(57)【要約】【課題】本発明は、プラズマ生成物の生成効率を向上させるとともに、プラズマから放出される光による被処理物の損傷を抑制することができるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】大気よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧手段と、前記処理容器の内部に設けられ、被処理物を載置する載置台と、前記処理容器から離隔された位置に設けられた第１のプラズマ発生装置と、前記処理容器から離隔された位置に設けられた第２のプラズマ発生装置と、前記第１のプラズマ発生装置と、前記第２のプラズマ発生装置と、を連通させる第１のガス搬送管と、前記第２のプラズマ発生装置と、前記処理容器と、を連通させる第２のガス搬送管と、前記第１のプラズマ発生装置にプロセスガスを導入するガス導入手段と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。【選択図】図１
2010098174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧手段と、
前記処理容器の内部に設けられ、被処理物を載置する載置台と、
前記処理容器から離隔された位置に設けられた第１のプラズマ発生装置と、
前記処理容器から離隔された位置に設けられた第２のプラズマ発生装置と、
前記第１のプラズマ発生装置と、前記第２のプラズマ発生装置と、を連通させる第１のガス搬送管と、
前記第２のプラズマ発生装置と、前記処理容器と、を連通させる第２のガス搬送管と、
前記第１のプラズマ発生装置にプロセスガスを導入するガス導入手段と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第２のプラズマ発生装置は、前記第１のプラズマ発生装置から前記処理容器までの間における中間位置よりも前記第１のプラズマ発生装置側に設けられたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１のプラズマ発生装置は、放電管と、マイクロ波を放射するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段から放射されたマイクロ波を伝播させて、前記放電管の内部にマイクロ波を導入する導入導波管と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第２のプラズマ発生装置は、プラズマ発生容器と、高周波電力を供給する高周波電源と、前記高周波電源から供給された前記高周波電力により、前記プラズマ発生容器の内部にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第２のガス搬送管は、前記第２のガス搬送管の軸方向を変化させる屈曲配管部を介して前記処理容器に接続されていること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記屈曲配管部は、前記プラズマから放出される光の光路を変化させることで前記処理容器に到達する光を抑制すること、を特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
一方の端部が前記第２のガス搬送管に連通され、前記端部に対向する側の端面が前記載置台に向けて開口する散乱抑制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記散乱抑制手段は、前記載置台に向かって断面寸法が大きくなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを利用したドライプロセスは、半導体製造装置、金属部品の表面硬化、プラスチック部品の表面活性化、無薬剤殺菌など、幅広い技術分野において活用されている。例えば、半導体装置や液晶ディスプレイなどの製造に際しては、アッシング、ドライエッチング、薄膜堆積あるいは表面改質などの各種のプラズマ処理が行われている。プラズマを利用したドライプロセスは、低コストで、高速であり、薬剤を用いないために環境汚染を低減できる点でも有利である。
【０００３】
このようなプラズマ処理を行う装置の代表的なものとして、波長が数１００ＭＨｚ〜数１０ＧＨｚのマイクロ波によりプラズマを励起する「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置がある（例えば、特許文献１を参照）。    
この様なマイクロ波励起型のプラズマ処理装置は、ダメージの抑制が必要となる処理を行う場合（例えば、レジストアッシング（resist ashing）を行う場合）や、バイアス電圧を印加した異方性エッチングなどを行う場合に広く用いられている。
【０００４】
