(57)【要約】【課題】プラズマの発光を利用し、基板の面内での均一な処理を可能とする基板処理装置及び基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理装置１００は内部でプラズマを生成させることによって基板Ｓへ照射する光を発生させる複数の発光室５と、各発光室５へマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置５０を備えている。発光室５は、処理容器１の上部に設けられたシャワーヘッド２０において、少なくとも載置台３に支持された基板Ｓに対向する領域に配置されている。マイクロ波導入装置５０は、マイクロ波を発光室５に導入する複数の電極部５１と、複数の電極部５１にマイクロ波を供給するマイクロ波発生装置５３と、マイクロ波発生装置５３と電極部５１との間を、マイクロ波を伝送可能に接続する伝送部５５とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井部、底壁部及びこれらの間を接続する側壁部を備え、基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内で前記基板を保持する基板保持部と、
ガスの導入及び排気が可能に形成され、内部でプラズマを生成させることによって前記基板へ照射する光を発生させる複数の発光室と、
を備えている基板処理装置。
【請求項２】
前記複数の発光室は、少なくとも前記天井部における、前記基板保持部に保持された前記基板に対向する領域に配置されている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記発光室は、前記基板へ光を照射する第１の光照射部を有している請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
さらに、前記処理容器の上部に、前記基板を処理するための処理ガスを前記処理容器内に導入するシャワーヘッドを備え、
前記シャワーヘッドは、前記天井部における、前記基板保持部に保持された前記基板に対向する領域に形成された複数のガス噴射口と、該ガス噴射口に連通し前記処理ガスを拡散させるガス拡散室と、を有しており、
前記複数の発光室が、前記ガス拡散室に囲まれている請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記発光室は、前記ガス拡散室へ光を照射する第２の光照射部を有している請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
さらに、前記複数の発光室の上部にそれぞれ接続され、プラズマを生成させる電磁波を前記発光室内へ導入する複数の電極端子を有しており、
前記電極端子は、中心電極と、該中心電極の周囲を被覆する絶縁部とを有しており、
前記中心電極は、前記発光室に当接する先端に向けて縮径した形状を有している請求項１から５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記発光室が、光透過性の誘電体材料で形成されている請求項１から６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記発光室で生成する前記プラズマの光が、真空紫外光である請求項１から７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の基板処理装置によって基板を処理する基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマの発光を利用して基板の処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置やフラットパネルディスプレイなどの製造過程では、基板に対して、各種の処理、例えば成膜処理、エッチング処理、アニール処理、改質処理、硬化処理、灰化処理などが行われる。これらの処理に用いる基板処理装置として、紫外線を利用したものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、半導体プロセスに用いられる真空紫外光を高効率で発生させるために、中空構造の外筒と、外筒に同軸的に設けられた内筒とを有するマイクロ波共振器と、マイクロ波共振器内の底部に設けられた放電部と、放電部内で発生した光を導出するための窓とを備えたマイクロ波励起型の紫外線ランプが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、成膜容器の成膜室の上方にプラズマ発生室を設け、プラズマ発生室と成膜室とを区切るように紫外線を透過させる紫外線透過板を備えた原子層成長装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−６２６４９号公報（特許請求の範囲など）
