JP3897620B2 - 高周波電力供給構造およびそれを備えたプラズマｃｖｄ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面状の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させる装置等において、ＲＦケーブル（高周波電力ケーブル）から電極に効率良く高周波電力を供給できる高周波電力供給構造、およびそれを備えたプラズマＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面状の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させる装置の例として、プラズマを発生させ目的とする基板上にシリコン膜等を製膜するプラズマＣＶＤ装置の一般的な構成を図４に基づき説明し、その電極にＲＦケーブルから高周波電力を供給する高周波電力供給構造を図５、図６に基づいて説明する。図４はプラズマＣＶＤ装置の一従来例の構成概要図、図５（ａ）は図４中のラダー電極とＲＦケーブルの斜視図、（ｂ）は（ａ）中Ｃ矢視による側面図であり、図６は図５中Ｄ部の拡大断面図である。
【０００３】
プラズマＣＶＤ装置１００においては、電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させ、太陽電池、薄膜トランジスタ等に用いるためにアモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、窒化シリコン等が基板５上に製膜されるが、近年基板５の大サイズ化の要請が高く、大サイズの基板５に一様にシリコン製膜を施すために高周波用の電極も平面状に構成され且つ大サイズ化しており、その例として、図４、図５に示すように、平面状の電極の相対する端縁部を形成する２本の横方向電極棒３ａの間を複数の縦方向電極棒３ｂで接続し、縦格子状の面を形成するラダー電極３がある。
【０００４】
以下、従来例、本発明の実施の形態も平面状に構成された高周波用電極としてラダー電極３を例に説明するが、本発明はラダー電極３に限らず、平面状に構成された高周波用電極一般への高周波電力供給構造に適用されるものである。
【０００５】
図４に例示する従来のプラズマＣＶＤ装置１００は、真空容器１内にラダー電極３を設け、ラダー電極３に向かい合わせて設けられたアース電極４上にシリコン製膜を施そうとする基板５が配置される。電極３の基板５と反対側には電極３を囲むように製膜室２が形成されている。製膜室２は基板５側を開放した形としており、電極３と向かい合う面に図示しないガス供給源と接続したガス供給部６が設けられている。また、真空容器１にはガスを排出するための排気管１６が設けられ図示しない排気装置（真空装置）と接続している。
【０００６】
横方向電極棒３ａには接続部１１においてＲＦケーブル９が接続され、整合器８を介してＲＦ電源（高周波電源）７から高周波電力ｉがラダー電極３に供給される。なお、接続部１１は平面状のラダー電極３に平均的に高周波電力を供給するために、通常複数設けられる。
【０００７】
ラダー電極３に供給された高周波電力により、ラダー電極３と基板の間の空間１０で、ガス供給部６から導入されたシランガス（ＳｉＨ4 ）がプラズマ化され、シリコン（Ｓｉ）が基板５上に製膜される。
【０００８】
また、ラダー電極３に供給される高周波電力は、真空容器１内のラダー電極３等に堆積したシリコン膜を除去するために、注入された三フッ化窒素（ＮＦ3 ）をプラズマ化して分解し、分解により生じたＦ（フッ素）ラジカルにより真空容器１内をエッチングするために用いられる。またさらに、その外のプラズマによる各種表面処理に用いられる場合もある。
【０００９】
高速の製膜や高速のエッチング等表面処理を可能にするためには、高密度のプラズマを生成する必要があり、電極に高効率で高周波電力を供給する必要があるが、従来のラダー電極３への高周波電力供給構造にはその点で問題があった。
【００１０】
図５に示すように、従来ＲＦケーブル９は、ラダー電極３の形成する面に対して、横方向電極棒３ａ上の接続部１１において垂直の角度θでラダー電極３に接続していた。
【００１１】
したがって、ＲＦケーブル９の電力の流れｉは、接続部１１において直角に折れて横方向電極棒３ａに流れる。接続部１１において直接縦方向電極棒３ｂが接続する場合もＲＦケーブル９からの電力の流れｉは直角に折れて縦方向電極棒３ｂに流れる。
【００１２】
そのような従来のラダー電極３への接続部１１の高周波電力供給構造を図６で説明する。図６において９ａはＲＦケーブル芯線、９ｂはアースとなるＲＦケーブル外皮、９ｃは絶縁部である。
【００１３】
電力ｉは、ＲＦケーブル９内部を通る間は、ＲＦケーブル外皮９ｂとＲＦケーブル芯線９ａの間に電圧がかかり、電力ｉが伝わっていく。しかし、ラダー電極３との接続部１１ではＲＦケーブル外皮９ｂが切れアースが断たれるため、接続部１１以降の電圧は任意のアースとの間にかかることになり、電気力線ｅが不安定となる。
【００１４】
しかも、従来の接続部１１はＲＦケーブル９が、ラダー電極３の形成する面に対して垂直に接続するため、接続部１１以降の電圧のかかり方が非対称となって電気力線ｅの分布が非対称となり、接続部１１でのインピーダンスの変化が極めて大きくなる。
【００１５】
そのため、接続部１１での高周波電力の反射が生じ、ラダー電極３への高周波電力ｉの入射が低減してしまう問題があり、製膜、表面処理の効率を悪化させることとなった。
【００１６】
さらに、接続部１１での電力ｉの反射が大きいため、接続のセッティングの誤差による反射電力の違いの影響で入射電力の差も大きく生じ、接続部１１を複数設けた電極構造の場合には、複数の接続部１１相互の入射電力ｉのアンバランスが生じる。
【００１７】
