(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】光照射ユニットとしての発光パネル５は、その内部に、複数の放電セル４０と、放電セル４０のそれぞれに対応して設けられた長尺な放電用電極４７と、放電用電極４７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５３とを有している。各放電セル４０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。発光パネル５は、放電セル４０内で生成した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。【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、
前記処理空間へ向けて前記基板を処理するための光を照射する光照射ユニットと、
を備え、前記光照射ユニットは、
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、
を備えている基板処理装置。
【請求項２】
前記光照射ユニットは、前記放電用電極に対して直交する方向に設けられた複数のアドレス用電極をさらに備えている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記光照射ユニットは、前記処理容器の上部において前記処理空間を隔てて前記基板保持部に保持された前記基板に対向して設けられている請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記光照射ユニットは、
複数の前記放電セルに共通して設けられた底板と、
前記底板に対向して配置され、複数の前記放電セルに共通して設けられた天板と、
前記底板と天板との間に介在するとともに、互いに隣接する前記放電セルを隔てる複数の隔壁と、
を有している請求項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】
前記底板、前記天板及び前記隔壁が、誘電体材料で形成されている請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
少なくとも、前記底板が光透過性材料で形成されている請求項４または５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記天板の外側の面に、光を反射させる光反射部を備えている請求項４から６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記底板の外側の面に、光を散乱させて拡散させる光拡散部を備えている請求項４から７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記放電セルは、
プラズマを発生させるプラズマ生成空間にプラズマ生成用のガスを導入する第１のガス導入部と、
前記プラズマ生成空間を排気する第１の排気部と、
を備えている請求項１から８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記光照射ユニットの下方に、前記基板を処理する処理ガスを導入する第２のガス導入部を有している請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記放電セル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１０のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
請求項１から１１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する、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。
【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】
【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、前記処理空間へ向けて前記基板を処理するための光を照射する光照射ユニットと、を備えている。本発明の基板処理装置において、前記光照射ユニットは、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、を備えている。
【０００９】
本発明の基板処理装置において、前記光照射ユニットは、前記放電用電極に対して直交する方向に設けられた複数のアドレス用電極をさらに備えていてもよい。
【００１０】
本発明の基板処理装置において、前記光照射ユニットは、前記処理容器の上部において前記処理空間を隔てて前記基板保持部に保持された前記基板に対向して設けられていてもよい。
【００１１】
本発明の基板処理装置において、前記光照射ユニットは、複数の前記放電セルに共通して設けられた底板と、前記底板に対向して配置され、複数の前記放電セルに共通して設けられた天板と、前記底板と天板との間に介在するとともに、互いに隣接する前記放電セルを隔てる複数の隔壁と、を有していてもよい。
【００１２】
本発明の基板処理装置において、前記底板、前記天板及び前記隔壁が、誘電体材料で形成されていてもよい。
【００１３】
本発明の基板処理装置は、少なくとも、前記底板が光透過性材料で形成されていてもよい。
【００１４】
本発明の基板処理装置は、前記天板の外側の面に、光を反射させる光反射部を備えていてもよい。
【００１５】
本発明の基板処理装置は、前記底板の外側の面に、光を散乱させて拡散させる光拡散部を備えていてもよい。
【００１６】
本発明の基板処理装置において、前記放電セルは、プラズマを発生させるプラズマ生成空間にプラズマ生成用のガスを導入する第１のガス導入部と、前記プラズマ生成空間を排気する第１の排気部と、を備えていてもよい。
【００１７】
本発明の基板処理装置は、前記光照射ユニットの下方に、前記基板を処理する処理ガスを導入する第２のガス導入部を有していてもよい。
【００１８】
本発明の基板処理装置は、前記放電セル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。
【００１９】
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】
【００２０】
本発明の基板処理装置及び基板処理方法によれば、互いに平行に形成された複数の放電セルで生成させたプラズマの発光を利用することによって、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】
【００２１】
【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の基板処理装置の要部を示す断面図である。
【図３】図１の基板処理装置の別の要部を示す断面図である。