ここで、マイクロ波を導入することで励起されたプラズマによりプロセスガスを励起、活性化させてプラズマ生成物を生成する場合、励起、活性化されるプロセスガスの割合が少ないという問題がある。すなわち、供給されたプロセスガスのうち一部のものしか励起、活性化されず、中性活性種などのプラズマ生成物の生成効率が低いという問題がある。
この場合、プラズマ発生装置を複数備えるようにすれば、その分プラズマ生成物の生成効率を向上させることができる。そこで、複数のプラズマ発生装置を備えたプラズマ処理装置が提案されている（特許文献２の図８を参照）。
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示がされている技術においては、プラズマから放出される光に対する考慮がされていなかった。そのため、この様なプラズマ処理装置を用いて、例えば、「低誘電率（low-k）材料」を含む絶縁膜が設けられた被処理物を処理する場合などにおいては、プラズマから放出された光（紫外線）が被処理物に照射されてしまい低誘電率（low-k）材料を含む絶縁膜が損傷するおそれがある。
【特許文献１】特開平９−２２７９４号公報
【特許文献２】特開平７−１６９７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、プラズマ生成物の生成効率を向上させるとともに、プラズマから放出される光による被処理物の損傷を抑制することができるプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、大気よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧手段と、前記処理容器の内部に設けられ、被処理物を載置する載置台と、前記処理容器から離隔された位置に設けられた第１のプラズマ発生装置と、前記処理容器から離隔された位置に設けられた第２のプラズマ発生装置と、前記第１のプラズマ発生装置と、前記第２のプラズマ発生装置と、を連通させる第１のガス搬送管と、前記第２のプラズマ発生装置と、前記処理容器と、を連通させる第２のガス搬送管と、前記第１のプラズマ発生装置にプロセスガスを導入するガス導入手段と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プラズマ生成物の生成効率を向上させるとともに、プラズマから放出される光による被処理物の損傷を抑制することができるプラズマ処理装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。    
図１は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１００を例示するための模式断面図である。      
なお、図１に例示をするプラズマ処理装置１００は、一般に「ＣＤＥ（Chemical Dry Etching；ケミカルドライエッチング）装置」と呼ばれるプラズマ処理装置である。
【００１０】
図１に示すように、プラズマ処理装置１００は、第１のプラズマ発生装置１、第２のプラズマ発生装置３０、減圧手段１１、ガス導入手段１２、処理容器１４、制御手段１５などを備えている。    
まず、第１のプラズマ発生装置１、第２のプラズマ発生装置３０について例示をする。  図２は、第１のプラズマ発生装置１を例示するための模式断面図である。なお、図２（ａ）はプラズマ発生装置１の正面側の模式断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ矢視模式断面図である。  
図１に示すように、第１のプラズマ発生装置１は、処理容器１４から離隔された位置に設けられている。また、第１のプラズマ発生装置１は、放電管２、導入導波管４、冷却手段５、マイクロ波発生手段１３を備えている。
【００１１】
放電管２は、両端が開放された管状体となっている。放電管２の一端は、ガス導入部７と接続されている。また、放電管２の他端は、ガス搬送部９を介してガス搬送管１８ａと接続されている。また、プロセスガスＧがガス導入部７を介してガス導入手段１２から放電管２内部のプラズマを発生させる領域Ｃに導入されるようになっている。
【００１２】
また、放電管２は、マイクロ波Ｍに対する透過率が高く、プラズマ生成物によりエッチングされにくい材料から形成されている。例えば、放電管２を石英（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）などの誘電体から形成されているものとすることができる。
【００１３】
