(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】ガス供給装置２７からプラズマ生成用ガスを環状のプラズマ発生室４０内に導入する。また、マイクロ波導入ユニット４３からマイクロ波をプラズマ発生室４０内に導入する。導入されたマイクロ波により、プラズマ発生室４０内でプラズマ生成用ガスのプラズマが生成される。生成されたプラズマは、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を発する。発生した真空紫外光は、透過窓４１を介して処理容器１内の処理空間Ｓ１へ向けて照射される。真空紫外光の光エネルギーによって、基板Ｓに成膜、エッチング等の処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理空間を有する処理容器と、
前記処理容器内で前記基板を保持する基板保持部と、
前記基板を処理するための真空紫外光を発するプラズマを生成させる第１のプラズマ発生室と、
前記第１のプラズマ発生室と前記処理空間とを隔てるとともに、前記プラズマから発せられる真空紫外光を透過させる誘電体材料からなる透過窓と、
前記処理容器内へ前記基板を処理するための処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
を備え、
前記透過窓は、前記処理空間を囲むように配置されており、前記処理ガス導入部から導入され、前記基板保持部に保持された状態の前記基板へ向けて供給される前記処理ガスに向けて前記真空紫外光を照射するものである基板処理装置。
【請求項２】
前記透過窓は、前記処理空間の中央部へ向けて前記真空紫外光を照射する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記透過窓の前記処理空間に臨む壁面は、前記基板保持部に保持された状態の前記基板の処理面とのなす角度が４５°以上９０°以下の範囲内となるように形成されている請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１のプラズマ発生室は、前記処理空間を囲むように環状に設けられている請求項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】
前記第１のプラズマ発生室は、前記処理空間を囲むように、扇状に複数箇所に設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記第１のプラズマ発生室は、
プラズマ生成用ガスの導入部と、
前記第１のプラズマ発生室の内部を排気するための排気部と、
を備えている請求項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】
前記第１のプラズマ発生室内に電磁波を導入するためのアンテナをさらに備えている請求項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】
前記アンテナが平面アンテナであり、
前記平面アンテナに重ねて配置されたマイクロ波透過板を有しており、
前記マイクロ波透過板を介して前記第１のプラズマ発生室へマイクロ波を導入する請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記アンテナがコイル状アンテナであり、
前記コイル状アンテナを固定する誘電体部材をさらに有しており、
前記誘電体部材を介して前記第１のプラズマ発生室へ高周波を導入する請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記処理容器は、底壁部と、天井部と、前記底壁部と前記天井部との間に介在する側壁部と、を備えており、
前記天井部の中央に、前記処理空間へ向けて電磁波を導入する電磁波導入部をさらに備えている請求項１から９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記処理容器は、底壁部と、天井部と、前記底壁部と天井部との間に介在する側壁部と、を備えており、
前記天井部の中央に、前記処理空間へ向けて光を照射する光照射部をさらに備えている請求項１から９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記光照射部は、内部で真空紫外光を発するプラズマを生成させる第２のプラズマ発生室と、
前記基板保持部に保持された状態の前記基板の処理面に対して、平行に、かつ、前記処理空間を介して上方に配置され、前記第２のプラズマ発生室で生成させた前記プラズマが発する真空紫外光を反射させながら伝播させる光透過性の導光板と、
前記導光板に接して設けられ、前記導光板の内部を伝播する前記真空紫外光を反射させて前記処理空間へ向けて照射させる反射部と、を有し、前記第２のプラズマ発生室と前記導光板とが、互いの側方において隣り合い、前記導光板の端部から前記導光板の内部へ前記真空紫外光を入射させるものである請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記光照射部は、
互いに平行に配列されるとともに、ガスの導入及び排気が可能に形成された複数の放電セルと、
前記放電セルのそれぞれに対応して設けられた放電用電極と、
を有している請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
請求項１から１３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、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】
【０００４】
【特許文献１】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】
【０００５】
特許文献１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、もしくは基板の直上空間において、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して、基板面内での処理の均一性が維持できない、という問題があった。
【０００６】
また、近年の基板の大型化に伴い、基板面内で均一な処理を行うことが益々困難になりつつある。大型の基板を処理するためには、紫外線の光量を多くすることや、処理ガスに対する紫外線照射時間を出来るだけ長くすることが重要となる。
【０００７】
本発明の目的は、プラズマの発光を利用し、基板の面内で効率良く、均一な処理が可能な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】
【０００８】
本発明の基板処理装置は、基板を処理する処理空間を有する処理容器と、前記処理容器内で前記基板を保持する基板保持部と、前記基板を処理するための真空紫外光を発するプラズマを生成させる第１のプラズマ発生室と、前記第１のプラズマ発生室と前記処理空間とを隔てるとともに、前記プラズマから発せられる真空紫外光を透過させる誘電体材料からなる透過窓と、前記処理容器内へ前記基板を処理するための処理ガスを導入する処理ガス導入部と、を備えている。本発明の基板処理装置において、前記透過窓は、前記処理空間を囲むように配置されており、前記処理ガス導入部から導入され、前記基板保持部に保持された状態の前記基板へ向けて供給される前記処理ガスに向けて前記真空紫外光を照射するものである。
【０００９】
本発明の基板処理装置において、前記透過窓は、前記処理空間の中央部へ向けて前記真空紫外光を照射するものであってもよい。
【００１０】
本発明の基板処理装置において、前記透過窓の前記処理空間に臨む壁面は、前記基板保持部に保持された状態の前記基板の処理面とのなす角度が４５°以上９０°以下の範囲内となるように形成されていてもよい。
【００１１】
本発明の基板処理装置において、前記第１のプラズマ発生室は、前記処理空間を囲むように環状に設けられていてもよい。
【００１２】
本発明の基板処理装置において、前記第１のプラズマ発生室は、前記処理空間を囲むように、扇状に複数箇所に設けられていてもよい。
【００１３】
本発明の基板処理装置において、前記第１のプラズマ発生室は、プラズマ生成用ガスの導入部と、前記第１のプラズマ発生室の内部を排気するための排気部と、を備えていてもよい。
【００１４】
本発明の基板処理装置は、前記第１のプラズマ発生室内に電磁波を導入するためのアンテナをさらに備えていてもよい。
【００１５】
本発明の基板処理装置は、前記アンテナが平面アンテナであり、前記平面アンテナに重ねて配置されたマイクロ波透過板を有しており、前記マイクロ波透過板を介して前記第１のプラズマ発生室へマイクロ波を導入するものであってもよい。
【００１６】
本発明の基板処理装置は、前記アンテナがコイル状アンテナであってもよい。この場合、本発明の基板処理装置は、前記コイル状アンテナを固定する誘電体部材をさらに有していてもよく、前記コイル状アンテナが前記誘電体部材を介して前記第１のプラズマ発生室へ高周波を導入するものであってもよい。
【００１７】
本発明の基板処理装置において、前記処理容器は、底壁部と、天井部と、前記底壁部と前記天井部との間に介在する側壁部と、を備えていてもよい。この場合、前記天井部の中央に、前記処理空間へ向けて電磁波を導入する電磁波導入部をさらに備えていてもよいし、あるいは、前記天井部の中央に、前記処理空間へ向けて光を照射する光照射部をさらに備えていてもよい。
【００１８】
本発明の基板処理装置において、前記光照射部は、内部で真空紫外光を発するプラズマを生成させる第２のプラズマ発生室と、前記基板保持部に保持された状態の前記基板の処理面に対して、平行に、かつ、前記処理空間を介して上方に配置され、前記第２のプラズマ発生室で生成させた前記プラズマが発する真空紫外光を反射させながら伝播させる光透過性の導光板と、前記導光板に接して設けられ、前記導光板の内部を伝播する前記真空紫外光を反射させて前記処理空間へ向けて照射させる反射部と、を有していてもよい。そして、前記光照射部は、前記第２のプラズマ発生室と前記導光板とが、互いの側方において隣り合い、前記導光板の端部から前記導光板の内部へ前記真空紫外光を入射させるものであってもよい。
【００１９】
本発明の基板処理装置において、前記光照射部は、互いに平行に配列されるとともに、ガスの導入及び排気が可能に形成された複数の放電セルと、前記放電セルのそれぞれに対応して設けられた放電用電極と、を有していてもよい。
【００２０】
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】
【００２１】
本発明の基板処理装置及び基板処理方法によれば、処理空間を囲むように配置されたプラズマ発生室及び透過窓によって、処理ガスに向けて真空紫外光を効率良く照射することが可能になり、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】
【００２２】
