CN101035405A - 等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供尽管处理容器大型化或高频电源的进一步高频率化但等离子体的面内均匀性高，温度控制容易的等离子体处理装置。在等离子体处理装置的处理容器(2)和由以覆盖该处理容器(2)的壁部的方式设置的导电体构成的内壁板(6)之间连接有阻抗调整部(60)，使从作为阴极电极的下部电极(5)经过等离子体、内壁板(6)和处理容器(2)的壁部到作为接地框体的匹配箱(42)的阻抗值，大于从下部电极(5)经过等离子体、作为阳极电极的上部电极(3)、处理容器(2)到作为接地框体的匹配箱(42)的阻抗值。

Description

等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及利用高频电力将处理气体等离子体化，由该等离子体对基板施加蚀刻等的处理的等离子体处理装置。

背景技术

在半导体器件和液晶显示装置等的平面面板的制造工序中，为了对被称为半导体晶片和玻璃基板的被处理基板施加蚀刻处理和成膜处理等的工艺处理，使用等离子体蚀刻装置、等离子体CVD成膜装置等的等离子体处理装置。

图9是表示目前使用的平行平板型的等离子体处理装置的图。在该等离子体处理装置中，例如在由铝等构成的处理容器11内，设置兼作成为气体供给部的气体喷淋头的上部电极12，并且以与该上部电极12相对的方式与兼作基板10的载置台的下部电极13相对设置。上部电极12处于通过绝缘材料14相对于处理容器11电学上完全浮起的状态，经过匹配电路(matching circuit)15与高频电源17连接构成为阴极电极。

下部电极13通过导电通路18与处理容器11连接，构成为阳极电极。在本例中该导电通路18由轴18a、支撑板18b和波纹管18c构成。而且处理容器11的上部侧，通过作为接地的框体的匹配箱16与高频电源17连接，更具体地说通过与将高频电源17和匹配箱16连接的同轴电缆(cable)的外部层连接而接地。

图9的等离子体处理装置中的高频电流的导电通路的等效电路如图10所示。当在处理容器11内发生等离子体时，在上部电极12和下部电极13之间发生电容耦合，因此来自高频电源17的高频电流的路径成为匹配电路15→上部电极12→等离子体→下部电极13→导电通路18→处理容器11的壁部→匹配箱16→接地。

可是在作为处理对象的基板中液晶显示器等的平面面板用的玻璃基板具有越来越大型化的倾向。当伴随其的大型化处理容器11大型化时，因为处理容器11的电感成分变大，所以有可能使得上部电极12和下部电极13之间的耦合变弱，上部电极12和处理容器11的壁部之间发生等离子体(图10中记载为电容耦合)。当发生这种等离子体时，处理容器11内的等离子体偏向周边，结果存在着不能够对基板10进行面内均匀性高的处理，或处理容器11的内壁和内部部品容易发生损伤或消耗的不合适的情况。

因此，在专利文献1中，记载有在阳极电极(与图9的下部电极13相当)和处理容器11之间设置有阻抗调整部，增强上部电极12和下部电极13之间的电容耦合，提高等离子体的均匀性的方法。

[专利文献1]日本特开2005-340760号公报：第12页第25段～第12页第27段

可是，一方面基板具有越来越大型化的倾向，另一方面要求等离子体中的离子能量低，电子密度高的“低能量、高密度等离子体”的处理逐渐增多。因此，要求提高产生等离子体的高频电源的频率。

但是，由于高频率化，处理容器的电感成分进一步增大，因此为了生成面内均匀性高的等离子体，需要进一步增强上部电极12和下部电极13的电容耦合。

此外，由于处理容器的大型化，容器的热容变得非常大，因此容器内壁面中的温度响应性恶化，结果，为了使上述内壁面的温度均匀化的温度控制变得困难，因此，对基板进行处理，例如蚀刻时就难以确保高的面内均匀性。