この場合、プロセスガスＧとしてフッ素を含むガス（例えば、ＣＦ４やＮＦ３など）を用いることを考慮すれば、耐フッ素プラズマ性（耐エッチング性）の高い材料とすることが好ましい。そのようなものとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、サファイア、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム、酸化イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ；Yttrium Aluminum Garnet）などを例示することができる。この様な材料を用いるものとすれば、反応性が高いフッ素プラズマ生成物により放電管２がエッチングされるのを抑制することができる。ただし、例示をした材料に限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００１４】
導入導波管４には、略直交するように放電管２が挿通している。また、導入導波管４には、放電管２の軸方向と略直交する方向から伝播してきたマイクロ波Ｍを放電管２に向けて放射するための環状のスロット４ａが設けられている。すなわち、導入導波管４は、後述するマイクロ波発生手段１３から放射されたマイクロ波Ｍを伝播させて、放電管２の内部のプラズマを発生させる領域Ｃにマイクロ波Ｍを導入するためのものである。
【００１５】
ここで、図２（ａ）に示すように、放電管２が導入導波管４を挿通する部分において、放電管２の軸方向と直交する方向で、かつ、マイクロ波Ｍの進行方向に直交する方向の導入導波管４の内側寸法、すなわち、導入導波管４の内部に設けられた一対のマイクロ波通路の通路幅Ｗの寸法を、マイクロ波Ｍの半波長（λ／２）よりも大きくマイクロ波Ｍの１波長（λ）よりも小さな値とすることが好ましい。通路幅Ｗの寸法をこのような値に設定すれば、伝播してきたマイクロ波Ｍは、放電管２内のプラズマＰに影響されることなく、放電管２の背面側まで同一のモードで回り込むことができる。そのため、プラズマＰの発生を安定させることができるようになる。すなわち、通路幅Ｗをマイクロ波Ｍの半波長（λ／２）よりも大きくすることでマイクロ波Ｍの伝播が可能となり、また、通路幅Ｗをマイクロ波Ｍの１波長（λ）より小さくすることで、多モードの電磁界分布の発生を防止することができるようになる。ちなみに、２．４５ＧＨｚのマイクロ波Ｍの導波管内波長（λ）が１６０ｍｍの場合、この通路幅Ｗは、好ましくは、８０ｍｍ＜通路幅Ｗ＜１６０ｍｍとなる。  
放電管２の内部は、プラズマ発生室となるが、スロット４ａに対向する部分がプラズマＰを発生させる領域Ｃの略中心となる。
【００１６】
導入導波管４の一端は、マイクロ波発生手段１３と接続されている。このマイクロ波発生手段１３は、所定周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）のマイクロ波Ｍを発生させ、導入導波管４に向けて放射するようになっている。
【００１７】
冷却手段５の冷却ブロック６は、導入導波管４に放電管２が挿通している部分の周辺において、放電管２の外周面を包囲するようにして設けられている。この冷却ブロック６は、循環する冷却水により冷却されるようになっている。また、放電管２との間には、隙間Ｇ１（例えば１ｍｍ程度）が形成されている。
【００１８】
冷却ブロック６には、窒素ガスなどの不活性ガスを隙間Ｇ１に導入するためのガス導入路８が設けられている。このガス導入路８の断面積は、マイクロ波Ｍが漏洩しない程度に小さく設定されている。この導入された不活性ガスにより冷却効果が高まると伴に、パージが行われ大気中の酸素が排除されるのでオゾンの発生をも抑制することができる。
【００１９】
なお、プラズマＰからの輻射熱を吸収する効果を高めるために、冷却ブロック６の内側に、輻射熱の吸収率の高い導体或いは誘電体を設けるようにしてもよい。また、冷却ブロック６の内壁を黒色に塗装することも、輻射熱の吸収効果を高める上で有効である。
【００２０】
冷却手段５の冷却ブロック６内には、図示しない導入口から冷却水が導入され、これも図示しない排出口から冷却水が排出される。そのため、冷却ブロック６内を冷却水が循環できるようになっている。なお、冷却水の導入は、図示しない冷却水導入手段により行われる。また、冷却ブロック６からの排水をフィルター、冷却器などを介して再度利用するようにすることもできる。
【００２１】
図３は、第２のプラズマ発生装置３０を例示するための模式断面図である。なお、図中の矢印はガスの流れ方向を表している。また、第２のプラズマ発生装置３０は、第１の電極３１、第２の電極３２、プラズマ発生容器３３、高周波電源３４を備えている。  
なお、図１に示すように、第２のプラズマ発生装置３０は、処理容器１４から離隔された位置に設けられている。
【００２２】
第１の電極３１と第２の電極３２とは、ともに平板状を呈している。また、第１の電極３１と第２の電極３２とは、互いに所定の間隔を隔てて平行となるように対向させて設けられている。  
本実施の形態においては、第１の電極３１と第２の電極３２とが、高周波電源３４から供給された高周波電力によりプラズマ発生容器３３の内部にプラズマＰを発生させるプラズマ発生手段となる。
【００２３】