【特許文献２】特開２００９−１９４０１８号公報（図１など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に開示された基板処理装置は、基板の上方に、基板面よりも広いプラズマ生成空間を有しており、そこでプラズマを生成させ、発せられる紫外線を基板処理に利用するものである。しかし、広いプラズマ生成空間でプラズマを発生させる場合、均一なプラズマを生成させることは困難であり、プラズマ密度に分布が生じることが知られている。プラズマ密度に分布が生じると、紫外線の光度に強弱のむらが発生し、基板の面内において、紫外線の照射量に偏りが生じたり、紫外線の照射自体が不安定になったりする、という問題があった。
【０００７】
また、近年の基板の大型化に伴い、基板面内での処理の均一性を維持することは益々困難になりつつある。
【０００８】
本発明の目的は、プラズマの発光を利用し、基板の面内での均一な処理を可能とする基板処理装置及び基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の基板処理装置は、天井部、底壁部及びこれらの間を接続する側壁部を備え、基板を収容する処理容器と、前記処理容器内で前記基板を保持する基板保持部と、ガスの導入及び排気が可能に形成され、内部でプラズマを生成させることによって前記基板へ照射する光を発生させる複数の発光室と、を備えている。
【００１０】
本発明の基板処理装置において、前記複数の発光室は、少なくとも前記天井部における、前記基板保持部に保持された前記基板に対向する領域に配置されていてもよい。
【００１１】
本発明の基板処理装置において、前記発光室は、前記基板へ光を照射する第１の光照射部を有していてもよい。
【００１２】
本発明の基板処理装置は、さらに、前記処理容器の上部に、前記基板を処理するための処理ガスを前記処理容器内に導入するシャワーヘッドを備えていてもよい。この場合、前記シャワーヘッドは、前記天井部における、前記基板保持部に保持された前記基板に対向する領域に形成された複数のガス噴射口と、該ガス噴射口に連通し前記処理ガスを拡散させるガス拡散室と、を有していてもよい。さらに、本発明の基板処理装置は、前記複数の発光室が、前記ガス拡散室に囲まれていてもよい。
【００１３】
本発明の基板処理装置において、前記発光室は、前記ガス拡散室へ光を照射する第２の光照射部を有していてもよい。
【００１４】
本発明の基板処理装置は、さらに、前記複数の発光室の上部にそれぞれ接続され、プラズマを生成させる電磁波を前記発光室内へ導入する複数の電極端子を有していてもよい。この場合、前記電極端子は、中心電極と、該中心電極の周囲を被覆する絶縁部とを有していてもよく、前記中心電極は、前記発光室に当接する先端に向けて縮径した形状を有していてもよい。
【００１５】
本発明の基板処理装置は、前記発光室が、光透過性の誘電体材料で形成されていてもよい。
【００１６】
本発明の基板処理装置は、前記発光室で生成する前記プラズマの光が、真空紫外光であってもよい。
【００１７】
本発明の基板処理方法は、上記いずれかの基板処理装置によって基板を処理する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の基板処理装置によれば、内部でプラズマを生成させることによって基板へ照射する光を発生させる複数の発光室を備えているので、基板の面内で均一な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の基板処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の基板処理装置の天井部の上面を示す平面図である。
【図３】図１の基板処理装置のシャワーヘッドの下面を示す平面図である。
【図４】図１の基板処理装置の要部を示す断面図である。
【図５】図１の基板処理装置における光照射の原理を模式的に説明する図面である。
【図６】図５に続き、光照射の原理を模式的に説明する図面である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の基板処理装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る枚葉式の基板処理装置１００の概略構成を示す断面図である。図２は、基板処理装置１００の天井部の上面を示す平面図である。図３は、基板処理装置１００の処理容器１の内部から見たシャワーヘッドの下面を示す平面図である。図４は、基板処理装置１００の要部を拡大して示す断面図である。本実施の形態の基板処理装置１００は、被処理体である基板Ｓに対して、各種の処理、例えば成膜処理、エッチング処理、アニール処理、改質処理、硬化処理、灰化処理などを行う処理装置である。ここで、基板Ｓとしては、例えば半導体ウエハや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用基板、太陽電池用基板などを挙げることができる。
【００２１】
本実施の形態の基板処理装置１００は、基板Ｓを処理するための処理空間Ｓ１を有する処理容器１と、処理容器１内で基板Ｓを保持する基板保持部としての載置台３と、内部でプラズマを生成させることによって基板Ｓへ照射する光を発生させる複数の発光室５と、制御部７とを備えている。
【００２２】
＜処理容器＞
処理容器１は、真空引き可能な耐圧容器である。処理容器１は、金属材料によって形成されている。処理容器１を形成する材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等が用いられる。処理容器１は、底壁１１、円筒形の側壁１３及び天井部１５を備えている。なお、処理容器１の全体形状は、円筒形に限らず、例えば角筒形でもよい。