发明内容

本发明就是根据上述事情提出的，本发明的目的在于提供一种即便处理容器大型化，等离子体的面内均匀性也很高的等离子体处理装置。

本发明的等离子体处理装置，用于在处理容器内利用高频电力将处理气体等离子体化，由该等离子体对基板进行处理，其特征在于，包括：

在该处理容器内与该处理容器绝缘，并且相互相对设置的阴极电极和阳极电极；

其一端通过匹配电路与上述阴极电极连接的高频电源；

在处理容器的壁部，以与该处理容器绝缘并覆盖该壁部的方式设置的导电体构成的内壁板；和

其一端侧与内壁板连接，并且另一端侧与上述处理容器连接的阻抗调整部，

基板被载置在上述阴极电极和阳极电极中的任一个电极上，

上述阻抗调整部用于调整其阻抗值，使得从阴极电极经过等离子体、内壁板和处理容器的壁部直到上述匹配电路的接地框体的阻抗值，大于从阴极电极经过等离子体、阳极电极和处理容器壁部直到上述匹配电路的接地框体的阻抗值。

在该等离子体处理装置的内壁板和处理容器的壁部之间，可以例如通过向进行等离子体处理的氛围开放等，成为真空氛围。

此外，阻抗调整部优选构成为例如如可变电容电容器与电感器的串联电路的阻抗值可变的结构。这时，可以进一步包括控制部，该控制部包含存储有使等离子体处理的类别和阻抗调整部的调整值对应的数据的存储部，从上述存储部读出与选择的等离子体处理的类别对应的阻抗调整值，输出用于调整上述阻抗调整部的控制信号。

此外，上述内壁板优选包括：用于流通调温介质的调温用流路、用于导入来自上述处理容器外部的调温介质的导入口、和用于将调温介质排出到上述处理容器外部的排出口。进一步可以包括设置在处理容器外部，调节上述调温介质的温度的温度调节单元；和通过该温度调节单元调节调温介质的温度，控制上述内壁板的外表面温度的单元。

根据本发明，则能够使从阴极电极经过等离子体、内壁板和处理容器壁部到上述匹配电路的接地框体的路径的阻抗值，大于从阴极电极经过等离子体、阳极电极和处理容器的壁部到上述匹配电路的接地框体的路径阻抗值。因此，能够使在阴极电极和内壁板之间产生等离子体变的困难。结果，等离子体集中在阴极电极和阳极电极之间，基板上的等离子体的面内均匀性高。通过该等离子体对基板表面进行蚀刻处理，由于等离子体的面内均匀性高，所以蚀刻速度的面内均匀性高，从而能够进行面内均匀的蚀刻。并且可以抑制处理容器的内壁和内部部件的损伤或消耗。

附图说明

图1是表示作为本发明的实施方式的等离子体处理装置的整体结构的概略的纵剖侧面图。

图2是放大上述实施方式的内壁板和处理容器的壁部附近的纵剖侧面图。

图3是表示上述实施方式的内壁板平面图和在内壁板内部形成的调温用流路的结构的纵剖面图。

图4是表示上述实施方式的等效电路的电路图。

图5是表示上述实施方式的阻抗调整部的电路结构的电路图。

图6是表示作为上述实施方式的实验结果的阻抗调整部的调整结果和异常路径中的阻抗值的关系的说明图。

图7是表示作为上述实施方式的实验结果的阻抗调整部的调整结果和处理容器内的电子密度的关系的说明图。

图8是表示作为上述实施方式的实验结果的由调温介质进行的内壁板外表面的温度控制的结果的说明图。

图9是表示现有的等离子体处理装置的整体结构的概略的纵剖侧面图。

图10是表示现有例的等效电路的电路图。

符号说明

2处理容器；3上部电极；4a第一高频电源；4b第二高频电源；5下部电极；6内壁板；6a内壁板部件；6b流路形成部件；7控制部；8温度控制器；10基板；11处理容器；12上部电极；13下部电极；14绝缘材料；15匹配电路；16匹配箱；17高频电源；18导电通路；18a轴；18b支撑板；18c波纹管；21排气通路；22真空排气单元；30开口部；31绝缘材料；32气体供给通路；33处理气体供给部；34气体孔；40a、40b导电通路；41a、41b匹配电路；42匹配箱；43a、43b外层部；44a、44b同轴电缆；45保护管；46a、46b导电通路；50绝缘材料；51支撑部；52导电通路；53阻抗调整部；54导电性壳体；60阻抗调整部；61电感器；62可变电容器；63导电通路；64固定部件；65调温部；66调温用流路；66a导入管；66b排出管；67a导入口；67b排出口

