JP2015050376A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマの発光を利用し、基板の面内での均一な処理を可能とする基板処理装置及び基板処理方法を提供する。
【解決手段】誘導電界により、プラズマ発生室４０内でプラズマ生成用ガスがプラズマ化し、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を発するプラズマが生成される。真空紫外光は、導光板４３内を反射しながら基板Ｓの処理面と平行な方向に伝播していく。伝播の途中で、真空紫外光の一部が、反射部４５によって処理容器１内の処理空間Ｓ１へ向けて放射される。真空紫外光の光エネルギーによって、基板Ｓに成膜、エッチング等の処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマの発光を利用して基板の処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関する。

半導体装置やフラットパネルディスプレイなどの製造過程では、基板に対して、各種の処理、例えば成膜処理、エッチング処理、アニール処理、改質処理、硬化処理、灰化処理などが行われる。これらの処理に用いる基板処理装置として、紫外線を利用したものが知られている。

例えば、特許文献１では、減圧可能な容器の内部で真空紫外光（ＶＵＶ）を発するプラズマを生成させるとともに、このプラズマと、被処理材を載置するステージとの間に、ＶＵＶを透過するが、プラズマ中の電子、イオン、ラジカルを透過しないＶＵＶ透過フィルタを設けた処理装置が提案されている。ここで、真空紫外光は、紫外線の中でも波長が短い２００ｎｍ以下の領域の光である。

特許文献２では、成膜容器の成膜室の上方にプラズマ発生室を設け、プラズマ発生室と成膜室とを区切るように紫外線を透過させる紫外線透過板を備えた原子層成長装置が提案されている。

国際公開ＷＯ２０１１／０６２１６２号（図１など） 特開２００９−１９４０１８号公報（図１など）

特許文献１及び２に開示された基板処理装置は、いずれも、基板の上方に、基板面よりも広いプラズマ生成空間を有しており、そこでプラズマを生成させ、発せられる紫外線を基板処理に利用するものである。しかし、広いプラズマ生成空間でプラズマを発生させる場合、均一なプラズマを生成させることは困難であり、プラズマ密度に分布が生じることが知られている。プラズマ密度に分布が生じると、紫外線の光度に強弱のむらが発生し、基板の面内、もしくは基板の直上空間において、紫外線の照射量に偏りが生じたり、紫外線の照射自体が不安定になったりする、という問題があった。

また、近年の基板の大型化に伴い、基板面内での処理の均一性を維持することは益々困難になりつつある。

本発明の目的は、プラズマの発光を利用し、基板の面内での均一な処理を可能とする基板処理装置及び基板処理方法を提供することである。

本発明の第１の観点の基板処理装置は、基板を処理する処理空間を有する処理容器と、前記処理容器内で前記基板を保持する基板保持部と、内部で真空紫外光を発するプラズマを生成させるプラズマ発生室と、前記基板保持部に保持された状態の前記基板の処理面に対して、平行に、かつ、前記処理空間を介して上方に配置され、前記プラズマ発生室で生成させた前記プラズマが発する前記真空紫外光を反射させながら伝播させる光透過性の導光板と、前記導光板に接して設けられ、前記導光板の内部を伝播する真空紫外光を反射させて前記処理空間へ向けて照射させる反射部と、を備えている。本発明の第１の観点の基板処理装置は、前記プラズマ発生室と前記導光板とが、互いの側方において隣り合い、前記導光板の端部から前記導光板の内部へ前記真空紫外光を入射させるように配置されている。

本発明の第１の観点の基板処理装置は、一つの前記導光板に対し、複数の前記プラズマ発生室を有していてもよい。

本発明の第１の観点の基板処理装置は、前記導光板の下方に、前記基板を処理する処理ガスを導入するガス導入部を有していてもよい。

本発明の第１の観点の基板処理装置は、前記導光板の内部に、前記基板を処理する処理ガスを前記基板の処理面と平行な方向に拡散させる流路と、該流路に連通し、前記処理空間へ向けて前記処理ガスを噴射する噴射口が設けられていてもよい。

本発明の第１の観点の基板処理装置は、前記導光板が、複数の板状部材を積層して形成されていてもよい。

本発明の第２の観点の基板処理装置は、基板を処理する処理空間を有する処理容器と、前記処理容器内で前記基板を保持する基板保持部と、前記処理空間へ向けて光を照射する複数の光照射ユニットと、を備えている。本発明の第２の観点の基板処理装置において、前記光照射ユニットは、第１の光照射ユニット及び第２の光照射ユニットを含んでいる。

本発明の第２の観点の基板処理装置において、前記第１の光照射ユニットは、内部で真空紫外光を発するプラズマを生成させる第１のプラズマ発生室と、前記基板保持部に保持された状態の前記基板の処理面に対して、平行に、かつ、前記処理空間を介して上方に配置され、前記第１のプラズマ発生室で生成させた前記プラズマが発する真空紫外光を反射させながら伝播させる光透過性の第１の導光板と、前記第１の導光板に接して設けられ、前記第１の導光板の内部を伝播する前記真空紫外光を反射させて前記処理空間へ向けて照射させる第１の反射部と、を有している。そして、前記第１の光照射ユニットは、前記第１のプラズマ発生室と前記第１の導光板とが、互いの側方において隣り合い、前記第１の導光板の端部から前記第１の導光板の内部へ前記真空紫外光を入射させるものである。

本発明の第２の観点の基板処理装置において、前記第２の光照射ユニットは、内部で光を発するプラズマを生成させる第２のプラズマ発生室と、前記基板保持部に保持された状態の前記基板の処理面に対して、平行に、かつ、前記処理空間を介して上方に配置され、前記第２のプラズマ発生室で生成させた前記プラズマが発する光を反射させながら伝播させる光透過性の第２の導光板と、前記第２の導光板に接して設けられ、前記第２の導光板の内部を伝播する前記光を反射させて前記処理空間へ向けて照射させる第２の反射部と、を有している。そして、前記第２の光照射ユニットは、前記第２のプラズマ発生室と前記第２の導光板とが、互いの側方において隣り合い、前記第２の導光板の端部から前記第２の導光板の内部へ前記光を入射させるものである。

本発明の第２の観点の基板処理装置は、一つの前記第１の導光板に対し、複数の前記第１のプラズマ発生室を有していてもよい。

本発明の第２の観点の基板処理装置は、前記第１の導光板が環状をなしており、その内側に前記第２の導光板の一部分が配置されていてもよい。

本発明の第２の観点の基板処理装置は、前記第１の導光板と前記第２の導光板が積層されていてもよい。

本発明の第２の観点の基板処理装置において、前記第２のプラズマ発生室で生成する前記プラズマの光が、前記第１のプラズマ発生室で生成する前記真空紫外光とは異なる波長を有する光であってもよい。

本発明の基板処理方法は、上記いずれかの基板処理装置によって基板を処理する。

本発明の基板処理装置及び基板処理方法によれば、プラズマの発光と導光板とを利用したエッジライト方式を採用することによって、基板の面内で均一な処理を行うことができる。

本発明の第１の実施の形態の基板処理装置の概略構成を示す断面図である。 図１の基板処理装置の天井部を上から見た平面図である。 図１の基板処理装置の要部断面図である。 光照射ユニットによる光照射の原理を模式的に説明する図面である。 別の態様における光照射ユニットによる光照射の原理を模式的に説明する図面である。 さらに別の態様における光照射ユニットによる光照射の原理を模式的に説明する図面である。 本発明の第２の実施の形態の基板処理装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態の基板処理装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態の基板処理装置の概略構成を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る枚葉式の基板処理装置の概略構成を示す断面図である。図２は、図１の基板処理装置の天井部を上から見た平面図である。図３は、図１の基板処理装置の要部断面図である。本実施の形態の基板処理装置１００は、被処理体である基板Ｓに対して、各種の処理、例えば成膜処理、エッチング処理、アニール処理、改質処理、硬化処理、灰化処理などを行う処理装置である。ここで、基板Ｓとしては、例えば半導体ウエハや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用基板、太陽電池用基板などを挙げることができる。