【００２３】
底壁１１には、１つ又は複数の排気口１１ａが設けられている。図１では、２つの排気口１１ａを図示している。排気口１１ａは、排気管１７を介して排気装置１９に接続されている。この排気装置１９を駆動させることによって、処理容器１内を所定の圧力、例えば大気圧から０．１Ｐａ程度の圧力まで減圧排気できるように構成されている。
【００２４】
側壁１３には、処理容器１内に基板Ｓを搬入、搬出するための搬入出口１３ａが設けられている。搬入出口１３ａには、ゲートバルブＧＶが設けられている。ゲートバルブＧＶは、搬入出口１３ａを開閉する機能を有し、閉状態で搬入出口１３ａを気密にシールすると共に、開状態で処理容器１と外部との間で基板Ｓの移送を可能にする。
【００２５】
天井部１５は、側壁１３の上端に当接して配置されており、処理容器１を開閉する蓋部としても機能する。天井部１５には、シャワーヘッド２０が設けられている。
【００２６】
＜シャワーヘッド＞
図４に示すように、シャワーヘッド２０は、３枚のプレート２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを積層して構成されており、図示しない固定具によって天井部１５に支持されている。シャワーヘッド２０は天井部１５の一部分を構成している。
【００２７】
シャワーヘッド２０は、載置台３の上面と平行に、かつ対向して配置されており、複数のガス噴射孔２０ａと、これらのガス噴射孔２０ａに連通する共通したガス拡散室２０ｂを有している。ガス噴射孔２０ａは、少なくとも、載置台３に載置された基板Ｓに対向する領域に設けられている。ガス拡散室２０ｂは、天井部１５に形成されたガス導入部１５ａから供給される処理ガスを拡散させるガス拡散空間である。ガス導入部１５ａからシャワーヘッド２０のガス拡散室２０ｂに導入された処理ガスは、該ガス拡散室２０ｂを拡散し、複数のガス噴射孔２０ａを介して処理空間Ｓ１へ供給される。ガス拡散室２０ｂは、一つに限らず、複数の部分に分割されていてもよい。
【００２８】
シャワーヘッド２０に代えて、側壁１３に、処理容器１内に処理ガスを導入するガス導入部を設けてもよい。
【００２９】
＜載置台＞
処理容器１の内部には、基板Ｓを保持する基板保持部としての載置台３が配備されている。載置台３は、底壁１１に固定されている。載置台３は、図示を省略するが、基板Ｓを昇降変位させるための機構、例えばリフトピンなどを有している。従って、基板Ｓを外部の搬送装置との間で受け渡す受け渡し位置と、基板Ｓを載置台３上に載置して所定の処理を行う処理位置との間で、基板Ｓの高さ位置を調整することができる。なお、基板保持部としては、載置台に限らず、例えば、基板Ｓの裏面に複数箇所で接触する支持ピンを備えた支持装置などを用いることもできる。また、基板保持部は、基板Ｓを加熱もしくは冷却するための温度調節手段を備えていてもよい。さらに、基板保持部は、処理ガスの分解により生じたイオン等の荷電粒子を基板Ｓに引き込むためのバイアス電圧を印加する手段を備えていてもよい。
【００３０】
＜排気装置＞
本実施の形態の基板処理装置１００は、さらに排気装置１９を備えている。排気装置１９は、例えば、ターボ分子ポンプやドライポンプ等の真空ポンプを有している。基板処理装置１００は、更に、排気口１１ａと排気装置１９とを接続する排気管１７と、排気管１７の途中に設けられたＡＰＣ（Adaptive  Pressure  Control）バルブ２３と、開閉バルブ２５等を備えている。ＡＰＣバルブ２３は、処理容器１内の圧力を計測するための図示しない圧力計に接続されている。ＡＰＣバルブ２３は、１つのマスタバルブと複数のスレーブバルブにより構成され、各スレーブバルブは、マスタバルブに連動して作動する。排気装置１９の真空ポンプを作動させるとともに、ＡＰＣバルブ２３の開度を調節することにより、処理容器１の内部空間を所定の真空度に減圧排気することができる。なお、排気装置１９は、基板処理装置１００の一構成部分とせず、基板処理装置１００とは別の外部の装置でもよい。
【００３１】
＜ガス供給機構＞
本実施の形態の基板処理装置１００は、シャワーヘッド２０を介して処理容器１内へガスを供給するガス供給装置２７を備えている。なお、ガス供給装置２７は、基板処理装置１００の一構成部分とせず、基板処理装置１００とは別の外部の装置でもよい。
【００３２】
ガス供給装置２７は、１種または複数種のガスを保持するガス供給源２９と、ガス供給源２９とガス導入部１５ａとを接続し、ガス導入部１５ａへガスを供給する一本又は複数本の配管３１Ａ（１本のみ図示）を備えている。また、ガス供給装置２７は、配管３１Ａの途中に、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３Ａと、複数の開閉バルブ３５Ａ（２つのみ図示）を備えている。ガス導入部１５ａからシャワーヘッド２０を介して処理容器１内に導入されるガスの流量等は、マスフローコントローラ３３Ａおよび開閉バルブ３５Ａによって制御される。ガス供給源２９から供給する処理ガスとしては、例えば、成膜ガス、エッチングガス、パージ用ガスなど、処理の目的に応じて選択できる。
【００３３】
