(57)【要約】【課題】プロセス時のプラズマダメージを低減するプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】基板５に所望のプラズマ処理を施すとき、基板５の搬入及び搬出の際には、処理室２内に不活性ガスを供給し、処理室２の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整して、処理室２内に供給された不活性ガスのプラズマ２０を生成しておくと共に、所定範囲のプラズマパワーに制御して、基板５の搬送領域におけるプラズマ２０の密度を低くして、支持台４に対して基板５の搬入及び搬出を行う。【選択図】図１
2007220926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載置される支持台を収容する処理容器と、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記支持台に対して、基板の搬入及び搬出を行う搬送手段と、
前記処理容器に所望のガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、
前記圧力制御手段、前記搬送手段、前記ガス供給手段及び前記プラズマ生成手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記ガス供給手段により前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記圧力制御手段により前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整し、前記プラズマ生成手段によりプラズマを予め生成しておくと共に、基板より上方のプラズマ生成領域に対して、プラズマパワーを２ｋＷ以上、４ｋＷ以下の範囲に制御して、前記基板の搬送領域のプラズマ密度を低くしておき、
前記低いプラズマ密度のプラズマの領域下で、前記搬送手段により前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
基板が載置される支持台を収容する処理容器と、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記支持台に対して、基板の搬入及び搬出を行う搬送手段と、
前記処理容器に所望のガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、
前記圧力制御手段、前記搬送手段、前記ガス供給手段及び前記プラズマ生成手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記ガス供給手段により前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記圧力制御手段により、プラズマ密度が１桁変化する距離よりガス分子同士の平均自由行程が短くなる圧力で前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整し、前記プラズマ生成手段により、前記基板の搬送領域から離れた領域に、プラズマを予め生成しておき、
前記基板の搬送領域から前記プラズマの領域を離して、前記搬送手段により前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
基板が載置される支持台を収容する処理容器と、
前記支持台を昇降させる昇降手段と、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記支持台に対して、基板の搬入及び搬出を行う搬送手段と、
前記処理容器に所望のガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、
前記昇降手段、前記圧力制御手段、前記搬送手段、前記ガス供給手段及び前記プラズマ生成手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記ガス供給手段により前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記圧力制御手段により前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整し、前記プラズマ生成手段によりプラズマを予め生成しておき、
前記支持台に載置された基板と前記処理容器の天井部分との間において、ガス分子同士の平均自由行程より、プラズマ密度が１桁変化する距離が長くなるように、前記昇降手段により前記支持台を降下させ、前記プラズマの領域から前記基板の搬送領域を離して、前記搬送手段により前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載のプラズマ処理装置において、
前記搬送手段は、前記基板を上面に載置するハンド部と、前記ハンド部を移動させる駆動部とからなり、
前記ハンド部は、該ハンド部の大きさが前記基板の外径より大きい導電性材料からなると共に、絶縁材料からなる絶縁部材を介して、前記駆動部に取り付けられたものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
基板が載置される支持台を収容する処理容器と、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整手段と、
大きさが前記基板の外径より大きい導電性材料からなると共に前記基板を上面に載置するハンド部と、絶縁材料からなる絶縁部材を介して前記ハンド部を支持すると共に前記ハンド部を移動させる駆動部とからなり、前記支持台に対して、基板の搬入及び搬出を行う搬送手段と、
