JPH09320966A - プラズマ励起化学気相成長装置及びプラズマエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ励起用の高周波電力として、従来の
ＲＦ帯（１３．５６ＭＨｚ）より高いＶＨＦ帯からＵＨ
Ｆ帯のものを用いるプラズマＣＶＤ装置において、反応
室の、少なくとも一対の電極の対向面と平行な方向の寸
法が上記高周波電力の波長と同じオーダーの数十ｃｍ〜
数ｍ程度となっても、プラズマを所望のカソード電極と
アノード電極との間で生成させるようにする。 【解決手段】 本来プラズマが生成してほしいカソード
電極１０１ａとアノード電極４との間の空間を網目状導
電性隔壁１０によって分割することにより、導液管によ
り近似されるカソード電極とアノード電極との間の空間
のインダクタンスＬを小さくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，電子産業における
水素化アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉ：Ｈと略
記する。）などの半導体薄膜や絶縁膜の製造に用いられ
るプラズマ励起化学気相成長装置（以下、プラズマＣＶ
Ｄ装置と記する。）、及び半導体素子や液晶素子等を加
工するために用いられるプラズマエッチング装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、原料ガスをプラズマにより励起，
分解して気相状態で薄膜を堆積する装置、あるいはその
逆に半導体素子や液晶表示素子等を加工するために用い
られるエッチング装置は、金属膜，半導体膜，誘電体膜
の積層構造あるいは結晶ウエハー等をその処理対象とす
る電子デバイスの製造装置として広く用いられるように
なった。

【０００３】図６は従来の電子デバイスの製造装置の構
成を説明するための図であり、図において、２００は、
電子デバイスを構成する半導体膜などの成膜処理、ある
いはエッチング処理を行うための反応室５ａを有する従
来の装置で、該反応室５ａ内には、基板トレーを兼ねる
アノード電極４が設けられており、また、該アノード電
極４と対向するようカソード電極１が配置されている。
ここで、アノード電極４は接地され、そのカソード電極
との対向面上には半導体ウエハなどの被処理部材６を装
着可能となっている。上記カソード電極１は、高周波電
源３ａからマッチング回路３ｂを介して、プラズマ励起
のための高周波電力が印加されるようになっており、該
カソード電極１と反応室５ａの周壁５との間には絶縁物
２が介在している。

【０００４】また、上記反応室５ａの、アノード電極４
に対してカソード電極の配設部分とは反対側にヒーター
７が配置されており、また、該アノード電極４に近接し
て、ウエハなどの被処理部材の反応室５ａ内への搬入及
び搬出を行う基板トレーローラ搬送部１１が設けられて
いる。なお、５ｂは、上記反応室５ａの一部に形成され
たガス排気用の開口、８は上記カソード電極１とアノー
ド電極４との間に供給される成膜用ガスあるいはエッチ
ング用ガスである。

【０００５】現在、実用化されている電子デバイスの製
造装置の多くのものは、ＲＦあるいは高周波ＨＦと呼ば
れるラジオ波（１３．５６ＭＨｚ）、あるいはＭＷ波と
呼ばれるマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を、プラズマを
生成するための励起電力として用いている。

【０００６】一方、最近のプラズマ科学における精力的
な研究から、プラズマを生成するため用いられる電源の
励起電力の周波数として、上記二者の中間の周波数領
域、例えば高高周波ＶＨＦ帯と呼ばれる数十ＭＨｚ程度
の周波数、あるいは超高周波ＵＨＦ帯と呼ばれる数百Ｍ
Ｈｚ程度の周波数が、理論的にも実験的にも電子デバイ
スの製造に適した特長を有することが明らかにされつつ
ある（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ １０
１９９２ １０８０ Ａ．Ａ．Ｈｏｗｌｉｎｇｅｔ．
ａｌ，Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉ．Ｔｅｃ
ｈｎｏｌ．２１９９３ ｐ４０−４５ Ｔ Ｋｉｔａｍ
ｕｒａ他，Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉ．Ｔ
ｅｃｈｎｏｌ．２ １９９３ ｐ２６−２９ Ｓ．Ｏｄ
ａ，特開平６−７７１４４号公報など参照）。

【０００７】すなわち、その特長として、プラズマ密度
は周波数の２乗に比例して増加する点、また、このよう
な高いプラズマ密度が比較的低いプラズマポテンシャル
によって実現される点が挙げられる。前者は、成膜装置
において膜堆積の速度が周波数の２乗に比例して増加す
ることを意味し、またエッチング装置においてエッチン
グ速度が周波数の２乗に比例して増加することを意味す
る。また後者の特長としては、このような高速処理の条
件下でありながら，プラズマ中のイオン種による膜ある
いは基板への損傷，いわゆるプラズマダメージを低く抑
えることが可能となるという点が挙げられる。