具体实施方式

对将本发明的等离子体处理装置应用于对液晶显示器用的玻璃基板进行蚀刻的装置的实施方式进行说明。在图1中2是例如由表面经过阳极氧化处理的铝构成的方筒形状的处理容器2。在该处理容器2的上部，设置兼作作为气体供给部的气体喷淋头的上部电极3，该上部电极3处于通过沿处理容器2上面的开口部30的开口边缘设置的绝缘材料31，相对于处理容器2电学上完全浮起的状态。此外，作为上部电极3的气体喷淋头构成为：通过气体供给通路32与处理气体供给部33连接，并且从多个气体孔34将从气体供给通路32供给的气体供给至处理容器2内。

另一方面，在处理容器2的底部设置有兼作载置基板10的载置台的下部电极5，该下部电极5隔着绝缘材料50被支撑部51支撑。从而下部电极5处于从处理容器2电学上完全浮起的状态。本实施方式的等离子体处理装置，是在下部电极5上设置有不同频率的2个高频电源的所谓的下部2频率型的等离子体处理装置。具体地说，使保护管45与支撑部51的下侧连接。使该保护管45贯通处理容器2的底面，使匹配箱42与保护管45的下端部连接。在匹配箱42内，设置着2个匹配电路41a、41b，这些匹配电路41a、41b的一端侧分别通过配置在保护管45内的导电通路46a、46b与下部电极5连接，并且接地的第一高频电源4a和第二高频电源4b分别通过导电通路40a、40b与匹配电路41a、41b的另一端侧连接。此外，匹配箱42的下部作为与上述导电路径40a、40b一起构成同轴电缆44a、44b的外层部43a、43b延伸，使这些外层部43a、43b接地。在该例中，匹配箱42相当于匹配电路41a、41b的接地框体。此外，可以应用本发明的等离子体处理装置，不限定于下部2频率型的等离子体处理装置。例如，也能够将本发明应用于上部1频率型和下部1频率型及上下2频率型的等离子体处理装置等中。

在本实施方式中，第一高频电源4a输出10MHz～60MHz，例如20kW的高频电力，第二高频电源4b输出2MHz～6MHz，例如20kW的高频电力。来自第一高频电源4a的高频电力起着使处理气体活性化的作用，来自第二高频电源4b的电力起着将等离子体中的离子引入到基板10侧的作用。此外，虽然在图1中没有表示，但是在下部电极5和匹配电路41a之间插入高通滤波器，并且在下部电极5和匹配电路41b之间插入低通滤波器，形成在两高频电源4a、4b之间不输入对方的高频成分。

通过导电通路52，阻抗调整部53的一端侧与上部电极3连接，并且该阻抗调整部53的另一端侧通过覆盖处理容器2的开口部30的导电性壳体54与处理容器2的上部例如顶部连接。阻抗调整部53是为了使得在下部电极5和处理容器2的壁部等之间难以产生起等离子体而在等离子体处理装置中设置的多个器件中的一个。具体地说，用于调整其阻抗值，使得从下部电极5经过等离子体、上部电极3和处理容器2的壁部到匹配箱42的路径中的第一高频电源4a的高频阻抗值，小于从下部电极5经过等离子体和处理容器2的壁部等到匹配箱42的路径中的第一高频电源4a的高频阻抗值。阻抗调整部53例如由可变电容器或电容固定的电容器与可变电容器的组合电路等构成。此外，为了调整上述路径中的第二高频电源4b的高频阻抗值，也可以在上部电极3和处理容器2之间再设置1个阻抗调整部。

根据以上结构，在本等离子体处理装置中，将下部电极5作为阴极电极，将上部电极3作为阳极电极，能够在这些电极5、3之间的空间发生等离子体。此外，使排气路径21与处理容器2的底面连接，在该排气路径21上连接着真空排气单元22。其它，在图1中没有示出的处理容器2的壁部(例如，图1的前面侧或深处侧的壁部)上设置有用于开闭基板10的搬运口的闸阀。