第１の電極３１、第２の電極３２の材料としては、例えば、ステンレスを例示することができる。また、この他にも、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）などの金属やこれらの合金などとすることもできる。この場合、耐スパッタ性の高いＷ（タングステン）やＰｔ（白金）などとすれば、第１の電極３１、第２の電極３２がスパッタされることを抑制することができる。
【００２４】
また、第１の電極３１、第２の電極３２の表面を誘電体で覆うようにすることもできる。そのようにすれば、耐スパッタ性のみならず耐エッチング性をも向上させることができる。この場合、誘電体としては、石英（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）などを例示することができる。また、耐フッ素プラズマ性（耐エッチング性）を考慮すれば、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、サファイア、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム、酸化イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ；Yttrium Aluminum Garnet）などとすることが好ましい。ただし、例示をした材料に限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００２５】
第１の電極３１、第２の電極３２の平面形状は特に限定されないが、例えば、円形、楕円形、矩形、多角形などとすることができる。    
また、プラズマ発生容器３３の内壁に沿うように湾曲した面を有するものとすることもできる。
【００２６】
図４は、湾曲した面を有する電極を例示するための模式断面図である。なお、図４は、プラズマ発生容器３３の軸方向と直交する方向の模式断面図である。  
図４に示すように、第１の電極３１ａ、第２の電極３２ａをプラズマ発生容器３３の内壁に沿うように湾曲した面を有するものとすることができる。この場合、湾曲した面は必ずしもプラズマ発生容器３３の内壁に沿うようにする必要はないが、この様にすれば、対向する部分における面積が大きい第１の電極３１ａ、第２の電極３２ａを得ることができる。また、第１の電極３１ａ、第２の電極３２ａをプラズマ発生容器３３の内壁から離隔させているが、プラズマ発生容器３３が絶縁材料からなる場合にはプラズマ発生容器３３の内壁と当接させたり、内壁に内蔵させたりすることもできる。なお、第１の電極３１ａ、第２の電極３２ａとプラズマ発生容器３３の内壁との間に絶縁物を設けるようにすることもできる。第１の電極３１ａ、第２の電極３２ａをプラズマ発生容器３３の内壁と当接させたり、内壁に内蔵させたりすることができれば、ガスの流れに対する抵抗を低減させることができる。
【００２７】
プラズマ発生容器３３は、筒状を呈し、その内部には第１の電極３１、第２の電極３２が設けられている。また、プラズマ発生容器３３の両端部にはガス搬送管１８ａ、１８ｂが接続されている。プラズマ発生容器３３の材料としては、プラズマ生成物による腐蝕に耐える材料とすることが好ましい。そのようなものとしては、例えば、石英、ステンレス、セラミックス、フッ素樹脂などを例示することができる。  
なお、プラズマ発生容器３３の断面寸法がガス搬送管１８ａ、１８ｂの断面寸法よりも大きい場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、両者の断面寸法、材料を略同一とすることもできる。この場合、プラズマ発生容器３３を設けずに、ガス搬送管１８ａまたはガス搬送管１８ｂの内部に第１の電極３１、第２の電極３２を設けるようにすることもできる。その場合は、ガス搬送管１８ａまたはガス搬送管１８ｂがプラズマ発生容器３３となる。
【００２８】
高周波電力を供給する高周波電源３４の一方の出力端側には第１の電極３１が電気的に接続されている。また、他方の出力端側には第２の電極３２が電気的に接続されているとともに接地電位とされている。高周波電源３４の電源周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚとすることができる。ただし、これに限定されるわけではなく１〜３００ＭＨｚ程度とすることができる。
【００２９】
ここで、第２のプラズマ発生装置３０は処理容器１４から離隔された位置に設けられているので、第２のプラズマ発生装置３０において発生したプラズマＰから放出された光が処理容器１４に到達することを抑制することができる。なお、第２のプラズマ発生装置３０よりもさらに上流側に設けられている第１のプラズマ発生装置１からの光が処理容器１４に到達することも抑制することができる。本発明者の得た知見によれば、第２のプラズマ発生装置３０を第１のプラズマ発生装置１から処理容器１４までの間における中間位置よりも第１のプラズマ発生装置１側に設けるようにすれば、プラズマＰから放出された光が処理容器１４に到達することをより確実に抑制することができる。またさらに、第２のプラズマ発生装置３０と処理容器１４との間に後述する屈曲配管部２５を設けるようにすれば、プラズマＰから放出された光が処理容器１４に到達することをさらに確実に抑制することができる。