【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】本発明の第１の実施の形態の基板処理装置の水平断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の基板処理装置の要部断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例の基板処理装置の要部断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の変形例の基板処理装置の枠体部分の水平断面図である。
【図６】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。
【図７】本発明の第２の実施の形態の基板処理装置に使用するシャワーヘッドの下面の平面図である。
【図８】本発明の第３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９】本発明の第３の実施の形態の基板処理装置の枠体部分の水平断面図である。
【図１０】本発明の第４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１１】本発明の第５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１２】本発明の第５の実施の形態の基板処理装置の要部断面図である。
【図１３】本発明の第６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１４】本発明の第６の実施の形態で使用する発光パネルの内部構造を示す部分斜視図である。
【図１５】発光パネルによる光照射の原理について説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
［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II−II線矢視の位置における水平断面図である。図３は、基板処理装置１００の要部断面図である。図４は、基板処理装置１００の変形例の要部断面図である。なお、図１は、図２のI−I線矢視の位置における基板処理装置１００の断面を示している。図３は、図２のIII−III線矢視の位置における基板処理装置１００の上部の要部断面を示している。
【００２５】
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。
【００２６】
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、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１へ向けて紫外線を照射する光照射部５と、制御部７とを備えている。
【００２７】
＜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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
天井部１５は、枠体１５ａと、この枠体１５ａの上に配置されたカバー１５ｂとを備えている。枠体１５ａは、内側の処理空間Ｓ１に向けて突出した突出部１５ａ１を有しており、該突出部１５ａ１は、後述する透過窓４１を支持する支持部である。カバー１５ｂは、電磁波シールド機能を有しており、後述するマイクロ波導入ユニット４３の一部分を構成している。
【００３１】
＜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。
【００３２】
＜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。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。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。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、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。
【００３３】
＜ガス供給機構＞
本実施の形態の基板処理装置１００は、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。
【００３４】
天井部１５の枠体１５ａには、処理容器１内に処理ガスを導入する複数の処理ガス導入路１５ｃが設けられている。処理ガス導入路１５ｃは、枠体１５ａ及び後述する支柱５０の内部に形成された流路である。処理ガス導入路１５ｃは、一端側が配管３１Ａを介してガス供給装置２７に接続され、他端側がシャワーヘッド３７に接続されている。なお、処理ガス導入路１５ｃは、天井部１５以外の位置、例えば側壁１３などに設けてもよい。
【００３５】
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と処理ガス導入路１５ｃとを接続し、処理ガス導入路１５ｃへガスを供給する一本又は複数本の配管３１Ａ（２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。処理ガス導入路１５ｃから処理容器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から供給するガスとしては、例えば、成膜ガス、エッチングガスなど、処理の目的に応じて選択できる。
【００３６】
（シャワーヘッド）
処理空間Ｓ１の上方には、処理容器１内に処理ガスを導入する処理ガス導入部としてのシャワーヘッド３７が設けられている。シャワーヘッド３７の下面は、載置台３の上面（基板載置面）と平行に対向して配置されている。シャワーヘッド３７の下面には、複数のガス噴射孔３７ａが形成されている。また、シャワーヘッド３７内には、処理ガス導入路１５ｃに連通し、処理ガスを拡散させるガス拡散空間３７ｂが設けられている。処理ガス導入路１５ｃからシャワーヘッド３７内のガス拡散空間３７ｂに導入された処理ガスは、複数のガス噴射孔３７ａを介してシャワーヘッド３７の下方の処理空間Ｓ１へ供給される。
【００３７】
シャワーヘッド３７は、枠体１５ａの突出部１５ａ１によって間接的に支持されている。具体的には、シャワーヘッド３７は、後述するプラズマ発生室４０内に形成された支柱５０を介して突出部１５ａ１により支持されている。
【００３８】
＜光照射部＞
光照射部５は、プラズマによって紫外線を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に紫外線を照射する。本実施の形態において、光照射部５は、プラズマ発生室４０と、プラズマ発生室４０と処理空間Ｓ１とを隔てるとともに、プラズマから発せられる真空紫外光８０を透過させる誘電体材料からなる透過窓４１と、プラズマ発生室４０へマイクロ波を導入するマイクロ波導入ユニット４３とを備えている。
【００３９】
（プラズマ発生室）
プラズマ発生室４０は、内部で真空紫外光８０を発するプラズマを生成させる。プラズマ発生室４０は、枠体１５ａ、シャワーヘッド３７、マイクロ波透過板５１及び透過窓４１によって囲まれた空間である。本実施の形態の基板処理装置１００において、プラズマ発生室４０は、図２に示すように、処理空間Ｓ１を囲むように平面視環状をなしている。プラズマ発生室４０を形成する各部材の当接部位は、図示しないシール部材によって気密に封止されている。
【００４０】
図２及び図３に示すように、プラズマ発生室４０には、ガス導入路４５及び排気路４７が接続されている。ガス導入路４５及び排気路４７は、いずれも、枠体１５ａに設けられたガスの流路である。ガス導入路４５には、ガス供給装置２７が接続されている。なお、ガス導入路４５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。
【００４１】
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とガス導入路４５とを接続し、ガス導入路４５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。ガス導入路４５からプラズマ発生室４０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からプラズマ発生室４０へ供給されるプラズマ生成用ガスは、真空紫外光８０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、Ｄ（重水素）、Ｈｇ(水銀；１８５ｎｍ／６．５ｅＶ）、ＣＯ（炭酸ガス；１７２．８５ｎｍ／７．２ｅＶ）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）。真空紫外光８０の波長としては、例えば２００ｎｍ以下が好ましく、特に１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内がより好ましい。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。
【００４２】
排気路４７は、排気管４９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、プラズマ発生室４０内を減圧し、所定の圧力に調節することができる。なお、図示及び説明を省略するが、排気管４９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。また、排気路４７は、排気装置１９とは別の排気装置に接続してもよい。
【００４３】
プラズマ発生室４０内には、複数の支柱５０が配設されている。図２では、８本の支柱５０を図示している。支柱５０は、シャワーヘッド３７、マイクロ波透過板５１、平面アンテナ５３及び誘電体板５５を支持する。支柱５０は例えばアルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。支柱５０の内部には、貫通孔５０ａが形成されており、この貫通孔５０ａは、処理ガス導入路１５ｃの一部をなしている。
【００４４】
（透過窓）
透過窓４１は、プラズマ発生室４０と処理空間Ｓ１とを隔てる隔壁である。また、透過窓４１は、載置台３に保持された状態の基板Ｓへ向けて供給される処理ガスに向けて真空紫外光８０を照射する。すなわち、処理ガス導入路１５ｃ及びシャワーヘッド３７を介して処理容器１内に導入された処理ガスは、処理空間Ｓ１を流下する過程で、周囲の透過窓４１から真空紫外光８０が照射される。透過窓４１は、プラズマから発せられる真空紫外光８０を透過させる光透過性の誘電体材料、例えば石英などにより構成されている。透過窓４１は、シャワーヘッド３７の下方において、処理空間Ｓ１を囲むように環状に配置されている。
【００４５】