前記処理容器に所望のガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、
前記圧力制御手段、前記搬送手段、前記ガス供給手段及び前記プラズマ生成手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記ガス供給手段により前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記圧力制御手段により前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整し、前記プラズマ生成手段によりプラズマを予め生成しておき、
前記搬送手段により、前記ハンド部に前記基板を戴置して、前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
処理容器内の支持台に基板を載置し、前記処理容器に所望のガスを供給し、前記処理容器内を所望の圧力に調整し、前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化して、所望のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整して、プラズマを予め生成しておくと共に、前記基板の搬送領域におけるプラズマの密度を低くして、前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマ処理方法において、
基板より上方のプラズマ生成領域に対して、プラズマパワーを２ｋＷ以上、４ｋＷ以下の範囲に制御して、前記基板の搬送領域におけるプラズマの密度を低くすることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項８】
請求項６に記載のプラズマ処理方法において、
プラズマ密度が１桁変化する距離よりガス分子同士の平均自由行程が短くなる圧力下で、前記基板の搬送領域から離れた領域に、小さいプラズマ領域のプラズマを予め生成して、前記基板の搬送領域におけるプラズマの密度を低くすることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項９】
請求項６に記載のプラズマ処理方法において、
前記支持台に載置された基板と前記処理容器の天井部分との間において、ガス分子同士の平均自由行程より、プラズマ密度が１桁変化する距離が長くなるように、前記支持台を降下させ、前記支持台の位置を前記プラズマから離して、前記基板の搬送領域におけるプラズマの密度を低くすることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９の何れかに記載のプラズマ処理方法において、
絶縁材料からなる絶縁部材により非接地状態とされ、前記基板の外径より大きい導電性材料からなるハンド部により、前記基板を搬送することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１１】
処理容器内の支持台に基板を載置し、前記処理容器に所望のガスを供給し、前記処理容器内を所望の圧力に調整し、前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化して、所望のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整して、プラズマを予め生成しておくと共に、絶縁材料からなる絶縁部材により非接地状態とされ、前記基板の外径より大きい導電性材料からなるハンド部により、前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のガスのプラズマを用いて基板等にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板やＦＰＤ（Flat Panel Display）用ガラス基板等の基板は、所定のガスのプラズマを生成するプラズマ処理装置を用いて、成膜やエッチング等のプロセスが施される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５６０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プラズマ処理装置おいては、所定のガスをプラズマ化して用いることで、半導体基板やＦＰＤ用ガラス基板に、成膜やエッチング等のプロセスが施されるが、基板上に作製されたデバイスが、プロセス時のプラズマによりダメージを受ける問題が指摘されていた（特許文献１）。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、プロセス時のプラズマダメージを低減するプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する第１の発明に係るプラズマ処理装置は、
基板が載置される支持台を収容する処理容器と、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記支持台に対して、基板の搬入及び搬出を行う搬送手段と、
前記処理容器に所望のガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、
