(57)【要約】【課題】タクトタイムの短縮化を図りつつ、アーク放電の発生を抑制し得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】対向電極４ａ及び４ｂ、誘電体３ａ及び３ｂ、パルス電源５を備えるプラズマ発生部１と、対向電極１２ａ及び１２ｂ、誘電体１１ａ及び１１ｂ、パルス電源１３を備えるプラズマ発生部２とを有するプラズマ処理装置を用いる。プラズマ発生部１及びプラズマ発生部２は、プラズマ発生部１がプラズマ発生部２よりも基板２０から遠ざかり、プラズマ発生部１でプラズマ化されたガスが、プラズマ発生部２を通り、プラズマ発生部２でプラズマ化されたガスと共に、基板２０に吹き付けられるように配置する。対向電極４ａと４ｂ間の電界強度は、対向電極１２ａと１２ｂ間の電界強度よりも大きな値に設定する。【選択図】  図１
2007103600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
複数のプラズマ発生部と、前記複数のプラズマ発生部それぞれにガスを供給するための複数のガス供給口とを備え、
前記複数のプラズマ発生部は、それぞれ、対向電極と、前記対向電極の対向面それぞれに配置された誘電体と、前記対向電極間にパルス電界を印加して、供給された前記ガスをプラズマ化させるパルス電源とを備え、且つ、処理対象物から遠ざかる方向に沿って順に、前記複数のプラズマ発生部のうちの１つでプラズマ化された前記ガスが、それよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生部を通って前記処理対象物に吹き付けられるよう配置され、
前記複数のプラズマ発生部それぞれのパルス電源が印加するパルス電界の電界強度は、それよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生部のパルス電源が印加するパルス電界の電界強度よりも大きな値に設定されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記プラズマ発生部が二つ備えられている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部の誘電体の上方側、前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部の誘電体と前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部の誘電体との間、それぞれに前記ガス供給口が設けられている請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記二つのプラズマ発生部のうち前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部には、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスより結合エネルギーが大きなガスが供給される請求項２または３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスが、ハロゲン系ガスであり、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスが、Ｏ2ガス及びＨ2Ｏガスのうち少なくとも一種を含むガスである請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスと、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスとが、共に塩素ガスを含むガスである請求項２または３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部のパルス電源によるパルス電界の電界強度が、２００ｋＶ／ｃｍ以上１０００ｋＶ／ｃｍ未満の範囲で設定されており、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部のパルス電源によるパルス電界の電界強度が、１ｋＶ／ｃｍ以上２００ｋＶ／ｃｍ未満の範囲で設定されている請求項２〜６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部のパルス電源によるパルス電界の周波数及び前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部のパルス電源によるパルス電界の周波数が、０．５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で設定されている請求項２〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
対向電極と、前記対向電極の対向面それぞれに配置された誘電体と、前記対向電極間にパルス電界を印加して、前記誘電体間に供給されたガスをプラズマ化させるパルス電源とを有するプラズマ発生装置を複数個用い、更に、複数個の前記プラズマ発生装置を、前記処理対象物から遠ざかる方向に沿って順に、複数個の前記プラズマ発生装置のうちの１つでプラズマ化された前記ガスがそれよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生装置を通って前記処理対象物に吹き付けられるように配置して、常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
