(57)【要約】【課題】本発明は、プラズマを発生させる領域におけるプロセスガスの濃度分布の均一化を図ることができるプラズマ発生装置およびプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】内部にプラズマを発生させる領域を有する放電管と、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、前記放電管の前記プラズマを発生させる領域にマイクロ波を導入する導入導波管と、前記プラズマを発生させる領域を第１の方向に挿通して設けられたガス濃度均一化手段と、を備え、前記ガス濃度均一化手段は、前記プラズマを発生させる領域に面して設けられたプロセスガスを導入する開口部を有すること、を特徴とするプラズマ発生装置が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にプラズマを発生させる領域を有する放電管と、
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、前記放電管の前記プラズマを発生させる領域にマイクロ波を導入する導入導波管と、
前記プラズマを発生させる領域を第１の方向に挿通して設けられたガス濃度均一化手段と、
を備え、
前記ガス濃度均一化手段は、前記プラズマを発生させる領域に面して設けられたプロセスガスを導入する開口部を有すること、を特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記開口部は、前記第１の方向と直交する断面において、放射状に設けられていること、を特徴とする請求項１記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記開口部は、前記第１の方向と直交する断面において、前記開口部の軸線と前記ガス濃度均一化手段の軸線とが交差しないように設けられていること、を特徴とする請求項１記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記開口部は、前記第１の方向に対して平行な断面において、前記開口部の軸線が前記ガス濃度均一化手段の軸線に対して略直交するように設けられていること、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発生装置。
【請求項５】
前記開口部は、前記第１の方向に対して平行な断面において、前記開口部の軸線が前記ガス濃度均一化手段の軸線に対して傾斜して設けられていること、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発生装置。
【請求項６】
前記ガス濃度均一化手段を前記第１の方向に対して平行な軸線の周りに回転させる回転手段をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記ガス濃度均一化手段は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはサファイア、窒化ホウ素、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）よりなる群から選ばれたいずれかからなること、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発生装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載のプラズマ発生装置と、
前記ガス濃度均一化手段を介して前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを導入するガス導入手段と、
前記導入導波管にマイクロ波を放射するマイクロ波発生手段と、
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、
前記プラズマ発生装置と、前記処理容器と、を連通させるガス搬送管と、
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、
を備えたこと、を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
一方の端部が前記ガス搬送管に接続され、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８記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
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９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、プラズマ発生装置およびプラズマ処理装置に関し、特に、マイクロ波を用いたプラズマ発生装置、これを備えた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用いられている。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）。マイクロ波励起型のプラズマ源は、高周波プラズマ源などに比べてプラズマ電位が低いので、ダメージ無しのレジストアッシング（resist ashing）や、バイアス電圧を印加した異方性エッチングなどに広く用いられている。
【０００４】
ここで、マイクロ波を導入してプラズマを発生させる領域にはプロセスガスが導入されるが、プラズマを発生させる領域においてプロセスガスの濃度分布が不均一になると、中性活性種などのプラズマ生成物の生成効率が低下するおそれがある。また、プロセスガスの濃度が局所的に片寄ると、生成された中性活性種が拡散されて失活するおそれがある。
【０００５】
特に、特許文献１などに開示されている「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においては、放電管内においてプラズマを発生させる関係上、プラズマと放電管内壁との距離が短くプロセスガスの濃度分布の影響がより顕著になるおそれがある。
