃを第２電極２の下面よりも下に下降させるのは、電極間のプラズマ放電領域に第１電極を支持していない第３支持片が存在すると、第３支持片がプラズマに干渉して放電空間に均一なプラズマを発生できなくなるからである。
また、第３支持片５ｃは、上下の放電部３の第１電極１を昇降可能なように、４本の昇降用支柱４ａに２つずつ内向きに取り付けられている。また、第３支持片５ｃの内側への突出寸法は、第３支持片５ｃが下降した際に第２電極２と衝突しない長さに設定されている。このとき、図６（Ｂ）に示すように、昇降用支柱５ａを下降させて最小電極間距離Ａに設定された状態において、各昇降用支柱５ａに対応する上下２つの第３支持片５ｃは、上下の放電部３の第２電極２の下面よりも僅かに（例えば5ｍｍ程度）下方に位置する。
なお、第３支持片５ｃを第２電極２の下面よりも下に下降させるのは、電極間のプラズマ放電領域に第１電極を支持していない第３支持片が存在すると、第３支持片がプラズマに干渉して放電空間に均一なプラズマを発生できなくなるからである。
昇降駆動部５ｄは、２つの油圧シリンダを備える油圧シリンダ機構であり、各油圧シリンダが上下方向に伸縮するよう設置場所の床面に固定されている。
連結部５ｅは、２つの油圧シリンダの伸縮ロッドの先端に固定された連結板５ｅ１と、連結板５ｅ１と４本の昇降用支柱５ａの下端とを連結する連結支柱５ｅ２とを備え、昇降駆動部５ｄの昇降動作を連結板５ｅ１および４本の連結支柱５ｅ２を介して４本の昇降用支柱５ａおよびこれらに取り付けられた各第３支持片５ｃに同期的に伝達するように構成されている。この際、昇降駆動部５の上昇動作の限界は、上方の枠体５ｂが支持手段４の上方の枠体４ｂに当たらない程度とされる。
連結部５ｅの４本の連結支柱５ｅ２は、チャンバーＣ１の底壁の４箇所に形成された挿通孔を上下移動可能に挿通しており、さらに、チャンバーＣ１の底壁には４つの挿通孔と連通して各連結支柱５ｅ２をガイドする筒状のガイド部材５ｆが取り付けられており、挿通孔と連結支柱５ｅ２の間およびガイド部材５ｆと連結支柱５ｅ２の間の隙間は耐熱シール材にてシールされている。
連結部５ｅは、２つの油圧シリンダの伸縮ロッドの先端に固定された連結板５ｅ１と、連結板５ｅ１と４本の昇降用支柱５ａの下端とを連結する連結支柱５ｅ２とを備え、昇降駆動部５ｄの昇降動作を連結板５ｅ１および４本の連結支柱５ｅ２を介して４本の昇降用支柱５ａおよびこれらに取り付けられた各第３支持片５ｃに同期的に伝達するように構成されている。この際、昇降駆動部５の上昇動作の限界は、上方の枠体５ｂが支持手段４の上方の枠体４ｂに当たらない程度とされる。
連結部５ｅの４本の連結支柱５ｅ２は、チャンバーＣ１の底壁の４箇所に形成された挿通孔を上下移動可能に挿通しており、さらに、チャンバーＣ１の底壁には４つの挿通孔と連通して各連結支柱５ｅ２をガイドする筒状のガイド部材５ｆが取り付けられており、挿通孔と連結支柱５ｅ２の間およびガイド部材５ｆと連結支柱５ｅ２の間の隙間は耐熱シール材にてシールされている。
昇降用支柱５ａおよび連結支柱５ｅ２の材料は、導電性と絶縁性のどちらでもよいが、加工性および耐熱性の観点から、例えば、ステンレス、もしくはアルミ合金等の金属材料が好ましい。
第３支持片５ｃは、第３支持片５ｃにて支持された状態の第１電極１から電流が第３支持片５ｃを介して昇降用支柱５ａへ流れないように、例えば、アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物またはセラミック等の絶縁材料、中でも熱伝導率が低いジルコニアが第１電極１と昇降用支柱５ａの間に介在するように構成されていることが好ましい。熱伝導率が低い絶縁材料が介在する構成とすれば、第３支持片５ｃにて支持された第１電極１の熱が昇降用支柱５ａへ伝わり難くなり、昇降用支柱５ａの熱膨張による伸びを抑えることもできる。さらに、少なくとも第３支持片５ｃの第１電極１と当接する部分は、耐衝撃性を有する金属材料から形成されることが好ましく、このような金属材料としては、例えば鉄クロム系金属が挙げられる。
第３支持片５ｃは、第３支持片５ｃにて支持された状態の第１電極１から電流が第３支持片５ｃを介して昇降用支柱５ａへ流れないように、例えば、アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物またはセラミック等の絶縁材料、中でも熱伝導率が低いジルコニアが第１電極１と昇降用支柱５ａの間に介在するように構成されていることが好ましい。熱伝導率が低い絶縁材料が介在する構成とすれば、第３支持片５ｃにて支持された第１電極１の熱が昇降用支柱５ａへ伝わり難くなり、昇降用支柱５ａの熱膨張による伸びを抑えることもできる。さらに、少なくとも第３支持片５ｃの第１電極１と当接する部分は、耐衝撃性を有する金属材料から形成されることが好ましく、このような金属材料としては、例えば鉄クロム系金属が挙げられる。
また、プラズマ処理時には、支持用支柱４ａおよび昇降用支柱５ａはプラズマからの輻射熱を受けて熱膨張し僅かに伸びる。したがって、支持用支柱４ａと昇降用支柱５ａの熱膨張率は同じであることが好ましく、そのために、支持用支柱４ａと昇降用支柱５ａは同じ材料にて形成されていることが好ましく、両者は各種寸法および形状も同一の同じ部材であることがさらに好ましい。さらには、支持用支柱４ａおよび昇降用支柱５ａが受ける輻射熱量を同じにするために、上述のように第１電極１と第２電極２の間のプラズマ放電領域から支持用支柱４ａまでの距離と、プラズマ放電領域から昇降用支柱５ａまでの距離が同じとされている。
このようにすれば、プラズマ処理時の支持用支柱４ａの伸び量と昇降用支柱５ａの伸び量が同等となるため、移動手段５の第３支持片５ｃにて第１電極１を支持する上述の広電極間プラズマ処理工程において、所定の電極間距離の変動を小さく抑えることができる。なお、支持手段４の第１・第２支持片７ａ、７ｂにて第１・第２電極１、２を支持する狭電極間プラズマ処理工程では、支持用支柱４の伸びによる最小電極間距離Ａの変動はさらに小さいものとなる。
絶縁材料からなる絶縁部材を有してなる第３支持片５ｃを金属材料からなる昇降用支柱５ａへ取り付ける場合、例えば、図８（Ａ）または図８（Ｂ）のように第３支持片５ｃを構成することができる。
図８（Ａ）の場合、例えば、昇降用支柱５ａの所定高さ位置に溶接される金属製受け片５ｃ1と、受け片５ｃ1上に設置される絶縁部材５ｃ2と、受け片５ｃ1および絶縁部材５ｃ2に形成された貫通孔に挿入されるボルト部材（図示省略）と、ボルト部材に螺合して絶縁部材５ｃ2を受け片５ｃ1に締め付けて固定するナット部材（図示省略）とから第３支持片５ｃを構成することができる。
