(57)【要約】【課題】  複数本のガス供給管パーツを用いて処理ガスを処理容器内に供給するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】  マイクロ波プラズマ処理装置１００は，複数のガス導入管３０と複数本のガスパイプ２８とそれらのガスパイプ２８を支持する複数の支持体２７とを含んで構成されている。複数の支持体２７の内部には，ガス導入管３０に連結された第１の経路または第２の経路が設けられている。アルゴンガスは，ガス導入管３０を介して第１の経路から供給され，マイクロ波によりプラズマ化（Ｐ１）される。シランガスおよび水素ガスは，ガス導入管３０，第２の経路を介して複数本のガスパイプ２８から供給され，アルゴンガスをプラズマ化するときに弱められたマイクロ波によりプラズマ化（Ｐ２）される。このようにして生じたプラズマにより良質なアモルファスシリコン膜を生成することができる。【選択図】    図３
2006319127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に供給された処理ガスをマイクロ波によりプラズマ化させ，基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって：
処理ガスを導入する複数のガス導入部と；
複数本のガス供給管パーツと；
少なくともいずれかのガス導入部に導入された第１の処理ガスを前記処理容器内に放出する第１のガス供給手段と；
少なくともいずれかのガス導入部に導入された第２の処理ガスを前記複数本のガス供給管パーツを用いて前記処理容器内に放出する第２のガス供給手段と；を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記複数本のガス供給管パーツは，
前記第１の処理ガスが供給される供給口より下方に設置されることを特徴とする請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記複数本のガス供給管パーツは，
非金属から形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記複数本のガス供給管パーツを形成する非金属は，誘電体であることを特徴とする請求項３に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記複数本のガス供給管パーツには，複数の気孔がそれぞれ設けられ，
前記第２のガス供給手段は，
前記第２の処理ガスを前記複数本のガス供給管パーツにそれぞれ設けられた複数の気孔から前記処理容器内にシャワー状に放出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載されたラズマ処理装置。
【請求項６】
前記プラズマ処理装置であって，さらに，
前記複数本のガス供給管パーツを支持する支持体を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記支持体は，
金属から形成されていることを特徴とする請求項６に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記支持体は，
前記処理容器に対して伸縮可能に固定されることを特徴とする請求項６または請求項７のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記支持体は，複数設けられ，
前記複数の支持体の内部には，前記複数のガス導入部にそれぞれ連結された第１の経路または第２の経路の少なくともいずれかが設けられ，
前記第１のガス供給手段は，
少なくともいずれかのガス導入部を介して前記第１の経路から前記第１の処理ガスを供給し，
前記第２のガス供給手段は，
少なくともいずれかのガス導入部および前記第２の経路を介して前記複数本のガス供給管パーツから前記第２の処理ガスを供給することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１０】
処理容器内に供給された処理ガスをマイクロ波によりプラズマ化させ，基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって：
処理ガスを導入する複数のガス導入部のうち，少なくともいずれかのガス導入部を介して前記ガス導入部に連結された第１の経路から第１の処理ガスを前記処理容器内に供給する工程と；
