(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器部材により形成され、プラズマを用いた処理を行なう処理室と、
前記処理室にマイクロ波を導入するマイクロ波導入手段と、
前記処理室の内側において前記容器部材に固定された導電体からなる台座と、
前記台座に固定され、前記マイクロ波によりプラズマ状態にされる反応ガスを前記処理室に供給するためのガス導入孔を有するシャワープレートと、
前記台座に埋め込まれるように配置され、前記マイクロ波導入手段から前記シャワープレートへマイクロ波を伝送する誘電体板とを備え、
前記台座と前記シャワープレートとの間であって、前記マイクロ波導入手段、前記誘電体板および前記シャワープレートを含むマイクロ波の伝送経路以外の領域において、前記ガス導入孔に前記反応ガスを供給するガス導入間隙部を形成するように、前記シャワープレートは前記台座に固定されている、プラズマプロセス装置。
【請求項２】
前記シャワープレートは、前記処理室に面する下面およびその下面と逆側に位置するとともに前記台座と対向する上面とを有し、
前記ガス導入間隙部の壁面は前記シャワープレートの上面とその上面に対向するように配置された前記台座の壁面とを含む、請求項１に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項３】
前記シャワープレートのガス導入孔は、前記シャワープレートの前記上面から前記下面まで貫通するように形成され、
前記シャワープレートの前記下面における前記ガス導入孔の直径は、前記シャワープレートの前記上面における前記ガス導入孔の直径よりも大きい、請求項２に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項４】
前記シャワープレートは複数のシャワープレート部分からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項５】
前記シャワープレートは誘電体を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項６】
前記誘電体は窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスである、請求項５に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項７】
前記台座に前記シャワープレートを押圧することにより固定するシャワープレート固定部材を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項８】
前記シャワープレートのガス導入孔における反応ガスの流量を制御する流量制御手段を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項９】
前記流量制御手段は前記シャワープレートのガス導入孔に挿入されるプラグを含む、請求項８に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項１０】
前記マイクロ波導入手段は単一モードマイクロ波導波路を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のプラズマプロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラズマプロセス装置に関し、より特定的には、大型の角型ガラス基板に対してプラズマを用いて成膜、エッチング、アッシングなどの処理を行なうことが可能なプラズマプロセス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置を製造するために、プラズマを用いて成膜、エッチング、アッシングなどを行なうプラズマプロセス装置が知られている。このようなプラズマプロセス装置において、上記のような処理に用いるプラズマを発生させる方法の１つとして、マイクロ波および直流磁場を用いてプラズマを励起する電子サイクロトロン共鳴プラズマ励起法が知られている。しかし、この電子サイクロトロン共鳴プラズマ励起法においては、プラズマを発生させる際の雰囲気圧力を数ｍＴｏｒｒ以下という低圧にしなければ安定したプラズマを得ることができない。また、プラズマ中の電子温度が高いために、電子サイクロトロン共鳴プラズマ励起法を用いて形成されたプラズマは上記のような成膜などのプロセスには適さないものであった。また、上記のような電子サイクロトロン共鳴プラズマ励起法では直流磁場を形成する必要があるため、プラズマプロセス装置自体が大型化していた。その結果、プラズマプロセス装置の製造コストが高くなるという問題があった。
【０００３】
一方、上記のように直流磁場を用いずに、誘電体中を伝搬するマイクロ波の表面波を利用してプラズマを励起する方法が知られている。このマイクロ波の表面波を利用するプラズマ励起方法では、プラズマを発生させる際の雰囲気圧力を数１０ｍＴｏｒｒから数Ｔｏｒｒ以上という比較的広い範囲に設定しても、安定したプラズマを得ることができる。また、プラズマ中の電子温度が相対的に低いので、上記のような成膜などのプロセスに適したプラズマを得ることができる。
【０００４】
また、基板表面から反応生成ガスが発生するようなプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やエッチング処理などのプロセスにおいては、反応が起きている基板全面に対して均一に反応ガスを導入する必要がある。これは、成膜やエッチングなどのプロセス条件を基板全面にわたって均一にするためである。このような目的を達成するための一つの手段として、プラズマプロセス装置において反応ガスを供給するためにシャワープレートを利用する技術が知られている。ここで、シャワープレートとは、処理される基板に対向するように配置され、基板が配置された処理室内に反応ガスを導入するための反応ガス導入孔が複数形成された板状部材をいう。