【００３０】
次に、図１に戻ってプラズマ処理装置１００が備える他の構成要素について例示をする。
処理容器１４は、有底の略円筒の形状をしており、その開口端が天板１４ａで塞がれている。また、処理容器１４は、大気よりも減圧された雰囲気を維持可能とされている。処理容器１４の内部には、ヒーター等の加熱手段や静電チャックを内蔵した載置台１６が設けられ、その上面には被処理物Ｗｆ（例えば、半導体ウェーハ）が載置、保持できるようになっている。
【００３１】
処理容器１４の底面には、圧力制御器（Auto Pressure Controller、ＡＰＣ）１７を介してドライポンプなどの減圧手段１１が接続されている。減圧手段１１は、処理容器１４の内部を所定の圧力まで減圧するためのものである。圧力制御器１７は、処理容器１４の内圧を検出する図示しない真空計の出力に基づいて、処理容器１４の内圧が所定の圧力となるように制御する。
【００３２】
第１のプラズマ発生装置１に設けられた放電管２の一端にはガス導入部７が接続され、ガス導入手段１２からガス導入部７を介して放電管２の内部のプラズマＰを発生させる領域ＣにプロセスガスＧが導入されるようになっている。なお、前述したように放電管２の他端にはガス搬送部９が接続され、ガス搬送部９にはガス搬送管１８ａを介して第２のプラズマ発生装置３０に設けられたプラズマ発生容器３３が接続されている。そして、プラズマ発生容器３３は、ガス搬送管１８ｂ、屈曲配管部２５、ガス搬送管１８ｃを介して処理容器１４と接続されている。    
すなわち、第１のプラズマ発生装置１と、第２のプラズマ発生装置３０と、を連通させるガス搬送管１８ａと、第２のプラズマ発生装置３０と、処理容器１４と、を連通させるガス搬送管１８ｂ、１８ｃ、屈曲配管部２５とが設けられている。なお、本実施の形態においては、ガス搬送管１８ｂ、屈曲配管部２５、ガス搬送管１８ｃが第２のプラズマ発生装置３０と、処理容器１４と、を連通させるガス搬送管の役割を果たしている。
【００３３】
屈曲配管部２５は、ガス搬送管の軸方向（配管方向）を変化させるために設けられる。また、後述するように、第１のプラズマ発生装置１、第２のプラズマ発生装置３０において発生したプラズマＰから放出された光が処理容器１４に到達することを抑制する役割をも果たしている。すなわち、屈曲配管部２５は、プラズマＰから放出される光の光路を変化させることで処理容器１４に到達する光を抑制するようになっている。
【００３４】
なお、図１に示すように、屈曲配管部２５とガス搬送管とを別々に設けるようにすることもできるし、屈曲配管部２５とガス搬送管とを一体化することもできる。すなわち、ガス搬送管を屈曲させて、その屈曲部分を屈曲配管部とすることもできる。また、ガス搬送管１８ｃは必ずしも必要ではなく、例えば、屈曲配管部２５を直接処理容器１４と接続することもできるし、屈曲させたガス搬送管１８ｂを処理容器１４と接続することもできる。
【００３５】
ガス搬送管１８ａ〜１８ｃ、屈曲配管部２５は、プラズマ生成物による腐蝕に耐える材料、例えば、石英、ステンレス、セラミックス、フッ素樹脂などで形成することが好ましい。
【００３６】
ガス導入手段１２は、第１のプラズマ発生装置１に設けられた放電管２内部のプラズマを発生させる領域ＣにプロセスガスＧを導入する。この場合、例えば、ＣＦ４、ＮＦ３、Ｏ２などのプロセスガスＧが流量制御弁（Mass Flow Controller、ＭＦＣ）１９、ガス導入部７を介して、ガス導入手段１２から放電管２内部のプラズマＰを発生させる領域Ｃに導入されるようにすることができる。プロセスガスＧの導入量は、制御手段１５により流量制御弁１９を制御することで調整することができる。
【００３７】
制御手段１５は、流量制御弁１９の制御のみならず、プラズマ処理装置１００を構成する各要素の制御をも行う。例えば、圧力制御器１７を制御して処理容器１４の内部の圧力を調整したり、マイクロ波発生手段１３、減圧手段１１、高周波電源３４などの起動・停止などを制御することができる。
【００３８】
ガス搬送管１８ｃは、処理容器１４の上部側壁を貫通して、処理容器１４内に設けられた散乱抑制手段２６と接続されている。      
散乱抑制手段２６は、一方の端部がガス搬送管１８ｃに連通され、この端部に対向する側の端面が載置台１６に向けて開口している。すなわち、散乱抑制手段２６は、上下端が開口され、その上端部においてガス搬送管１８ｃと連通している。      
また、上端部の開口寸法よりも下端部の開口寸法の方が大きくなっている。すなわち、載置台１６に向かって断面寸法が大きくなるようになっている。