【特許文献１】特開２００７−１２８９８１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、プラズマを発生させる領域におけるプロセスガスの濃度分布の均一化を図ることができるプラズマ発生装置および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、内部にプラズマを発生させる領域を有する放電管と、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、前記放電管の前記プラズマを発生させる領域にマイクロ波を導入する導入導波管と、前記プラズマを発生させる領域を第１の方向に挿通して設けられたガス濃度均一化手段と、を備え、前記ガス濃度均一化手段は、前記プラズマを発生させる領域に面して設けられたプロセスガスを導入する開口部を有すること、を特徴とするプラズマ発生装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、上記のプラズマ発生装置と、前記ガス濃度均一化手段を介して前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを導入するガス導入手段と、前記導入導波管にマイクロ波を放射するマイクロ波発生手段と、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、前記プラズマ発生装置と、前記処理容器と、を連通させるガス搬送管と、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、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】
【０００９】
本発明によれば、プラズマを発生させる領域におけるプロセスガスの濃度分布の均一化を図ることができるプラズマ発生装置および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】
【００１０】
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、第１の実施の形態に係るプラズマ発生装置１を例示するための模式断面図である。なお、図１（ｂ）はプラズマ発生装置１の正面側の模式断面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）におけるＡ−Ａ矢視模式断面図である。  
図１に示すプラズマ発生装置１は、一般に「ＣＤＥ（Chemical Dry Etching；ケミカルドライエッチング）装置」と呼ばれるマイクロ波励起型のプラズマ処理装置に用いられるものである。    
図１に示すように、プラズマ発生装置１は、放電管２、ガス濃度均一化手段３、導入導波管４、冷却手段５を備えている。
【００１１】
放電管２は、両端が開放された管状体である。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１８と接続される（図５を参照）。また、後述するように、プロセスガスＧはガス濃度均一化手段３を介して放電管２内部のプラズマを発生させる領域Ｃに直接導入されるようになっている。  
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なる。例えば、放電管２を石英（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）などの誘電体からなるものとすることができる。ただし、これらに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００１２】
ガス濃度均一化手段３は、一端が塞がれ、他端が開放された管状体である。ガス濃度均一化手段３の開放された端部は、ガス導入部７と接続されている。そして、ガス導入部７を介してガス導入手段１２からガス濃度均一化手段３の内部にプロセスガスＧが導入されるようになっている（図５を参照）。また、ガス濃度均一化手段３は、放電管２の内部に設けられたプラズマを発生させる領域Ｃを第１の方向に挿通するようにして設けられている。図１に例示した具体例においては、放電管２とガス濃度均一化手段３とは、プラズマを発生させる領域Ｃにおいて同軸上に設けられている。また、マイクロ波Ｍを導入してプラズマＰを発生させる領域Ｃに面する部分には、プロセスガスＧを導入するための開口部３ａが複数設けられている。そして、プロセスガスＧは、ガス濃度均一化手段３に設けられた複数の開口部３ａを介して放電管２の内部に導入されるようになっている。そのため、プラズマＰを発生させる領域Ｃに直接的にプロセスガスＧを導入することができる。
【００１３】
ガス濃度均一化手段３は、プラズマ生成物によりエッチングされにくい材料からなる。例えば、石英（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの誘電体からなるものとすることができる。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ガス濃度均一化手段３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】
図２は、ガス濃度均一化手段の軸方向（第１の方向）と直交する方向の模式断面図である。    
図２（ａ）は、図１において例示をしたガス濃度均一化手段３の軸方向と直交する方向の模式断面図である。    
図２（ａ）に示すように、ガス濃度均一化手段３には複数の開口部３ａが設けられている。また、開口部３ａは、ガス濃度均一化手段３の軸方向と直交する方向の断面において、放射状に設けられている。また、開口部３ａは略均等角度となるように設けられている。この様に、開口部３ａを略均等角度となるように設ければ、ガス濃度均一化手段３の周囲に略均等にプロセスガスＧを導入することができる。
【００１５】
図２（ｂ）は、他の実施形態に係るガス濃度均一化手段の軸方向と直交する方向の模式断面図である。    
図２（ｂ）に示すように、ガス濃度均一化手段１０３には複数の開口部１０３ａが設けられている。また、開口部１０３ａは、ガス濃度均一化手段１０３の軸方向と直交する方向の断面において、開口部１０３ａの軸線とガス濃度均一化手段１０３の軸線とが交差しないように設けられている。すなわち、開口部１０３ａの軸線がガス濃度均一化手段１０３の断面中心からオフセットしている。この様にすれば、ガス濃度均一化手段１０３の周囲に旋回流を生じさせることができるので、拡散性を向上させることができる。その結果、プロセスガス濃度分布の均一化をさらに図ることができる。
【００１６】
図３は、ガス濃度均一化手段の軸方向（第１の方向）に平行な模式部分断面図である。  図３（ａ）は、図１において例示をしたガス濃度均一化手段３の軸方向に平行な模式部分断面図である。    
図３（ａ）に示すように、開口部３ａは、ガス濃度均一化手段３の軸方向に平行な断面において、開口部３ａの軸線がガス濃度均一化手段３の軸線に対して略直交するように設けられている。また、開口部３ａは略均等間隔に設けられている。この様に、開口部３ａを略均等間隔に設ければ、ガス濃度均一化手段３の周囲に略均等にプロセスガスＧを導入することができる。
【００１７】
図３（ｂ）〜図３（ｄ）は、他の実施形態に係るガス濃度均一化手段の軸方向の模式部分断面図である。      