【０００５】
従来、上記のようなマイクロ波の表面波を利用してプラズマを励起する方法とシャワープレートとを同時に利用するプラズマプロセス装置として、ラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマプロセス装置が知られている。図１４は、従来のラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマプロセス装置を示す断面模式図である。図１４を参照して、プラズマプロセス装置を説明する。
【０００６】
図１４を参照して、プラズマプロセス装置１５０は、処理室としての真空容器１５６とシャワープレート１５３と誘電体板１５２とラジアルラインスロットアンテナ１５１と排気ポンプ１５５とを備える。真空容器１５６の内部には基板ホルダ上に成膜処理などが行われる円形の基板１５４が設置されている。基板１５４に対向する真空容器１５６の上壁面には誘電体からなるシャワープレート１５３が設置されている。シャワープレート１５３上には空隙１６３を隔てて誘電体板１５２が設置されている。誘電体板１５２上にはラジアルラインスロットアンテナ１５１が設置されている。このシャワープレート１５３と誘電体板１５２とラジアルラインスロットアンテナ１５１との平面形状は円形である。シャワープレート１５３と誘電体板１５２との間の空隙１６３に接続するように反応ガス導入路１５７が形成されている。この反応ガス導入路１５７から空隙１６３に導入された反応ガスは、シャワープレート１５３に形成されたガス導入孔を介して真空容器１５６の内部に導入される。
【０００７】
そして、ラジアルラインスロットアンテナ１５１から誘電体板１５２、空隙１６３および誘電体からなるシャワープレート１５３を介して真空容器１５６の内部に導入されたマイクロ波により、基板１５４の全面に対してほぼ均一なプラズマ１５８がこの反応ガスから形成される。このプラズマ１５８により基板１５４表面上において成膜などの処理を行うことができる。そして、処理に寄与しなかった反応ガスおよび反応生成ガスは排気ポンプ１５５によって真空容器１５６の外部へと排出される。
【０００８】
図１５は、図１４に示したラジアルラインスロットアンテナを示す斜視断面模式図である。図１５を参照して、ラジアルラインスロットアンテナを説明する。
【０００９】
図１５を参照して、ラジアルラインスロットアンテナ１５１は、同軸導波管１６０と導電体からなるグラウンドプレート１５９と誘電体板１６１とスロット１６２（人型の微細な孔）が形成された導電体からなるスロット板１６４とを備える。グラウンドプレート１５９下には誘電体板１６１が配置されている。この誘電体板１６１の下面にはスロット板１６４が設置されている。この誘電体板１６１には同軸導波管１６０が接続されている。マイクロ波はこの同軸導波管１６０から誘電体板１６１に伝えられる。この誘電体板１６１は放射状のマイクロ波伝搬経路として作用する。そして、スロット板１６４に形成されたスロット１６２からマイクロ波がラジアルラインスロットアンテナ１５１の下面全面から放射される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマプロセス装置においては、上述のようにマイクロ波によるプラズマ励起とシャワープレートを用いた処理室への均一な反応ガスの供給を両立している。しかし、上記のようなラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマプロセス装置においては、以下に示すような問題があった。
【００１１】
つまり、図１４を参照して、従来のプラズマプロセス装置においては、プラズマ１５８を形成するためのマイクロ波はラジアルラインスロットアンテナ１５１から誘電体板１５２、空隙１６３およびシャワープレート１５３を介して処理室としての真空容器１５６の内部へと供給される。この際、このマイクロ波の伝送経路である空隙１６３は、真空容器１５６への反応ガスの供給路としての役割も有している。このため、この空隙１６３の内部にはプラズマを発生させるための反応ガスが存在している。この場合、ラジアルラインスロットアンテナ１５１から真空容器１５６の内部へと伝送されるマイクロ波によって空隙１６３の内部でプラズマが発生する場合があった。このように空隙１６３の内部においてプラズマが発生した場合には、シャワープレート１５３および誘電体板１５２がこのプラズマによって損傷を受けるというような問題が発生する。このような空隙１６３におけるプラズマの発生（異常プラズマの発生）を防止するために、従来は空隙１６３における反応ガスの圧力を真空容器１５６の内部における反応ガスの圧力より非常に高くしていた。これは、以下のような理由による。つまり、反応ガス中の電子はこのマイクロ波による電界によって加速される。しかし、空隙１６３の内部における反応ガスの圧力を例えば１０Ｔｏｒｒ以上と高くすることにより、電子が上記の電界により十分に加速される前に、この加速された電子を他のガス分子と衝突させることができる。この結果、電子がプラズマを励起するのに十分なエネルギーを有することを防止できるので、プラズマの発生を抑制することができる。
【００１２】
このように空隙１６３における反応ガスの圧力を高くする一方で、真空容器１５６の内部の圧力は数ｍＴｏｒｒ程度に維持する必要がある。そのため、空隙１６３での反応ガスの圧力を高く保つ一方で、真空容器１５６への反応ガスの供給量を十分に少なくする必要がある。このため、シャワープレート１５３に形成された反応ガス導入孔における反応ガスの流れやすさ（コンダクタンス）を小さくする必要がある。このように小さなコンダクタンスを実現するためには、シャワープレート１５３において、微細なガス導入孔を極めて高い加工精度（１０μｍオーダの加工精度）で形成する必要があった。一方、このシャワープレート１５３はマイクロ波を伝搬させるためにセラミックスなどの誘電体で形成する必要がある。そのような誘電体において高い寸法精度を有するガス導入孔を形成することは極めて困難である。この結果、シャワープレートの製造コストが増大するという問題があった。