根据以上结构，在本等离子体处理装置中，来自第一高频电源4a的高频电流在第一高频电源4a→匹配电路41a→下部电极5→等离子体→上部电极3→阻抗调整部53→处理容器2→匹配箱42的路径中流动，来自第二高频电源4b的高频电流在第二高频电源4b→匹配电路41b→下部电极5→等离子体→上部电极3→阻抗调整部53→处理容器2→匹配箱42的路径中流动(以下将在这些路径中共同的，由下部电极5→等离子体→上部电极3→阻抗调整部53→处理容器2→匹配箱42构成的路径称为“正常路径”)。但是，如在背景技术中所述，高频电流有可能从作为阴极电极的下部电极5经过等离子体流到处理容器2的壁部等(以下将由下部电极5→等离子体→处理容器2的壁部等构成的路径称为“异常路径”)，所以进行调整，使得异常路径的阻抗值比正常路径的阻抗值大。

为了进行这种调整，如图1～图3所示，以覆盖处理容器2的壁部的方式设置矩形板状的内壁板6。内壁板6是例如由表面经过阳极氧化处理的铝等构成的导电体，通过固定部件64固定在处理容器2的壁部。通过导电通路63，阻抗调整部60的一端与内壁板6连接，通过导电通路63，该阻抗调整部60的另一端与处理容器2连接。阻抗调整部60构成为作为电感器61的线圈与可变电容器62的串联电路，实施增大异常路径的阻抗值的功能，以使异常路径(以下，“异常路径”包含下部电极5→等离子体→内壁板6→处理容器2和内壁板6)的阻抗值比正常路径的阻抗值大。阻抗调整部60通过包括可变电容器62构成为其阻抗值可变的结构。并且，阻抗调整部60与控制部7连接，控制部7，使未图示的驱动可变电容器62的电动机工作，起到适当调整异常路径的阻抗值的作用。

在图1中，为了图示方便，图中只表示了设置在处理容器2的左右两壁上的内壁板6，但是在本图中没有图示的面前侧的壁和深处侧的壁上也设置有内壁板6。而且，在覆盖基板10的搬运口的内壁板6中以不干涉搬入搬出基板10的路径的方式设置有开口部。此外，在本实施方式中，如图1所示，在各个内壁板6上分别设置有阻抗调整部60，例如，也可以构成为：多块内壁板6与1个阻抗调整部60连接，一起调整包含这些多块内壁板6的异常路径的阻抗值。

这里，将内壁板6固定在处理容器2中的固定部件64，例如具有柱状的形态，例如由石英、陶瓷、TEFLON(注册商标)和聚酰亚胺等的绝缘体构成。通过将柱状的固定部件64的一端固定在处理容器2的壁部上，将内壁板6安装在其另一端上，以使处理容器2的壁部和内壁板6不直接接触的方式固定内壁板6。此外，通过固定部件64固定内壁板6，由此在内壁板6和处理容器2的壁部之间形成空间。该空间对进行等离子体处理的氛围开放。因此，该空间内的氛围也与处理容器2内的其它空间同样，成为由真空排气单元22进行真空排气后的真空氛围(在对大气压减压状态下充满处理气体的氛围)。此外，在处理容器2的壁部以覆盖内壁板6和处理容器2的壁部之间的空间的开口部的方式设置未图示的绝缘材料构成的遮蔽板，使得在处理容器2内发生的等离子体不进入上述空间。但是，该遮蔽板不隔离上述空间和进行等离子体处理的氛围。

此外，通过作为绝缘体的固定部件64将内壁板6固定在处理容器2的壁部，在内壁板6和处理容器2的壁部之间形成的空间是真空氛围，由此内壁板6相对于处理容器2处于电学上完全浮动的状态。

进一步，如图2、图3所示，在内壁板6的内部形成有由等离子体进行处理时，用于将内壁板6的外表面温度维持在规定温度上的调温介质流动的调温用流路66。调温用流路66具有图3所示的流路形状，在调温用流路66的一端和另一端上，例如如图3所示，以与内壁板6的大致中央部相互邻接的方式设置有导入口67a和排出口67b。而且，导入口67a与导入管66a连接，排出口67b和排出管66b连接，各个配管66a、66b与由设置在处理容器2外部的例如热交换器等构成的调温部65连接。

将绝缘性高的介质用于调温介质。该调温介质，通过未图示的循环泵的工作在内壁板6和调温部65之间循环，同时使内壁板6升温，能够抑制反应生成物等附着在内壁板6上。并且，调温部65能够根据设置在处理容器2内的未图示的温度检测部的检测值通过温度控制器8进行调温介质的调温，控制内壁板6的外表面温度。