本実施の形態の基板処理装置１００は、基板Ｓを処理するための処理空間Ｓ１を有する処理容器１と、処理容器１内で基板Ｓを保持する基板保持部としての載置台３と、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１へ向けて紫外線を照射する光照射ユニット５と、制御部７とを備えている。

＜処理容器＞
処理容器１は、真空引き可能な耐圧容器である。処理容器１は、金属材料によって形成されている。処理容器１を形成する材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等が用いられる。処理容器１は、底壁１１、円筒形の側壁１３及び天井部１５を備えている。なお、処理容器１の全体形状は、円筒形に限らず、例えば角筒形でもよい。

底壁１１には、１つ又は複数の排気口１１ａが設けられている。図１では、２つの排気口１１ａを図示している。排気口１１ａは、排気管１７を介して排気装置１９に接続されている。この排気装置１９を駆動させることによって、処理容器１内を所定の圧力、例えば大気圧から０．１Ｐａ程度の圧力まで減圧排気できるように構成されている。

側壁１３には、処理容器１内に基板Ｓを搬入、搬出するための搬入出口１３ａが設けられている。搬入出口１３ａには、ゲートバルブＧＶが設けられている。ゲートバルブＧＶは、搬入出口１３ａを開閉する機能を有し、閉状態で搬入出口１３ａを気密にシールすると共に、開状態で処理容器１と外部との間で基板Ｓの移送を可能にする。

天井部１５は、枠体１５ａと、この枠体１５ａの上に配置されたカバー１５ｂとを備えている。枠体１５ａは、内側に突出した突出部１５ａ１を有しており、該突出部１５ａ１は、後述する光照射ユニット５の導光板４３や、シャワープレート３７を支持する支持部材である。

＜載置台＞
処理容器１の内部には、基板Ｓを保持する基板保持部としての載置台３が配備されている。載置台３は、底壁１１に固定されている。載置台３は、図示を省略するが、基板Ｓを昇降変位させるための機構、例えばリフトピンなどを有している。従って、基板Ｓを外部の搬送装置との間で受け渡す受け渡し位置と、基板Ｓを載置台３上に載置して所定の処理を行う処理位置との間で、基板Ｓの高さ位置を調整することができる。なお、基板保持部としては、載置台に限らず、例えば、基板Ｓの裏面に複数箇所で接触する支持ピンを備えた支持装置などを用いることもできる。また、基板保持部は、基板Ｓを加熱もしくは冷却するための温度調節手段を備えていてもよい。さらに、基板保持部は、処理ガスの分解により生じたイオン等の荷電粒子を基板Ｓに引き込むためのバイアス電圧を印加する手段を備えていてもよい。

＜排気装置＞
本実施の形態の基板処理装置１００は、さらに排気装置１９を備えている。なお、排気装置１９は、基板処理装置１００の一構成部分とせず、基板処理装置１００とは別の外部の装置でもよい。排気装置１９は、例えば、ターボ分子ポンプやドライポンプ等の真空ポンプを有している。基板処理装置１００は、更に、排気口１１ａと排気装置１９とを接続する排気管１７と、排気管１７の途中に設けられたＡＰＣ（Adaptive Pressure Control）バルブ２３と、開閉バルブ２５等を備えている。ＡＰＣバルブ２３は、処理容器１内の圧力を計測するための図示しない圧力計に接続されている。排気装置１９の真空ポンプを作動させるとともに、ＡＰＣバルブ２３の開度を調節することにより、処理容器１の内部空間を所定の真空度に減圧排気することができる。なお、ＡＰＣバルブ２３は、１つのマスタバルブと複数のスレーブバルブにより構成され、各スレーブバルブは、マスタバルブに連動して作動する。

＜ガス供給機構＞
本実施の形態の基板処理装置１００は、処理容器１内へガスを供給するガス供給装置２７を備えている。なお、ガス供給装置２７は、基板処理装置１００の一構成部分とせず、基板処理装置１００とは別の外部の装置でもよい。

天井部１５の枠体１５ａには、処理容器１内にガスを導入するガス導入部１５ｃが設けられている。ガス導入部１５ｃは枠体１５ａの内部に形成された流路である。ガス導入部１５ｃは、ガス供給装置２７に接続されている。なお、ガス導入部１５ｃは、天井部１５以外の位置、例えば側壁１３などに設けてもよい。

ガス供給装置２７は、ガス導入部１５ｃへ供給する１種または複数種のガスを保持するガス供給源２９と、ガス供給源２９とガス導入部１５ｃとを接続し、ガス導入部１５ｃへガスを供給する一本又は複数本の配管３１Ａ（１本のみ図示）を備えている。また、ガス供給装置２７は、配管３１Ａの途中に、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３Ａと、複数の開閉バルブ３５Ａ（２つのみ図示）を備えている。ガス導入部１５ｃから処理容器１内に導入されるガスの流量等は、マスフローコントローラ３３Ａおよび開閉バルブ３５Ａによって制御される。ガス供給源２９から供給するガスとしては、例えば、成膜ガス、エッチングガスなど、処理の目的に応じて選択できる。

（シャワープレート）
シャワープレート３７は、枠体１５ａの突出部１５ａ１に支持されている。シャワープレート３７は、導光板４３と平行に、かつ導光板４３の第２の面４３ｂに対向して配置されており、複数の貫通孔３７ａを有している。シャワープレート３７と導光板４３との間の空間Ｓ２は、ガス導入部１５ｃから供給される処理ガスを拡散させるガス拡散空間である。ガス導入部１５ｃのガス噴出孔は、空間Ｓ２に臨む位置に形成されている。ガス導入部１５ｃからシャワープレート３７よりも上方の空間Ｓ２に導入された処理ガスは、該空間Ｓ２を拡散し、複数の貫通孔３７ａを介してシャワープレート３７の下方の処理空間Ｓ１へ供給される。

シャワープレート３７は、例えば石英などの光透過性の材質で形成されている。シャワープレート３７の上面は、導光板４３側への光の反射を抑制するために、例えば凹凸形状を有していてもよい。また、シャワープレート３７の下面は、シャワープレート３７を透過する光を拡散させるために、例えばプリズム状に加工された拡散面を有していてもよい。

＜光照射ユニット＞
光照射ユニット５は、プラズマによって紫外線を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に紫外線を照射する。本実施の形態において、光照射ユニット５は、２つのプラズマ発生室４０Ａ及び４０Ｂと、２つの高周波アンテナ（以下、単に「アンテナ」と記すことがある。）４１Ａ及び４１Ｂと、一つの導光板４３と、反射部４５を備えている。なお、２つのプラズマ発生室４０Ａ，４０Ｂを区別しない場合は、単に「プラズマ発生室４０」と記す。また、２つのアンテナ４１Ａ，４１Ｂを区別しない場合は、単に「アンテナ４１」と記す。

（プラズマ発生室）
プラズマ発生室４０は、内部で真空紫外光を発するプラズマを生成させる。各プラズマ発生室４０は、枠体１５ａ、導光板４３及び誘電体壁４７によって囲まれた空間であり、本実施の形態では平面視弧状をなしている。誘電体壁４７は、電磁波を透過する誘電体、例えば石英など、により構成されている。プラズマ発生室４０は、図示しないシール部材によって気密に封止されている。

各プラズマ発生室４０には、ガス導入路４９及び排気路５１が接続されている。ガス導入路４９及び排気路５１は、いずれも、枠体１５ａに設けられたガスの流路である。ガス導入路４９には、ガス供給装置２７が接続されている。なお、ガス導入路４９は天井部１５以外の部位、例えば側壁１３などを介して設けられていてもよい。また、ガス導入路４９には、ガス供給装置２７とは別のガス供給装置を接続してもよい。