【００１３】
また、上記のように空隙１６３における反応ガスの圧力を高く保つ必要があるため、反応ガスの成分比や反応ガスの流量といったプロセス条件の制御を精度よく行なうことが困難であった。この結果、ガス成分比などのプロセス条件が所定の数値範囲からずれるような場合に、プロセス条件の調整を行うことが難しく、所定の条件で成膜などのプラズマプロセスを実施すること困難になる場合があった。
【００１４】
また、図１４および１５に示したように、従来のラジアルラインスロットアンテナ１５１は円形であるため、ＴＦＴ型液晶表示装置などに用いられる角型基板に適用するためには、この角型基板の全面を覆うことが可能なように、角型基板よりも大きなシャワープレート１５３を用いる必要があった。また、この角型基板は、液晶表示装置が大型化してきていることに伴って、５００ｍｍ角から１ｍ角というように大型化してきている。しかし、上述のようにラジアルラインスロットアンテナ１５１およびシャワープレート１５３はセラミックスなどの誘電体板を用いて形成されている。そして、そのような大きなサイズのセラミックスなどからなる誘電体板を形成することは困難であることから、従来のプラズマプロセス装置では大型の角型基板に対応することが難しかった。
【００１５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、均一なプラズマを形成することが可能であり、低コストで大面積の基板に対応することが可能なプラズマプロセス装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に従ったプラズマプロセス装置は、処理室とマイクロ波導入手段と台座とシャワープレートと誘電体板とを備える。容器部材により形成された処理室ではプラズマを用いた処理を行なう。マイクロ波導入手段は、処理室にマイクロ波を導入する。台座は、処理室の内側において容器部材に固定され、導電体からなる。シャワープレートは台座に固定され、マイクロ波によりプラズマ状態にされる反応ガスを処理室に供給するためのガス導入孔を有する。誘電体板は、台座に埋め込まれるように配置され、マイクロ波導入手段からシャワープレートへマイクロ波を伝送する。台座とシャワープレートとの間であって、マイクロ波導入手段、誘電体板およびシャワープレートを含むマイクロ波の伝送経路以外の領域において、ガス導入孔に反応ガスを供給するガス導入間隙部を形成するように、シャワープレートは台座に固定されている。
【００１７】
ここで、マイクロ波は導電体を透過しない。このため、シャワープレートの上面上に位置するガス導入間隙部の壁面が導電体からなる台座の壁面を含んでいるので、マイクロ波導入手段から処理室へと伝送されるマイクロ波の電界振幅が大きな成分がガス導入間隙部へ導入されることを防止できる。この結果、ガス導入間隙部においてこのマイクロ波に起因して反応ガスからプラズマが形成されること（異常プラズマの発生）を防止できる。この結果、ガス導入間隙部の壁面、つまりシャワープレートの上面などがプラズマにより損傷を受けることを防止できる。
【００１８】
また、ガス導入間隙部において異常プラズマが発生することを防止できるので、ガス導入間隙部における反応ガスの圧力を従来より低く設定することができる。このため、ガス導入間隙部における反応ガスの圧力と処理室の内部における反応ガスの圧力との差を小さくすることができるので、シャワープレートのガス導入孔における反応ガスのコンダクタンスを従来より大きくすることができる。そのため、シャワープレートにおけるガス導入孔のサイズを従来よりも大きくすることができるので、ガス導入孔の加工工程において従来のような高精度の加工が不要となる。この結果、シャワープレートの製造コストを低減することができる。
【００１９】
また、ガス導入間隙部における反応ガスの圧力と処理室の内部における反応ガスの圧力との差を小さくすることができるので、反応ガスの成分などプロセス条件の調整を従来より容易に行うことができる。この結果、所定の成分のプラズマを容易に得ることができる。
【００２０】
また、シャワープレートを用いて処理室に均一に反応ガスを供給できるので、均一なプラズマを得ることができる。
【００２１】
上記プラズマプロセス装置では、シャワープレートが処理室に面する下面およびその下面と逆側に位置するとともに前記台座と対向する上面とを有していてもよく、ガス導入間隙部の壁面はシャワープレートの上面とその上面に対向する台座の壁面とを含んでいてもよい。
【００２２】
この場合、ガス導入間隙部の壁面がマイクロ波を透過させない導電体からなる台座の壁面を含んでいるため、ガス導入間隙部へとマイクロ波導入手段からマイクロ波の電界振幅の大きな成分が照射されることを確実に防止できる。この結果、ガス導入間隙部において異常プラズマが発生することをより確実に防止できる。
【００２３】
上記プラズマプロセス装置では、シャワープレートのガス導入孔はシャワープレートの上面から下面にまで貫通するように形成されていてもよく、シャワープレートの下面におけるガス導入孔の直径は、シャワープレートの上面におけるガス導入孔の直径よりも大きくてもよい。
【００２４】
この場合、ガス導入孔の断面形状を、シャワープレートの上面から下面へと広がるような形状とすることができる。このため、このガス導入孔から処理室の内部へと放出される反応ガスを、シャワープレートの下面に対して垂直方向のみではなく、このシャワープレートの下面に対して斜め方向にも放出させることができる。この結果、処理室の内部において反応ガスの分布をより均一にすることができる。この結果、より均一な条件でプラズマプロセスを行なうことが可能となる。
【００２５】
上記プラズマプロセス装置では、シャワープレートは複数のシャワープレート部分からなっていてもよい。
【００２６】