少なくともいずれかのガス導入部および前記ガス導入部に連結された第２の経路を介して複数本のガス供給管パーツから第２の処理ガスを前記処理容器内に供給する工程と；を備えることを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，２系統のガス供給手段を用いて処理ガスを処理容器内に供給するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から，処理容器の上下に設けられた２系統のガス供給機構（たとえば，ガスシャワーヘッド）から２種類の異なる性質のガスをそれぞれ供給するプラズマ処理装置が提案されている（たとえば，特許文献１を参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３１２３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方，近年，基板の大面積化に対応するため，その基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置も大型化している。これに伴い，処理容器内にて均一なプラズマを発生させるため，ガスシャワーヘッドもまた大型化させる必要がある。しかし，上記従来技術によれば，ガスシャワーヘッドは一体化して形成されていたため，ガスシャワーヘッドの剛性を考慮すると，ガスシャワーヘッドを大型化させるには限界があった。
【０００５】
本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，複数本のガス供給管パーツを用いて処理ガスを処理容器内に供給するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，処理容器内に供給された処理ガスをマイクロ波によりプラズマ化させ，基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって，処理ガスを導入する複数のガス導入部と，複数本のガス供給管パーツと，少なくともいずれかのガス導入部に導入された第１の処理ガスを上記処理容器内に放出する第１のガス供給手段と，少なくともいずれかのガス導入部に導入された第２の処理ガスを上記複数本のガス供給管パーツを用いて上記処理容器内に放出する第２のガス供給手段と，を備えることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【０００７】
前述したとおり，従来のガス供給機構（たとえば，ガスシャワーヘッド）は，一体的に形成されていた。これに対して，本発明のガス供給機構は，複数のガス供給管パーツから形成される。この結果，ガス供給管パーツの本数を増やすだけで，ガスシャワーヘッドを容易に大面積化することができる。
【０００８】
また，本発明によれば，第１のガス供給手段および第２のガス供給手段により２系統の処理ガスが処理容器内に別々に供給される。これにより，１つの処理プロセスにおいて２種類以上の処理ガスを別々にプラズマ化させることができる。この結果，処理ガスの性質に合わせてそれぞれのガスを適度に解離または電離させることができ，これにより生じたプラズマにより基板に所望のプラズマ処理を施すことができる。
【０００９】
また，処理プロセス中に生じるイオンの衝突によりガス供給管パーツが劣化した場合などのように，ガス供給管パーツに不具合が生じた場合にも，不具合が生じたパーツのみを交換すればよく，ガスシャワーヘッド全体を交換する必要はない。この結果，プラズマ処理装置の保守管理が容易になるとともにプラズマ処理装置の保守に必要な費用を軽減することができる。
【００１０】
ここで，上記複数本のガス供給管パーツは，上記第１の処理ガスが供給される供給口より下方に設置されていてもよい。
【００１１】
これによれば，第１の処理ガスがプラズマ化され，そのプラズマにより第２の処理ガスがプラズマ化される。この結果，第２の処理ガスの解離が促進されず，基板に所望のプラズマ処理を施すことができる。
【００１２】
また，上記複数本のガス供給管パーツは，非金属から形成されていてもよいが，誘電体から形成されていることが好ましい。特に，ガス供給管パーツが誘電体から形成されている場合には，ガス供給管パーツが金属から形成されていたときのように，ガス供給管パーツの表面にシースの影響が少ないため，ガス供給管パーツの表面近傍の電磁界が乱れず，プラズマ生成の分布を歪めることがない。このため，より均一なプラズマを生成することができる。また，これによれば，ガスシャワーヘッドが金属から形成されていたときに生じていた問題，すなわち，ガス供給管が熱変形したり（たとえば，ガス供給管がプラズマの熱で折れたり，溶ける），ガス供給管がプラズマ処理中に腐食するという問題を解消することができる。