【０００８】ところが、これまでのこのような理論的，
実験的研究では、電子デバイスの製造装置におけるプラ
ズマの特長は、その装置寸法（反応空間）が、使用して
いるプラズマ励起周波数の波長（たとえば周波数１００
ＭＨｚでは波長は約３ｍ）に比べて充分小さい（１０ｃ
ｍ程度かそれ以下）場合のみしか扱われてこなかった。

【０００９】その理由は、本件発明者らの所見では、装
置寸法（反応空間）がこのようなＶＨＦ帯あるいはＵＨ
Ｆ帯の励起電源周波数の波長と同程度となってくると、
これにより生成される電磁界は反応空間を伝搬する波と
しての特質を現わし、これに起因する反応空間における
電磁界的変化が複雑なプラズマを発生させるために、プ
ラズマの制御そのものが不可能であったからであると考
えられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ系薄膜を用いた太陽電池や液晶表示素子などいわ
ゆるジャイアントマイクロエレクトロニクスと呼ばれる
ような電子産業分野では、基板そのものの寸法が、例え
ばその一辺の長さが４０ｃｍ〜６０ｃｍと長尺である基
板を扱っており、このような長尺の基板に対しても、従
来のような基板を複数枚一度に処理できる反応室が、装
置の高スループット化のためには不可欠となってきてい
る。

【００１１】また、通常のＬＳＩなどの半導体デバイス
を製造するための半導体製造装置においても、高いスル
ープットを実現するためには多数の基板を一度に処理す
ることが非常に重要である。このようなことから、必然
的に１つの反応室としては、一辺が１ｍ前後の長尺なも
のを用いざるを得なくなり、その結果として、反応室の
一辺の寸法が、いわゆるＶＨＦ帯あるいはＵＨＦ帯の励
起周波数の波長と同じオーダーとなってくる。

【００１２】このように反応室の大型化が進むと、電極
面内，つまりカソード電極及びアノード電極の相対向す
る面に高周波電界の定在波が形成され、これにより励起
電極面内での電磁界の正弦波的分布が生じ、均一な薄膜
形成あるいは加工特性が全く不可能となってしまう。

【００１３】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、プラズマを用いた処理を行
うための反応室内の空間の大きさが、プラズマ励起用の
高周波電力の波長と同程度となっても、プラズマを反応
室内の所望の領域、つまり励起電極（カソード電極）と
これに対向する電極（アノード電極）との間の領域に生
成させることができ、これによりＶＨＦ帯あるいはＵＨ
Ｆ帯の励起周波数をもつ高周波電力によって生成したプ
ラズマを大面積にわたって利用することができ、これま
での研究段階での処理ではなく量産レベルの処理が可能
なプラズマ励起化学気相成長装置及びプラズマエッチン
グ装置を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明（請求項１）に
係るプラズマ励起化学気相成長装置は、成膜用ガスが供
給され、被処理部材に対して成膜処理を施すための反応
室と、該反応室内に相対向するよう配置され、プラズマ
を励起するための高周波電界を発生する少なくとも一対
の電極と、該一対の電極間に印加する、ラジオ波帯より
高いＶＨＦ帯あるいはＵＨＦ帯の高周波電力を発生する
電源と、該一対の電極間の空間を複数の領域に分割する
遮蔽手段とを備えている。そのことにより上記目的が達
成される。

【００１５】この発明（請求項２）は、請求項１記載の
プラズマ励起化学気相成長装置において、前記遮蔽手段
として、相対向するカソード電極とアノード電極との間
に配置された、該アノード電極と同電位となるよう構成
された網目状導電性隔壁を用いたものである。

【００１６】この発明（請求項３）は、請求項１記載の
プラズマ励起化学気相成長装置において、前記遮蔽手段
により分割された各領域を、少なくとも該両電極の対向
面と平行な方向の寸法が、プラズマを励起する高周波電
力の波長の２分の１より小さい領域としたものである。

【００１７】この発明（請求項４）は、請求項３記載の
プラズマ励起化学気相成長装置において、前記遮蔽手段
により分割された各領域を、前記被処理部材の平面形状
に対応させて分割した領域としたものである。

【００１８】この発明（請求項５）は、請求項１記載の
プラズマ励起化学気相成長装置において、前記一対の電
極の一方である高周波電力が印加されるカソード電極
を、前記遮蔽手段により分割された各領域毎に分割した
ものである。

