JPH10112457A

JPH10112457A - 表面処理装置

Info

Publication number: JPH10112457A
Application number: JP8283313A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Takagi; 朋子高木; Kojin Nakagawa; 行人中川
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2016-10-04
Also published as: JP3597330B2

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマの拡散を自在に調整することが可能
な簡易な機構を有した表面処理装置を提供する。【解決手段】ＶＨＦ帯の高周波電力が供給される電極
体３が設けられた真空容器１内には基板ホルダー４が真
空容器１に短絡された状態で配置され、基板ホルダー４
から真空容器１への高周波電流の経路の長さを変更する
電流経路長変更手段６が備えられる。電流経路長変更手
段６は、所定の処理の際には高周波電流の経路を短く
し、プラズマクリーニングの際には長くする。真空容器
１の壁面の内側に防着板７が短絡して設けられる場合、
電流経路長変更手段６は防着板７から真空容器１への高
周波電流の経路の長さを変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、プラズマを利
用して基板の表面に各種の処理を施す装置、例えばプラ
ズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ（化学的気相成
長）装置などに関するものであり、特に高周波電力によ
りプラズマを生成するタイプの表面処理装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】基板の表面に各種理を施すことは、ＬＳ
Ｉ（大規模集積回路）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、
情報記録ディスク等の製作において盛んに行われてい
る。表面処理の種類は、薄膜形成、エッチング、表面改
質など多岐に亘るが、多くの場合、プラズマの物理的又
は化学的作用を利用した表面処理が採用されている。こ
のような表面処理のためのプラズマ生成の方式には、い
くかのタイプが存在するが、高密度プラズマを高効率で
得る観点から、高周波電力により生じさせた気体放電を
使用する方式が頻繁に採用されている。

【０００３】図６は、このような高周波電力による気体
放電を使用した従来の表面処理装置の構成を説明する概
略図である。図６に示す表面処理装置は、排気系１１を
備えた真空容器１と、真空容器１内に放電用ガスを導入
するガス導入系２と、放電用ガスが導入される空間を臨
むようにして真空容器１内に設けられた電極体３と、こ
の電極体３に対向する真空容器１内の位置に基板４０を
保持する基板ホルダー４と、電極体３に高周波電力を供
給して放電用ガスを高周波放電させてプラズマを生成す
る電力供給機構５とを具備している。

【０００４】電力供給機構５は、高周波電源５１と、高
周波電源５１から電極体３への電力供給経路上に設けら
れた整合器５２等から構成され、所定の周波数及び電力
の高周波を電極体３に供給する。ガス導入系２からは、
所定の放電用ガスが導入されており、電極体３に供給さ
れた高周波電力によって気体放電が生じ、これによって
電極体３の前方にプラズマが生成される。生成されたプ
ラズマの作用により、基板４０の表面に所定の処理が施
される。高周波電力としては、ＨＦ帯に属する１３．５
６ＭＨｚの周波数のものが使用されることが多い。例え
ば、表面処理としてアモルファスシリコン薄膜をプラズ
マＣＶＤにより作成する処理を行う場合、シラン系のガ
スと水素ガスとを混合してガス導入系２によって導入
し、プラズマ中でのシランの分解を利用して基板４０の
表面にアモルファスシリコン薄膜を作成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記表面処理装置で
は、プラズマを利用して処理を行うため、プラズマによ
る生成物等が真空容器内の構造物に付着する。例えば、
上述したプラズマＣＶＤ等による薄膜作成処理では、薄
膜は基板の表面のみならず基板ホルダーの露出部分や真
空容器の壁面などにも堆積する。また、プラズマエッチ
ングでは、エッチングされた基板の材料が真空容器内を
浮遊して真空容器の壁面に付着することがある。このよ
うな真空容器内の構造物への付着物は、所定の量に達す
ると自重により剥離して落下し、再び真空容器内を浮遊
する。このような浮遊物が基板の表面に達すると、基板
を汚損させたり表面欠陥を生じさせたりする問題があ
る。

【０００６】このような問題を解決する手段としては、
真空容器内の構造物への付着物をプラズマエッチングに
より除去するプラズマクリーニングの手法が有効であ
る。プラズマクリーニングを行うには、通常の表面処理
以外の際に、エッチング作用を生ずるガスを導入してプ
ラズマを生成し、そのプラズマを真空容器内の構造物の
表面に行き渡らせるようにして付着物をエッチング除去
する。

【０００７】上記プラズマクリーニングを効率良く行う
ためには、真空容器内の構造物に充分プラズマが行き渡
るようにすること、即ち、プラズマの拡散を促進するこ
とが重要である。しかし一方、通常の表面処理の際に
は、プラズマの拡散は処理に必要な範囲に止められるべ
きであり、それ以上拡散させることが好ましくない。例
えば、薄膜作成を行う処理においてプラズマを必要以上
に拡散させると、上述したような基板の表面以外の部分
への膜堆積を増長させることになる。また、不必要にプ
ラズマが拡散することは、必要の無い部分でプラズマを
消費していることになり、エネルギー効率の点でも問題
がある。

