(57)【要約】【課題】プラズマヘッドと被処理基板との隙間から装置外へマイクロ波が漏洩しないようにプラズマヘッドの外周縁部にその全周にわたって漏洩防止構造体を設けたマイクロ波プラズマ処理方法、マイクロ波プラズマ処理装置及びそのプラズマヘッドを提供することを目的としている。【解決手段】マイクロ波プラズマ処理装置のプラズマヘッドの外周縁近傍に１個または複数個のマイクロ波漏洩防止構造体を設けてマイクロ波漏洩防止をする際、前記マイクロ波漏洩防止構造体を溝部６０ａ，６０ｂから構成し、該溝部の深さｄを、ｄ＝（２ｎ−１）１／４λここで、λ：マイクロ波プラズマ処理に用いるマイクロ波の自由空間波長ｎ：整数とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波プラズマ処理方法であって、マイクロ波プラズマ処理装置のプラズマヘッドの被処理基板に対向した外周縁近傍に１個または複数個のマイクロ波漏洩防止構造体を設け、前記マイクロ波漏洩防止構造体を溝部から構成し、該溝部の深さｄを、
ｄ＝（２ｎ−１）１／４λ
ここで、λ：マイクロ波プラズマ処理に用いるマイクロ波の自由空間波長
ｎ：整数
としたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法。
【請求項２】
前記マイクロ波プラズマ処理方法が、マイクロ波プラズマＣＶＤ処理方法であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
【請求項３】
マイクロ波プラズマ処理装置において、該マイクロ波プラズマ処理装置のプラズマヘッドの被処理基板に対向した外周縁近傍に１個または複数個の溝部からなるマイクロ波漏洩防止構造体を設け、該溝部の深さｄを、
ｄ＝（２ｎ−１）１／４λ
ここで、λ：マイクロ波プラズマ処理に用いるマイクロ波の自由空間波長
ｎ：整数
としたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記溝部の平面視形状が、方形の連続した額縁状であることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記溝部を内側から順に多重に形成したことを特徴とする請求項３または４に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記マイクロ波プラズマ処理装置が、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置であることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項７】
マイクロ波プラズマ処理装置のプラズマヘッドの被処理基板に対向した外周縁近傍に１個または複数個の溝部からなるマイクロ波漏洩防止構造体を設け、該溝部の深さｄを、
ｄ＝（２ｎ−１）１／４λ
ここで、λ：マイクロ波プラズマ処理に用いるマイクロ波の自由空間波長
ｎ：整数
としたことを特徴とするプラズマヘッド。
【請求項８】
前記溝部の平面視形状が、方形の連続した額縁状であることを特徴とする請求項７に記載のプラズマヘッド。
【請求項９】
前記溝部を内側から順に多重に形成したことを特徴とする請求項７または８に記載のプラズマヘッド。
【請求項１０】
前記マイクロ波プラズマ処理装置が、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置であることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載のプラズマヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＰＤ（フラットパネル・ディスプレイ）用大型ガラス基板、ウエハ等の基板のマイクロ波プラズマ処理に用いるマイクロ波プラズマ処理方法、マイクロ波プラズマ処理装置及びそのプラズマヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、ＦＰＤ用大型ガラス基板、ウエハ等の基板のマイクロ波プラズマＣＶＤ処理装置では、真空状態に保たれたロードロック室を経て、同じく所定の真空状態に維持されたマイクロ波プラズマＣＶＤ処理装置の処理室内にプラズマＣＶＤ処理を施す基板を搬入して枚葉式で所定のバッチ処理を行っていた。そのため、基板の処理室への搬入・搬出毎に処理室内の真空引き及び大気開放を行わなければならず、とくに複数の異った処理を基板に施す場合には、それぞれの処理は、隔離された複数の空間（処理室）を移動しながら、バッチ式で行わざるをえなかった。それ故、基板のＣＶＤ処理が連続的に行えず、また、高価な真空処理手段を必要としていた。