【００３９】
散乱抑制手段２６の形状は特に限定されないが、例えば、外観が円錐台となるようにすることができる。散乱抑制手段２６の材料は、中性活性種が失活しにくいものとすることが好ましい。そのような材料としては、例えば、フッ素樹脂などを例示することができる。ただし、これに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
【００４０】
この様な散乱抑制手段２６を設けるものとすれば、処理容器１４内における中性活性種の散乱を抑制することができるので、中性活性種の利用効率を向上させることができる。また、散乱抑制手段２６の形状を適宜変更することで、中性活性種の面内分布を調整することもできる。例えば、ガスの流速が速い部分においては、流速が抑制されるように散乱抑制手段２６の壁面をより垂直に立てたような形状とすることができる。
【００４１】
散乱抑制手段２６の下端部の開口と対向させて整流板２０が設けられている。この整流板２０は、ガス搬送管１８ｃから導入された中性活性種を含むガスの流れを整流し、被処理物Ｗｆの処理面上におけるプラズマ生成物の量が略均一となるようにするためのものである。また、整流板２０は、多数のノズル孔２１が形成された略円形の板状体であり、処理容器１４の内壁に固定されている。
【００４２】
次に、プラズマ処理装置１００の作用について例示をする。  
まず、図示しない搬送装置により被処理物Ｗｆ（例えば、半導体ウェーハ）が、処理容器１４内に搬入され、載置台１６上に載置、保持される。次に、処理容器１４内が減圧手段１１により所定圧力まで減圧される。この際、圧力制御器１７により処理容器１４内の圧力が調整される。また、処理容器１４と連通するプラズマ発生容器３３、放電管２の内部も減圧される。
【００４３】
次に、第１のプラズマ発生装置１によりプラズマ生成物が生成される。  
プラズマ生成物の生成においては、まず、所定圧力まで減圧された放電管２の内部にガス導入手段１２から所定量のプロセスガスＧ（例えば、ＣＦ４、ＮＦ３、Ｏ２など）が導入される。  
一方、マイクロ波発生手段１３から所定のパワーのマイクロ波Ｍが導入導波管４の内部に放射される。放射されたマイクロ波Ｍは、導入導波管４内を伝播して環状のスロット４ａから放電管２に放射される。放電管２に放射されたマイクロ波Ｍは、プラズマＰを発生させる領域Ｃに導入される。また、冷却手段５の冷却ブロック６内に冷却水が導入されて、放電管２の冷却が行われ、ガス導入路８から窒素ガスなどの不活性ガスが導入されて、冷却とオゾン発生の抑制が行われる。
【００４４】
プラズマＰを発生させる領域Ｃに導入されたマイクロ波ＭによりプラズマＰが発生し、プロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。    
生成されたプラズマ生成物と残余のプロセスガスＧは、ガス搬送部９を介して第２のプラズマ発生装置３０に搬送される。
【００４５】
次に、第２のプラズマ発生装置３０により残余のプロセスガスＧからプラズマ生成物が生成される。    
すなわち、まず、所定圧力まで減圧されたプラズマ発生容器３３の内部に残余のプロセスガスＧが導入される。  
一方、高周波電源３４から第１の電極３１、第２の電極３２に高周波電力を供給することで、所定の高周波電圧を第１の電極３１、第２の電極３２に印加する。そして、第１の電極３１、第２の電極３２に高周波電圧が印加されることで、第１の電極３１と第２の電極３２との間にプラズマＰが発生する。このプラズマＰにより残余のプロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。
【００４６】
この様にして、第１のプラズマ発生装置１および第２のプラズマ発生装置３０により生成されたプラズマ生成物は、ガス搬送管１８ｂ、屈曲配管部２５、ガス搬送管１８ｃを介して処理容器１４内の散乱抑制手段２６に導入される。この際、寿命の短いイオンなどは散乱抑制手段２６にまで到達できず、寿命の長い中性活性種のみが散乱抑制手段２６にまで到達し、中性活性種による被処理物のプラズマ処理（例えば、エッチング処理やアッシング処理など）が行われることになる。
【００４７】
散乱抑制手段２６に導入された中性活性種は、散乱抑制手段２６により散乱することが抑制され、整流板２０で整流されて被処理物Ｗｆの表面に到達する。そして、被処理物Ｗｆの表面に到達した中性活性種によりエッチング処理などのプラズマ処理が行われる。この場合、被処理物Ｗｆは中性活性種により処理されることになるので、等方性の処理（例えば、等方性エッチング処理）が行われることになる。また、イオンによる損傷のない処理を行うことができる。また、プラズマＰから放出された光が処理容器１４に到達することを抑制することができるので、低誘電率（low-k）材料を含む絶縁膜などが損傷するのを抑制することができる。    