その結果、ラダー電極３の形成する面における電力の不均一性により生成されるプラズマの均一性が悪く、製膜品、表面処理品の品質を低下させる恐れがあった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の平面状の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させる装置における高周波電力供給構造およびそれを備えたプラズマＣＶＤ装置の問題を解消し、電極へのＲＦケーブルの接続部での高周波電力の反射を低減し、電極への高周波電力の入射を増大させる高周波電力供給構造およびそれを備えたプラズマＣＶＤ装置を提供することを課題とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の手段として、平面状の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させる装置におけるＲＦケーブルから同電極への高周波電力供給構造において、同電極の端縁部に設けられた接続部で、前記ＲＦケーブルを、同電極の形成する面の延長面上に位置させて同電極に接続し、前記電極が、同電極の相対する端縁部を形成する２本の横方向電極棒と、同横方向電極棒の間を複数の縦方向電極棒で接続し、縦格子状の面を形成してなることを特徴とする高周波電力供給構造を提供する。
【００２０】
第１の手段によれば、ＲＦケーブルが、大サイズの平面状の電極として用いられるラダー電極において、電極の形成する面と略同一平面上で電極に接続するので接続部以降の電圧のかかり方が電極の形成する面に対して対称となって電気力線の分布が対称となり、接続部でのインピーダンスの変化が低減し、接続部での高周波電力の反射が減じ、電極への高周波電力の入射が増加する。また、接続部での電力の反射が小さいため、接続のセッティングの誤差による反射電力の違いの影響が少なく、接続部を複数設けた電極構造の場合でも、複数の接続部相互の入射電力のアンバランスが生じ難く、電極の形成する面における電力の不均一性が少なくプラズマの均一性が良くなる。
【００２１】
（２）第２の手段としては、第１の手段の高周波電力供給構造において、前記接続部の設けられた電極の端縁部が同接続部で前記ＲＦケーブルと前記電極の形成する面上で直角をなすことを特徴とする高周波電力供給構造を提供する。
【００２２】
第２の手段によれば、第１の手段の作用に加え、接続部において電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対しても対称性が高まるため、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００２４】
（３）第３の手段として、第１または第２の手段の高周波電力供給構造において、前記ＲＦケーブルが前記接続部で前記縦方向電極棒と平行な方向に向けて前記電極に接続してなることを特徴とする高周波電力供給構造。
【００２５】
第３の手段によれば、第１または第２の手段の作用に加え、ＲＦケーブルを縦方向電極棒と平行な方向に向けて接続するため、接続部においてラダー電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対しても対称性が向上し、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、ラダー電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００２６】
（４）第４の手段として、第３の手段の高周波電力供給構造において、前記ＲＦケーブルが前記接続部で前記縦方向電極棒と直接接続してなることを特徴とする高周波電力供給構造を提供する。
【００２７】
第４の手段によれば、第３の手段の作用に加え、接続部が縦方向電極棒の位置と一致し、ＲＦケーブルから縦方向電極棒に直接接続されるので高周波電力の流れの折れ曲がりが減じ、また、接続部においてラダー電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対してさらに対称性が向上し、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、ラダー電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００２８】
（５）第５の手段として、第１の手段ないし第４の手段のいずれかの高周波電力供給構造において、前記接続部で前記ＲＦケーブルの芯線が前記電極と連続曲面をなすように滑らかな表面を形成して接続してなることを特徴とする高周波電力供給構造を提供する。
【００２９】
第５の手段によれば、第１の手段ないし第４の手段のいずれかの作用に加え、電力流路の不連続的変化によるインピーダンスの急変が避けられ、高周波電力の反射をより低減でき、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００３０】
（６）第６の手段として、第１の手段ないし第４の手段のいずれかの高周波電力供給構造において、前記接続部で前記ＲＦケーブルのアースとなる外皮の先端の延在部が前記電極上まで延在し、同接続部を覆ってなることを特徴とする高周波電力供給構造を提供する。
【００３１】
第６の手段によれば、第１の手段ないし第４の手段のいずれかの作用に加え、ＲＦケーブル外皮によるアースを突然断つことによるインピーダンスの急変を避け、高周波電力の反射をより低減でき、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００３２】
（７）第７の手段として、第１の手段ないし第６の手段のいずれかの高周波電力供給構造を備えてなることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置を提供する。
【００３３】
第７の手段によれば、プラズマＣＶＤ装置において、第１の手段ないし第６の手段のいずれかの作用を奏することができ、ＲＦ電源から発振した高周波電力の内、電極と基板の間の空間に入力されるパワーの比率を上げることができ、また、安定した高周波電力を電極、基板間の空間に投入できるため、大面積で均一なプラズマ分布の生成が可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１から図３に基づき、本発明の実施の一形態に係る高周波電力供給構造およびそれを備えたプラズマＣＶＤ装置を説明する。図１（ａ）は本実施の形態の高周波電力供給構造を備えたラダー電極とＲＦケーブルの正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ矢視による側面図であり、図２は図１（ｂ）中Ｂ部の拡大断面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、図２と同じ面を示す接続部の変形例である。なお、本実施の形態の高周波電力供給構造を備えたプラズマＣＶＤ装置の全体構成は、図４に示すものと同様なので図示省略する。