【０００８】このような課題を勘案すると、プラズマの
拡散を自在に調整できる機能を有した装置が必要である
との結論になるが、従来の表面処理装置では、これを達
成する簡易な機構は存在せず、必要に応じてプラズマの
拡散を調整することができなかった。本願の発明は、か
かる課題を解決するためになされたものであり、プラズ
マの拡散を自在に調整することが可能な簡易な機構を有
した表面処理装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えた真空
容器と、真空容器内に放電用ガスを導入するガス導入系
と、放電用ガスが導入される空間を臨むようにして真空
容器内に真空容器とは絶縁して設けられた電極体と、真
空容器内の所定位置に基板を保持する基板ホルダーと、
電極体に高周波電力を供給して放電用ガスを高周波放電
させてプラズマを生成する電力供給機構とを具備し、生
成したプラズマを利用して基板の表面に所定の処理を施
す表面処理装置において、前記基板ホルダーは、真空容
器に短絡して接続されていて電気的に接地されており、
前記電極体に高周波電力が供給されてプラズマが生成さ
れた際に、基板ホルダーから真空容器に向かって流れる
高周波電流の経路の長さを変更する電流経路長変更手段
が設けられているという構成を有する。また、上記課題
を解決するため、請求項２記載の発明は、上記請求項１
の構成において、電流経路長変更手段は、基板ホルダー
の真空容器への接続部分とは異なる場所で基板ホルダー
と真空容器とを短絡することが可能に配置された短絡部
材であるという構成を有する。また、上記課題を解決す
るため、請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２の
構成において、ガス導入系は、真空容器内をプラズマエ
ッチングしてクリーニングするクリーニング用ガスを真
空容器内に導入することが可能になっており、電流経路
長変更手段は、所定の処理を基板の表面に施す際には高
周波電流の経路を短くし、プラズマクリーニングの際に
は長くすることが可能になっているという構成を有す
る。また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発
明は、排気系を備えた真空容器と、真空容器内に放電用
ガスを導入するガス導入系と、放電用ガスが導入される
空間を臨むようにして真空容器内に真空容器とは絶縁し
て設けられた電極体と、真空容器内の所定位置に基板を
保持する基板ホルダーと、電極体に高周波電力を供給し
て放電用ガスを高周波放電させてプラズマを生成する電
力供給機構とを具備し、生成したプラズマを利用して基
板の表面に所定の処理を施す表面処理装置において、前
記真空容器の壁面の内側には、当該壁面へのプラズマ生
成物の付着を防止する防着板が当該真空容器に対して短
絡して接続されており、前記電極体に高周波電力が供給
されてプラズマが生成された際に、防着板から真空容器
に向かって流れる高周波電流の経路の長さを変更する電
流経路長変更手段が設けられているという構成を有す
る。また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発
明は、上記請求項４の構成において、電流経路長変更手
段は、防着板の真空容器への接続部分とは異なる場所で
防着板と真空容器とを短絡することが可能に配置された
短絡部材であるという構成を有する。また、上記課題を
解決するため、請求項６記載の発明は、上記請求項４又
は５の構成において、ガス導入系は、真空容器内をプラ
ズマエッチングしてクリーニングするクリーニング用ガ
スを真空容器内に導入することが可能になっており、電
流経路長変更手段は、所定の処理を基板の表面に施す際
には高周波電流の経路を短くし、プラズマクリーニング
の際には長くすることが可能になっているという構成を
有する。また、上記課題を解決するため、請求項７記載
の発明は、排気系を備えた真空容器と、真空容器内に放
電用ガスを導入するガス導入系と、放電用ガスが導入さ
れる空間を臨むようにして真空容器内に真空容器とは絶
縁して設けられた電極体と、真空容器内の所定位置に基
板を保持する基板ホルダーと、電極体に高周波電力を供
給して放電用ガスを高周波放電させてプラズマを生成す
る電力供給機構とを具備し、生成したプラズマを利用し
て基板の表面に所定の処理を施す表面処理装置におい
て、前記ガス導入系は、真空容器内をプラズマエッチン
グしてクリーニングするクリーニング用ガスを真空容器
内に導入することが可能になっており、前記所定の処理
を基板の表面に施す際には基板ホルダーを真空容器に短
絡して基板ホルダーから真空容器に高周波電流が流れる
ようにし、前記プラズマクリーニングの際には基板ホル
ダーを真空容器から絶縁して高周波電流が基板ホルダー
の表面内のみを流れるようにする電流経路長変更手段が
設けられているという構成を有している。また、上記課
題を解決するため、請求項８記載の発明は、排気系を備
えた真空容器と、真空容器内に放電用ガスを導入するガ
ス導入系と、放電用ガスが導入される空間を臨むように
して真空容器内に真空容器とは絶縁して設けられた電極
体と、真空容器内の所定位置に基板を保持する基板ホル
ダーと、電極体に高周波電力を供給して放電用ガスを高
周波放電させてプラズマを生成する電力供給機構とを具
備し、生成したプラズマを利用して基板の表面に所定の
処理を施す表面処理装置において、前記真空容器の壁面
の内側には、当該壁面へのプラズマ生成物の付着を防止
する防着板が当該真空容器に対して絶縁された状態で設
けられており、前記所定の処理を基板の表面に施す際に
は防着板を真空容器に短絡して防着板から真空容器に高
周波電流が流れるようにし、前記プラズマクリーニング
の際には防着板を真空容器から絶縁して高周波電流が防
着板の表面内のみを流れるようにする電流経路長変更手
段が設けられているという構成を有する。また、上記課
題を解決するため、請求項８記載の発明は、上記請求項
１，２，３，４，５，６，７又は８の構成において、電
力供給機構は、周波数が３０から３００ＭＨｚ以上の高
周波電力を電極体に供給するものであるという構成を有
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、本願発明の第一の実施形態の表
面処理装置の構成を説明する正面概略図、図２は図１の
装置の平面概略図である。図１に示す表面処理装置は、
図６に示す装置と同様、排気系１１を備えた真空容器１
と、真空容器１内に放電用ガスを導入するガス導入系２
と、放電用ガスが導入される空間を臨むようにして真空
容器１内に設けられた電極体３と、この電極体３に対向
する真空容器１内の位置に基板４０を保持する基板ホル
ダー４と、電極体３に高周波電力を供給して放電用ガス
を高周波放電させてプラズマを生成する電力供給機構５
とを具備している。また、図１に示す装置は、これらに
加えて、基板ホルダーから真空容器に向かって流れる高
周波電流の経路の長さを変更する電流経路長変更手段６
を具備している。