処理が終了した被処理物Ｗｆは、図示しない搬送装置により処理容器１４外に搬出される。この後、必要があれば、前述のプラズマ処理が繰り返される。
【００４８】
プラズマ処理としては、半導体ウェーハのエッチング処理やアッシング処理などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなく、例えば、液晶表示装置の製造におけるパターンのエッチング処理、位相シフトマスクの製造におけるパターンのエッチング処理、太陽電池の製造における反射防止膜のエッチング処理などとすることもできる。また、エッチング処理のみならず、金属部品の表面硬化処理、プラスチック部品の表面活性化処理、無薬剤殺菌処理など、幅広い技術分野において活用されているプラズマ処理とすることができる。
【００４９】
本実施の形態によれば、プラズマＰから放出された光が処理容器１４に到達することを抑制することができる。また、第１のプラズマ発生装置１と処理容器１４との間の中間位置よりも第１のプラズマ発生装置１側に第２のプラズマ発生装置３０を設けるようにすれば、プラズマＰから放出された光が処理容器１４に到達することをより確実に抑制することができる。またさらに、第２のプラズマ発生装置３０と処理容器１４との間に屈曲配管部２５を設けるようにすれば、プラズマＰから放出された光が処理容器１４に到達することをさらに確実に抑制することができる。
【００５０】
その上、第１のプラズマ発生装置１によりプラズマ生成物を生成するとともに、第２のプラズマ発生装置３０により残余のプロセスガスＧからプラズマ生成物を生成することができる。そのため、プロセスガスＧの使用効率を高めることができるので、プラズマ生成物の生成効率を向上させることができる。    
そのため、プラズマ生成物の生成効率を向上させるとともに、プラズマＰから放出される光による被処理物Ｗｆの損傷を抑制することができることになる。
【００５１】
また、プラズマ生成物の生成効率を向上させることができるので、マイクロ波ＭのパワーやプロセスガスＧの消費量などを抑制することができる。この場合、マイクロ波Ｍのパワーを抑制することができるので、放電管２などの寿命をのばすことができる。そのため、省エネルギー化や省資源化などを図ることができる。    
また、プラズマ生成物の生成を安定化させることもできるので、プラズマ処理の生産効率、歩留まり、品質などの向上を図ることもできる。
【００５２】
図５は、他の実施形態に係る第２のプラズマ発生装置を例示するための模式図である。なお、図中の矢印はガスの流れ方向を表している。    
図５に示すように、第２のプラズマ発生装置４０は、コイル４１、プラズマ発生容器４２、高周波電源３４を備えている。  
本実施の形態においては、コイル４１が、高周波電源３４から供給された高周波電力によりプラズマ発生容器４２の内部にプラズマＰを発生させるプラズマ発生手段となる。
【００５３】
プラズマ発生容器４２は筒状を呈し、例えば、ガラスや石英などの誘電体で形成されている。また、プラズマ発生容器４２の両端部にはガス搬送管１８ａ、１８ｂが接続されている。そして、プラズマ発生容器４２の外側にはコイル４１が設けられている。また、コイル４１には高周波電源３４が電気的に接続されている。  
第２のプラズマ発生装置４０により残余のプロセスガスＧからプラズマ生成物を生成させるには、まず、高周波電源３４からコイル４１に高周波電力を供給する。コイル４１に高周波電力が供給されるとプラズマ発生容器４２内に電磁界が励起され、この電磁界によりプラズマＰが発生する。そして、プラズマＰにより残余のプロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。  
本実施の形態においては、ガスの流路ともなるプラズマ発生容器４２内に電極などを設ける必要がないので、ガスの流れに対する抵抗を低減させることができる。
【００５４】
図６も、他の実施形態に係る第２のプラズマ発生装置を例示するための模式断面図である。なお、図中の矢印はガスの流れ方向を表している。    
図６に示すように、第２のプラズマ発生装置５０は、メッシュ電極５１、プラズマ発生容器５３、高周波電源３４を備えている。  
本実施の形態においては、メッシュ電極５１が、高周波電源３４から供給された高周波電力によりプラズマ発生容器５３の内部にプラズマＰを発生させるプラズマ発生手段となる。
【００５５】
プラズマ発生容器５３は、筒状を呈し、その内部にはメッシュ電極５１が設けられている。また、網状を呈するメッシュ電極５１は、保持部材５２を介してプラズマ発生容器５３の内壁に固定されている。また、プラズマ発生容器５３の両端部にはガス搬送管１８ａ、１８ｂが接続されている。
【００５６】