複数個の前記プラズマ発生装置それぞれに前記ガスを供給し、複数個の前記プラズマ発生装置それぞれのパルス電源が印加するパルス電界の電界強度を、それよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生装置のパルス電源が印加するパルス電界の電界強度よりも大きな値に設定し、供給された前記ガスをプラズマ化させる工程を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１０】
二つの前記プラズマ発生装置が用いられる請求項９に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記二つのプラズマ発生装置のうち前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生装置には、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生装置に供給される前記ガスより結合エネルギーが大きなガスが供給される請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生装置に供給されるガスが、ハロゲン系ガスであり、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生装置に供給されるガスが、Ｏ2ガス及びＨ2Ｏガスのうち少なくとも一種を含むガスである請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスと、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスとが、共に塩素ガスを含むガスである請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１４】
前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生装置のパルス電源によるパルス電界の電界強度が、２００ｋＶ／ｃｍ以上１０００ｋＶ／ｃｍ未満の範囲で設定されており、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生装置のパルス電源によるパルス電界の電界強度が、１ｋＶ／ｃｍ以上２００ｋＶ／ｃｍ未満の範囲で設定されている請求項１０〜１３のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１５】
前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生装置のパルス電源によるパルス電界の周波数及び前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生装置のパルス電源によるパルス電界の周波数が、０．５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で設定されている請求項１０〜１４のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
従来から、半導体素子の製造分野においては、チャンバー内でプラズマを発生させ、これによって成膜やエッチング等を行なうプラズマ処理が用いられている。プラズマ処理の一例としては、ドライエッチングやプラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）が知られている。
【０００３】
ドライエッチングは、チャンバー内に、エッチングガスを供給し、これをプラズマ化させ、更に、エッチャント（エッチング種）を基板面に形成された膜に付着させてエッチングを行なう方法である。プラズマＣＶＤは、チャンバー内に原料ガスを供給し、これをプラズマ化して化学反応により膜を堆積させる方法である。
【０００４】
ところで、従来からの一般的なプラズマ処理においては、プラズマの発生は低圧下で行なわれる。このため、真空容器や真空排気装置が必要となることから、プラズマ処理装置は高価なものとなっており、更に大きな設置スペースを必要とする。
【０００５】
このような問題を解消するため、常圧下でプラズマを発生させる常圧プラズマ処理が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。常圧プラズマ処理によれば、真空容器や真空排気装置が不要となるため、装置価格及び設置スペースの低減が可能となる。
【０００６】
図３は、従来の常圧プラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図３に示すプラズマ処理装置は、エッチング装置である。図３に示すように、プラズマ処理装置は、一対の対向電極４２ａ及び４２ｂと、各対向電極の対向面に配置された一対の板状の誘電体４５ａ及び４５ｂと、対向電極間にパルス電界を印加するパルス電源４１とを備えている。
【０００７】
誘電体４５ａ及び４５ｂは、互いの対向面が処理対象物となる基板４７の法線と平行になるように、チャンバー（図示せず）内に配置されている。誘電体４５ａと４５ｂとの間には、上方からエッチングガス４３が供給される。エッチングガス４３としては、例えば、ＣＦ4ガス、ＣＨＦ3ガスといったハロゲン系ガス、Ｏ2ガス、及びＨ2Ｏガスを含む混合ガスが挙げられる。
【０００８】
また、エッチングガス４３の供給と共に、パルス電源４１によってパルス電界を印加すると、誘電体４５ａと誘電体４５ｂとの間にプラズマ４４が発生する。この結果、プラズマ化されたガス４６が基板４７に吹き付けられ、基板４７上でエッチングが進行する。