【００３５】
図１に示すように、本実施の形態のラダー電極３とＲＦケーブル９は、その接続部２１の構造が異なる他は、図５に示すものと同様に構成されており、同じ箇所には同じ符号を付して説明を省略し、異なる点を主に以下説明する。
【００３６】
図１に示すように、本実施の形態の高周波電力供給構造においては、ＲＦケーブル９を、ラダー電極３の形成する面の延長面上に位置させて、且つ縦方向電極棒３ｂと平行な方向に向けて、横方向電極棒３ａ上の接続部２１でラダー電極３に接続し、接続部２１は縦方向電極棒３ｂと横方向電極棒３ａの接続部の位置とも一致させＲＦケーブル９は縦方向電極棒３ｂに直接接続している。また、ラダー電極３の接続部２１を備えた端縁部となる横方向電極棒３ａはＲＦケーブル９と直角をなしている。
【００３７】
ここで「延長面上に」とは、ラダー電極３の形成する面に対して、僅かな傾斜があっても連続する略同一平面をなし、接続部２１での電気力線ｅの分布がその面を挟み実質的に対称となる範囲の面上、のことである。
【００３８】
したがって、ＲＦケーブル９の電力の流れｉは、接続部２１において折れずに縦方向電極棒３ｂに流れるとともに、横方向電極棒３ａに流れる。接続部２１においては図１（ｂ）の側面図に示されるように全てのラダー電極３内の入射電力の流れｉは、ＲＦケーブル９の電力の流れｉと略同一平面内を流れる。
【００３９】
したがって、図２にも示されるように、本実施の形態の接続部２１はＲＦケーブル９が、ラダー電極３の形成する面に対して略同一平面上で且つ縦方向電極棒３ｂと平行な方向に向けて接続するため、接続部２１以降の電圧のかかり方がラダー電極３の形成する面に対して対称となって電気力線ｅの分布が対称となり、接続部２１でのインピーダンスの変化が大幅に低減する。
【００４０】
また、特に接続部２１においてＲＦケーブル９と横方向電極棒３ａが直角をなすときは、接続部２１においてラダー電極３の形成する面に垂直でＲＦケーブル９を含む面に対しても対称性があるため、接続部２１でのインピーダンスの変化がさらに大幅に低減する。
【００４１】
そのため、接続部２１での高周波電力の反射が減じ、ラダー電極３への高周波電力ｉの入射が増加し、製膜、表面処理の効率が向上する。
【００４２】
さらに、接続部２１での電力ｉの反射が小さいため、接続のセッティングの誤差による反射電力の違いの影響が少なく、接続部２１を複数設けた電極構造の場合でも、複数の接続部２１相互の入射電力ｉのアンバランスが生じ難い。
【００４３】
その結果、ラダー電極３の形成する面における電力の不均一性が少なくプラズマの均一性が良くなり、製膜品、表面処理品の品質を向上させることができる。
【００４５】
また、ラダー電極３の場合において、接続部２１が縦方向電極棒３ｂの位置と一致し、ＲＦケーブル９が縦方向電極棒３ｂに直接接続することが好ましいが、一致しない場合においても、近傍に位置することと、接続部２１以降の電圧のかかり方が、少なくともラダー電極３の形成する面に対して対称となって電気力線ｅの分布が対称となるので、接続部２１でのインピーダンスの変化が低減し、同様に従来の問題を解消できる。
【００４６】
よって、本実施の形態の高周波電力供給構造およびそれを備えたプラズマＣＶＤ装置によれば、ＲＦ電源７から発振した高周波電力の内、ラダー電極３と基板５の間の空間１０に入力されるパワーの比率を上げることができ、また、安定した高周波電力をラダー電極３、基板５間の空間１０に投入できるため、大面積で均一なプラズマ分布（プラズマ密度、プラズマ温度、プラズマ電位等のプラズマの特性の分布）の生成が可能となり、高速、大面積の製膜、エッチング等の表面処理が可能となり、製膜品、表面処理品の品質を向上させることができる。
【００４７】
図３（ａ）に示す接続部の変形例では、接続部３１において、ラダー電極３とＲＦケーブル芯線９ａが連続曲面３１ａをなすように滑らかな表面を形成して接続しており、電力流路の不連続的変化によるインピーダンスの急変を避け、高周波電力の反射をより低減できる。
【００４８】
図３（ｂ）に示す接続部の変形例では、接続部４１において、ＲＦケーブル外皮９ｂの先端のＲＦケーブル外皮延在部９ｄをラダー電極３上まで延在させて、接続部４１を絶縁部９ｃを介して覆っており、ＲＦケーブル外皮９ｂによるアースを突然断つことによるインピーダンスの急変を避け、高周波電力の反射をより低減できる。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、高周波電力供給構造を、平面状の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させる装置におけるＲＦケーブルから同電極への高周波電力供給構造において、同電極の端縁部に設けられた接続部で、前記ＲＦケーブルを、同電極の形成する面の延長面上に位置させて同電極に接続し、前記電極が、同電極の相対する端縁部を形成する２本の横方向電極棒と、同横方向電極棒の間を複数の縦方向電極棒で接続し、縦格子状の面を形成してなるように構成したので、ＲＦケーブルが、大サイズの平面状の電極として用いられるラダー電極において、電極の形成する面と略同一平面上で電極に接続するため接続部以降の電圧のかかり方が電極の形成する面に対して対称となって電気力線の分布が対称となり、接続部でのインピーダンスの変化が低減し、接続部での高周波電力の反射が減じ、電極への高周波電力の入射が増加し、製膜、表面処理の効率が向上する。また、接続部での高周波電力の反射が小さいため、接続のセッティングの誤差による反射電力の違いの影響が少なく、接続部を複数設けた電極構造の場合でも、複数の接続部相互の入射電力のアンバランスが生じ難く、電極の形成する面における電力の不均一性が少なくプラズマの均一性が良くなり、製膜品、表面処理品の品質を向上させることができる。