図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、開口部１０３ａ、１１３ａは、ガス濃度均一化手段１０３、１１３の軸方向の断面において、開口部１０３ａ、１１３ａの軸線がガス濃度均一化手段１０３、１１３の軸線に対して傾斜して設けられていてもよい。
この様にすれば、ガス濃度均一化手段１０３、１１３の周囲にガス流を生じさせることができるので、拡散性を向上させることができる。その結果、プロセスガス濃度分布の均一化をさらに図ることができる。      
また、図３（ｄ）に示すように、軸線が異なる方向を向いている開口部３ａ、１０３ａ、１１３ａを適宜組み合わせるようにすることもできる。
【００１８】
なお、開口部を均等に設ける場合を例示したが、プロセスガス濃度分布の均一化を図るために配設間隔、角度、孔径などを変化させてもよい。例えば、ガス濃度均一化手段の先端になるほど配設間隔を短くしたり、孔径を大きくしたりすることもできる。    
また、例示をした開口部の数、孔径の大きさ、配設位置、配設ピッチ、配設角度などの配設条件は、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。この場合、放電管２の内径、ガス圧や流量などのプロセス条件、プラズマＰを発生させる領域Ｃの大きさや位置などに応じて、プロセスガス濃度分布が均一化されるように開口部の配設条件を決定することもできる。    
また、孔状の開口部を設ける場合を例示したが、開口部は孔状のものに限定されるわけではない。例えば、ガス濃度均一化手段を多孔質材料で形成させて、開口部を設けるようにすることもできる。
【００１９】
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。
【００２０】
ここで、図１（ｂ）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。
【００２１】
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。  
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、プラズマ発生装置１の作用を例示する。    
まず、ドライポンプなどの減圧手段１１（図５を参照）により放電管２の内部が所定の圧力まで減圧される。次に、ガス導入手段１２（図５を参照）から所定量のプロセスガスＧ（例えば、ＮＦ３）が、ガス導入部７、ガス濃度均一化手段３を介して放電管２の内部に導入される。この際、ガス濃度均一化手段３の周囲に略均等にプロセスガスＧが導入される。そのため、プラズマＰを発生させる領域ＣにおけるプロセスガスＧの濃度分布を均一化することができる。また、ガス濃度均一化手段３からプロセスガスＧを導入する際に、旋回流やガス流を生じさせるようにすれば、拡散性を向上させることができるので、プロセスガス濃度分布の均一化をさらに図ることができる。また、プラズマＰを発生させる領域Ｃに直接的にプロセスガスＧが導入されるので、プラズマＰを発生させる領域Ｃにおける濃度分布の制御性を向上させることができる。
【００２６】
一方、マイクロ波発生手段１３（図５を参照）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。
【００２７】
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。なお、放電管２の内部に導入されたマイクロ波Ｍがガス濃度均一化手段３の内部にまで導入される場合もある。しかしながら、ガス濃度均一化手段３の内部にはプロセスガスＧが供給されているため、放電管２の内部のように内部の圧力が減圧された状態にない。そのため、ガス濃度均一化手段３の内部においてマイクロ波ＭによりプラズマＰが発生することがなく、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こともない。  
生成されたプラズマ生成物は、ガス搬送部９を介して処理容器１４（図５を参照）内に搬送される。この際、寿命の短いイオンなどは処理容器１４まで到達できず、寿命の長い中性活性種のみが処理容器１４まで到達し、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。
【００２８】
ここで、プラズマＰを発生させる領域ＣにおけるプロセスガスＧの濃度分布が不均一となるとプラズマ生成物の生成効率が悪化するおそれがある。また、濃度の濃い部分に生成された中性活性種が衝突すると散乱が生じて、放電管２の内壁などに中性活性種が衝突することで失活してしまうおそれがある。また、生成されたプラズマ生成物の分布も不均一となるので、放電管２が局部的にエッチングされてしまい、寿命が短くなるおそれがある。
【００２９】
本実施の形態によれば、プラズマＰを発生させる領域ＣにおけるプロセスガスＧの濃度分布を均一化す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。また、プラズマＰを発生させる領域Ｃに直接的にプロセスガスＧを導入することができるので、濃度分布の制御性を向上させることができ、ひいてはプラズマ生成物の生成効率を向上させることができる。    
そして、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。すなわち、省エネルギー化や省資源化などを図ることができる。
【００３０】
また、濃度の濃い部分に生成された中性活性種が衝突することで発生する散乱を抑制することができる。そのため、中性活性種の失活を抑制することができ、その分多くの中性活性種をプラズマ処理に用いることができる。    
また、生成されるプラズマ生成物の分布も均一とすることができるので、放電管２の局部的なエッチングを抑制することができ、寿命を伸ばすことができる。    
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。
【００３１】
図４は、第２の実施の形態に係るプラズマ発生装置１０を例示するための模式断面図である。なお、図４（ｂ）はプラズマ発生装置１０の正面側の模式断面図であり、図４（ａ）は図４（ｂ）におけるＢ−Ｂ矢視模式断面図である。なお、図４（ｂ）中の矢印Ｘは、ガス濃度均一化手段３の回転方向を表している。  
図４に示すプラズマ発生装置１０には、ガス濃度均一化手段３を軸線周りに回転させるための回転手段２５がさらに設けられている。    