【００１９】この発明（請求項６）は、エッチング用ガ
スが供給され、被処理部材に対してエッチング処理を施
すための反応室と、該反応室内に相対向するよう配置さ
れ、プラズマを励起するための高周波電界を発生する少
なくとも一対の電極と、該一対の電極間に印加する、ラ
ジオ波帯より高いＶＨＦ帯あるいはＵＨＦ帯の高周波電
力を発生する電源と、該一対の電極間の空間を複数の領
域に分割する遮蔽手段とを備えている。そのことにより
上記目的が達成される。

【００２０】以下、本発明の作用について説明する。こ
の発明（請求項１）においては、成膜処理を行うための
反応室内の、プラズマを励起するための高周波電力を印
加する一対の電極間の空間を、遮蔽手段により複数の領
域に分割したから、該高周波電力の定在波が生ずる程度
の大きな電極間の空間が、該高周波電力の定在波が生じ
ない程度の小さい領域に分かれることとなる。これによ
り、プラズマを用いた成膜処理を行うための反応室内の
空間の大きさが、プラズマ励起用の高周波電力の波長と
同レベルの大きさとなっても、プラズマを反応室内の所
望の領域、つまり励起電極（カソード電極）とこれに対
向する電極（アノード電極）との間の領域に生成させる
ことができ、ＶＨＦ帯あるいはＵＨＦ帯の周波数をもつ
高周波電力によって生成したプラズマを、大面積にわた
る成膜処理に利用することが可能となる。

【００２１】この発明（請求項２）においては、前記遮
蔽手段として、相対向するカソード電極とアノード電極
との間に、該アノード電極と同電位となる網目状導電性
隔壁を設けたので、該遮蔽手段により分割された個々の
領域の中間部分とその周縁部分とで電界の強度の均一化
を図ることができ、該分割された領域での成膜処理の均
一化を図ることができる。

【００２２】この発明（請求項３）においては、前記遮
蔽手段により分割された、該一対の電極間の各領域を、
少なくとも該両電極の対向面と平行な方向の寸法が、プ
ラズマを励起する高周波電力の波長の２分の１より小さ
い領域としたので、各領域での高周波電力の定在波の発
生を確実に回避して、均一な成膜処理を行うことがで
き、これにより成膜された膜の膜厚を均一にすることが
できる。

【００２３】この発明（請求項４）においては、前記遮
蔽手段により分割された、該一対の電極間の各領域を、
前記被処理部材の平面形状に対応したものとしたので、
被処理部材の平面形状に合わせて、該電極間の領域を必
要最小限の大きさして、各処理部材に最適なプラズマ処
理用の空間を実現できる。

【００２４】この発明（請求項５）においては、前記一
対の電極の一方である高周波電力が印加されるカソード
電極を、前記遮蔽手段により分割された各領域毎に対応
させて分割したので、個々のカソード電極への高周波電
力の給電点が該分割された各領域毎に分散されることと
なり、カソード電極に印加するプラズマ励起のための高
周波のパワーを小さくすることが可能となる。

【００２５】この発明（請求項６）においては、エッチ
ング処理を行うための反応室内の、プラズマを励起する
ための高周波電力を印加する一対の電極間の空間を、遮
蔽手段により複数の領域に分割したので、該高周波電力
の定在波が生ずる程度の大きな電極間の空間が、該高周
波電力の定在波が生じない程度の小さい領域に分かれる
こととなる。これにより、プラズマを用いたエッチング
処理を行うための反応室内の空間の大きさが、プラズマ
励起用の高周波電力の波長と同レベルの大きさとなって
も、プラズマを反応室内の所望の領域、つまり励起電極
（カソード電極）とこれに対向する電極（アノード電
極）との間の領域に生成させることができ、ＶＨＦ帯あ
るいはＵＨＦ帯の周波数をもつ高周波電力によって生成
したプラズマを、大面積にわたるエッチング処理に利用
することが可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】まず、本発明の基本原理について
説明する。本件発明者らは、プラズマ励起のための高周
波電力としてＶＨＦ帯あるいはＵＨＦ帯の高周波を用い
るプラズマ励起気相成長装置あるいはプラズマエッチン
グ装置において、各部位間、たとえばカソード電極とア
ノード電極との間、アノード電極とヒーターとの間等に
おけるインピーダンスを、ＲＦ帯からＵＨＦ帯までの広
い周波数帯域にわたって測定し、つぶさに解析を行った
結果、以下のことを解明した。