【００１３】
また，上記複数本のガス供給管パーツには，複数の気孔がそれぞれ設けられ，上記第２のガス供給手段は，上記第２の処理ガスを上記複数本のガス供給管パーツに設けられた複数の気孔から上記処理容器内にシャワー状に放出するようにしてもよい。
【００１４】
これによれば，第２の処理ガスは，複数本のガス供給管パーツに設けられた複数の気孔から処理容器内にシャワー状に放出される。これにより，第２の処理ガスを処理容器中に均一に放出することができる。この結果，第２の処理ガスからプラズマをより均一に発生させることができる。
【００１５】
なお，複数本のガス供給管パーツが設けられる処理容器内の所定の位置とは，たとえば，処理容器に設けられた誘電体と，この誘電体に対向して設けられた載置台と，の間の位置であって，第１の処理ガスが供給される位置より誘電体から離れた位置であってもよい。
【００１６】
また，上記プラズマ処理装置は，さらに，上記複数本のガス供給管パーツを支持する支持体を備えていてもよい。これによれば，支持体が複数本のガス供給管パーツを支持することによってガスシャワーヘッド全体の剛性を保つことができるとともに，ガス供給管パーツの本数を増やすことによってガスシャワーヘッドを大面積化することができる。
【００１７】
具体的には，従来は，シャワーヘッド全体が誘電体にて一体的に形成され，シャワーヘッド自体が処理容器の壁に支えられるように設けられていた。しかし，本発明では，上述したように，支持体で支持された複数本のガス供給管パーツによりシャワーヘッドが形成されている。そして，この支持体は，金属から形成されていてもよい。これによれば，シャワーヘッド全体が誘電体にて一体的に形成されていた従来に比べて，ガス供給管パーツから金属の支持体へ効率よく熱を逃がすことができる。この結果，プロセス処理中にプラズマ熱などによりガス供給管パーツが高温になることによって，ガス供給管パーツが破損してしまうことを防ぐことができる。
【００１８】
また，上記支持体は，上記処理容器に対して伸縮可能に固定されていてもよい。これによれば，支持体の伸縮により複数のガス供給管パーツを処理容器内の所望の位置に移動させることができる。これにより，第１の処理ガスがプラズマ化されるときに弱められた電磁界や第１の処理ガスから発生したプラズマとの衝突により，第２の処理ガスがプラズマ化されることを考慮して，処理プロセスに応じて供給される各種の処理ガスの性質に基づき，最も良好なプラズマを発生するような位置にガス供給管パーツを移動させることができる。この結果，より均一で電子温度（Ｔｅ）が低く，電子密度（Ｎｅ）が高いプラズマによってガスを解離したい度合いに合わせて，複数のガス供給管パーツの位置を設定することができる。
【００１９】
また，上記支持体および上記ガス導入部は，それぞれ複数設けられ，上記複数の支持体の内部には，上記複数のガス導入部にそれぞれ連結された第１の経路または第２の経路の少なくともいずれかが設けられていてもよい。このとき，上記第１のガス供給手段は，少なくともいずれかのガス導入部を介して上記第１の経路から上記第１の処理ガスを供給してもよい。また，上記第２のガス供給手段は，少なくともいずれかのガス導入部および上記第２の経路を介して上記複数本のガス供給管パーツから上記第２の処理ガスを供給してもよい。
【００２０】
これによれば，第１の処理ガスは，第１の経路から供給され，第２の処理ガスは，第２の経路を介して複数本のガス供給管パーツから供給される。これにより，第２の処理ガスは，第１の処理ガスが通る経路と異なる経路を経て処理容器内の別々の位置に供給される。これにより，一つの処理プロセス中にて２種類以上の処理ガスを所望の状態に別々にプラズマ化させることができる。この結果，処理ガスから，より均一で電子温度（Ｔｅ）が低く，電子密度（Ｎｅ）が高いプラズマを生成し，そのプラズマにより基板を精度よくプラズマ処理することができる。
【００２１】