また、本実施の形態の基板処理装置１００では、透過窓４１の高さと、シャワーヘッド３７の下面から載置台３の上面までの距離（ギャップ）を、真空紫外光８０の照射による処理ガスの活性化時間に合わせて設定できる。従って、処理ガスの種類に応じて、透過窓４１の高さ及びギャップを調整することによって、処理空間Ｓ１内で処理ガスを十分に活性化することができる。このように、処理ガスの活性化を十分に行うために、透過窓４１の高さは、例えば２５ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
【００４６】
透過窓４１の処理空間Ｓ１に臨む壁面は、載置台３に保持された状態の基板Ｓの処理面とのなす角度θが、４５°以上９０°以下の範囲内となるように形成されている。図３は、透過窓４１の処理空間Ｓ１に臨む壁面が、基板Ｓの処理面に対して９０°（直角）である場合を示している。図３に示すように、角度θが９０°となるように透過窓４１を配置することによって、処理空間Ｓ１の水平方向の中央部へ向けて真空紫外光８０を照射できる
【００４７】
図４は、透過窓４１の処理空間Ｓ１に臨む壁面が、基板Ｓの処理面に対して４５°以上９０°未満の角度である場合を示している。図４に示すように、角度θが４５°以上９０°未満の角度となるように透過窓４１を配置することによって、載置台３に載置された基板Ｓへ向けて真空紫外光８０を照射できる。この場合、透過窓４１は環状をなしていることによって、基板Ｓまでの光路長がほぼ均等になるように真空紫外光８０を照射できる。なお、図４に示すように、透過窓４１のプラズマ発生室４０に臨む側の壁面は、処理空間Ｓ１に臨む側の壁面と同じ角度θで形成することが好ましいが、異なっていてもよい。
【００４８】
（マイクロ波導入ユニット）
マイクロ波導入ユニット４３は、主要な構成として、誘電体部材としてのマイクロ波透過板５１、平面アンテナ５３、誘電体板５５、カバー１５ｂ、導波管５７、マッチング回路５９およびマイクロ波発生装置６１を備えている。マイクロ波を透過させるマイクロ波透過板５１は、枠体１５ａ及びプラズマ発生室４０を貫通して設けられた支柱５０に支持されている。マイクロ波透過板５１は、誘電体、例えば石英やＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等のセラミックスから構成されている。
【００４９】
平面アンテナ５３は、マイクロ波透過板５１の上方において、載置台３の上面（基板載置面）と対向するように設けられている。平面アンテナ５３は、円板状をなしている。なお、平面アンテナ５３の形状は、円板状に限らず、例えば四角板状でもよい。この平面アンテナ５３は、カバー１５ｂに係止されている。平面アンテナ５３は、例えば表面が金または銀メッキされた銅板またはアルミニウム板から構成されている。平面アンテナ５３は、所定のパターンで平面アンテナ５３を貫通し、マイクロ波を放射する多数のスロット（図示省略）を有している。
【００５０】
平面アンテナ５３の上面には、誘電体板５５が配置されている。誘電体板５５の材質としては、例えば石英、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。なお、平面アンテナ５３とマイクロ波透過板５１との間、また、誘電体板５５と平面アンテナ５３との間は、それぞれ接触させても離間させてもよいが、接触させることが好ましい。
【００５１】
天井部１５の一部分をなし、マイクロ波導入ユニット４３の構成部材でもあるカバー１５ｂは、平面アンテナ５３および誘電体板５５を覆うように配置されている。カバー１５ｂは、例えばアルミニウムやステンレス等の金属材料によって形成されている。枠体１５ａの上端とカバー１５ｂとは、図示しない真空シール部材及び電磁波シール部材によりシールされている。なお、カバー１５ｂは接地されている。
【００５２】
カバー１５ｂの中央には、開口部１５ｂ１が形成されており、この開口部１５ｂ１には導波管５７が接続されている。導波管５７の他端側には、マッチング回路５９を介してマイクロ波を発生するマイクロ波発生装置６１が接続されている。
【００５３】
導波管５７は、カバー１５ｂの開口部１５ｂ１から上方へ延出する同軸導波管５７ａと、この同軸導波管５７ａの上端部にモード変換器６３を介して接続された水平方向に延びる矩形導波管５７ｂとを有している。モード変換器６３は、矩形導波管５７ｂ内をＴＥモードで伝播するマイクロ波をＴＥＭモードに変換する機能を有している。
【００５４】
同軸導波管５７ａの中心には内導体５７ｃが延在している。この内導体５７ｃは、その下端部において平面アンテナ５３の中心に接続固定されている。このような構造により、マイクロ波は、同軸導波管５７ａの内導体５７ｃを介して平面アンテナ５３へ供給される。マイクロ波は、平面アンテナ５３において放射状に効率よく均一に伝播される。
【００５５】
以上のような構成のマイクロ波導入ユニット４３により、マイクロ波発生装置６１で発生したマイクロ波が導波管５７を介して平面アンテナ５３へ伝播され、さらに平面アンテナ５３からマイクロ波透過板５１を介してプラズマ発生室４０内に導入され、プラズマを生成できるようになっている。なお、マイクロ波の周波数としては、例えば２．４５ＧＨｚが好ましく用いられ、他に８．３５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることもできる。
【００５６】
＜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７１と、ユーザーインターフェース７２と記憶部７３とを備えている。コントローラ７１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７２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７３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７１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７２および記憶部７３は、コントローラ７１に接続されている。
【００５７】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース７２からの指示等にて任意のレシピを記憶部７３から呼び出してコントローラ７１に実行させることで、コントローラ７１の制御下で、基板処理装置１００での所望の処理が行われる。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。
【００５８】
［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８０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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
次に、排気装置１９を利用し、プラズマ発生室４０内を所定の圧力まで減圧排気する。そして、ガス供給装置２７からガス導入路４５を介してプラズマ生成用ガスをプラズマ発生室４０内に導入する。そして、マイクロ波導入ユニット４３により、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプラズマ発生室４０内に導入する。導入されたマイクロ波により、プラズマ発生室４０内でプラズマ生成用ガスがプラズマ化し、プラズマが生成される。生成されたプラズマは、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光８０を発する。発生した真空紫外光８０は、透過窓４１を介して処理容器１内の処理空間Ｓ１へ向けて照射される。
【００６２】
次に、処理ガス導入路１５ｃからシャワーヘッド３７を介して処理空間Ｓ１に、処理ガスとして、例えばシランガスを導入する。透過窓４１を介して放射された真空紫外光８０は、処理空間Ｓ１においてシランガスに照射される。そして、真空紫外光８０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８０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。
【００６３】
次に、マイクロ波発生装置６１からマイクロ波の供給を停止するとともに、プラズマ発生室４０へのプラズマ生成用ガスの供給を停止し、プラズマ及び真空紫外光８０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。
【００６４】
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８０の照射を継続しながら、シャワーヘッド３７から処理空間Ｓ１へ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８０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。
【００６５】
また、シリコン窒化膜を成膜する別の方法として、真空紫外光８０を照射しながら、シャワーヘッド３７から処理空間Ｓ１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。
【００６６】
以上のように、本実施の形態の基板処理装置１００では、処理空間Ｓ１を囲むように配置されたプラズマ発生室４０及び透過窓４１によって、処理ガスに向けて真空紫外光８０を効率良く照射することが可能になる。従って、従来のプラズマ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、環状に形成されたプラズマ発生室４０から光度の強い真空紫外光８０を処理空間Ｓ１の中心に向けて照射できるため、基板Ｓの大型化にも容易に対応できる。
【００６７】
また、本実施の形態の基板処理装置１００では、天井部１５の中央部分及びその上方に高周波アンテナなどの設備を配置することが必須ではなくなる。そのため、処理容器１の天井部１５の中央部分の有効利用が可能になる。例えば、天井部１５の中央部分に、赤外線、遠赤外線などを発生させる加熱源を配置することにより、真空紫外光８０を利用した成膜処理後に、赤外線照射による熱処理を行うことが可能になる。このように、天井部１５の中央部分のスペースを有効利用することで、基板Ｓに対して複数の異なるプロセスを連続して実施することが可能になり、省スペース化とスループットの向上が期待できる。
【００６８】
なお、本実施の形態の基板処理装置１００は、環状のプラズマ発生室４０を有する構成としたが、プラズマ発生室４０は、２つ以上に区分されていてもよい。例えば、図５は、処理空間Ｓ１を囲むように、複数の扇状をなすプラズマ発生室４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄを配設した変形例を示している。このように複数のプラズマ発生室４０を有する場合に、プラズマ発生室４０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、複数のプラズマ発生室４０で、異なる波長の光を発光させることも可能である。