【特許文献１】特開２００２−２３７４８０号公報（第３図）１２−３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、常圧プラズマ処理装置を用いる場合において、タクトタイムを短縮するためには、電極間に印加するパルス電界の電界強度を大きくする必要がある。このため、常圧プラズマ処理装置においては、電極４２ａ及び４２ｂと基板４７との間でアーク放電４８が発生し易く、これにより、基板４７が損傷を受けるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題を解消し、タクトタイムの短縮化を図りつつ、アーク放電の発生を抑制し得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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明におけるプラズマ処理装置は、常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、複数のプラズマ発生部と、前記複数のプラズマ発生部それぞれにガスを供給するための複数のガス供給口とを備え、前記複数のプラズマ発生部は、それぞれ、対向電極と、前記対向電極の対向面それぞれに配置された誘電体と、前記対向電極間にパルス電界を印加して、供給された前記ガスをプラズマ化させるパルス電源とを備え、且つ、処理対象物から遠ざかる方向に沿って順に、前記複数のプラズマ発生部のうちの１つでプラズマ化された前記ガスが、それよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生部を通って前記処理対象物に吹き付けられるよう配置され、前記複数のプラズマ発生部それぞれのパルス電源が印加するパルス電界の電界強度は、それよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生部のパルス電源が印加するパルス電界の電界強度よりも大きな値に設定されていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明におけるプラズマ処理方法は、対向電極と、前記対向電極の対向面それぞれに配置された誘電体と、前記対向電極間にパルス電界を印加して、前記誘電体間に供給されたガスをプラズマ化させるパルス電源とを有するプラズマ発生装置を複数個用い、更に、複数個の前記プラズマ発生装置を、前記処理対象物から遠ざかる方向に沿って順に、複数個の前記プラズマ発生装置のうちの１つでプラズマ化された前記ガスがそれよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生装置を通って前記処理対象物に吹き付けられるように配置して、常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、複数個の前記プラズマ発生装置それぞれに前記ガスを供給し、複数個の前記プラズマ発生装置それぞれのパルス電源が印加するパルス電界の電界強度を、それよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生装置のパルス電源が印加するパルス電界の電界強度よりも大きな値に設定し、供給された前記ガスをプラズマ化させる工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上の特徴により、本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、例えば、結合エネルギーが小さく、小さい電界強度でプラズマ化できるガスについては、処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部（プラズマ発生装置）でプラズマ化できる。また、結合エネルギーが大きく、プラズマ化に大きな電界強度が必要となるガスについては、処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部でプラズマ化できる。更に、処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部でプラズマ化されたガスは、それよりも処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部を通って処理対象物に到達するため、処理対象物から遠い位置でプラズマ化されても、エッチャントの減少は抑制される。このため、本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、常圧下において、タクトタイムの短縮化を図りつつ、従来に比べてアーク放電の発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明におけるプラズマ処理装置は、常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、複数のプラズマ発生部と、前記複数のプラズマ発生部それぞれにガスを供給するための複数のガス供給口とを備え、前記複数のプラズマ発生部は、それぞれ、対向電極と、前記対向電極の対向面それぞれに配置された誘電体と、前記対向電極間にパルス電界を印加して、供給された前記ガスをプラズマ化させるパルス電源とを備え、且つ、処理対象物から遠ざかる方向に沿って順に、前記複数のプラズマ発生部のうちの１つでプラズマ化された前記ガスが、それよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生部を通って前記処理対象物に吹き付けられるよう配置され、前記複数のプラズマ発生部それぞれのパルス電源が印加するパルス電界の電界強度は、それよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生部のパルス電源が印加するパルス電界の電界強度よりも大きな値に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