図８（Ｂ）の場合、図８（Ａ）で示した第１電極１と当接する絶縁部材５ｃ2上に、耐衝撃性を有する金属材料（例えば鉄クロム系金属）から形成された金属片５ｃ3を載置し、前記ボルト・ナット結合により受け片５ｃ1、絶縁部材５ｃ2および金属片５ｃ3を結合して第３支持片５ｃを構成することができる。
図８（Ａ）の場合、例えば、昇降用支柱５ａの所定高さ位置に溶接される金属製受け片５ｃ1と、受け片５ｃ1上に設置される絶縁部材５ｃ2と、受け片５ｃ1および絶縁部材５ｃ2に形成された貫通孔に挿入されるボルト部材（図示省略）と、ボルト部材に螺合して絶縁部材５ｃ2を受け片５ｃ1に締め付けて固定するナット部材（図示省略）とから第３支持片５ｃを構成することができる。
図８（Ｂ）の場合、図８（Ａ）で示した第１電極１と当接する絶縁部材５ｃ2上に、耐衝撃性を有する金属材料（例えば鉄クロム系金属）から形成された金属片５ｃ3を載置し、前記ボルト・ナット結合により受け片５ｃ1、絶縁部材５ｃ2および金属片５ｃ3を結合して第３支持片５ｃを構成することができる。
このように構成された実施形態１の成膜用プラズマ処理装置によれば、昇降駆動部５ｄの伸長動作による移動手段５の上昇動作によって、図６（Ｂ）に示す最下位置の第３支持片５ｃが上昇して第１電極１を受け、さらに第３支持片５ｃが最上位置まで上昇することにより第１電極１が第２電極２から離間する（図６（Ａ）参照）。この際、第２電極２、第１支持片７ａおよび第３支持片５の寸法が上述のように設定されているため、第３支持片５ｃが第２電極２に衝突することはない。このように電極間距離を広くすることにより、第２電極２上に基板Ｓ１を容易に設置する、あるいは第２電極２上から基板Ｓ１を容易に取り出すことができる。
また、図６（Ａ）の状態から、昇降駆動部５ｄの短縮動作による移動手段５の下降動作によって、最上位置の第３支持片５ｃが下降して第１電極１が第１支持片７ａ上に載置され、これによって最小電極間距離Ａが決定され、さらに第３支持片５ｃが第２電極２の下面よりも下の最下位置まで下降することによって、狭電極間プラズマ処理が可能となる。
また、図６（Ａ）の状態から、最上位置の第３支持片５ｃが下降し、第１電極１が第１支持片７ａ上に載置される前に第３支持片５ｃの下降が停止することにより、あるいは図６（Ｂ）の状態から第３支持片５ｃが上昇して第１電極１を受け、第３支持片５ｃの上昇が最上位置に達する前に停止することにより、最小電極間距離Ａよりも広い広電極間距離（例えば15〜30ｍｍ程度）が決定され、広電極間プラズマ処理が可能となる。
また、図６（Ａ）の状態から、昇降駆動部５ｄの短縮動作による移動手段５の下降動作によって、最上位置の第３支持片５ｃが下降して第１電極１が第１支持片７ａ上に載置され、これによって最小電極間距離Ａが決定され、さらに第３支持片５ｃが第２電極２の下面よりも下の最下位置まで下降することによって、狭電極間プラズマ処理が可能となる。
また、図６（Ａ）の状態から、最上位置の第３支持片５ｃが下降し、第１電極１が第１支持片７ａ上に載置される前に第３支持片５ｃの下降が停止することにより、あるいは図６（Ｂ）の状態から第３支持片５ｃが上昇して第１電極１を受け、第３支持片５ｃの上昇が最上位置に達する前に停止することにより、最小電極間距離Ａよりも広い広電極間距離（例えば15〜30ｍｍ程度）が決定され、広電極間プラズマ処理が可能となる。
すなわち、この成膜用プラズマ処理装置では、プラズマ処理の目的に応じて、最小電極間距離Ａに調整した後、第１電極１と第２電極２の間に第１の反応ガスを介してプラズマ放電させる狭電極間プラズマ処理工程と（図６（Ａ）参照）、最小電極間距離Ａよりも広い広電極間距離に調整した後、第１電極１と第２電極２の間に第２の反応ガスを介してプラズマ放電させる広電極間プラズマ処理工程のいずれか一方を行うか、或いは狭電極間プラズマ処理工程と広電極間プラズマ処理工程を任意の順で連続的に行うプラズマ処理方法を実施することができる。
ここで、「プラズマ処理の目的に応じて」とは、成膜すべき膜の材料、膜の緻密度、基板Ｓ１の厚み等に対応するという意味である。
ここで、「プラズマ処理の目的に応じて」とは、成膜すべき膜の材料、膜の緻密度、基板Ｓ１の厚み等に対応するという意味である。
狭電極間プラズマ処理工程として、例えば、基板Ｓ１の表面に結晶を含むシリコン系半導体膜を形成するプラズマCVD工程が挙げられ、広電極間プラズマ処理工程としては、基板Ｓ１の表面に非晶質シリコン系半導体膜を形成するプラズマCVD工程が挙げられる。
このような結晶を含むシリコン系半導体膜を形成するプラズマCVD工程と、非晶質シリコン系半導体膜を形成するプラズマCVD工程は、いずれか一方の工程のみを行う、あるいは任意の順で両方の工程を連続的に行うことができる。
例えば、膜原料である反応ガスＧ１を所定の流量および圧力で第１電極１と第２電極２との間隙に充填し、第１電極１と第２電極２とに高周波電力を印加することで、第１電極１と第２電極２との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させ、基板Ｓ１上に非晶質の膜、結晶性の膜またはこれらの積層膜を高精度に効率よく形成することができる。例えば、原料ガスとしてＨ2で希釈したＳｉＨ4ガスを使用して、膜厚３００ｎｍのシリコン薄膜を膜厚分布±１０％以内で堆積させることができる。
このような結晶を含むシリコン系半導体膜を形成するプラズマCVD工程と、非晶質シリコン系半導体膜を形成するプラズマCVD工程は、いずれか一方の工程のみを行う、あるいは任意の順で両方の工程を連続的に行うことができる。
例えば、膜原料である反応ガスＧ１を所定の流量および圧力で第１電極１と第２電極２との間隙に充填し、第１電極１と第２電極２とに高周波電力を印加することで、第１電極１と第２電極２との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させ、基板Ｓ１上に非晶質の膜、結晶性の膜またはこれらの積層膜を高精度に効率よく形成することができる。例えば、原料ガスとしてＨ2で希釈したＳｉＨ4ガスを使用して、膜厚３００ｎｍのシリコン薄膜を膜厚分布±１０％以内で堆積させることができる。
（実施形態２（参考例１）：上下並列タイプ）