【００６９】
［第２の実施の形態］
次に、図６及び図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について説明する。図６は、第２の実施の形態に係る基板処理装置２００の概略構成を示す断面図である。図７は、本実施の形態の基板処理装置２００に使用するシャワーヘッド３７Ａの下面を描いた平面図である。
【００７０】
本実施の形態の基板処理装置２００は、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）における処理ガス導入部としてのシャワーヘッド３７の代わりに、シャワーヘッド３７Ａを備えている。シャワーヘッド３７Ａは、４つの扇状の開口部２０１を有している。シャワーヘッド３７Ａは、開口部２０１を有する点以外は、第１の実施の形態で使用するシャワーヘッド３７と同様の構成である。
【００７１】
また、本実施の形態の基板処理装置２００は、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）における誘電体部材としてのマイクロ波透過板５１の代わりに、マイクロ波透過板５１Ａを備えている。マイクロ波透過板５１Ａは、４つの扇状の突起部２０３を有している。マイクロ波透過板５１Ａの突起部２０３は、シャワーヘッド３７Ａの開口部２０１に挿入されている。マイクロ波透過板５１Ａは、突起部２０３を有する点以外は、第１の実施の形態で使用するマイクロ波透過板５１と同様の構成である。
【００７２】
以下では、第１の実施の形態との相違点を中心に説明するとともに、図６及び図７において、図１〜図５と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図７において、符号３７ｃは、処理ガス導入路１５ｃに接続するガス流路である。
【００７３】
本実施の形態の基板処理装置２００では、マイクロ波透過板５１Ａの突起部２０３を介してマイクロ波を直接処理容器１内の処理空間Ｓ１に導入することができる。従って、透過窓４１からの真空紫外光８０の導入とは独立して、処理容器１内にマイクロ波を導入し、処理ガスのプラズマを生成させることができる。つまり、真空紫外光８０の導入による基板Ｓの処理と同時に、又は、時間をずらして、処理容器１内でプラズマを生成させて所定の処理を行うことができる。好ましい態様として、例えば、真空紫外光８０による基板Ｓの処理を補完する目的で、透過窓４１から真空紫外光８０を導入すると同時に、マイクロ波透過板５１Ａの突起部２０３を介して処理容器１内にマイクロ波を導入し、処理ガスのプラズマを生成させることができる。また、別の好ましい態様として、例えば、真空紫外光８０による基板Ｓの処理の後で、処理容器１内、特に透過窓４１の内壁面に付着した堆積物を除去するクリーニング処理の目的で、処理容器１内にマイクロ波を導入できる。この場合は、処理ガスとしてシャワーヘッド３７Ａからクリーニングガスを導入し、処理容器１内に導入したマイクロ波によってクリーニングガスのプラズマを生成させて処理容器１内のクリーニングを実施すればよい。
【００７４】
なお、本実施の形態の基板処理装置２００では、処理容器１内への真空紫外光８０の導入とマイクロ波の導入とを独立して制御するために、プラズマ発生室４０へマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入ユニット４３とは別に、処理容器１内へマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入ユニットを設けてもよい。
【００７５】
また、本実施の形態の基板処理装置２００において、開口部２０１及び突起部２０３の数は、４つに限らず、例えば一つでもよいし、複数でもよい。また、開口部２０１及び突起部２０３の平面形状も、扇形に限らず、例えば円形、多角形などとすることができる。
【００７６】
以上のように、本実施の形態の基板処理装置２００では、第１の実施の形態の基板処理装置１００との相違点として、処理容器１内に直接マイクロ波を導入してプラズマを生成できるようにしたので、真空紫外光８０による基板Ｓの処理を補完したり、処理容器１内のクリーニングなどの別の処理に利用できる。
【００７７】
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ため、説明を省略する。なお、本実施の形態の基板処理装置２００においても、第１の実施の形態の基板処理装置１００と同様に、プラズマ発生室４０が２つ以上に区分されていてもよい。
【００７８】
［第３の実施の形態］
次に、図８及び図９を参照しながら、本発明の第３の実施の形態の基板処理装置について説明する。図８は、第３の実施の形態に係る基板処理装置３００の概略構成を示す断面図である。図９は、図８のIX-IX線矢視の位置における水平断面図である。
【００７９】
本実施の形態の基板処理装置３００は、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）における光照射部５の代わりに、誘導電界によってプラズマを発生させて発光させる光照射部３０１を備えている。
【００８０】
＜光照射部＞
光照射部３０１は、プラズマによって紫外線を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に紫外線を照射する。本実施の形態において、光照射部３０１は、プラズマ発生室４０と、プラズマ発生室４０と処理空間Ｓ１とを隔てるとともに、プラズマから発せられる真空紫外光８０を透過させる誘電体材料からなる透過窓４１と、プラズマ発生室４０へ高周波を導入する高周波導入ユニット３０３と、を備えている。光照射部３０１は、マイクロ波導入ユニット４３の代わりに、高周波導入ユニット３０３を備えており、その点以外は、第１の実施の形態の光照射部５とほぼ同様の構成である。従って、以下では、第１の実施の形態との相違点を中心に説明するとともに、図８及び図９において、図１〜図５と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８１】
（プラズマ発生室）
プラズマ発生室４０は、内部で真空紫外光を発するプラズマを生成させる。プラズマ発生室４０は、枠体１５ａ、シャワーヘッド３７、後述する高周波透過窓３０５及び透過窓４１によって囲まれた空間である。本実施の形態の基板処理装置３００において、プラズマ発生室４０は、その外縁が高周波透過窓３０５によって画定されている点を除き、第１の実施の形態と同様の構成である。また、図８では図示を省略するが、プラズマ発生室４０には、ガス導入路４５及び排気路４７が接続されている（図９参照）。
【００８２】
（透過窓）
透過窓４１は、プラズマ発生室４０と処理空間Ｓ１とを隔てる隔壁である。また、透過窓４１は、載置台３に保持された状態の基板Ｓへ向けて供給される処理ガスに向けて真空紫外光８０を照射する。すなわち、処理ガス導入路１５ｃ及びシャワーヘッド３７を介して処理容器１内に導入された処理ガスは、処理空間Ｓ１を流下する過程で、周囲の透過窓４１から真空紫外光８０が照射される。透過窓４１の構成は、第１の実施の形態と同様の構成である。
【００８３】
（高周波導入ユニット）
高周波導入ユニット３０３は、主要な構成として、高周波透過窓３０５、アンテナ３０７、整合器３０９、高周波電源３１１、給電線３１３及びシールドカバー３１５を備えている。また、高周波透過窓３０５の周囲には、アンテナ３０７を収容するアンテナ室３１７が設けられている。
【００８４】
高周波透過窓３０５は、環状の透過窓４１の外側に配置された環状部材である。高周波透過窓３０５によって、プラズマ発生室４０の外周壁が形成されている。高周波透過窓３０５は、高周波を透過させる誘電体材料、例えば石英などにより構成されている。高周波透過窓３０５は、シャワーヘッド３７の下方において、外側からプラズマ生成空間４０を囲むように環状に配置されている。つまり、本実施の形態では、誘電体材料からなる２重の隔壁によって、プラズマ発生室４０の側壁が形成されている。
【００８５】
アンテナ３０７は、例えばコイル状をなし、複数箇所、例えば４箇所に配置されている。各アンテナ３０７は、それぞれプラズマ発生室４０の外部であって高周波透過窓３０５の外側（つまり、プラズマ発生室４０とは反対側）に固定されている。アンテナ３０７は、アンテナ室３１７に収容されている。アンテナ室３１７は、枠体１５ａ、高周波透過窓３０５、シャワーヘッド３７の外周部下面、及び、シールドカバー３１５によって形成される空間である。
【００８６】
整合器３０９と高周波電源３１１は、アンテナ室３１７の外部に設置されている。各アンテナ３０７の一端は、給電線３１３によって整合器３０９及び高周波電源３１１に接続されている。各アンテナ３０７の他端は、図示は省略するが、天井部１５の枠体１５ａに接続され、処理容器１を介して接地されている。プラズマ発生室４０でプラズマを生成する際には、各アンテナ３０７に、高周波電源３１１から誘導電界形成用の高周波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力）が供給される。これにより、高周波透過窓３０５を介して、プラズマ発生室４０内に誘導電界が形成される。この誘導電界によって、プラズマ発生室４０内でプラズマ生成用ガスが励起し、真空紫外光８０を発するプラズマが生成する。
【００８７】
シールドカバー３１５は、シャワーヘッド３７の外縁部および枠体１５ａの一部分に当接し、アンテナ室３１７を封止するように配置されている。シールドカバー３１５は、例えばアルミニウムやステンレス等の金属材料によって形成されている。シールドカバー３１５と、枠体１５ａの上端及びシャワーヘッド３７との間は、図示しない真空シール部材及び電磁波シール部材によりシールされている。なお、シールドカバー３１５は接地されている。
【００８８】
以上のように構成された基板処理装置３００では、処理空間Ｓ１を囲むように配置されたプラズマ発生室４０及び透過窓４１によって、処理ガスに向けて真空紫外光８０を効率良く照射することが可能になる。従って、従来のプラズマ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、環状に形成されたプラズマ発生室４０から光度の強い真空紫外光８０を処理空間Ｓ１の中心に向けて照射できるため、基板Ｓの大型化にも容易に対応できる。
【００８９】
［基板処理の手順］
次に、基板処理装置３００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８０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。
【００９０】
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３００の載置台３へ受け渡す。
【００９１】
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。
【００９２】