ガス供給装置２７は、１種または複数種のガスを保持するガス供給源２９と、ガス供給源２９とガス導入路４９とを接続し、ガス導入路４９へプラズマ生成用ガスを供給する一本又は複数本の配管３１Ｂ（１本のみ図示）を備えている。また、ガス供給装置２７は、配管３１Ｂの途中に、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３Ｂと、複数の開閉バルブ３５Ｂ（２つのみ図示）を備えている。ガス導入路４９から各プラズマ発生室４０内に導入されるプラズマ生成用ガスの流量等は、マスフローコントローラ３３Ｂおよび開閉バルブ３５Ｂによって制御される。ガス供給源２９から各プラズマ発生室４０へ供給されるプラズマ生成用ガスは、真空紫外光を発光するプラズマを生成させるガスであり、例えば、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｄ（重水素）、Ｈｇ(水銀；１８５ｎｍ／６．５ｅＶ）などを挙げることができる。これらの中でも、Ｘｅ（１７２ｎｍ／７．２ｅＶ）、Ａｒ（１２６ｎｍ／９．８ｅＶ）、Ｋｒ（１４６ｎｍ／８．５ｅＶ）が好ましい（カッコ内は発光中心波長とフォトンエネルギーを意味する）。また、プラズマ生成用ガスには、希釈用のガスとして、窒素などの不活性ガスを含むことができる。

排気路５１は、排気管５３を介して、排気装置１９に接続されている。従って、排気装置１９を作動させることによって、プラズマ発生室４０内を減圧し、所定の圧力に調節することができる。なお、図示及び説明を省略するが、排気管５３には、処理容器１の底壁１１の排気口１１ａに接続する排気管１７と同様に、ＡＰＣバルブや開閉バルブ等のバルブ類を設けることができる。また、排気路５１は、排気装置１９とは別の排気装置に接続してもよい。

（高周波アンテナ）
２つのアンテナ４１Ａ，４１Ｂは、それぞれプラズマ発生室４０の外部であって誘電体壁４７の上面に配置されている。各アンテナ４１は、図２に示したように、プラズマ発生室４０の形状に合わせて、例えば平面視が略弧状をなしている。

プラズマ発生室４０の外部には、整合器５５と、高周波電源５７とが設置されている。各アンテナ４１の一端は、整合器５５を介して高周波電源５７に接続されている。各アンテナ４１の他端は、天井部１５のカバー１５ｂに接続され、処理容器１を介して接地されている。プラズマ発生室４０でプラズマを生成する際には、アンテナ４１に、高周波電源５７から誘導電界形成用の高周波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力）が供給される。これにより、誘電体壁４７を介して、プラズマ発生室４０内に誘導電界が形成される。この誘導電界によって、プラズマ発生室４０内でプラズマ生成用ガスが励起し、プラズマが生成する。

（導光板）
導光板４３は、板状をなし、天井部１５の枠体１５ａの突出部１５ａ１に支持されている。導光板４３と枠体１５ａの突出部１５ａ１との間は、図示しないシール部材が配置され、気密性が維持されている。従って、導光板４３により、処理容器１内の処理空間Ｓ１の気密性が保持される。

導光板４３は、載置台３に保持された状態の基板Ｓの処理面（すなわち、上面）に対して平行に、かつ、処理空間Ｓ１を介して基板Ｓの上方に配置されている。導光板４３は、プラズマ発生室４０で生成させたプラズマが発する真空紫外光を反射させながら伝播させ得る光透過性を有し、かつ耐熱性を有する材質、例えば石英、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等によって構成されている。真空紫外光の波長としては、例えば２００ｎｍ以下が好ましく、特に１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内がより好ましい。

導光板４３は、図３に示したように、第１の面４３ａと、第２の面４３ｂと、を有している。第１の面４３ａは、反射部４５に接する側の面である。第２の面４３ｂは、空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１に臨み、導光板４３内を反射しながら伝播する光を処理空間Ｓ１へ向けて放射する側の面である。ここで、第２の面４３ｂには、導光板４３から照射される光を拡散させるためのプリズム状の拡散面を形成してもよい。また、導光板４３は、プラズマ発生室４０に臨む端部の面（端面）４３ｃを有している。

プラズマ発生室４０と導光板４３とは、互いの側方において隣り合って配置されている。より具体的には、プラズマ発生室４０には、導光板４３の端面４３ｃが露出している。そして、導光板４３の端面４３ｃから導光板４３の内部へ紫外線、例えば真空紫外光を入射させるように構成されている。真空紫外光は、導光板４３の端面４３ｃに対しほぼ直角に入射する。

（反射部）
反射部４５は、導光板４３の内部を伝播する真空紫外光を反射させて処理空間Ｓ１へ向けて照射させる。プラズマ発生室４０で生成したプラズマの発光による真空紫外光は、導光板４３の端面４３ｃから導光板４３内に入射する。そして、真空紫外光は、第１の面４３ａ側では導光板４３内を反射しながら基板Ｓの上面と平行な方向に伝播していく。例えば、導光板４３の材質として合成石英を用いる場合、波長１９３．５ｎｍの真空紫外光の屈折率を１．５６１とすると、全反射角θは、θ＝Ｓｉｎ^−１（１／１．５６１）＝３９．８４°となる。反射部４５は、真空紫外光を反射させ、全反射角より小さな反射角の真空紫外光を処理容器１内の空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１へ向けて放射させる。

ここで、図４〜図６を参照しながら、プラズマ発生室４０と導光板４３と反射部４５を利用する光照射ユニット５の原理と好ましい態様について説明する。図４〜図６では、異なる態様における光照射ユニット５による光照射の原理を模式的に説明している。

図４は、反射部４５として、複数の反射ドット４５ａを備えた態様を示している。反射ドット４５ａは、導光板４３の第１の面４３ａに設けられている。反射ドット４５ａは、導光板４３の第１の面４３ａに、例えば二酸化チタン、硫酸バリウムなどの光学的な反射率の高い材料をスクリーン印刷法などの手法で所定のパターンに印刷したり、あるいは、第１の面４３ａに、微細な凹凸を設けたりすることによって形成できる。反射ドット４５ａは、光源のプラズマＰを生成させるプラズマ発生室４０からの距離が遠くなるに伴って面積が大きくなるグラデーションパターンにより形成されている。導光板４３を間に挟んで互いに対向する２つのプラズマ発生室４０Ａ，４０Ｂを有する本実施の形態の基板処理装置１００では、２つのプラズマ発生室４０の近傍では反射ドット４５ａの面積が小さく、導光板４３の中央付近で反射ドット４５ａの面積が最も大きくなるように、逆方向の対称なグラデーションパターンで反射ドット４５ａが形成されている。反射部４５ａは、導光板４３の内部を反射しながら伝播する真空紫外光２００を反射させて処理空間Ｓ１へ向けて照射させる。

図５は、反射部４５として、複数の反射ドット４５ａと、これら反射ドット４５ａ覆うように光を反射させる反射層４５ｂを備えた態様を示している。反射ドット４５ａは、図４と同様の構成である。反射層４５ｂは、導光板４３の第１の面４３ａ側へ抜けようとする光を第２の面４３ｂへ向けて反射させる。反射層４５ｂの材質としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどの透明樹脂を微細発泡させたものを使用できる。反射層４５ｂを設けることによって、真空紫外光２００の利用効率を高め、輝度を向上させることができる。

図６は、反射部４５として、板状又は薄膜状の反射層を備えた態様を示している。この板状又は薄膜状の反射層は、例えばアルミニウムなどの光反射性の材質により形成されており、導光板４３の第１の面４３ａに接して設けられている。

図４〜図６に例示したようなエッジライト方式の利用により、導光板４３に入射し、反射しながら伝播する真空紫外光２００を処理容器１内の空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１へ向けて放射させることができる。エッジライト方式では、導光板４３と反射部４５との光路設計によって真空紫外光２００を基板Ｓの処理面に対し平行な方向に拡散させてから、処理空間Ｓ１及び基板Ｓに向けて均等に照射することが可能になる。従って、基板Ｓの面内に均一に真空紫外光２００を照射することができる。