【００１１】まず、真空容器１は、排気系１１を備えた
気密な容器である。排気系１１は、油回転ポンプやター
ボ分子ポンプ等の真空ポンプ１１１を備えて真空容器１
内を例えば１０^-5Torr程度の到達圧力まで排気できるよ
うに構成される。その他、真空容器１は基板４０の出入
り用のゲートバルブ１２を備え、ゲートバルブ１２を通
して基板４０を搬入搬出するための不図示の搬送系が配
設されている。真空容器１の上部の器壁部分には、電極
体３を取り付けるための開口が設けられており、電極体
３はこの開口を気密に塞ぐようにして取り付けられてい
る。また、電極体３と開口の縁には絶縁ブロック１３が
設けられており、電極体３と真空容器１とは電気的に絶
縁されている。

【００１２】電極体３は、図１に示すように、内部が中
空となっており、基板ホルダー４に対向した前面３１に
ガス吹き出し孔３４を多数有している。そして、ガス導
入系２は、電極体３の内部にガスを導入してガス吹き出
し孔３４からガスを吹き出させるよう構成されている。

【００１３】ガス導入系２は、具体的には、放電用ガス
を溜めた不図示のガスボンベと、ガスボンベ内の放電用
ガスを真空容器１に導く主配管２１と、主配管２１上に
配置されたバルブ２２や不図示のマスフローコントロー
ラ等から構成されている。ガス導入系２の主配管２１の
終端は、ガス導入管２３を介して電極体３の後面３２に
接続されている。ガス導入管２３は一部がアルミナ等の
絶縁物２４で形成されている。これは、後述する電力供
給機構５によって供給された高周波電力が、主配管２１
の表面に沿って伝搬するのを防止するためである。この
ように電極体３の前面３１に設けられた多数のガス吹き
出し孔３４からガスを吹き出させてプラズマ生成空間に
ガスを供給するようにすると、プラズマ生成空間におけ
るガスの分布が均一になり、基板４０に対する均一な表
面処理が可能となる。

【００１４】電力供給機構５は、高周波を発生させる高
周波電源５１と、高周波電源５１から高周波電力の供給
ライン上に配置された整合器５２と、整合器５２から電
極体３に高周波電力を供給する電力供給用の導波体５３
から構成されている。高周波電源５１は、３０〜３００
ＭＨｚのＶＨＦ帯の高周波電力を発生させるものであ
り、例えば１４４ＭＨｚのＶＨＦ波を発生可能なものが
好適に使用される。高周波電源５１の出力電力は、例え
ば５００Ｗ程度である。

【００１５】高周波電源５１と整合器５２とは同軸ケー
ブル５４で結ばれており、同軸ケーブル５４の内軸（信
号線）は整合器５２内を経由して導波体５３につながっ
ている。また、同軸ケーブル５４の外軸（アース線）は
整合器５２であるマッチングボックスの壁面に接続され
ている。そして、真空容器１は充分低いインピーダンス
を持った接地線５５によって整合器５２の壁面に接続さ
れている。即ち、真空容器１は、同軸ケーブル５４の外
軸を介して高周波電源５１のアース端子に接続され、接
地電位を維持するようになっている。

【００１６】整合器５２と電極体３とを繋ぐ導波体５３
は、アルミニウム又は銅等の金属又は合金であり、大き
さは例えば幅５０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ５００ｍｍ程
度である。導波体５３の先端は、電極体３の後面３２
に、溶接、ロー付け、又はネジ止め等の方法により接続
される。この導波体５３の接続箇所即ち電力供給箇所
は、電極体３の中心軸になるべく近い位置に設定される
ことが望ましい。これは、高周波電力を電極体３の中心
に対して対称になるべく供給して、電極体３の前面３１
に達する高周波電力の均一性を良くするためである。

【００１７】整合器５２は、整合器５２から下流側の負
荷全体が所定のインピーダンスになるように調整するも
のである。インピーダンスの値は、使用する高周波電力
の周波数に応じて変化するのは勿論である。尚、高周波
電源５１から整合器５２への高周波電力の供給ラインに
は、周波数が高くなると、同軸ケーブルに替えて矩形導
波管等が採用される場合もある。

【００１８】高周波電源５１が発生させて高周波電力
は、整合器５２を介して導波体５３によって電極体３に
供給される。そして、高周波電流は、電極体３の表面を
流れて前面３１に達し、電極体３の前方に高周波電界を
形成するようになっている。このような電極体３は、ス
テンレス等で形成されることが多い。また、高周波電流
は表皮厚みの領域にのみ流れるので、電極体３は、表皮
厚み以上の肉厚があれば足りる。尚、電極体３の表面に
所定のパターンで形成した導電膜にのみ高周波電流が流
れるようにして高周波電流が流れる領域を限定するよう
にすると、電極体３から真空容器１に向かって変位電流
が流れるのが抑制されるので、高周波電力の利用効率を
向上させることができる。

【００１９】基板ホルダー４は、支柱４１で支えられた
高さの低い円柱状又は角柱状の部材であり、上面に基板
４０を載置して保持するようになっている。基板ホルダ
ー４はステンレス等の金属で形成され、同じく金属製の
支柱４１を介して真空容器１に接続されている。即ち、
本実施形態では、基板ホルダー４は真空容器１に常時短
絡されて接地電位を保持するようになっている。尚、基
板ホルダー４内には、基板４０を加熱する不図示の加熱
手段が必要に応じて設けられる。加熱手段には、例えば
カートリッジヒータのような抵抗加熱方式のものが多く
採用される。

【００２０】次に、本実施形態の装置の大きな特徴点を
成す電流経路長変更手段６の構成について説明する。電
流経路長変更手段６は、プラズマの拡散を調整するとい
う本願発明の目的を達成するための主要な部材であり、
電極体３に高周波電力が供給されてプラズマが生成され
た際に、基板ホルダー４から真空容器１に向かって流れ
る高周波電流の経路（以下、高周波経路）の長さを変更
するように構成されたものである。