供給されるガスの種類としては，たとえば，第１の処理ガスが，第２の処理ガスより分子結合エネルギーの大きいガスであってもよい。これによれば，第１の処理ガスをプラズマ化させるときにエネルギーを消耗して，ややエネルギーが弱くなったマイクロ波により第２の処理ガスがプラズマ化される。これにより，分子結合エネルギーの大きい，不活性なガスである第１の処理ガスから強いプラズマを発生させることができるとともに，分子結合エネルギーの小さい，反応性ガスである第２の処理ガスの解離をあまり促進しない程度にプラズマ化させることができる。この結果，より均一で電子密度（Ｎｅ）が高いプラズマであって，かつ，電子温度（Ｔｅ）が低いプラズマにより基板を精度よくプラズマ処理することができる。
【００２２】
たとえば，第１の処理ガスが，分子結合エネルギーの大きいアルゴンガス（Ａｒ）であり，第２の処理ガスが，分子結合エネルギーの小さいシランガス（ＳｉＨ４）や水素ガス（Ｈ２）である場合，アルゴンガスは，強いエネルギーを持ったマイクロ波により十分に解離または電離する。一方，シランガスや水素ガスは，誘電体から構成されたスロットアンテナから離れており電界が弱いマイクロ波によりほどよく解離または電離する。たとえば，ＳｉＨ４は，ＳｉＨ３ラジカルまで解離するが，ＳｉＨ２ラジカルまで解離するほど解離は進まない。この結果，ＳｉＨ２ラジカルにより膜を劣化させることなく，生成されたプラズマを用いて基板上に精度の高いアモルファスシリコン膜を生成することができる。
【００２３】
また，本発明の他の観点によれば，処理容器内に供給された処理ガスをマイクロ波によりプラズマ化させ，基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって，ガスを導入する複数のガス導入部のうち，少なくともいずれかのガス導入部を介して第１の経路から第１の処理ガスを上記処理容器内に供給する工程と，上記第１の処理ガスを供給するガス導入部とは異なるガス導入部および第２の経路を介して複数本のガス供給管パーツから第２の処理ガスを上記処理容器内に供給する工程と，を備えることを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。
【００２４】
これによれば，第１の経路から第１の処理ガスが処理容器内に供給され，第２の経路を介して複数のガス供給管パーツから第２の処理ガスが供給される。これにより，ガス供給管パーツの本数を増やすことによってガスシャワーヘッドを容易に大面積化することができる。また，１つの処理プロセスにおいて２種類以上の処理ガスを別々に供給することができることにより，それぞれのガスの性質に合わせてプラズマを生成することができ，この結果，基板に所望のプラズマ処理を施すことができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように，本発明によれば，複数本のガス供給管パーツを用いて処理ガスを処理容器内に供給するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２７】
（マイクロ波プラズマ処理装置の構成）
まず，本発明の一実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置について，図１を参照しながら，その構成を説明する。図１は，マイクロ波プラズマ処理装置１００をｘ軸方向およびｚ軸方向に平行な面で切断した断面図である。マイクロ波プラズマ処理装置１００は，プラズマ処理装置の一例である。本実施形態では，マイクロ波プラズマ処理装置１００によりアモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ）が生成される例を挙げて説明する。
【００２８】
マイクロ波プラズマ処理装置１００は，処理容器１０と蓋体２０とからなる筐体を有している。処理容器１０は，上部が開口した有底直方体形状を有していて，接地されている。処理容器１０は，たとえば，アルミニウム（Ａｌ）などの金属から形成されている。処理容器１０の内部には，略中央にて，たとえば，ガラス基板Ｗ（以下，「基板Ｗ」という。）を載置する載置台であるサセプタ１１が設けられている。サセプタ１１は，たとえば，窒化アルミニウムから形成されている。
【００２９】
サセプタ１１の内部には，給電部１１ａおよびヒータ１１ｂが設けられている。給電部１１ａには，整合器１２ａ（たとえば，コンデンサ）を介して高周波電源１２ｂが接続されている。また，給電部１１ａには，コイル１３ａを介して高圧直流電源１３ｂが接続されている。整合器１２ａ，高周波電源１２ｂ，コイル１３ａおよび高圧直流電源１３ｂは，処理容器１０の外部に設けられていて，高周波電源１２ｂおよび高圧直流電源１３ｂは，接地されている。
【００３０】
