JP4683334B2 - 表面波励起プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面波励起プラズマを利用したプラズマ処理装置に関し、例えば、半導体製造やフラットパネルディスプレイ等の成膜やプラズマ処理、ＣＤＶやエッチング等に適用される。

高密度で均一なプラズマを生成するプラズマ処理装置として、表面波励起プラズマ（ＳＷＰ：Surface Wave Plasma）を利用した装置が知られている（例えば、特許文献１、２、３）。この表面波励起プラズマ処理装置では、導波管を伝播するマイクロ波をスロットアンテナから誘電体窓（マイクロ波導入窓）を通してプラズマ生成室内に導入し、誘電体窓の表面に生じた表面波によってプラズマ生成室内の放電ガスを励起し、表面波励起プラズマを生成する。

図１１は、従来の表面波励起プラズマ処理装置の一構成例を説明するための概略断面図である。表面波励起プラズマ処理装置１０１は、チャンバ１０２内には、導入管によって放電を導入すると共に、マイクロ波導入路１０３から誘電体１０４にマイクロ波を導くことによって表面に励起した表面波によってプラズマを生成する。また、チャンバ１０２内には、上記した放電ガスの他に、ガス噴出口１０７を介して材料ガスが導入される。

特開２０００−３４８８９８号 特開２００４−２５９６６３号 特開２００５−１４２４４８号

上記したように、表面波励起プラズマ処理装置のチャンバ内には、放電ガスと材料ガスの２種類のガスが導入される。ガス表面波励起プラズマは、装置の構成上、大面積の成膜やプラズマ処理に好適である。これらの放電ガスおよび材料ガスは、表面波励起プラズマを用いた処理を行う構成上、広い面積において均一に分布することが望まれるが、従来装置においては、チャンバ内に導入された放電ガスおよび材料ガスの分布は、十分な均一が得られていない。

本発明の発明者は、材料ガスや放電ガスが均一に分布されない要因として以下の点を見出した。

はじめに、材料ガスの分布について説明する。表面波励起プラズマは高密度プラズマであるため、表面波励起プラズマ処理装置によって成膜を行う場合には、材料ガスの解離が成膜室に導入された直後に起こる。そのため、平均自由工程が短い成膜条件や材料ガスでは、ガスが拡散する前に基板上に成膜される。そこで、成膜面内に均一に材料ガスを供給するために、従来、複数のガス噴出口を均等な間隔で配置したガス噴出し部を用いて材料ガスの供給を行っている。

図１２は、従来のガス噴出し部の構成、およびこのガス噴き出し部による材料ガスの吹き出し量を説明するための図である。従来のガス噴出し部１０７Ａは、図１２（ａ）の斜視図，図１２（ｂ）の平面図に示すように、ガス噴き出し口１０８を等ピッチで配置している。このように、ガス噴出し口を等ピッチで分布させる構成では、ガス噴出し部のガスヘッド噴出し口からのガス供給量を反映した膜厚分布となる。

そのため、図１２（ｃ）に示すように、ガス供給口から遠い位置にあるガス噴き出し口１０８から噴き出される材料ガスのガス量は、ガス供給口に近い位置にあるガス噴き出し口１０８から噴き出される材料ガスのガス量よりも少なくなる。

また、材料ガスによっては粘性係数が大きくガス噴出し部内のコンダクタンスが小さくなり、その現象が著しくなる。

次に、放電ガスの分布について説明する。

表面波励起プラズマは、装置の構成上、大面積の成膜やプラズマ処理に向いているものの、酸素ガス等を用いた反応性プラズマを生成する場合には、放電が拡がりにくいため、大面積化が困難である。この放電の広がり難さの要因としては、酸素ガスが負イオン化の際に、プラズマ中の電子がイオンに取り込まれてプラズマ密度が下がり易くなり、表面波励起プラズマ処理において求められる、放電面の近傍でのカットオフ密度以上のプラズマの存在が困難となるためであると想定される。

