(57)【要約】【課題】遠隔チャンバや専用のマイクロ波源などが不要な簡単な構成で、処理室内の堆積物をクリーニングできる技術を提供する。【解決手段】導波管３５に伝播させたマイクロ波を処理室５の内面に配置された誘電体４６に伝播させることにより、処理室５内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、処理室５内に配置された被処理体Ｇにプラズマ処理を施すプラズマ処理装置１であって、導波管３５内に、少なくとも一部が誘電体材料からなる仕切り壁６５で囲まれた空間部６６が形成され、この空間部６６を通って、処理室５にクリーニングガスを供給させるクリーニングガス流路６１が設けられている。【選択図】図３
2008098474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管に伝播させたマイクロ波を処理室の内面に配置された誘電体に伝播させることにより、処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記導波管内に、少なくとも一部が誘電体材料からなる仕切り壁で囲まれた空間部が形成され、
前記空間部を通って、前記処理室にクリーニングガスを供給させるクリーニングガス流路が設けられていることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記導波管が、前記処理室を開閉させる蓋体に設けられ、
前記空間部および前記クリーニングガス流路の一部が、前記蓋体の内部に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記空間部は、誘電体材料で構成された管の内部空間であることを特徴とする、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記流路の上流側にクリーニングガス供給源が接続され、
前記クリーニングガス供給源と前記空間部との間において、前記流路に開閉弁が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記空間部が、前記処理室内と同圧力に保たれることを特徴とする、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記流路の上流側にクリーニングガス供給源と排気手段が接続され、
前記空間部と前記処理室との間において、前記流路に開閉弁が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記クリーニングガスが、塩素ガス、フッ素ガス、塩素化合物ガス、フッ素ガス化合物のいずれかを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記空間部よりも前記導波管の後端側に、マイクロ波を反射させる反射部材が、前記導波管内に対して挿入および抜き出し自在に設けられていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記導波管の側面には、前記空間部よりも後端側に、マイクロ波を前記誘電体に伝播させるスロットが形成され、
前記反射部材は、前記空間部と前記スロットとの間に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記反射部材が、前記空間部からλｇ／４＋λｇ・ｎ／２離れた位置に配置されていることを特徴とする、請求項８または９に記載のプラズマ処理装置。
λｇ：マイクロ波の管内波長λｇ
ｎ：０以上の整数
【請求項１１】
導波管に伝播させたマイクロ波を処理室の内面に配置された誘電体に伝播させることにより、処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の運転方法であって、
処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施す処理工程と、
処理室内にクリーニングガスを供給して、前記処理室内をクリーニングするクリーニング工程を有し、
前記クリーニング工程において、
少なくとも一部が誘電体材料からなる仕切り壁で囲まれた空間部にクリーニングガスを通すことにより、クリーニングガスを活性化させ、
この活性化させたクリーニングガスを前記処理室に供給することにより、前記処理室内をクリーニングすることを特徴とする、運転方法。
【請求項１２】
前記処理工程において、空間部にプラズマを生成させるガスを存在させないことを特徴とする、請求項１１に記載の運転方法。
【請求項１３】
前記処理工程において、前記空間部が、実質的に真空にされることを特徴とする、請求項１１に記載の運転方法。
【請求項１４】
前記クリーニング工程において、前記空間部が、前記処理室内と実質的に同圧力に保たれることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載の運転方法。
【請求項１５】
前記クリーニング工程において、前記空間部よりも前記導波管の後端側に、マイクロ波を反射させる反射部材が前記導波管内に挿入されることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれかに記載の運転方法。
【請求項１６】
前記導波管の側面には、前記空間部よりも後端側に、マイクロ波を前記誘電体に伝播させるスロットが形成され、
前記反射部材が、前記空間部と前記スロットとの間に配置されることを特徴とする、請求項１５に記載の運転方法。
【請求項１７】
前記反射部材が、前記空間部からλｇ／４＋λｇ・ｎ／２離れた位置に配置されることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の運転方法。
λｇ：マイクロ波の管内波長λｇ
ｎ：０以上の整数
【請求項１８】
前記クリーニングガスが、塩素ガス、フッ素ガス、塩素化合物ガス、フッ素ガス化合物のいずれかを含むことを特徴とする、請求項１１〜１７のいずれかに記載の運転方法。