回転手段２５は、ガス濃度均一化手段３をその軸線周りに回転させる。そのため、ガス濃度均一化手段３は、開口部３ａからプロセスガスＧを導入させつつその軸線周りに回転するようになっている。この場合、回転速度は、放電管２の内径、ガス圧や流量などのプロセス条件、プラズマＰを発生させる領域Ｃの大きさや位置などに応じて、プロセスガス濃度分布が均一化されるように適宜決定することができる。また、回転方向は矢印Ｘの方向に限定されるわけではなく、逆方向に回転させてもよい。また、回転方向を切り換えたり、回転速度を変化させるようにすることもできる。
【００３２】
本実施の形態によれば、開口部３ａの位置を回転方向に変化させつつプロセスガスＧを導入することができるので、プラズマＰを発生させる領域ＣにおけるプロセスガスＧの濃度分布をさらに均一化することができる。
【００３３】
図５は、第３の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、一例として、図４において例示をしたプラズマ発生装置１０を備えるＣＤＥ（Chemical Dry Etching；ケミカルドライエッチング）装置の場合を説明する。そのため、図４において例示をしたプラズマ発生装置１０の説明は適宜省略する。  
図５に示すように、プラズマ処理装置１００は、プラズマ発生装置１０、減圧手段１１、ガス導入手段１２、マイクロ波発生手段１３、処理容器１４、制御手段１５などを備えている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
プラズマ発生装置１０の放電管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、ガス濃度均一化手段３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。また、プラズマ発生装置１０の放電管２の他端にはガス搬送部９が接続され、ガス搬送部９はガス搬送管１８により処理容器１４と接続されている。すなわち、ガス搬送管１８は、プラズマ発生装置１０（放電管２）と処理容器１４とを連通させている。ガス搬送管１８はプラズマ生成物による腐蝕に耐える材料、例えば、石英、ステンレス鋼、セラミックス、フッ素樹脂などからなる。
【００３７】
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。
【００３８】
ガス導入手段１２は、プラズマ発生装置１０に設けられたガス濃度均一化手段３を介して放電管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、ガス濃度均一化手段３を介して、ガス導入手段１２から放電管２の内部のプラズマ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。
【００３９】
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や減圧手段１１などの起動・停止などを制御することができる。また、回転手段２５を制御してガス濃度均一化手段３の回転の起動・停止、回転方向の切り換え、回転速度の制御などを行うことができる。
【００４０】
ガス搬送管１８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に接続されている。      
散乱抑制手段２６は、一方の端部がガス搬送管１８に接続され、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１８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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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１８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の処理面上でのプラズマ生成物の量が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。
【００４４】
次に、プラズマ処理装置１００の作用について例示をする。  
なお、前述したプラズマ発生装置１０の作用については省略する。  
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と連通する放電管２の内部も減圧される。
【００４５】
次に、前述したようにプラズマ発生装置１０によりプラズマ生成物が生成され、ガス搬送部９、ガス搬送管１８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、前述したように寿命の長い中性活性種が散乱抑制手段２６に導入されることになる。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。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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、プラズマ発生装置１、プラズマ発生装置１０、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】
【００４８】
【図１】第１の実施の形態に係る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２】ガス濃度均一化手段の軸方向と直交する方向の模式断面図である。
【図３】ガス濃度均一化手段の軸方向に平行な模式部分断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る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５】第３の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。
【符号の説明】
【００４９】
１  プラズマ発生装置、２  放電管、３  ガス濃度均一化手段、３ａ  開口部、４  導入導波管、４ａ  スロット、１０  プラズマ発生装置、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、２５  回転手段、２６  散乱抑制手段、１００  プラズマ処理装置、１０３  ガス濃度均一化手段、１０３ａ  開口部、１１３  ガス濃度均一化手段、１１３ａ  開口部、１２３  ガス濃度均一化手段、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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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