【図４】図１の基板処理装置に用いる発光パネルの外観斜視図である。
【図５】発光パネルの内部構造を示す説明図である。
【図６】発光パネルによる光照射の原理を模式的に説明する図面である。
【図７】図６に続き、発光パネルによる光照射の原理を模式的に説明する図面である。
【図８】図７に続き、発光パネルによる光照射の原理を模式的に説明する図面である。
【図９】放電セルへの電圧印加方式の一例を説明する図面である。
【図１０】放電セルへの電圧印加方式の別の例を説明する図面である。
【図１１】放電セルへの電圧印加方式のさらに別の例を説明する図面である。
【図１２】放電セルへの電圧印加方式のさらに別の例を説明する図面である。
【図１３】発光パネルの好ましい態様の説明図である。
【図１４】発光パネルの別の好ましい態様の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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及び図３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。
【００２３】
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ユニットとしての発光パネル５と、制御部７とを備えている。
【００２４】
＜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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
側壁１３には、処理容器１内にガスを導入するガス導入部１３ｂが設けられている。ガス導入部１３ｂは、側壁１３の内部に形成された流路である。ガス導入部１３ｂは、ガス供給装置２７に接続されている。なお、ガス導入部１３ｂは、側壁１３以外の位置、例えば天井部１５などに設けてもよい。
【００２８】
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。また、天井部１５は、発光パネル５を装着する凹部１５ａを有している。
【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。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。
【００３１】
＜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。
【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１３ｂとを接続し、ガス導入部１３ｂ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１３ｂ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、パージ用ガスなど、処理の目的に応じて選択できる。
【００３３】
（シャワープレート）
シャワープレート３７は、図示しない固定具によって側壁１３に支持されている。シャワープレート３７は、発光パネル５と平行に、かつ発光パネル５の下面に対向して配置されており、複数の貫通孔３７ａを有している。シャワープレート３７と発光パネル５との間の空間Ｓ２は、ガス導入部１３ｂ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１３ｂのガス噴出孔は、空間Ｓ２に臨む位置に形成されている。ガス導入部１３ｂからシャワープレート３７よりも上方の空間Ｓ２に導入された処理ガスは、該空間Ｓ２を拡散し、複数の貫通孔３７ａを介してシャワープレート３７の下方の処理空間Ｓ１へ供給される。
【００３４】
シャワープレート３７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３７の上面は、発光パネル５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３７の下面は、シャワープレート３７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。
【００３５】
＜光照射ユニット＞
図４は、光照射ユニットとしての発光パネル５の外観を示す斜視図である。図５は、発光パネル５の内部構造を示す部分斜視図である。発光パネル５は、その内部に、複数の放電セル４０を有している。発光パネル５は、放電セル４０内で生成した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。発光パネル５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１５ａに嵌め込まれるように装着されている。発光パネル５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５と天井部１５との間は、図２及び図３に示すように、複数のシール部材３９（一つのみ図示）によって気密に封止されている。なお、シール部材３９の配置は、図示の態様に限るものではない。発光パネル５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。
【００３６】
本実施の形態において、発光パネル５は、薄い立方体形状をなし、底板４１と、底板４１に対向して配置された天板４３と、底板４１と天板４３との間に介在する複数の隔壁４５と、側部を塞ぐ側壁４６と、を有している。これら底板４１、天板４３、隔壁４５及び側壁４６によって、複数の長尺な放電セル４０が形成されている。各放電セル４０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。放電セル４０の幅は、特に制限はないが、例えば０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内とすることが可能であり、隣り合う放電セル４０どうしの間隔（つまり、隔壁４５の厚み）は、例えば１ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内とすることができる。
【００３７】
また、発光パネル５は、放電セル４０のそれぞれに対応して設けられた長尺な放電用電極４７と、放電用電極４７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５３とを有している。
【００３８】
底板４１と天板４３は、いずれも、複数の放電セル４０に共通して設けられている。底板４１と天板４３は、互いに平行に設けられている。隔壁４５は、互いに隣接する２つの放電セル４０を隔てる役割を果たしている。
【００３９】