ここで、この放電を広げるためにマイクロ波電力の供給量を増やして、強制的にプラズマ密度を上げることが考えられる。しかしながら、このマイクロ波電力の供給量を増やした場合には、プラズマの面積は拡がるものの、プラズマのエネルギーが大きくなるため、表面波励起プラズマ処理装置を構成する部品が局所的に高温となり、ダメージを受けるおそれがある。

また、ガス供給は、ガス供給源から分岐した材料ガスを、放電ガス導入部の両端あるいは放電ガス導入部の中央からチャンバ内に導入することで行っている。放電ガス導入部の内部には、ガスを拡散させるための部品を備えているが、分岐部分から各放電ガス導入部までの流路長が異なるためにコンダクタンスに差が生じ、導入ガス量に面内分布が生じる。

ガス量に面内分布が生じると、放電面に圧力分布が生じることになる。圧力分布がある場合には、ガス濃度が不均一となる。このガス圧力やガス濃度に分布が生じると、パッシェンの法則からガスの放電特性が異なることが知られている。例えば、酸素ガスを放電面から導入した場合、導入量の多少によって放電状態が異なり、放電による発光強度に分布が生じる。

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、チャンバ内に導入する放電ガスや材料ガスの面内分布を均一とすることを目的とする。

また、各ガス噴出し口からの放電ガスのガス噴き出し量を均一とし、膜厚分布を改善することを目的とする。

また、放電面にガスを均一に導入することを目的とし、分岐箇所からガス導入部までのコンダクタンスを等しくすることを目的とする。

本発明の第１の態様は、材料ガスの面内分布を均一とするものである。

本発明の表面波励起プラズマ処理装置は、マイクロ波を誘電体部材を介してチャンバ内に導入し、マイクロ波から表面波を形成し、表面波によりチャンバ内の放電ガスを励起して表面波励起プラズマを生成し、表面波励起プラズマにより被処理物を処理する表面波励起プラズマ処理装置である。

本発明の第１の態様は、材料ガスを導入し、この導入した材料ガスをガス噴き出し口からチャンバ内に噴出する材料ガス導入部を備える。材料ガス導入部は、複数のガス噴き出し口を有し、各ガス噴き出し口からチャンバ内に噴き出す引き出すガス量を概略均一とする。各ガス噴き出し口からチャンバ内に噴き出す引き出すガス量を概略均一とすることによって、チャンバ内の材料ガスの面内分布を均一とする。

また、本発明の第１の態様において、材料ガス導入部は、複数のガス噴き出し口間の配置ピッチを不均等間隔とする。この材料ガス導入部の配置ピッチは、材料ガス導入部に材料ガスが供給される位置に近いガス噴き出し口の配置ピッチを長くし、材料ガス導入部に材料ガスが供給される位置から遠いガス噴き出し口の配置ピッチを短くした不均等間隔とする。

ガス噴き出し口の配置ピッチを上記したような不均等間隔とすることで、均等配置した場合にガス噴き出し量が多くなる部分について、ガス噴き出し口の配置ピッチを長くすることによってガス噴き出し量を減らし、また、同じく均等配置した場合にガス噴き出し量が少なくなる部分について、ガス噴き出し口の配置ピッチを短くすることによってガス噴き出し量を増やすことで、各ガス噴き出し口からチャンバ内に噴き出す引き出すガス量を均一化する。ガス噴き出し量を均一化することによって、膜厚の分布を均一化する。

また、本発明の第２の態様は、放電ガスの面内分布を均一とするものである。

第２の態様においても、第１の態様と同様に、表面波励起プラズマ処理装置は、マイクロ波を誘電体部材を介してチャンバ内に導入し、マイクロ波から表面波を形成し、表面波によりチャンバ内の放電ガスを励起して表面波励起プラズマを生成し、表面波励起プラズマにより被処理物を処理する。