この場合、既存の製造設備などを用いて小型のシャワープレート部分を製造し、これらのシャワープレート部分を組合せることで大きな面積を有するシャワープレートを形成することができる。この結果、大面積のシャワープレートを容易に得ることができる。
【００２７】
また、このような小型のシャワープレート部分は、大型のシャワープレートを形成する場合よりも、既存の製造設備を用いて均一な材質のものを容易に得ることができる。この結果、大型のシャワープレートを一体物として形成する場合よりも、均一で優れた材質のシャワープレートを得ることができる。
【００２８】
また、このような複数のシャワープレート部分からなるシャワープレートを用いたプラズマプロセス装置においては、シャワープレートの部分の一部に損傷が発生した場合に、その損傷が発生したシャワープレート部分のみを交換することにより容易かつ迅速に設備の修理を行なうことができる。この結果、プラズマプロセス装置のメンテナンスに要する労力や時間を低減することができる。
【００２９】
上記プラズマプロセス装置は、シャワープレートが誘電体を含んでいてもよい。
【００３０】
この場合、マイクロ波は誘電体を透過するため、マイクロ波導入手段から供給されるマイクロ波をシャワープレートを介して処理室へと容易に伝送することができる。
【００３１】
上記プラズマプロセス装置では、誘電体が窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスであってもよい。
【００３２】
ここで、窒化アルミニウムが優れた熱伝導特性を有していることから、処理室の内部で形成されるプラズマによってシャワープレートが局所的に加熱されるような場合、その局所的に加えられた熱を速やかにシャワープレート全体へと伝えることができる。この結果、シャワープレートがこの局所的な加熱によって損傷を受けることを防止できる。
【００３３】
また、このようにシャワープレートとして熱伝導特性の優れた材質を用いることにより、処理室内に部分的に高温部分が発生した場合、このシャワープレートを介してこの高温部分の熱を他の領域に速やかに伝えることができる。このため、処理室内の雰囲気温度を容易に均一化することができる。
【００３４】
上記プラズマプロセス装置は、シャワープレート固定部材を備えていてもよい。シャワープレート固定部材は台座にシャワープレートを押圧することにより固定してもよい。
【００３５】
ここで、シャワープレートを台座へ固定するためにねじを用いる場合には、誘電体からなるシャワープレートにねじを挿入するためのねじ孔を形成する必要がある。このようなねじ孔加工を施すことによりシャワープレートの製造コストが増大する。しかし、本発明によるプラズマプロセス装置においては、シャワープレートを台座へ押圧することにより固定するので、シャワープレートにねじ孔を形成する必要がない。この結果、シャワープレートの製造コストを低減することができる。
【００３６】
上記プラズマプロセス装置では、シャワープレートのガス導入孔における反応ガスの流量を制御する流量制御手段を備えていてもよい。
【００３７】
この場合、処理室に供給される反応ガスの流量をこの流量制御手段によって調節することができるので、処理室におけるプラズマプロセスの条件を容易に最適化することができる。
【００３８】
上記プラズマプロセス装置では、流量制御手段がシャワープレートのガス導入孔に挿入されるプラグを含んでいてもよい。
【００３９】
この場合、シャワープレートのガス導入孔における反応ガスのコンダクタンスを、ガス導入孔の内径を一定としてプラグの径を変更することにより変更できる。つまり、予めシャワープレートのガス導入孔としては、ある一定の大きさの孔を形成する。そして、そのガス導入孔の内壁とプラグの側壁との間に、反応ガスが流れるようなガス流路となる空隙を形成するようにプラグの径を決定する。このようにすれば、シャワープレートのガス導入孔の加工を容易に行なうことができると同時に、プラグを交換することによりシャワープレートのガス導入孔における反応ガスのコンダクタンスを変更することができる。この結果、シャワープレートの加工コストを低減できると同時に、反応ガスの流量などのプロセス条件を容易に変更することができる。
【００４０】
上記プラズマプロセス装置では、シャワープレートの平面形状はほぼ四角形状であってもよい。
【００４１】
この場合、液晶表示装置などに用いられる角型のガラス基板に対するＣＶＤ法を用いた成膜やエッチングなどの処理に適したプラズマプロセス装置を得ることができる。
【００４２】
上記プラズマプロセス装置では、マイクロ波導入手段は単一モードマイクロ波導波路を含んでいてもよい。
【００４３】
この場合、マイクロ波の制御を容易に行なうことができると同時に、安定でかつ均一なマイクロ波を処理室へ伝送することが可能となる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態１を示す平面模式図である。図１を参照して、プラズマプロセス装置を説明する。
【００４６】
図１を参照して、プラズマプロセス装置は、マイクロ波を伝送するマイクロ波導入手段としての４つの導波管１ａ〜１ｄと、シャワープレート３ａ〜３ｄとを備える。導波管１ａ〜１ｄとシャワープレート３ａ〜３ｄとは、図２に示すように、処理室を形成する容器部材である真空容器上蓋に設置されている。ここで、図２は、図１に示した線分１００−１００における断面模式図である。
【００４７】
図２を参照して、導波管１ａ〜１ｄ下には、マイクロ波導入窓として作用する第１誘電体板２ａ〜２ｄが形成されている。この第１誘電体板２ａ〜２ｄは、シャワープレート３ａ〜３ｄを保持するためのシャワープレートホルダ５に埋込まれるように配置されている。このシャワープレートホルダ５は金属などの導電体からなる。このシャワープレートホルダ５の下面には、シャワープレート３ａ〜３ｄが配置されている。このシャワープレート３ａ〜３ｄはその上部表面が第１誘電体板２ａ〜２ｄとそれぞれ接触するように配置されている。シャワープレート３ａ〜３ｄにはガス導入孔１８（図３参照）が形成されている。このガス導入孔１８はガス導入路４ａ〜４ｄ、６ａ〜６ｄと接続されている。このシャワープレート３ａ〜３ｄ下に位置するように、基板８が固定台上に配置されている。この基板８は液晶表示装置用のガラス基板であり、その大きさは５００ｍｍ角から１ｍ角程度の大型の基板である。