【０００３】
そこで、このような真空処理手段を不要とし、かつ、インラインで連続的に大気圧下でプラズマＣＶＤ処理を行う技術が出現した。この常圧プラズマＣＶＤ技術では、真空を使わず大気圧のままで動作するプラズマ技術を用い、ウエーハ等の被処理物を連続的にＣＶＤ、エッチング、アッシング処理する。さらに、この常圧プラズマ技術では、ベルトコンベアのような循環式のウエハ搬送装置上にウエハを載置し、複数の常圧プラズマ装置により異った処理を流れ生産方式で行うようにしている。
【０００４】
また、さらに、マイクロ波を用いて線状のプラズマを形成し、被処理物表面を前記線状プラズマに水平に保ちつつ、被処理物（例えば、ガラス基板）およびプラズマの相対位置を移動しつつ加工物の表面加工を行なうプラズマ加工装置（例えば、ＣＶＤ装置）が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
通常、マイクロ波を用いたこの種の装置においては、マイクロ波発生源からの電磁波の漏洩を防止するために、例えば、電子レンジ等では、導波管との連結部のフランジにチョーク溝と称する電磁波の漏洩防止手段が設けられている。
【０００６】
また、ラビリンス構造を用いて、例えば機器の軸封装置において、プロセスガス等の流体の漏洩を防止するものが広く用いられている（特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、プラズマ処理装置において、プラズマ発生部の外周にラビリンスシール部を形成し、このラビリンスシール部と被処理基板との間に不活性ガスを供給して処理後の廃ガスが漏洩して大気に放出されるのを防止するものがあった（特許文献３参照）。
〔特許文献１〕
特開２００１−９３８７１号公報（段落〔００７８〕、〔００７９〕及び図８）
〔特許文献２〕
特開２０００−３２９０９７号公報（〔要約〕及び図１）
〔特許文献３〕
特開２００３−５１４９０号公報（〔要約〕及び図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のプラズマ処理装置では、プラズマ処理室内に電極が配設されていて、そこからマイクロ波が大量に放出・拡散されるにもかかわらず、プラズマ処理室内にマイクロ波が滞溜されていて、有効なマイクロ波の漏洩防止手段が採られていなかった。
【０００９】
そのため、プラズマ処理装置のプラズマヘッドから容易にマイクロ波が漏洩し、とくに、複数のプラズマヘッドを並列して異った成膜処理を行う装置では、隣接して配設した別のプラズマヘッドに漏洩したマイクロ波が干渉し、所望の成膜処理ができず、また、作業者に対する安全上支障をきたしていた。
【００１０】
そこで、本発明は、前述したような従来のプラズマ処理装置のもつ問題点に鑑みてなされたもので、プラズマヘッドと被処理基板との隙間から装置外へマイクロ波が漏洩しないように、プラズマヘッドの外周縁部にその全周にわたって漏洩防止構造体を設けたマイクロ波プラズマ処理方法、マイクロ波プラズマ処理装置及びそのプラズマヘッドを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイクロ波プラズマ処理方法、マイクロ波プラズマ処理装置及びそのプラズマへッドは、プラズマ処理装置のプラズマヘッドの被処理基板に対向した外周縁近傍に１個または複数個のマイクロ波漏洩防止構造体を設けてマイクロ波漏洩防止をする際、前記マイクロ波漏洩防止構造体を溝部から構成し、該溝部の深さｄを、
ｄ＝（２ｎ−１）１／４λ
ここで、λ：マイクロ波プラズマ処理に用いるマイクロ波の自由空間波長
ｎ：整数
としたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明のマイクロ波プラズマ処理方法、マイクロ波プラズマ処理装置及びそのプラズマヘッドの実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
マイクロ波プラズマ処理方法及び装置