次に、排気装置１９を利用し、プラズマ発生室４０内を所定の圧力まで減圧排気する。そして、ガス供給装置２７からガス導入路４５を介してプラズマ生成用ガスをプラズマ発生室４０内に導入する。そして、高周波導入ユニット３０３によって、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力をプラズマ発生室４０内に導入する。導入された高周波により、プラズマ発生室４０内でプラズマ生成用ガスがプラズマ化し、プラズマが生成される。生成されたプラズマは、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光８０を発する。発生した真空紫外光８０は、透過窓４１を介して処理容器１内の処理空間Ｓ１へ向けて照射される。
【００９３】
次に、処理ガス導入路１５ｃからシャワーヘッド３７を介して処理空間Ｓ１に、処理ガスとして、例えばシランガスを導入する。透過窓４１を介して放射された真空紫外光８０は、処理空間Ｓ１においてシランガスに照射される。そして、真空紫外光８０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８０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。
【００９４】
次に、高周波電源３１１からの高周波の供給を停止するとともに、プラズマ発生室４０へのプラズマ生成用ガスの供給を停止し、プラズマ及び真空紫外光８０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。
【００９５】
上記方法によってシリコン薄膜を形成した後で、第１の実施の形態と同様に、処理空間Ｓ１へ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。また、第１の実施の形態と同様に、シリコン窒化膜を成膜する別の方法として、真空紫外光８０を照射しながら、処理空間Ｓ１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。
【００９６】
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ため、説明を省略する。なお、本実施の形態の基板処理装置３００においても、第１の実施の形態の基板処理装置１００と同様に、プラズマ発生室４０が２つ以上に区分されていてもよい。また、アンテナ室３１７も２つ以上に区分されていてもよい。
【００９７】
［第４の実施の形態］
次に、図１０を参照しながら、本発明の第４の実施の形態の基板処理装置について説明する。図１０は、第４の実施の形態に係る基板処理装置４００の概略構成を示す断面図である。
【００９８】
本実施の形態の基板処理装置４００は、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）における光照射部５の代わりに、誘導電界によってプラズマを発生させて発光させる光照射部３０１を備え、さらに、処理空間Ｓ１へむけて電磁波を導入する電磁波導入部４０１を備えている。また、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）におけるシャワーヘッド３７の代わりに、誘電体材料からなるシャワーヘッド４０３を備えている。シャワーヘッド４０３は、電磁波導入部４０１の構成部材でもある。また、シャワーヘッド４０３は、天井部１５の一部分を構成している。
【００９９】
＜光照射部＞
光照射部３０１は、プラズマによって紫外線を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に紫外線を照射する。本実施の形態における光照射部３０１において、アンテナ室３１７Ａ以外は、第３の実施の形態と同様の構成である。従って、以下では、相違点を中心に説明し、図１０において、図８及び図９と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態において、アンテナ３０７を収容するアンテナ室３１７Ａは、枠体１５ａ、高周波透過窓３０５、シャワーヘッド４０３の外周部下面、及び、シールドカバー４１３によって形成される空間である。
【０１００】
＜電磁波導入部＞
電磁波導入部４０１は、主要な構成として、シャワーヘッド４０３、アンテナ４０５、整合器４０７、高周波電源４０９、給電線４１１及びシールドカバー４１３を備えている。
【０１０１】
＜シャワーヘッド＞
シャワーヘッド４０３は、処理空間Ｓ１の上方に設けられている。シャワーヘッド４０３は、処理容器１内に処理ガスを導入する処理ガス導入部としての機能と、電磁波導入部４０１における電磁波導入窓としての機能とを有している。シャワーヘッド４０３の下面は、載置台３の上面（基板載置面）と平行に対向して配置されている。シャワーヘッド４０３の下面には、複数のガス噴射孔４０３ａが形成されている。また、シャワーヘッド４０３内には、処理ガス導入路１５ｃに連通し、処理ガスを拡散させるガス拡散空間４０３ｂが設けられている。処理ガス導入路１５ｃからシャワーヘッド４０３内のガス拡散空間４０３ｂに導入された処理ガスは、複数のガス噴射孔４０３ａを介してシャワーヘッド４０３の下方の処理空間Ｓ１へ供給される。
【０１０２】
シャワーヘッド４０３は、枠体１５ａの突出部１５ａ１によって間接的に支持されている。具体的には、シャワーヘッド４０３は、プラズマ発生室４０内に形成された支柱５０を介して突出部１５ａ１により支持されている。
【０１０３】
シャワーヘッド４０３は、電磁波を伝播させ得、かつ耐熱性を有する石英等の誘電体材料によって構成されている。また、シャワーヘッド４０３は、複数の板状誘電体部材（図示省略）を重ねあわせて、例えば拡散接合によって一体化した積層構造を有している。
【０１０４】
アンテナ４０５は、例えばコイル状をなし、シャワーヘッド４０３の上面に配置されている。アンテナ４０５は、処理容器１の外部であってシャワーヘッド４０３の外側に固定されている。
【０１０５】
各アンテナ４０５の一端は、給電線４１１によって整合器４０７及び高周波電源４０９に接続されている。各アンテナ４０５の他端は、図示は省略するが、天井部１５の枠体１５ａに接続され、処理容器１を介して接地されている。処理容器１内でプラズマを生成する際には、各アンテナ４０５に、高周波電源４０９から誘導電界形成用の高周波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力）が供給される。これにより、高周波透過窓としても機能するシャワーヘッド４０３を介して、処理空間Ｓ１に誘導電界が形成される。この誘導電界によって、処理空間Ｓ１でプラズマ生成用ガスが励起し、プラズマが生成する。
【０１０６】
シールドカバー４１３は、シャワーヘッド４０３の外縁部および枠体１５ａの一部分に当接し、アンテナ室３１７Ａを封止するように配置されている。シールドカバー４１３は、例えばアルミニウムやステンレス等の金属材料によって形成されている。シールドカバー４１３と、枠体１５ａの上端及びシャワーヘッド４０３との間は、図示しない真空シール部材及び電磁波シール部材によりシールされている。なお、シールドカバー４１３は接地されている。
【０１０７】
以上のように構成された基板処理装置４００では、処理空間Ｓ１を囲むように配置されたプラズマ発生室４０及び透過窓４１によって、処理ガスに向けて真空紫外光８０を効率良く照射することが可能になる。従って、従来のプラズマ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、環状に形成されたプラズマ発生室４０から光度の強い真空紫外光８０を処理空間Ｓ１の中心に向けて照射できるため、基板Ｓの大型化にも容易に対応できる。
【０１０８】
また、基板処理装置４００では、電磁波導入部４０１によって、電磁波を直接処理容器１内の処理空間Ｓ１に導入することができる。従って、透過窓４１からの真空紫外光８０の導入とは独立して、処理容器１内に高周波を導入し、誘導電界によって処理ガスのプラズマを生成させることができる。つまり、真空紫外光８０の導入による基板Ｓの処理と同時に、又は、時間をずらして、処理容器１内でプラズマを生成させて所定の処理を行うことができる。好ましい態様として、例えば、真空紫外光８０による基板Ｓの処理を補完する目的で、透過窓４１から真空紫外光８０を導入すると同時に、電磁波導入部４０１のシャワーヘッド４０３を介して処理容器１内に高周波を導入し、処理ガスのプラズマを生成させることができる。また、別の好ましい態様として、例えば、真空紫外光８０による基板Ｓの処理の後で、処理容器１内、特に透過窓４１の内壁面に付着した堆積物を除去するクリーニング処理の目的で、処理容器１内に高周波を導入できる。この場合は、処理ガスとしてシャワーヘッド４０３からクリーニングガスを導入し、処理容器１内に導入した高周波によってクリーニングガスのプラズマを生成させて処理容器１内のクリーニングを実施すればよい。
【０１０９】
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ため、説明を省略する。なお、本実施の形態の基板処理装置４００においても、第１の実施の形態の基板処理装置１００と同様に、プラズマ発生室４０は、２つ以上に区分されていてもよい。また、アンテナ室３１７Ａも２つ以上に区分されていてもよい。
【０１１０】
［第５の実施の形態］
次に、図１１及び図１２を参照しながら、本発明の第５の実施の形態の基板処理装置について説明する。図１１は、第５の実施の形態に係る基板処理装置５００の概略構成を示す断面図である。図１２は、基板処理装置５００の要部を拡大して示す断面図である。
【０１１１】
本実施の形態の基板処理装置５００は、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）における光照射部５の代わりに、誘導電界によってプラズマＰを発生させて発光させる光照射部３０１を備え、さらに、エッジライト方式で処理空間Ｓ１へ光を照射する光照射ユニット５０１を備えている。なお、光照射ユニット５０１は、天井部１５に装着されている。
【０１１２】
＜光照射部＞
光照射部３０１は、プラズマＰによって紫外線を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に紫外線を照射する。本実施の形態における光照射部３０１は、アンテナ室３１７Ｂ以外は、第３の実施の形態と同様の構成である。従って、以下では、相違点を中心に説明し、図１１及び図１２において、図８及び図９と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態において、アンテナ３０７を収容するアンテナ室３１７Ｂは、枠体１５ａ及び高周波透過窓３０５によって形成される空間である。なお、本実施の形態の基板処理装置５００では、処理容器１等の各構成部とガス供給源２９との接続配管、及び処理容器１等の各構成部と排気装置１９との接続配管については、部分的にのみ図示する。しかし、図１等と同様に、これらは配管で接続されており、各配管は、必要に応じて、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、バルブ類等を備えているものとする。