【００２７】即ち、本来プラズマが生成するべき空間、
つまりカソード電極とアノード電極との間のインピーダ
ンスＺcaの周波数依存性を調べてみると、これまでの装
置構造における上記両電極間では、いわゆる並列共振に
起因するインピーダンスの極大がＲＦ帯より高い周波数
の数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚで起きていることが本件発明
者らの実験的研究で見い出された。このことは、このよ
うな並列共振付近の周波数では、インピーダンスが極大
となっている両電極間でのプラズマ生成の開始は困難と
なり、例えば図６に示す構造の装置では、むしろプラズ
マ９はインピーダンスのより低いカソードと反応室壁と
の間、あるいはアノード電極の裏側で生成してしまうこ
とを意味しており、実験的にもこのようなプラズマが形
成されることを確認した。

【００２８】つまり、プラズマ励起のための高周波の周
波数が高くなって、つまりその波長が短くなって反応室
空間の寸法と同じオーダーになってくると、プラズマ励
起に用いるＶＨＦ帯あるいはＵＨＦ帯の電力は、あたか
も反応室空間を一種の導波管のようにインピーダンスの
影響を受けながら３次元的な電磁波として伝搬してしま
うこととなる。

【００２９】そこで、本発明は、図５に示す電子デバイ
スの製造装置１００のように、本来プラズマが生成して
ほしいカソード電極１とアノード電極４との間の空間を
網目状隔壁１０により分割することによって、上記のよ
うな３次元的な一種の導波管を形成する、カソード電極
及びアノード電極の空間のインダクタンスＬや容量Ｃを
小さくするものである。なお、図５中、図６と同一符号
は従来の製造装置２００と同一のものを示している。

【００３０】上記のように、上記空間を分割することよ
って３次元的に伝搬している電磁波が該分割された各々
の領域に閉じ込めらる結果、各分割された領域を分布定
数回路として考えると、上記空間の分割は、それぞれの
分割された領域での電極の導体が短くなることに相当
し、これによって電極間の空間のインダクタンスＬとし
ての振る舞いが減じられる。

【００３１】言い換えると、上記電極間の空間の分割に
よって、一般にｆ₀＝１／（２π√（ＬＣ））で表わさ
れる並列共振周波数ｆ₀の分母のＬが小さくなり、並列
共振周波数がより高い周波数領域へと追いやられるよう
になる。その結果、一辺の長さが数十ｃｍ〜１ｍ程度で
あるような長尺な反応室を有するプラズマ励起化学気相
成長装置やプラズマエッチング装置においても、プラズ
マ励起のために使用する励起電力の周波数領域を従来の
ＲＦ帯（１３．５６ＭＨｚ）より高い周波数，つまりＶ
ＨＦ帯からＵＨＦ帯まで拡張することが可能となる訳で
ある。

【００３２】上記構成の装置１００では、カソード電極
１にＶＨＦ帯あるいはＵＨＦ帯の高周波電力が印加され
ると、該カソード１とアノード電極４との間にプラズマ
９ａが発生することとなる。

【００３３】ここで、励起電力を３次元的に伝搬してい
る電磁波と考えた場合、電極面内，つまりカソード電極
及びアノード電極の相対向する面に定在波が形成される
と、励起電極面内での電磁界の正弦波的分布が生じるた
めに、均一な薄膜形成あるいは加工特性が全く不可能と
なってしまう。

【００３４】そこでさらに、反応室空間（対向する電極
間の空間）の、少なくとも電極面と平行な方向の寸法
を、電極面内に定在波が形成される寸法、つまりプラズ
マ励起用高周波電力の波長の２分の１（λ／２）よりも
小さくし、電磁界による定在波の形成をさけることによ
って、励起電極面内での電磁界の正弦波的分布の発生を
抑えることが、上述の電極間の空間を分割した構成の装
置でも不可欠となる。

【００３５】従って、上述のカソード電極とアノード電
極との間の空間を分割してできる各領域の、少なくとも
電極面と平行な方向の寸法は、プラズマ励起用高周波電
力のλ／２よりも小さいことが望ましい。

【００３６】以下、本発明の実施形態について説明す
る。 （実施形態１）図１は本発明の実施形態１によるプラズ
マＣＶＤ装置を説明するための図であり、図１（ａ）は
該プラズマＣＶＤ装置の構成を示す横断面図、図１
（ｂ）は反応室内での電極の配置を示す正面図である。

【００３７】図において、図６と同一符号は従来の電子
デバイスの製造装置２００と同一のものを示し、１０１
は本実施形態１のいわゆるインライン型のプラズマＣＶ
Ｄ装置で、電子デバイスを構成する半導体膜などの成膜
処理を、所定のラインに沿って搬送される各被処理部材
に対して順次行うための反応室５ａを有している。該反
応室５ａ内には、基板トレーを兼ねるアノード電極４が
設けられており、また、該アノード電極４と対向するよ
うインターナル型のカソード電極１０１ａが配置されて
いる。