【請求項１９】
前記クリーニング工程において、前記空間部に出力されるマイクロ波のパワーが２．７ｋＷ以下であることを特徴とする、請求項１１〜１８のいずれかに記載の運転方法。
【請求項２０】
前記導波管を複数有し、前記複数の導波管の全部もしくは一部の導波管に前記空間部が形成され、前記空間部に出力されるマイクロ波のパワーが合計で１５ｋＷ以上であることを特徴とする、請求項１９に記載の運転方法。
【請求項２１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記導波管に伝播させたマイクロ波を前記処理室の内面に配置された前記誘電体に伝播させることにより、前記処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施す処理工程と、
前記空間部にクリーニングガスを通すことにより、クリーニングガスを活性化させ、この活性化させたクリーニングガスを前記処理室に供給することにより、前記処理室内をクリーニングする工程を有することを特徴とする、運転方法。
【請求項２２】
請求項１〜１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記空間部にクリーニングガスを通すことにより、クリーニングガスを活性化させ、この活性化させたクリーニングガスを前記処理室に供給することにより、前記処理室内をクリーニングする工程と、
前記導波管に伝播させたマイクロ波を前記処理室の内面に配置された前記誘電体に伝播させることにより、前記処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施す処理工程とを有することを特徴とする、プラズマ処理方法。
【請求項２３】
請求項１〜１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置を用いた電子装置の製造方法であって、
前記空間部にクリーニングガスを通すことにより、クリーニングガスを活性化させ、この活性化させたクリーニングガスを前記処理室に供給することにより、前記処理室内をクリーニングする工程と、
前記導波管に伝播させたマイクロ波を前記処理室の内面に配置された前記誘電体に伝播させることにより、前記処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施す処理工程とを有することを特徴とする、電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波によりガスをプラズマ化させて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置とその運転方法に関し、更にプラズマ処理方法および電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＬＣＤ装置などの製造工程においては、マイクロ波を利用して処理室内にプラズマを生成させ、ＬＣＤ基板に対してＣＶＤ処理やエッチング処理等を施すプラズマ処理装置が用いられている。かかるプラズマ処理装置として、処理室の上方に導波管を配置したものが知られている。導波管の下面には複数のスロットが開口し、さらに、導波管の下面に沿って平板状の誘電体が設けられている。誘電体は処理室の上面全体に配置されており、導波管に伝播させたマイクロ波を、スロットを通じて誘電体に伝播させ、処理室内に供給された所定のガス（処理ガス）をマイクロ波のパワーによってプラズマ化させる構成となっている。
【０００３】
かようなプラズマ処理装置では、被処理体であるＬＣＤ基板の表面のみならず、処理室の内面や処理室内に露出している他の部品等の表面などにも、成膜材料などが堆積してしまう。こうして生じた堆積物は、そのまま放置すると汚染の原因となり、プラズマ処理に悪影響を及ぼす恐れがある。そのため、適当な時期に処理室内をクリーニングし、堆積物を除去することが必要になる。
【０００４】
従来、こうして処理室内に発生した堆積物をクリーニングする技術として、フッ素等を含むクリーニングガスを処理室内に供給すると共に、処理室内にてプラズマを発生させることにより、クリーニングガス中のフッ素等を活性化させ、フッ素ラジカル等の作用により、処理室内の堆積物をエッチングして除去する、いわゆるｉｎ−ｓｉｔｕクリーニング技術が知られている。
【０００５】
ところが、処理室内のプラズマでフッ素ラジカル等を発生させようとすると、次のような問題がある。即ち、クリーニングに必要な十分な量のフッ素ラジカル等を発生するためには、マイクロ波のパワー（出力）を相当に高くすることが必要であるが、パワーを高くしすぎると、処理室内に存在する各種部品を損傷する恐れが生じる。その結果、部品交換などの作業が増え、メンテナンス性が悪くなってしまう。
【０００６】
そこで、このような処理室内に存在する各種部品の損傷を回避するために、処理室とは別に遠隔チャンバを設け、該遠隔チャンバ内にて発生させたフッ素ラジカル等を処理室内に供給して、クリーニングする方法が提案されている（特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１４９９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１のクリーニング方法では、フッ素ラジカル等を発生させるための遠隔チャンバや、フッ素ラジカル等を発生させるための専用のマイクロ波源が必要であり、装置コストが高くなってしまう。また、装置も大型化し、フットプリントが悪くなってしまう。
【０００９】