＜制御部＞
図１に示したように、基板処理装置１００の各構成部は、制御部７に接続されて制御される構成となっている。制御部７は、ＣＰＵを備えたコントローラ７１と、ユーザーインターフェース７２と記憶部７３とを備えている。コントローラ７１は、コンピュータ機能を有しており、基板処理装置１００において、各構成部を統括して制御する。ユーザーインターフェース７２は、工程管理者が基板処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成される。記憶部７３には、基板処理装置１００で実行される各種処理をコントローラ７１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記録されたレシピが保存されている。ユーザーインターフェース７２および記憶部７３は、コントローラ７１に接続されている。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース７２からの指示等にて任意のレシピを記憶部７３から呼び出してコントローラ７１に実行させることで、コントローラ７１の制御下で、基板処理装置１００での所望の処理が行われる。前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリなどに格納された状態のものを利用できる。あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

［基板処理の手順］
以上のように構成された基板処理装置１００を用いる基板処理の手順について説明する。ここでは、真空紫外光２００を利用して基板Ｓ上にＣＶＤ（化学気相成長）法によってシリコン薄膜又はシリコン窒化膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。

まず、ゲートバルブＧＶを開放し、基板Ｓを外部の搬送装置（図示省略）によって基板処理装置１００の載置台３へ受け渡す。

次に、ゲートバルブＧＶを閉じ、排気装置１９を作動させて処理容器１内を減圧排気する。そして、図示しない圧力計によって処理容器１内の圧力をモニタしながら、ＡＰＣバルブ２３の開度をコントロールして所定の真空度まで減圧する。

次に、排気装置１９を利用し、２つのプラズマ発生室４０内をそれぞれ所定の圧力まで減圧排気する。そして、ガス供給装置２７からガス導入路４９を介してプラズマ生成用ガスをプラズマ発生室４０内に導入するとともに、高周波電源５７から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波をアンテナ４１に印加する。これにより、誘電体壁４７を介してプラズマ発生室４０内に均一な誘導電界を形成することができる。このようにして形成された誘導電界により、プラズマ発生室４０内でプラズマ生成用ガスがプラズマ化し、プラズマＰが生成される。生成されたプラズマＰは、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光２００を発する。発生した真空紫外光２００は、図４〜図６に示したように、導光板４３内を反射しながら基板Ｓの処理面と平行な方向に伝播していく。伝播の途中で、真空紫外光２００の一部が、反射部４５によって処理容器１内の処理空間Ｓ１へ向けて放射される。

次に、ガス導入部１５ｃからシャワープレート３７よりも上方の空間Ｓ２に、処理ガスとして、例えばシランガスを導入する。ガス導入部１５ｃから空間Ｓ２に導入されたシランガスは、導光板４３直下で拡散し、複数の貫通孔３７ａを介してシャワープレート３７の下方の処理空間Ｓ１へ供給される。シャワープレート３７よりも上方の空間Ｓ２では、真空紫外光２００を効率良くシランガスに照射することができる。また、導光板４３から放射された真空紫外光２００は、シャワープレート３７を透過し、処理容器１内の処理空間Ｓ１へ放射されるので、処理空間Ｓ１においても、シランガスに真空紫外光２００が照射される。そして、真空紫外光２００の光エネルギーによって、シランガスが分解され、基板Ｓ上にシラン分解物を堆積させることができる。シラン分解物が所定の厚みに達した段階で、シランガスの供給を停止する。その後、さらに真空紫外光２００の照射を継続することによって、シラン分解物から水素原子を脱離させてシリコン薄膜を形成することができる。

次に、高周波電源５７からアンテナ４１への高周波の供給を停止するとともに、プラズマ発生室４０へのプラズマ生成用ガスの供給を停止し、プラズマＰ及び真空紫外光２００を消滅させる。また、排気装置１９を停止し、処理容器１内を所定圧力まで昇圧する。その後、ゲートバルブＧＶを開放し、外部の搬送装置（図示省略）によって基板Ｓを処理容器１から搬出する。以上の手順によって、１枚の基板Ｓに対するシリコン薄膜の成膜処理が終了する。

上記方法によってシリコン薄膜を形成した後で、真空紫外光２００の照射を継続しながら、ガス導入部１５ｃから空間Ｓ２にアンモニアガスを導入することによって、シリコン窒化膜を形成することもできる。すなわち、アンモニアガスを真空紫外光２００によって分解し、生成したアンモニア分解物によって基板Ｓ上のシリコン薄膜を窒化し、シリコン窒化膜に改質することができる。

また、シリコン窒化膜を成膜する別の方法として、真空紫外光２００を照射しながら、ガス導入部１５ｃから空間Ｓ２に、シランガスとアンモニアガスを同時に導入してもよい。この場合、シランガス及びアンモニアガスの分解と窒化珪素の生成が同時進行で起こり、基板Ｓ上にシリコン窒化膜を堆積させることができる。

以上のように、本実施の形態の基板処理装置１００では、プラズマＰの発光と導光板４３とを利用したエッジライト方式を採用している。そのため、導光板４３と反射部４５との光路設計によって真空紫外光２００を処理空間Ｓ１及び基板Ｓに向けて均等に照射することが可能になる。従って、従来のプラズマ処理装置における課題であった、プラズマ密度の偏りによる基板Ｓの面内での処理の不均一を生じさせず、基板Ｓの面内で均一な処理を行うことが可能となる。また、エッジライト方式を採用することによって、基板Ｓの大型化にも容易に対応できる。

また、本実施の形態の基板処理装置１００では、エッジライト方式によって、天井部１５の中央部分及びその上方に高周波アンテナなどの設備を配置することが必須ではなくなる。そのため、処理容器１の天井部１５の中央部分の有効利用が可能になる。例えば、天井部１５の中央部分に、赤外線、遠赤外線などを発生させる加熱源を配置することにより、真空紫外光２００を利用した成膜処理後に、赤外線照射による熱処理を行うことが可能になる。このように、天井部１５の中央部分のスペースを有効利用することで、基板Ｓに対して複数の異なるプロセスを連続して実施することが可能になり、省スペース化とスループットの向上が期待できる。

なお、本実施の形態の基板処理装置１００は、２つのプラズマ発生室４０を有する構成としたが、プラズマ発生室４０は、１つでもよいし、３つ以上でもよい。また、複数のプラズマ発生室４０を有する場合に、各プラズマ発生室４０へ導入するプラズマ生成用ガスは、同一の種類に限らず、異なる種類でもよい。従って、複数のプラズマ発生室４０で、異なる波長の光を発光させることも可能である。また、本実施の形態の基板処理装置１００では、２つのプラズマ発生室４０に共通して１つの導光板４３を設けているが、複数のプラズマ発生室４０のそれぞれについて個別に導光板４３を設けてもよい。

［第２の実施の形態］
次に、図７を参照しながら、本発明の第２の実施の形態の基板処理装置について説明する。図７は、第２の実施の形態に係る基板処理装置１０１の概略構成を示す断面図である。本実施の形態の基板処理装置１０１では、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）におけるシャワープレート３７の代わりに、導光板内に、ガス流路を設けている。以下、第１の実施の形態の基板処理装置１００との相違点を中心に説明し、本実施の形態の基板処理装置１０１において、第１の実施の形態の基板処理装置１００と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態の基板処理装置１０１は、基板Ｓを処理するための処理空間Ｓ１を有する処理容器１と、処理容器１内で基板Ｓを保持する基板保持部としての載置台３と、処理容器１の内部へ向けて紫外線を照射する光照射ユニット５Ａと、制御部７とを備えている。

天井部１５の枠体１５ａには、処理容器１内にガスを導入するガス導入部１５ｄが設けられている。ガス導入部１５ｄは枠体１５ａの内部に形成された流路である。ガス導入部１５ｄには、ガス供給装置２７が接続されている。なお、ガス導入部１５ｄは、例えば側壁１３などを介して設けてもよい。ガス供給装置２７の構成は、第１の実施の形態と同様である。