【００５２】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載の高周波電力供給構造において、前記接続部の設けられた電極の端縁部が同接続部で前記ＲＦケーブルと前記電極の形成する面上で直角をなすように構成したので、請求項１の発明の効果に加え、接続部において電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対しても対称性が高まるため、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００５４】
（３）請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波電力供給構造において、前記ＲＦケーブルが前記接続部で前記縦方向電極棒と平行な方向に向けて前記電極に接続してなるように構成したので、請求項１または請求項２の発明の効果に加え、ＲＦケーブルを縦方向電極棒と平行な方向に向けて接続するため、接続部においてラダー電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対しても対称性が向上し、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、ラダー電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００５５】
（４）請求項４の発明によれば、請求項３に記載の高周波電力供給構造において、前記ＲＦケーブルが前記接続部で前記縦方向電極棒と直接接続してなるように構成したので、請求項３の発明の効果に加え、接続部が縦方向電極棒の位置と一致し、ＲＦケーブルから縦方向電極棒に直接接続されるので高周波電力の流れの折れ曲がりが減じ、また、接続部においてラダー電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対してさらに対称性が向上し、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、ラダー電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００５６】
（５）請求項５の発明によれば、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電力供給構造において、前記接続部で前記ＲＦケーブルの芯線が前記電極と連続曲面をなすように滑らかな表面を形成して接続してなるように構成したので、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明の効果に加え、電力流路の不連続的変化によるインピーダンスの急変が避けられ、高周波電力の反射をより低減でき、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００５７】
（６）請求項６の発明によれば、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電力供給構造において、前記接続部で前記ＲＦケーブルのアースとなる外皮の先端の延在部が前記電極上まで延在し、同接続部を覆ってなるように構成したので、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明の効果に加え、ＲＦケーブル外皮によるアースを突然断つことによるインピーダンスの急変を避け、高周波電力の反射をより低減でき、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００５８】
（７）請求項７の発明によれば、プラズマＣＶＤ装置を、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の高周波電力供給構造を備えてなるように構成したので、プラズマＣＶＤ装置において請求項１ないし請求項６のいずれかの発明の効果を奏することができ、ＲＦ電源から発振した高周波電力の内、電極と基板の間の空間に入力されるパワーの比率を上げることができ、また、安定した高周波電力を電極、基板間の空間に投入できるため、大面積で均一なプラズマ分布の生成が可能となり、高速、大面積の製膜、エッチング等の表面処理が可能となり、製膜品、表面処理品の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の一形態に係る高周波電力供給構造を備えたラダー電極とＲＦケーブルの正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ矢視による側面図である。
【図２】図１（ｂ）中Ｂ部の拡大断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図２と同じ面を示す接続部の変形例である。
【図４】プラズマＣＶＤ装置の一従来例の構成概要図である。
【図５】（ａ）は図４中のラダー電極とＲＦケーブルの斜視図、（ｂ）は（ａ）中Ｃ矢視による側面図である。
【図６】図５中Ｄ部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 真空容器
２ 製膜室
３ ラダー電極
３ａ 横方向電極棒
３ｂ 縦方向電極棒
４ アース電極
５ 基板
６ ガス供給部
７ ＲＦ電源
８ 整合器
９ ＲＦケーブル
９ａ ＲＦケーブル芯線
９ｂ ＲＦケーブル外皮
９ｃ 絶縁部
９ｄ ＲＦケーブル外皮延在部
１０ 空間
１１ 接続部
２１ 接続部
３１ 接続部
３１ａ 連続曲面
４１ 接続部
１００ プラズマＣＶＤ装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面状の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させる装置等において、ＲＦケーブル（高周波電力ケーブル）から電極に効率良く高周波電力を供給できる高周波電力供給構造、およびそれを備えたプラズマＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面状の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させる装置の例として、プラズマを発生させ目的とする基板上にシリコン膜等を製膜するプラズマＣＶＤ装置の一般的な構成を図４に基づき説明し、その電極にＲＦケーブルから高周波電力を供給する高周波電力供給構造を図５、図６に基づいて説明する。図４はプラズマＣＶＤ装置の一従来例の構成概要図、図５（ａ）は図４中のラダー電極とＲＦケーブルの斜視図、（ｂ）は（ａ）中Ｃ矢視による側面図であり、図６は図５中Ｄ部の拡大断面図である。