前記圧力制御手段、前記搬送手段、前記ガス供給手段及び前記プラズマ生成手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記ガス供給手段により前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記圧力制御手段により前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整し、前記プラズマ生成手段によりプラズマを予め生成しておくと共に、基板より上方のプラズマ生成領域に対して、プラズマパワーを２ｋＷ以上、４ｋＷ以下の範囲に制御して、前記基板の搬送領域のプラズマ密度を低くしておき、
前記低いプラズマ密度のプラズマの領域下で、前記搬送手段により前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決する第２の発明に係るプラズマ処理装置は、
基板が載置される支持台を収容する処理容器と、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記支持台に対して、基板の搬入及び搬出を行う搬送手段と、
前記処理容器に所望のガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、
前記圧力制御手段、前記搬送手段、前記ガス供給手段及び前記プラズマ生成手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記ガス供給手段により前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記圧力制御手段により、プラズマ密度が１桁変化する距離よりガス分子同士の平均自由行程が短くなる圧力で前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整し、前記プラズマ生成手段により、前記基板の搬送領域から離れた領域に、小さいプラズマ領域のプラズマを予め生成しておき、
前記基板の搬送領域から前記プラズマの領域を離して、前記搬送手段により前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第３の発明に係るプラズマ処理装置は、
基板が載置される支持台を収容する処理容器と、
前記支持台を昇降させる昇降手段と、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記支持台に対して、基板の搬入及び搬出を行う搬送手段と、
前記処理容器に所望のガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、
前記昇降手段、前記圧力制御手段、前記搬送手段、前記ガス供給手段及び前記プラズマ生成手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記ガス供給手段により前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記圧力制御手段により前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整し、前記プラズマ生成手段によりプラズマを予め生成しておき、
前記支持台に載置された基板と前記処理容器の天井部分との間において、ガス分子同士の平均自由行程より、プラズマ密度が１桁変化する距離が長くなるように、前記昇降手段により前記支持台を降下させ、前記プラズマの領域から前記基板の搬送領域を離して、前記搬送手段により前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第４の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第１〜第３に記載のプラズマ処理装置において、
前記搬送手段は、前記基板を上面に載置するハンド部と、前記ハンド部を移動させる駆動部とからなり、
前記ハンド部は、該ハンド部の大きさが前記基板の外径より大きい導電性材料からなると共に、絶縁材料からなる絶縁部材を介して、前記駆動部に取り付けられたものであることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第５の発明に係るプラズマ処理装置は、
基板が載置される支持台を収容する処理容器と、
前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整手段と、
大きさが前記基板の外径より大きい導電性材料からなると共に前記基板を上面に載置するハンド部と、絶縁材料からなる絶縁部材を介して前記ハンド部を支持すると共に前記ハンド部を移動させる駆動部とからなり、前記支持台に対して、基板の搬入及び搬出を行う搬送手段と、
前記処理容器に所望のガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、
前記圧力制御手段、前記搬送手段、前記ガス供給手段及び前記プラズマ生成手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記ガス供給手段により前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記圧力制御手段により前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整し、前記プラズマ生成手段によりプラズマを予め生成しておき、
前記搬送手段により、前記ハンド部に前記基板を戴置して、前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第６の発明に係るプラズマ処理方法は、