【００３８】上記カソード電極１０１ａは、一辺が７０
ｃｍの正方形形状の導電性電極板１ａと、これを電気的
にシールドする接地されたシールド部材２ａと、該シー
ルド部材２ａと導電性電極板１ａとの間に介在する絶縁
性部材２とから構成されており、高周波電源３ａからマ
ッチング回路３ｂを介して、プラズマ励起のための高周
波電力が印加されるようになっている。

【００３９】また上記アノード電極４は、一辺が９０ｃ
ｍの正方形形状を有し、インターナル型のカソード電極
と２．５ｃｍの間隔を隔てて設置されている。このアノ
ード電極は、被処理部材である正方形形状のガラス基板
（寸法３０ｃｍ×６０ｃｍ）を２枚装着可能な基板トレ
ーを兼ねている。

【００４０】そして、本実施形態１の装置１０１は、上
記カソード電極１０１ａとアノード電極４との間の空間
を分割する網目状金属隔壁１０を有しており、該隔壁１
０は、上記アノード電極４の、基板が配置される領域の
境界部分に配置されている。この隔壁１０の、カソード
電極１０１ａに近接する部分は、高さ５ｍｍの絶縁性部
材１０ａによりカソード電極１０１に固定され、また該
隔壁１０の、反応室の周壁５に近接する部分は、導電性
部材１０ｂにより該反応室壁５に固定されており、アノ
ード電極４と同電位となるようになっている。さらに上
記網目状金属隔壁１０としては、その材質がステンレス
ＳＳ３１６であり、線経０．５ｍｍ，空孔部０．９５ｍ
ｍ角のものを用いている。この網目の形状そのものはＶ
ＨＦ帯あるいはＵＨＦ帯のプラズマが通過できない程度
に充分小さく、この網目の寸法は、少なくとも、プラズ
マ励起用の高周波電力の波長の１桁程度以下であること
が好ましい。

【００４１】その他の構成は、上記従来の製造装置２０
０と同一である。

【００４２】次に作用効果について説明する。上記構成
の装置１０１において、上記隔壁１０を配置しない状態
で、カソード電極とアノード電極との間のインピーダン
スＺcaの周波数依存性を調べてみると、図２の実線で示
すような特性グラフＡが得られた。そして、この装置に
おける各部位について詳しくインピーダンス解析を行っ
たところ、カソード電極とアノード電極との間の空間及
びカソード電極と反応室壁との間の空間が近似的に一種
の導波管と等価となり、カソード電極とアノード電極と
の間の空間およびカソード電極周辺部と反応室壁との間
の空間における、容量成分（３００ｐＦ）とインダクタ
ンス成分（０．０２５μＨ）による並列共振によって、
カソード電極とアノード電極の空間におけるインピーダ
ンスが、周波数５８ＭＨｚ付近で極大となっていること
がわかった。

【００４３】これに対し、上記実施形態１の構成のプラ
ズマＣＶＤ装置１０１について、上記と同様各部でのイ
ンピーダンス解析を行った。この装置１０１では、カソ
ード電極とアノード電極との間の空間は、アノード電極
と電気的に同電位に固定された網目状金属隔壁１０によ
り、アノード電極の２枚の基板が配置される領域の境界
部分で２分割されている。

【００４４】このような装置構成とすることによって、
カソード電極とアノード電極との間のインピーダンスＺ
caの周波数依存性として、図２の点線で示す特性グラフ
Ｂが得られた。

【００４５】上記図２の特性グラフから、上記隔壁１０
を配置した本実施形態１の装置１０１では、隔壁を有し
ない装置に比べて、インピーダンスが極大となる周波数
が１２２ＭＨｚまで高周波数側に移動していることが分
かる。

【００４６】つまり、この周波数１２２ＭＨｚ以下の高
周波電力であれば、上記カソード電極及びアノード電極
間でのプラズマ励起が可能である。このようにインピー
ダンスの極大が生ずるプラズマ励起用高周波電力の周波
数が高周波数側にシフトしたのは、該カソード電極とア
ノード電極との間の空間を電気的に２分割したことによ
り、分割された各空間でのインダクタンス成分が０．０
２５μＨから０．００５μＨと小さくできたためであ
る。