＜発光室＞
発光室５は、ガスの導入及び排気が可能に形成され、その内部でプラズマを生成させ、基板Ｓへ向けて照射する光を発生させる。
【００３４】
複数の発光室５は、処理容器１の上部に設けられたシャワーヘッド２０において、少なくとも載置台３に支持された基板Ｓに対向する領域に配置されている。各発光室５は、シャワーヘッド２０を構成するプレート２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに形成された貫通開口に嵌め込まれることによって支持されている。発光室５の数は、基板Ｓの大きさや処理内容に応じて適宜設定できる。本実施の形態では、図３に示すように、８列×８列（合計６４個）の発光室５が設けられている。これらの発光室５は、周囲をガス拡散室２０ｂに囲まれて点在している。なお、発光室５は基板Ｓに対向する領域以外の領域に設けることもできる。また、必ずしも、発光室５の周囲にガス拡散室２０ｂを設けなくてもよい。
【００３５】
図４に示すように、各発光室５は、上部及び下部が封止された円筒形をなし、内部にプラズマを生成させるプラズマ生成空間Ｓ２を有している。発光室５は、底壁５ａ、上壁５ｂ及び側壁５ｃを有している。
【００３６】
各発光室５の側部には、プラズマ生成用ガスの導入及び排気を行う開口５ｄが設けられている。各発光室５の開口５ｄは、マニホールド３７に接続されている。マニホールド３７は、各発光室５の内部のプラズマ生成空間Ｓ２にプラズマ生成用のガスを導入する際に共通のガス拡散路として機能するとともに、各発光室５の排気を行う際には共通の排気路として機能する。つまり、各発光室５の内部のプラズマ生成空間Ｓ２は、マニホールド３７に連通している。そして、各発光室５の内部とマニホールド３７の内部は、排気装置１９を作動させることによって、同じ圧力まで減圧できるように構成されている。マニホールド３７において、プラズマ生成用ガスと接する表面は、絶縁膜(例えば陽極酸化膜)で覆われており、プラズマ生成空間Ｓ２からの沿面放電を防ぐように、屈折した流路構造となっている、また、マニホールド３７と発光室５の開口５ｄとの接続部分は、この部位で放電が生じにくいように、発光室５に導入されたマイクロ波がマニホールド３７へ進入し難いように、狭い流路構造となっており、隘路３７ａが形成されている。
【００３７】
発光室５を形成する底壁５ａ、上壁５ｂ及び側壁５ｃは、光透過性の誘電体、例えば石英、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＦ２、ＬｉＦなどのガラス質で形成されている。これらの中でも、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光に対する透過率が高い合成石英が好ましい。合成石英は、厚さが１０ｍｍでも波長１７０ｎｍの真空紫外光を９０％近く透過する性質を有している。発光室５は、一体成型されていてもよいし、あるいは、複数の部分を接合して形成してもよい。発光室５の底壁５ａは、処理空間Ｓ１に露出しており、載置台３に支持された基板Ｓへ向けて光を照射する第１の光照射部を形成している。また、発光室５の側壁５ｃは、ガス拡散室２０ｂに露出しており、ガス拡散室２０ｂへ向けて光を照射する第２の光照射部を形成している。
【００３８】
本実施の形態の基板処理装置１００では、容積の小さな発光室５を複数設けているため、減圧雰囲気となる発光室５を形成する底壁５ａ、上壁５ｂ及び側壁５ｃの厚みを薄くすることができる。発光室５を形成するこれらの壁厚を薄くできることによって、底壁５ａ及び側壁５ｃから照射される真空紫外光の減衰を抑制し、基板Ｓ等へ向けて強い真空紫外光を照射できる。本実施の形態において、発光室５の容積は、基板Ｓへの処理内容に応じて適宜設定できるが、安定したプラズマを生成する観点から、例えば１０ｍＬ〜５００ｍＬの範囲内とすることが好ましい。
【００３９】
各発光室５の底壁５ａ及び側壁５ｃの外側には、金網３９が配設されている。金網３９は、接地されており、発光室５内に導入されたマイクロ波が外部へ漏洩しないようにシールドする作用を有している。金網３９を設けることによって、発光室５の外側、特に各発光室５の側壁５ｃと、プレート２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃとの隙間における異常放電の発生を防止できる。
【００４０】
マニホールド３７は、天井部１５に形成されたガス導入部１５ｂ及び排気部１５ｃに接続されている。ガス導入部１５ｂ及び排気部１５ｃは、いずれも、天井部１５に設けられたガスの流路である。ガス導入部１５ｂには、ガス供給装置２７からの配管３１Ｂが接続されている。なお、ガス導入部１５ｂには、ガス供給装置２７とは別のガス供給装置を接続してもよい。また、ガス導入部１５ｂと排気部１５ｃを個別に設ける代わりに、これらを兼用する一つの給排気部を設けてもよい。
【００４１】
ガス供給装置２７は、１種または複数種のプラズマ生成用ガスを保持するガス供給源２９と、ガス供給源２９とガス導入部１５ｂとを接続し、ガス導入部１５ｂへプラズマ生成用ガスを供給する一本又は複数本の配管３１Ｂ（１本のみ図示）を備えている。また、ガス供給装置２７は、配管３１Ｂの途中に、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３Ｂと、複数の開閉バルブ３５Ｂ（２つのみ図示）を備えている。