したがって本発明の目的は、遠隔チャンバや専用のマイクロ波源などが不要な簡単な構成で、処理室内の堆積物をクリーニングできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明によれば、導波管に伝播させたマイクロ波を処理室の内面に配置された誘電体に伝播させることにより、処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記導波管内に、少なくとも一部が誘電体材料からなる仕切り壁で囲まれた空間部が形成され、前記空間部を通って、前記処理室にクリーニングガスを供給させるクリーニングガス流路が設けられていることを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。
【００１１】
このプラズマ処理装置によれば、もともとプラズマ処理装置が備えている導波管を伝播するマイクロ波のパワーを利用してクリーニングガスを活性化させるので、特別の遠隔チャンバや専用のマイクロ波源などが不要となる。
【００１２】
このプラズマ処理装置において、前記導波管が、前記処理室を開閉させる蓋体に設けられ、前記空間部および前記クリーニングガス流路の一部が、前記蓋体の内部に配置されていても良い。また、前記空間部は、例えば、誘電体材料で構成された管の内部空間である。
【００１３】
また、前記流路の上流側にクリーニングガス供給源が接続され、前記クリーニングガス供給源と前記空間部との間において、前記流路に開閉弁が設けられていても良い。この場合、前記空間部が、前記処理室内と同圧力に保たれるようにしても良い。
【００１４】
また、前記流路の上流側にクリーニングガス供給源と排気手段が接続され、前記空間部と前記処理室との間において、前記流路に開閉弁が設けられていても良い。
【００１５】
また、前記空間部よりも前記導波管の後端側に、マイクロ波を反射させる反射部材が、前記導波管内に対して挿入および抜き出し自在に設けられていても良い。その場合、前記導波管の側面には、前記空間部よりも後端側に、マイクロ波を前記誘電体に伝播させるスロットが形成され、前記反射部材は、前記空間部と前記スロットとの間に配置されても良い。また、前記反射部材が、前記空間部からλｇ／４＋λｇ・ｎ／２離れた位置に配置されていても良い。
λｇ：マイクロ波の管内波長λｇ
ｎ：０以上の整数
【００１６】
また本発明によれば、導波管に伝播させたマイクロ波を処理室の内面に配置された誘電体に伝播させることにより、処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の運転方法であって、処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施す処理工程と、処理室内にクリーニングガスを供給して、前記処理室内をクリーニングするクリーニング工程を有し、前記クリーニング工程において、少なくとも一部が誘電体材料からなる仕切り壁で囲まれた空間部にクリーニングガスを通すことにより、クリーニングガスを活性化させ、この活性化させたクリーニングガスを前記処理室に供給することにより、前記処理室内をクリーニングすることを特徴とする、運転方法が提供される。
【００１７】
この運転方法によれば、前記処理工程において、被処理体にプラズマ処理を施し、前記クリーニング工程において、前記処理室内をクリーニングする。そして、前記クリーニング工程では、もともとプラズマ処理装置が備えている導波管を伝播するマイクロ波のパワーを利用してクリーニングガスを活性化させることができる。
【００１８】
前記処理工程においては、空間部にプラズマを生成させるガスを存在させなくても良い。この場合、前記処理工程において、前記空間部が、実質的に真空にされるようにしても良い。
【００１９】
また、前記クリーニング工程において、前記空間部が、前記処理室内と実質的に同圧力に保たれるようにしても良い。
【００２０】
また、前記クリーニング工程において、前記空間部よりも前記導波管の後端側に、マイクロ波を反射させる反射部材が前記導波管内に挿入されても良い。この場合、前記導波管の側面には、前記空間部よりも後端側に、マイクロ波を前記誘電体に伝播させるスロットが形成され、前記反射部材が、前記空間部と前記スロットとの間に配置されても良い。また、前記反射部材が、前記空間部からλｇ／４＋λｇ・ｎ／２離れた位置に配置されても良い。
λｇ：マイクロ波の管内波長λｇ
ｎ：０以上の整数
【００２１】
なお、本発明において、前記クリーニングガスは、例えば、塩素ガス、フッ素ガス、塩素化合物ガス、フッ素ガス化合物のいずれかを含んでいる。
【００２２】
また、前記クリーニング工程において、前記空間部に出力されるマイクロ波のパワーが、容積が０．２５リットルの空間部に対して２．７ｋＷ以下であることが望ましい。この場合、前記導波管を複数有し、前記複数の導波管の全部もしくは一部の導波管に前記空間部が形成され、前記空間部に出力されるマイクロ波のパワーが合計で１５ｋＷ以上であることが望ましい。
【００２３】
加えて本発明によれば、前述した本発明のプラズマ処理装置の運転方法であって、前記導波管に伝播させたマイクロ波を前記処理室の内面に配置された前記誘電体に伝播させることにより、前記処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施す処理工程と、前記空間部にクリーニングガスを通すことにより、クリーニングガスを活性化させ、この活性化させたクリーニングガスを前記処理室に供給することにより、前記処理室内をクリーニングする工程を有することを特徴とする、運転方法が提供される。
【００２４】
また本発明によれば、前述した本発明のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、前記空間部にクリーニングガスを通すことにより、クリーニングガスを活性化させ、この活性化させたクリーニングガスを前記処理室に供給することにより、前記処理室内をクリーニングする工程と、前記導波管に伝播させたマイクロ波を前記処理室の内面に配置された前記誘電体に伝播させることにより、前記処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施す処理工程とを有することを特徴とする、プラズマ処理方法が提供される。
【００２５】