＜光照射ユニット＞
光照射ユニット５Ａは、プラズマＰによって紫外線を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に紫外線を照射する。本実施の形態において、光照射ユニット５Ａは、２つのプラズマ発生室４０Ａ及び４０Ｂと、２つの高周波アンテナ４１Ａ及び４１Ｂと、導光板４３Ａと、反射部４５と、を備えている。なお、２つのプラズマ発生室４０Ａ，４０Ｂを区別しない場合は、単に「プラズマ発生室４０」と記す。また、２つのアンテナ４１Ａ，４１Ｂを区別しない場合は、単に「アンテナ４１」と記す。

（導光板）
導光板４３Ａは、板状をなし、天井部１５の枠体１５ａの突出部１５ａ１に支持されている。導光板４３Ａと枠体１５ａの突出部１５ａ１との間は、図示しないシール部材が配置され、気密性が維持されている。従って、導光板４３Ａにより、処理容器１内の処理空間Ｓ１の気密性が保持される。

導光板４３Ａは、載置台３に保持された状態の基板Ｓの処理面（すなわち、上面）に対して平行に、かつ、処理空間Ｓ１を介して基板Ｓの上方に配置されている。導光板４３Ａは、第１の実施の形態と同様に、プラズマ発生室４０で生成させたプラズマＰが発する真空紫外光２００を反射させながら伝播させ得る光透過性、かつ耐熱性を有する石英等の材質によって構成されている。また、導光板４３Ａは、複数の板状部材（図７では、２枚の板状部材４３Ａ１と４３Ａ２）を重ねあわせ、接合面で屈折率が変化しない接合方法で一体化した積層構造を有している。ここで、接合面で屈折率が変化しない接合方法としては、例えば拡散接合を挙げることができる。

下段の板状部材４３Ａ２には、所定形状の溝や孔が形成されている。これらの溝や孔は、板状部材４３Ａ１と４３Ａ２を積層した状態で、図７に示したように、ガス流路としてのガス拡散室８０及び複数のガス噴射口８１を形成するものである。ガス拡散室８０は、例えば板状部材４３Ａ２の中央付近から放射状に形成することができる。ガス拡散室８０は、枠体１５ａのガス導入部１５ｄに接続されており、基板Ｓを処理する処理ガスを基板Ｓの処理面と平行な方向に拡散させる流路である。また、複数のガス噴射口８１は、ガス拡散室８０に連通し、処理空間Ｓ１へ向けて処理ガスを噴射する。

本実施の形態において、プラズマ発生室４０と導光板４３Ａとは、互いの側方において隣り合って配置されている。そして、導光板４３Ａの端面から導光板４３Ａの内部へ紫外線、例えば真空紫外光２００を入射させることができる。ここで、導光板４３Ａは、接合面で屈折率が変化しない接合方法によって板状部材４３Ａ１と４３Ａ２とを接合させた積層構造を有している。従って、導光板４３Ａに入射した真空紫外光２００は反射しながら、基板Ｓの処理面と平行な方向に伝播していき、反射部４５によりその一部の光が反射して処理空間Ｓ１へ向けて照射される。これにより、基板Ｓの面内で均一な処理が可能になる。

また、本実施の形態の基板処理装置１０１では、導光板４３Ａの内部にガス流路としてのガス拡散室８０及び複数のガス噴射口８１を設けたことによって、導光板４３Ａ内部のガス流路で真空紫外光２００を処理ガスに効率よく照射することができる。これにより、処理ガスの分解やガス分子の励起を促すことができる。

以上のように、本実施の形態の基板処理装置１０１では、導光板４３Ａ内にガス流路を設けることによって、シャワープレートを省略して部品点数を削減できる。また、導光板４３Ａ内にガスを通流させることで、ガス分子への真空紫外光２００の照射効率を高めることができる。本実施の形態における他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

［第３の実施の形態］
次に、図８を参照しながら、本発明の第３の実施の形態の基板処理装置について説明する。図８は、第３の実施の形態に係る基板処理装置１０２の概略構成を示す断面図である。本実施の形態の基板処理装置１０２では、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）とほぼ同様の構成を有する光照射ユニットに加え、天井部１５の中央部にも、独立した光照射ユニットを有している。以下、第１の実施の形態の基板処理装置１００との相違点を中心に説明し、本実施の形態の基板処理装置１０２において、第１の実施の形態の基板処理装置１００と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態の基板処理装置１０２は、基板Ｓを処理するための処理空間Ｓ１を有する処理容器１と、処理容器１内で基板Ｓを保持する基板保持部としての載置台３と、処理容器１の内部へ向けて光を照射する光照射ユニットと、制御部７とを備えている。本実施の形態の基板処理装置１０２は、光照射ユニットとして、第１の光照射ユニット５Ｂ及び第２の光照射ユニット５Ｃを備えている。

＜第１の光照射ユニット＞
第１の光照射ユニット５Ｂは、プラズマＰによって第１の光としての紫外線、例えば真空紫外光２００を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に真空紫外光２００を照射する。本実施の形態において、第１の光照射ユニット５Ｂは、第１の実施の形態における光照射ユニット５とほぼ同様の構成である。第１の光照射ユニット５Ｂは、２つのプラズマ発生室４０Ａ及び４０Ｂと、２つの高周波アンテナ４１Ａ及び４１Ｂと、導光板８３と、反射部８５と、を備えている。なお、２つのプラズマ発生室４０Ａ，４０Ｂを区別しない場合は、単に「プラズマ発生室４０」と記す。また、２つのアンテナ４１Ａ，４１Ｂを区別しない場合は、単に「アンテナ４１」と記す。本実施の形態では、導光板８３及び反射部８５が、いずれも環状に形成されている点で、第１の実施の形態における導光板４３及び反射部４５と異なっている。

（導光板）
環状に形成された導光板８３は、板状をなし、天井部１５の枠体１５ａに支持されている。導光板８３と枠体１５ａの突出部１５ａ１との間は、図示しないシール部材が配置され、気密性が維持されている。導光板８３は、載置台３に保持された状態の基板Ｓの処理面に対して平行に、かつ、処理空間Ｓ１を介して基板Ｓの上方に配置されている。導光板８３は、第１の実施の形態と同様に、プラズマ発生室４０で生成させたプラズマＰが発する真空紫外光２００を反射させながら伝播させ得る光透過性、かつ耐熱性を有する石英等の材質によって構成されている。

（反射部）
第１の光照射ユニット５Ｂにおける反射部８５は、環状である点を除き、第１の実施の形態の基板処理装置１００における反射部４５と同様の構成と機能を有している。

本実施の形態において、プラズマ発生室４０Ａ，４０Ｂと導光板８３とは、互いの側方において隣り合って配置されている。そして、第１の実施の形態と同様に、導光板８３の端面から導光板８３の内部へ紫外線、例えば真空紫外光２００を入射させ、エッジライト方式によって、空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１へ向けて真空紫外光２００を照射することができる。ここで、導光板８３は環状であるが、導光板８３と反射部８５との光学設計によって、処理空間Ｓ１や基板Ｓの処理面に向けて均一に真空紫外光２００を照射できる。従って、基板Ｓの面内で均一な処理が可能になる。

第１の光照射ユニット５Ｂにおける他の構成は第１の実施の形態の基板処理装置１００における光照射ユニット５と同様である。

＜第２の光照射ユニット＞
第２の光照射ユニット５Ｃは、プラズマＰによって光を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に光を照射する。ここで、第２の光照射ユニット５Ｃでは、例えば紫外線などを含む第２の光を照射できるように構成されている。以下の説明では、第２の光照射ユニット５Ｃが、真空紫外光２００とは異なる波長を有する第２の光を照射するものとして説明する。第２の光照射ユニット５Ｃは、プラズマ発生室４０Ｃと、高周波アンテナ４１Ｃと、導光板８７と、反射部８９と、を備えている。