まず、図１と図２に示すように、本発明の一実施の形態であるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置（以下、「本発明のＣＶＤ装置」という）１は、基板Ｇ（例えば、ガラス基板）をプラットホーム６ａあるいは６ｂからロードロックモジュール２に搬入して、搬送アーム２ａによりトランスファモジュール３を経て、そのロボットアーム３ａによりプロセスモジュール４に搬入して、プラズマヘッド５によりプラズマ２の存在下で基板ＧにプラズマＣＶＤ処理をインラインで行うようになっている。とくに、プラズマヘッド５は、後述するように（図３参照）、複数の異った複数の成膜プロセスが実施できるように、異った成膜ガスを適用できる１基あるいは数基の同種のプラズマヘッドを並置・クラスタリングして構成されている。
【００１４】
ここで、トランスファモジュール３から基板Ｇはロボットアーム３ａにより搬出され、プロセスモジュール４内をガイドロール９ｂにより案内されて循環する無端式基板搬送機構９に配設された基板ステージ９ａ上に載置され、静電チャック（図示せず）等により固定されてプロセスモジュール４内を移動しつつ、プラズマヘッド５によりＣＶＤ処理され、ＣＶＤ処理後の基板Ｇは、基板ステージ９ａから離脱されてプロセスモジュール４の終端から次の処理工程へ搬出され、空となった基板ステージ９ａは、無端式基板搬送機構９によりプロセスモジュール４の始端に戻るようになっている。また、無端式基板搬送機構９の下部には、ガスユニット７と冷却水ユニット８が配設してある。
【００１５】
プラズマヘッド
また、本発明のＣＶＤ装置に用いるプラズマヘッド５は、図３に示すように、複数基、例えば３基５ａ，５ｂ，５ｃを、隔離壁（図示なし）を介して並置し、異った成膜ガスにより異った成膜処理を基板ステージ９ａに載置された基板Ｇに大気圧（常圧）下で施すように構成する。例えば、プラズマヘッド５ａでは、Ｓｉ３Ｎ４ガスによる成膜プロセスを、プラズマヘッド５ｂでは、ａ−Ｓｉガスによる成膜プロセスを、また、プラズマヘッド５ｃでは、ｎ＋Ｓｉガスによる成膜プロセスを施し、基板Ｇの表面に異った成膜層３層を形成する。
【００１６】
ここで、このプラズマヘッド５の構成を詳細に説明すると、図４に示すように、プラズマヘッド５は、導波管５１と、その下端に配設されたスペーサー５３、スペーサー５３が嵌入されるベースフランジ５８、このベースフランジ５８を保持するプラズマヘッド本体５９と、からなり、導波管５１との下端面と、スペーサー５３の上端面の間にスロット板５２が配設されている。さらに、スペーサー５３とベースフランジ５８にわたって均一化線路５４が配設され、この均一化線路５４の下面空間にプラズマ空間５５が形成され、このプラズマ空間５５に希釈ガスノズル５６ａから希釈ガスが、また、原料ガスノズル５６ｂから原料ガスが供給され、それらの混合ガスが成膜ガスとして、基板ステージ９ａ上に載置された基板Ｇの表面に供給されて、所定の成膜が施されるようになっている。
【００１７】
そして、プラズマ空間５５から矢印に示す方向に漏洩するマイクロ波は、プラズマヘッド本体５９の外周縁に形成した漏洩防止構造である溝６０から９０°位相を変換されて漏出し、他方直進するマイクロ波と干渉し、打消されて、プラズマヘッド５の外部に漏洩しない。ここで、この溝６０の形状は、方形のプラズマヘッド本体５９の外周縁に沿って形成した額縁状の溝等任意形状であってもよい。
【００１８】
マイクロ波漏洩防止方法
次に、本発明のマイクロ波漏洩防止方法について説明する。図５に示すように、プラズマヘッド本体５９の下部に配設され、連続して移動する基板ステージ９ａ上に載置された基板Ｇ（例えば、厚さ０．６３−０．７０ｍｍのガラス基板）との間には、基板Ｇの移動を可能とするため隙間ｇ（約２ｍｍ程度）が形成されている。そして、この隙間ｇから漏洩防止手段を施さないとマイクロ波が漏洩する。そこで、プラズマヘッド本体５９の外周縁近傍に１ないし数個の溝６０ａ，６０ｂがその厚み（深さ）方向に形成されている。溝６０ａ，６０ｂの平面視形状は、全周にまたがった額縁状が好ましいが、マイクロ波漏洩防止機能をもつものであれば他の形状であってもよい。溝６０ａ，６０ｂの厚み方向の寸法（深さ）ｄは、マイクロ波の自由空間波長をλとすると、基本寸法を１／４λとし、その整数ｎ（奇数）倍（１，３，５，７，…）として求められる。ｄ＝（２ｎ−１）１／４λ。また、溝６０ａ，６０ｂの巾：ｗは、適当な寸法であってよい。
【００１９】