上記本発明におけるプラズマ処理装置においては、前記プラズマ発生部が二つ備えられた態様とすることができる。上記態様においては、前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部の誘電体の上方側、前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部の誘電体と前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部の誘電体との間、それぞれに前記ガス供給口が設けられているのが好ましい。この場合は、処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部のプラズマ化されたガスを、簡単に、処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部に送ることができる。
【００１６】
また、上記態様においては、前記二つのプラズマ発生部のうち前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部には、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスより結合エネルギーが大きいガスが供給されるようにしても良い。この場合、前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスとしてはハロゲン系ガスが挙げられ、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスとしてはＯ2ガス及びＨ2Ｏガスのうち少なくとも一種を含むガス、好ましくはＯ2ガス及びＨ2Ｏガスの両方を含むガスが挙げられる。
【００１７】
更に、上記態様においては、前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスと、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスとが、共に塩素ガスを含むガスであっても良い。この場合はメタルエッチングに有効となる。
【００１８】
また、上記態様においては、前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部のパルス電源によるパルス電界の電界強度が、２００ｋＶ／ｃｍ以上１０００ｋＶ／ｃｍ未満の範囲で設定されており、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部のパルス電源によるパルス電界の電界強度が、１ｋＶ／ｃｍ以上２００ｋＶ／ｃｍ未満の範囲で設定されているのが好ましい。更に、上記態様においては、前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部のパルス電源によるパルス電界の周波数及び前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部のパルス電源によるパルス電界の周波数が、０．５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で設定されているのが好ましい。
【００１９】
本発明におけるプラズマ処理方法は、対向電極と、前記対向電極の対向面それぞれに配置された誘電体と、前記対向電極間にパルス電界を印加して、前記誘電体間に供給されたガスをプラズマ化させるパルス電源とを有するプラズマ発生装置を複数個用い、更に、複数個の前記プラズマ発生装置を、前記処理対象物から遠ざかる方向に沿って順に、複数個の前記プラズマ発生装置のうちの１つでプラズマ化された前記ガスがそれよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生装置を通って前記処理対象物に吹き付けられるように配置して、常圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、複数個の前記プラズマ発生装置それぞれに前記ガスを供給し、複数個の前記プラズマ発生装置それぞれのパルス電源が印加するパルス電界の電界強度を、それよりも前記処理対象物に近い位置にあるプラズマ発生装置のパルス電源が印加するパルス電界の電界強度よりも大きな値に設定し、供給された前記ガスをプラズマ化させる工程を有することを特徴とする。
【００２０】