図９は本発明のプラズマ処理装置の実施形態２における第２電極が昇降する状態を示す説明図である。
実施形態２のプラズマ処理装置は、上下並列タイプの成膜用プラズマ処理装置であって、実施形態１で説明した第１電極用の第１支持片と第２電極用の第２支持片が一体状に形成された１つの一体状支持片７からなり、一体状支持片７上に第１電極１が載置され、移動手段５の上昇動作によって第２電極２が一体状支持片７の下面に圧接されることにより、最小電極間距離Ａが決定されるように構成されている。
つまり、実施形態２は、一体状支持片７に関する点および第２電極２を移動させる構成に関する点以外は、実施形態１と概ね同様の構成である。なお、図９において、図１〜図８で示した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
以下、実施形態２の実施形態１とは異なる点を主に説明する。
図９は本発明のプラズマ処理装置の実施形態２における第２電極が昇降する状態を示す説明図である。
実施形態２のプラズマ処理装置は、上下並列タイプの成膜用プラズマ処理装置であって、実施形態１で説明した第１電極用の第１支持片と第２電極用の第２支持片が一体状に形成された１つの一体状支持片７からなり、一体状支持片７上に第１電極１が載置され、移動手段５の上昇動作によって第２電極２が一体状支持片７の下面に圧接されることにより、最小電極間距離Ａが決定されるように構成されている。
つまり、実施形態２は、一体状支持片７に関する点および第２電極２を移動させる構成に関する点以外は、実施形態１と概ね同様の構成である。なお、図９において、図１〜図８で示した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
以下、実施形態２の実施形態１とは異なる点を主に説明する。
実施形態２において、一体状支持片７は、４本の支持用支柱４ａにおける各段の放電部３の高さ位置に取り付けられ、最小電極間距離Ａと同じ厚みで形成されている（図９（Ｂ）参照）。
また、実施形態２における移動手段５の第３支持片５ｃは、第２電極２を昇降可能に支持するものであり、昇降用支柱５ａへの取付位置が異なる以外は実施形態１と同様に構成されている。つまり、図９（Ｂ）に示す移動手段５の上昇限界付近のときに、第３支持片５ｃ上の第２電極２の上面が一体状支持片７の下面に圧接するように、第３支持片５ｃは昇降用支柱５ａに取り付けられている。なお、この場合も、第３支持片５ｃおよび一体状支持片７は絶縁部材からなる絶縁部材を有して構成されている。
また、実施形態２における移動手段５の第３支持片５ｃは、第２電極２を昇降可能に支持するものであり、昇降用支柱５ａへの取付位置が異なる以外は実施形態１と同様に構成されている。つまり、図９（Ｂ）に示す移動手段５の上昇限界付近のときに、第３支持片５ｃ上の第２電極２の上面が一体状支持片７の下面に圧接するように、第３支持片５ｃは昇降用支柱５ａに取り付けられている。なお、この場合も、第３支持片５ｃおよび一体状支持片７は絶縁部材からなる絶縁部材を有して構成されている。
このように構成された実施形態２の成膜用プラズマ処理装置によれば、移動手段５の上昇動作によって、図９（Ａ）に示す最下位置の第３支持片５ｃが上昇して第２電極２を一体状支持片７に圧接したところで停止することにより、最小電極間距離Ａが決定され、狭電極間プラズマ処理が可能となる（図９（Ｂ）参照）。
また、図９（Ａ）の状態から、移動手段５の下降動作によって、第２電極２が第１電極１から離間して電極間距離を広くすることができ、第２電極２上に基板Ｓ１を容易に設置する、あるいは第２電極２上から基板Ｓ１を容易に取り出すことができる。
また、図９（Ｂ）の状態から、第３支持片５ｃが所定距離だけ下降して最下位置に達する前に停止する、あるいは図９（Ａ）の状態から第３支持片５ｃが所定距離だけ上昇して第２電極２が一体状支持片７に当接する前に停止することにより、最小電極間距離Ａよりも広い広電極間距離が決定され、広電極間プラズマ処理が可能となる。
また、図９（Ａ）の状態から、移動手段５の下降動作によって、第２電極２が第１電極１から離間して電極間距離を広くすることができ、第２電極２上に基板Ｓ１を容易に設置する、あるいは第２電極２上から基板Ｓ１を容易に取り出すことができる。
また、図９（Ｂ）の状態から、第３支持片５ｃが所定距離だけ下降して最下位置に達する前に停止する、あるいは図９（Ａ）の状態から第３支持片５ｃが所定距離だけ上昇して第２電極２が一体状支持片７に当接する前に停止することにより、最小電極間距離Ａよりも広い広電極間距離が決定され、広電極間プラズマ処理が可能となる。
すなわち、この実施形態２の成膜用プラズマ処理装置も、実施形態１と同様に、プラズマ処理の目的に応じて、最小電極間距離Ａに調整した後、第１電極１と第２電極２の間に第１の反応ガスを介してプラズマ放電させる狭電極間プラズマ処理工程と（図９（Ａ）参照）、最小電極間距離Ａよりも広い広電極間距離に調整した後、第１電極１と第２電極２の間に第２の反応ガスを介してプラズマ放電させる広電極間プラズマ処理工程のいずれか一方を行うか、或いは狭電極間プラズマ処理工程と広電極間プラズマ処理工程を任意の順で連続的に行うプラズマ処理方法を実施することができる。
なお、実施形態２の場合、プラズマ処理工程の間、昇降駆動部５ｄによって第３支持片５ｃ上に支持された第２電極２を一体状支持片７へ継続的に圧接させていれば、実施形態１のような熱による部材の伸びによって生じる電極間距離の変動の心配はない。
なお、実施形態２の場合、プラズマ処理工程の間、昇降駆動部５ｄによって第３支持片５ｃ上に支持された第２電極２を一体状支持片７へ継続的に圧接させていれば、実施形態１のような熱による部材の伸びによって生じる電極間距離の変動の心配はない。
（実施形態３：上下並列タイプ）
図１０は本発明のプラズマ処理装置の実施形態３を示す正面から見た構成図である。
この実施形態３のプラズマ処理装置は、上下並列タイプのエッチング用プラズマ処理装置であり、アノード電極である第１電極１が接地され、カソード電極である第２電極２が電源部Ｅと接続されていること以外は、概ね実施形態１と同様に構成されている。図１０では図示されていないが、第１電極１の左端面は、実施形態１における第２電極２を接地させる接地部材８と接続されている（図１および図４参照）。
この場合、第１電極１が昇降するため、実施形態１と同様に第１電極１と接続するガス導入部１ａとしてのガス導入管は可撓性を有することに加え、第１電極１と接続される接地部材８も可撓性を有している。