給電部１１ａは，高周波電源１２ｂから出力された高周波電力により処理容器１０の内部に所定のバイアス電圧を印加させるようになっている。また，給電部１１ａは，高圧直流電源１３ｂから出力された直流電流により基板Ｗを静電吸着するようになっている。
【００３１】
ヒータ１１ｂには，処理容器１０の外部に設けられた交流電源１４が接続されていて，交流電源１４から出力された交流電流により基板Ｗを所定の温度に保持するようになっている。
【００３２】
処理容器１０の底面は筒状に開口され，開口された外周近傍にてベローズ１５の一端が処理容器１０の外部に向かって装着されている。ベローズ１５の他端には，昇降プレート１６が固着されている。このようにして，処理容器１０底面の開口部分は，ベローズ１５および昇降プレート１６により密閉されている。
【００３３】
サセプタ１１は，昇降プレート１６上に固定された筒体１７に支持されていて，昇降プレート１６よび筒体１７と一体となって昇降する。これにより，サセプタ１１は，処理プロセスに応じた高さに調整されるようになっている。
【００３４】
サセプタ１１の周囲には，処理容器内のガスの流れを好ましい状態に制御するための整流板１８が設けられている。また，処理容器１０の底面には，図示しない真空ポンプに接続されたガス排出管１９が設けられている。真空ポンプは，ガス排出管１９から処理容器内のガスを排出することにより，処置容器内を所望の真空度まで排気するようになっている。
【００３５】
蓋体２０は，処理容器１０の上方にて処理容器１０を密閉するように配設されている。蓋体２０は，処理容器１０と同様に，たとえば，アルミニウム（Ａｌ）などの金属から形成されている。また，蓋体２０は，処理容器１０と同様に接地されている。蓋体２０には，蓋本体２１，導波管２２ａ〜導波管２２ｆ，スロットアンテナ２３ａ〜スロットアンテナ２３ｆ，および，誘電体２４ａ〜誘電体２４ｆが設けられている。
【００３６】
処理容器１０と蓋体２０とは，蓋本体２１の下面外周部と処理容器１０の上面外周部との間に配置されたＯリング２５により，気密性が保持されるように固定されていて，蓋本体２１の下部に，前述した導波管２２ａ〜導波管２２ｆが形成されている。
【００３７】
導波管２２ａ〜導波管２２ｆは，軸方向に垂直な断面の形状が矩形状である矩形導波管により形成されていて，図２に示したように，マイクロ波発生器２９ａ〜マイクロ波発生器２９ｆに接続されている。たとえば，ＴＥ１０モード（ＴＥ波：transverse electric wave;磁界がマイクロ波の進行方向成分を持つ波）の場合，導波管２２の広い管壁は磁界に平行なＨ面となり，狭い管壁は電界に平行なＥ面となる。導波管２２の軸方向（長手方向）に垂直な方向にて切断した面の長辺方向（導波管の幅）と短辺方向とをどのように配置するかは，モード（導波管内の電磁界分布）によって変化する。
【００３８】
図１のスロットアンテナ２３ａ〜スロットアンテナ２３ｆは，導波管２２ａ〜導波管２２ｆの下部にそれぞれ設けられている。スロットアンテナ２３ａ〜スロットアンテナ２３ｆは，たとえば，アルミニウム（Ａｌ）などの金属から形成されている。スロットアンテナ２３ａ〜スロットアンテナ２３ｆには，複数のスロット（開口）がそれぞれ設けられている。
【００３９】
スロットアンテナ２３ａ〜スロットアンテナ２３ｆの下部には，誘電体２４ａ〜誘電体２４ｆがそれぞれ設けられている。各誘電体２４は，マイクロ波を透過するように，たとえば，石英，アルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ２Ｏ３）などから形成されている。
【００４０】
誘電体２４ａ〜誘電体２４ｆは，たとえば，アルミなどの金属にて形成された梁２６ａ〜梁２６ｇによりその両端をそれぞれ支持されている。また，梁２６ａ〜梁２６ｇの下部には，金属にて形成された支持体２７ａ〜支持体２７ｇがそれぞれ固定されていて，ガス供給管パーツ（ガス供給機構（たとえば，ガスシャワーヘッド）を構成する一単位となるパーツ）であるガスパイプ２８ａ〜ガスパイプ２８ｆの両端にて各ガスパイプ２８を支持している。なお，誘電体２４とガスパイプ２８との間の距離は，２５ｍｍ程度である。また，誘電体２４とサセプタ１１との間の距離は，７０ｍｍ〜２１０ｍｍ程度である。
【００４１】