【０１１３】
＜光照射ユニット＞
光照射ユニット５０１は、プラズマＰによって紫外線を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に紫外線を照射する。本実施の形態において、光照射ユニット５０１は、２つのプラズマ発生室５０３Ａ及び５０３Ｂと、２つの高周波アンテナ（以下、単に「アンテナ」と記すことがある。）５０５Ａ及び５０５Ｂと、一つの導光板５０７と、反射部５０８を備えている。なお、２つのプラズマ発生室５０３Ａ，５０３Ｂを区別しない場合は、単に「プラズマ発生室５０３」と記す。また、２つのアンテナ５０５Ａ，５０５Ｂを区別しない場合は、単に「アンテナ５０５」と記す。
【０１１４】
（プラズマ発生室）
プラズマ発生室５０３は、内部で真空紫外光８０を発するプラズマＰを生成させる。各プラズマ発生室５０３は、枠体１５ａ、導光板５０７及び誘電体壁５０９によって囲まれた空間であり、本実施の形態では平面視弧状をなしている。誘電体壁５０９は、電磁波を透過する誘電体、例えば石英など、により構成されている。プラズマ発生室５０３は、図示しないシール部材によって気密に封止されている。
【０１１５】
各プラズマ発生室５０３には、ガス導入路５１１及び排気路５１３が接続されている。ガス導入路５１１及び排気路５１３は、いずれも、枠体１５ａに設けられたガスの流路である。ガス導入路５１１には、配管５１５を介してガス供給装置２７が接続されている。ガス供給装置２７の構成は、第１の実施の形態と同様である。なお、ガス導入路５１１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。
【０１１６】
排気路５１３は、排気管５１７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、プラズマ発生室５０３内を減圧し、所定の圧力に調節することができる。なお、図示及び説明を省略するが、排気管５１７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。また、排気路５１３は、排気装置１９とは別の排気装置に接続してもよい。
【０１１７】
（高周波アンテナ）
２つのアンテナ５０５Ａ，５０５Ｂは、それぞれプラズマ発生室５０３の外部であって誘電体壁５０９の上面に配置されている。各アンテナ５０５は、プラズマ発生室５０３の形状に合わせて、例えば平面視が略弧状をなしている。
【０１１８】
プラズマ発生室５０３の外部には、整合器５１９と、高周波電源５２１とが設置されている。各アンテナ５０５の一端は、整合器５１９を介して高周波電源５２１に接続されている。各アンテナ５０５の他端は、天井部１５のカバー１５ｂに接続され、処理容器１を介して接地されている。プラズマ発生室５０３でプラズマＰを生成する際には、アンテナ５０５に、高周波電源５２１から誘導電界形成用の高周波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力）が供給される。これにより、誘電体壁５０９を介して、プラズマ発生室５０３内に誘導電界が形成される。この誘導電界によって、プラズマ発生室５０３内でプラズマ生成用ガスが励起し、プラズマＰが生成する。
【０１１９】
（導光板）
導光板５０７は、板状をなし、天井部１５の枠体１５ａの突出部１５ａ２に支持されている。導光板５０７と枠体１５ａの突出部１５ａ２との間は、図示しないシール部材が配置され、気密性が維持されている。従って、導光板５０７により、処理容器１内の処理空間Ｓ１の気密性が保持される。なお、本実施の形態において、枠体１５ａは、２枚以上の金属板を積層することによって形成されている。
【０１２０】
導光板５０７は、載置台３に保持された状態の基板Ｓの処理面（すなわち、上面）に対して平行に、かつ、処理空間Ｓ１を介して基板Ｓの上方に配置されている。導光板５０７は、プラズマ発生室５０３で生成させたプラズマＰが発する真空紫外光８０を反射させながら伝播させ得る光透過性を有し、かつ耐熱性を有する材質、例えば石英、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等によって構成されている。
【０１２１】
導光板５０７は、図１２に示したように、第１の面５０７ａと、第２の面５０７ｂと、を有している。第１の面５０７ａは、反射部５０８に接する側の面である。第２の面５０７ｂは、ガス拡散空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１に臨み、導光板５０７内を反射しながら伝播する光を処理空間Ｓ１へ向けて放射する側の面である。ここで、第２の面５０７ｂには、導光板５０７から照射される光を拡散させるためのプリズム状の拡散面を形成してもよい。また、導光板５０７は、プラズマ発生室５０３に臨む端部の面（端面）５０７ｃを有している。
【０１２２】
プラズマ発生室５０３と導光板５０７とは、互いの側方において隣り合って配置されている。より具体的には、プラズマ発生室５０３には、導光板５０７の端面５０７ｃが露出している。そして、導光板５０７の端面５０７ｃから導光板５０７の内部へ紫外線、例えば真空紫外光８０を入射させるように構成されている。真空紫外光８０は、導光板５０７の端面５０７ｃに対しほぼ直角に入射する。
【０１２３】
（反射部）
反射部５０８は、導光板５０７の内部を伝播する真空紫外光８０を反射させて処理空間Ｓ１へ向けて照射させる。プラズマ発生室５０３で生成したプラズマＰの発光による真空紫外光８０は、導光板５０７の端面５０７ｃから導光板５０７内に入射する。そして、真空紫外光８０は、第１の面５０７ａ側では導光板５０７内を反射しながら基板Ｓの上面と平行な方向に伝播していく。例えば、導光板５０７の材質として合成石英を用いる場合、波長１９３．５ｎｍの真空紫外光８０の屈折率を１．５６１とすると、全反射角θは、θ＝Ｓｉｎ−１（１／１．５６１）＝３９．８４°となる。反射部５０８は、真空紫外光８０を反射させ、全反射角より小さな反射角の真空紫外光８０を処理容器１内のガス拡散空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１へ向けて放射させる。
【０１２４】
（シャワープレート）
本実施の形態の基板処理装置５００は、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）におけるシャワーヘッド３７に代えて、シャワープレート５２３を備えている。シャワープレート５２３は、載置台３の上面（基板載置面）と平行に、かつ対向して配置されており、複数の貫通孔５２３ａを有している。また、シャワープレート５２３は、導光板５０７と平行に、かつ導光板５０７の第２の面５０７ｂに対向して配置されている。シャワープレート５２３は、枠体１５ａの突出部１５ａ２に支持されている。シャワープレート５２３と導光板５０７との間には、処理ガス導入路１５ｃから供給される処理ガスを拡散させるガス拡散空間Ｓ２が形成されている。処理ガス導入路１５ｃのガス噴出孔は、ガス拡散空間Ｓ２に臨む位置に形成されている。処理ガス導入路１５ｃからシャワープレート５２３よりも上方のガス拡散空間Ｓ２に導入された処理ガスは、該ガス拡散空間Ｓ２を拡散し、複数の貫通孔５２３ａを介してシャワープレート５２３の下方の処理空間Ｓ１へ供給される。
【０１２５】
シャワープレート５２３は、例えば石英などの光透過性の材質で形成されている。シャワープレート５２３の上面は、導光板５０７側への光の反射を抑制するために、例えば凹凸形状を有していてもよい。また、シャワープレート５２３の下面は、シャワープレート５２３を透過する光を拡散させるために、例えばプリズム状に加工された拡散面を有していてもよい。
【０１２６】
以上のように構成された基板処理装置５００では、処理空間Ｓ１を囲むように配置されたプラズマ発生室４０及び透過窓４１によって、処理ガスに向けて真空紫外光８０を効率良く照射することが可能になる。従って、従来のプラズマ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、環状に形成されたプラズマ発生室４０から光度の強い真空紫外光８０を処理空間Ｓ１の中心に向けて照射できるため、基板Ｓの大型化にも容易に対応できる。
【０１２７】
また、本実施の形態の基板処理装置５００では、エッジライト方式で処理空間Ｓ１へ光を照射する光照射ユニット５０１により、導光板５０７に入射し、反射しながら伝播する真空紫外光８０を処理容器１内のガス拡散空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１へ向けて放射させることができる。エッジライト方式では、導光板５０７と反射部５０８との光路設計によって、真空紫外光８０を基板Ｓの処理面に対し平行な方向に拡散させてから、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、基板Ｓの面内に均一に真空紫外光８０を照射することができる。また、本実施の形態の基板処理装置５００では、エッジライト方式で処理空間Ｓ１へ光を照射する光照射ユニット５０１を併用することによって、処理空間Ｓ１へ放射される真空紫外光８０の光度を大幅に増加させることができるので、大型化する基板Ｓへの対応がさらに容易になる。
【０１２８】
［基板処理の手順］
以上のように構成された基板処理装置５００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８０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。
【０１２９】
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５００の載置台３へ受け渡す。
【０１３０】
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。
【０１３１】
次に、排気装置１９を利用し、プラズマ発生室４０内を所定の圧力まで減圧排気する。そして、ガス供給装置２７からガス導入路４５を介してプラズマ生成用ガスをプラズマ発生室４０内に導入する。また、高周波導入ユニット３０３によって例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力をプラズマ発生室４０内に導入する。導入された高周波により、プラズマ発生室４０内でプラズマ生成用ガスがプラズマ化し、プラズマＰが生成される。生成されたプラズマＰは、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光８０を発する。発生した真空紫外光８０は、透過窓４１を介して処理容器１内の処理空間Ｓ１へ向けて照射される。また、必要に応じて、光照射ユニット５０１により、真空紫外光８０を処理容器１内のガス拡散空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１へ向けて放射させる。