（プラズマ発生室）
プラズマ発生室４０Ｃは、内部で第２の光を発するプラズマＰを生成させる。プラズマ発生室４０Ｃは、カバー１５ｂ１、導光板８７及び誘電体壁９１によって囲まれた空間であり、本実施の形態では平面視弧状をなしている。誘電体壁９１は、例えば石英などの誘電体により構成されている。プラズマ発生室４０Ｃは、図示しないシール部材によって気密に封止されている。

プラズマ発生室４０Ｃには、ガス導入路９３及び排気路９５が接続されている。ガス導入路９３には、ガス供給装置２７が接続されている。なお、ガス導入路９３は、ガス供給装置２７とは別のガス供給装置に接続してもよい。

ガス供給装置２７は、ガス導入路９３へ供給する１種または複数種のガスを保持するガス供給源２９と、ガス供給源２９とガス導入路９３とを接続し、ガス導入部へガスを供給する一本又は複数本の配管３１Ｃ（１本のみ図示）を備えている。また、ガス供給装置２７は、配管３１Ｃの途中に、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３Ｃと、複数の開閉バルブ３５Ｃ（２つのみ図示）を備えている。ガス導入路９３からプラズマ発生室４０Ｃ内に導入されるガスの流量等は、マスフローコントローラ３３Ｃおよび開閉バルブ３５Ｃによって制御される。ガス供給源２９からプラズマ発生室４０Ｃへ供給されるプラズマ生成用ガスは、第２の光を発するプラズマＰを生成させる。このようなプラズマＰを生成させるためのプラズマ生成用ガスとしては、特に限定されないが、例えば、紫外線を発生させるものとしてＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈｇなど、赤外線を発生させるものとしてＢｒ、Ｉなどを挙げることができる。また、プラズマ生成用ガスには、希釈用のガスとして、窒素などの不活性ガスを含むことができる。

排気路９５は、排気管９７及び排気管５３を介して、排気装置１９に接続されている。排気装置１９を作動させることによって、プラズマ発生室４０Ｃ内を減圧し、所定の圧力に調節することができる。なお、図示及び説明を省略するが、排気管９７には、処理容器１の底壁１１の排気口１１ａに接続する排気管１７と同様に、ＡＰＣバルブ、開閉バルブ等のバルブ類を設けることができる。また、排気路９５は、排気装置１９とは別の排気装置に接続してもよい。

なお、第２の光照射ユニット５Ｃに、複数のプラズマ発生室を設けることもできる。

（高周波アンテナ）
高周波アンテナであるアンテナ４１Ｃは、プラズマ発生室４０Ｃの外部であって誘電体壁９１の上面に配置されている。アンテナ４１Ｃは、プラズマ発生室４０Ｃの形状に合わせて、例えば平面視が略円弧形状をなしている。

プラズマ発生室４０の外部には、整合器５５と、高周波電源５７とが設置されている。アンテナ４１Ｃの一端は、整合器５５を介して高周波電源５７に接続されている。アンテナ４１Ｃの他端は、天井部１５のカバー１５ｂ１に接続され、処理容器１を介して接地されている。プラズマ発生室４０ＣでプラズマＰを生成する際には、アンテナ４１Ｃに、高周波電源５７から誘導電界形成用の高周波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力）が供給される。これにより、アンテナ４１Ｃによって、プラズマ発生室４０Ｃ内に誘導電界が形成される。この誘導電界によって、プラズマ発生室４０Ｃ内でプラズマ生成用ガスのプラズマＰが生成する。

（導光板）
天井部１５の中央に配置された導光板８７は、第１の光照射ユニット５Ｂにおける導光板８３よりも大きな厚みを有している。導光板８７の下部は、環状をなす導光板８３の内側に挿入され、部分的に内外２重に導光板が配置されている。導光板８７は、プラズマ発生室４０Ｃで生成させたプラズマＰが発する光を反射させながら伝播させ得る光透過性、かつ耐熱性を有する石英等の材質によって構成されている。導光板８７は、天井部１５のカバー１５ｂ１に支持されている。導光板８７とカバー１５ｂ１との間は、図示しないシール部材が配置され、気密性が維持されている。従って、導光板８３及び導光板８７により、処理容器１内の処理空間Ｓ１の気密性が保持される。

（反射部）
第２の光照射ユニット５Ｃにおける反射部８９は、第１の実施の形態の基板処理装置１００における反射部４５と同様の構成と機能を有している。

また、本実施の形態において、プラズマ発生室４０Ｃと導光板８７とは、互いの側方において部分的に隣り合って配置されている。そして、導光板８７の端部から導光板８７の内部へ第２の光を入射させ、第１の実施の形態と同様のエッジライト方式によって、空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１へ向けて第２の光を直接照射することができる。ここで、導光板８７は、導光板８３に比べて小径であるが、導光板８７と反射部８９との光学設計によって、処理空間Ｓ１や基板Ｓの処理面に向けて均一に第２の光を直接照射できる。従って、基板Ｓの面内で均一な処理が可能になる。

本実施の形態では、真空紫外光２００を照射できる第１の光照射ユニット５Ｂに加え、第２の光、例えば真空紫外光２００とは波長の異なる光を照射できる第２の光照射ユニット５Ｃを有することにより、基板Ｓに対して複数のプロセスを連続もしくは同時に実施することが可能になる。具体的には、例えば、第１の光照射ユニット５Ｂによる真空紫外光２００を利用した成膜処理中、あるいは成膜処理後に、同じ処理容器１内で、真空紫外光２００の照射と同時に、あるいは真空紫外光２００の照射に引き続き、第２の光照射ユニット５Ｃによって特定の波長を持つ第２の光を、直接、処理空間Ｓ１および基板Ｓに向けて照射し、特定のガスを選択的かつ効率的に励起することが可能である。従って、本実施の形態の基板処理装置１０２によって、省スペース化と、基板Ｓの処理のスループットの向上を図ることができる。

なお、本実施の形態の基板処理装置１０２では、第１の光照射ユニット５Ｂから第２の光を照射し、第２の光照射ユニット５Ｃから真空紫外光２００を照射してもよい。また、第１の光照射ユニット５Ｂから照射される光と第２の光照射ユニット５Ｃから照射される光を、共に真空紫外光２００とすることも可能である。また、第２の光照射ユニット５Ｃの配置は、第１の光照射ユニット５Ｂの中央に限らず、第１の光照射ユニット５Ｂの導光板８３の中心から偏った位置に、導光板８７を配置することもできる。

なお、本実施の形態の基板処理装置１０２では、第２の実施の形態の基板処理装置１０１と同様に、導光板８３及び／又は導光板８７の内部に処理ガスの流路を設けることもできる。本実施の形態における他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

［第４の実施の形態］
次に、図９を参照しながら、本発明の第４の実施の形態の基板処理装置について説明する。図９は、第４の実施の形態に係る基板処理装置１０３の概略構成を示す断面図である。本実施の形態の基板処理装置１０３では、第１の実施の形態の基板処理装置１００（図１）とほぼ同様の構成を有する光照射ユニットに加え、天井部１５の中央部にも、独立した光照射ユニットを有している。以下、第１の実施の形態の基板処理装置１００との相違点を中心に説明し、本実施の形態の基板処理装置１０３において、第１の実施の形態の基板処理装置１００と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態の基板処理装置１０３は、基板Ｓを処理するための処理空間Ｓ１を有する処理容器１と、処理容器１内で基板Ｓを保持する基板保持部としての載置台３と、処理容器１の内部へ向けて光を照射する光照射ユニットと、制御部７とを備えている。本実施の形態の基板処理装置１０３は、光照射ユニットとして、第１の光照射ユニット５Ｄ及び第２の光照射ユニット５Ｅを備えている。