底板４１、天板４３及び隔壁４５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、空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１に臨む側の底板４１は、光透過性材料で形成されている。底板４１、天板４３及び隔壁４５の材質としては、例えば石英が好ましい。底板４１、天板４３及び隔壁４５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。
【００４０】
放電用電極４７は、放電セル４０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４７は、一対の電極線４７Ａと電極線４７Ｂとによって構成されている。放電用電極４７は、放電セル４０とほぼ同等の長さで長尺に設けられている。放電用電極４７は、給電線４９を介して、処理容器１の外部の電源５１に接続されている。図４では、放電用電極４７と給電線４９との接続端子部を符号４９Ａ，４９Ｂで示している。
【００４１】
放電用電極４７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）、ＳｎＯ（酸化錫）などの透明電極材料によって形成することができる。また、放電用電極４７は、金属電極材料（銅、ニッケルなど）であってもよい。この場合、放電セル４０の幅を広くしたり、隣り合う放電セル４０どうしの間隔を広げたりして、光透過面積を大きくするように形成することが好ましい。
【００４２】
アドレス用電極５３は、放電用電極４７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５３は、複数の放電用電極４７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５３は、給電線５５を介して、処理容器１の外部の電源５７に接続されている。図４では、アドレス用電極５３と給電線５５との接続端子部を符号５５Ａ，５５Ｂで示している。
【００４３】
また、発光パネル５の各放電セル４０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６１と、プラズマ生成空間を排気する排気部６３と、が設けられている。各放電セル４０のガス導入部６１には、ガス導入路６５が接続されている。各放電セル４０の排気部６３には、排気路６７が接続されている。複数のガス導入路６５及び複数の排気路６７は、いずれも、天井部１５に設けられたガスの流路である。ガス導入路６５及び排気路６７は、放電セル４０と等しい数だけ形成されている。ガス導入路６５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、ガス導入路６５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６１と排気部６３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。
【００４４】
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とガス導入路６５とを接続し、ガス導入路６５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。ガス導入部６１から各放電セル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から各放電セル４０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）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。
【００４５】
排気路６７は、排気管６９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、放電セル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６９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と放電用電極同様に、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等では代表的に開閉バルブ７０のみを図示している。また、排気路６７は、排気装置１９とは別の排気装置に接続してもよい。
【００４６】
＜パージガス導入機構＞
天井部１５と発光パネル５との間には、空隙部７１が形成されている。空隙部７１は、金属製の天井部１５と誘電体材料からなる放電セル４０との間の熱膨張率の違いによる歪を解消する作用を有している。
【００４７】
天井部１５の中央には、発光パネル５と天井部１５との間の空隙部７１にパージ用ガスを導入するパージガス導入部７３が設けられている。パージガス導入部７３は、天井部１５を貫通し、空隙部７１に連通している。パージガス導入部７３は、ガス供給装置２７に接続されている。なお、パージガス導入部７３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。
【００４８】
本実施の形態において、ガス供給装置２７のガス供給源２９は、パージガスを保持するパージガス貯留部（図示省略）を有している。また、ガス供給装置２７は、ガス供給源２９とパージガス導入部７３とを接続し、パージガス導入部７３へパージガスを供給する配管３１Ｃを備えている。また、ガス供給装置２７は、配管３１Ｃ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）３３Ｃと、複数の開閉バルブ３５Ｃ（２つのみ図示）を備えている。パージガス導入部７３から空隙部７１内に導入されるパージガスの流量等は、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から空隙部７１へ供給されるパージガスは、例えば窒素などの不活性ガスを用いることができる。
【００４９】
また、発光パネル５と天井部１５との間の空隙部７１を減圧排気するため、排気装置１９又は他の排気設備と接続する配管を空隙部７１に連通させて配備してもよい。空隙部７１を真空に保持することによって、処理容器１内を真空にした場合に発光パネル５に加わる圧力を軽減することができる。
【００５０】
＜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。
【００５１】
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。この際に制御部７は、例えば、電源５１からの任意の放電用電極４７の選択およびその印加電圧の大きさ、又は、電源５７からの任意のアドレス用電極５３の選択およびその印加電圧の大きさを調節することによって、発光パネル５の面内での発光光量の大きさや光量の分布などを精密に制御することができる。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。
【００５２】