処理容器内の支持台に基板を載置し、前記処理容器に所望のガスを供給し、前記処理容器内を所望の圧力に調整し、前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化して、所望のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整して、プラズマを予め生成しておくと共に、前記基板の搬送領域におけるプラズマの密度を低くして、前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第７の発明に係るプラズマ処理方法は、
上記第６に記載のプラズマ処理方法において、
基板より上方のプラズマ生成領域に対して、プラズマパワーを２ｋＷ以上、４ｋＷ以下の範囲に制御して、前記基板の搬送領域におけるプラズマの密度を低くすることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第８の発明に係るプラズマ処理方法は、
上記第６に記載のプラズマ処理方法において、
プラズマ密度が１桁変化する距離よりガス分子同士の平均自由行程が短くなる圧力下で、前記基板の搬送領域から離れた領域に、小さいプラズマ領域のプラズマを予め生成して、前記基板の搬送領域におけるプラズマの密度を低くすることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第９の発明に係るプラズマ処理方法は、
上記第６に記載のプラズマ処理方法において、
前記支持台に載置された基板と前記処理容器の天井部分との間において、ガス分子同士の平均自由行程より、プラズマ密度が１桁変化する距離が長くなるように、前記支持台を降下させ、前記支持台の位置を前記プラズマから離して、前記基板の搬送領域におけるプラズマの密度を低くすることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第１０の発明に係るプラズマ処理方法は、
上記第６〜第９に記載のプラズマ処理方法において、
絶縁材料からなる絶縁部材により非接地状態とされ、前記基板の外径より大きい導電性材料からなるハンド部により、前記基板を搬送することを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第１１の発明に係るプラズマ処理方法は、
処理容器内の支持台に基板を載置し、前記処理容器に所望のガスを供給し、前記処理容器内を所望の圧力に調整し、前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化して、所望のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すとき、前記基板の搬入及び搬出の際には、
前記処理容器内に不活性ガスを供給し、前記処理容器内の圧力変動を所定範囲内に収まるように調整して、プラズマを予め生成しておくと共に、絶縁材料からなる絶縁部材により非接地状態とされ、前記基板の外径より大きい導電性材料からなるハンド部により、前記支持台に対して基板の搬入及び搬出を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、処理容器内の支持台に対して基板の搬送（搬入、搬出）を行なう際、プラズマを予め生成しておいたので、基板の搬送毎にプラズマの点火を行うことが無く、プラズマ点火時におけるプラズマ密度の過渡的な変化が発生することはなく、基板上のデバイスのプラズマダメージを抑えることができる。更に、プラズマ自体のパワーを低減したり、プラズマ領域自体を小さくしたり、プラズマ領域との距離を離したりして、搬送領域におけるプラズマ密度を低減したので、処理容器内での基板の搬送時に、プラズマに曝される部分と曝されない部分で生じる電位差を低減して、基板上のデバイスのプラズマダメージを更に抑えることができる。
【００１８】
又、本発明によれば、処理容器内の支持台に対して基板の搬送を行なう際、絶縁材料からなる絶縁部材により非接地状態とされ、基板の外径より大きい導電性材料からなるハンド部により基板の搬送が行われるので、導電性材料からなるハンド部により、プラズマに曝される部分と曝されない部分で生じる電位差を低減して、基板上のデバイスのプラズマダメージを更に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
プロセス時のプラズマによるダメージは、プラズマ密度分布によって生じるウェハ上の電位差が要因として考えられ、プラズマ点火時におけるプラズマ密度の過渡的な変化は、大きな要因の１つと考えられる。従って、本発明では、基板の搬送の際には、プラズマを予め点火させておくこと、更には、搬送領域におけるプラズマ密度を低減することにより、プロセス時のプラズマダメージを抑制するものである。
以下、本発明に係るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法の実施形態のいくつかを、図１〜５を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
本発明に係るプラズマ処理装置は、図１に示すように、円筒状の真空チャンバ１（処理容器）の内部が処理室２として構成されるものであり、真空チャンバ１の上部開口部には円板状のセラミクス製の天井板３が、開口部を塞ぐように配設されている。この天井板３の上部には、例えば、円形リング状の高周波アンテナ７が複数配置され、高周波アンテナ７には整合器８を介して高周波（ＲＦ）電源９が接続されている（プラズマ生成手段）。この高周波アンテナ７に電力を供給することにより、天井板３を介して処理室２に電磁波が入射され、処理室２内に供給されたガスがプラズマ化されるようになっている。
【００２１】