ガスパイプ２８は，アルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ２Ｏ３）などの誘電体から形成されている。このため，ガスパイプ２８が金属から形成されていた従来と比べて，ガスパイプ２８の表面でのシースの影響が少ないことにより，ガスパイプ２８の表面近傍の電磁界が乱れず，プラズマ生成の分布を歪めることがない。この結果，より均一なプラズマを生成することができる。また，ガスシャワーヘッドが金属から形成されていたときに生じていた問題，すなわち，ガスパイプ２８が熱変形したり（たとえば，ガス供給管パーツがプラズマの熱で折れたり溶ける），ガスパイプ２８がプラズマ処理中に腐食するという問題を解消することができる。
【００４２】
また，ガスパイプ２８は管状となっていて，その直径は８ｍｍ程度である。また，サセプタ１１側からガスパイプ２８側を見上げた図である図２に示したように，各ガスパイプ２８には，ガスを処理容器内に供給するための細孔（気孔）が設けられている。この細孔の直径は，０．５ｍｍ程度である。
【００４３】
このようにして，誘電体のガスパイプ２８が，支持体２７により支持されることによってガスシャワーヘッド全体の剛性を保つことができるとともに，ガスパイプ２８の本数を増やすことによってガスシャワーヘッドを大面積化することができる。また，処理プロセス中のイオンの衝突によりガスパイプ２８が劣化した場合などのように，ガスパイプ２８に不具合が生じた場合にも，不具合が生じたパーツのみを交換すればよく，ガスシャワーヘッド全体を交換する必要はない。この結果，マイクロ波プラズマ処理装置１００の保守管理が容易になるとともにマイクロ波プラズマ処理装置１００の保守に必要な費用を軽減することができる。
【００４４】
また，支持体２７が金属から形成されていることにより，熱伝導性の低い誘電体のガスパイプ２８から熱伝導性の高い金属の支持体２７および金属の梁２６に熱を逃がすことができる。この結果，プロセス処理中にプラズマ熱などによりガスパイプ２８が高温になることを防ぐことができる。
【００４５】
以上に説明したような構成により，マイクロ波発生器２９ａ〜マイクロ波発生器２９ｆから出力された，たとえば，２．４５ＧＨｚのマイクロ波は，導波管２２ａ〜導波管２２ｆを伝播して，スロットアンテナ２３ａ〜スロットアンテナ２３に設けられたスロットを通過し，誘電体２４ａ〜誘電体２４ｆを透過して処理容器内に入射され，複数のガスパイプ２８まで伝播するようになっている。
【００４６】
（第１のガス供給手段および第２のガス供給手段）
つぎに，本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１００にかかるガス供給機構について説明した後，第１のガス供給手段および第２のガス供給手段の動作について説明する。
【００４７】
ガス導入管３０ａ〜ガス導入管３０ｇは，梁２６ａ〜梁２６ｇの内部を貫通している。各ガス導入管３０のうち，図１に示したように，ガス導入管３０ａ，ガス導入管３０ｃ，ガス導入管３０eおよびガス導入管３０ｇの一端には，第１の流路３１ａを介して処理ガス供給源３２内のアルゴンガス供給源３２ａ４が接続されている。また，ガス導入管３０ｂ，ガス導入管３０ｄおよびガス導入管３０ｆには，第２の流路３１ｂを介して処理ガス供給源３２内のシランガス供給源３２ｂ４および水素供給源３２ｂ８が接続されている。
【００４８】
処理ガス供給源３２は，バルブ３２ａ１，マスフロコントローラ３２ａ２，バルブ３２ａ３，アルゴンガス供給源３２ａ４，バルブ３２ｂ１，マスフロコントローラ３２ｂ２，バルブ３２ｂ３，シランガス供給源３２ｂ４，バルブ３２ｂ５，マスフロコントローラ３２ｂ６，バルブ３２ｂ７および水素ガス供給源３２ｂ８から構成されている。
【００４９】
処理ガス供給源３２は，バルブ３２ａ１，バルブ３２ａ３，バルブ３２ｂ１，バルブ３２ｂ３，バルブ３２ｂ５およびバルブ３２ｂ７の開閉を制御することにより，アルゴン（Ａｒ）ガス（第１の処理ガスに相当），シラン（ＳｉＨ４）ガスおよび水素（Ｈ２）ガス（第２の処理ガスに相当）を処理容器内にそれぞれ供給するようになっている。また，マスフロコントローラ３２ａ２，マスフロコントローラ３２ｂ２およびマスフロコントローラ３２ｂ６は，それぞれが供給する処理ガスの流量を制御することにより所望の濃度のガスを処理容器内に供給させるようになっている。
【００５０】
また，図３にその一部を示したように，アルゴンガスが供給されるガス導入管３０ａ，ガス導入管３０ｃ，ガス導入管３０eおよびガス導入管３０ｇの他端には，各梁２６の下面から伸びている支持体２７ａ，支持体２７ｃ，支持体２７ｅおよび支持体２７ｇ内部の経路Ａ（第１の経路に相当）の一端が連結されている。経路Ａの他端は，ガスパイプ２８の上部にて開口している。
【００５１】