本発明の第２の態様は、放電ガスをチャンバ内に導入する放電ガス導入部と、放電ガス導入部と放電ガス供給源との配管に、放電ガスを複数の放電ガス導入部に分岐するガス分岐部とを備える。そして、ガス分岐部と放電ガス導入部との間のコンダクタンスを調整し、各放電ガス導入部からチャンバ内に導入するガス量を概略均一とする。

放電ガス導入部からチャンバ内に導入される放電ガスのガス量は、放電ガス源から放電ガス導入部に至るまでの配管のコンダクタンスに依存する。ここで、放電ガス源から放電ガス導入部に至るまでの間にガス分岐部を備える場合には、このコンダクタンスは、ガス分岐部から放電ガス導入部の配管のコンダクタンスに依存することになる。

このガス分岐部から放電ガス導入部の配管のコンダクタンスは、配管の配置形状や配管長さの影響を受ける。そこで、本発明の第２の態様の第１の形態は、ガス分岐部と放電ガス導入部との間の配管の配置形状および配管長さによって、ガス分岐部と放電ガス導入部間のコンダクタンスを調整し、各放電ガス導入部からチャンバ内に導入するガス量を概略均一とする。

また、放電ガス源から放電ガス導入部に至るまでの配管のコンダクタンスは、配管内にコンダクタンス調整部材を設けることによっても調整することができる。そこで、本発明の第２の態様の第２の形態は、ガス分岐部と放電ガス導入部との間の配管内に、コンダクタンス調整部材を装着する。

このコンダクタンス調整部材は、例えば、配管内に装着するガスケットとすることができ、このガスケットの径の大小によりコンダクタンスを調整する。ガス量が多い部分では、小径のガスケットを配管に装着することによってコンダクタンスを下げ、ガス量が少ない部分では、ガスケットを設けない、あるいは大径のガスケットを配管に装着することによってコンダクタンスの低下を小さくすることによって、配管の各部のコンダクタンスを均一化する。

また、ガス分岐部と放電ガス導入部との間の配管のコンダクタンスは、配管中の圧力と配管形状の影響を受ける。そのため、分岐部に圧力が均一となる放電ガス滞留部を設け、そこからほぼ同じコンダクタンスを有する配管でつなぐことで分岐部からのコンダクタンスを等しくできる。

そこで、本発明の第２の態様の第３の形態は、ガス分岐部に、配管にコンダクタンスよりも十分に大きなコンダクタンスを有し、放電ガス供給源から供給された放電ガスを滞留させる放電ガス滞留部を備える構成とする。

ガス分岐部にコンダクタンスの大きな放電ガス滞留部を設けることによって、ガス分岐部と放電ガス導入部との間の配管のコンダクタンスを調整し、各配管部分のコンダクタンスの差を低減する。

また、本発明の表面波励起プラズマ処理装置は、チャンバ内における放電ガスの分布均一化させる第３の態様を備える。この構成は、誘電体部材のチャンバ側に放電ガスを分散させる分散部である。この分散部は、複数個の開口部を有する分散板を複数枚積層させることで構成することができる。

複数枚の分散板は、例えば、大きな開口部を有するスペーサを挟んで、放電ガスの上流側に所定個数の開口部を有する第１の分散板を設け、放電ガスの下流側に第１の分散板が有する個数よりも多数の開口部を有する第２の分散板を設ける構成とすることができる。

上記した第１の態様と第２の態様は、両態様を組み合わせて表面波励起プラズマ処理装置を構成することが好ましいが、それぞれを個別に用いて表面波励起プラズマ処理装置を構成してもよい。

また、上記第３の態様についても、第１の態様および第２の態様と組み合わせて表面波励起プラズマ処理装置を構成することが好ましいが、第３の態様を単独で用いる他に、第１の態様あるいは第２の態様に個々に適用してよい。