【００４８】
図３を参照して、本発明によるプラズマプロセス装置のシャワープレート部分の構造をより詳細に説明する。図３は、図２に示したプラズマプロセス装置の真空容器上蓋の一部を示す拡大断面模式図である。
【００４９】
図３を参照して、導波管１ａ、１ｂが形成された真空容器上蓋に、固定ボルト９ａ、９ｂによってシャワープレートホルダ５が固定されている。このシャワープレートホルダ５に固定ボルト１０ａ、１０ｂを用いてシャワープレート３ａ、３ｂが固定されている。真空容器上蓋にはガス導入路４ａ〜４ｄ（図２参照）が形成されている。この真空容器上蓋に形成されたガス導入路４ａはシャワープレートホルダ５に形成されたガス導入路６ａを介して反応ガス供給路としてのガス導入間隙部７ａに接続されている。ガス導入間隙部７ａは、シャワープレート３ａの上面と導電体壁面としてのシャワープレートホルダ５の下面とをその壁面に含む。このガス導入間隙部７ａは、シャワープレート３ａに形成されたガス導入孔１８と接続されている。そして、ガス導入路４ａから供給された反応ガスは、ガス導入路６ａを介してガス導入間隙部７ａへと到達する。そして、このガス導入間隙部７ａからガス導入孔１８を介してプラズマが形成される処理室の内部へと反応ガスが均一に分布するように供給される。なお、図に示した他のガス導入路４ｅ、４ｆ、６ｅ、６ｆおよびガス導入間隙部７ｂ、７ｃも同様の構造を有している。
【００５０】
導波管１ａ、１ｂの下には、上述のように第１誘電体板２ａ、２ｂが設置されている。第１誘電体板２ａ、２ｂ下にはシャワープレート３ａ、３ｂが配置されている。導波管１ａ、１ｂから第１誘電体板２ａ、２ｂを介してシャワープレート３ａ、３ｂへとマイクロ波が伝送される。ここで、第１誘電体板２ａ、２ｂはマイクロ波の透過率が高く、かつ加工および入手が容易なＡｌ2Ｏ3から構成されていることが好ましい。この第１誘電体板２ａ、２ｂを介してシャワープレート３ａ、３ｂに伝送されたマイクロ波は、第１誘電体板２ａ、２ｂの下に位置する領域から処理室内部へと照射され、シャワープレート３ａ、３ｂ下面にプラズマを生成する。マイクロ波はプラズマ中深くへは伝搬できないので、過剰に投入されたマイクロ波は横方向へとシャワープレート３ａ、３ｂ中を伝搬する。結果として、シャワープレート３ａ、３ｂ下面の全面から処理室の内部へとマイクロ波が照射されることになる。そして、このように照射されたマイクロ波によって、ガス導入孔１８から処理室の内部へと放出された反応ガスが励起されることによって基板８（図２参照）の全面に対してほぼ均一なプラズマが発生する。このプラズマを用いて、基板８上において成膜あるいはエッチング、アッシングなどの処理を行なうことができる。
【００５１】
ここで、シャワープレートホルダ５を形成する金属などの導電体はマイクロ波を透過させない。そして、上述のように、ガス導入間隙部７ａはシャワープレート３ａの上面とシャワープレートホルダ５の下面とをその側壁に含んでいるので、マイクロ波導入手段としての導波管１ａから処理室へと伝送されるマイクロ波の電界振幅の大きな成分がガス導入間隙部７ａへ導入されることを防止できる。この結果、ガス導入間隙部７ａにおいてこのマイクロ波に起因して反応ガスからプラズマが形成されること（異常プラズマの発生）を防止できる。この結果、ガス導入間隙部７ａの壁面、つまりシャワープレート３ａの上面などがプラズマにより損傷を受けることを防止できる。
【００５２】
また、ガス導入間隙部７ａにおいて異常プラズマが発生することを防止できるので、ガス導入間隙部７ａにおける反応ガスの圧力を従来より低く設定することができる。この結果、ガス導入間隙部７ａにおける反応ガスの圧力と処理室の内部における反応ガスの圧力との差を小さくすることができるので、シャワープレート３ａのガス導入孔１８における反応ガスのコンダクタンスを従来より大きくすることができる。その結果、シャワープレート３ａにおけるガス導入孔１８のサイズを従来よりも大きくすることができるので、ガス導入孔１８の加工工程において従来のような高精度の加工が不要となる。このため、シャワープレート３ａの製造コストを低減することができる。
【００５３】
また、ガス導入間隙部７ａにおける反応ガスの圧力と処理室の内部における反応ガスの圧力との差を小さくすることができるので、反応ガスの成分などプロセス条件の調整を従来より容易に行うことができる。また、シャワープレートを用いて処理室内部に均一に反応ガスを供給できるので、均一なプラズマを得ることができる。
【００５４】
また、上述のようにシャワープレート部分としてのシャワープレート３ａ〜３ｄを用いて、容易に大面積のシャワープレートを形成できる。この結果、大型の基板にも容易に対応することが可能となる。
【００５５】
また、マイクロ波導入手段としての導波管１ａ〜１ｄの開口部下に位置する領域はマイクロ波の伝送経路となっているが、このガス導入間隙部７ａ〜７ｃは、シャワープレート３ａ、３ｂの上面上において、この導波管１ａ、１ｂの下部における開口部下に位置する領域以外の領域に形成されている。
【００５６】
この場合、マイクロ波の伝送経路とガス導入間隙部７ａ〜７ｃとが重ならないようにすることができる。この結果、ガス導入間隙部７ａ〜７ｃにマイクロ波の電界振幅の大きな成分が照射されることを確実に防止できるので、ガス導入間隙部７ａ〜７ｃにおいて、反応ガスにマイクロ波が照射されることに起因するプラズマの発生を防止できる。この結果、ガス導入間隙部７ａ〜７ｃの壁面などがこのプラズマによって損傷を受けることを防止できると同時に、上記のようにシャワープレート３ａ〜３ｄの製造コストを削減でき、かつ大型の基板にも容易に対応できる。