＜第１の光照射ユニット＞
第１の光照射ユニット５Ｄは、プラズマＰによって第１の光としての紫外線、例えば真空紫外光２００を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に真空紫外光２００を照射する。本実施の形態において、第１の光照射ユニット５Ｄは、第１の実施の形態における光照射ユニット５とほぼ同様の構成である。第１の光照射ユニット５Ｄは、２つのプラズマ発生室４０Ａ及び４０Ｂと、２つの高周波アンテナ４１Ａ及び４１Ｂと、導光板４３と、反射部８５と、を備えている。なお、２つのプラズマ発生室４０Ａ，４０Ｂを区別しない場合は、単に「プラズマ発生室４０」と記す。また、２つのアンテナ４１Ａ，４１Ｂを区別しない場合は、単に「アンテナ４１」と記す。本実施の形態では、反射部８５が環状に形成されている点で、第１の実施の形態における反射部４５と異なっている。

（導光板）
導光板４３の構成と機能は、第１の実施の形態の基板処理装置１００と同様である。導光板４３は、載置台３に保持された状態の基板Ｓの処理面に対して平行に、かつ、処理空間Ｓ１を介して基板Ｓの上方に配置されている。導光板４３は、第１の実施の形態と同様に、プラズマ発生室４０で生成させたプラズマＰが発する真空紫外光２００を反射させながら伝播させ得る光透過性、かつ耐熱性を有する材質によって構成されている。

（反射部）
第１の光照射ユニット５Ｄにおける反射部８５は、環状である点を除き、第１の実施の形態の基板処理装置１００における反射部４５と同様の構成と機能を有している。

本実施の形態において、プラズマ発生室４０Ａ，４０Ｂと導光板４３とは、互いの側方において隣り合って配置されている。そして、第１の実施の形態と同様に、導光板４３の端部から導光板４３の内部へ紫外線、例えば真空紫外光２００を入射させ、エッジライト方式によって、空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１へ向けて真空紫外光２００を照射することができる。ここで、反射部８５は環状であるが、導光板４３と反射部８５との光学設計によって、処理空間Ｓ１や基板Ｓの処理面に向けて均一に真空紫外光２００を照射できる。従って、基板Ｓの面内で均一な処理が可能になる。

第１の光照射ユニット５Ｄにおける他の構成は第１の実施の形態の基板処理装置１００における光照射ユニット５と同様である。

＜第２の光照射ユニット＞
第２の光照射ユニット５Ｅは、プラズマＰによって光を発生させ、処理容器１の内部の処理空間Ｓ１に光を照射する。ここで、第２の光照射ユニット５Ｅでは、紫外線などを含む第２の光を照射できるように構成されている。以下の説明では、第２の光照射ユニット５Ｅが真空紫外光２００と同じ波長又は異なる波長を有する第２の光を照射するものとして説明する。第２の光照射ユニット５Ｅは、プラズマ発生室４０Ｃと、アンテナ４１Ｃと、導光板９９と、反射部８９と、を備えている。

（プラズマ発生室）
プラズマ発生室４０Ｃは、内部で第２の光を発するプラズマＰを生成させる。プラズマ発生室４０Ｃは、カバー１５ｂ１、導光板９９及び誘電体壁９１によって囲まれた空間であり、本実施の形態では平面視弧状をなしている。誘電体壁９１は、例えば石英などの誘電体により構成されている。プラズマ発生室４０Ｃは、図示しないシール部材によって気密に封止されている。

プラズマ発生室４０Ｃには、ガス導入路９３及び排気路９５が接続されている。ガス導入路９３には、ガス供給装置２７が接続されている。なお、ガス導入路９３は、ガス供給装置２７とは別のガス供給装置に接続してもよい。

ガス供給装置２７は、ガス導入路９３へ供給する１種または複数種のガスを保持するガス供給源２９と、ガス供給源２９とガス導入路９３とを接続し、ガス導入部へガスを供給する一本又は複数本の配管３１Ｃ（１本のみ図示）を備えている。また、ガス供給装置２７は、配管３１Ｃの途中に、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３Ｃと、複数の開閉バルブ３５Ｃ（２つのみ図示）を備えている。ガス導入路９３からプラズマ発生室４０Ｃ内に導入されるガスの流量等は、マスフローコントローラ３３Ｃおよび開閉バルブ３５Ｃによって制御される。ガス供給源２９からプラズマ発生室４０Ｃへ供給されるプラズマ生成用ガスは、第２の光を発するプラズマＰを生成させる。このようなプラズマＰを生成させるためのプラズマ生成用ガスとしては、特に限定されないが、例えば、紫外線を発生させやすいものとしてＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈｇなど、赤外線を発生させやすいものとしてＢｒ、Ｉなどを挙げることができる。また、プラズマ生成用ガスには、希釈用のガスとして、窒素などの不活性ガスを含むことができる。

排気路９５は、排気管９７及び排気管５３を介して、排気装置１９に接続されている。排気装置１９を作動させることによって、プラズマ発生室４０Ｃ内を減圧し、所定の圧力に調節することができる。なお、図示及び説明を省略するが、排気管９７には、処理容器１の底壁１１の排気口１１ａに接続する排気管１７と同様に、ＡＰＣバルブ、開閉バルブ等のバルブ類を設けることができる。また、排気路９５は、排気装置１９とは別の排気装置に接続してもよい。

なお、第２の光照射ユニット５Ｃに、複数のプラズマ発生室を設けることもできる。

（高周波アンテナ）
高周波アンテナであるアンテナ４１Ｃは、プラズマ発生室４０Ｃの外部であって誘電体壁９１の上面に配置されている。アンテナ４１Ｃは、プラズマ発生室４０Ｃの形状に合わせて、例えば平面視が略円弧形状をなしている。

プラズマ発生室４０Ｃの外部には、整合器５５と、高周波電源５７とが設置されている。アンテナ４１Ｃの一端は、整合器５５を介して高周波電源５７に接続されている。アンテナ４１Ｃの他端は、天井部１５のカバー１５ｂ１に接続され、処理容器１を介して接地されている。プラズマ発生室４０ＣでプラズマＰを生成する際には、アンテナ４１Ｃに、高周波電源５７から誘導電界形成用の高周波電力（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力）が供給される。これにより、アンテナ４１Ｃによって、プラズマ発生室４０Ｃ内に誘導電界が形成される。この誘導電界によって、プラズマ発生室４０Ｃ内でプラズマ生成用ガスのプラズマＰが生成する。

（導光板）
天井部１５の中央に配置された導光板９９は、第１の光照射ユニット５Ｄにおける導光板４３よりも大きな厚みを有している。導光板９９は、導光板４３の上に積層されており、部分的に上下２重に導光板が配置されている。導光板９９は、載置台３に保持された状態の基板Ｓの処理面に対して平行に、かつ、処理空間Ｓ１を介して基板Ｓの上方に配置されている。導光板９９は、プラズマ発生室４０Ｃで生成させたプラズマＰが発する光を反射させながら伝播させ得る光透過性、かつ耐熱性を有する石英等の材質によって構成されている。導光板９９は、天井部１５のカバー１５ｂ１に支持されている。

（反射部）
第２の光照射ユニット５Ｅにおける反射部８９は、第１の実施の形態の基板処理装置１００における反射部４５と同様の構成と機能を有している。

また、本実施の形態において、プラズマ発生室４０Ｃと導光板９９とは、互いの側方において部分的に隣り合って配置されている。そして、導光板９９の端部から導光板９９の内部へ第２の光を入射させ、第１の実施の形態と同様のエッジライト方式によって、空間Ｓ２及び処理空間Ｓ１へ向けて第２の光を照射することができる。ここで、導光板９９は、導光板４３に比べて小径であるが、導光板９９と反射部８９との光学設計によって、処理空間Ｓ１や基板Ｓの処理面に向けて均一に第２の光を照射できる。従って、基板Ｓの面内で均一な処理を行う調整が可能になる。この場合、導光板９９から放射された光は、導光板４３を介して処理空間Ｓ１へ向けて放射される。