なお、上記説明では、プラズマ生成に用いるガスとして酸素ガス等の放電ガスを用いているが、反応性活性種の原料となるプロセスガスを用いることもできる。

本発明によれば、チャンバ内に導入する放電ガスや材料ガスの面内分布を均一とすることができる。

また、各ガス噴出し口からの放電ガスのガス噴き出し量を均一とし、膜厚分布を改善することができる。

また、放電面にガスを均一に導入することを目的とし、分岐箇所からガス導入部までのコンダクタンスを等しくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の表面波励起プラズマ処理装置の構成を説明するための概略構成図である。図１において、表面波励起プラズマ処理装置１は、チャンバ２と、チャンバ２内にマイクロ波を導入する導波管３と、チャンバ２内の表面に表面波を形成する誘電体板４と、被処理材を支持するステージ５と、材料ガス１１をチャンバ２内に材料ガスを導入する材料ガス導入部１０とを備える。また、表面波励起プラズマ処理装置１は、チャンバ２内に放電ガス２１を導入する放電ガス導入部２０をチャンバ２の外部に備える。チャンバ２は、内部空間に生成する表面波励起プラズマを利用して、ステージ５上に載置した被処理材をプラズマ処理する。

誘電体板４は、石英やアルミナ等のセラミックで形成され、導波管３が備えるスロットアンテナからマイクロ波が導かれる。また、誘電体板４およびチャンバ２には開口部が形成され、この開口部を通して放電ガス導入部２０から放電ガスがチャンバ２内に導入される。

チャンバ２は、真空排気口６を備え、図示しない真空ポンプ等を接続することによって、内部を真空排気する。

ここで、放電ガスは、例えばＯ２酸素ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガスとすることができる。また、プロセスガスを導入する場合には、Ｎ２ガス、Ｏ２ガス、Ｈ２ガス、ＮＯ２ガス、ＮＯガス、ＮＨ３ガス等の反応性活性種の原料となるガス、およびＡｒガス、Ｈｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガス等の希ガスとすることができる。また、材料ガスは、例えば、ＴＥＯＳガスとすることができ、また、Ｓｉ元素を含むガスとしては、ＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス等にＨ２ガス、ＮＯ２ガス、ＮＯガス、ＮＨ３ガス等を添加して混合ガスとしてもよい。

以下、材料ガスの面内分布を均一とする本発明の第１の態様について、図２〜図４を用いて説明する。

図２は本発明の第１の態様を説明するための概略構成図である。図２に示す構成は、前記図１に示した構成において、材料ガスをチャンバ２内に均一に導入する第１の形態を示している。

この第１の形態は、材料ガスをチャンバ２内に導入する機構として、複数のガス噴出し部１２（１２Ａ〜１２Ｅ）を備える。各ガス噴出し部１２は、それぞれ複数のガス噴出し口を備え、これらのガス噴出し口の配列ピッチを不均等とするものである。図２に示す形態において、複数のガス噴出し部１２はステージ５とほぼ並行に配設される。

図２は５個のガス噴出し部を示しているが、チャンバ２内に配置するガス噴出し部１２の個数は５個に限るものではなく、チャンバ２の大きさや形状等に応じ任意の個数とすることができる。なお、図２では、噴出されるガス方向のみを示し、ガス噴出し口は示していない。

図３は、第１の形態のガス噴出し口の配列ピッチを不均等に配置する構成例を説明するための図である。なお、図３（ａ）はガス噴出し部の概略斜視図であり、図３（ｂ）はガス噴出し口の配列図であり、図３（ｃ），（ｄ）はガスの噴出し状態を説明する図である。

図３（ａ）において、チャンバ２内において、チャンバの側面側に配設されるガス噴出し部１２Ａ、１２Ｅは、ガス噴出し部のほぼ中央に設けた導入管１４Ａ，１４Ｅから材料ガスの供給を受け、また、内側に配設されるガス噴出し部１２Ｂ〜１２Ｃは、ガス噴出し部の両端に設けた導入管１４Ｂ〜１４Ｄから材料ガスの供給を受ける。なお、材料ガスは、チャンバ２の外部に設けられた材料ガス供給源から配管を通して導入される。