【００５７】
また、上述のように、導波管１ａ〜１ｄから第１誘電体板２ａ〜２ｄおよびシャワープレート３ａ〜３ｄという伝送経路により、マイクロ波は導波管１ａ〜１ｄ（図２参照）から処理室の内部へと伝えられる。そして、ガス導入間隙部７ａ〜７ｃはシャワープレート３ａ、３ｂ上において、この伝送経路以外の領域に形成されている。
【００５８】
このため、ガス導入間隙部７ａ〜７ｃにマイクロ波が照射されることを防止できるので、ガス導入間隙部７ａ〜７ｃの壁面などがこのプラズマによって損傷を受けることを防止できると同時に、上記のようにシャワープレート３ａ〜３ｄの製造コストを削減でき、かつ大型の基板にも容易に対応できる。
【００５９】
また、本発明によるプラズマプロセス装置では、ガス導入間隙部７ａ〜７ｃがマイクロ波導入手段としての導波管１ａ、１ｂと導電体としてのシャワープレートホルダ５により隔離されている。
【００６０】
このため、ガス導入間隙部７ａ〜７ｃに導波管１ａ、１ｂから処理室の内部へと導入されるマイクロ波の電界振幅の大きな成分が照射されることを防止できる。この結果、ガス導入間隙部７ａ〜７ｃの壁面などがこのプラズマによって損傷を受けることを防止できると同時に、上記のようにシャワープレート３ａ〜３ｄの製造コストを削減でき、かつ大型の基板にも容易に対応できる。
【００６１】
また、上記のようにシャワープレートを複数の小型のシャワープレート３ａ〜３ｄを組み合わせることにより構成するので、既存の設備を用いて小型のシャワープレート３ａ〜３ｄを形成することができる。この結果、シャワープレートの製造コストをさらに低減することができる。
【００６２】
また、大型の基板に対応した大型のシャワープレートを一体型として形成する場合には、そのシャワープレートのサイズに対応した大型の加熱炉などを用いる必要がある。しかし、このような大型の設備においては、シャワープレートの加熱温度の分布などを均一に保つことが難しい。この結果、形成されるシャワープレートの材質を均一にすることが困難であった。しかし、本発明によるシャワープレートでは、比較的小型のシャワープレート３ａ〜３ｄを用いるので、上記のような問題を回避することができる。
【００６３】
また、シャワープレート３ａ〜３ｄのように分割された小型のシャワープレートを用いるので、シャワープレート３ａ〜３ｄのいずれか一部にのみ損傷が発生したような場合に、その損傷部を有するシャワープレートのみを交換すればよい。この結果、一体型のシャワープレートを用いる場合よりもプラズマプロセス装置の保守・点検作業を容易に行なうことができる。
【００６４】
ここで、シャワープレート３ａ〜３ｄは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いて形成することが好ましい。この窒化アルミニウムは熱伝導率が高いため、シャワープレート３ａ〜３ｄが局所的に加熱されたような場合にもその局所的に加えられた熱を迅速に他の部分へと伝えることができる。そのため、シャワープレート３ａ〜３ｄがこのような局所的な熱に起因して損傷を受けることを防止できる。また、このようにシャワープレート３ａ〜３ｄとして熱伝導率の高い材料を用いることによって、処理室内の雰囲気温度を基板８の全面にわたって均一化にすることができる。この結果、プラズマプロセスの条件を基板８の全面にわたってより均一にすることができる。
【００６５】
また、図１に示すように、シャワープレート３ａ〜３ｄから形成されるシャワープレートの平面外形は四角形状となっているので、液晶表示装置などの基板である角型のガラス基板に対して、本発明によるプラズマプロセス装置を容易に適用できる。
【００６６】
また、導波管１ａ〜１ｄとして、単一モードマイクロ波導波路を用いることにより、マイクロ波の制御を容易に行なうことができ、かつ安定した均一なマイクロ波を処理室の内部へと伝送することができる。
【００６７】
また、ガス導入孔１８は、水平方向における断面形状がほぼ円形であり、シャワープレート３ａ〜３ｄの上面におけるガス導入孔１８の直径よりも、シャワープレート３ａ〜３ｄの下面におけるガス導入孔１８の直径が大きくなるように形成されている。このため、ガス導入孔１８から処理室の内部へと放出される反応ガスは、シャワープレート３ａ〜３ｄの下面にほぼ垂直な方向だけでなく、この下面に対して斜め方向にも放出される。この結果、処理室内における反応ガスの分布をより均一化することができる。これにより、たとえばこのプラズマを用いてプラズマＣＶＤ法を行なうような場合に、基板８の表面に形成されるＣＶＤ膜の膜質や膜厚を基板８の全面にわたってより均一化することができる。
【００６８】
なお、ここでシャワープレートホルダ５は一体型の金属製のものを用いたが、シャワープレートホルダ自体もシャワープレート３ａ〜３ｄに対応して４分割されていてもよい。このようにシャワープレートホルダ５自体も分割方式とすることにより、シャワープレート３ａ〜３ｄとシャワープレートホルダ５との組付け状況やガス導入間隙部７ａ〜７ｃの状態などをプラズマプロセス装置から取外した状態で（オフラインで）点検することができる。この結果、プラズマプロセス装置の保守・点検作業の時間および労力をより削減することができる。
【００６９】
（実施の形態２）
図４は、本発明によるプラズマプロセス装置のシャワープレートの実施の形態２を示す断面模式図である。図４を参照して、シャワープレートを説明する。
【００７０】
図４を参照して、シャワープレート３のガス導入孔には、流量制御手段としてのプラグである芯部材１２ａ、１２ｂが設置されている。また、シャワープレート３の上部表面上には、ガス導入間隙部７の高さを一定に保つためのスペーサ１１が設置されている。このガス導入孔に設置された芯部材１２ａの構造を、図５を参照して説明する。図５は、図４に示した芯部材の側面模式図である