【０００３】
プラズマＣＶＤ装置１００においては、電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させ、太陽電池、薄膜トランジスタ等に用いるためにアモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、窒化シリコン等が基板５上に製膜されるが、近年基板５の大サイズ化の要請が高く、大サイズの基板５に一様にシリコン製膜を施すために高周波用の電極も平面状に構成され且つ大サイズ化しており、その例として、図４、図５に示すように、平面状の電極の相対する端縁部を形成する２本の横方向電極棒３ａの間を複数の縦方向電極棒３ｂで接続し、縦格子状の面を形成するラダー電極３がある。
【０００４】
以下、従来例、本発明の実施の形態も平面状に構成された高周波用電極としてラダー電極３を例に説明するが、本発明はラダー電極３に限らず、平面状に構成された高周波用電極一般への高周波電力供給構造に適用されるものである。
【０００５】
図４に例示する従来のプラズマＣＶＤ装置１００は、真空容器１内にラダー電極３を設け、ラダー電極３に向かい合わせて設けられたアース電極４上にシリコン製膜を施そうとする基板５が配置される。電極３の基板５と反対側には電極３を囲むように製膜室２が形成されている。製膜室２は基板５側を開放した形としており、電極３と向かい合う面に図示しないガス供給源と接続したガス供給部６が設けられている。また、真空容器１にはガスを排出するための排気管１６が設けられ図示しない排気装置（真空装置）と接続している。
【０００６】
横方向電極棒３ａには接続部１１においてＲＦケーブル９が接続され、整合器８を介してＲＦ電源（高周波電源）７から高周波電力ｉがラダー電極３に供給される。なお、接続部１１は平面状のラダー電極３に平均的に高周波電力を供給するために、通常複数設けられる。
【０００７】
ラダー電極３に供給された高周波電力により、ラダー電極３と基板の間の空間１０で、ガス供給部６から導入されたシランガス（ＳｉＨ4 ）がプラズマ化され、シリコン（Ｓｉ）が基板５上に製膜される。
【０００８】
また、ラダー電極３に供給される高周波電力は、真空容器１内のラダー電極３等に堆積したシリコン膜を除去するために、注入された三フッ化窒素（ＮＦ3 ）をプラズマ化して分解し、分解により生じたＦ（フッ素）ラジカルにより真空容器１内をエッチングするために用いられる。またさらに、その外のプラズマによる各種表面処理に用いられる場合もある。
【０００９】
高速の製膜や高速のエッチング等表面処理を可能にするためには、高密度のプラズマを生成する必要があり、電極に高効率で高周波電力を供給する必要があるが、従来のラダー電極３への高周波電力供給構造にはその点で問題があった。
【００１０】
図５に示すように、従来ＲＦケーブル９は、ラダー電極３の形成する面に対して、横方向電極棒３ａ上の接続部１１において垂直の角度θでラダー電極３に接続していた。
【００１１】
したがって、ＲＦケーブル９の電力の流れｉは、接続部１１において直角に折れて横方向電極棒３ａに流れる。接続部１１において直接縦方向電極棒３ｂが接続する場合もＲＦケーブル９からの電力の流れｉは直角に折れて縦方向電極棒３ｂに流れる。
【００１２】
そのような従来のラダー電極３への接続部１１の高周波電力供給構造を図６で説明する。図６において９ａはＲＦケーブル芯線、９ｂはアースとなるＲＦケーブル外皮、９ｃは絶縁部である。
【００１３】
電力ｉは、ＲＦケーブル９内部を通る間は、ＲＦケーブル外皮９ｂとＲＦケーブル芯線９ａの間に電圧がかかり、電力ｉが伝わっていく。しかし、ラダー電極３との接続部１１ではＲＦケーブル外皮９ｂが切れアースが断たれるため、接続部１１以降の電圧は任意のアースとの間にかかることになり、電気力線ｅが不安定となる。
【００１４】
しかも、従来の接続部１１はＲＦケーブル９が、ラダー電極３の形成する面に対して垂直に接続するため、接続部１１以降の電圧のかかり方が非対称となって電気力線ｅの分布が非対称となり、接続部１１でのインピーダンスの変化が極めて大きくなる。
【００１５】
そのため、接続部１１での高周波電力の反射が生じ、ラダー電極３への高周波電力ｉの入射が低減してしまう問題があり、製膜、表面処理の効率を悪化させることとなった。
【００１６】
さらに、接続部１１での電力ｉの反射が大きいため、接続のセッティングの誤差による反射電力の違いの影響で入射電力の差も大きく生じ、接続部１１を複数設けた電極構造の場合には、複数の接続部１１相互の入射電力ｉのアンバランスが生じる。
【００１７】
その結果、ラダー電極３の形成する面における電力の不均一性により生成されるプラズマの均一性が悪く、製膜品、表面処理品の品質を低下させる恐れがあった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の平面状の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させる装置における高周波電力供給構造およびそれを備えたプラズマＣＶＤ装置の問題を解消し、電極へのＲＦケーブルの接続部での高周波電力の反射を低減し、電極への高周波電力の入射を増大させる高周波電力供給構造およびそれを備えたプラズマＣＶＤ装置を提供することを課題とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の手段として、平面状の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させる装置におけるＲＦケーブルから同電極への高周波電力供給構造において、同電極の端縁部に設けられた接続部で、前記ＲＦケーブルを、同電極の形成する面の延長面上に位置させて同電極に接続し、前記電極が、同電極の相対する端縁部を形成する２本の横方向電極棒と、同横方向電極棒の間を複数の縦方向電極棒で接続し、縦格子状の面を形成してなることを特徴とする高周波電力供給構造を提供する。
【００２０】