【００４７】このような構成の本実施形態１では、数十
ｃｍ〜１ｍ程度を一辺とするような長尺な反応室を有す
るプラズマＣＶＤ装置においても、使用できるプラズマ
励起用電力の周波数領域を、従来のＲＦ帯（１３．５６
ＭＨｚ）より高い周波数，ＶＨＦ帯からＵＨＦ帯まで拡
張することが可能となる。その結果、ＶＨＦ帯からＵＨ
Ｆ帯の周波数領域で得られる高品質な膜を、従来の装置
に比べて、高速でしかも大面積にわたって形成できるプ
ラズマＣＶＤ装置を得ることができる。

【００４８】（実施形態２）図３は本発明の実施形態２
によるプラズマＣＶＤ装置を説明するための図であり、
図３（ａ）は該プラズマＣＶＤ装置の構成を示す横断面
図、図３（ｂ）は反応室内での電極の配置を示す正面図
である。

【００４９】図において、図６と同一符号は従来の電子
デバイスの製造装置２００と同一のものを示し、１０２
は本実施形態２のいわゆるインライン型のプラズマＣＶ
Ｄ装置で、電子デバイスを構成する半導体膜などの成膜
処理を、所定のラインに沿って搬送される各被処理部材
に対して順次行うための反応室５ａを有している。該反
応室５ａ内には、基板トレーを兼ねるアノード電極４が
設けられており、また、該アノード電極４と対向するよ
うエクスターナル型のカソード電極１０２ａが配置され
ている。

【００５０】上記カソード電極１０２ａは、７０ｃｍ×
９０ｃｍの長方形形状の導電性電極板１ａと、該導電性
電極板１ａと反応室５ａの周壁５との間に介在する絶縁
性部材２とからなり、該カソード電極１０２ａには、高
周波電源３ａからマッチング回路３ｂを介して、プラズ
マ励起のための高周波電力が印加されるようになってい
る。

【００５１】また上記アノード電極４ｂは、８０ｃｍ×
１００ｃｍの長方形形状を有し、エクスターナル型のカ
ソード電極１０２ａと２．５ｃｍの間隔を隔てて設置さ
れている。このアノード電極は、被処理部材である正方
形形状のガラス基板（寸法６０ｃｍ×４０ｃｍ）を２枚
装着可能な基板トレーを兼ねている。

【００５２】そして、本実施形態２の装置１０２も上記
実施形態１と同様、上記カソード電極１０２ａとアノー
ド電極４との間の空間を分割する網目状金属隔壁１０を
有しており、該隔壁１０は、上記アノード電極４の、基
板が配置される領域の境界部分に配置されている。ここ
で、この網目状金属隔壁の固定の仕方及びその構造は、
上記実施形態１のものと同一としている。

【００５３】次に作用効果について説明する。上記構成
の装置１０２において、上記隔壁１０を配置しない状態
で、カソード電極とアノード電極との間のインピーダン
スＺcaの周波数依存性を調べてみると、図４の実線で示
すような特性グラフＣが得られた。そして、この装置に
おける各部位について詳しくインピーダンス解析を行っ
たところ、カソード電極とアノード電極との間の空間に
おけるインピーダンスは、図１に示すインターナル型の
カソード電極１０１ａを有する装置１０１の場合に比べ
て高い周波数８１ＭＨｚ付近で極大となっていることが
わかった。

【００５４】つまり、図３に示すエクスターナル型のカ
ソード電極１０２ａを有するプラズマＣＶＤ装置１０２
では、図１に示すプラズマＣＶＤ装置１０１と同様に、
カソード電極とアノード電極との間の空間はこれと等価
な一種の導波管で近似できるが、カソード電極と反応室
側壁との間には、絶縁部材２が介在しているため電磁波
が伝搬する空間がない。このため、並列共振に寄与する
電極間容量及び電極間インダクタンスはそれぞれ２００
ｐＦ及び０．０１９μＨであり、カソード電極とアノー
ド電極との間の空間におけるインピーダンスは、図１に
示すプラズマＣＶＤ装置１０１の場合に比べて高い周波
数で極大となっている。

【００５５】これに対し、上記反応室５ａ内に隔壁１０
を設けた実施形態２のプラズマＣＶＤ装置１０２につい
て、上記と同様各部でのインピーダンス解析を行った。
この実施形態２では、カソード電極とアノード電極との
間の空間を、アノード電極と電気的に同電位に固定され
た網目状金属隔壁１０を用いて、アノード電極に装着さ
れている２枚の基板の境界部分で２分割している。

【００５６】このような構成とすることにより、カソー
ド電極とアノード電極との間のインピーダンスＺcaの周
波数依存性として、図４の点線で示す特性グラフＤが得
られた。

【００５７】上記図４の特性グラフから、上記隔壁１０
を配置した本実施形態２の装置１０２では、隔壁を有し
ない装置に比べて、インピーダンスが極大となる周波数
が１３０ＭＨｚまで高周波側に移動していることが分か
る。