【００２１】本実施形態のような装置では、電極体３に
高周波電力が供給されて気体放電が生じてプラズマが生
成された際には、電極体３とプラズマとは、高周波結合
（誘導性結合又は容量性結合）しており、プラズマを通
して基板ホルダー４に向かって高周波電流が流れる。こ
の高周波電流は、基板ホルダー４の表面を流れて真空容
器１に達する。

【００２２】上記の点に関し、基板ホルダー４が真空容
器１とは同様に充分な接地電位にある場合、基板ホルダ
ー４から真空容器１に高周波電流が流れるということは
原理的にはない。しかしながら、基板ホルダー４から真
空容器１への高周波経路の長さが長くなると、高周波の
波長との関係で、基板ホルダー４の表面と真空容器１と
が高周波的に同電位とは言えなくなる。このため、真空
容器１に向かって高周波電流が流れることになる。

【００２３】このように基板ホルダー４から真空容器１
への高周波経路が長くて電位差が発生する場合、高周波
電流が流れる表面部分を臨む空間で放電が生じ易くな
り、その空間にプラズマが拡散する傾向がある。逆に、
基板ホルダー４から真空容器１への高周波経路の長さが
短くて高周波的にも充分同電位とみなせる場合、その空
間には放電は生じづらく、プラズマの拡散が観察される
ことは少ない。

【００２４】本実施形態における電流経路長変更手段６
が高周波経路の長さを変更しているのは、上記のような
事情に基づくものであり、高周波経路の長さを変更する
ことでプラズマの拡散を調整しようとする思想である。
具体的には、電流経路長変更手段６は、基板ホルダー４
の真空容器１への接続部分とは異なる場所で基板ホルダ
ー４と真空容器１とを短絡することが可能に配置された
短絡部材６１から構成されている。

【００２５】より具体的に説明すると、真空容器１の器
壁には、電流経路長変更手段６が配置される部分に小さ
な開口１０が設けられている。短絡部材６１は、この開
口１０の形状に適合した断面形状の短い棒状の部材であ
り、開口１０の内部に後端部分を位置させるようにして
配置されている。そして、短絡部材６１の後端面には、
保持棒６２の先端が固定されており、保持棒６２は真空
容器１の外方に延びている。

【００２６】また、開口１０を外側から塞ぐようにして
カバー６３が設けられている。カバー６３には、開口１
０と同じ高さの位置に、挿通孔１０１を有しており、こ
の挿通孔１０１に保持棒６２を挿通させている。保持棒
６２の挿通部分には、磁性流体を用いたメカニカルシー
ルのようなシール部材６４が設けられており、長さ方向
への保持棒６２の移動を許容しつつ保持棒６２の挿通部
分の気密封止を達成している。また、保持棒６２には、
駆動機構６２０が設けられている。駆動機構６２０は、
例えばエアシリンダのような直線駆動機構から構成さ
れ、保持棒６２を長さ方向に直線移動させることによ
り、短絡部材６１を基板ホルダー４に接触させたり切り
離したりすることが可能とされる。

【００２７】さらに、短絡部材６１と開口１０との間に
は、短絡部材６１と真空容器１の器壁との電気的接触を
維持する接触片６５が設けられており、接触片６５によ
って短絡部材６１は真空容器１に対して常に短絡されて
いる。接触片６５は、短絡部材６１を周状に取り囲む形
状を有して、より広い面積で短絡部材６１と真空容器１
とを短絡させる構成であることが好ましい。上述のよう
な構成の電流経路変更手段６は、図２に示すように、基
板ホルダー４の周囲に均等間隔をおいて四つ程度設けら
れている。尚、基板ホルダー４が円柱状であって側面が
曲面である場合、短絡部材６１の先端面は、接触面積を
大きくするため、その側面の形状に適合した曲凹面に形
成されることが好ましい。

【００２８】上記構成に係る電流経路変更手段６におい
て、保持棒６２を移動させて短絡部材６１を基板ホルダ
ー４の側面に接触させると、短絡部材６１を介して基板
ホルダー４が真空容器１に短絡された状態となる。この
状態においては、基板ホルダー４と真空容器１とを結ぶ
高周波経路はより短くなり、電極体３に高周波電力が印
加してプラズマを生成した際、基板ホルダー４の表面の
電位は、高周波的にも真空容器１と充分同電位であると
みなせるようになる。このため、基板ホルダー４と真空
容器１との間の空間には高周波電界が形成されず、この
結果、この空間には放電が生じずにプラズマが拡散しな
い。

【００２９】一方、保持棒６２を移動させて短絡部材６
１を基板ホルダー４の側面から切り離すと、基板ホルダ
ー４は支柱４１を介してのみ真空容器１に短絡された状
態となる。この状態では、従来の装置における場合と同
様に、基板ホルダー４から真空容器１に向かう高周波経
路の長さは長くなり、その経路の最初と最後では高周波
的に同電位とはみなせなくなる。このため、基板ホルダ
ー４の側面や裏面、支柱４１の側面などの高周波電流が
流れる表面部分で高周波電界が形成され、この部分と真
空容器１との間の空間で放電が生じてこの空間にプラズ
マが拡散する傾向を示すのである。

【００３０】上述した高周波経路の長短によるプラズマ
拡散領域の変動は、ＶＨＦ帯の属する高周波を使用する
場合に、特に顕著となる。つまり、従来の表面処理装置
では、波長の長いＨＦ帯に属する高周波を使用していた
ため、基板ホルダー４から真空容器１への高周波経路の
長短にかかわらず、基板ホルダー４は真空容器１に対し
て高周波的にも同電位とみなすことができ、高周波経路
の長短がプラズマの拡散に対して影響を与えることはあ
まりなかった。しかし、３０から３００ＭＨｚのＶＨＦ
帯に属する高周波を使用した場合、従来に比べて波長が
短くなるため、高周波経路の長短が高周波的に同電位と
みなせる範囲に影響を与え、プラズマ拡散領域の変動に
つながるのである。