第１の手段によれば、ＲＦケーブルが、大サイズの平面状の電極として用いられるラダー電極において、電極の形成する面と略同一平面上で電極に接続するので接続部以降の電圧のかかり方が電極の形成する面に対して対称となって電気力線の分布が対称となり、接続部でのインピーダンスの変化が低減し、接続部での高周波電力の反射が減じ、電極への高周波電力の入射が増加する。また、接続部での電力の反射が小さいため、接続のセッティングの誤差による反射電力の違いの影響が少なく、接続部を複数設けた電極構造の場合でも、複数の接続部相互の入射電力のアンバランスが生じ難く、電極の形成する面における電力の不均一性が少なくプラズマの均一性が良くなる。
【００２１】
（２）第２の手段としては、第１の手段の高周波電力供給構造において、前記接続部の設けられた電極の端縁部が同接続部で前記ＲＦケーブルと前記電極の形成する面上で直角をなすことを特徴とする高周波電力供給構造を提供する。
【００２２】
第２の手段によれば、第１の手段の作用に加え、接続部において電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対しても対称性が高まるため、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００２４】
（３）第３の手段として、第１または第２の手段の高周波電力供給構造において、前記ＲＦケーブルが前記接続部で前記縦方向電極棒と平行な方向に向けて前記電極に接続してなることを特徴とする高周波電力供給構造。
【００２５】
第３の手段によれば、第１または第２の手段の作用に加え、ＲＦケーブルを縦方向電極棒と平行な方向に向けて接続するため、接続部においてラダー電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対しても対称性が向上し、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、ラダー電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００２６】
（４）第４の手段として、第３の手段の高周波電力供給構造において、前記ＲＦケーブルが前記接続部で前記縦方向電極棒と直接接続してなることを特徴とする高周波電力供給構造を提供する。
【００２７】
第４の手段によれば、第３の手段の作用に加え、接続部が縦方向電極棒の位置と一致し、ＲＦケーブルから縦方向電極棒に直接接続されるので高周波電力の流れの折れ曲がりが減じ、また、接続部においてラダー電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対してさらに対称性が向上し、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、ラダー電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００２８】
（５）第５の手段として、第１の手段ないし第４の手段のいずれかの高周波電力供給構造において、前記接続部で前記ＲＦケーブルの芯線が前記電極と連続曲面をなすように滑らかな表面を形成して接続してなることを特徴とする高周波電力供給構造を提供する。
【００２９】
第５の手段によれば、第１の手段ないし第４の手段のいずれかの作用に加え、電力流路の不連続的変化によるインピーダンスの急変が避けられ、高周波電力の反射をより低減でき、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００３０】
（６）第６の手段として、第１の手段ないし第４の手段のいずれかの高周波電力供給構造において、前記接続部で前記ＲＦケーブルのアースとなる外皮の先端の延在部が前記電極上まで延在し、同接続部を覆ってなることを特徴とする高周波電力供給構造を提供する。
【００３１】
第６の手段によれば、第１の手段ないし第４の手段のいずれかの作用に加え、ＲＦケーブル外皮によるアースを突然断つことによるインピーダンスの急変を避け、高周波電力の反射をより低減でき、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００３２】
（７）第７の手段として、第１の手段ないし第６の手段のいずれかの高周波電力供給構造を備えてなることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置を提供する。
【００３３】
第７の手段によれば、プラズマＣＶＤ装置において、第１の手段ないし第６の手段のいずれかの作用を奏することができ、ＲＦ電源から発振した高周波電力の内、電極と基板の間の空間に入力されるパワーの比率を上げることができ、また、安定した高周波電力を電極、基板間の空間に投入できるため、大面積で均一なプラズマ分布の生成が可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１から図３に基づき、本発明の実施の一形態に係る高周波電力供給構造およびそれを備えたプラズマＣＶＤ装置を説明する。図１（ａ）は本実施の形態の高周波電力供給構造を備えたラダー電極とＲＦケーブルの正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ矢視による側面図であり、図２は図１（ｂ）中Ｂ部の拡大断面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、図２と同じ面を示す接続部の変形例である。なお、本実施の形態の高周波電力供給構造を備えたプラズマＣＶＤ装置の全体構成は、図４に示すものと同様なので図示省略する。
【００３５】
図１に示すように、本実施の形態のラダー電極３とＲＦケーブル９は、その接続部２１の構造が異なる他は、図５に示すものと同様に構成されており、同じ箇所には同じ符号を付して説明を省略し、異なる点を主に以下説明する。
【００３６】
図１に示すように、本実施の形態の高周波電力供給構造においては、ＲＦケーブル９を、ラダー電極３の形成する面の延長面上に位置させて、且つ縦方向電極棒３ｂと平行な方向に向けて、横方向電極棒３ａ上の接続部２１でラダー電極３に接続し、接続部２１は縦方向電極棒３ｂと横方向電極棒３ａの接続部の位置とも一致させＲＦケーブル９は縦方向電極棒３ｂに直接接続している。また、ラダー電極３の接続部２１を備えた端縁部となる横方向電極棒３ａはＲＦケーブル９と直角をなしている。
【００３７】
