(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体で形成された放電管の内部に反応性ガスを導入し、前記放電管の内部の前記反応性ガスにマイクロ波導波管を介してマイクロ波を照射してプラズマを発生させることにより前記反応性ガス中に生成された活性種を、前記放電管の内部の放電室から分離して形成された処理室の内部にガス導入管を介して輸送するようにしたプラズマ処理装置において、
前記マイクロ波導波管は前記放電管の内部にマイクロ波を導入するための開口部を備え、前記開口部は前記マイクロ波導波管の管軸方向に沿って細長状に形成され、前記開口部の長さはマイクロ波の半波長の整数倍であり、前記放電管の内部に均一なプラズマを形成するために、マイクロ波の半波長の整数倍の長さで前記開口部をその長手方向にわたって複数領域に区分し、各領域毎に前記開口部の幅を変化させ、前記開口部の幅はマイクロ波の導入進行方向に沿って段階的に大きくなっていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記放電管の内部の放電室から分離して形成された処理室を備え、前記放電室と前記処理室とがガス導入管を介して接続されており、被処理物を載置するための載置台を前記処理室の内部に設け、前記載置台に直流電圧又は高周波電圧を印加するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置に係わり、特に、マイクロ波によって放電管の内部でプラズマを発生させるようにしたプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造用シリコンウエハや液晶ディスプレイ用ガラス基板といった被処理物を減圧雰囲気下において処理するための装置として、マイクロ波プラズマを利用して被処理物の処理を行うマイクロ波プラズマ処理装置がある。
【０００３】
このマイクロ波プラズマ処理装置の一つに、処理室から分離して配置された放電室を備え、この放電室においてマイクロ波プラズマを生成するようにした放電分離型ケミカルドライエッチング装置（以下、「ＣＤＥ装置」と言う。）がある。
【０００４】
図３はＣＤＥ装置の概略を示した概略構成図であり、図３に示したように従来のＣＤＥ装置は、処理室２を内部に形成する真空容器１を備えており、この真空容器１の内部には被処理物３を載置するための載置台４が設けられている。
【０００５】
また、真空容器１にはガス導入管５の一端が接続されており、このガス導入管５の他端には、誘電体で形成された放電管６の一端が接続されている。放電管６の内部には放電室１１が形成されている。
【０００６】
放電管６の他端側には反応性ガスを放電管６の内部に導入するためのガス導入口７が設けられており、さらに、放電管６には、放電管６の内部にマイクロ波を供給するためのマイクロ波導波管８が接続されている。
【０００７】
ここで、放電管６を形成するための誘電体としては、石英、アルミナ等を使用することができる。
【０００８】
図４に示したように、放電管６はマイクロ波導波管８の側面に対して平行に配置されている。マイクロ波導波管８の側面には、放電管６にマイクロ波を照射するための開口部１０が形成されており、この開口部１０は全長にわたって均一幅のストレート形で細長状（スロット状）に形成されている。マイクロ波導波管８の上部には、マイクロ波を遮蔽するためのシールド部材１２が放電管６を包囲するようにして設けられている。
【０００９】
そして、ガス導入口７から供給された反応性ガスは、マイクロ波導波管８を介して放電管６の内部に供給されたマイクロ波の照射を受けてプラズマ化され、これによって反応性ガス中に活性種が生成される。この活性種はガス導入管５を介して真空容器１内の処理室２に輸送され、載置台４の上に載置された被処理物３の表面に供給され、これによって被処理物３の表面処理が行われる。
【００１０】
なお、従来のマイクロ波プラズマ処理装置は、被処理物表面の薄膜のエッチングや、被処理物表面のレジストのアッシング等に使用されるものであり、例えばエッチングを行う場合には反応性ガスとして酸素（Ｏ2 ）ガス、或いは酸素にＣＦ4 、ＮＦ3 等のフッ素系ガスを添加したガスが使用される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、誘電体で形成された放電管はプラズマ発生部でプラズマによってエッチングされる。放電管がエッチングされるとそこから不純物が発生し、この不純物は被処理物の表面まで運ばれて堆積してしまうという問題があり、また、途中のガス導入管等の内面に堆積し活性種が被処理物のエッチング速度等の特性に影響するという問題があった。