【００４２】
ガス導入部１５ｂからマニホールド３７を介して各発光室５内に導入されるプラズマ生成用ガスの流量等は、マスフローコントローラ３３Ｂおよび開閉バルブ３５Ｂによって制御される。ガス供給源２９から各発光室５へ供給されるプラズマ生成用ガスは、真空紫外光を発光するプラズマを生成させるガスであり、例えば、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎｅ、Ｄ（重水素）、Ｈｇ(水銀；１８５ｎｍ／６．５ｅＶ）、ＣＯ（炭酸ガス；１７２．８５ｎｍ／７．２ｅＶ）、フッ化物ガスなどを挙げることができる。これらの中でも、Ｘｅ（１７２ｎｍ／７．２ｅＶ）、Ａｒ（１２６ｎｍ／９．８ｅＶ）、Ｋｒ（１４６ｎｍ／８．５ｅＶ）が好ましい（カッコ内は発光中心波長とフォトンエネルギーを意味する）。また、プラズマ生成用ガスには、希釈用のガスとして、窒素などの不活性ガスを含むことができる。
【００４３】
排気部１５ｃは、排気管４１を介して、排気装置１９に接続されている。従って、排気装置１９を作動させることによって、発光室５内を減圧し、所定の圧力に調節することができる。なお、排気管４１には、処理容器１の底壁１１の排気口１１ａに接続する排気管１７と同様に、ＡＰＣバルブや開閉バルブ等のバルブ類を設けることができる。図１では、代表的に開閉バルブ４３のみを示している。また、排気管４１を排気装置１９とは別の排気装置に接続してもよい。
【００４４】
なお、ガス供給装置２７から発光室５へのプラズマ生成ガスの供給経路及び排気経路を複数設けることもできる。この場合、各発光室５へ導入するプラズマ生成用ガスは、同一の種類に限らず、異なる種類でもよい。従って、複数の発光室５で、処理ガスの種類や基板Ｓの位置に応じて異なる波長の光を発光させることも可能である。
【００４５】
各発光室５とシャワーヘッド２０を構成する３枚のプレート２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃとの間には、シール部材としてのＯリング４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃが配設されており、ガス拡散室２０ｂ、マニホールド３７の気密性が確保されている。さらに、プレート２１Ａと２１Ｂとの境界にはＯリング４５Ｄが，プレート２１Ｂと２１Ｃとの境界にはＯリング４５Ｅが、プレート２１Ｃと天井部１５との境界には、Ｏリング４５Ｆ，４５Ｇが、それぞれ配設されており、気密性が確保されている。
【００４６】
＜マイクロ波導入装置＞
基板処理装置１００は、各発光室５へマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置５０を備えている。マイクロ波導入装置５０は、マイクロ波を発光室５に導入する複数の電極部５１と、複数の電極部５１にマイクロ波を供給するマイクロ波発生装置５３と、マイクロ波発生装置５３と電極部５１との間を、マイクロ波を伝送可能に接続する伝送部５５とを備えている。
【００４７】
（電極部）
電極部５１は、各発光室５の上部にそれぞれ配置され、プラズマを生成させるマイクロ波を各発光室５内へ導入する。電極部５１は、伝送部５５の同軸ケーブル５７と接続するコネクタ５９と、中心電極６１と、該中心電極６１の周囲を被覆する筒状の絶縁部６３と、を有する。電極部５１は、中心電極６１と絶縁部６３とが同軸構造をなしており、基端側から先端側へ向けて、インピーダンスが一定（例えば５０Ω）となるように構成されている。
【００４８】
電極部５１は、天井部１５の外側から、天井部１５に形成された円形の開口に挿入されている。コネクタ５９は、大部分が天井部１５の外側に位置し、コネクタ５９の先端に設けられた端子５９ａが中心電極６１に嵌合して同軸ケーブル５７との電気的な接続を可能としている。
【００４９】
中心電極６１は、例えば銅、アルミニウムなどの導電性の金属により形成されている。絶縁部６３は、例えば、石英、セラミックスや、ポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂材料により構成されている。電極部５１の先端は、誘電体からなる発光室５の上壁５ｂのほぼ中央部分に当接している。また、電極部５１の基端側において、中心電極６１はコネクタ５９の端子５９ａに接触しており、伝送部５５の同軸ケーブル５７に電気的な接続が可能とされている。中心電極６１は、発光室５に当接する先端側に向けて縮径した尖鋭部６１ａを有する円錐形状を有している。また、絶縁部６３も、発光室５に当接する先端に向けて縮径した尖鋭部６３ａを有する円錐形状を有している。つまり、電極部５１は、全体として、先端へ向けて縮径した円錐状をなしている。このように、電極部５１の先端を尖鋭状にすることによって、発光室５へ導入するマイクロ波の電界を集中させ、発光室５内で生成するプラズマの発光強度を大きくすることができる。
【００５０】
（マイクロ波発生装置）