ここで「延長面上に」とは、ラダー電極３の形成する面に対して、僅かな傾斜があっても連続する略同一平面をなし、接続部２１での電気力線ｅの分布がその面を挟み実質的に対称となる範囲の面上、のことである。
【００３８】
したがって、ＲＦケーブル９の電力の流れｉは、接続部２１において折れずに縦方向電極棒３ｂに流れるとともに、横方向電極棒３ａに流れる。接続部２１においては図１（ｂ）の側面図に示されるように全てのラダー電極３内の入射電力の流れｉは、ＲＦケーブル９の電力の流れｉと略同一平面内を流れる。
【００３９】
したがって、図２にも示されるように、本実施の形態の接続部２１はＲＦケーブル９が、ラダー電極３の形成する面に対して略同一平面上で且つ縦方向電極棒３ｂと平行な方向に向けて接続するため、接続部２１以降の電圧のかかり方がラダー電極３の形成する面に対して対称となって電気力線ｅの分布が対称となり、接続部２１でのインピーダンスの変化が大幅に低減する。
【００４０】
また、特に接続部２１においてＲＦケーブル９と横方向電極棒３ａが直角をなすときは、接続部２１においてラダー電極３の形成する面に垂直でＲＦケーブル９を含む面に対しても対称性があるため、接続部２１でのインピーダンスの変化がさらに大幅に低減する。
【００４１】
そのため、接続部２１での高周波電力の反射が減じ、ラダー電極３への高周波電力ｉの入射が増加し、製膜、表面処理の効率が向上する。
【００４２】
さらに、接続部２１での電力ｉの反射が小さいため、接続のセッティングの誤差による反射電力の違いの影響が少なく、接続部２１を複数設けた電極構造の場合でも、複数の接続部２１相互の入射電力ｉのアンバランスが生じ難い。
【００４３】
その結果、ラダー電極３の形成する面における電力の不均一性が少なくプラズマの均一性が良くなり、製膜品、表面処理品の品質を向上させることができる。
【００４５】
また、ラダー電極３の場合において、接続部２１が縦方向電極棒３ｂの位置と一致し、ＲＦケーブル９が縦方向電極棒３ｂに直接接続することが好ましいが、一致しない場合においても、近傍に位置することと、接続部２１以降の電圧のかかり方が、少なくともラダー電極３の形成する面に対して対称となって電気力線ｅの分布が対称となるので、接続部２１でのインピーダンスの変化が低減し、同様に従来の問題を解消できる。
【００４６】
よって、本実施の形態の高周波電力供給構造およびそれを備えたプラズマＣＶＤ装置によれば、ＲＦ電源７から発振した高周波電力の内、ラダー電極３と基板５の間の空間１０に入力されるパワーの比率を上げることができ、また、安定した高周波電力をラダー電極３、基板５間の空間１０に投入できるため、大面積で均一なプラズマ分布（プラズマ密度、プラズマ温度、プラズマ電位等のプラズマの特性の分布）の生成が可能となり、高速、大面積の製膜、エッチング等の表面処理が可能となり、製膜品、表面処理品の品質を向上させることができる。
【００４７】
図３（ａ）に示す接続部の変形例では、接続部３１において、ラダー電極３とＲＦケーブル芯線９ａが連続曲面３１ａをなすように滑らかな表面を形成して接続しており、電力流路の不連続的変化によるインピーダンスの急変を避け、高周波電力の反射をより低減できる。
【００４８】
図３（ｂ）に示す接続部の変形例では、接続部４１において、ＲＦケーブル外皮９ｂの先端のＲＦケーブル外皮延在部９ｄをラダー電極３上まで延在させて、接続部４１を絶縁部９ｃを介して覆っており、ＲＦケーブル外皮９ｂによるアースを突然断つことによるインピーダンスの急変を避け、高周波電力の反射をより低減できる。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、高周波電力供給構造を、平面状の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させる装置におけるＲＦケーブルから同電極への高周波電力供給構造において、同電極の端縁部に設けられた接続部で、前記ＲＦケーブルを、同電極の形成する面の延長面上に位置させて同電極に接続し、前記電極が、同電極の相対する端縁部を形成する２本の横方向電極棒と、同横方向電極棒の間を複数の縦方向電極棒で接続し、縦格子状の面を形成してなるように構成したので、ＲＦケーブルが、大サイズの平面状の電極として用いられるラダー電極において、電極の形成する面と略同一平面上で電極に接続するため接続部以降の電圧のかかり方が電極の形成する面に対して対称となって電気力線の分布が対称となり、接続部でのインピーダンスの変化が低減し、接続部での高周波電力の反射が減じ、電極への高周波電力の入射が増加し、製膜、表面処理の効率が向上する。また、接続部での高周波電力の反射が小さいため、接続のセッティングの誤差による反射電力の違いの影響が少なく、接続部を複数設けた電極構造の場合でも、複数の接続部相互の入射電力のアンバランスが生じ難く、電極の形成する面における電力の不均一性が少なくプラズマの均一性が良くなり、製膜品、表面処理品の品質を向上させることができる。
【００５２】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載の高周波電力供給構造において、前記接続部の設けられた電極の端縁部が同接続部で前記ＲＦケーブルと前記電極の形成する面上で直角をなすように構成したので、請求項１の発明の効果に加え、接続部において電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対しても対称性が高まるため、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００５４】
（３）請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の高周波電力供給構造において、前記ＲＦケーブルが前記接続部で前記縦方向電極棒と平行な方向に向けて前記電極に接続してなるように構成したので、請求項１または請求項２の発明の効果に加え、ＲＦケーブルを縦方向電極棒と平行な方向に向けて接続するため、接続部においてラダー電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対しても対称性が向上し、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、ラダー電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００５５】