メッシュ電極５１の材料としては、前述した第１の電極３１、第２の電極３２と同様とすることができる。また、メッシュ電極５１の表面を誘電体で覆うようにすることもできる。なお、メッシュ電極５１の表面を覆うための誘電体に関しても、第１の電極３１、第２の電極３２の表面を覆うための誘電体と同様とすることができる。  
また、網状を呈するメッシュ電極５１の代わりに複数の孔を有する板状の電極を設けるようにすることもできる。
【００５７】
プラズマ発生容器５３の材料としては、プラズマ生成物による腐蝕に耐える材料とすることが好ましい。そのようなものとしては、例えば、石英、ステンレス、セラミックス、フッ素樹脂などを例示することができる。なお、プラズマ発生容器５３の材料をステンレスなどの導体とする場合には、保持部材５２を絶縁体からなるものとすればよい。
【００５８】
また、プラズマ発生容器５３の断面寸法がガス搬送管１８ａ、１８ｂの断面寸法よりも大きい場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、両者の断面寸法、材料を略同一とすることもできる。この場合、プラズマ発生容器５３を設けずに、ガス搬送管１８ａまたはガス搬送管１８ｂの内部にメッシュ電極５１、保持部材５２を設けるようにすることもできる。その場合は、ガス搬送管１８ａまたはガス搬送管１８ｂがプラズマ発生容器５３となる。  
高周波電源３４の一方の出力端側にはメッシュ電極５１が電気的に接続されている。また、他方の出力端側は接地電位とされている。
【００５９】
第２のプラズマ発生装置５０により残余のプロセスガスＧからプラズマ生成物を生成させるには、まず、高周波電源３４からメッシュ電極５１に高周波電力を供給する。メッシュ電極５１に高周波電力が供給されると、メッシュ電極５１の近傍にプラズマＰが発生する。そして、プラズマＰにより残余のプロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。  
本実施の形態においては、比較的簡単な装置構成とすることができるので、低コスト化やメンテナンスの容易化を図ることができる。
【００６０】
以上に例示をした実施形態においては、第１のプラズマ発生装置としてマイクロ波を用いたもの、第２のプラズマ発生装置として高周波電力を用いたものを例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、第１のプラズマ発生装置として高周波電力を用いたもの、第２のプラズマ発生装置としてマイクロ波を用いたものとすることもできる。また、第１のプラズマ発生装置と第２のプラズマ発生装置をともにマイクロ波を用いたもの、または、高周波電力を用いたものとすることもできる。    
この場合、高周波電力を用いたものよりもマイクロ波を用いたものの方がプラズマ電位が低い。そのため、被処理物に与えるダメージを抑制する観点からは、少なくとも一方をマイクロ波を用いたものとすることが好ましい。
【００６１】
以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。  
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。  
例えば、第１のプラズマ発生装置１、第２のプラズマ発生装置３０、第２のプラズマ発生装置４０、第２のプラズマ発生装置５０、プラズマ処理装置１００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施の形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。
【図２】第１のプラズマ発生装置を例示するための模式断面図である。
【図３】第２のプラズマ発生装置を例示するための模式断面図である。
【図４】湾曲した面を有する電極を例示するための模式断面図である。
【図５】他の実施形態に係る第２のプラズマ発生装置を例示するための模式図である。
【図６】他の実施形態に係る第２のプラズマ発生装置を例示するための模式断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  第１のプラズマ発生装置、２  放電管、４  導入導波管、４ａ  スロット、１１  減圧手段、１２  ガス導入手段、１３  マイクロ波発生手段、１４  処理容器、１５  制御手段、１６  載置台、２６  散乱抑制手段、３０  第２のプラズマ発生装置、４０  第２のプラズマ発生装置、５０  第２のプラズマ発生装置、１００  プラズマ処理装置、Ｇ  プロセスガス、Ｍ  マイクロ波、Ｐ  プラズマ、Ｗｆ  被処理物
【図１】
2010098174.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010098174.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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