本実施の形態では、真空紫外光２００を照射できる第１の光照射ユニット５Ｄに加え、第２の光、例えば真空紫外光２００とは同じ波長又は異なる波長の光を照射できる第２の光照射ユニット５Ｅを有することにより、基板Ｓに対して単一のプロセスおよび／または複数のプロセスを行う場合に、基板Ｓの面内での処理の均一性を向上させることが可能になる。具体的には、例えば、第１の光照射ユニット５Ｄによる真空紫外光２００を利用した成膜処理において、処理室側に起因する要因によって基板Ｓの面内で処理の偏りが存在する場合（例えばゲートバルブＧＶの存在などに起因したプロセス結果の特異点が存在する場合など）に、前記処理の偏りを容易に改善することができる。この場合、例えば第２の光照射ユニット５Ｅを、第１の光照射ユニット５Ｄの導光板４３の中央ではなく、中央から少しずらした位置に配置することによって、前記処理の偏りを緩和する、といった調整が可能となる。従って、本実施の形態の基板処理装置１０３によって、処理空間Ｓ１および基板Ｓに向けて、特定の部位での光量を増加させる調整が可能になり、基板Ｓの処理の均一性向上を図ることができる。

なお、本実施の形態の基板処理装置１０３では、第１の光照射ユニット５Ｄから第２の光を照射し、第２の光照射ユニット５Ｅから真空紫外光２００を照射してもよい。また、第１の光照射ユニット５Ｄから照射される光と第２の光照射ユニット５Ｅから照射される光を、共に真空紫外光２００とすることも可能である。また、上記のとおり、第２の光照射ユニット５Ｅの配置は、第１の光照射ユニット５Ｄの中央に限らず、第１の光照射ユニット５Ｄの導光板４３の中心から偏った位置に、導光板９９を積層して配置することもできる。

なお、本実施の形態の基板処理装置１０３では、第２の実施の形態の基板処理装置１０１と同様に、導光板４３の内部に処理ガスの流路を設けることもできる。本実施の形態における他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、真空紫外光２００を発生させるためのプラズマＰの生成方法として誘導結合プラズマ方式を例に挙げたが、例えば、平行平板方式、表面波プラズマ方式、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマ方式、ヘリコン波プラズマ方式、マイクロ波プラズマ方式など他の方式も適用可能である。

また、上記実施の形態では、基板処理の具体例として、真空紫外光２００を利用したＣＶＤ法によるシリコン薄膜及びシリコン窒化膜の成膜を例に挙げたが、本発明の基板処理装置は、例えば、太陽電池用アモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜などの成膜にも利用可能である。

さらに、本発明の基板処理装置は、成膜処理以外に、エッチング処理、アニール処理、改質処理（例えば、有機膜中の炭素除去、膜中の水素脱離による高酸素濃度化など）、硬化処理（例えば、光化学反応によるポリマー生成）、灰化処理、処理容器内の浄化処理（例えば、ＮＦ_３や有機シロキサン化合物の分解除去処理、不純物の酸化除去処理など）、シリコン基板やガラス基板の不純物除去などの基板前処理など多様な用途に適用可能である。

１…処理容器、３…載置台、５…光照射ユニット、７…制御部、１１…底壁、１３…側壁、１３ａ…搬入出口、１５…天井部、１５ａ…枠体、１５ｂ…カバー、１５ｃ…ガス導入部、１７…排気管、１９…排気装置、２３…ＡＰＣバルブ、２７…ガス供給装置、２９…ガス供給源、３１Ａ，３１Ｂ…配管、３３Ａ，３３Ｂ…マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、３５Ａ，３５Ｂ…開閉バルブ、３７…シャワープレート、４０Ａ，４０Ｂ…プラズマ発生室、４１Ａ，４１Ｂ…高周波アンテナ、４３…導光板、４５…反射部、４７…誘電体壁、４９…ガス導入路、５１…排気路、５３…排気管、５５…整合器、５７…高周波電源、７１…コントローラ、７２…ユーザーインターフェース、７３…記憶部、１００…基板処理装置、Ｓ…基板、ＧＶ…ゲートバルブ

Claims (11)

1. 基板を処理する処理空間を有する処理容器と、
   前記処理容器内で前記基板を保持する基板保持部と、
   内部で真空紫外光を発するプラズマを生成させるプラズマ発生室と、
   前記基板保持部に保持された状態の前記基板の処理面に対して、平行に、かつ、前記処理空間を介して上方に配置され、前記プラズマ発生室で生成させた前記プラズマが発する真空紫外光を反射させながら伝播させる光透過性の導光板と、
   前記導光板に接して設けられ、前記導光板の内部を伝播する前記真空紫外光を反射させて前記処理空間へ向けて照射させる反射部と、
   を備え、
   前記プラズマ発生室と前記導光板とが、互いの側方において隣り合い、前記導光板の端部から前記導光板の内部へ前記真空紫外光を入射させるように配置されている基板処理装置。
2. 一つの前記導光板に対し、複数の前記プラズマ発生室を有している請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記導光板の下方に、前記基板を処理する処理ガスを導入するガス導入部を有している請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 前記導光板の内部に、前記基板を処理する処理ガスを前記基板の処理面と平行な方向に拡散させる流路と、該流路に連通し、前記処理空間へ向けて前記処理ガスを噴射する噴射口が設けられている請求項１又は２に記載の基板処理装置。
5. 前記導光板が、複数の板状部材を積層して形成されている請求項４に記載の基板処理装置。
6. 基板を処理する処理空間を有する処理容器と、
   前記処理容器内で前記基板を保持する基板保持部と、
   前記処理空間へ向けて光を照射する複数の光照射ユニットと、
   を備え、
   前記光照射ユニットは、第１の光照射ユニット及び第２の光照射ユニットを含み、
   前記第１の光照射ユニットは、
   内部で真空紫外光を発するプラズマを生成させる第１のプラズマ発生室と、
   前記基板保持部に保持された状態の前記基板の処理面に対して、平行に、かつ、前記処理空間を介して上方に配置され、前記第１のプラズマ発生室で生成させた前記プラズマが発する真空紫外光を反射させながら伝播させる光透過性の第１の導光板と、
   前記第１の導光板に接して設けられ、前記第１の導光板の内部を伝播する前記真空紫外光を反射させて前記処理空間へ向けて照射させる第１の反射部と、を有し、前記第１のプラズマ発生室と前記第１の導光板とが、互いの側方において隣り合い、前記第１の導光板の端部から前記第１の導光板の内部へ前記真空紫外光を入射させるものであり、
   前記第２の光照射ユニットは、
   内部で光を発するプラズマを生成させる第２のプラズマ発生室と、
   前記基板保持部に保持された状態の前記基板の処理面に対して、平行に、かつ、前記処理空間を介して上方に配置され、前記第２のプラズマ発生室で生成させた前記プラズマが発する光を反射させながら伝播させる光透過性の第２の導光板と、
   前記第２の導光板に接して設けられ、前記第２の導光板の内部を伝播する前記光を反射させて前記処理空間へ向けて照射させる第２の反射部と、
   を有し、前記第２のプラズマ発生室と前記第２の導光板とが、互いの側方において隣り合い、前記第２の導光板の端部から前記第２の導光板の内部へ前記光を入射させるものである、基板処理装置。
7. 一つの前記第１の導光板に対し、複数の前記第１のプラズマ発生室を有している請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記第１の導光板が環状をなしており、その内側に前記第２の導光板の一部分が配置されている請求項６または７に記載の基板処理装置。
9. 前記第１の導光板と前記第２の導光板が積層されている請求項６または７に記載の基板処理装置。
10. 前記第２のプラズマ発生室で生成する前記プラズマの光が、前記第１のプラズマ発生室で生成する前記真空紫外光とは異なる波長を有する光である請求項６から９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の基板処理装置によって基板を処理する基板処理方法。

Images