此外，如图2所示，用构成固定部件64的绝缘体覆盖连接内壁板6和阻抗调整部60的导电通路63和连接内壁板6和调温部65的配管66a、66b。由此，将内壁板6维持在相对于处理容器2在电学上完全浮起的状态。

下面，一面参照图4～图6一面说明用阻抗调整部60调整异常路径的阻抗值的方法。图4是在图1的等离子体处理中对于高频电流的等效电路。因为能够将处理容器2看作电感器成分，所以以电感器表示。C1是以电容成分表示的下部电极5和上部电极3之间的等离子体。C2是以电容成分表示的下部电极5和内壁板6之间的等离子体。

这里，以在下部电极5和上部电极3之间形成的等离子体的电容为(C₁)，阻抗调整部53的电容成分为(C_v)、直到处理容器2的下部的路径的电感值为(L₁)时，该正常路径的电阻值能够表示为Z₁＝j(-1/ωC₁-1/ωC_v+ωL₁)。因此，本实施方式的目标是通过在包含在下部电极5和内壁板6之间形成的等离子体的电容(C₂)和从处理容器2的壁部到处理容器2的下部的路径的电感值(L₂)的异常路径的阻抗值Z₂＝j(-1/ωC₂+ωL₂)上加上阻抗调整部60的阻抗值Z_v，使异常路径的阻抗值比正常路径的阻抗值大(即成为Z₂+Z_v＞Z₁)。

图5是表示阻抗调整部60的具体结构的一个例子。阻抗调整部60例如构成为串联连接可变电容器62和电感器61的电路，通过改变可变电容器62的调整片的位置使其电容变化，能够改变阻抗调整部60的阻抗值(Z_v)。可是，在内壁板6和处理容器2的壁部之间存在电容(C3)。因此，在内壁板6和处理容器2的壁部之间的高频电流的等效电路能够表现为内壁板6和处理容器2的壁部之间的电容成分和阻抗调整部60的并联电路。

在用阻抗调整部60增大上述异常路径的阻抗值中，通过使阻抗调整部60的阻抗值进行各种变化，可以使图5所示的在内壁板6和处理容器2的壁部之间形成的整个并联电路的阻抗值为最大。例如在第一高频电源4a输出特定频率的高频电力的情况下，当改变可变电容器62的电容时，图5所示的并联电路在某个电容发生并联共振，阻抗值成为极大。因此，从后述的实验例能够预先掌握该并联电路发生并联共振附近的可变电容器62的调整片的位置，通过将调整片设定在该位置上开始输出来自第一高频电源4a的高频电力，能够增大上述异常路径的阻抗值。

可是，当内壁板6和处理容器2的壁部之间的电容C3过大时，难以调整异常路径的阻抗值。关于这一点，通过如图1、图2所示的在内壁板6和处理容器2的壁部之间形成的空间对进行等离子体处理的氛围开放，成为真空气氛，能够使该电容C3成为适度大小，使得阻抗值的调整变得容易。即，内壁板6和处理容器2的壁部之间的空间对进行等离子体处理的氛围开放的结构也起到使得调整异常路径的阻抗值变得容易的作用。此外，使在内壁板6和处理容器2的壁部之间形成的空间成为真空氛围的方法不限定于使该空间对进行等离子体处理的氛围开放的情况。例如，也可以以对图3(a)所示的内壁板6的外边缘进行镶边的方式形成板状的固定部件64，用该固定部件64对在内壁板6和处理容器2的壁部之间形成的空间进行密封，使该密封的空间成为真空氛围。

此外，当不仅对第一高频电源4a，而且对第二高频电源4b输出的高频电力也需要增大异常路经的阻抗值时，可以在各内壁板6和处理容器2的壁部之间逐一设置阻抗调整部。通过与第二高频电源4b的频率对应地调整这些阻抗调整部的可变电容器，能够实现相对于第二高频电源4b输出的高频电力增大阻抗值。

此外，阻抗调整部60的实施方式不限定于图5所示的可变电容器62和电感器61的串联电路。例如，也可以采用(a)只用可变电容器、(b)将电容固定的电容器和可变电容器组合使用、(c)用电容固定的电容器、和(d)将电感可变的电感器和电容量固定的电容器组合使用等的各种结构。