なお、図１０において、図１〜図８で示した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
図１０は本発明のプラズマ処理装置の実施形態３を示す正面から見た構成図である。
この実施形態３のプラズマ処理装置は、上下並列タイプのエッチング用プラズマ処理装置であり、アノード電極である第１電極１が接地され、カソード電極である第２電極２が電源部Ｅと接続されていること以外は、概ね実施形態１と同様に構成されている。図１０では図示されていないが、第１電極１の左端面は、実施形態１における第２電極２を接地させる接地部材８と接続されている（図１および図４参照）。
この場合、第１電極１が昇降するため、実施形態１と同様に第１電極１と接続するガス導入部１ａとしてのガス導入管は可撓性を有することに加え、第１電極１と接続される接地部材８も可撓性を有している。
なお、図１０において、図１〜図８で示した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
この実施形態３のエッチング用プラズマ処理装置によれば、例えば、フッ素系ガスをアルゴンなどの不活性ガスで希釈したエッチングガスである反応ガスＧ２を所定の流量および圧力で第１電極１と第２電極２との間隙に充填し、第１電極１と第２電極２とに高周波電力を印加することで、第１電極１と第２電極２との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させ、第２電極２上の基板（例えばシリコン基板）を１０ｎｍ／ｓ以上の速度で効率よくエッチングすることができる。
この際、エッチングに最適な電極間距離は、通常、成膜時の最小電極間距離Ａよりも広いため、例えば、広電極間距離を１５〜３０ｍｍに設定した広電極間プラズマエッチング処理が適切である。なお、最小電極間距離Ａに設定した狭電極間プラズマエッチング処理も可能であるが、電極間距離が狭くなるため、反応室Ｒ内の圧力をエッチングに最適な圧力まで高める必要がある。
この際、エッチングに最適な電極間距離は、通常、成膜時の最小電極間距離Ａよりも広いため、例えば、広電極間距離を１５〜３０ｍｍに設定した広電極間プラズマエッチング処理が適切である。なお、最小電極間距離Ａに設定した狭電極間プラズマエッチング処理も可能であるが、電極間距離が狭くなるため、反応室Ｒ内の圧力をエッチングに最適な圧力まで高める必要がある。
（実施形態４（参考例２）：上下並列タイプ）
図示しない実施形態４は、実施形態３と同様に上下並列タイプのエッチング用プラズマ処理装置であって、実施形態２のように第１電極用の第１支持片と第２電極用の第２支持片が一体状に形成された１つの一体状支持片からなり、一体状支持片上に第１電極が載置され、移動手段の上昇動作によって第２電極が一体状支持片の下面に圧接されることにより最小電極間距離Ａが決定されると共に、最小電極間距離Ａよりも広い広電極間距離に設定可能に構成されている（図９参照）。
図示しない実施形態４は、実施形態３と同様に上下並列タイプのエッチング用プラズマ処理装置であって、実施形態２のように第１電極用の第１支持片と第２電極用の第２支持片が一体状に形成された１つの一体状支持片からなり、一体状支持片上に第１電極が載置され、移動手段の上昇動作によって第２電極が一体状支持片の下面に圧接されることにより最小電極間距離Ａが決定されると共に、最小電極間距離Ａよりも広い広電極間距離に設定可能に構成されている（図９参照）。
（実施形態５（参考例３）：左右並列タイプ）
図１１は本発明のプラズマ処理装置の実施形態５を示す正面から見た構成図であり、図１２は本発明の実施形態５の一側面から見た内部構成図であり、図１３は本発明の実施形態５の上方から見た内部構成図であり、図１４は本発明の実施形態５における第１電極が水平方向に移動する状態を示す説明図である。なお、図１１〜図１４において、図１〜図８で示した構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付している。
図１１は本発明のプラズマ処理装置の実施形態５を示す正面から見た構成図であり、図１２は本発明の実施形態５の一側面から見た内部構成図であり、図１３は本発明の実施形態５の上方から見た内部構成図であり、図１４は本発明の実施形態５における第１電極が水平方向に移動する状態を示す説明図である。なお、図１１〜図１４において、図１〜図８で示した構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付している。
実施形態５のプラズマ処理装置は成膜用であり、左右並列タイプである点が主に実施形態１（上下並列タイプ）とは異なるが、実施形態１と同様に、第１電極１１と第２電極１２からなる放電部１３の複数組を備えると共に、チャンバーＣ２、支持手段１４、移動手段１５、電源部Ｅ、ガス導入部１１ａおよび排気部（図示省略）を備えている。特に、実施形態５の場合、第１電極１１および第２電極１２を垂直状に支持しかつこれらの一方を水平方向に移動させるため、支持手段１４および移動手段１５の構成が実施形態１とは異なる。
実施形態５において、第１電極１１がカソード電極であり、第２電極１２がアノード電極であり、これらの構成は実施形態１と同様である。
また、実施形態５では、第２電極１２の放電面に被処理物である基板Ｓ１（図１４参照）が設置され、放電部１３が左右２列で反応室内Ｒに配置された場合を例示しているが、放電部１３の数は２つに限定されるものではなく、１つまたは３つ以上でも本発明は適用可能である。
以下、実施形態５の実施形態１とは異なる点を主に説明する。
また、実施形態５では、第２電極１２の放電面に被処理物である基板Ｓ１（図１４参照）が設置され、放電部１３が左右２列で反応室内Ｒに配置された場合を例示しているが、放電部１３の数は２つに限定されるものではなく、１つまたは３つ以上でも本発明は適用可能である。
以下、実施形態５の実施形態１とは異なる点を主に説明する。
支持手段１４は、側面から見て四角形の頂点位置に配置され左右方向に平行に延びる４本の梁部材１４ａと、４本の梁部材１４ａの左右端部付近を相互に連結する枠体１４ｂと、下方の前後に配置された２本の梁部材１４ａをチャンバーＣ２の底壁内面上に支持する支持台１４ｃと、４本の梁部材１４ａに内向きに取り付けられた複数の一体状支持片１７とを備えてなる。なお、枠体１４ｂは、４本のストレートな部材を組み合わせてなる。