マイクロ波発生装置５３は、図示は省略するが、例えば、マイクロ波を発振するマグネトロン、このマグネトロンに対しマイクロ波を生成するための電圧を供給する電源などを備えている。マイクロ波発生装置５３は、例えば２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ等の周波数のマイクロ波を発生させる。マイクロ波発生装置５３は、一つに限らず、複数個を設置してもよい。
【００５１】
（伝送部）
伝送部５５は、マイクロ波発生装置５３と電極部５１とを接続し、マイクロ波発生装置５３で発生したマイクロ波を電極部５１へ供給する。伝送部５５は、マイクロ波を伝送する複数の同軸ケーブル５７と、同軸ケーブル５７の途中に設けられた複数の分配器６５とを備えている。伝送部５５において、複数の同軸ケーブル５７は、全体としてトーナメント状に分岐して接続されている。図１では、分配器６５と複数の同軸ケーブル５７を用いて分岐した接続構造の一部分のみを描いている。同軸ケーブル５７の最も基端側は、マイクロ波発生装置５３に接続されている。枝分かれした同軸ケーブル５７の最終端側は、各電極部５１のコネクタ５９に接続されている。本実施の形態の基板処理装置１００では、複数の同軸ケーブル５７が４分岐×３階層のトーナメント状に分岐し、合計６４箇所の最終端を形成している。すなわち、マイクロ波発生装置５３に接続された１本の同軸ケーブル５７が１階層目の分配器６５によって４本の同軸ケーブル５７に分岐して接続している。これら４本の同軸ケーブル５７のそれぞれは、２階層目の分配器６５によって４本の同軸ケーブル５７に分岐して接続し、さらに、１６本の同軸ケーブル５７のそれぞれが、三階層目の分配器６５によって４本の同軸ケーブル５７に分岐している。なお、マイクロ波発生装置５３から各発光室５へ接続する同軸ケーブル５７の配設の仕方は、４分岐×３階層のトーナメント状に限らず、例えば、一階層で目的本数（例えば６４本）に分岐させてもよいし、２分岐以上の複数階層の組み合わせでもよい。
【００５２】
＜制御部＞
図１に示したように、基板処理装置１００の各構成部は、制御部７に接続されて制御される構成となっている。制御部７は、ＣＰＵを備えたコントローラ８１と、ユーザーインターフェース８２と記憶部８３とを備えている。コントローラ８１は、コンピュータ機能を有しており、基板処理装置１００において、各構成部を統括して制御する。ユーザーインターフェース８２は、工程管理者が基板処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成される。記憶部８３には、基板処理装置１００で実行される各種処理をコントローラ８１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記録されたレシピが保存されている。ユーザーインターフェース８２および記憶部８３は、コントローラ８１に接続されている。
【００５３】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース８２からの指示等にて任意のレシピを記憶部８３から呼び出してコントローラ８１に実行させることで、コントローラ８１の制御下で、基板処理装置１００での所望の処理が行われる。例えば、制御部７は、マイクロ波発生装置５３から供給されるマイクロ波の出力、ガス供給装置２７から各発光室５へ供給されるガスの種類、発光室５内の圧力などをレシピに基づき適切に制御する。前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリなどに格納された状態のものを利用できる。あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００５４】
次に、図５及び図６を参照しながら、基板処理装置１００による光照射の原理について説明する。図５及び図６では、２つの発光室５の内部を模式的に示している。図５は、放電前の状態を示している。図６は、発光室５で放電が行われ、プラズマ生成空間Ｓ２にプラズマＰが生成している状態を示している。
【００５５】
放電前の準備段階では、まず、排気装置１９を利用し、発光室５内を減圧排気するとともに、ガス供給装置２７から配管３１Ｂ、ガス導入部１５ｂ及びマニホールド３７を介してプラズマ生成用ガスを各発光室５内に導入する。そして、発光室５内の圧力を所定の真空度に調節した後、開閉バルブ３５Ｂ及び開閉バルブ４３を閉じる。
【００５６】
次に、発光室５でプラズマＰを発生させるため、マイクロ波導入装置５０のマイクロ波発生装置５３によりマイクロ波を発生させる。発生したマイクロ波は、伝送部５５の同軸ケーブル５７を介して、各電極部５１に伝送される。電極部５１では、中心電極６１の尖鋭状の先端から放射されたマイクロ波が発光室５の上壁５ｂを透過して発光室５内のプラズマ生成空間Ｓ２へ導入される。これによって、図６に示すように、発光室５内でプラズマ生成用ガスのプラズマＰを生成させる。発光室５内のプラズマＰは、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光２００を発する。発生した真空紫外光２００は、発光室５の底壁５ａを透過して処理容器１内の処理空間Ｓ１へ向けて放射される。この真空紫外光２００によって、基板Ｓに対して、所定の処理が行われる。なお、発光室５の底壁５ａから放射される真空紫外光２００は、鉛直方向（基板Ｓの上面に対して垂直な方向）に対して例えば±４０°程度の角度まで広がるため、複数の発光室５を基板Ｓに対向して所定間隔で配置することによって、基板Ｓの全面に隈なく真空紫外光２００を照射できる。