各ガス噴出し部１２Ａ〜１２Ｅが備える複数のガス噴出し口１３は、それぞれのガス噴出し部の長さ方向に沿って不均等な配置ピッチで配置される。チャンバの側面に近い端部に配設されるガス噴出し部１２Ａ、１２Ｅの配置ピッチと、チャンバ内の内側に配設されるガス噴出し部１２Ｂ〜１２Ｄの配置ピッチとは異なる配置ピッチとする。

図３（ｂ）において、チャンバの側面に近い端部に配設されるガス噴出し部１２Ａ、１２Ｅの配置ピッチは、材料ガスが導入される中央付近では長く設定され、中央から端部に向かって順に短く設定される。また、チャンバ内の内側に配設されるガス噴出し部１２Ｂ〜１２Ｄの配置ピッチは、材料ガスが導入される両端央付近では長く設定され、端部から中央に向かって順に短く設定される。

図３（ｃ）はガス噴出し部１２Ａ、１２Ｅの配置ピッチに場合におけるガスの噴出し状態を示している。チャンバの両側に近い端部に配設されるガス噴出し部１２Ａ、１２Ｅは、ガス噴出し部の長さ方向の中央付近から材料ガスが導入される構成としているため、この材料ガスが導入される付近では、ガス噴出し口１３の配設ピッチを長く設定し、導入部から離れるに従ってガス噴出し口１３の配設ピッチを短くする。この不均等な配設ピッチによって、何れのガス噴出し口からもチャンバ内にほぼ同程度のガス量が噴き出される。図３（ｃ）中の矢印は噴き出されるガス量を模式的に示し、破線の曲線は噴出されたガスの噴出し口当たりのガス流量を模式的に示している。

また、図３（ｄ）はガス噴出し部１２Ｂ〜１２Ｄの配置ピッチに場合におけるガスの噴出し状態を示している。チャンバの内側に配設されるガス噴出し部１２Ｂ〜１２Ｄは、ガス噴出し部の長さ方向の端部から材料ガスが導入される構成としているため、この材料ガスが導入される付近では、ガス噴出し口１３の配設ピッチを長く設定し、導入部から離れるに従ってガス噴出し口１３の配設ピッチを短くする。この不均等な配設ピッチによって、何れのガス噴出し口からもチャンバ内にほぼ同程度のガス量が噴き出される。図３（ｄ）中の矢印は噴き出されるガス量を模式的に示し、破線の曲線は噴出されたガスのガス圧を模式的に示している。

上記したように、ガス噴出し口の配置ピッチを不均等とすることによって、ガス噴出し部の長さ方向において、材料ガスの噴き出し量およびガス圧を均一化することができる。

なお、図では、ガス噴出し部の中央付近あるいは端部付近の配設ピッチを長くあるいは短く設定しているが、この例に限られる物ではなく、材料ガスが導入される部分に近い箇所では配設ピッチを長くし、遠くないに従って配設ピッチを短くすることで、同様の作用効果を奏することができる。

図４は、本発明の第１の態様の別の構成を説明するための概略構成図である。なお、図４（ａ）は本発明の構成を説明するための概略構成図であり、図４（ｂ）はガス噴出し部の概略斜視図である。

この形態の表面波励起プラズマ処理装置１は、前記した構成例と同様に、チャンバ２、導波管３、誘電体板４、材料ガス１１をチャンバ２内に材料ガスを導入する材料ガス導入部１０を備える。