【００１２】
また、エッチングによって放電管の肉厚が薄くなることで放電特性が変化し、最終的には、真空状態の放電管内部と大気圧の放電管外部との圧力差から生じる応力によって放電管の破壊が起こってしまうという問題があった
そこで、従来においては、上述した問題を回避するために放電管を定期的に交換している。
【００１３】
また、開口部から照射されたマイクロ波は、その波長をλとした場合にλ／２の間隔で定在波が発生するため、λ／２の整数倍と異なる長さでは放電が不安定になる。
【００１４】
さらに、この定在波の振幅は開口部の幅やマイクロ波の導入方向によって個々に異なっている。したがって、発生するプラズマも定在波に対応して強度が異なり、それにより放電管のエッチング量（エッチング速度）も場所によって変化し、局部的に大量にエッチングされることがある。
【００１５】
また、開口部（スロット）が図４に示したようにストレート形の場合、開口部を介して照射されるマイクロ波の量は、一般に、マイクロ波の導入方向（進行方向）に向かって徐々に少なくなり、発生するプラズマの強度もマイクロ波の導入方向に向かって徐々に弱くなる。このため、放電管のエッチング量（エッチング速度）もマイクロ波の導入方向に向かって少なくなり、放電管のエッチング量が全体として不均一になってしまう。
【００１６】
このように放電管のエッチング量が全体として不均一になってしまうと、エッチング量が最も多い部分におけるエッチングの進行度に合わせて放電管の交換を実施する必要があるため、放電管の交換までの期間が必然的に短くなり、放電管の寿命が短くなってしまう。
【００１７】
本発明は上述した種々の問題点に鑑みてなされたものであって、放電管の長寿命化を図り得るプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるプラズマ処理装置は、誘電体で形成された放電管の内部に反応性ガスを導入し、前記放電管の内部の前記反応性ガスにマイクロ波導波管を介してマイクロ波を照射してプラズマを発生させるようにしたプラズマ処理装置において、前記マイクロ波導波管は前記放電管の内部にマイクロ波を導入するための開口部を備え、前記開口部は前記マイクロ波導波管の管軸方向に沿って細長状に形成され、前記開口部の長さはマイクロ波の半波長の整数倍であることを特徴とする。
【００１９】
本発明によるプラズマ処理装置は、前記放電管の内部に均一なプラズマを形成するために、マイクロ波の半波長の整数倍の長さで前記開口部をその長手方向にわたって複数領域に区分し、各領域毎に前記開口部の幅を変化させたことを特徴とする。
【００２０】
本発明によるプラズマ処理装置は、前記開口部の幅はマイクロ波の導入方向に向かって段階的に大きくなっていることを特徴とする。
【００２１】
本発明によるプラズマ処理装置は、前記放電管の内部の放電室から分離して形成された処理室を備え、被処理物を載置するための載置台を前記処理室の内部に設け、前記載置台に直流電圧又は高周波電圧を印加するようにしたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置について図１及び図２を参照して説明する。なお、本実施形態によるプラズマ処理装置は、放電分離型ケミカルドライエッチング装置（ＣＤＥ装置）であり、図３に示した従来のＣＤＥ装置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００２３】
図１は本実施形態によるプラズマ処理装置の概略を示した概略構成図であり、図１に示したようにこのプラズマ処理装置は、処理室２を内部に形成する真空容器１を備えており、この真空容器１の内部には被処理物３を載置するための載置台４が設けられている。
【００２４】
ここで、被処理物３は、半導体製造用のシリコンウエハ、液晶表示用のガラス基板等である。
【００２５】
また、真空容器１にはガス導入管５の一端が接続されており、このガス導入管５の他端には、誘電体で形成された放電管６の一端が接続されている。放電管６の内部には放電室１１が形成されている。このように真空容器１内部の処理室２は、放電管６内部の放電室１１から分離して形成されている。
【００２６】
放電管６の他端側には反応性ガスを放電管６の内部に導入するためのガス導入口７が設けられており、さらに、放電管６には、マイクロ波を放電管６の内部に供給するためのマイクロ波（方形波）導波管２０が接続されている。