また，シランガスおよび水素ガスが供給されるガス導入管３０ｂ，ガス導入管３０ｄおよびガス導入管３０ｆの他端には，各梁２６から伸びている支持体２７ｂ，支持体２７ｄおよび支持体２７ｆ内部の経路Ｂ（第２の経路に相当）の一端が連結されている。さらに，経路Ｂの他端は，支持体２７により支持されたガスパイプ２８の一端に連結されている。
【００５２】
このようなガス供給機構を用いて，第１のガス供給手段は，ガス導入管３０ａ，ガス導入管３０ｃ，ガス導入管３０eおよびガス導入管３０ｇおよびそれらのガス導入管３０にそれぞれ連結された各経路Ａからアルゴンガスを各誘電体２４と各ガスパイプ２８との間の空間に放出する。
【００５３】
マイクロ波プラズマ処理装置１００は，各誘電体２４を透過して処理容器内に入射されたマイクロ波により，各誘電体２４と各ガスパイプ２８との間の空間に放出されたアルゴンガスからプラズマＰ１を発生させる。
【００５４】
一方，第２のガス供給手段は，ガス導入管３０ｂ，ガス導入管３０ｄ，ガス導入管３０ｆおよびそれらのガス導入管３０にそれぞれ連結された各経路Ｂを介して，ガスパイプ２８に設けられた細孔からシランガスおよび水素ガスをガスパイプ２８下部に放出する。
【００５５】
マイクロ波プラズマ処理装置１００は，プラズマＰ１を生成させるときにエネルギーを消耗して，弱められたマイクロ波により，ガスパイプ２８の下部にシャワー状に放出されたシランガスおよび水素ガスからプラズマＰ２を発生させる。
【００５６】
これにより，不活性なアルゴンガスに対して強くプラズマを発生させることができるとともに，活性なシランガスおよび水素ガスをほどよくプラズマ化することができる。ここで，「ほどよくプラズマ化する」とは，たとえば，やや弱められたマイクロ波によりシランガスがＳｉＨ３ラジカルまで解離し，ＳｉＨ２ラジカルまで過剰解離されない程度の解離をいう。
【００５７】
以上のように，２系統の処理ガスが，第１のガス供給手段および第２のガス供給手段により処理容器内に別々に供給される。これにより，２種類以上の処理ガスを別々にプラズマ化させることができる。また，複数本のガスパイプ２８が，第１の処理ガスを供給する供給口より下方に設置される。これにより，１つの処理プロセスにおいて，別々にプラズマ化された処理ガスのうち，まず，第１の処理ガスがプラズマ化され，そのプラズマにより第２の処理ガスがプラズマ化される。この結果，この結果，第２の処理ガスの解離が促進されず，基板に所望のプラズマ処理を施すことができる。
【００５８】
これに対して，たとえば，入射時のマイクロ波のパワーを低く抑えることによりガスをほどよく解離させようと考えた場合には，生成されるプラズマが不安定となり，ガスの解離も一定でないため，良質なアモルファスシリコン膜を生成することができない。しかし，本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１００によれば，入射時のマイクロ波のパワーを抑えることなく，生じたプラズマＰ１およびプラズマＰ２により基板Ｗ上に非常に良質なアモルファスシリコン膜を生成することができる。
【００５９】
以上に説明したように，本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１００によれば，第１の処理ガス（アルゴンガス）は，第１の経路（経路Ａ）から供給され，第２の処理ガス（シランガスおよび水素ガス）は，第２の経路（経路Ｂ）を介して複数本のガス供給管パーツ（ガスパイプ２８）から供給される。これにより，別々に生じたプラズマによって基板に所望のプラズマ処理を施すことができる。また，ガスシャワーヘッドが複数本のガス供給管パーツから形成されることにより，ガスシャワーヘッド全体の剛性を保ちながらガスシャワーヘッドを容易に大面積化することができる。
【００６０】
以上に説明した第１の処理ガスは，分子結合エネルギーの大きい不活性ガスであることが好ましい。また，第２の処理ガスは，分子結合エネルギーの小さい反応性ガスであることが好ましい。ちなみに，アルゴンのイオン化エネルギーは，１５．７５９（ｅＶ）である。また，ＨとＨとの分子結合エネルギーは，４．４８（ｅＶ）であり，ＳｉとＨとの分子結合エネルギーは，３．２（ｅＶ）である。このことから，アモルファスシリコンＣＶＤプロセスでは，シランや水素より分子結合エネルギーが大きいアルゴンは，第１の処理ガスとして処理容器の上部から供給され，シランや水素は，第２の処理ガスとして処理容器の下部から供給された。
【００６１】