各梁部材１４ａの左端部はチャンバーＣ２の左内壁面に固定され、下方の２本の梁部材１４ａは支持台１４ｃに固定され、各支持台１４ｃはチャンバーＣ２に固定されている。
各梁部材１４ａの左端部はチャンバーＣ２の左内壁面に固定され、下方の２本の梁部材１４ａは支持台１４ｃに固定され、各支持台１４ｃはチャンバーＣ２に固定されている。
一体状支持片１７は、第１電極１１と第２電極１２との間の最小電極間距離Ａと等しい厚みを有する第１部分１７ａと、第２電極１２の厚み以上の厚みを有する第２部分１７ｂとを有してなる。
一体状支持片１７は、左右２列の放電部３における第２電極１２を第２部分１７ｂにて保持し、かつ第２電極１２の放電面に当接させた状態で基板Ｓ１を第１部分１７ａで保持し、かつ第１電極１１と第２電極１２との間の最小電極間距離Ａを第１部分１７ａにて決定する。
１つの第２電極１２を垂直状に保持するために、４つの一体状支持片１７がそれぞれ４本の梁部材１４ａに固定されている。また、１つの第２電極１２を保持する４つの一体状支持片１７と、他の第２電極１２を保持する４つの一体状支持片１７との間は、最小電極間距離Ａにセットされた２つの放電部１３の間の放電部間距離Ｂが最小電極間距離Ａの２倍以上（Ｂ／Ａ≧２）となる間隔に設定されている。
一体状支持片１７は、左右２列の放電部３における第２電極１２を第２部分１７ｂにて保持し、かつ第２電極１２の放電面に当接させた状態で基板Ｓ１を第１部分１７ａで保持し、かつ第１電極１１と第２電極１２との間の最小電極間距離Ａを第１部分１７ａにて決定する。
１つの第２電極１２を垂直状に保持するために、４つの一体状支持片１７がそれぞれ４本の梁部材１４ａに固定されている。また、１つの第２電極１２を保持する４つの一体状支持片１７と、他の第２電極１２を保持する４つの一体状支持片１７との間は、最小電極間距離Ａにセットされた２つの放電部１３の間の放電部間距離Ｂが最小電極間距離Ａの２倍以上（Ｂ／Ａ≧２）となる間隔に設定されている。
移動手段１５は、側面から見て四角形の頂点位置に配置され左右方向に平行に延びる４本の梁部材１５ａと、４本の梁部材１５ａの左右端部付近を相互に連結する枠体１５ｂと、４本の梁部材１５ａに内向きに取り付けられた複数の第３支持片１５ｃと、下方の前後に配置された２本の梁部材１５ａをチャンバーＣ２の底壁内面上に左右水平方向にスライド可能に支持する支持ガイドレール１５ｄと、下方の前後に配置された２本の梁部材１５ａに設けられて各支持ガイドレール１５ｄ上を走行するローラ部材１５ｅと、往復駆動部１５ｆと、往復駆動部１５ｆと４本の梁部材１５ａの左端部と連結してこれらを同期的に左右水平方向に往復移動させる連結部１５ｇとを備えてなる。なお、枠体１５ｂは、４本のストレートな部材を組み合わせてなる。
４本の梁部材１５ａと枠体１５ｂとが相互に連結してなる移動構造体は、支持手段１４の４本の梁部材１４ａと枠体１４ｂとが相互に連結してなる支持構造体の内部空間で左右水平方向に往復移動可能な大きさに形成されている。また、２本の支持ガイドレール１５は、２本の支持台１４ｃの間でチャンバーＣ２の底壁内面に固定されている。
第３支持片１５ｃは、第１電極１１の上端または下端と嵌合する凹部を有する形状である。
１つの第１電極１１を垂直状に保持するために、４つの第３支持片１５ｃがそれぞれ４本の梁部材１５ａに固定されている。また、１つの第１電極１１を保持する４つの第３支持片１５ｃと、他の第１電極１１を保持する４つの第３支持片１５ｃとの間は、２つの放電部１３の間が同時に最小電極間距離Ａにセット可能な間隔に設定されている。
１つの第１電極１１を垂直状に保持するために、４つの第３支持片１５ｃがそれぞれ４本の梁部材１５ａに固定されている。また、１つの第１電極１１を保持する４つの第３支持片１５ｃと、他の第１電極１１を保持する４つの第３支持片１５ｃとの間は、２つの放電部１３の間が同時に最小電極間距離Ａにセット可能な間隔に設定されている。
往復駆動部１５ｆは、２つの油圧シリンダを備える油圧シリンダ機構であり、各油圧シリンダが左右水平方向に伸縮するよう、設置場所の床面に各油圧シリンダを支持する支柱が立設されている。
連結部１５ｇは、２つの油圧シリンダの伸縮ロッドの先端に固定された連結板１５ｇ１と、連結板１５ｇ１と４本の梁部材１５ａの左端とを連結する連結部材１５ｇ２とを備え、往復駆動部１５ｆの左右水平方向の動作を連結板１５ｇ１および４本の連結部材１５ｇ２を介して４本の梁部材１５ａおよびこれらに取り付けられた各第３支持片１５ｃに同期的に伝達するように構成されている。
連結部１５ｇの４本の連結部材１５ｇ２は、チャンバーＣ２の左側壁の４箇所に形成された挿通孔を左右方向に移動可能に挿通しており、さらに、チャンバーＣ２の左側壁には４つの挿通孔と連通して各連結部材１５ｇ２をガイドする筒状のガイド部材１５ｈが取り付けられており、挿通孔と連結部材１５ｇ２の間およびガイド部材１５ｈと連結部材１５ｇ２の間の隙間は耐熱シール材にてシールされている。
連結部１５ｇは、２つの油圧シリンダの伸縮ロッドの先端に固定された連結板１５ｇ１と、連結板１５ｇ１と４本の梁部材１５ａの左端とを連結する連結部材１５ｇ２とを備え、往復駆動部１５ｆの左右水平方向の動作を連結板１５ｇ１および４本の連結部材１５ｇ２を介して４本の梁部材１５ａおよびこれらに取り付けられた各第３支持片１５ｃに同期的に伝達するように構成されている。
連結部１５ｇの４本の連結部材１５ｇ２は、チャンバーＣ２の左側壁の４箇所に形成された挿通孔を左右方向に移動可能に挿通しており、さらに、チャンバーＣ２の左側壁には４つの挿通孔と連通して各連結部材１５ｇ２をガイドする筒状のガイド部材１５ｈが取り付けられており、挿通孔と連結部材１５ｇ２の間およびガイド部材１５ｈと連結部材１５ｇ２の間の隙間は耐熱シール材にてシールされている。
チャンバーＣ２は、金属製の箱型本体部Ｃ２ａと、本体部Ｃ２ａを設置場所の床面上に支持する金属製の脚部Ｃ２ｂとを備えており、第２電極１２が、２本の導電性接地部材８および金属製のチャンバーＣ２を介して接地されている。
ガス導入部（ガス導入管）１１ａは、各第１電極１１の上端に接続されている。
また、電源部Ｅは、実施形態１と同様の構成である。
実施形態５では、移動手段１５によって第１電極１１が左右方向に移動するため、第１電極１と接続されるガス導入部１１ａおよび給電ケーブルｅ３の少なくとも一部は、第１電極１１の移動を許容しかつ追随できるよう可撓性を有している。