【００５７】
また、本実施の形態の基板処理装置１００では、発光室５内で発生した真空紫外光２００は、発光室５の側壁５ｃを透過して、周囲のガス拡散室２０ｂにも照射される。この真空紫外光２００によって、ガス拡散室２０ｂからガス噴射孔２０ａを介して処理空間Ｓ１へ噴射される処理ガスＧの励起や分解を促し、基板処理の効率を高めることができる。
【００５８】
プラズマＰ及び真空紫外光２００は、発光室５へのマイクロ波導入装置５０によるマイクロ波の供給を停止することによって消滅する。
【００５９】
なお、本実施の形態の基板処理装置１００では、マイクロ波発生装置５３と伝送部５５との組み合わせを複数系統設けることによって、電極部５１からのマイクロ波の導入を個別に制御し、複数の発光室５において、別々のタイミングでプラズマＰを発生させることも可能である。
【００６０】
［基板処理の手順］
以上のように構成された基板処理装置１００を用いる基板処理の手順について説明する。ここでは、真空紫外光２００を利用して基板Ｓ上にＣＶＤ（化学気相成長）法によってシリコン薄膜又はシリコン窒化膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。
【００６１】
まず、ゲートバルブＧＶを開放し、基板Ｓを外部の搬送装置（図示省略）によって基板処理装置１００の載置台３へ受け渡す。
【００６２】
次に、ゲートバルブＧＶを閉じ、排気装置１９を作動させて処理容器１内を減圧排気する。そして、図示しない圧力計によって処理容器１内の圧力をモニタしながら、ＡＰＣバルブ２３の開度をコントロールして所定の真空度まで減圧する。
【００６３】
次に、排気装置１９を利用し、各発光室５内をそれぞれ所定の圧力まで減圧排気する。そして、ガス供給装置２７から配管３１Ｂ、ガス導入部１５ｂ及びマニホールド３７を介してプラズマ生成用ガスを発光室５内に導入する。プラズマ生成用ガスを導入した後、開閉バルブ３５Ｂ及び排気管４１の開閉バルブ４３を閉じることによってプラズマ生成用ガスを充填した状態で各発光室５を封止する。
【００６４】
次に、ガス導入部１５ａからシャワーヘッド２０のガス拡散室２０ｂに、処理ガスとして、例えばシランガスを導入する。ガス導入部１５ａからガス拡散室２０ｂに導入されたシランガスは、複数のガス噴射孔２０ａを介してシャワーヘッド２０の下方の処理空間Ｓ１へ供給される。
【００６５】
次に、マイクロ波導入装置５０によりマイクロ波を発光室５内のプラズマ生成空間Ｓ２へ導入する。尖鋭状をなす電極部５１の中心電極６１の先端からマイクロ波を放射することによってマイクロ波の電界を集中させて発光室５内に導入できる。狭い発光室５内に、電界が強いマイクロ波を導入することによって、発光室５内のプラズマＰを安定させることができるとともに、その発光を強めることができる。このようにして、発光室５内で生成したプラズマＰは、強い真空紫外光２００を発する。発生した真空紫外光２００は、発光室５から、底壁５ａを介して処理容器１内の処理空間Ｓ１へ照射される。また、真空紫外光２００は、側壁５ｃを介して隣接するガス拡散室２０ｂに照射される。
【００６６】
発光室５から放射された真空紫外光２００は、処理容器１内の処理空間Ｓ１へ放射されるので、処理空間Ｓ１において、シランガスに真空紫外光２００が照射される。また、ガス拡散室２０ｂでも、真空紫外光２００を効率良くシランガスに照射することができる。そして、真空紫外光２００の光エネルギーによって、シランガスが分解され、基板Ｓ上にシラン分解物を堆積させることができる。シラン分解物が所定の厚みに達した段階で、シランガスの供給を停止する。その後、さらに真空紫外光２００の照射を継続することによって、シラン分解物から水素原子を脱離させてシリコン薄膜を形成することができる。
【００６７】
マイクロ波導入装置５０からのマイクロ波の供給を停止し、発光室５内のプラズマＰ及び真空紫外光２００を消滅させる。また、排気装置１９を停止し、処理容器１内を所定圧力まで昇圧する。その後、ゲートバルブＧＶを開放し、外部の搬送装置（図示省略）によって基板Ｓを処理容器１から搬出する。以上の手順によって、１枚の基板Ｓに対するシリコン薄膜の成膜処理が終了する。
【００６８】
上記方法によってシリコン薄膜を形成した後で、真空紫外光２００の照射を継続しながら、ガス導入部１５ａからガス拡散室２０ｂにアンモニアガスを導入することによって、シリコン窒化膜を形成することもできる。すなわち、アンモニアガスを真空紫外光２００によって分解し、生成したアンモニア分解物によって基板Ｓ上のシリコン薄膜を窒化し、シリコン窒化膜に改質することができる。
【００６９】
また、シリコン窒化膜を成膜する別の方法として、発光室５から真空紫外光２００を照射しながら、ガス導入部１５ａからガス拡散室２０ｂに、シランガスとアンモニアガスを同時に導入してもよい。この場合、シランガス及びアンモニアガスの分解と窒化珪素の生成が同時進行で起こり、基板Ｓ上にシリコン窒化膜を堆積させることができる。
【００７０】