ここで、本発明のマイクロ波漏洩防止方法の原理について説明すると、図７に示すように、プラズマヘッドのプラズマ空間から漏洩したマイクロ波のうち、プラズマヘッド本体５９に形成した溝６０に侵入したマイクロ波ａは、溝６０の底部で９０°（位相変換）されて溝６０の出口から漏出する。ここで、プラズマ空間から漏出して直進したマイクロ波ｂは、先のマイクロ波ａと溝６０の出口近傍で位相差が互いに打消されて消失し磁界が零となる。これにより、プラズマヘッドからのマイクロ波の漏洩が防止される。
【００２０】
本発明者らの計算結果によると、図８に示すように、溝６０ａ，６０ｂを２個マイクロ波の漏洩方向に所定の間隔を保って並置した場合には、プラズマヘッドからのマイクロ波の透過漏洩率を０．０％、また溝６０ａを１個設けた場合には、透過漏洩率を０．０３〜０．０６％に保つことができることが判明した。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のマイクロ波プラズマ処理方法、マイクロ波プラズマ処理装置及びそのプラズマヘッドによれば、マイクロ波プラズマ処理装置のプラズマヘッドからのマイクロ波の漏洩を、漏洩防止溝の構造を適正化することで、ほぼ完全に防止できる。
【００２２】
この結果、隣接するプラズマヘッドに他のプラズマヘッドからのマイクロ波が干渉することがなくなり、所定の成膜処理ができるようになるとともに、作業の安全性が十分確保できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の一実施の形態であるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の概念構成を示す正面図。
【図２】図１に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の平面図。
【図３】図１に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に用いるプラズマヘッドを３基並列してクラスタリングした装置の斜視図。
【図４】図１に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に用いるプラズマヘッドの縦断面図。
【図５】図４に示したプラズマヘッドのマイクロ波漏洩防止部の拡大縦断面図。
【図６】図４に示したプラズマヘッドにマイクロ波漏洩防止溝を額縁状に２個形成したものの平面図。
【図７】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法において、プラズマヘッドに形成した溝から回析されたマイクロ波とプラズマ空間から漏洩したマイクロ波とが互いに打消し合って磁界が零となりマイクロ波の漏洩が防止される原理を示す概念図。
【図８】図４に示したプラズマヘッドにマイクロ波漏洩防止溝を２個設けた装置の概念斜視図。
【符号の説明】
１  マイクロ波プラズマＣＶＤ装置
２  ロードロックモジュール
３  トランスファモジュール
４  プロセスモジュール
５  プラズマヘッド
６  被処理基板搬入プラットホーム
７  ガスユニット
８  冷却水ユニット
９ａ  基板ステージ
５１  導波管
５２  スロット板
５３  スペーサー
５４  均一化線路
５５  プラズマ空間
５６ａ  希釈ガスノズル
５６ｂ  原料ガスノズル
５７ａ，５７ｂ  ガス排気管
５８  ベースフランジ
５９  プラズマヘッド本体
６０  マイクロ波漏洩防止用構造体
【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】
2005032805.tif 000009
【図８】
2005032805.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月1日(2003.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
プラズマヘッド
また、本発明のＣＶＤ装置に用いるプラズマヘッド５は、図３に示すように、複数基、例えば３基５ａ，５ｂ，５ｃを、隔離壁（図示なし）を介して並置し、異った成膜ガスにより異った成膜処理を基板ステージ９ａに載置された基板Ｇに大気圧（常圧）下で施すように構成する。例えば、プラズマヘッド５ａでは、Ｓｉ３Ｎ４膜用ガスによる成膜プロセスを、プラズマヘッド５ｂでは、ａ−Ｓｉ膜用ガスによる成膜プロセスを、また、プラズマヘッド５ｃでは、ｎ＋Ｓｉ膜用ガスによる成膜プロセスを施し、基板Ｇの表面に異った成膜層３層を形成する。