JPS645760B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はプラズマ利用装置における高周波電
極への電力制御装置に関するものである。

一般に、例えばプラズマCVD装置のように作
業圧力が10^-1〜10Torrの範囲にあるものにおい
ては放電インピーダンスが非常に低いため、電極
の表面電位のわずかな差でもプラズマが集中的に
発生する部分と非常に発生しにくい部分とにわか
れることが認められる。特にインライン式の大型
装置ともなると、プラズマを発生させる電極（こ
の電極には通常350KHz〜13.56MHzの発振周波数
をもつ高周波電力が印加される）が必然的に大型
化し、上記の弊害が無視できなくなる。もしこの
ような弊害をそのままにして運転すると、成膜速
度が不均一となり、膜厚分布も悪化するため生産
装置として使用できなくなる。

そこで、プラズマ利用装置における不均一はプ
ラズマの発生を防ぐ方法として従来、大きな寸法
の電極をRFの電位分布の不均一の無視できる長
さ（約１ｍ）以下に細分化してそれぞれ独立した
電極として構成し、各独立した電極にそれぞれ独
立した電源を接続して電力を制御する方法や、電
極そのものは大きな寸法のままにして電力供給部
を複数個設け、真空槽の外側すなわち大気側で各
電力供給部を高周波抵抗の低い、例えばCu平板
やCu板にAgメツキしたものから成るRF配線な
どで接続し、一つの高周波電源を用いて複数の各
電力供給部を介して一つの電極に電力を供給する
方法が提案されている。

しかしながら、前者の方法では各細分化された
電極の電力（電位）を独立して制御できるためプ
ラズマを均一にするにはそれぞれの電源出力を制
御することにより比較的均一なプラズマを容易に
形成することはできるが、電源の数が複数とな
り、かさばり、コストも高くなるだけでなく、制
御パラメータが増すため操作性にも難点がある。
また後者の方法では１点の供給端子方式の場合よ
り電位分布は改善されるが、各電力供給端子を結
ぶRF配線が１ｍ以上になると僅かな電位差が生
じて、しばしばプラズマが不均一となる。例えば
RF電力の供給点を電極の中央位置に選んでそこ
から各電力供給部へ給電すると、高周波のアンテ
ナの場合と同様に電極の開放端部で電位が高くな
り、供給点では電位が最小となる。その結果、電
極の両端でのみプラズマが発生し、中央部分では
プラズマが発生しにくい。またRF電力の供給点
を電極の一方の端位置に選ぶと供給点から最も離
れた位置すなわち他方の端位置において電位が最
高となり、この他方の端のみにプラズマが形成さ
れることになる。

この発明の目的は上記のような従来の方法にお
ける欠点を解消した新規な制御装置を提供するこ
とにある。

従つて、この発明によれば、プラズマ利用装置
における高周波電極に対して複数個のRF供給端
子を設け、各RF供給端子を共通のRF電源に接続
し、各RF供給端子におけるバイアス電圧を検出
し、これに基いて各RF供給端子の電圧を等しく
設定する設定装置を設けた高周波電極への電力制
御装置が提供される。

この発明の電力制御装置においては各RF供給
端子におけるバイアス電圧はそれに接続されたバ
イアス電圧プローブとバイアス電圧メータで検出
され得る。設定装置は好ましくは中心電位となる
RF供給端子以外の各端子とRF電源との間に挿置
された可変容量から成ることができ、この可変容
量を、検出したバイアス電圧に基いて調整して各
RF供給端子における電圧が等しくなるようにす
る。また上記設定装置は別の実施例によれば各
RF供給端子に共通に接続されたRF配線と、この
RF配線に対して摺動可能に取付けられた接触子
とから成ることができ、上記接触子はマツチング
回路を介してRF電源に接続され、この場合には
接触子を動かすことによつて各RF供給端子にお
ける電圧が等しくなるように設定する。

従つて、従来プラズマ利用装置における大型電
極（１辺が1000ｍ／ｍ以上）へRF電力を供給す
る場合に電極の各点で電圧のばらつきが発生しが
ちで、例え供給点を複数にしても前述のように必
ずしも改善されなかつたが、この発明によれば、
大型電極へのRF供給点を複数個設け、大気中で
分配するものでは中心電位以外のものに対して直
列に接続された可変容量か、または各RF供給点
に対するRF配線に摺動可能に取付けられた接触
子の初期設定によつて、大型電極面の各点におけ
るRF電位を均一にすることができ、その結果
CVD装置等におけるプラズマ発生の均一化を容
易に実現することができる。