真空チャンバ１の下部には支持台４が収容されており、半導体等の基板５が支持台４の上面に載置される。基板５を支持する支持台４には、高周波バイアス電極１２が設けられており、高周波バイアス電極１２には整合器１３を介して高周波バイアス電源１４が接続されている。高周波バイアス電源１４は、高周波バイアス電極１２を介して、基板５にバイアス電力を印加できるようになっている。
【００２２】
真空チャンバ１には、処理室２内に所望のガス（例えば、Ａｒ、Ｎ2等の不活性ガスや成膜やエッチングに必要な原料ガス等）を供給するガスノズル１０ａ、１０ｂ（ガス供給手段）が複数設けられている。又、処理室２内は、圧力制御弁３１（圧力調整手段）により所望の圧力に制御されると共に、排気装置３２により排気されている。ガスノズル１０ａ、１０ｂにより処理室２内に供給され、所望の圧力に制御されたガスは、天井板３を介して処理室２に入射された電磁波により、イオン化されて、プラズマ状態（プラズマ２０）となる。このプラズマ２０を基板５に作用させることによって、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等による薄膜６の成膜を行ったり、基板５上の薄膜６のエッチングを行ったりすることとなる。
【００２３】
真空チャンバ１は、搬送ポート３０を介して、搬送チャンバ１５に接続されており、この搬送チャンバ１５と真空チャンバ１との間で、基板５の搬入、搬出が行われる。搬送チャンバ１５の内部には、基板５の搬送を行う搬送装置１６（搬送手段）が配置されており、基板５を保持するハンド部１７を、駆動部１７ｃにより真空チャンバ１内へ移動させることで、ハンド部１７上の基板５を支持台４の上へ載置可能となっている。
【００２４】
具体的には、搬送ポート３０には、真空チャンバ１と搬送チャンバ１５を隔離するゲートドア１８が設けられており、ハンド部１７が真空チャンバ１内へ移動する際、ゲートドア１８が開いた後、ハンド部１７が真空チャンバ１内へ移動する。そして、ハンド部１７が保持する基板５が、支持台４の所定の位置に到達すると、支持台４の内部に配置された支持ピン１９が、上方向に移動して、ハンド部１７から基板５を持ち上げた後、ハンド部１７を真空チャンバ１から引き戻すと、支持ピン１９上には基板５のみが残されることとなる。その後、支持ピン１９を下方向に移動することで、基板５が支持台４上に載置されることとなる。なお、搬送チャンバ１５も、その内部は、圧力制御弁３３により所望の圧力に制御されると共に、排気装置３４により排気されている。
【００２５】
本実施例のプラズマ処理装置においては、制御手段（図示せず）により各装置等を制御して、基板５の搬送時に、プラズマ密度分布の影響を受けないように工夫することで、基板５上に電位差が生じ無いようにして、基板５上のデバイスをプラズマダメージから保護するようにしている。
【００２６】
具体的には、成膜に寄与しない不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ2等）を用いて、予め、処理室２内にプラズマ２０を生成しておくと共に、ゲートドア１８を開いたとき、真空チャンバ１（処理室２）内の圧力変動が無いように、圧力調整弁３１、３３の開度を調整しておく。このことにより、プラズマ密度が過渡的に変化するのを防止している。そして、プラズマパワーを比較的低く抑えることにより、プラズマ２０のプラズマ密度、プラズマ温度、電子密度を十分小さい状態にして、支持台４に対して基板５の搬送を行っている。つまり、基板５が搬送される際には、プラズマ２０の点火を避けると共に、プラズマ密度が十分小さい状態のプラズマ２０の中での基板５の搬送を行うようにしている。
【００２７】
基板５の搬送時のプラズマパワーとしては、基板より上方のプラズマ生成領域に対して、２ｋＷ以上〜４ｋＷ以下の範囲が望ましい。この上限値４ｋＷは、基板５の搬送時に、基板５に１２Ｖ以上の電位差を生じることのないプラズマ密度分布を有するプラズマのパワー、つまり、基板５上のデバイスにプラズマダメージを与えないようなプラズマのパワーであり、かつ、成膜／エッチング処理時のプラズマパワー以下の値である。又、この下限値２ｋＷは、このプラズマパワーと成膜／エッチング処理時のプラズマパワーとの差により、真空チャンバ１自体に大きな温度差が生じないようなプラズマのパワー、つまり、プラズマパワーの差により生じる真空チャンバ１の温度差により発生する微粒子（パーティクル）が許容範囲内となるプラズマのパワーである。
又、プラズマダメージを与えないプラズマ密度分布とするためには、上記プラズマパワーが印加されて生成されるプラズマ生成領域の体積として、基板の大きさに応じた領域を考慮することが望ましい。例えば、８インチ（約２００ｍｍ）径の基板であれば、基板上方の空間の領域の体積として、基板を完全に覆う広さ（例えば、径の２倍程度の広さ）であり、後述の実施例３で述べるような垂直方向の距離（約１６７ｍｍ）を有するのであれば、その空間の体積が２０リットル程度となり、１２インチ（約３００ｍｍ）径の基板であれば、基板上方の空間の領域の体積として、基板を完全に覆う広さ（例えば、径の２倍程度の広さ）であり、後述の実施例３で述べるような垂直方向の距離（約１６７ｍｍ）を有するのであれば、その空間の体積が４０リットル程度となる。
【００２８】
（１）基板５の搬入→（２）基板５へのプラズマ処理→（３）基板５の搬出までの一連の制御を説明すると以下のようになる。
（１）支持台４へ基板５を搬入する際には、不活性ガスを用いて、予め、処理室２内にプラズマ２０を生成しておくと共に、ゲートドア１８を開いたとき、真空チャンバ１内の圧力変動が無いように、圧力調整弁３１、３３の開度を調整して、支持台４へ基板５を搬入して、支持台４上に基板５を載置する。