【００３１】このような電流経路長変更手段６を使用し
たプラズマの拡散領域の調整は、真空容器１内の構造物
への付着物をプラズマエッチングによって除去するプラ
ズマクリーニングを行う際に、特に有効な構成となる。
以下、この点を詳しく説明する。

【００３２】本実施形態の装置では、ガス導入系２は、
プラズマによりエッチング作用を生ずるガスを導入する
ことができるよう構成されており、真空容器１内の構造
物への付着物をプラズマエッチングにより除去すること
ができるようになっている。具体的は、ガス導入系２
は、例えばＣＦ₄ 等のフッ素系のガスを導入できるよう
になっており、電力供給機構５が電極体３に高周波電力
を供給してプラズマが生成されると、プラズマ中で生成
されるフッ素イオンやフッ素活性種によって真空容器１
内の構造物への付着物がエッチングされ、エッチングさ
れた付着物は、排気系１１によって真空容器１から排出
されるようになっている。

【００３３】この際、上述した電流経路長変更手段６の
短絡部材６１を基板ホルダー４から切り離すようにして
おくと、上述の通り、基板ホルダー４から真空容器１に
向かう高周波経路の長さが長くなり、基板ホルダー４の
側面や裏面、支柱４１の側面などの高周波電流が流れる
表面部分で高周波電界が形成されて、この部分の空間ま
でプラズマが拡散し易くなる。従って、エッチングに必
要なイオンや活性種が真空容器１内の構造物に充分供給
され、プラズマクリーニングの効果をより良好に得るこ
とができる。一方、通常の表面処理を行う際には、不必
要な部分にプラズマを拡散させることは好ましくないの
で、短絡部材６１を基板ホルダー４に接触させて短絡
し、高周波経路の長さを短くしてプラズマの拡散を防止
する。

【００３４】このように、本実施形態の構成によれば、
電流経路長変更手段６によって高周波経路の長さを変更
させることができるので、プラズマの広がり具合を調整
することが可能になり、プラズマクリーニングの効果を
良好に得つつ、表面処理の際にはプラズマの不必要な広
がりを抑制することができる。

【００３５】尚、表面処理の具体例としては、前述した
シラン系のガスを導入してのプラズマＣＶＤによるアモ
ルファスシリコン薄膜やシリコン窒化膜等の各種作成処
理の他、ドライエッチング等の処理が挙げられる。ま
た、ＶＨＦ帯に属する高周波を使用する本実施形態の装
置では、１３．５６ＭＨｚのようなＨＦ帯に属する高周
波を使用する場合に比べ、プラズマ密度の高いプラズマ
を得て高効率の表面処理を行うことができる。また、ア
モルファスシリコン薄膜の成膜処理等における処理の質
も、良好なものとなる。

【００３６】次に、本願発明の第二の実施形態について
説明する。図３は、本願発明の第二の実施形態の表面処
理装置の構成を説明する正面概略図である。図３に示す
実施形態の装置は、真空容器１の壁面の内側に、当該壁
面へのプラズマ生成物の付着を防止する防着板７が設け
られており、電流経路長変更手段６が、防着板７から真
空容器１に向かって流れる高周波電流の経路の長さを変
更するよう設けられている点で、前述した第一の実施形
態と異なっている。

【００３７】防着板７は、ステンレス又はアルミニウム
などの金属製の板である。この防着板７は、基板ホルダ
ー４の側面から一定の間隔を保った状態で、電極体３と
基板ホルダー４とが対向する空間をとり囲むようにして
配置されている。例えば基板ホルダー４が図２に示すよ
うな断面方形つまり円形である場合、防着板７は、基板
ホルダー４と同心状で断面が少し大きい円形の断面形状
の円筒状とされる。

【００３８】そして、防着板７は、電極体３に近い位置
に設けられた金属製の支持具７１により真空容器１に対
して接続されており、支持具７１を介して真空容器１に
短絡されて接地電位を維持するようになっている。この
支持具７１は、防着板７の周囲に等間隔で複数（例えば
４個程度）設けられる。支持具７１は、防着板７を着脱
自在に接続するようになっているとともに、真空容器１
は、不図示の構造により分割式となっている。表面処理
を行っていくうちに、プラズマによる生成物等の真空容
器１内の浮遊物が防着板７に付着するが、この付着物が
所定の厚さまで堆積すると、真空容器１を分割して内部
を露出させ、防着板７を取り外す。そして、新品の防着
板７と交換するか、付着物を除去して清浄にした防着板
７を接続するようにする。

【００３９】さて、本実施形態では、電流経路長変更手
段６が、防着板７から真空容器１への高周波経路の長さ
を変更することで、防着板７の周辺へのプラズマの拡散
を調整するようにしている。電流経路長変更手段６の具
体的な構成は、防着板７と真空容器１とを短絡させるよ
うに配置される点を除き、第一の実施形態とほぼ同様で
ある。

【００４０】すなわち、真空容器１の開口１０の形状に
適合した断面形状の短い棒状の部材である短絡部材６１
が、開口１０の内部に後端部分を位置させるようにして
配置され、その後端面には保持棒６２の先端が固定され
て真空容器１の外方に延びている。また、開口１０を外
側から塞ぐようにしてカバー６３が設けられ、保持棒６
２の挿通させたカバー６３の挿通孔１０１にはシール部
材６４が設けられており、保持棒６２の移動を許容しつ
つ気密封止している。また、開口１０には、短絡部材６
１と真空容器１の器壁との電気的接触を維持する接触片
６５が設けられて短絡部材６１は真空容器１に対して常
に短絡されている。