以下この発明を添附図面を参照してさらに説明
する。

第１図にはこの発明の一実施例を示し、１は真
空槽、２は真空槽１内に設けられた高周波電極
で、この電極は例えば長さ2100、幅600の長方形
であり得る。３ａ，３ｂ，３ｃは高周波電極２に
対するRF供給端子で、RF供給端子３ａはマツチ
ング回路４を介してRF電源５に接続され、従つ
てRF電力の基準供給点を成している。またこの
基準のRF供給端子３ａとその他のRF供給端子３
ｂ，３ｃの各々との間に電位制御用の可変容量
６，７がそれぞれ挿置されている。また８ａ，８
ｂ，８ｃはそれぞれのRF供給端子３ａ，３ｂ，
３ｃに接続されたバイアス電圧モニタ用プローブ
であり、これらのプローブで検知したバイアス電
圧は計測器９で測定され得る。

このように構成した装置の動作について説明す
ると、まず計測器９で各RF供給端子３ａ〜３ｃ
におけるバイアス電圧を測定し、それぞれのRF
供給端子における電圧が互いに等しくなる（例え
ば約1Torrで50V〜70V（DC））ように可変容量
６，７を調整して初期設定を行なう。これにより
一つの電極で全体の出力を制御することができ
る。

次に別の実施例を示す第２図を参照すると、第
１図の実施例に対応した構成要素は第１図と同じ
符号で示す。この実施例では電位制御用の可変容
量の代りに各RF供給端子３ａ，３ｂ，３ｃをRF
配線１０で共通に接続され、この共通のRF配線
１０に対してRF出力線１１に接続された接触子
１２が摺動可能に取付けられている。その他の構
成は第１図の場合と同様である。この例では計測
器９で測定した各RF供給端子におけるバイアス
電圧に基いて接触子１２を摺動させて各RF供給
端子における電圧が等しくなる位置に固定する。

第３図にはプラズマ利用装置における高周波電
極の導入装置の一例を示し、１３は真空槽で、そ
の電極導入開口部１３ａを通つてシールド本体１
４が軸受部材１５およびＯリング１６，１７，１
８を介して取付部材１９および固着部材２０，２
１によつて摺動可能にかつ気密に取付けられてい
る。このシールド本体１４の上端は電極板２２を
受けるシールド板２３に固着されている。またシ
ールド本体１４内には電極軸管２４および給水管
２５が同軸にのびており、電極軸管２４の上端は
図示したように電極板２２に端子ブロツク２６を
介して電気的に接続されている。また給水管２５
の上端は開放しており、従つてこの給水管２５の
内部を通つて供給される冷却水はその上端からこ
の管と電極軸管２４の内壁との間の空所を通つて
戻り、電極軸管２４を冷却する。２７，２８は絶
縁ブツシユであり、シールド本体１４の下端に対
してキヤツプ２９によつてＯリング３０，３１を
介して電極軸管２４を密封保持している。また３
２は給水ジヤケツトと電極端子との組立体で、こ
の組立体は給水管２５および電極軸管２４の下方
端部に装着されている。このように構成された電
極導入装置が第１，２図に示すような各RF供給
端子に対して用いられ得る。

【図面の簡単な説明】

第１，２図はこの発明による二つの実施例を示
す概略構成図、第３図は第１，２図の装置に使用
できる電極導入装置の一実施例を示す部分断面図
である。 図中、１：真空槽、２：高周波電極、３ａ，３
ｂ，３ｃ：RF供給端子、４：マツチング回路、
５：RF電源、６，７：可変容量、８ａ，８ｂ，
８ｃ：プローブ、９：メータ、１０：RF配線、
１２：接触子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高周波電極に対して、各々共通のRF電源に
   接続された複数個のRF供給端子を設け、各RF供
   給端子におけるバイアス電圧を検出して各RF供
   給端子の電圧が等しくなるように設定する設定装
   置を設けたことを特徴とするプラズマ利用装置に
   おける高周波電極への電力制御装置。 ２ バイアス電圧の検出を、各RF供給端子に接
   続したバイアス電圧プローブとバイアス電圧メー
   タで行なうようにした特許請求の範囲第１項に記
   載の装置。 ３ 設定装置が中心電位となるRF供給端子以外
   の各RF供給端子と共通のRF電源との間に挿置さ
   れた可変容量から成る特許請求の範囲第１項に記
   載の装置。 ４ 設定装置が各RF供給端子に共通に設けられ
   たRF配線と、RF電源に接続されかつ上記RF配
   線に対して摺動可能に取付けられた接触子とから
   成る特許請求の範囲第１項に記載の装置。