（２）基板５に所望のプラズマ処理を施す際には、ゲートドア１８を閉じた後、プラズマ２０を生成した状態のままで、プラズマ２０を生成するガスを成膜やエッチングに用いる原料ガスに置換すると共に、真空チャンバ１内の圧力及びプラズマパワーを所望の値に変更して、所望のプラズマ処理を行う。
（３）支持台４から基板５を搬出する際には、プラズマ処理の終了後、プラズマ２０を生成した状態のままで、プラズマ２０を生成するガスを不活性ガスに置換すると共に、ゲートドア１８を開いたとき、真空チャンバ１内の圧力変動が無いように、圧力調整弁３１、３３の開度を調整して、支持台４から基板５を搬出する。
【００２９】
このように、基板５の搬送毎にプラズマの点火を行うことが無く、プラズマ密度が十分小さい状態のプラズマ２０の中で、基板５の搬送を行うので、プラズマ点火時におけるプラズマ密度の過渡的な変化の影響を受けることはなく、基板５上のデバイスのプラズマダメージを抑えることができる。又、プラズマ２０のプラズマ密度が十分小さい状態であるので、基板５の搬送時に、プラズマに曝される部分と曝されない部分で生じる電位差を低減して、基板５上のデバイスのプラズマダメージを更に抑えることができる。なお、許容可能な電位差としては、デバイスのキャパシタ耐圧、ゲート耐圧より小さいものが望ましく、基板５内で１２Ｖ以下の電位差となるようにすればよい。
【実施例２】
【００３０】
図２は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。本実施例のプラズマ処理装置は、図２に示すように、プラズマ２１の状態を除いて、実施例１の図１に示すプラズマ処理装置と同等のものである。従って、図１に示すプラズマ処理装置と重複する装置構成には同じ符号を付し、主に、相違のある部分に基づいて、本実施例の説明を行う。
【００３１】
本実施例のプラズマ処理装置においても、制御手段（図示せず）により各装置等を制御して、基板５の搬送時に、基板５がプラズマ密度分布の影響を受けないように工夫している。
【００３２】
具体的には、成膜に寄与しない不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ2等）を用いて、予め、処理室２内にプラズマ２１を生成しておくと共に、ゲートドア１８を開いたとき、真空チャンバ１（処理室２）内の圧力変動が無いように、圧力調整弁３１、３３の開度を調整しておく。このことにより、プラズマ密度が過渡的に変化するのを防止している。そして、このとき、真空チャンバ１内の圧力を比較的高い状態にして、プラズマ２１を生成するようにしておく。比較的高い圧力状態では、プラズマ２１はアンテナ７に近いところに生成されるため、基板５の搬送を行う領域におけるプラズマ密度を十分小さい状態にして、基板５の搬送を行っている。つまり、基板５が搬送される際には、プラズマ２１の点火を避けると共に、プラズマ密度が十分小さい状態のプラズマ２１の中での基板５の搬送を行うようにしている。
ここで述べた比較的高い圧力とは、ガス分子同士の平均自由行程が基板より上方のプラズマ生成領域の高さ方向の長さ（以降、プラズマ生成領域の高さと言う。）の３％以下となる圧力である。更に、プラズマ生成領域の高さの３％とは、プラズマ密度が１桁小さくなる距離、例えば、１立方メータ当たり１０17個オーダーのプラズマ密度が、比較的プラズマダメージが小さくなる、１立方メータ当たり１０16個オーダーのプラズマ密度となる距離を、プラズマ解析により求め、これを、プラズマ生成領域の高さとの比較により算出したものである。従って、ガス分子同士の平均自由行程を、プラズマ生成領域の高さの３％以下とする比較的高い圧力状態、つまり、プラズマ密度が１桁変化する距離よりガス分子同士の平均自由行程が短くなる比較的高い圧力状態とすれば、基板５の搬送を行う領域におけるプラズマ密度を十分小さい状態とすることができる。
【００３３】
（１）基板５の搬入→（２）基板５へのプラズマ処理→（３）基板５の搬出までの一連の制御を説明すると以下のようになる。
（１）支持台４へ基板５を搬入する際、不活性ガスを用いて、予め、比較的高い圧力状態で、処理室２内にプラズマ２１を生成しておくと共に、ゲートドア１８を開いたとき、真空チャンバ１内の圧力変動が無いように、圧力調整弁３１、３３の開度を調整して、支持台４へ基板５を搬入して、支持台４上に基板５を載置する。このとき、プラズマ２１は、基板５の搬送領域から離れた領域に生成されている。
（２）基板５に所望のプラズマ処理を施す際には、ゲートドア１８を閉じた後、プラズマ２１を生成した状態のままで、プラズマ２１を生成するガスを成膜やエッチングに用いる原料ガスに置換すると共に、真空チャンバ１内の圧力及びプラズマパワーを所望の値に変更して、所望のプラズマ処理を行う。
（３）支持台４から基板５を搬出する際には、プラズマ処理の終了後、プラズマ２１を生成した状態のままで、プラズマ２１を生成するガスを不活性ガスに置換すると共に比較的高い圧力状態に制御し、ゲートドア１８を開いたとき、真空チャンバ１内の圧力変動が無いように、圧力調整弁３１、３３の開度を調整して、支持台４から基板５を搬出する。このときも、プラズマ２１は、基板５の搬送領域から離れた領域に生成されている。
【００３４】
このように、基板５の搬送毎にプラズマの点火を行うことが無く、プラズマ２１を基板５の搬送領域から離して生成することで、基板５の搬送領域におけるプラズマ２１のプラズマ密度を十分小さくして、基板５の搬送を行うので、プラズマ点火時におけるプラズマ密度の過渡的な変化の影響を受けることはなく、基板５上のデバイスのプラズマダメージを抑えることができる。又、基板５の移動領域におけるプラズマ２１のプラズマ密度が十分小さい領域であるので、基板５の搬送時に、プラズマに曝される部分と曝されない部分で生じる電位差を低減して、基板５上のデバイスのプラズマダメージを更に抑えることができる。