材料ガスをチャンバ２内に導入する材料ガス導入部１０は、複数のガス噴出し部１２（１２Ａ〜１２Ｅ）を備える。各ガス噴出し部１２は、それぞれ複数のガス噴出し口を備え、これらのガス噴出し口の配列ピッチを不均等とするものである。図４に示す形態において、複数のガス噴出し部１２はステージ５とほぼ並行に配設される。また、チャンバ２内において、側面側に配設されるガス噴出し部１２Ａ、１２Ｅは、ガス噴出し部のほぼ中央に設けた導入管１４Ａ，１４Ｅから材料ガスの供給を受け、また、内側に配設されるガス噴出し部１２Ｂ〜１２Ｃは、ガス噴出し部の両端に設けた導入管１４Ｂ〜１４Ｄから材料ガスの供給を受ける。なお、材料ガスは、チャンバ２の外部に設けられた材料ガス供給源から配管を通して導入される構成についても、前記した構成と同様とすることができる。

各ガス噴出し部１２Ａ〜１２Ｅが備える複数のガス噴出し口１３は、それぞれのガス噴出し部の長さ方向に沿って不均等な配置ピッチで配置される。チャンバの両側に近い端部に配設されるガス噴出し部１２Ａ、１２Ｅの配置ピッチと、チャンバ内の内側に配設されるガス噴出し部１２Ｂ〜１２Ｄの配置ピッチとは異なる配置ピッチとする。

これらガス噴出し部１２のうちで、チャンバの側面側に配設するガス噴出し部１２Ａと１２Ｅは、チャンバ２内に向かう側の片面に複数のガス噴出し口を備え、内側に配設するガス噴出し部１２Ｂ〜１２Ｄは、両面に複数のガス噴出し口を備える。また、チャンバの側面側に配設するガス噴出し部１２Ａと１２Ｅのガス噴出し口は、誘電体板４側を向かって配向され、内側に配設するガス噴出し部１２Ｂ〜１２Ｄのガス噴出し口は、横方向に向かって配向される。

図４に示す構成例においても、前記した構成例と同様に、ガス噴出し口の配置ピッチを不均等とすることによって、ガス噴出し部の長さ方向において、材料ガスの噴き出し量およびガス圧を均一化することができる。また、ガス噴出し口の配向方向を、チャンバの側面側に配設するガス噴出し部については、誘電体板側に傾けることによって、誘電体板付近で生成されるプラズマに材料ガスを効率よく、かつ均一に導入することができる。

図５において、分散部１５は材料ガスの面内分布を均一とする一形態とすることができる。図５に示す分散部１５は、複数の分散板１５ａ〜１５ｃを積層することによって構成することができる。分散板１５ａと分散板１５ｃには複数の開口が形成され、上流側の分散板１５ａが備える開口の個数より、下流側の分散板１５ｃが備える開口の個数を多く設定する。また、分散板１５ｂは大きな開口を備え、分散板１５ａと分散板１５ｃとの間にスペーサとして両分散板に間に挟んで取り付ける。この分散板１５ｂが形成する空間は、分散板１５ａから噴き出した材料ガスを一時的に保持させて、ガス圧を均一化する。分散板１５ｂの保持された材料ガスは、分散板１５ｃに形成された開口を通してチャンバ２内に放出される。ここで、分散板１５ａ、１５ｂに形成する開口部の配置間隔を不均等とすることができる。

なお、この分散部による材料ガスの面内分布の均一化は、本発明の第１の態様に限らず、後述する第２の態様にも適用することができる。

次に、放電ガスの面内分布を均一とする、本発明の第２の態様について、図６〜図１０を用いて説明する。

本発明の第２の態様は、第１の態様と同様に、マイクロ波を誘電体部材を介してチャンバ内に導入し、マイクロ波から表面波を形成し、前記表面波によりチャンバ内の放電ガスを励起して表面波励起プラズマを生成し、表面波励起プラズマにより被処理物を処理する表面波励起プラズマ処理装置であり、放電ガスを前記チャンバ内に導入する放電ガス導入部と、放電ガス導入部と放電ガス供給源との配管に、放電ガスを複数の放電ガス導入部に分岐するガス分岐部とを備えた構成とし、ガス分岐部と放電ガス導入部との間のコンダクタンスを調整することによって、各放電ガス導入部からチャンバ内に導入するガス量を概略均一とするものである。