また本発明によれば、前述した本発明のプラズマ処理装置を用いた電子装置の製造方法であって、前記空間部にクリーニングガスを通すことにより、クリーニングガスを活性化させ、この活性化させたクリーニングガスを前記処理室に供給することにより、前記処理室内をクリーニングする工程と、前記導波管に伝播させたマイクロ波を前記処理室の内面に配置された前記誘電体に伝播させることにより、前記処理室内に供給された所定のガスをプラズマ化させて、前記処理室内に配置された被処理体にプラズマ処理を施す処理工程とを有することを特徴とする、電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、もともとプラズマ処理装置が備えている導波管を伝播するマイクロ波のパワーを利用してクリーニングガスを活性化させることができる。そのため、クリーニングガスを活性化させるための特別の遠隔チャンバや専用のマイクロ波源などが不要となり、装置コストを低く抑えることができ、小型でコストパフォーマンスに優れたプラズマ処理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、プラズマ処理の一例であるＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理を行うプラズマ処理装置１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１の概略的な構成を示した縦断面図である。図２は、このプラズマ処理装置１が備える蓋体３の下面図である。図３は、図２中のＸ−Ｘにおける蓋体３の縦断面図である。なお、本明細書および添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については、同一符号を付することにより、重複説明を省略する。
【００２８】
このプラズマ処理装置１は、上部が開口した有底立方体形状の処理容器２と、この処理容器２の上方を塞ぐ蓋体３を備えている。蓋体３の下面外周部と処理容器２の上面外周部との接合面にはＯリング４が配設されている。処理容器２の上方を蓋体３で塞ぐことにより、処理容器２の内部には密閉空間である処理室５が形成されている。これら処理容器２と蓋体３は例えばアルミニウムからなり、いずれも電気的に接地された状態になっている。
【００２９】
処理室５の内部には、被処理体として例えばガラス基板（以下「基板」という）Ｇを載置するための載置台であるサセプタ１０が設けられている。このサセプタ１０は例えば窒化アルミニウムからなり、その内部には、基板Ｇを静電吸着すると共に処理室５の内部に所定のバイアス電圧を印加させるための給電部１１と、基板Ｇを所定の温度に加熱するヒータ１２が設けられている。給電部１１には、処理室５の外部に設けられたバイアス印加用の高周波電源１３がコンデンサなどを備えた整合器１４を介して接続されると共に、静電吸着用の高圧直流電源１５がコイル１６を介して接続されている。ヒータ１２には、同様に処理室５の外部に設けられた交流電源１７が接続されている。
【００３０】
サセプタ１０の周囲には、処理室５内におけるガスの流れを好ましい状態に制御するためのバッフル板１８が設けられている。
【００３１】
サセプタ１０は、処理室４の外部下方に設けられた昇降プレート２０の上に、筒体２１を介して支持されており、昇降プレート２０と一体的に昇降することによって、処理室５内におけるサセプタ１０の高さが調整される。但し、処理容器２の底面と昇降プレート２０との間には、べローズ２２が装着してあるので、処理室５内の気密性は保持されている。
【００３２】
処理容器２の底部には、処理室５の外部に設けられた真空ポンプなどの排気装置２３によって処理室５内の雰囲気を排気して、処理室５内を実質的に真空に減圧させるための排気口２４が設けられている。
【００３３】
蓋体３の内部には、断面形状が矩形状の導波管（方形導波管）３５が複数本水平に配置されている。なお、説明のため、図１〜３において、導波管３５の長手方向をＹ軸、水平面内においてＹ軸と直交する方向をＸ軸、鉛直方向をＺ軸と定義する。各導波管３５は、断面形状（矩形状）の長辺方向がＨ面で垂直（Ｚ軸方向）となり、短辺方向がＥ面で水平（Ｘ軸方向）となるように配置されている。また各導波管３５の内部には、例えばフッ素樹脂（例えばテフロン（登録商標））、Ａｌ２Ｏ３、石英などの誘電部材３６がそれぞれ充填されている。
【００３４】
この実施の形態では、蓋体３の内部において、２本の導波管３５の終端面３５’同士を向かい合わせるようにして、それら２本の導波管３５をＹ軸方向に直列に配置し、かつ、そのように直列に配置された２本の導波管３５を、平行に８列に並べた構成である。互いに直列に配置された２本の導波管３５の終端面３５’同士の間は、蓋体３内部に形成された仕切り壁３７で仕切られている。この仕切り壁３７は、蓋体３と一体に形成され、例えばアルミニウムからなり、電気的に接地された状態になっている。
【００３５】
導波管３５の始端部は、蓋体３の側方に突出している。このように蓋体３の側方に突出した導波管３５の始端部には、チューナ４０を介してマイクロ波発生器４１が連結されている。チューナ４０（例えば、スタブチューナ）は、処理室３内のプラズマのインピーダンスの変動に対してその整合（マッチング）をとる。各マイクロ波発生器４１で発生させられたマイクロ波は、Ｙ分岐４２で二股に分岐されて、それぞれ２本の２本の導波管３５に供給され、処理室３の天井中央に配置された導波管３５の終端面３５’まで伝播させられる。
【００３６】
蓋体３の下面は、導波管３５の底面を兼ねるスロットアンテナ４５になっている。スロットアンテナ４５は、アルミニウムなどの導電性材料で蓋体３と一体的に構成され、電気的に接地状態である。
【００３７】
スロットアンテナ４５の下面（蓋体３の下面）には、複数枚のタイル状の誘電体４６が取り付けられている。この実施の形態では、各導波管３０の下面に、それぞれ１３枚ずつの誘電体４６が並べて取り付けてある。処理室５の天井面には、全部で１３×１６＝２０８枚の誘電体４６が設けられている。誘電体４６は、石英ガラス、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、サファイア、ＳｉＮ、セラミックスなどの誘電体材料からなる。