下面说明本实施方式的作用效果。首先，预先使调温单元65的循环泵进行循环，使调温介质在内壁板6和调温单元65之间循环。而且，通过使调温单元65的温度调节单元工作，将调温部65内部的调温介质的温度调节到例如120℃。在进行了这样的准备后，打开未图示的闸阀，用未图示的搬运臂从未图示的负载锁定室将基板10搬入处理容器2内，通过与贯通下部电极5内的未图示的升降销之间的协同工作，将基板10交接至下部电极5上。其次关闭闸阀，从处理气体供给部33通过上部电极3将处理气体供给处理容器2内，并且通过用真空排气单元22进行真空排气，使处理容器2内维持在规定的压力。而且从第一高频电源4a和第二高频电源4b将高频电力施加在下部电极5和上部电极3之间，激励处理气体生成等离子体。作为处理气体可以用由例如包含卤素的气体例如卤素化合物构成的气体，氧气和氩气等。

由于发生等离子体而产生的高频电流流过下部电极5→等离子体→上部电极3→阻抗调整部53→处理容器2→匹配箱42→同轴电缆44a、44b的外层部43a、43b→接地的所谓的正常路径。这时，通过将与内壁板6连接的阻抗调整部60内的可变电容器62的调整片的位置设定在规定位置上，使由下部电极5→等离子体→内壁板6→阻抗调整部60→处理容器2→匹配箱42→同轴电缆44a、44b的外层部43a、43b→接地构成的异常路径的阻抗值比上述正常路径的阻抗值大。因此，在下部电极5和处理容器2的壁部之间难以产生等离子体。结果，等离子体集中在下部电极5和上部电极3之间，基板10上的等离子体的面内均匀性高。由该等离子体对基板10的表面进行例如蚀刻处理，因为等离子体的面内均匀性高，所以蚀刻速度的面内均匀性高，从而能够进行面内均匀的蚀刻。并且，能够抑制处理容器2的内壁和内部部品的损伤或消耗。

进一步，在本发明中，也可以将使对利用等离子体的基板10的处理的类别和阻抗调整部60的阻抗调整值对应的数据(在本实施方式中，阻抗调整部60内的可变电容器62的调整片设定位置)例如作成表存储在控制部7的存储部中。这时，与通过未图示的接口部选择处理类别时选出的处理类别相对应，控制部7从存储部读出数据，例如从控制部7将控制信号输出到驱动可变电容器62的电动机，使异常路径的阻抗值比正常路径的阻抗值大。作为利用等离子体的处理的具体例，可以举出当连续进行相互不同的蚀刻处理时，预先针对每次蚀刻处理决定上述适当的设定值；当进行连续成膜处理时，预先针对每次成膜处理决定上述适当的设定值的例子等。

此外，通过使进行温度调节后的调温介质在调温用流路66内流动，例如，使内壁板6升温，能够抑制反应生成物等的附着。特别是，因为内壁板6与处理容器2比较容积小，所以其热容也比处理容器2小。进一步，因为将内壁板6设置在真空排气后的处理容器2内，所以与处理容器2的外面不同，不与大气接触。因此，对大气处于所谓的真空绝热的状态，例如与使调温介质在处理容器2的壁部内流动的情形比较，需要的调温介质量少，当控制内壁板6的壁面温度时的温度响应性也好。同时，因为需要的调温介质量少，所以例如，也能够对节约由调温部65的温度调节单元消费的能量作出贡献。此外，也可以由与温度调节单元连接的温度控制器8，使内壁板6的外表面温度保持一定。结果，通过使基板10表面的温度保持均匀并且一定，能够在面内进行均匀的蚀刻。

【实施例】

接着说明用于确认本发明效果的实验例。

(实验1)

下面，调查当使阻抗调整部60的可变电容器62的电容变化时，内壁板6和接地间的阻抗值的变化特性。

A.实验方法

在图1所示的平行平板型的等离子体处理装置中，为了使实验简略化，使用只具有第一高频电源4a(没有第二高频电源4b和匹配电路41b等)的下部1频率型的等离子体处理装置。此外，如图5所示，将串联连接可变电容器62和电感器61的电路作为阻抗调整部60，连接在内壁板6和处理容器2的壁部之间。