【００２７】
図２に示したように放電管６はマイクロ波導波管２０の側面に対して平行に配置され、放電管６の接する面に開口部２１が形成されている。ここで、放電管６を形成するための誘電体としては、石英、アルミナ等を使用することができる。
【００２８】
そして、本実施形態によるプラズマ処理装置は、マイクロ波導波管２０に形成された開口部２１の形状に特徴があり、以下この特徴部分について説明する。
【００２９】
図２に示したように開口部２１は、マイクロ波導波管２０の管軸方向に沿って細長状（スロット状）に形成されており、さらに、マイクロ波の波長をλとおいた場合に開口部２１の長さはλ／２（半波長）の整数倍に設定されている。
【００３０】
また、放電管６の放電室１１の内部に全体的に均一な強度のプラズマを形成するために、λ／２の整数倍の長さで開口部２１がその長手方向にわたって複数領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃに区分され、各領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ毎に開口部２１の幅を変化させており、マイクロ波の導入方向に向かって開口部２１の幅が段階的に大きくなっている。
【００３１】
また、図１に示したように真空容器１の底部には排気口９が形成されており、この排気口９を介して真空容器１の内部を真空ポンプ（図示せず）によって真空排気することができる。
【００３２】
また、処理室２内の載置台４に、直流電源（図示せず）又は高周波電源（図示せず）によって直流電圧又は高周波電圧を印加するようにすることもできる。
【００３３】
そして、ガス導入口７から供給された反応性ガスは、マイクロ波導波管２０を介して放電管６の内部に供給されたマイクロ波の照射を受けてプラズマ化され、これによって反応性ガス中に活性種が生成される。この活性種はガス導入管５を介して真空容器１内の処理室２に輸送され、載置台４の上に載置された被処理物３の表面に供給され、これによって被処理物３の表面処理が行われる。
【００３４】
また、マイクロ波導波管２０の細長状（スロット状）の開口部２１は、その長さがλ／２の整数倍に設定されているので、定在波ができやすくなり、放電室１１の内部における放電が安定する。
【００３５】
さらに、開口部２１の幅はλ／２の整数倍で変化すると共に、マイクロ波の導入方向に向かって段階的に大きくなっているので、放電管６の放電室１１の内部には全体的に均一な強度のプラズマが形成される。
【００３６】
このように本実施形態によるプラズマ処理装置によれば、放電管６の放電室１１の内部に、全体的に均一な強度のプラズマを安定的に発生させることができるので、放電管６のエッチング速度が低減し、また、放電管６の内部が局所的にエッチングされることが無く、放電管６は広範囲に且つ均一にエッチングされる。このため、放電管６の交換までの期間（周期）が長くなり、放電管６の長寿命化が達成される。
【００３７】
さらに、放電範囲が広がることによって、同じマイクロ波電力を投入した場合の単位面積当たりのエネルギーが小さくなり、放電管６から発生する不純物の量が減少する。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によるプラズマ処理装置によれば、マイクロ波導波管の開口部を細長状に形成すると共に、開口部の長さをマイクロ波の半波長の整数倍に設定したので、放電管の内部に安定したプラズマを生成することが可能であり、放電管内部の局所的なエッチングを防止して放電管の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置の概略を示した概略構成図。
【図２】本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置のマイクロ波導波管及び放電管の部分を示した斜視図。
【図３】従来のプラズマ処理装置の概略を示した概略構成図。
【図４】従来のプラズマ処理装置のマイクロ波導波管及び放電管の部分を示した斜視図。
【符号の説明】
１  真空容器
２  処理室
３  被処理物
４  載置台
５  ガス導入管
６  放電管
７  ガス導入口
９  排気口
１１  放電室
２０  マイクロ波導波管
２１  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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