【００３８】
導波管３５の底面（スロットアンテナ４０）には、導波管３５内から誘電体４６にマイクロ波を伝播させる複数のスロット４７が開口している。この実施の形態では、各誘電体４６ごとに２個ずつのスロット４７が開口させられており、したがって、各導波管３０の下面には、それぞれ１３×２＝２６個のスロット４７が開口させられている。各スロット４７の内部には、フッ素樹脂、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英などの誘電部材が充填されている。各スロット４７のＹ軸方向の間隔は、導波管３０内を伝播するマイクロ波の管内波長λｇのほぼ１／２になるように設定されている。
【００３９】
各誘電体４６は、格子状に形成された梁４８によりそれぞれ支持されている。梁４８は、アルミニウムなどの非磁性体である導電性材料にて形成されている。図１に示したように、梁４８は、その内部を貫通する複数のガス導入管４９を有している。このガス導入管４９は、処理室５の天井面において、各誘電体４６の周囲を囲むように複数箇所に開口しており、処理室５の上面全体にガスを均一に分布して噴射するようになっている。
【００４０】
蓋体３の内部には、処理ガス供給用のガス配管５０と、冷却水供給用の冷却水配管５１が設けられている。ガス配管５０は、梁４８を貫通するガス導入管４９に連通している。
【００４１】
ガス配管５０には、バルブ５３、マスフローコントローラ５４を介して、処理室５の外部に配置された処理ガス供給源５５が接続されている。処理ガス供給源５５は、プラズマ発生ガスおよびキャリアガスとしてのアルゴンガス、成膜ガスとしてのシランガス、水素ガスなどといった所定のガスを供給し、ガス導入管４９を通じて、処理室内に噴射するようになっている。
【００４２】
冷却水配管５１には、処理室５の外部に配置された冷却水供給源５６が接続されている。冷却水供給源５６から冷却水配管５１に冷却水が循環供給されることにより、蓋体３は所定の温度に保たれている。
【００４３】
図３に示すように、このプラズマ処理装置１は、処理室５の外部に配置されたクリーニングガス供給源６０から、例えば塩素ガス、フッ素ガス、塩素化合物ガス、フッ素ガス化合物（例えば、ＮＦ3、希釈Ｆ2、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、ＳＦ6、Ｃｌ及びＣｌＦ3）のいずれかを含むクリーニングガスを処理室５の内部に供給するクリーニングガス流路６１を備えている。クリーニングガスの一例としては、ＮＦ３が例示される。また、クリーニングガスは、Ａｒ等のキャリアガスやプラズマ生成ガスを含んでいても良い。クリーニングガス流路６１には、開閉弁６２が設けられており、この開閉弁６２を開くと、クリーニングガス流路６１を介して処理室５内にクリーンガスが供給される。
【００４４】
クリーニングガス流路６１は、その一部が、蓋体３と処理容器２の内部を貫通するように設けられている。また、クリーニングガス流路６１は、蓋体３の内部に設けられた導波管３５内をＺ軸方向に貫通するように配置されている。
【００４５】
図４に示すように、導波管３５の内部に、上下端面が開口した中空の円管６５が設置されている。円管６５は、例えばフッ素樹脂（例えばテフロン（登録商標））、Ａｌ２Ｏ３、石英などの誘電体材料からなり、空間部６６の内部には、導波管３５内において、誘電体材料からなる仕切り壁（円管６５）で囲まれた空間部６６が形成されている。円管６５の一例として、直径３／８ｉｎのアルミナチューブが例示される。
【００４６】
この空間部６６の上部には、蓋体３を貫通するクリーニングガス流路６１が接続され、空間部６６の下部には、蓋体３と処理容器２を貫通するクリーニングガス流路６１が接続されている。これにより、クリーニングガス供給源６０から供給されたクリーニングガスが、空間部６６を通って、処理室５に供給されるようになっている。
【００４７】
前述の開閉弁６２は、クリーニングガス供給源６０と空間部６６との間において、クリーニングガス流路６１に設けられており、空間部６６は、クリーニングガス流路６１を介して、処理容器２の内部と連通した状態になっている。このため、空間部６６は、処理室２内と同圧力に保たれる。
【００４８】
導波管３５内に設けられる円管６５および空間部６６は、導波管３５の底面（スロットアンテナ４０）に開口している複数のスロット４７よりも、導波管３５の始端側に配置されている。即ち換言すれば、複数のスロット４７は、円管６５および空間部６６よりも、導波管３５の後端側に配置されている。
【００４９】
導波管３５の内部において、空間部６６（円管６５）よりも導波管３５の後端側に、導波管３５内を伝播してきたマイクロ波を反射させる反射部材７０が、導波管３５内に対して挿入および抜き出し自在に設けられている。反射部材７０は、いわゆるスタブ棒と呼ばれるものであり、アルミニウムなどの導電性材料で構成され、電気的に接地された状態である。
【００５０】
図示の例では、反射部材７０は中心軸をＸ軸方向に向けて配置された円柱形状をなしており、導波管３５のＨ面の中央の高さにおいて、Ｈ面と垂直に配置されている。また、反射部材７０は、Ｘ軸方向に移動可能であり、図５に示すように、導波管３５の外に移動することにより、導波管３５内から抜き出された状態と、導波管３５内に突出して、導波管３５内に挿入された状態とに切り替えることができる。図５に示すように、反射部材７０が導波管３５内から抜き出された状態では、反射部材７０の先端面が、導波管３５の内面と同一平面となる。一方、図６に示すように、反射部材７０が導波管３５内に挿入された状態では、導波管３５のＨ面間に渡って反射部材７０が存在することとなる。
【００５１】