而且，通过对可变电容器62的调整片的位置进行各种变化，将阻抗调整部60的阻抗值设定在各种不同的值，测定在从设置在处理容器2内的1块内壁板6到接地的异常路径中的，对来自第一高频电源4a的高频电流的阻抗值。关于等离子体的发生条件，将下部电极5和上部电极3的间距设定在200mm，作为等离子体发生用气体使用SF₆气和Cl₂气的混合气体，将第一高频电源4a的频率、电力分别设定为27MHz、4.0kw，将压力设定为7Pa(50mTorr)。此外，以预先使正常路径的阻抗值成为最小的方式设定在上部电极3和导电性壳体54之间设置的正常路径的阻抗调整部53。

B.实验结果

图6表示测定当改变可变电容器62的电容时内壁板6-接地间的阻抗值的结果。在图中，涂黑的菱形(◆)表示测定值，实线表示结合实验结果得到的阻抗值的变化特性。根据实验结果，内壁板6-接地间的阻抗值，随着使可变电容器62的电容增大而单调增加，当电容达到某个大值时急剧地增大发散到+∞。认为在阻抗值发散到+∞的电容，图5所示的电路发生并联共振。进一步，当继续增加可变电容器62的电容时，阻抗值转变到-∞后，它的绝对值在急速地减小后缓缓变小。

在该等离子体处理装置中，测定的阻抗值的绝对值越大，在下部电极5和处理容器2的壁部之间越难以产生等离子体。因此，若调整可变电容器62的电容量，使得在电路为并联共振的点附近，则电路的阻抗值的绝对值变得非常大，能够使在下部电极5和处理容器2的壁部之间难以产生等离子体。可是，在电路成为并联共振的点附近，阻抗值的变化值非常大，可变电容器62的电容只要有微小的偏移，阻抗值就会有很大的变化，不能够进行稳定的调整的情形是很多的。因此，可知，如图6的(II)所示，阻抗值的绝对值充分大并且可以稳定调整的电容的调整片位置，为在该条件中的阻抗调整部60的最佳调整结果。

此外，如图3所示，当在内壁板6和处理容器2的壁部之间埋入绝缘体时，在内壁板6和处理容器2的壁部之间的电容C3变得过大。结果，如图6所示，可知阻抗值的绝对值开始上升的可变电容器62的电容区域变窄，阻抗值变得难以调整。例如，在图6中，用虚线表示当在内壁板6和处理容器2的壁部之间埋入陶瓷(Al₂O₃，介电常数9)时的内壁板6-接地间的阻抗值的变化特性(计算值)。即便使可变电容器62的电容量变化，在电路成为并联共振的电容以外的区域中，内壁板6-接地间的阻抗值不变，大致恒定在0Ω附近。而且，在电路成为并联共振的周边的非常窄的电容区域中阻抗值急剧地发散。可知与内壁板6和处理容器2的壁部之间为真空(介电常数1)的情形(◆)比较，利用可变电容器62的阻抗值的调整是非常困难的。即，可以认为在内壁板6和处理容器2的壁部之间形成空间，并向进行等离子体处理的真空氛围开放，具有阻抗值的调整变得容易的优点。

(实验2)

下面调查当改变阻抗调整部60的设定时，在下部电极5和处理容器2的壁部之间的等离子体状态。

A.实验方法

在与(实验1)大致同样的等离子体处理装置中，为了调查离开内壁板6的距离和等离子体状态的关系，如图7(b)所示，使用只在处理容器2的1面上设置内壁板6的结构。而且，可变电容器62的静电容量如图6所示的(I)、(II)、(III)，改变调整片的位置调整阻抗调整部60，在与(实验1)同样的等离子体发生条件下，在处理容器2内生成等离子体。如果根据(实验1)的结果，则如图6所示，内壁板6-接地间的阻抗值的绝对值按照(III)→(I)→(II)的顺序增大。

通过(1)由目视进行观察、(2)测定电子密度分布掌握处理容器2内的等离子体的状态。用等离子体吸收探针法测定电子密度。此外，如下设定电子密度的测定位置。即，如图7(b)的等离子体处理装置的概略平面图所示，将图中的箭头作为X轴，在X轴的多个位置上测定电子密度。其中，将宽度为120cm的下部电极5的中心位置作为X轴的原点(X＝0cm)。即，下部电极5的内壁板6侧的一端成为X＝60cm的位置，相反侧的另一端成为X＝-60cm的位置。测定高度为电极上6cm。