【００４１】この実施形態においても、ガス導入系２
は、プラズマクリーニングを行うことが可能なガスを導
入することが可能に構成されており、電力供給機構５を
動作させて真空容器１内の構造物への付着物をプラズマ
エッチングにより除去することが可能になっている。そ
して、プラズマクリーニングを行う際には、短絡部材６
１を防着板７から切り離すようにする。防着板７から真
空容器１に向かって流れる高周波電流は、支持具７１を
経由した経路のみを流れるので、防着板７の支持具７１
から遠い側の端部及びその近傍では、真空容器１に対し
て高周波的に同電位とはみなせなくなる。

【００４２】このため、防着板７の支持具７１から遠い
側の端部付近の空間に放電が生じ易くなり、この空間に
プラズマが拡散するようになる。プラズマは、端部付近
から防着板７の裏側に回り込むように拡散し、防着板７
や真空容器１の壁面への付着物のエッチングを促進す
る。防着板７の支持具７１から遠い側の端部付近は、電
極体３から遠い位置であるため、放電が弱くなり易く、
プラズマは広がりにくい傾向にある。この傾向は、基板
ホルダー４が接地されている場合に顕著である。しかし
ながら、短絡部材６１を切り離した状態にすると、上述
の通り、放電が生じやすくなり、プラズマの拡散を促す
ことができるのである。

【００４３】次に、請求項７の発明の実施形態及び請求
項８の発明の実施形態について説明する。上述した第一
第二の実施形態では、基板ホルダー４や防着板７は、電
流経路長変更手段６の短絡部材６１以外の部材によって
真空容器１に常時短絡された構成であった。しかしなが
ら、表面処理の種類又は装置のタイプによっては、基板
ホルダー４や防着板７は真空容器１に常時短絡はされな
い場合もある。このような場合には、電流経路長変更手
段６の短絡部材６１によってのみ基板ホルダー４や防着
板７が真空容器１に短絡される構成となる。

【００４４】つまり、電流経路長変更手段６の概念に
は、基板ホルダー４や防着板７から真空容器１に高周波
電流が流れない状態から所定の経路長で高周波電流が流
れるよう変更する構成も含まれるのである。高周波経路
の長さを、零を含む有限な値から無限大の長さ（経路の
開放）まで調整すると表現してもよい。請求項７の発明
や請求項８の発明の実施形態は、このような構成に係る
ものである。

【００４５】まず、図４は請求項７の発明の実施形態の
表面処理装置の構成を説明する正面概略図である。図４
に示す装置では、基板ホルダー４を支える支柱４１は、
絶縁材４２を介して真空容器１の底面に接続されてい
る。つまり、真空容器１と支柱４１とは絶縁されており
短絡していない点で、図１及び図２に示す装置とは異な
っている。そして、電流経路長変更手段６の短絡部材６
１を移動させて基板ホルダー４に接触させると、基板ホ
ルダー４が真空容器１に短絡された状態となる。この点
は、図１の装置と同様である。

【００４６】この図４に示す装置も、通常の表面処理の
際には短絡部材６１を基板ホルダー４に接触させ、プラ
ズマクリーニングを行う際には短絡部材６１を基板ホル
ダー４から切り離すように動作させる。この場合、プラ
ズマクリーニング中には、高周波電流は基板ホルダー４
の表面内のみを流れ、基板ホルダー４の表面には高周波
の波長に応じた電位分布が生ずる。そして、この高周波
の電位分布と接地電位である真空容器１との間に高周波
電界が形成され、放電が生じ易くなる。

【００４７】このため、基板ホルダー４と真空容器１と
の間の空間にプラズマが拡散し易くなり、この傾向は第
一の実施形態の場合よりも強い。従って、この空間に露
出している構造物への付着物のプラズマクリーニングに
よる除去がさらに高効率で行われる。そして、通常の表
面処理の際には、短絡部材６１による短絡によって基板
ホルダー４は充分な接地がなされ、プラズマの不必要な
拡散が防止されて処理の効率化が図られる。

【００４８】次に、請求項８の発明の実施形態は、図示
が省略されている。この実施形態の装置は、図３に示す
装置において、防着板７を支持した支持具７１を絶縁物
で形成することにより構成される。この場合も、通常の
表面処理の際には短絡部材６１を防着板７に接触させ、
プラズマクリーニングを行う際には短絡部材６１を防着
板７から切り離す。そして、プラズマクリーニング中に
は高周波電流は防着板７の表面内のみを流れて防着板７
の表面には高周波の波長に応じた電位分布が生じ、防着
板７と真空容器１との間に放電が生じやすくなってプラ
ズマの拡散を促す。また、通常の表面処理の際には、短
絡部材６１による短絡によって防着板７は充分な接地が
なされ、プラズマの不必要な拡散が防止されて処理の効
率化が図られる。

【００４９】上述した請求項７及び請求項８の発明の実
施形態において、基板ホルダー４や防着板７に所定の高
周波電源を接続し、プラズマクリーニングをより効果的
に行うよう構成することがある。即ち、基板ホルダー４
や防着板７を真空容器１から絶縁した状態で高周波電力
を印加すると、プラズマとの相互作用により基板ホルダ
ー４や防着板７は所定の負のバイアス電圧が与えられる
が、この電圧によってプラズマ中の正イオンが引き出さ
れて基板ホルダー４や防着板７に衝突し、この衝突のエ
ネルギーによってさらにプラズマクリーニングを効率的
に行うことができる。また、基板ホルダー４へのバイア
ス電圧は、通常の表面処理の際にも与えられる場合があ
る。即ち、正イオンの基板４０への衝突エネルギーを利
用して薄膜作成等の表面処理を高効率で行うことがあ
る。

【００５０】次に、本願発明における電流経路長変更手
段の他の例について説明する。図５は、他の例の電流経
路長変更手段を備えた表面処理装置を説明する正面概略
図である。