【００５８】つまり、この周波数１３０ＭＨｚ以下の高
周波電力であれば、上記カソード電極間及びアノード電
極間でのプラズマ励起が可能である。

【００５９】このようにインピーダンスの極大が生ずる
プラズマ励起用高周波電力の周波数が高周波数側にシフ
トしたのは、該カソード電極とアノード電極との間の空
間を電気的に２分割したことにより、分割された各空間
での並列共振に寄与するインダクタンス成分が０．０１
９μＨから０．００７５μＨと小さくできたためであ
る。

【００６０】このような構成の実施形態２においても、
上記実施形態１と同様に、ＶＨＦ帯からＵＨＦ帯の周波
数領域で得られる高品質な膜を、従来の装置に比べて、
高速でしかも大面積にわたって形成できるプラズマＣＶ
Ｄ装置を得ることができる。

【００６１】なお、上記実施形態１及び２では、プラズ
マＣＶＤ装置を例にとって説明したが、反応ガスとして
ＣＦ₄やＮＦ₃などのエッチングガスを用いるエッチング
装置に、プラズマ励起用の高周波電力を印加する一対の
電極間の空間を分割する構成を適用できることは言うま
でもない。この場合、プラズマエッチング装置におい
て、被処理部材の高品質な加工処理（エッチング処理）
を、従来の装置に比べて高速でしかも大面積にわたって
行うことが可能となる。つまり、スループットの高い電
子デバイスの製造装置が得られる。

【００６２】また、上記一対の電極間の空間を分割した
各領域の、少なくとも電極面に平行な方向の寸法を、プ
ラズマ励起用の高周波電力の波長の２分の１より小さく
することにより、高周波電力の定在波の発生を回避する
ことができ、これにより一層均一な成膜処理やエッチン
グ処理が可能となる。

【００６３】また、前記網目状導電性隔壁（遮蔽手段）
により分割された、該一対の電極間の各領域を、前記被
処理部材の平面形状に対応したものとすることにより、
被処理部材の平面形状に合わせて、該電極間の領域を必
要最小限の大きさにして、各処理部材に最適なプラズマ
処理用の空間を実現できる。

【００６４】さらに、前記一対の電極の一方である高周
波電力が印加されるカソード電極を、前記網目状導電性
隔壁（遮蔽手段）により分割された各領域毎に対応させ
て分割することにより、カソード電極への高周波電力の
給電点が該分割された各領域毎に分散されることとな
り、カソード電極に印加するプラズマ励起のための高周
波のパワーを小さくすることが可能となる。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、この発明（請求項１）に
よれば、成膜処理を行うための反応室内の、プラズマを
励起するための高周波電力を印加する一対の電極間の空
間を、遮蔽手段により複数の領域に分割したので、プラ
ズマを用いた成膜処理を行うための反応室内の空間の大
きさが、プラズマ励起用の高周波電力の波長と同レベル
の大きさとなっても、プラズマを反応室内の所望の領
域、つまり励起電極（カソード電極）とこれに対向する
電極（アノード電極）との間の領域に生成させることが
でき、ＶＨＦ帯からＵＨＦ帯の周波数領域で得られる高
品質な膜を、高速でしかも大面積にわたって形成できる
プラズマＣＶＤ装置を得ることができる。

【００６６】この発明（請求項２）によれば、前記遮蔽
手段として、アノード電極と同電位となる網目状導電性
隔壁を設けたので、該遮蔽手段により分割された個々の
領域の中間部分とその周縁部分とでの電界強度の均一化
により、該分割された領域での成膜処理の均一化を図る
ことができる効果がある。

【００６７】この発明（請求項３）によれば、前記遮蔽
手段により分割された、該一対の電極間の各領域を、少
なくとも該両電極の対向面と平行な方向の寸法が、プラ
ズマを励起する高周波電力の波長の２分の１より小さい
領域としたので、各領域での高周波電力の定在波の発生
を回避して、成膜処理を均一に行うことができる。

【００６８】この発明（請求項４）によれば、前記遮蔽
手段により分割された、該一対の電極間の各領域を、前
記被処理部材の平面形状に対応したものとしたので、各
処理部材に最適なプラズマ処理用の空間を実現できる。

【００６９】この発明（請求項５）によれば、前記一対
の電極の一方である高周波電力が印加されるカソード電
極を、前記遮蔽手段により分割された各領域毎に対応さ
せて分割したので、カソード電極に印加するプラズマ励
起のための高周波のパワーを小さくすることができる。