なお、実施形態５の場合、第１電極１１の給電箇所は、第１電極１１の下端面の前後方向中央位置とされている。また、第２電極１２の接地箇所は、第２電極１２の上端面の前後方向中央の両側位置とされている。
ガス導入部（ガス導入管）１１ａは、各第１電極１１の上端に接続されている。
また、電源部Ｅは、実施形態１と同様の構成である。
実施形態５では、移動手段１５によって第１電極１１が左右方向に移動するため、第１電極１と接続されるガス導入部１１ａおよび給電ケーブルｅ３の少なくとも一部は、第１電極１１の移動を許容しかつ追随できるよう可撓性を有している。
なお、実施形態５の場合、第１電極１１の給電箇所は、第１電極１１の下端面の前後方向中央位置とされている。また、第２電極１２の接地箇所は、第２電極１２の上端面の前後方向中央の両側位置とされている。
このように構成された実施形態５のプラズマ処理装置によれば、移動手段１５の左方向への水平動作によって、図１４（Ａ）に示す往復駆動部の伸長限界位置の第３支持片１５ｃが左方向へ移動して第１電極１１を一体状支持片１７に圧接したところで停止することにより、最小電極間距離Ａが決定され、狭電極間プラズマ処理が可能となる（図１４（Ｂ）参照）。
また、図１４（Ａ）の状態から、移動手段１５の右方向への水平動作によって、第１電極１１が第２電極１２から離間して電極間距離を広くすることができ、第２電極１２に沿って基板Ｓ１を容易に設置する、あるいは第２電極１２から基板Ｓ１を容易に取り出すことができる。
また、図１４（Ｂ）の状態から、第３支持片１５ｃが所定距離だけ右方向へ移動する、あるいは図１４（Ａ）の状態から第３支持片１５ｃが所定距離だけ左方向へ移動して第１電極１１が一体状支持片１７に当接する前に停止することにより、最小電極間距離Ａよりも広い広電極間距離が決定され、広電極間プラズマ処理が可能となる。
また、図１４（Ａ）の状態から、移動手段１５の右方向への水平動作によって、第１電極１１が第２電極１２から離間して電極間距離を広くすることができ、第２電極１２に沿って基板Ｓ１を容易に設置する、あるいは第２電極１２から基板Ｓ１を容易に取り出すことができる。
また、図１４（Ｂ）の状態から、第３支持片１５ｃが所定距離だけ右方向へ移動する、あるいは図１４（Ａ）の状態から第３支持片１５ｃが所定距離だけ左方向へ移動して第１電極１１が一体状支持片１７に当接する前に停止することにより、最小電極間距離Ａよりも広い広電極間距離が決定され、広電極間プラズマ処理が可能となる。
すなわち、この実施形態５の成膜用プラズマ処理装置も、実施形態１と同様に、プラズマ処理の目的に応じて、最小電極間距離Ａに調整した後、第１電極１１と第２電極１２の間に第１の反応ガスを介してプラズマ放電させる狭電極間プラズマ処理工程と（図１４（Ｂ）参照）、最小電極間距離Ａよりも広い広電極間距離に調整した後、第１電極１１と第２電極１２の間に第２の反応ガスを介してプラズマ放電させる広電極間プラズマ処理工程のいずれか一方を行うか、或いは狭電極間プラズマ処理工程と広電極間プラズマ処理工程を任意の順で連続的に行うプラズマ処理方法を実施することができる。
ところで、少なくとも一体状支持片１７の第１電極１１が圧接される部分は、耐衝撃性を有する金属材料から形成されることが好ましく、このような金属材料としては、例えば鉄クロム系金属が挙げられる。
梁部材１５ａおよび連結部材１５ｇ２の材料は、導電性と絶縁性のどちらでもよいが、加工性および耐熱性の観点から、例えば、ステンレス、あるいはアルミ合金の金属材料が好ましい。
第３支持片１５ｃは、第３支持片１５ｃにて支持された状態の第１電極１１から電流が第３支持片１５ｃを介して梁部材１５ａへ流れないように、例えば、アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物またはセラミック等の絶縁材料、中でも熱伝導率が低いジルコニアが第１電極１１と梁部材１５ａの間に介在するように構成されていることが好ましい。熱伝導率が低い絶縁材料が介在する構成とすれば、第３支持片１５ｃにて支持された第１電極１１の熱が梁部材１５ａへ伝わり難くなり、梁部材１５ａの熱膨張による伸びを抑えることもできる。さらに、少なくとも第３支持片１５ｃの第１電極１と当接する部分は、耐衝撃性を有する金属材料から形成されることが好ましく、このような金属材料としては、例えば鉄クロム系金属が挙げられる。
梁部材１５ａおよび連結部材１５ｇ２の材料は、導電性と絶縁性のどちらでもよいが、加工性および耐熱性の観点から、例えば、ステンレス、あるいはアルミ合金の金属材料が好ましい。
第３支持片１５ｃは、第３支持片１５ｃにて支持された状態の第１電極１１から電流が第３支持片１５ｃを介して梁部材１５ａへ流れないように、例えば、アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物またはセラミック等の絶縁材料、中でも熱伝導率が低いジルコニアが第１電極１１と梁部材１５ａの間に介在するように構成されていることが好ましい。熱伝導率が低い絶縁材料が介在する構成とすれば、第３支持片１５ｃにて支持された第１電極１１の熱が梁部材１５ａへ伝わり難くなり、梁部材１５ａの熱膨張による伸びを抑えることもできる。さらに、少なくとも第３支持片１５ｃの第１電極１と当接する部分は、耐衝撃性を有する金属材料から形成されることが好ましく、このような金属材料としては、例えば鉄クロム系金属が挙げられる。
また、プラズマ処理時には、梁部材１４ａおよび梁部材１５ａはプラズマからの輻射熱を受けて熱膨張し僅かに伸びる。したがって、梁部材１４ａと梁部材１５ａの熱膨張率は同じであることが好ましく、そのために、梁部材１４ａと梁部材１５ａは同じ材料にて形成されていることが好ましく、両者は太さおよび形状も同一の同じ部材であることがさらに好ましい。さらには、梁部材１４ａおよび梁部材１５ａが受ける輻射熱量を同じにするために、第１電極１１と第２電極１２の間のプラズマ放電領域から梁部材１４ａまでの距離と、プラズマ放電領域から梁部材１５ａまでの距離がほぼ同じとされている。
このようにすれば、プラズマ処理時の支持構造体の梁部材１４ａの伸び量と移動構造体の梁部材１５ａの伸び量が同等となるため、移動手段１５の第３支持片１５ｃにて第１電極１１を支持する狭電極間プラズマ処理および広電極間プラズマ処理工程において、所定の電極間距離の変動を小さく抑えることができる。