上記本発明におけるプラズマ処理方法においては、二つの前記プラズマ発生装置が用いられる態様とすることができる。上記態様においては、前記二つのプラズマ発生装置のうち前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生装置には、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生装置に供給される前記ガスより結合エネルギーが大きいガスが供給されるようにしても良い。この場合、前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生装置に供給されるガスとしては、ハロゲン系ガスが挙げられ、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生装置に供給されるガスとしては、Ｏ2ガス及びＨ2Ｏガスのうち少なくとも一種を含むガス、好ましくはＯ2ガス及びＨ2Ｏガスの両方を含むガスが挙げられる。
【００２１】
更に、上記態様においては、前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスと、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生部に供給されるガスとが、共に塩素ガスを含むガスであっても良い。
【００２２】
また、上記態様においては、前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生装置のパルス電源によるパルス電界の電界強度が、２００ｋＶ／ｃｍ以上１０００ｋＶ／ｃｍ未満の範囲で設定されており、前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生装置のパルス電源によるパルス電界の電界強度が、１ｋＶ／ｃｍ以上２００ｋＶ／ｃｍ未満の範囲で設定されているのが好ましい。更に、上記態様においては、前記処理対象物から遠い位置にあるプラズマ発生装置のパルス電源によるパルス電界の周波数及び前記処理対象物から近い位置にあるプラズマ発生装置のパルス電源によるパルス電界の周波数が、０．５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で設定されているのが好ましい。
【００２３】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態におけるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。図２は、図１に示したプラズマ処理装置のガス供給口を拡大して示す図であり、図２（ａ）は図１の拡大断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）中の切断線Ａ−Ａ´に沿って切断して得られた断面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態では、プラズマ処理装置１０は、プラズマ発生部（プラズマ発生装置）１と、プラズマ発生部（プラズマ発生装置）２とを備えている。また、図示していないが、プラズマ処理装置１０は、チャンバーを備えており、プラズマ発生部１、プラズマ発生部２、及び処理対象となる基板２０は、チャンバー内に配置されている。更に、チャンバー内の圧力は常圧に保たれており、プラズマ処理装置１０は常圧プラズマ処理装置である。また、図示していないが、チャンバーには、プラズマ処理に用いたガスを排気するためのダクトが接続されている。
【００２５】
プラズマ発生部１は、対向電極４ａ及び４ｂと、誘電体３ａ及び３ｂと、パルス電源５とを備えている。一方の誘電体３ａは、一方の対向電極４ａの対向面に配置され、他方の誘電体３ｂは、他方の対向電極４ｂの対向面に配置されている。パルス電源５は、一方の対向電極４ａと他方の対向電極４ｂとの間にパルス電界を印加する。
【００２６】
プラズマ発生部２も、対向電極１２ａ及び１２ｂと、誘電体１１ａ及び１１ｂと、パルス電源１３とを備えている。また、一方の誘電体１１ａは、一方の対向電極１２ａの対向面に配置され、他方の誘電体１１ｂは、他方の対向電極１２ｂの対向面に配置されている。パルス電源１３は、一方の対向電極１２ａと他方の対向電極１２ｂとの間にパルス電界を印加する。
【００２７】
また、プラズマ処理装置１０において、パルス電源５が印加するパルス電界の電界強度は、パルス電源１３が印加するパルス電界の電界強度よりも大きな値に設定されている。この点については後述する。
【００２８】
更に、本実施の形態では、プラズマ処理装置１０は、ガス供給口６ａが設けられたガス供給部６と、ガス供給口１４ａ（図２参照）が設けられたガス供給部１４とを、更に備えている。ガス供給口６ａは、ガス８をプラズマ発生部１に供給するために用いられ、ガス供給口１４ａは、ガス１７をプラズマ発生部２に供給するために用いられる。
【００２９】
本実施の形態においては、ガス供給部６は、貫通孔６ｂが設けられたキャップであり、誘電体３ａ及び３ｂの上方（図１中上側）に配置されている。貫通孔６ｂの誘電体３ａ及び３ｂ側の開口が、ガス供給口６ａとなっている。また、ガス供給部６は、ガス供給装置７に接続されている。ガス供給装置７は、流量計７ａと、バルブ７ｂと、ガス８が充填されたボンベ７ｃとを備えている。
【００３０】
ガス供給装置７からガス８を送ると、ガス８は、誘電体３ａと誘電体３ｂとの間において、上方から下方へと流れる。このとき、パルス電源５によって、対向電極４ａと対向電極４ｂとの間にパルス電界を印加すると、ガス８はプラズマ化される。９はプラズマを示している。なお、本発明において「プラズマ化」とは、誘電体間に供給されたガスをプラズマによって分解し、エッチャントを含む反応性ガスを生成させることをいう。更に、「プラズマ化されたガス」とは、この反応性ガスのことをいう。
【００３１】