以上のように、本実施の形態の基板処理装置１００では、複数の発光室５を備えているので、強い真空紫外光２００を処理空間Ｓ１及び基板Ｓに向けて均等に照射することが可能になる。従って、従来の処理装置における課題であった、プラズマ密度の偏りによる基板Ｓの面内での処理の不均一を生じさせず、基板Ｓの面内で均一な処理を行うことが可能となる。また、基板Ｓの大型化にも容易に対応できる。
【００７１】
本実施の形態の基板処理装置１００では、発光室５によって、真空紫外光２００を照射する構成としたが、プラズマ生成用ガスの種類を選択することによって、真空紫外光２００に代えて、例えば赤外光を照射して加熱処理などを行うこともできる。
【００７２】
［第２の実施の形態］
次に、図７を参照しながら、本発明の第２の実施の形態の基板処理装置１０１について説明する。本実施の形態の基板処理装置１０１は、処理容器１内の処理空間Ｓ１へ処理ガスを導入する方法が第１の実施の形態の基板処理装置１００と相違する。以下、第１の実施の形態の基板処理装置１００との相違点についてのみ説明し、本実施の形態の基板処理装置１０１において、第１の実施の形態と同じ構成については説明を省略する。
【００７３】
図７に示すように、本実施の形態の基板処理装置１０１は、側壁１３に、処理ガスを処理容器１内へ導入するガス導入部としてのガスリング４７を備えている。ガスリング４７は、側壁１３の全周に亘って設けられている。ガスリング４７には、ガス供給装置２７のガス供給源２９から一本又は複数本の配管３１Ｃ（１本のみ図示）が接続されている。配管３１Ｃの途中には、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３Ｃと、複数の開閉バルブ３５Ｃ（２つのみ図示）を備えている。ガスリング４７の内周側には図示しない複数のガス噴射孔が形成されており、処理空間Ｓ１の中心へ向けて処理ガスを噴射できるように構成されている。ガス供給源２９からガスリング４７を介して処理容器１内に導入されるガスの流量等は、マスフローコントローラ３３Ｃおよび開閉バルブ３５Ｃによって制御される。ガス供給源２９からガスリング４７に供給する処理ガスとしては、例えば、成膜ガス、エッチングガス、パージ用ガスなど、処理の目的に応じて選択できる。
【００７４】
以上のように、本実施の形態の基板処理装置１０１では、第１の実施の形態の基板処理装置１００におけるシャワーヘッド２０の代わりに、ガスリング４７を備えている。基板処理装置１０１では、天井部１５には、複数の発光室５と、これらの発光室５へマイクロ波を供給する電極部５１が設けられている。ガスリング４７から処理容器１内へ処理ガスを導入しながら、複数の発光室５の底壁５ａから真空紫外線２００を照射することによって、基板Ｓに対し、目的の処理を行うことができる。なお、本実施の形態では、複数の発光室５を支持するプレート２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのうち、プレート２１Ａ，２１Ｂにガス噴射孔及びガス拡散室に相当する孔や溝は設けていない。
【００７５】
本実施の形態における他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００７６】
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、基板処理の具体例として、真空紫外光２００を利用したＣＶＤ法によるシリコン薄膜及びシリコン窒化膜の成膜を例に挙げたが、本発明の基板処理装置は、例えば、太陽電池用アモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜などの成膜にも利用可能である。
【００７７】
さらに、本発明の基板処理装置は、成膜処理以外に、エッチング処理、アニール処理、改質処理（例えば、有機膜中の炭素除去、膜中の水素脱離による高酸素濃度化など）、硬化処理（例えば、光化学反応によるポリマー生成）、灰化処理、処理容器内の浄化処理（例えば、ＮＦ３や有機シロキサン化合物の分解除去処理、不純物の酸化除去処理など）、シリコン基板やガラス基板の不純物除去などの基板前処理など多様な用途に適用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１…処理容器、３…載置台、５…発光室、７…制御部、１１…底壁、１１ａ…排気口、１３…側壁、１３ａ…搬入出口、１５…天井部、１５ａ，１５ｂ…ガス導入部、１５ｃ…排気部、１７…排気管、１９…排気装置、２０…シャワーヘッド、２０ａ…ガス噴射孔、２０ｂ…ガス拡散室、２３…ＡＰＣバルブ、２７…ガス供給装置、２９…ガス供給源、３１Ａ，３１Ｂ…配管、３３Ａ，３３Ｂ…マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、３５Ａ，３５Ｂ…開閉バルブ、３７…マニホールド、５０…マイクロ波導入装置、４１…排気管、５１…電極部、５３…マイクロ波発生装置、５５…伝送部、５７…同軸ケーブル、６５…分配器、８１…コントローラ、８２…ユーザーインターフェース、８３…記憶部、１００…基板処理装置、Ｓ…基板、Ｓ１…処理空間、Ｓ２…プラズマ生成空間、ＧＶ…ゲートバルブ
【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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