図５を参照して、芯部材１２ａはロッド部１３ａとナット部１４ａとからなる。このロッド部１３ａとナット部１４ａとは分離可能になっており、ロッド部１３ａの上部が雄ねじ、ナット部１４ａが雌ねじとなるように形成されている。そして、シャワープレート３のガス導入孔にロッド部１３ａを挿入した後、シャワープレート３の上部表面からこのロッド部１３ａの上部へとナット部１４ａを嵌め込むことにより、芯部材１２ａをシャワープレート３のガス導入孔へと固定することができる。このとき、芯部材１２ａはロッド当接部１５ａ、１５ｂおよびナット当接部１６ａ、１６ｂとにおいてシャワープレート３と接している。なお、ナット当接部１６ａ、１６ｂもしくはナット当接部１６ａ、１６ｂが接するシャワープレート３の表面には、反応ガスの流路となる溝が形成されている。
【００７１】
このような芯部材１２ａ、１２ｂを用いれば、ロッド当接部１５ａ、１５ｂおよびナット当接部１６ａ、１６ｂの寸法を調整することにより、ガス導入孔における反応ガスのコンダクタンスを容易に制御することができる。
【００７２】
また、このような芯部材１２ａ、１２ｂを用いれば、ガス導入孔において目詰まりなどが発生したような場合に、この芯部材１２ａ、１２ｂを取外した後そのような目詰まりの清掃等のメンテナンスを容易に行なうことができる。この結果、シャワープレート３のメンテナンスに要する時間および労力を削減することができる。
【００７３】
また、図６に示すように、ロッド部１３ａの側面に切欠面１７ａ、１７ｂを形成してもよい。ここで、図６は、図５に示した線分２００−２００における断面模式図である。このような切欠面１７ａ、１７ｂを形成することにより、この切欠面１７ａ、１７ｂの切欠深さを変更することによって容易にガス導入孔における反応ガスのコンダクタンスを変更することができる。
【００７４】
また、シャワープレート３のガス導入孔の径は同一とし、複数の種類の芯部材１２ａ、１２ｂを用意しておけば、この芯部材１２ａ、１２ｂを交換することにより、シャワープレート３のガス導入孔における反応ガスのコンダクタンスを容易に変更することができる。この結果、ガス導入孔の直径を変更したシャワープレート３を複数用意する場合よりも、プラズマプロセス装置の製造コストを低減することができる。
【００７５】
また、必要なコンダクタンスを得るための小さな直径のガス導入孔を形成する場合よりも、このような芯部材１２ａ、１２ｂを挿入できる程度の大きなサイズのガス導入孔を形成すれば、微細な加工が不要となるため、シャワープレートの製造コストをより低減することができる。
【００７６】
（実施の形態３）
図７は、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態３を示す平面模式図である。なお、図７は、本発明によるプラズマプロセス装置のシャワープレートの下方からシャワープレート３ａ〜３ｄの下面を見た場合の平面模式図を示している。図７を参照して、プラズマプロセス装置を説明する。
【００７７】
図７を参照して、プラズマプロセス装置の容器部材としての真空容器上蓋２３には、４分割されたシャワープレート３ａ〜３ｄが設置されている。シャワープレート３ａ〜３ｄには、それぞれ反応ガスを処理室の内部へと供給するためのガス導入孔１８が形成されている。シャワープレート３ａ〜３ｄの外周部には、このシャワープレート３ａ〜３ｄを台座としてのシャワープレートホルダ５（図８参照）へと固定するシャワープレート固定部材１９が配置されている。このプラズマプロセス装置の断面構造を、図８を参照して説明する。
【００７８】
図８は、図７に示した線分３００−３００における断面模式図である。図８を参照して、処理室としての真空容器２１の内部には基板８が基板ホルダ２０の上に設置されている。また、真空容器２１の底部には排気孔２２が形成されている。この排気孔２２は排気ポンプと接続され、真空容器２１の内部から反応生成ガスやプラズマプロセスに寄与しなかった反応ガスを排気する。
【００７９】
ただし、図７および８に示したプラズマプロセス装置では、シャワープレート３ａ〜３ｄがシャワープレートホルダ５へとシャワープレート固定部材１９を用いて固定されている。このシャワープレート固定部材１９はシャワープレート３ａ〜３ｄの外周部において、シャワープレート３ａ〜３ｄの下面へと延在する支持部分を有する。この支持部分によってシャワープレート３ａ〜３ｄは支えられている。そして、このシャワープレート固定部材１９はシャワープレートホルダ５へとねじなどを用いて固定される。このシャワープレート固定部材１９がシャワープレート３ａ〜３ｄの外周部を支持部分によりシャワープレートホルダ５へと押圧することにより、シャワープレート３ａ〜３ｄがシャワープレートホルダ５へと固定されている。その他の構造は図１〜３に示した本発明の実施の形態１によるプラズマプロセス装置と同様である。
【００８０】
このようにすれば、シャワープレート３ａ〜３ｄにねじ用の溝を形成するというような加工工程を行なう必要がない。この結果、シャワープレート３ａ〜３ｄの製造コストをより低減することができる。
【００８１】
また、図８に示したプラズマプロセス装置では、シャワープレート３ａ〜３ｄのガス導入孔１８が第１誘電体板２ａ、２ｂの下以外の領域に形成されている。この結果、ガス導入間隙部７ａ〜７ｃを確実にプラズマの伝送経路以外の領域に形成することができるので、ガス導入間隙部７ａ〜７ｃにおける異常プラズマの発生を確実に防止できる。
【００８２】
図９は、図７に示した線分４００−４００における断面模式図である。図９を参照して、導波管１ａの延びる方向に延在するように第１誘電体板２ａが形成されていることがわかる。また、シャワープレート３ｃがシャワープレート３ａ、３ｂと同様にシャワープレート固定部材１９を用いてシャワープレートホルダ５へと固定されていることがわかる。
【００８３】