次に、図６〜図８を参照しながら、発光パネル５による光照射の原理について説明する。図６〜図８は、２つの放電セル４０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４０Ａ、右側を放電セル４０Ｂとして区別する。図６は、放電前の状態を示している。図７は、片側の放電セル４０Ａで放電が行われ、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。図８は、図７とは別の放電セル４０Ｂで放電が行われ、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。
【００５３】
図６は、放電前の準備段階である。まず、排気装置１９を利用し、放電セル４０Ａ，４０Ｂ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から配管３１Ｂ、ガス導入路６５及びガス導入部６１を介してプラズマ生成用ガスを放電セル４０内に導入する。
【００５４】
次に、放電セル４０Ａ内でプラズマを発生させるため、アドレス用電極５３と放電セル４０Ａに対応する放電用電極４７にそれぞれ電圧を印加し、放電セル４０Ａ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、次に放電セル４０Ａに対応する放電用電極４７の一対の電極線４７Ａ，４７Ｂ間に直流電圧又は交流電圧を印加することによって発光放電が生じ、図７に示すように、放電セル４０Ａ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４０Ａ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、底板４１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２００は、放電セル４０Ａに対応する放電用電極４７への電圧の印加を停止することによって消滅する。なお、アドレス放電を省略し、直接、電極線４７Ａ，４７Ｂ間に電圧を印加することによって発光放電を生じさせてもよい。
【００５５】
次に、放電セル４０Ｂ内でプラズマを発生させるため、アドレス用電極５３と放電セル４０Ｂに対応する放電用電極４７にそれぞれ電圧を印加し、放電セル４０Ｂ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、次に放電セル４０Ｂに対応する放電用電極４７の一対の電極線４７Ａ，４７Ｂ間に直流電圧又は交流電圧を印加することによって発光放電が生じ、図８に示すように、放電セル４０Ｂ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４０Ｂ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、底板４１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２００は、放電セル４０Ｂに対応する放電用電極４７への電圧の印加を停止することによって消滅する。なお、アドレス放電を省略し、直接、電極線４７Ａ，４７Ｂ間に電圧を印加することによって発光放電を生じさせてもよい。
【００５６】
以上のように、発光パネル５は、格子状に配設したアドレス用電極５３及び放電用電極４７への印加電圧の切替えによって、任意の放電セル４０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４０で同時にプラズマＰを発生させ、発光パネル５の底板４１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２００を照射することもできる。また、放電セル４０Ａと放電セル４０Ｂ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。
【００５７】
また、発光パネル５は、アドレス用電極５３及び放電用電極４７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５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２００を照射できるだけでなく、局所的に真空紫外光２００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。
【００５８】
ここで、図９〜図１２を参照しながら、放電セル４０への電圧印加方式について例を挙げて説明する。図９〜図１２は、放電セル４０のプラズマ生成空間への電圧印加の代表的な態様を模式的に示している。
【００５９】
図９及び図１０は、放電セル４０を形成する底板４１に放電用電極４７としての一対の電極線４７Ａ，４７Ｂを配設した平行電極方式である。図９では、プラズマ生成空間にプラズマ生成ガスを充填した状態で一対の電極線４７Ａ，４７Ｂ間に直流電圧（ＤＣ）を印加することによってプラズマＰを生成させた状態を示している。一方、図１０は、プラズマ生成空間にプラズマ生成ガスを充填した状態で一対の電極線４７Ａ，４７Ｂ間に交流電圧（ＡＣ）を印加することによってプラズマＰを生成させた状態を示している。図９及び図１０は、いずれもアドレス用電極５３を利用する３電極方式である。
【００６０】
図１１及び図１２は、放電セル４０の互いに対向する底板４１及び天板４３に、一対の放電用電極４７を対向して配設した対向電極方式である。すなわち、底板４１には電極線４７Ｃが配設され、天板４３には電極線４７Ｄが配設されている。図１１では、プラズマ生成空間にプラズマ生成ガスを充填した状態で一対の電極線４７Ｃ，４７Ｄ間に直流電圧（ＤＣ）を印加することによってプラズマＰを生成させた状態を示している。一方、図１２は、プラズマ生成空間にプラズマ生成ガスを充填した状態で一対の電極線４７Ｃ，４７Ｄ間に交流電圧（ＡＣ）を印加することによってプラズマＰを生成させた状態を示している。図１１及び図１２は、いずれもアドレス用電極５３を利用しない２電極方式を示している。このように、発光パネル５には、アドレス用電極５３を設けなくてもよい。
【００６１】
図１の基板処理装置１００において、発光パネル５は、図９又は図１０に示す３電極・平行電極方式を例示しているが、図１１又は図１２に示す２電極・対向電極方式を採用してもよい。
【００６２】
次に、図１３及び図１４を参照しながら、本実施の形態の基板処理装置１００で使用する発光パネル５の好ましい態様について説明する。図１３は、発光パネル５の天板４３の上面（つまり、天板４３における放電セル４０内のプラズマ生成空間に臨む面とは反対の外側の面）に光反射部９１を設けた例を示している。光反射部９１は、プラズマＰから発せられた真空紫外光２００のうち、天板４３の上方へ抜けようとする光を底板４１側へ向けて反射させる。光反射部９１は、光を反射する性質の部材又は薄膜によって形成できる。光反射部９１を設けることによって、真空紫外光２００の利用効率を高め、輝度を向上させることができる。この場合、光反射部９１は、例えば二酸化チタン、硫酸バリウムなどの光学的な反射率の高い材料をスクリーン印刷法などの手法によって所定のパターン状の薄膜として天板４３に印刷することにより形成できる。また、光反射部９１は、天板４３の上面に、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどの透明樹脂を微細発泡させた薄膜を設けることによって形成してもよい。また、光反射部９１は、例えばアルミニウム箔などの光反射性の材質のシートを天板４３の上面に貼り合わせることなどによって形成することもできる。