【００３５】
なお、本実施例では、真空チャンバ１内の圧力を高くして、プラズマ２１の領域を基板５が移動する領域からできるだけ離れた位置としたが、例えば、高周波アンテナ７の位置を移動可能な構成として、基板５の搬送時に、基板５から離れた位置へ高周波アンテナ７を移動して、プラズマ２１の領域を基板５が移動する領域からできるだけ離れた位置とするようにしてもよい。この際、高周波アンテナ７を、真空チャンバ１（天井板３）の上方ではなく、真空チャンバ１の側面の外周部分に配置して、プラズマ２１が生成される位置を変更すするようにしてもよい。
【実施例３】
【００３６】
図３、４は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。本実施例のプラズマ処理装置は、図３、４に示すように、実施例１の図１に示すプラズマ処理装置や実施例２の図２に示すプラズマ処理装置に対して、支持台４を上下方向に昇降させる昇降装置１１（昇降手段）を設けたものであり、そのことを除いて、図１、２に示すプラズマ処理装置と同等のものである。従って、図１、２に示すプラズマ処理装置と重複する装置構成には同じ符号を付し、主に、相違のある部分に基づいて、本実施例の説明を行う。
【００３７】
本実施例のプラズマ処理装置においては、支持台４を上下方向に昇降させる昇降装置１１を設け、基板５の搬送時には、支持台４を降下させ、プラズマ２２の領域から離れた位置で基板５を搬送し（図３参照）、プラズマ処理時には、支持台４を上昇させ、プラズマ２２の領域の内部に基板５を移動することで（図４参照）、基板５の搬送時に、基板５がプラズマ密度分布の影響を受けないように工夫している。
【００３８】
具体的には、成膜に寄与しない不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ2等）を用いて、予め、処理室２内にプラズマ２２を生成しておくと共に、ゲートドア１８を開いたとき、真空チャンバ１（処理室２）内の圧力変動が無いように、圧力調整弁３１、３３の開度を調整しておく。このことにより、プラズマ密度が過渡的に変化するのを防止している。そして、昇降装置１１により支持台４を下方に降下させ、プラズマ２２から基板５の搬送領域を離すことで、基板５の搬送領域におけるプラズマ密度を十分小さい状態にして、基板５の搬送を行っている。つまり、基板５が搬送される際には、プラズマ２２の点火を避けると共に、プラズマ２２の領域から垂直方向に離れて、プラズマ密度が十分小さい領域で基板５の搬送を行うようにしている。なお、このとき、ガス分子同士の平均自由行程が、支持台４に載置された基板５と真空チャンバ１の上部の天井板３との垂直方向の距離（以降、垂直方向の距離という。）の３％以下であることが望ましい。これは、実施例２の説明と同様に、プラズマ密度が１桁小さくなる距離を、プラズマ解析により求め、これを、垂直方向の距離との比較により算出したものである。従って、昇降装置１１により支持台４を降下させて、支持台４に載置された基板５と天井板３との間において、プラズマ密度の変化勾配を小さくし、ガス分子同士の平均自由行程より、プラズマ密度が１桁変化する距離が長くなるようにすればよい。例えば、Ｎ2ガスにおいて、圧力１０ｍＴｏｒｒの時の平均自由行程は５ｍｍ程度であるが、これを３％以下とする基板５と天井板３との垂直方向の距離は、少なくとも１６７ｍｍ程度である。
【００３９】
（１）基板５の搬入→（２）基板５へのプラズマ処理→（３）基板５の搬出までの一連の制御を説明すると以下のようになる。
（１）支持台４へ基板５を搬入する際、不活性ガスを用いて、予め、処理室２内にプラズマ２２を生成しておくと共に、ゲートドア１８を開いたとき、真空チャンバ１内の圧力変動が無いように、圧力調整弁３１、３３の開度を調整して、昇降装置１１により下方に降下された支持台４へ基板５を搬入して、支持台４上に基板５を載置する。このとき、基板５の搬送領域は、プラズマ２２から離れた位置となっている。
（２）基板５に所望のプラズマ処理を施す際には、ゲートドア１８を閉じた後、昇降装置１１により支持台４を上方に上昇させて、プラズマ２２の領域へ基板５を移動させる。そして、プラズマ２２を生成した状態のままで、プラズマ２２を生成するガスを成膜やエッチングに用いる原料ガスに置換すると共に、真空チャンバ１内の圧力及びプラズマパワーを所望の値に変更して、所望のプラズマ処理を行う。
（３）支持台４から基板５を搬出する際、プラズマ処理の終了後、昇降装置１１により支持台４を下方に降下させ、プラズマ２２を生成した状態のままで、プラズマ２２を生成するガスを不活性ガスに置換すると共に、ゲートドア１８を開いたとき、真空チャンバ１内の圧力変動が無いように、圧力調整弁３１、３３の開度を調整して、支持台４から基板５を搬出する。このときも、基板５の搬送領域は、プラズマ２２から離れた位置となっている。
【００４０】
このように、基板５の搬送毎にプラズマの点火を行うことが無く、昇降装置１１により支持台４を下方に降下させ、基板５の搬送領域をプラズマ２２から離すことで、基板５の搬送領域におけるプラズマ２１のプラズマ密度を十分小さくして、基板５の搬送を行うので、プラズマ点火時におけるプラズマ密度の過渡的な変化の影響を受けることはなく、基板５上のデバイスのプラズマダメージを抑えることができる。又、基板５の移動領域におけるプラズマ２１のプラズマ密度が十分小さい領域であるので、基板５の搬送時に、プラズマに曝される部分と曝されない部分で生じる電位差を低減して、基板５上のデバイスのプラズマダメージを更に抑えることができる。