図１０は、図７に示した本発明によるプラズマプロセス装置を真空容器上蓋２３の上方から見た上部平面模式図である。また、図１１は図１０に示した線分５００−５００における断面模式図である。図１０および１１を参照して、導波管１ａ、１ｂへは導波管２４からマイクロ波が供給される。すなわち、図１０の導波管２４へ紙面上方から導入されたマイクロ波は、図１０に示すように導波管１ａ、１ｂに向かって左右に分岐し、さらに導波管１ａ、１ｂのそれぞれの中央部からその端部へ向かって供給される。
【００８４】
（実施の形態４）
図１２は、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態４を示す平面模式図である。なお、図１２は、図７と同様にプラズマプロセス装置のシャワープレートの下面から真空容器上蓋を見た場合の平面模式図を示している。
【００８５】
図１２を参照して、プラズマプロセス装置は、基本的には図７に示したプラズマプロセス装置と同様の構造を備える。ただし、図１２に示したプラズマプロセス装置では、シャワープレートとして２分割されたシャワープレート３ａ、３ｂを用いている。このような場合にも、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
（実施の形態５）
図１３は、本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態５を示す平面模式図である。なお、図１３は、図１２と同様にプラズマプロセス装置のシャワープレートの下面から真空容器上蓋を見た場合の平面模式図を示している。
【００８７】
図１３を参照して、プラズマプロセス装置は、基本的には図７に示したプラズマプロセス装置と同様の構造を備える。ただし、図１３に示したプラズマプロセス装置では、シャワープレートとして一体型のシャワープレート３ａを用いている。この場合、分割型のシャワープレートを用いる場合よりも、シャワープレート固定部材１９の数を少なくすることができる。この結果、シャワープレート３ａをシャワープレートホルダ５へと設置する工程を簡略化することができる。
【００８８】
なお、シャワープレート３ａから導波管１ａ、１ｂ側までの真空容器上蓋２３の構造は基本的には図７に示したプラズマプロセス装置と同様である。これにより、実施の形態１と同様にシャワープレート３ａ上に位置するガス導入間隙部において、異常プラズマの発生を防止できる。このため、実施の形態１と同様にガス導入間隙部における反応ガスの圧力と処理室の内部における反応ガスの圧力との差を小さくすることができるので、シャワープレート３ａにおけるガス導入孔１８のサイズを従来よりも大きくすることができる。そのため、ガス導入孔１８の加工工程において従来のような高精度の加工が不要となる。この結果、シャワープレート３ａの製造コストを低減することができる。また、実施の形態１と同様に反応ガスの成分などプロセス条件の調整を従来より容易に行うことができる。
【００８９】
なお、本発明によるプラズマプロセス装置では、上記の実施の形態１〜５に示すような基板８を水平に設置する構成に代えて、基板８を立てて配置する構成としてもよい。
【００９０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ガス導入間隙部における異常プラズマの発生を抑制することができるので、均一なプラズマを形成することが可能であり、低コストで大面積の基板に対応することが可能なプラズマプロセス装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態１を示す平面模式図である。
【図２】  図１に示した線分１００−１００における断面模式図である。
【図３】  図２に示したプラズマプロセス装置の真空容器上蓋の一部を示す拡大断面模式図である。
【図４】  本発明によるプラズマプロセス装置のシャワープレートの実施の形態２を示す断面模式図である。
【図５】  図４に示した芯部材の側面模式図である。
【図６】  図５に示した線分２００−２００における断面模式図である。
【図７】  本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態３を示す平面模式図である。
【図８】  図７に示した線分３００−３００における断面模式図である。
【図９】  図７に示した線分４００−４００における断面模式図である。
【図１０】  図７に示した本発明によるプラズマプロセス装置を真空容器上蓋の上方から見た上部平面模式図である。
【図１１】  図１０に示した線分５００−５００における断面模式図である。
【図１２】  本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態４を示す平面模式図である。
【図１３】  本発明によるプラズマプロセス装置の実施の形態５を示す平面模式図である。
【図１４】  従来のプラズマプロセス装置を示す断面模式図である。
【図１５】  図１４に示したラジアルラインスロットアンテナを示す斜視断面模式図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ  導波管、２ａ〜２ｄ  第１誘電体板、３，３ａ〜３ｄ  シャワープレート、４ａ〜４ｆ，６ａ〜６ｆ  ガス導入路、５  シャワープレートホルダ、７，７ａ〜７ｃ  ガス導入間隙部、８  基板、９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ  固定ボルト、１１  スペーサ、１２ａ，１２ｂ  芯部材、１３ａ  ロッド部、１４ａ  ナット部、１５ａ，１５ｂ  ロッド当接部、１６ａ，１６ｂ  ナット当接部、１７ａ，１７ｂ  切欠面、１８  ガス導入孔、１９  シャワープレート固定部材、２０  基板ホルダ、２１  真空容器、２２  排気孔、２３  真空容器上蓋、２４  導波管。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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