【００５１】図５に示す装置では、電流経路長変更手段
６は、基板ホルダー４を支える支柱４１に付設された昇
降機構６６で構成されており、基板ホルダー４が真空容
器１内で昇降可能になっている点が、上述した各実施形
態のものと大きく異なっている。支柱４１の真空容器１
への貫通部分には、図１又は図３の接触片６５と同様の
接触部６７が設けられており、その貫通部分を外側から
覆うようにしてカバー６８が真空容器１に気密に取り付
けられている。カバー６８には支柱４１が挿通され、そ
の挿通部分には図１又は図３のシール部材６４と同様の
メカニカルシール等のシール部材６９が設けられてい
る。

【００５２】昇降機構６６は、サーボモータ又はエアシ
リンダ等の機構を備えて、基板ホルダー４を任意の高さ
の位置で停止させることができるよう構成されている。
図５から分かるように、基板ホルダー４を昇降させて高
さを変えると、基板ホルダー４の基板載置面から真空容
器１までの高周波電流の経路の長さが変わる。このた
め、上述したのと同様なメカニズムにより、基板ホルダ
ー４の側方や裏側へのプラズマの拡散を調節することが
可能になる。

【００５３】具体的には、通常の表面処理を行う際に
は、基板ホルダー４を下降させて高周波経路を短くし、
プラズマクリーニングの際には基板ホルダー４を上昇さ
せて高周波経路を長くする。通常の表面処理の際には、
図５中点線で示すように基板ホルダー４全体を真空容器
１に接触させて高周波経路の長さを最も短くすることが
好ましい。この場合には、基板ホルダー４の接地状態
は、図１又は図４に示す実施形態において短絡部材６１
を基板ホルダー４に接触させた場合とほぼ同様となる。

【００５４】尚、この図５に示す装置において、基板ホ
ルダー４と支柱４１との間に絶縁材を介在させて絶縁す
るか、又は、接触部６７及びシール部材６９の部分に支
柱４１と真空容器１とを絶縁する部材を採用する構成に
すると、請求項７の発明の実施形態となる。この場合、
基板ホルダー４を下降させて基板ホルダー４が真空容器
１に接触した状態のみが、基板ホルダー４が真空容器１
に短絡している状態となる。

【００５５】プラズマの拡散を調整する構成としては、
真空容器１の外部に磁石を配設して磁場の作用によりプ
ラズマを閉じ込めたりする構成が考えられるが、これに
は大がかりな磁石機構が必要である。一方、これに比べ
ると、以上の通り説明した各実施形態における電流経路
長変更手段６は、簡易な構成によりプラズマの拡散を調
整することができるので、実用的な効果は著しい。ま
た、図１から図４に示す短絡部材６１は小さな部材で足
り、それを移動させる機構も簡易な機構で済む。従っ
て、図１から図４に示す電流経路長変更手段６の構成
は、さらに簡易な構成によりプラズマの拡散の調整が可
能になっている。

【００５６】以上の説明から明らかであるが、本願にお
ける「プラズマの拡散」とは、ある場所で生じた放電に
よって生成されたプラズマが熱運動等によって別の場所
に移動する場合の他、別の場所で放電が生じることによ
って別の場所でさらにプラズマが生成される場合も含ま
れる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項１の発
明によれば、プラズマの拡散を自在に調整することが可
能な簡易な機構を有した表面処理装置が提供される。ま
た、請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加え、
短絡部材による真空容器と基板ホルダーとの短絡という
簡易な構成により高周波経路の長さが変更されるので、
さらに簡易な機構になるという効果が得られる。また、
請求項３の発明によれば、上記請求項１又は２の効果に
加え、真空容器内の構造物への付着物をプラズマクリー
ニングで除去できるため、付着物の剥離により生ずる問
題が低減する上、プラズマクリーニングの際には、基板
ホルダーの周辺のより広い領域にプラズマが拡散するの
で、プラズマクリーニングの効率を向上させることがで
きるという効果が得られる。また、請求項４の発明によ
れば、真空容器の壁面の内側に防着板が設けられている
ので、プラズマの生成物等の壁面への付着が抑制される
上、防着板から真空容器への高周波経路の長さが変更可
能になっているので、防着板の周辺へのプラズマの拡散
の調整を簡易な構成により行えるという効果が得られ
る。また、請求項５の発明によれば、上記請求項４の効
果に加え、短絡部材による真空容器と防着板との短絡と
いう構成により高周波経路の長さが変更されるので、さ
らに簡易な機構になるという効果が得られる。また、請
求項６の発明によれば、上記請求項４又は５の効果に加
え、真空容器内の構造物への付着物をプラズマクリーニ
ングで除去できるため、付着物の剥離により生ずる問題
が低減する上、プラズマクリーニングの際には、防着板
の周辺のより広い領域にプラズマが拡散するので、プラ
ズマクリーニングの効率を向上させることができるとい
う効果が得られる。また、請求項７の発明によれば、真
空容器内の構造物への付着物をプラズマクリーニングで
除去できるため、付着物の剥離により生ずる問題が低減
する上、プラズマクリーニングの際には、基板ホルダー
の周辺のさらに広い領域にプラズマが拡散するので、プ
ラズマクリーニングの効率がさらに向上する。また、通
常の処理の際には基板ホルダーが真空容器に短絡される
ので、不必要なプラズマの拡散が防止される。また、請
求項８の発明によれば、真空容器内の構造物への付着物
をプラズマクリーニングで除去できるため、付着物の剥
離により生ずる問題が低減する上、プラズマクリーニン
グの際には、防着板の周辺のさらに広い領域にプラズマ
が拡散するので、プラズマクリーニングの効率がさらに
向上する。また、通常の処理の際には防着板が真空容器
に短絡されるので、不必要なプラズマの拡散が防止され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第一の実施形態に係る表面処理装置
の構成を説明する正面概略図である。