【実施例４】
【００４１】
図５は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図であり、実施例１（図１）等において示したプラズマ処理装置におけるハンド部１７を、特有の構成としたものである。従って、プラズマ処理装置自体の構成は、実施例１等において示したプラズマ処理装置と同等のものでよいので、ここは、ハンド部１７Ａの構成のみを示して、本実施例の説明を行う。
【００４２】
本実施例のプラズマ処理装置では、ハンド部１７Ａにおいて、二股状のフォーク部１７ａを電気伝導性のよい材料から構成すると共に、フォーク部１７ａの大きさを、基板５の外径より大きいものとし、更に、フォーク部１７ａを絶縁材料からなる絶縁部材１７ｂを介して、搬送装置１６の駆動部１７ｃに取り付けたものである。これは、基板５において、プラズマに曝されている部分と曝されていない部分に電位差が生じないように、基板５より大きく、電気伝導性のよいフォーク部１７ａにより、その電位差を解消するようにしたものである。
【００４３】
又、フォーク部１７ａは、絶縁部材１７ｂを介して、駆動部１７ｃと接続しているので、金属材料からなるフォーク部１７ａは非接地状態とされて、プラズマに悪影響を与えることはない。又、支持ピン１９自体も絶縁性の材料から構成されているので、同様に、プラズマに悪影響を与えることはない。
【００４４】
なお、フォーク部１７ａは、図５に示すように、その先端が二股に分かれたフォーク形状となっており、支持台４に基板５を載置したり、支持台４から基板５を取り上げたりする際には、二股に分かれたフォーク形状の内側に支持ピン１９が配置されて、フォーク部１７ａ、支持ピン１９の動作が互いに干渉しないようになっている。
【００４５】
図１に示すプラズマ処理装置を参照して、上記構成のハンド部１７Ａを用いる場合を説明すると、成膜に寄与しない不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ2等）を用いて、予め、処理室２内にプラズマ２０を生成しておくと共に、ゲートドア１８を開いたとき、真空チャンバ１（処理室２）内の圧力変動が無いように、圧力調整弁３１、３３の開度を調整しておく。このことにより、プラズマ密度が過渡的に変化するのを防止している。そして、プラズマ２０の領域下において、ハンド部１７Ａを用いて、基板５の搬送を行うようにしている。つまり、基板５が搬送される際、プラズマの点火を避けると共に、ハンド部１７Ａにより、基板５がプラズマ２０の影響を受けにくい状態にして、基板５の搬送を行うようにしている。
【００４６】
このように、基板５の搬送毎にプラズマの点火を行うことが無い状態で、基板５の搬送を行うので、プラズマ点火時におけるプラズマ密度の過渡的な変化の影響を受けることはなく、基板５上のデバイスのプラズマダメージを抑えることができる。又、導電性材料からなるハンド部１７Ａにより、基板５がプラズマ２０の影響を受けにくい状態にしているので、基板５の搬送時に、プラズマに曝される部分と曝されない部分で生じる電位差を低減して、基板５上のデバイスのプラズマダメージを更に抑えることができる。
【００４７】
本実施例は、基板５の搬送時に、単に、プラズマを予め生成しておくことで、基板５上のデバイスのプラズマダメージを抑えることができるが、更に、実施例１〜３に示したように、基板５の移動領域のプラズマ密度自体を低減する制御を行うことで、基板５上のデバイスのプラズマダメージを更に効果的に抑えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、プラズマ処理装置であれば、どのようなものでも適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の一例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す構成図である。
【図３】本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す構成図であり、基板の搬送時の状態を示すものである。
【図４】本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す構成図であり、基板のプラズマ処理時の状態を示すものである。
【図５】本発明に係るプラズマ処理装置で用いる搬送装置のハンド部を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    真空チャンバ
２    成膜室
３    天井板
４    支持台
５    基板
６    薄膜
７    高周波アンテナ
８    整合器
９    高周波電源
１０ａ  ガスノズル
１０ｂ  ガスノズル
１１  昇降装置
１２  高周波バイアス電極
１３  整合器
１４  高周波バイアス電源
１５  搬送チャンバ
１６  搬送装置
１７  ハンド部
１７Ａ  ハンド部
１７ａ  フォーク部
１７ｂ  絶縁部材
１７ｃ  駆動部
１８  ゲートドア
１９  支持ピン
２０  プラズマ領域
２１  プラズマ領域
２２  プラズマ領域
３０  搬送ポート
３１  圧力制御弁
３２  排気装置
３３  圧力制御弁
３４  排気装置
【図１】
2007220926.tif 000003
【図２】
2007220926.tif 000004
【図３】
2007220926.tif 000005
【図４】
2007220926.tif 000006
【図５】
2007220926.tif 000007