B.实验结果

如果根据目视观察的结果，则在(II)的条件(以内壁板6-接地间的阻抗值的绝对值成为最大的方式调整阻抗调整部60的条件)下，内壁板6附近最暗。因此，可知在内壁板6附近，没有形成发出可以目视的光的那种程度的等离子体。

此外，在图7(a)中示有电子密度测定结果。横轴表示上述X轴上的位置，纵轴表示在该位置上测量到的每1cm³的电子个数。分别用白色四边(□)描画出条件(I)的测定结果，用涂黑的三角(▲)描画出条件(II)的结果，用白色圆圈(○)描画出条件(III)的结果。此外，在本实验中，只在处理容器2的壁面的1面上设置内壁板6，不设置内壁板6的相反侧的电子密度与实际构成不同。因此，只对与实施方式同样设置有内壁板6的X＞0的区域进行实验结果的评价。

根据电子密度的测定结果，可知内壁板6-接地间的阻抗值的绝对值越大，内壁板6附近的电子密度越小。这与有关当以使内壁板6-接地间，即，异常路径中的阻抗值增大的方式调整阻抗调整部60时，难以在下部电极5和内壁板6之间产生等离子体的预想一致的结果。

(实验3)

下面调查当在内壁板6内的调温用流路66中流动调温介质时的内壁板6的外表面温度的响应性。

A.实验方法

在与(实验1)大致同样的等离子体处理装置中，用循环泵使调温介质在调温部65和内壁板6之间循环，用设置在调温部65中的4kW的电加热器(温度调节单元)进行将调温介质调节到120℃的温度调节。而且，在将内壁板6的表面温度在规定时间中保持一定后，使设定温度下降到40℃，一面使调温介质循环，一面进行冷却。用荧光温度探针测定内壁板6的外表面温度。在图3(a)中用符号×表示温度测定位置。处理容器2内，形成与进行等离子体处理时相同的真空氛围，不进行处理容器2的温度调节。令内壁板6和处理容器2的壁面间的距离为10mm，用聚酰亚胺使处理容器2的底部绝热。

B.实验结果

图8表示内壁板6的表面温度的测定结果。根据实验结果，则开始温度调节后约60分钟温度达到一定，完成温度调节。并且，降温也经过约70分钟温度达到一定，实现了良好的温度调节。从而，可知通过在内壁板6中流过调节温度的调温介质，提高了温度响应性，容易进行使各内壁板6均匀的温度控制。

Claims (8)

1.一种等离子体处理装置，用于在处理容器内利用高频电力将处理气体等离子体化，由该等离子体对基板进行处理，其特征在于：具备：

在该处理容器内与该处理容器绝缘，并且相互相对设置的阴极电极和阳极电极；

其一端经过匹配电路与所述阴极电极连接的高频电源；

在该处理容器的壁部上以与该处理容器绝缘，并覆盖该壁部的方式设置的由导电体构成的内壁板；和

其一端侧与内壁板连接，并且另一端侧与所述处理容器连接的阻抗调整部，其中，

基板被载置在所述阴极电极和阳极电极中的任一电极上，

所述阻抗调整部用于调整其阻抗值，使得从阴极电极经过等离子体、内壁板和处理容器的壁部直到所述匹配电路的接地框体的阻抗值大于从阴极电极经过等离子体、阳极电极和处理容器的壁部直到所述匹配电路的接地框体的阻抗值。

2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述内壁板和处理容器的壁部之间成为真空氛围。

3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：使内壁板和处理容器的壁部之间，对进行等离子体处理的氛围开放。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述阻抗调整部能够改变阻抗值。

5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于：以能够改变所述阻抗值的方式构成的阻抗调整部为可变电容器和电感器的串联电路。

6.根据权利要求4或5所述的等离子体处理装置，其特征在于：还具备控制部，该控制部包含存储有使等离子体处理的类别和阻抗调整部的调整值对应的数据的存储部，从所述存储部读出与选择的等离子体处理的类别对应的所述调整值，输出用于调整所述阻抗调整部的控制信号。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述内壁板具备：

用于流通调温介质的调温用流路；

用于导入来自所述处理容器外部的调温介质的导入口；和

用于将调温介质排出到所述处理容器外部的排出口。

8.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于，具备：

设置在处理容器的外部，调节所述调温介质的温度的温度调节单元；和

通过该温度调节单元调节调温介质的温度，控制所述内壁板的外表面温度的单元。

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