なお、実施形態５の場合、プラズマ処理工程の間、往復駆動部１５ｆによって第３支持片１５ｃにて保持された第１電極１１を一体状支持片１７へ継続的に圧接させていれば、実施形態１のような熱による部材の伸びによって生じる電極間距離の変動の心配はない。
また、実施形態５では、移動構造体の下部の梁部材１５ａにローラ１５ｅを設けて支持ガイドレール１５ｄ上を走行させる構成を例示したが、支持ガイドレール１５ｄに複数のローラを設けて梁部材１５ａを走行させるようにしてもよい。
なお、実施形態５の場合、プラズマ処理工程の間、往復駆動部１５ｆによって第３支持片１５ｃにて保持された第１電極１１を一体状支持片１７へ継続的に圧接させていれば、実施形態１のような熱による部材の伸びによって生じる電極間距離の変動の心配はない。
また、実施形態５では、移動構造体の下部の梁部材１５ａにローラ１５ｅを設けて支持ガイドレール１５ｄ上を走行させる構成を例示したが、支持ガイドレール１５ｄに複数のローラを設けて梁部材１５ａを走行させるようにしてもよい。
（実施形態６（参考例４）：左右並列タイプ）
図１５は本発明のプラズマ処理装置の実施形態６を示す正面から見た構成図である。
この実施形態６のプラズマ処理装置は、左右並列タイプのエッチング用プラズマ処理装置であり、アノード電極である第１電極１１が接地され、カソード電極である第２電極１２が電源部Ｅと接続されていること以外は、概ね実施形態５と同様に構成されている。図１５では図示されていないが、第１電極１１の上端面は、実施形態５における第２電極１２を接地させる接地部材８と接続されている（図１２参照）。
この場合も、第１電極１１が左右方向へ水平移動するため、実施形態５と同様に第１電極１１と接続するガス導入部１１ａとしてのガス導入管は可撓性を有することに加え、第１電極１１と接続される接地部材８も可撓性を有している。例えば、チャンバーＣ１の箱型本体部Ｃ１ａと第１電極１とを接続する接地部材８は、可撓性を有する金属製網部材とすることができる。
なお、図１５において、図１１〜図１４で示した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
図１５は本発明のプラズマ処理装置の実施形態６を示す正面から見た構成図である。
この実施形態６のプラズマ処理装置は、左右並列タイプのエッチング用プラズマ処理装置であり、アノード電極である第１電極１１が接地され、カソード電極である第２電極１２が電源部Ｅと接続されていること以外は、概ね実施形態５と同様に構成されている。図１５では図示されていないが、第１電極１１の上端面は、実施形態５における第２電極１２を接地させる接地部材８と接続されている（図１２参照）。
この場合も、第１電極１１が左右方向へ水平移動するため、実施形態５と同様に第１電極１１と接続するガス導入部１１ａとしてのガス導入管は可撓性を有することに加え、第１電極１１と接続される接地部材８も可撓性を有している。例えば、チャンバーＣ１の箱型本体部Ｃ１ａと第１電極１とを接続する接地部材８は、可撓性を有する金属製網部材とすることができる。
なお、図１５において、図１１〜図１４で示した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
この実施形態６のエッチング用プラズマ処理装置によれば、第２電極１２に沿って設置した基板（例えばシリコン基板）を実施形態３および４と同様にエッチングすることができる。
なお、この場合も、エッチングに最適な電極間距離は、通常、成膜時の最小電極間距離Ａよりも広いため、例えば、広電極間距離を１５〜３０ｍｍに設定した広電極間プラズマエッチング処理が適切である。なお、最小電極間距離Ａに設定した狭電極間プラズマエッチング処理も可能であるが、電極間距離が狭くなるため、反応室Ｒ内の圧力をエッチングに最適な圧力まで高める必要がある。
なお、この場合も、エッチングに最適な電極間距離は、通常、成膜時の最小電極間距離Ａよりも広いため、例えば、広電極間距離を１５〜３０ｍｍに設定した広電極間プラズマエッチング処理が適切である。なお、最小電極間距離Ａに設定した狭電極間プラズマエッチング処理も可能であるが、電極間距離が狭くなるため、反応室Ｒ内の圧力をエッチングに最適な圧力まで高める必要がある。
１、１１ 第１電極
１ａ、１１ａ ガス導入部（ガス導入管）
２、１２ 第２電極
３、１３ 放電部
４、１４ 支持手段
４ａ 支持用支柱
４ｂ 枠体
５、１５ 移動手段
５ａ 昇降用支柱
５ｂ 枠体
５ｃ、１５ｃ 第３支持片
５ｄ、１５ｆ 昇降駆動部
５ｅ、１５ｇ 連結部
６ 排気部
７、１７ 一体状支持片
７ａ 第１電極用の第１支持片
７ｂ 第２電極用の第２支持片
８ 接地部材
Ａ 最小電極間距離
Ｂ 放電部間距離
Ｃ１、Ｃ２ チャンバー
Ｅ 電源部
Ｇ１、Ｇ２ 反応ガス
Ｒ 反応室
Ｓ１、Ｓ２ 基板
１ａ、１１ａ ガス導入部（ガス導入管）
２、１２ 第２電極
３、１３ 放電部
４、１４ 支持手段
４ａ 支持用支柱
４ｂ 枠体
５、１５ 移動手段
５ａ 昇降用支柱
５ｂ 枠体
５ｃ、１５ｃ 第３支持片
５ｄ、１５ｆ 昇降駆動部
５ｅ、１５ｇ 連結部
６ 排気部
７、１７ 一体状支持片
７ａ 第１電極用の第１支持片
７ｂ 第２電極用の第２支持片
８ 接地部材
Ａ 最小電極間距離
Ｂ 放電部間距離
Ｃ１、Ｃ２ チャンバー
Ｅ 電源部
Ｇ１、Ｇ２ 反応ガス
Ｒ 反応室
Ｓ１、Ｓ２ 基板
Claims (15)
- 反応室と、該反応室に反応ガスを導入するガス導入部と、前記反応室から反応ガスを排気する排気部と、前記反応室内に対向状に配置されかつ反応ガスを介してプラズマ放電させる平板状の第１電極および第２電極と、前記第１電極または前記第２電極を支持して対向方向に移動可能とする移動手段と、前記第１電極に当接して支持を行う第１電極用の第１支持片と、前記第２電極に当接して支持を行う第２電極用の第２支持片とが設けられ、
前記移動手段の移動動作によって、前記第１電極と前記第２電極との電極間距離が調整され、
前記移動手段の移動動作による移動方向において、前記第１電極が前記第１支持片に当接しかつ前記第２電極が前記第２支持片に当接することにより、プラズマ処理可能な電極間距離における前記第１電極と前記第２電極との最小電極間距離が決定されることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記第１支持片は、前記第１電極を水平状に支持可能であり、前記第１電極の周縁部の下面に当接して前記第１電極を所定位置に位置決めし、