反射部材７０は、円管６５および空間部６６と、導波管３５の底面（スロットアンテナ４０）に開口している複数のスロット４７との間に配置されている。したがって、導波管３５の始端側から後端側に向かって（図４中の右向きに）、空間部６６、反射部材７０、スロット４７の順に配置されている。
【００５２】
円管６５および空間部６６と、反射部材７０とのＹ軸方向の距離Ｌは、λｇ／４に設定されている。なお、図示の例では、空間部６６と、反射部材７０とのＹ軸方向の距離Ｌは、両者の中心軸間同士のＹ軸方向の距離で定義している。λｇは、導波管３５内を伝播するマイクロ波の波長（管内波長）である。図７に示すように、マイクロ波発生器４１で発生させられたマイクロ波が導波管３５内を伝播すると、導波管３５内を伝播するマイクロ波と、導波管３５内で発生した反射波が合成されることにより、定在波が生ずる。この定在波の波長は、導波管３５内を伝播するマイクロ波の波長λｇと実質的に等しくなり、導波管３５内に生じる定在波は、約λｇ／２の周期で、振幅の極大値と極小値を繰り返すことになる。このように定在波が振幅の極大値と極小値を示す位置（定在波波形の腹の部分の位置）は、反射部材７０の位置によって変わり、空間部６６から導波管３５の後端側に向かってλｇ／４だけ離れた位置に反射部材７０を挿入すれば、定在波波形の腹の部分の位置が空間部６６の位置に一致し、マイクロ波のパワーを最も効率よく空間部６６に伝播させることができるようになる。そこで後述するように、処理室５内をクリーニングするクリーニング工程においては、空間部６６から、導波管３５の後端側に向かってλｇ／４だけ離れた位置において、導波管３５内に反射部材７０を挿入する。これにより、導波管３５内を伝播するマイクロ波と、反射部材７０で反射した反射波との干渉によって発生する定在波波形の腹の部分の位置を空間部６６の位置に一致させ、マイクロ波のパワーを最も効率よく空間部６６に伝播させる状態とする。
【００５３】
なお、反射部材７０を導波管３５内に挿入した際に、空間部６６の位置で振幅の極大値を示すようにさせるためには、円管６５および空間部６６と、反射部材７０とのＹ軸方向の距離は、λｇ／４に限られない。上述のように、導波管３５内に生じる定在波は、約λｇ／２の周期で、振幅の極大値と極小値を繰り返すので、ｎを０以上の整数とした場合、円管６５および空間部６６と、反射部材７０とのＹ軸方向の距離は、λｇ／４＋λｇ・ｎ／２に設定されれば良い。
【００５４】
さて、以上のように構成された本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１において、例えばアモルファスシリコン成膜する場合のプラズマ処理装置１の運転方法について説明する。基板Ｇにプラズマ処理を施す処理工程においては、処理室５内のサセプタ１０上に基板Ｇを載置し、処理ガス供給源５５からガス配管５０およびガス導入管４９を通じて、所定の処理ガス、例えばアルゴンガス／シランガス／水素の混合ガスを処理室５内に供給しつつ、排気装置２３によって処理室５内を所定の圧力に減圧する。この場合、クリーニングガス流路６１に設けられた開閉弁６２は閉じておき、クリーニングガスの供給は停止する。
【００５５】
そして、このように処理ガスを処理室５内に供給する一方で、ヒータ１２によって基板Ｇを所定の温度に加熱する。また、マイクロ波供給装置４１で発生させた例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が、Ｙ分岐管４２を経て各導波管３５に導入される。
【００５６】
なお、この処理工程では、図５に示したように、反射部材７０を導波管３５の外に移動させ、導波管３５内から抜き出した状態にする。これにより、導波管３５に導入されたマイクロ波は、反射部材７０によって反射されることなく、導波管３５の後端部まで伝播していく。こうして、導波管３５の後端側に導入されたマイクロ波は、それぞれの各スロット４７を通じて、各誘電体４６に伝播していく。こうして、各誘電体４６に伝播させたマイクロ波のパワーによって、各誘電体４６の表面において処理室５内に電磁界が形成され、電界エネルギーによって処理ガスをプラズマ化することにより、基板Ｇ上の表面に対して、アモルファスシリコン成膜が行われる。
【００５７】
なお、基板Ｇにプラズマ処理を施す処理工程においては、処理室５の内部では、例えば０．７ｅＶ〜２．０ｅＶの低電子温度、１０１１〜１０１３ｃｍ−３の高密度プラズマによって、基板Ｇへのダメージの少ない均一な成膜が行われる。アモルファスシリコン成膜の条件は、例えば処理室５内の圧力については、５〜１００Ｐａ、好ましくは１０〜６０Ｐａ、基板Ｇの温度については、２００〜４５０℃、好ましくは２５０℃〜３８０℃が適当である。また、処理室５の大きさは、Ｇ４．５以上が適当であり、例えばＧ４．５（基板Ｇの寸法：７３０ｍｍ×９２０ｍｍ、処理室５の内部寸法：１０００ｍｍ×１１９０ｍｍ）、Ｇ５（基板Ｇの寸法：１１００ｍｍ×１３００ｍｍ、処理室５の内部寸法：１４７０ｍｍ×１５９０ｍｍ）であり、マイクロ波供給装置４１のパワーの出力については、１〜８Ｗ／ｃｍ２、好ましくは３Ｗ／ｃｍ２が適当である。
【００５８】
また、上述のように、導波管３５の内部に形成された空間部６６は、クリーニングガス流路６１を介して処理容器２の内部と連通しているので、この処理工程においては、排気装置２３の排気により、処理室５内と同様に、空間部６６も実質的に真空に保たれる。このため、空間部６６にはプラズマ化される対象が存在せず、導波管３５を伝播するマイクロ波のパワーが、円管６５の位置においては、消費されない。このため、マイクロ波のパワーを、処理室５内でのプラズマ生成に効率よく消費させることができる。
【００５９】
一方、このように処理工程を続けて行うと、基板Ｇの表面のみならず、処理室５の内面や処理室５内に露出している各種部品等の表面などにも、成膜材料であるアモルファスシリコンが堆積してしまう。こうして生じた堆積物は、そのまま放置すると汚染の原因となり、プラズマ処理に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００６０】