ガス供給部１４は、誘電体３ａと誘電体１１ａとの間、及び誘電体３ｂと誘電体１１ｂとの間に、それぞれ１つずつ配置されている。１５はガス供給部１４を取り付けるためのスペーサである。図２（ｂ）に示すように、本実施の形態では、ガス供給部１４は、供給管１４ｂと、両端が閉塞された放出管１４ｃとを備えている。放出管１４ｃと供給管１４ｂとは互いに垂直な位置関係にあり、ガス供給部１４は、Ｔ字形状を呈している。また、ガス供給部１４は、放出管１４ｃが、誘電体３ａ及び３ｂの対向面、誘電体１１ａ及び１１ｂの対向面から飛び出さないように配置されている。
【００３２】
また、ガス供給部１４の放出管１４ｃには、一列に配置された複数の貫通孔が設けられている。この各貫通孔の外側の開口がガス供給口１４ａとなっている。複数の貫通孔は、ガス供給口１４ａが対向位置にある誘電体１１ａ又は１１ｂを向くように、斜め下方に向けて形成されている。このため、ガス１７は、誘電体１１ａ又は１１ｂに向けて放出される。
【００３３】
また、図１に示すように、二つのガス供給部１４は、両方とも、ガス供給装置１６に接続されている。図１において、一方のガス供給部１４とガス供給装置１６との接続については、図示が省略されている。ガス供給装置１６は、充填されたガス種が異なる二つのボンベ１６ｃ及び１６ｄを備えている。また、ガス供給装置１６は、ボンベ毎に、流量計１６ａとバルブ１６ｂとを備えている。本実施の形態においては、ガス１７は混合ガスである。この点については後述する。
【００３４】
ガス供給装置１６からガス１７を送ると、ガス１７は、誘電体１１ａと誘電体１１ｂとの間において、上方から下方へと流れる。このとき、パルス電源１３によって、対向電極１２ａと対向電極１２ｂとの間にパルス電界を印加すると、ガス１７はプラズマ化される。１８は、プラズマを示している。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、ガス供給部１４は、Ｔ字形状を呈し、二つ備えられているが、ガス供給部１４の形状や数はこれに限定されるものではない。ガス供給部１４の数は、１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。また、ガス供給部１４の形状は、プラズマ発生部２へとガス１７を送ることができる形状であれば良い。
【００３６】
また、図１に示すように、プラズマ発生部１及びプラズマ発生部２は、処理対象物となる基板２０から遠ざかる方向に順に配置されている。本実施の形態では、プラズマ発生部１及びプラズマ発生部２は、基板の上方に、プラズマ発生部１がプラズマ発生部２よりも基板２０から遠ざかるように配置されている。更に、基板２０の上方において、誘電体３ａと誘電体１１ａとは直列に配置されている。同様に、誘電体３ｂと誘電体１１ｂも直列に配置されている。
【００３７】
よって、プラズマ発生部１でプラズマ化されたガスは、ガス供給装置７からの圧力により、プラズマ発生部２に送られ、これを通過し、プラズマ発生部２でプラズマ化されたガスと共に、基板２０に吹き付けられる。１９は、プラズマ化されたガス８とプラズマ化されたガス１７とを示している。
【００３８】
また、このような構成を備えたプラズマ処理装置１０は、ドライエッチング装置、アッシング装置のうちのいずれとしても利用できる。更に、処理対象物となる基板２０は、半導体基板であっても良いし、表示装置を構成するガラス基板であっても良い。
【００３９】
例えば、プラズマ処理装置１０が、ドライエッチング装置として利用される場合は、基板上に成膜された、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜といった絶縁膜、薄膜トランジスタを形成するためのシリコン膜、配線用金属膜といった各種膜（図示せず）がエッチング対象となる。また、図１においては図示されていないが、プラズマ処理装置１０は、基板２０を面方向に沿って搬送するための搬送装置を備えている。このため、プラズマ処理装置１０は、基板２０全体をプラズマ処理することができる。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態におけるプラズマ処理方法について説明する。但し、本実施の形態におけるプラズマ処理法は、図１及び図２に示した本実施の形態におけるプラズマ処理装置１０を稼動させることによって実施される。以下の説明においては、適宜図１及び図２を参酌する。また、以下の説明においては、プラズマ処理装置１０がドライエッチング装置として使用され、処理対象物となる基板２０上に成膜されたシリコン膜がエッチング対象となる場合を例として挙げる。
【００４１】
最初に、誘電体３ａと３ｂとの間にガス８を供給しながら、パルス電源５によって、対向電極４ａと４ｂとの間にパルス電界を印加する。これにより、ガス８はプラズマ化され、エッチャントが生成される。また、ガス８の供給時の圧力により、プラズマ化されたガス８は、第２のパルス発生部２、即ち誘電体１１ａと１１ｂとの間へと送られる。
【００４２】
このとき、本実施の形態においては、ボンベ７ｃにはＣＦ4ガスが充填されており、ガス８としてＣＦ4ガスが供給される。また、ＣＦ4ガスの結合エネルギーは５．６ｅＶであるため、パルス電源５によるパルス電界の電界強度（対向電極４ａと４ｂとの間の電界強度）は２００ｋＶ／ｃｍ以上１０００ｋＶ／ｃｍ未満の範囲で設定される。更に、パルス電源５によるパルス電界の周波数は０．５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で設定される。なお、本実施の形態においては、ＣＦ4ガス以外のハロゲン系ガス、例えば、ＣＨＦ3ガス（結合エネルギー：２．４ｅＶ〜８．３ｅＶ）、を用いることもできる。