上記各実施形態において，各部の動作はお互いに関連しており，互いの関連を考慮しながら，一連の動作として置き換えることができる。したがって，このように置き換えることにより，以上に説明したプラズマ処理装置の発明は，プラズマ処理方法の発明の実施形態とすることができる。
【００６２】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６３】
たとえば，プラズマ処理装置は，マイクロ波プラズマ処理装置に限られず，誘導結合型プラズマ処理装置やＥＣＲ（electron-cyclotron-resonance）プラズマ処理装置など，プラズマを拡散させるタイプのプラズマ処理装置であればよい。
【００６４】
また，供給される処理ガスとしては，たとえば，第１の処理ガスは，分子結合エネルギーが大きいガス（たとえば，イオン化しやすい不活性ガス（アルゴンガス，キセノンガス（Ｘｅ）等）であってもよく，第２の処理ガスは，分子結合エネルギーが小さいガス（たとえば，シランガス（ＳｉＨ４），水素ガス（Ｈ２）などの反応性ガス）であってもよい。
【００６５】
また，第１の処理ガスおよび第２の処理ガスとしては，成膜ガスに限られず，エッチングガス，スパッタリングガス等であってもよい。
【００６６】
また，本発明におけるガス導入部は，ガス導入管３０ａ〜ガス導入管３０ｇのみから構成されていてもよく，第１の流路３１ａおよび第２の流路３１ｂのみから構成されていてもよく，あるいは，ガス導入管３０ａ〜ガス導入管３０ｇ，第１の流路３１ａおよび第２の流路３１ｂから構成されていてもよい。
【００６７】
また，本発明における支持体２７は，処理容器１０に対して上下動可能（伸縮可能）に固定されていてもよい。これによれば，支持体２７の伸縮により複数のガスパイプ２８の位置を上下動させて，第２の処理ガスを放出する位置を適宜変えることができる。これにより，第１の処理ガスがプラズマ化するときに弱められた電磁界や第１の処理ガスから発生したプラズマとの衝突により第２の処理ガスがプラズマ化されることを考慮して，供給される処理ガスの性質に基づき，最も良好なプラズマを発生するような位置にガス供給管パーツを移動させることができる。この結果，第２の処理ガスから，より均一で電子温度（Ｔｅ）が低く，電子密度（Ｎｅ）が高いプラズマを生成することができる。
【００６８】
また，支持体２７ａ〜支持体２７ｇ内部には，第１の経路または第２の経路のいずれかが設けられていた。しかし，本発明は，これに限られず，支持体２７ａ〜支持体２７ｇは，その内部に第１の経路および第２の経路の両方を設けるとともに，第１の経路または第２の経路のいずれかを選択できる機構を設け，選択した経路にガスを供給するようにしてもよい。
【００６９】
また，複数本のガス供給管パーツは，セラミックス，クォーツ（石英），ガラス管などの誘電体から形成されていることが好ましいが，樹脂などの非金属から形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は，複数本のガス供給管パーツを用いて処理ガスを処理容器内に供給するプラズマ処理装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるプラズマ処理装置を示した断面図である。
【図２】処理容器の下部から見上げたガスパイプを説明する図である。
【図３】図１のマイクロ波プラズマ処理装置の一部を示した断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０            処理容器
１１            サセプタ
２０            蓋体
２２ａ〜２２ｆ  導波管
２３ａ〜２３ｆ  スロットアンテナ
２４ａ〜２４ｆ  誘電体
２６ａ〜２６ｇ  梁
２７            支持体
２８            ガスパイプ
２９            マイクロ波発生器
３０ａ〜３０ｇ  ガス導入管
３１ａ          第１の流路
３１ｂ          第２の流路
３２            ガス供給源
３２ａ４        アルゴンガス供給源
３２ｂ４        シランガス供給源
３２ｂ８        水素ガス供給源
１００          マイクロ波プラズマ処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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