そこで、適当な時期に処理室５内をクリーニングするクリーニング工程を行う。即ち、クリーニング工程を行う場合は、処理室５内から基板Ｇを取り出した状態で、開閉弁６２を開き、クリーニングガス供給源６０から、クリーニングガス流路６１および空間部６６を通して、処理室５にクリーニングガスを供給する。なお、クリーニングガスは、例えば塩素ガス、フッ素ガス、塩素化合物ガス、フッ素ガス化合物のいずれかを含んでおり、一例として、ＮＦ３が例示される。
【００６１】
こうして、クリーニング工程では、円管６５内部の空間部６６にクリーニングガスが通される。そして、空間部６６において、導波管３５内を伝播するマイクロ波のパワーにより、クリーニングガスが活性化され、例えばフッ素ラジカルや塩素ラジカルといったエッチング性の高い成分が生成される。
【００６２】
この活性化させたフッ素ラジカルや塩素ラジカルを含むクリーニングガスを処理室５内に供給することにより、処理室５内の堆積物をエッチングして除去する。こうして、いわゆるｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングを行うことにより、処理室５内をクリーニングすることが可能となる。
【００６３】
また、クリーニング工程では、図６に示したように、反射部材７０を導波管３５の内部に挿入し、導波管３５のほぼ中央の高さにおいて、Ｈ面間に渡って反射部材７０を存在させた状態にする。これにより、導波管３５内を伝播してきたマイクロ波を反射部材７０で反射させる。
【００６４】
この場合、空間部６６と反射部材７０とのＹ軸方向の距離が、λｇ／４＋λｇ・ｎ／２に設定されている。このため、このように反射部材７０を導波管３５内に挿入した際には、導波管３５内を伝播するマイクロ波と、反射部材７０で反射した反射波との干渉によって発生する定在波は、空間部６６の位置で振幅の極大値を示し、定在波波形の腹の部分の位置が空間部６６の位置に一致することとなる。これにより、マイクロ波のパワーを最も効率よく空間部６６に伝播させることができ、空間部６６においてクリーニングガスを効率よく活性化させ、フッ素ラジカルや塩素ラジカルといったエッチング性の高い成分を確実に生成させることができる。
【００６５】
なお、このクリーニング工程においては、一つの空間部６６（容積が０．２５リットル）に出力されるマイクロ波のパワーが２．７ｋＷ以下となるように、マイクロ波供給装置４１の出力が設定される。空間部６６に出力されるマイクロ波のパワーが大きくなれば、それに比例して、空間部６６で生成されるフッ素ラジカルや塩素ラジカルといったエッチング性の高い成分も増加する傾向にある。しかし、マイクロ波のパワーが２．７ｋＷ程度になると、クリーニングガス中の活性成分のほぼ１００％が活性化され、２．７ｋＷを超えるパワーのマイクロ波を空間部６６に出力しても、エネルギーの無駄を生じてしまう。なお、空間部６６でフッ素ラジカルや塩素ラジカルといったエッチング性の高い成分を十分に生成させるためには、一つの空間部６６に出力されるマイクロ波のパワーを１ｋＷ以上とすることが望ましい。
【００６６】
また、この実施の形態で示したプラズマ処理装置１のように、複数本の導波管３５を有する場合は、それら複数の導波管３５の全部もしくは一部の導波管３５に誘電体材料からなる円管６５を配置し、空間部６６を複数設けても良い。そのように複数の空間部６６を設けた場合は、それら複数の空間部６６に出力されるマイクロ波のパワーが、合計で１５ｋＷ以上にされることが望ましい。例えば、この実施の形態で示したプラズマ処理装置１のように、直列に配置された２本の導波管３５を、平行に８列に並べることにより、全部で１６本の導波管３５を配置し、それら１６本の導波管３５のそれぞれに円管６５を配置して空間部６６を１６箇所に設けた場合、各マイクロ波発生器４１の出力を調整して、各空間部６６に出力されるマイクロ波のパワーが、合計で１５ｋＷ以上になるように制御する。そうすれば、各空間部６６の一つ一つに出力されるマイクロ波のパワーは、平均で１ｋＷ以上となり、各空間部６６において、フッ素ラジカルや塩素ラジカルといったエッチング性の高い成分を十分に生成させることができるようになる。
【００６７】
なお、クリーニング工程においては、空間部６６は、クリーニングガス流路６１を介して処理容器２の内部と連通しているので、処理室５内と実質的に同圧力に保たれる。空間部６６は、処理容器２の内部と比べて容積が十分に小さいため、１Ｔｏｒｒ以上の高い圧力下でも、安定してクリーニングガスをプラズマ生成させ、フッ素ラジカルや塩素ラジカルを生成できる。
【００６８】
以上に説明した処理工程とクリーニング工程を交互に行ってプラズマ処理装置１を運転することにより、処理室５内を常に正常な状態に保ちながら、基板Ｇの表面に好適なプラズマ処理を行うことが可能になる。特に、このプラズマ処理装置１によれば、もともとプラズマ処理装置１が備えている導波管３５を伝播するマイクロ波のパワーを利用してクリーニングガスを活性化させているので、遠隔チャンバや専用のマイクロ波源などが不要である。したがって、簡単な構成で、処理室５内の堆積物をクリーニングでき、装置コストを低くでき、装置も小型ですむ。なお、図示の形態では、蓋体３の内部に２×８＝１６本の導波管３５を設けた例を示したが、各導波管３５に円管６５を装着してそれぞれクリーニングガスの活性化を行うようにすれば、フッ素ラジカルや塩素ラジカルを大量に生成でき、極めて効率の高いクリーニングができるようになる。
【００６９】
以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相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。例えば、導波管３５内を伝播してきたマイクロ波を反射させる反射部材７０は、図４に示したいわゆるスタブ棒と呼ばれるものに限られず、例えば、図８に示すような板形状の反射部材７０を、導波管３５内に対して挿入および抜き出し自在に設けても良い。