【００４３】
次に、誘電体１１ａと１１ｂとの間にガス１７を供給しながら、パルス電源１３によって、対向電極１２ａと１２ｂとの間にパルス電界を印加する。これにより、ガス１７はプラズマ化され、エッチャントが生成される。また、プラズマ化されたガス１７は、プラズマ発生部１でプラズマ化されたガス８と共に、基板２０に吹き付けられる。
【００４４】
また、このとき、本実施の形態においては、ガス１７として、結合エネルギーがガス８の結合エネルギーよりも小さいガスが用いられる。本例では、結合エネルギーが５．１ｅＶのＯ2ガスと、結合エネルギーが４．８ｅＶのＨ2Ｏガスとの混合ガスが用いられている。つまり、ボンベ１６ｃにはＯ2ガスが充填され、ボンベ１６ｄにはＨ2Ｏガスが充填されている。
【００４５】
更に、ガス１７の結合エネルギーがガス８の結合エネルギーよりも小さいことから、パルス電源１３によるパルス電界の電界強度は、パルス電源５のそれよりも小さい値に設定される。例えば、この場合においては、パルス電源１３によるパルス電界の電界強度（対向電極１２ａと１２ｂとの間の電界強度）は、１ｋＶ／ｃｍ以上２００ｋＶ／ｃｍ未満の範囲に設定される。また、パルス電源１３によるパルス電界の周波数は、パルス電源５と同様に、０．５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で設定される。
【００４６】
以上の工程により、プラズマ発生部１で発生したエッチャントと、プラズマ発生部２で発生したエッチャントとが、処理対象物となる基板２０上の膜に吸着される。その結果、膜においてエッチングが進行する。
【００４７】
このように、本実施の形態においては、結合エネルギーが大きく、プラズマ化するために大きな電界強度が求められるガスについては、基板２０から遠い位置にあるプラズマ発生部１でプラズマ化される。一方、結合エネルギーが小さく、比較的小さい電界強度でプラズマ化できるガスについては、基板２０から近い位置にあるプラズマ発生部２でプラズマ化される。
【００４８】
このため、本実施の形態によれば、従来の常圧プラズマ処理装置と異なり、タクトタイムの短縮化を図りつつ、アーク放電の発生を抑制できる。また、本実施の形態において、ＣＦ4ガスは基板４７から遠い位置でプラズマ化されるが、ＣＦ4ガスは、プラズマ化された後にプラズマ発生部２を通過するため、エッチャント（エッチング種）の減少は抑制される。よって、処理対象物から離れた位置でプラズマ化を行うことによる、エッチング効率の低下も抑制される。
【００４９】
本実施の形態において、プラズマ発生部１に供給するガス８及びプラズマ発生部２に供給するガス１７は、特に限定されるものではない。上記に示したように、ガス８として、ガス１７よりも結合エネルギーの大きいガスを用いても良いし、ガス８及びガス１７として同じガスを用いても良い。ガス８及びガス１７の種類は、処理対象物に応じて適宜設定すれば良い。
【００５０】
例えば、エッチング処理を行う場合であって、エッチング対象が、基板に形成されたアルミニウムの薄膜であるならば、ガス８及びガス１７として、塩素（Ｃｌ2）ガス（結合エネルギー：２．５ｅＶ）を主に含むガスを用いることができる。
【００５１】
本発明においては、プラズマ発生部（プラズマ発生装置）の個数は特に限定されるものではない。プラズマ発生部の個数は、処理対象物や使用されるガスの種類に応じて適宜設定すれば良い。また、プラズマ発生部を構成する誘電体、電極、ガス供給部の形状も特に限定されるものではない。これらの形状は、プラズマ処理装置の用途や処理対象物に応じて適宜設定できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法は、例えば、表示装置を構成するアクティブマトリクス基板の製造や、半導体装置の製造に用いることができる。本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法は、産業上の利用可能性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示したプラズマ処理装置のガス供給口を拡大して示す図であり、図２（ａ）は図１の拡大断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）中の切断線Ａ−Ａ´に沿って切断して得られた断面図である。
【図３】従来の常圧プラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  プラズマ発生部
２  プラズマ発生部
３ａ、３ｂ  誘電体
４ａ、４ｂ  第１の電極
５  パルス電源
６  ガス供給部
６ａ  ガス供給口
６ｂ  貫通孔
７  ガス供給装置
７ａ  ガス供給装置の流量計
７ｂ  ガス供給装置のバルブ
７ｃ  ガス供給装置のボンベ
８  ガス
９、１８  プラズマ
１０  プラズマ処理装置
１１ａ、１１ｂ  誘電体
１２ａ、１２ｂ  第２の電極
１３  パルス電源
１４  ガス供給部
１４ａ  ガス供給口
１４ｂ  供給管
１４ｃ  放出管
１５  スペーサ
１６  ガス供給装置
１６ａ  ガス供給装置の流量計
１６ｂ  ガス供給装置のバルブ
１６ｃ、１６ｄ  ガス供給装置のボンベ
１７  ガス
１９  プラズマ化されたガス
２０  基板
【図１】
2007103600.tif 000003
【図２】
2007103600.tif 000004
【図３】
2007103600.tif 000005