【００６３】
図１４は、発光パネル５の底板４１の外側の下面（つまり、底板４１における放電セル４０内のプラズマ生成空間に臨む面と反対の外側の面）に光拡散部９３を設けた例を示している。光拡散部９３は、底板４１を透過する光を散乱させて処理空間Ｓ１へ拡散させる。光拡散部９３によって、真空紫外光２００を処理空間Ｓ１の全域に拡散させることができる。光拡散部９３は、例えば底板４１の下面をプリズム状に加工した拡散面によって形成することができる。
【００６４】
なお、発光パネル５には、光反射部９１と光拡散部９３の両方を設けることもできる。
【００６５】
［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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
次に、排気装置１９を利用し、各放電セル４０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、ガス導入路６５及びガス導入部６１を介してプラズマ生成用ガスを放電セル４０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及び開閉バルブ７０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放電セル４０を封止する。
【００６９】
次に、プラズマを発生させる位置を決めるため、アドレス用電極５３と放電用電極４７にそれぞれ着火用電圧（３００〜４００Ｖ）を印加し、局所的な放電（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、選択した放電セル４０に対応する放電用電極４７の一対の電極線４７Ａ，４７Ｂ間に電源５１から放電維持電圧（直流電圧又は交流電圧で１５０〜２００Ｖ）を印加する。これによって、放電セル４０内で発光放電が生じ、プラズマ生成用ガスがプラズマ化する。生成されたプラズマ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、底板４１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。また、アドレス用電極５３に制御電圧（５０〜１５０Ｖ）を印加して放電セル４０内のプラズマを制御することができる。
【００７０】
次に、ガス導入部１３ｂからシャワープレート３７よりも上方の空間Ｓ２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１３ｂから空間Ｓ２に導入されたシランガスは、発光パネル５の直下で拡散し、複数の貫通孔３７ａを介してシャワープレート３７の下方の処理空間Ｓ１へ供給される。シャワープレート３７よりも上方の空間Ｓ２では、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。また、発光パネル５から放射された真空紫外光２００は、シャワープレート３７を透過し、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においても、シランガスに真空紫外光２００が照射される。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。
【００７１】
次に、電源５１から放電用電極４７への電力供給を停止し、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。
【００７２】
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１３ｂから空間Ｓ２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。
【００７３】
また、シリコン窒化膜を成膜する別の方法として、発光パネル５によって真空紫外光２００を照射しながら、ガス導入部１３ｂから空間Ｓ２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。
【００７４】
以上のように、本実施の形態の基板処理装置１００では、発光パネル５を備えているので、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、基板Ｓの大型化にも容易に対応できる。
【００７５】
また、本実施の形態の基板処理装置１００では、ユニット化された発光パネル５を光照射源として用いるので、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。
【００７６】
本実施の形態の基板処理装置１００では、発光パネル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。また、各放電セル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、複数の放電セル４０で、処理ガスの種類に応じた異なる波長の光を発光させることも可能である。
【００７７】
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。
【００７８】
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】
【００７９】
１…処理容器、３…載置台、５…発光パネル、７…制御部、１１…底壁、１３…側壁、１３ａ…搬入出口、１５…天井部、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，３１Ｃ…配管、３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ…マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ…開閉バルブ、３７…シャワープレート、４０…放電セル、６５…ガス導入路、６７…排気路、６９…排気管、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…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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