【図２】図１の装置の平面概略図である。

【図３】本願発明の第二の実施形態に係る表面処理装置
の構成を説明する正面概略図である。

【図４】請求項７の発明の実施形態に係る表面処理装置
の構成を説明する正面概略図である。

【図５】他の例の電流経路長変更手段を備えた表面処理
装置を説明する正面概略図である。

【図６】従来の表面処理装置の構成を説明する概略図で
ある。

【符号の説明】

１真空容器１１排気系２ガス導入系３電極体４基板ホルダー４０基板５電力供給機構６電流経路長変更手段６１短絡部材７防着板

【手続補正書】

【提出日】平成８年１０月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気系を備えた真空容器と、真空容器内
に放電用ガスを導入するガス導入系と、放電用ガスが導
入される空間を臨むようにして真空容器内に真空容器と
は絶縁して設けられた電極体と、真空容器内の所定位置
に基板を保持する基板ホルダーと、電極体に高周波電力
を供給して放電用ガスを高周波放電させてプラズマを生
成する電力供給機構とを具備し、生成したプラズマを利
用して基板の表面に所定の処理を施す表面処理装置にお
いて、前記基板ホルダーは、真空容器に短絡して接続されてい
て電気的に接地されており、前記電極体に高周波電力が
供給されてプラズマが生成された際に、基板ホルダーか
ら真空容器に向かって流れる高周波電流の経路の長さを
変更する電流経路長変更手段が設けられていることを特
徴とする表面処理装置。
【請求項２】前記電流経路長変更手段は、前記基板ホ
ルダーの真空容器への接続部分とは異なる場所で基板ホ
ルダーと真空容器とを短絡することが可能に配置された
短絡部材であることを特徴とする請求項１記載の表面処
理装置。
【請求項３】前記ガス導入系は、真空容器内をプラズ
マエッチングしてクリーニングするクリーニング用ガス
を真空容器内に導入することが可能になっており、前記
電流経路長変更手段は、前記所定の処理を基板の表面に
施す際には前記高周波電流の経路を短くし、プラズマク
リーニングの際には長くすることが可能になっているこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の表面処理装置。
【請求項４】排気系を備えた真空容器と、真空容器内
に放電用ガスを導入するガス導入系と、放電用ガスが導
入される空間を臨むようにして真空容器内に真空容器と
は絶縁して設けられた電極体と、真空容器内の所定位置
に基板を保持する基板ホルダーと、電極体に高周波電力
を供給して放電用ガスを高周波放電させてプラズマを生
成する電力供給機構とを具備し、生成したプラズマを利
用して基板の表面に所定の処理を施す表面処理装置にお
いて、前記真空容器の壁面の内側には、当該壁面へのプラズマ
生成物の付着を防止する防着板が当該真空容器に対して
短絡して接続されており、前記電極体に高周波電力が供
給されてプラズマが生成された際に、防着板から真空容
器に向かって流れる高周波電流の経路の長さを変更する
電流経路長変更手段が設けられていることを特徴とする
表面処理装置。
【請求項５】前記電流経路長変更手段は、防着板の真
空容器への接続部分とは異なる場所で防着板と真空容器
とを短絡することが可能に配置された短絡部材であるこ
とを特徴とする請求項４記載の表面処理装置。
【請求項６】前記ガス導入系は、真空容器内をプラズ
マエッチングしてクリーニングするクリーニング用ガス
を真空容器内に導入することが可能になっており、前記
電流経路長変更手段は、前記所定の処理を基板の表面に
施す際には前記高周波電流の経路を短くし、プラズマク
リーニングの際には長くすることが可能になっているこ
とを特徴とする請求項４又は５記載の表面処理装置。
【請求項７】排気系を備えた真空容器と、真空容器内
に放電用ガスを導入するガス導入系と、放電用ガスが導
入される空間を臨むようにして真空容器内に真空容器と
は絶縁して設けられた電極体と、真空容器内の所定位置
に基板を保持する基板ホルダーと、電極体に高周波電力
を供給して放電用ガスを高周波放電させてプラズマを生
成する電力供給機構とを具備し、生成したプラズマを利
用して基板の表面に所定の処理を施す表面処理装置にお
いて、前記ガス導入系は、真空容器内をプラズマエッチングし
てクリーニングするクリーニング用ガスを真空容器内に
導入することが可能になっており、前記所定の処理を基
板の表面に施す際には基板ホルダーを真空容器に短絡し
て基板ホルダーから真空容器に高周波電流が流れるよう
にし、前記プラズマクリーニングの際には基板ホルダー
を真空容器から絶縁して高周波電流が基板ホルダーの表
面内のみを流れるようにする電流経路長変更手段が設け
られていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項８】排気系を備えた真空容器と、真空容器内
に放電用ガスを導入するガス導入系と、放電用ガスが導
入される空間を臨むようにして真空容器内に真空容器と
は絶縁して設けられた電極体と、真空容器内の所定位置
に基板を保持する基板ホルダーと、電極体に高周波電力
を供給して放電用ガスを高周波放電させてプラズマを生
成する電力供給機構とを具備し、生成したプラズマを利
用して基板の表面に所定の処理を施す表面処理装置にお
いて、前記真空容器の壁面の内側には、当該壁面へのプラズマ
生成物の付着を防止する防着板が当該真空容器に対して
絶縁された状態で設けられており、前記所定の処理を基
板の表面に施す際には防着板を真空容器に短絡して防着
板から真空容器に高周波電流が流れるようにし、前記プ
ラズマクリーニングの際には防着板を真空容器から絶縁
して高周波電流が防着板の表面内のみを流れるようにす
る電流経路長変更手段が設けられていることを特徴とす
る表面処理装置。
【請求項９】前記電力供給機構は、周波数が３０から
３００ＭＨｚのＶＨＦ帯に属する高周波電力を電極体に
供給するものであることを特徴とする請求項１，２，
３，４，５，６，７又は８記載の表面処理装置。