【０１３２】
次に、処理ガス導入路１５ｃからシャワープレート５２３を介して処理空間Ｓ１に、処理ガスとして、例えばシランガスを導入する。透過窓４１から、及び必要により光照射ユニット５０１を介して放射された真空紫外光８０は、処理空間Ｓ１においてシランガスに照射される。そして、真空紫外光８０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８０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。
【０１３３】
次に、高周波電源３１１，５２１からの高周波の供給を停止するとともに、プラズマ発生室４０、光照射ユニット５０１へのプラズマ生成用ガスの供給を停止し、プラズマＰ及び真空紫外光８０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。
【０１３４】
上記方法によってシリコン薄膜を形成した後で、第１の実施の形態と同様に、処理空間Ｓ１へ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。また、第１の実施の形態と同様に、シリコン窒化膜を成膜する別の方法として、真空紫外光８０を照射しながら、処理空間Ｓ１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。
【０１３５】
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ため、説明を省略する。なお、本実施の形態の基板処理装置５００においても、第１の実施の形態の基板処理装置１００と同様に、プラズマ発生室４０が２つ以上に区分されていてもよい。また、アンテナ室３１７Ｂも２つ以上に区分されていてもよい。
【０１３６】
［第６の実施の形態］
次に、図１３から図１４を参照しながら、本発明の第６の実施の形態の基板処理装置について説明する。図１３は、第６の実施の形態に係る基板処理装置６００の概略構成を示す断面図である。図１４は、発光パネル６０１の内部構造を示す部分斜視図である。
【０１３７】
本実施の形態の基板処理装置６００は、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）における光照射部５の代わりに、誘導電界によってプラズマＰを発生させて発光させる光照射部３０１を備え、さらに、処理空間Ｓ１へ光を照射する発光パネル６０１を備えている。なお、発光パネル６０１は、天井部１５に装着されている。
【０１３８】
＜光照射部＞
光照射部３０１は、プラズマＰによって紫外線を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に紫外線を照射する。本実施の形態における光照射部３０１は、第５の実施の形態と同様の構成である。従って、図１３において、図１１及び図１２と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。なお、本実施の形態の基板処理装置６００では、処理容器１等の各構成部とガス供給源２９との接続配管、及び処理容器１等の各構成部と排気装置１９との接続配管については、部分的にのみ図示する。しかし、図１等と同様に、これらは配管で接続されており、各配管は、必要に応じて、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、バルブ類等を備えているものとする。
【０１３９】
＜光照射ユニット＞
光照射ユニットとしての発光パネル６０１は、プラズマＰによって紫外線を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に紫外線を照射する。発光パネル６０１は、その内部に、複数の放電セル６０３を有している。発光パネル６０１は、放電セル６０３内で生成したプラズマＰによって真空紫外光８０を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に真空紫外光８０を照射する。発光パネル６０１は、全体として平板状をなし、図示しない螺子等の固定手段によって天井部１５の凹部に嵌め込まれるように装着されている。発光パネル６０１の平面形状は、基板Ｓの形状に応じて、例えば円形、多角形とすることができる。発光パネル６０１と天井部１５との間は、複数のシール部材（図示省略）によって気密に封止されている。発光パネル６０１は、載置台３に保持された状態の基板Ｓの処理面（すなわち、上面）に対して平行に、かつ、処理空間Ｓ１を介して基板Ｓの直上位置に配置されている。
【０１４０】
本実施の形態において、発光パネル６０１は、底板６０５と、底板６０５に対向して配置された天板６０７と、底板６０５と天板６０７との間に介在する複数の隔壁６０９と、を有している。これら底板６０５、天板６０７及び隔壁６０９によって、複数の長尺な放電セル６０３が形成されている。各放電セル６０３の内部は、プラズマを生成させるプラズマ生成空間となっている。また、発光パネル６０１は、放電セル６０３のそれぞれに対応して設けられた長尺な放電用電極６１１と、放電用電極６１１に対して直交する方向に設けられた複数の長尺なアドレス用電極６１３とを有している。
【０１４１】
底板６０５と天板６０７は、いずれも、複数の放電セル６０３に共通して設けられている。底板６０５と天板６０７は、互いに平行に設けられている。隔壁６０９は、互いに隣接する２つの放電セル６０３を隔てる役割を果たしている。
【０１４２】
底板６０５、天板６０７及び隔壁６０９は、電磁波を透過する誘電体材料で形成されている。また、少なくとも、ガス拡散空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１に臨む側の底板６０５は、光透過性材料で形成されている。底板６０５、天板６０７及び隔壁６０９の材質としては、例えば石英が好ましい。底板６０５、天板６０７及び隔壁６０９は、接合面で屈折率が変化しない接合方法で一体化した積層構造を有している。ここで、接合面で屈折率が変化しない接合方法としては、例えば拡散接合を挙げることができる。
【０１４３】
放電用電極６１１は、放電セル６０３の長手方向に対して平行に設けられている。本実施の形態では、放電用電極６１１は、一対の電極線６１１Ａと電極線６１１Ｂとによって構成されている。放電用電極６１１は、放電セル６０３とほぼ同等の長さで長尺に設けられている。放電用電極６１１は、給電線６１５を介して、処理容器１の外部の電源６１７に接続されている。
【０１４４】
放電用電極６１１は、光透過性を有することが好ましく、例えばＩＴＯ（インジウム・スズ・オキサイド）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などの透明電極材料によって形成することができる。
【０１４５】
アドレス用電極６１３は、放電用電極６１１に対して直交する方向に、複数設けられている。複数のアドレス用電極６１３は、複数の放電用電極６１１と格子状に交差するように長尺に形成されている。アドレス用電極６１３は、給電線６１９を介して、処理容器１の外部の電源６２１に接続されている。
【０１４６】
また、発光パネル６０１の各放電セル６０３には、それぞれプラズマ生成空間にプラズマ生成用のガスを導入するガス導入部６２３と、プラズマ生成空間を排気する排気部６２５と、が設けられている。各放電セル６０３のガス導入部６２３には、ガス導入管６２７が接続されている。各放電セル６０３の排気部６２５には、排気管６２９が接続されている。ガス導入管６２７及び排気管６２９は、放電セル６０３と等しい数だけ形成されている。なお、ガス導入管６２７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６２３と排気部６２５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。
【０１４７】
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と接続し、ガス導入部６２３へプラズマ生成用ガスを供給する一本又は複数本のガス導入管６２７とを備えている。また、ガス供給装置２７は、ガス導入管６２７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）と、複数の開閉バルブ（図示せず）を備えている。ガス導入部６２３から各放電セル６０３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および開閉バルブによって制御される。ガス供給源２９から各放電セル６０３へ供給されるプラズマ生成用ガスは、真空紫外光８０を発光するプラズマＰ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）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。
【０１４８】
排気管６２９は、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、放電セル６０３内を減圧し、所定の圧力に調節することができる。なお、図示及び説明を省略するが、排気管６２９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。また、排気管６２９は、排気装置１９とは別の排気装置に接続してもよい。
【０１４９】
次に、図１５を参照しながら、発光パネル６０１による光照射の原理について説明する。図１５は、２つの放電セル６０３の内部を模式的に示している。説明の便宜上、紙面に向かって左側を放電セル６０３Ａ、右側を放電セル６０３Ｂとして区別する。放電セル６０３Ａは放電が行われ、プラズマ生成空間にプラズマＰが生成している状態を示している。放電セル６０３Ｂは、放電前の状態を示している。
【０１５０】
まず、排気装置１９を利用し、放電セル６０３Ａ，６０３Ｂをそれぞれ所定の圧力まで減圧排気するとともに、ガス供給装置２７からガス導入管６２７及びガス導入部６２３を介してプラズマ生成用ガスを各放電セル６０３内に導入する。
【０１５１】
次に、放電セル６０３Ａ内でプラズマＰを発生させるため、アドレス用電極６１３と放電セル６０３Ａに対応する放電用電極６１１にそれぞれ電圧を印加し、放電セル６０３Ａ内で小さな放電（アドレス放電）を生じさせる。このアドレス放電を種火として、放電セル６０３Ａに対応する放電用電極６１１の一対の電極線６１１Ａ，６１１Ｂ間に直流電圧又は交流電圧を印加することによって、図１５に示すように、放電セル６０３Ａ内でプラズマ生成用ガスのプラズマＰを生成させる。放電セル６０３Ａ内のプラズマＰは、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光８０を発する。発生した真空紫外光８０は、底板６０５を介して処理容器１内の処理空間Ｓ１へ向けて放射される。プラズマＰ及び真空紫外光８０は、放電セル６０３Ａに対応する放電用電極６１１への電圧の印加を停止することによって消滅する。