【００７０】この発明（請求項６）によれば、エッチン
グ処理を行うための反応室内の、プラズマを励起するた
めの高周波電力を印加する一対の電極間の空間を、遮蔽
手段により複数の領域に分割したので、プラズマを用い
たエッチング処理を行うための反応室内の空間の大きさ
が、プラズマ励起用の高周波電力の波長と同レベルの大
きさとなっても、プラズマを反応室内の所望の領域、つ
まり励起電極（カソード電極）とこれに対向する電極
（アノード電極）との間の領域に生成させることがで
き、ＶＨＦ帯からＵＨＦ帯の周波数領域で実現される高
品質な加工処理を、高速でしかも大面積にわたって行う
ことができるプラズマエッチング装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１によるプラズマＣＶＤ装置
を説明するための図であり、図１（ａ）は該プラズマＣ
ＶＤ装置の構成を示す横断面図、図１（ｂ）は反応室内
での電極の配置を示す正面図である。

【図２】上記実施形態１のプラズマＣＶＤ装置におけ
る、カソード電極とアノード電極との間のインピーダン
スＺcaの周波数依存性を、網目状導電性隔壁がある場合
とこれがない場合とで比較して示す図である。

【図３】本発明の実施形態２によるプラズマＣＶＤ装置
を説明するための図であり、図３（ａ）は該プラズマＣ
ＶＤ装置の構成を示す横断面図、図３（ｂ）は反応室内
での電極の配置を示す正面図である。

【図４】上記実施形態２のプラズマＣＶＤ装置におけ
る、カソード電極とアノード電極との間のインピーダン
スＺcaの周波数依存性を、網目状導電性隔壁がある場合
とこれがない場合とで比較して示す図である。

【図５】本発明の基本構成を説明するための図であり、
カソード電極とアノード電極との間の空間を分割する網
目状導電性隔壁を備えた、電子デバイスの製造装置の構
成を示している。

【図６】従来の電子デバイスの製造装置の構成を示す図
である。

【符号の説明】

２ 絶縁部材 ２ａ アースシールド部材 ３ａ 高周波電源 ３ｂ マッチング回路 ４ アノード電極 ５ 反応室壁 ５ａ 反応室 ５ｂ ガス排気口 ６ 被処理基板 ７ ヒーター ８ 原料ガス １０ 網目状導電性隔壁 １０ａ 絶縁性部材 １０ｂ 導電性部材 １１ 基板トレーローラー搬送部 １０１，１０２ プラズマＣＶＤ装置 １０１ａ インターナル型カソード電極 １０２ａ エクスターナル型カソード電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成膜用ガスが供給され、被処理部材に対
   して成膜処理を施すための反応室と、 該反応室内に相対向するよう配置され、プラズマを励起
   するための高周波電界を発生する少なくとも一対の電極
   と、 該一対の電極間に印加する、ラジオ波帯より高いＶＨＦ
   帯あるいはＵＨＦ帯の高周波電力を発生する電源と、 該一対の電極間の空間を複数の領域に分割する遮蔽手段
   とを備えたプラズマ励起化学気相成長装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプラズマ励起化学気相成
   長装置において、 前記遮蔽手段は、相対向するカソード電極とアノード電
   極との間に配置された、該アノード電極と同電位となる
   よう構成された網目状導電性隔壁であるプラズマ励起化
   学気相成長装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のプラズマ励起化学気相成
   長装置において、 前記遮蔽手段により分割された各領域は、少なくとも該
   両電極の対向面と平行な方向の寸法が、プラズマを励起
   する高周波電力の波長の２分の１より小さいものとなっ
   ているプラズマ励起化学気相成長装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のプラズマ励起化学気相成
   長装置において、 前記遮蔽手段により分割された各領域は、前記被処理部
   材の平面形状に対応させて分割したものであるプラズマ
   励起化学気相成長装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のプラズマ励起化学気相成
   長装置において、 前記一対の電極の一方である高周波電力が印加されるカ
   ソード電極を、前記遮蔽手段により分割された各領域毎
   に分割した構造としたプラズマ励起化学気相成長装置。
6. 【請求項６】 エッチング用ガスが供給され、被処理部
   材に対してエッチング処理を施すための反応室と、 該反応室内に相対向するよう配置され、プラズマを励起
   するための高周波電界を発生する少なくとも一対の電極
   と、 該一対の電極間に印加する、ラジオ波帯より高いＶＨＦ
   帯あるいはＵＨＦ帯の高周波電力を発生する電源と、 該一対の電極間の空間を複数の領域に分割する遮蔽手段
   とを備えたプラズマエッチング装置。