（４）請求項４の発明によれば、請求項３に記載の高周波電力供給構造において、前記ＲＦケーブルが前記接続部で前記縦方向電極棒と直接接続してなるように構成したので、請求項３の発明の効果に加え、接続部が縦方向電極棒の位置と一致し、ＲＦケーブルから縦方向電極棒に直接接続されるので高周波電力の流れの折れ曲がりが減じ、また、接続部においてラダー電極の形成する面に垂直でＲＦケーブルを含む面に対してさらに対称性が向上し、接続部でのインピーダンスの変化がさらに低減し、接続部での高周波電力の反射がさらに減じ、ラダー電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００５６】
（５）請求項５の発明によれば、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電力供給構造において、前記接続部で前記ＲＦケーブルの芯線が前記電極と連続曲面をなすように滑らかな表面を形成して接続してなるように構成したので、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明の効果に加え、電力流路の不連続的変化によるインピーダンスの急変が避けられ、高周波電力の反射をより低減でき、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００５７】
（６）請求項６の発明によれば、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電力供給構造において、前記接続部で前記ＲＦケーブルのアースとなる外皮の先端の延在部が前記電極上まで延在し、同接続部を覆ってなるように構成したので、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明の効果に加え、ＲＦケーブル外皮によるアースを突然断つことによるインピーダンスの急変を避け、高周波電力の反射をより低減でき、電極への高周波電力の入射がさらに増加する。
【００５８】
（７）請求項７の発明によれば、プラズマＣＶＤ装置を、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の高周波電力供給構造を備えてなるように構成したので、プラズマＣＶＤ装置において請求項１ないし請求項６のいずれかの発明の効果を奏することができ、ＲＦ電源から発振した高周波電力の内、電極と基板の間の空間に入力されるパワーの比率を上げることができ、また、安定した高周波電力を電極、基板間の空間に投入できるため、大面積で均一なプラズマ分布の生成が可能となり、高速、大面積の製膜、エッチング等の表面処理が可能となり、製膜品、表面処理品の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の一形態に係る高周波電力供給構造を備えたラダー電極とＲＦケーブルの正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ矢視による側面図である。
【図２】図１（ｂ）中Ｂ部の拡大断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図２と同じ面を示す接続部の変形例である。
【図４】プラズマＣＶＤ装置の一従来例の構成概要図である。
【図５】（ａ）は図４中のラダー電極とＲＦケーブルの斜視図、（ｂ）は（ａ）中Ｃ矢視による側面図である。
【図６】図５中Ｄ部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 真空容器
２ 製膜室
３ ラダー電極
３ａ 横方向電極棒
３ｂ 縦方向電極棒
４ アース電極
５ 基板
６ ガス供給部
７ ＲＦ電源
８ 整合器
９ ＲＦケーブル
９ａ ＲＦケーブル芯線
９ｂ ＲＦケーブル外皮
９ｃ 絶縁部
９ｄ ＲＦケーブル外皮延在部
１０ 空間
１１ 接続部
２１ 接続部
３１ 接続部
３１ａ 連続曲面
４１ 接続部
１００ プラズマＣＶＤ装置
Claims (7)
- 平面状の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させる装置におけるＲＦケーブルから同電極への高周波電力供給構造において、同電極の端縁部に設けられた接続部で、前記ＲＦケーブルを、同電極の形成する面の延長面上に位置させて同電極に接続し、前記電極が、同電極の相対する端縁部を形成する２本の横方向電極棒と、同横方向電極棒の間を複数の縦方向電極棒で接続し、縦格子状の面を形成してなることを特徴とする高周波電力供給構造。
- 請求項１に記載の高周波電力供給構造において、前記接続部の設けられた電極の端縁部が同接続部で前記ＲＦケーブルと前記電極の形成する面上で直角をなすことを特徴とする高周波電力供給構造。
- 請求項１または請求項２に記載の高周波電力供給構造において、前記ＲＦケーブルが前記接続部で前記縦方向電極棒と平行な方向に向けて前記電極に接続してなることを特徴とする高周波電力供給構造。
- 請求項３に記載の高周波電力供給構造において、前記ＲＦケーブルが前記接続部で前記縦方向電極棒と直接接続してなることを特徴とする高周波電力供給構造。
- 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電力供給構造において、前記接続部で前記ＲＦケーブルの芯線が前記電極と連続曲面をなすように滑らかな表面を形成して接続してなることを特徴とする高周波電力供給構造。
- 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電力供給構造において、前記接続部で前記ＲＦケーブルのアースとなる外皮の先端の延在部が前記電極上まで延在し、同接続部を覆ってなることを特徴とする高周波電力供給構造。
- 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の高周波電力供給構造を備えてなることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
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