【０１５２】
図示は省略するが、放電セル６０３Ｂ内でプラズマを発生させる手順も、上記と同様に行うことができる。まず、アドレス用電極６１３と放電セル６０３Ｂに対応する放電用電極６１１にそれぞれ電圧を印加し、放電セル６０３Ｂ内で、小さな放電（アドレス放電）を生じさせる。このアドレス放電を種火として、放電セル６０３Ｂに対応する放電用電極６１１の一対の電極線６１１Ａ，６１１Ｂ間に直流電圧又は交流電圧を印加することによって、放電セル６０３Ｂ内でプラズマ生成用ガスのプラズマＰを生成させる。放電セル６０３Ｂ内のプラズマＰは、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光８０を発する。発生した真空紫外光８０は、底板６０５を介して処理容器１内の処理空間Ｓ１へ向けて放射される。プラズマＰ及び真空紫外光８０は、放電セル６０３Ｂに対応する放電用電極６１１への電圧の印加を停止することによって消滅する。
【０１５３】
以上のように、発光パネル６０１は、格子状に配設したアドレス用電極６１３及び放電用電極６１１への印加電圧の切替えによって、任意の放電セル６０３を選択してプラズマＰを発生させることができる。もちろん、すべての放電セル６０３で同時にプラズマＰを発生させ、発光パネル６０１の底板６０５の全域から処理容器１内の処理空間Ｓ１へ向けて真空紫外光８０を照射することもできる。また、放電セル６０３Ａと放電セル６０３Ｂにおいて、導入するプラズマ生成用ガスの種類を変えることもできる。
【０１５４】
また、発光パネル６０１は、アドレス用電極６１３及び放電用電極６１１へ印加する電圧を制御することによって、両電極の所定の交差部位においてプラズマＰの発光エネルギーに強弱を持たせることができる。従って、発光パネル６０１を用いることによって、基板Ｓの面内に均一に真空紫外光８０を照射できるだけでなく、局所的に真空紫外光８０の光量を増加もしくは減少させて、基板Ｓの面内における処理内容、例えば成膜速度や加熱温度など、を変化させることもできる。
【０１５５】
放電セル６０３への電圧印加方式としては、底板６０５に放電用電極６１１としての一対の電極線６１１Ａ，６１１Ｂを配設するとともにアドレス用電極６１３を配設する３電極・平行電極方式でもよいし、放電セル６０３の互いに対向する底板６０５及び天板６０７に、一対の放電用電極６１１を対向して配設する２電極・対向電極方式でもよい。
【０１５６】
（シャワープレート）
本実施の形態の基板処理装置６００は、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）におけるシャワーヘッド３７に代えて、シャワープレート６３３を備えている。シャワープレート６３３は、枠体１５ａの突出部１５ａ２に支持されている。シャワープレート６３３は、載置台３の上面（基板載置面）と平行に、かつ対向して配置されており、複数の貫通孔６３３ａを有している。シャワープレート６３３と発光パネル６０１の底板６０５との間には、処理ガス導入路１５ｃから供給される処理ガスを拡散させるガス拡散空間Ｓ２が形成されている。処理ガス導入路１５ｃのガス噴出孔は、ガス拡散空間Ｓ２に臨む位置に形成されている。処理ガス導入路１５ｃからシャワープレート６３３よりも上方のガス拡散空間Ｓ２に導入された処理ガスは、該ガス拡散空間Ｓ２を拡散し、複数の貫通孔６３３ａを介してシャワープレート６３３の下方の処理空間Ｓ１へ供給される。
【０１５７】
シャワープレート６３３は、例えば石英などの光透過性の材質で形成されている。シャワープレート６３３の上面は、発光パネル６０１側への光の反射を抑制するために、例えば凹凸形状を有していてもよい。また、シャワープレート６３３の下面は、シャワープレート６３３を透過する光を拡散させるために、例えばプリズム状に加工された拡散面を有していてもよい。
【０１５８】
以上のように構成された基板処理装置６００では、処理空間Ｓ１を囲むように配置されたプラズマ発生室４０及び透過窓４１によって、処理ガスに向けて真空紫外光８０を効率良く照射することが可能になる。従って、従来のプラズマ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、環状に形成されたプラズマ発生室４０から光度の強い真空紫外光８０を処理空間Ｓ１の中心に向けて照射できるため、基板Ｓの大型化にも容易に対応できる。
【０１５９】
また、本実施の形態の基板処理装置６００では、処理空間Ｓ１へ光を照射する光照射ユニットとしての発光パネル６０１により、真空紫外光８０を処理容器１内のガス拡散空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１へ向けて放射させることができる。発光パネル方式では、真空紫外光８０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、基板Ｓの面内に均一に真空紫外光８０を照射することができる。また、本実施の形態の基板処理装置６００では、発光パネル６０１を併用することによって、処理空間Ｓ１へ放射される真空紫外光８０の光度を大幅に増加させることができるので、基板Ｓの大型化への対応がさらに容易になる。また、ユニット化された発光パネル６０１を光照射源として併用することによって、簡易な装置構成で目的の基板処理を行うことが可能になる。
【０１６０】
［基板処理の手順］
以上のように構成された基板処理装置６００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８０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。
【０１６１】
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６００の載置台３へ受け渡す。
【０１６２】
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。
【０１６３】
次に、排気装置１９を利用し、プラズマ発生室４０内を所定の圧力まで減圧排気する。そして、ガス供給装置２７からガス導入路４５を介してプラズマ生成用ガスをプラズマ発生室４０内に導入する。また、高周波導入ユニット３０３によって例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力をプラズマ発生室４０内に導入する。導入された高周波により、プラズマ発生室４０内でプラズマ生成用ガスがプラズマ化し、プラズマＰが生成される。生成されたプラズマＰは、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光８０を発する。発生した真空紫外光８０は、透過窓４１を介して処理容器１内の処理空間Ｓ１へ向けて照射される。また、必要に応じて、発光パネル６０１により、真空紫外光８０を処理容器１内のガス拡散空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１へ向けて放射させる。
【０１６４】
次に、処理ガス導入路１５ｃからシャワープレート６３３を介して処理空間Ｓ１に、処理ガスとして、例えばシランガスを導入する。透過窓４１から、及び必要により発光パネル６０１を介して放射された真空紫外光８０は、処理空間Ｓ１においてシランガスに照射される。そして、真空紫外光８０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８０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。
【０１６５】
次に、高周波電源３１１からの高周波及び電源６１７からの電力の供給を停止するとともに、プラズマ発生室４０、発光パネル６０１へのプラズマ生成用ガスの供給を停止し、プラズマＰ及び真空紫外光８０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。
【０１６６】
上記方法によってシリコン薄膜を形成した後で、第１の実施の形態と同様に、処理空間Ｓ１へ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。また、第１の実施の形態と同様に、シリコン窒化膜を成膜する別の方法として、真空紫外光８０を照射しながら、処理空間Ｓ１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。
【０１６７】
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ため、説明を省略する。なお、本実施の形態の基板処理装置６００においても、第１の実施の形態の基板処理装置１００と同様に、プラズマ発生室４０は、２つ以上に区分されていてもよい。また、アンテナ室３１７Ｂも２つ以上に区分されていてもよい。
【０１６８】
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、真空紫外光８０を発生させるためのプラズマＰの生成方法としてマイクロ波プラズマ方式と誘導結合プラズマ方式を例に挙げたが、例えば、平行平板方式、表面波プラズマ方式、ＥＣＲ（Electron  Cyclotron  Resonance）プラズマ方式、ヘリコン波プラズマ方式など他の方式も適用可能である。
【０１６９】
また、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８０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。
【０１７０】
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】
【０１７１】
１…処理容器、３…載置台、５…光照射部、７…制御部、１１…底壁、１３…側壁、１３ａ…搬入出口、１５…天井部、１５ａ…枠体、１５ａ１…突出部、１５ｂ…カバー、１５ｂ１…開口部、１５ｃ…処理ガス導入路、１７…排気管、１９…排気装置、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…シャワーヘッド、４０…プラズマ発生室、４１…透過窓、４３…マイクロ波導入ユニット、４９…排気管、５０…支柱、５１…マイクロ波透過板、５３…平面アンテナ、５５…誘電体板、５７…導波管、５７ａ…同軸導波管、５７ｃ…内導体、５９…マッチング回路、６１…マイクロ波発生装置、６３…モード変換器、７１…コントローラ、７２…ユーザーインターフェース、７３…記憶部、１００…基板処理装置、Ｓ…基板、Ｓ１…処理空間、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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【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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