【００７０】
また、図９、１０に示すように、クリーニングガス流路６１の上流側に、クリーニングガス供給源６０に加えて真空ポンプなどの排気手段８０を接続すると共に、空間部６６と処理室５との間において、クリーニングガス流路６１に開閉弁６２を設けることが望ましい。このプラズマ処理装置１’にあっては、基板Ｇにプラズマ処理を施す処理工程においては、図９に示すように、開閉弁６２を閉じると共に、排気手段８０によって、空間部６６を真空にさせる。これにより、空間部６６にはプラズマ化される対象が存在せず、導波管３５を伝播するマイクロ波のパワーが、円管６５の位置においては消費されなくなる。
【００７１】
一方、クリーニング工程においては、図１０に示すように、開閉弁６２を開き、クリーニングガス供給源６０から、クリーニングガス流路６１および空間部６６を通して、処理室５にクリーニングガスを供給する。これにより、フッ素ラジカルや塩素ラジカルを含むクリーニングガスを処理室５内に供給することができる。
【００７２】
また、以上の実施の形態では、プラズマ処理の一例であるアモルファスシリコン成膜を行うものについて説明したが、本発明は、アモルファスシリコン成膜の他、酸化膜成膜、ポリシリコン成膜、シランアンモニア処理、シラン水素処理、酸化膜処理、シラン酸素処理、その他のＣＶＤ処理の他、エッチング処理にも適用できる。また、処理の対象となる基板Ｇは、ガラス基板、シリコン基板、角形、丸形等の基板など、各種基板に適用できる。また、ＬＣＤ装置の製造に限らず、有機ＥＬ表示装置などの他のフラットパネルディスプレイ装置の製造や、半導体装置およびその他各種電子装置の製造に適用できる。
【実施例】
【００７３】
本発明の実施例として、方形導波管の内部に設置したアルミナチューブに、クリーニングガスとしてＮＦ３を通して活性化させ、ＳｉＯ２膜をエッチングした。その場合のエッチングレートとクリーニングガス（ＮＦ３）の流量との関係を図１１に示した。同様に、クリーニングガスとしてＣＦ４／Ｏ２を用いた場合のエッチングレートとクリーニングガス（ＣＦ４／Ｏ２）の流量との関係を図１２に示した。いずれの場合も、クリーニングガスを活性化させるために、アルミナチューブ内に形成された空間部に対するマイクロ波の出力が１．５ｋＷとなるように、マイクロ波供給装置により、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させた。処理室内の圧力は４Ｔｏｒｒとし、クリーニングガスに、Ａｒを５００ｓｃｃｍ混合した。
【００７４】
比較例として、ＭＫＳ社製のＮＦ３リモートプラズマにより、ＳｉＯ２膜をエッチングした。クリーニングガスとしてＮＦ３を用いた場合のエッチングレートとクリーニングガス（ＮＦ３）の流量との関係を図１３に示した。クリーニングガスを活性化させるために、４００ｋＨｚのトロイダルプラズマを用いた。処理室内の圧力は２Ｔｏｒｒとし、クリーニングガスに、Ａｒを５００ｓｃｃｍ混合した。
【００７５】
その結果、ＮＦ３ガスの場合は、本発明は、ＭＫＳ社製のリモートプラズマと同等のエッチングレートが確認できた。ＣＦ４ガスの場合は、ＭＫＳ社製（ＮＦ３ガス）に対して約１／２のエッチングレートとなった。しかし、ＣＦ４ガスはＮＦ３ガスと比較して非常に安価であることから、ランニングコストの大幅な低減が可能となる。また、図示の形態のように、導波管を複数本有している場合、各導波管でクリーニングガスの活性化を行うようにすれば、フッ素ラジカルや塩素ラジカルを大量に生成でき、ＭＫＳ社製のリモートプラズマと同等か、数倍〜数十倍の効率でクリーニングできるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、例えばＣＶＤ処理、エッチング処理に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の概略的な構成を示した縦断面図である。
【図２】蓋体の下面図である。
【図３】図２中のＸ−Ｘにおける蓋体の縦断面図である。
【図４】クリーニングガスの供給機構を説明するための部分拡大断面図である。
【図５】反射部材の説明図であり、導波管内から抜き出された状態を示している。
【図６】反射部材の説明図であり、導波管内内に挿入された状態を示している。
【図７】導波管内に発生する定在波の説明図である。
【図８】板形状とした反射部材の説明図である。
【図９】クリーニングガス流路の上流側に、クリーニングガス供給源と排気手段を接続した実施の形態にかかるプラズマ処理装置の説明図であり、処理工程を示している。
【図１０】クリーニングガス流路の上流側に、クリーニングガス供給源と排気手段を接続した実施の形態にかかるプラズマ処理装置の説明図であり、クリーニング工程を示している。
【図１１】本発明の実施例におけるＳｉＯ２膜のエッチングレートとクリーニングガス（ＮＦ３）の流量との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例におけるＳｉＯ２膜のエッチングレートとクリーニングガス（ＣＦ４／Ｏ２）の流量との関係を示すグラフである。
【図１３】比較例におけるＳｉＯ２膜のエッチングレートとクリーニングガス（ＮＦ３）の流量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
Ｇ  基板
１  プラズマ処理装置
２  処理容器
３  蓋体
５  処理室
１０  サセプタ
２３  排気装置
３５  導波管
４１  マイクロ波発生器
４５  スロットアンテナ
４６  誘電体
４７  スロット
５５  処理ガス供給源
５６  冷却水供給源
６０  クリーニングガス供給源
６１  クリーニングガス流路
６２  開閉弁
６５  円管
６６  空間部
７０  反射部材
【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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