前記第２支持片は、前記第１支持片の下方に配置されて、前記第２電極を水平状に支持可能であり、前記第２電極の周縁部の下面または上面に当接して前記第２電極を所定位置に位置決めし、
前記移動手段は、前記第１電極または前記第２電極の周縁部の下面を水平状に支持可能な第３支持片を備え、
前記第３支持片で前記第１電極を支持する場合には、前記第３支持片の下降動作によって、前記第１電極を前記第１支持片上に載置し、前記第１支持片に前記第１電極が当接しかつ前記第２支持片に前記第２電極が当接する状態として、前記最小電極間距離が決定され、
前記第３支持片で前記第２電極を支持する場合には、前記第３支持片の上昇動作によって、前記第２電極を前記第２支持片の下面に圧接した状態で支持し、前記第１支持片に前記第１電極が当接しかつ前記第２支持片に前記第２電極が当接する状態として、前記最小電極間距離が決定される請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第１支持片および前記第２支持片が設けられた支持手段を備え、
前記支持手段は、前記反応室内における前記第１電極および前記第２電極の周囲に配置された複数本の支持用支柱がさらに設けられ、該支持用支柱に前記第１支持片および前記第２支持片が取り付けられている請求項２に記載のプラズマ処理装置。 - 前記移動手段は、前記反応室内における前記第１電極および前記第２電極の周囲に配置された複数本の昇降用支柱と、該複数本の昇降用支柱を連結する枠体と、昇降駆動部と、前記昇降駆動部と前記昇降用支柱または前記枠体とを連結し前記昇降駆動部の昇降動作を伝達する連結部とを備え、
前記第３支持片は、前記第１支持片および前記第２支持片と干渉しないように前記昇降用支柱に取り付けられている請求項３に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第３支持片は、少なくとも絶縁材料からなる絶縁部材を有して構成されている請求項４に記載のプラズマ処理装置。
- 前記支持手段が、前記支持用支柱に前記第１支持片および前記第２支持片を上下複数段で有し、
前記上下複数段の前記第１支持片および前記第２支持片に対応して上下複数段で前記第１電極および前記第２電極がそれぞれ設けられ、
前記移動手段が、上下複数段の前記第１電極または前記第２電極に対応する前記第３支持片を上下複数段で有している請求項４または５に記載のプラズマ処理装置。 - 前記支持用支柱と前記昇降用支柱とが同じ材料にて形成されている請求項４〜６のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
- 前記第１電極と前記第２電極の間のプラズマ放電領域から前記支持用支柱までの距離と、前記プラズマ放電領域から前記昇降用支柱までの距離が同じである請求項７に記載のプラズマ処理装置。
- 前記移動手段は、前記第３支持片の上昇動作によって、前記第３支持片にて前記第１電極を持ち上げて前記第２電極から離間させ、前記第３支持片の下降動作によって、前記第３支持片上の前記第１電極を前記第１支持上に載置した後、前記第３支持片を前記第２電極の上面よりも下に下降させるように構成された請求項２〜８のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
- 前記第１電極がカソード電極であり、前記第２電極がアノード電極であり、前記移動手段によってアノード電極を移動させる請求項１〜９のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
- 前記第１電極がアノード電極であり、前記第２電極がカソード電極であり、前記移動手段によってカソード電極を移動させる請求項１〜９のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
- 請求項１に記載のプラズマ処理装置を用いて前記第１電極または前記第２電極に設置された基板の表面をプラズマ処理する方法であって、
プラズマ処理の目的に応じて、前記移動手段の動作によって、前記第１電極と前記第２電極の間を前記最小電極間距離に調整した後、前記第１電極と前記第２電極の間に反応ガスを介してプラズマ放電させる狭電極間プラズマ処理工程と、前記第１電極と前記第２電極の間を前記最小電極間距離よりも広い広電極間距離に調整した後、前記第１電極と前記第２電極の間に反応ガスを介してプラズマ放電させる広電極間プラズマ処理工程のいずれか一方を行うか、或いは前記狭電極間プラズマ処理工程と前記広電極間プラズマ処理工程を任意の順で連続的に行うプラズマ処理方法。 - 前記第１支持片は、前記第１電極を水平状に支持可能であり、前記第１電極の周縁部の下面に当接して前記第１電極を所定位置に位置決めし、
前記第２支持片は、前記第１支持片の下方に配置されて、前記第２電極を水平状に支持可能であり、前記第２電極の周縁部の下面または上面に当接して前記第２電極を所定位置に位置決めし、
前記移動手段は、前記第１電極または前記第２電極の周縁部の下面を水平状に支持可能な第３支持片を備え、
前記第３支持片で前記１電極を支持する場合には、前記第３支持片の下降動作によって、前記第１電極を前記第１支持片上に載置し、前記第１支持片に前記第１電極が当接しかつ前記第２支持片に前記第２電極が当接する状態として、前記最小電極間距離の調整を行い、
前記第３支持片で前記第２電極を支持する場合には、前記第３支持片の上昇動作によって、前記第２電極を前記第２支持片の下面に圧接した状態で支持し、前記第１支持片に前記第１電極が当接しかつ前記第２支持片に前記第２電極が当接する状態として、前記最小電極間距離の調整を行う請求項１２に記載のプラズマ処理方法。 - 前記最小電極間距離の調整が、前記第１電極を支持する前記第３支持片が下降することにより前記第１電極が前記第１支持片上に載置された後、前記第３支持片が前記第２電極よりも下方まで下降して停止することにより行われる請求項１３に記載のプラズマ処理方法。
- 前記狭電極間プラズマ処理工程は基板の表面に結晶を含むシリコン系半導体膜を形成するプラズマCVD工程であり、前記広電極間プラズマ処理工程は基板の表面に非晶質シリコン系半導体膜を形成するプラズマCVD工程である請求項１２〜１４のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
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