この第２の態様の第１の形態は、ガス分岐部と放電ガス導入部との間の配管内に、コンダクタンス調整部材を装着する構成であり、これによって放電ガスの面内分布を均一とする。

図６は第２の態様の第１の形態を説明するための概略図である。なお、表面波励起プラズマ処理装置において、放電ガス導入部２０およびチャンバ２の一部を示している。図６において、ＳＵＳ等で形成されるチャンバ２の内側には、例えば、セラミック等で形成される誘電体板４が設けられ、チャンバ２の外側には放電ガス導入部２０が設けられる。誘電体板４の部分には図示しない拡散部を設けても良い。

放電ガス導入部２０は、図示しない放電ガス供給源から放電ガス２１の供給を受ける導入管２２、放電ガスを下流の放電ガス導入部２４に分岐する分岐部２３を備える。放電ガス導入部２４はチャンバ２に形成された開口部を通してチャンバ２内に導入される。導入された放電ガスは、誘電体板４に形成された通路を通してチャンバ２内に導入され、また、図示しない分散部によって分散される。

放電ガス導入部２０は、ガス分岐部２３と放電ガス導入部２４との間の配管内にコンダクタンス調整部材２５を装着する。このコンダクタンス調整部材２５によるコンダクタンスの調整量は、ガス分岐部２３と各放電ガス導入部２４との間の配管部分が備えるコンダクタンスに応じて定められ、放電ガス導入部２４からチャンバ２内に導入される放電ガスが均一となるように調整する。

図７は、第２の態様の第１の形態において、コンダクタンス調整部材によるコンダクタンスの調整を説明するための概略図である。図７（ａ）は放電ガス導入部２０の配管の配置の一例を示し、放電ガス供給源Ａから供給された放電ガスは、分岐部Ｂで複数系統に分岐される。なお、ここでは、２系統に分岐する例を示しているが、分岐する系統数は任意に定めることができる。

分岐された系統では、分岐点Ｃで分岐された後、点Ｄに達した放電ガスは点Ｆからチャンバ内に導入され、点Ｅに達した放電ガスは点Ｇからチャンバ内に導入される。

図７（ｂ）は、点Ｆ、点Ｇから導入される際の配管の経路長を示している。点Ｆから導入される際の配管の経路は、分岐部Ｂ、分岐点Ｃ、点Ｄ、点Ｆであり、点Ｇから導入される際の配管の経路は、分岐部Ｂ、分岐点Ｃ、点Ｅ、点Ｇである。この２つの経路の経路長の差は、点Ｄと点Ｆの間に配管の長さ分となる。したがって、分岐部ｂから点Ｆに至るコンダクタンスと、分岐部ｂから点Ｇに至るコンダクタンスは、この経路長の差に応じて異なり、分岐部ｂから点Ｇに至るコンダクタンスは分岐部ｂから点Ｆに至るコンダクタンスよりも低くなり、点Ｇから噴き出される放電ガス量は点Ｆから噴き出される放電ガス量よりも少なくなる。

そこで、第２の態様の第１の形態では、図７（ｃ）に示すように、配管内にコンダクタンス調整部材２５ａ〜２５ｄを装着する。コンダクタンス調整部材２５ａ〜２５ｄは、分岐部Ｂから各点Ｅ，Ｄ，Ｈ，Ｉに至るコンダクタンスに応じて設定され、各点Ｆ，Ｇ，Ｊ，Ｋから噴き出される放電ガスの量を均一とする。

図８は、コンダクタンス調整部材の一構成例を説明するための図である。なお、図８に示すコンダクタンス調整部材はガスケットにより構成例を示している。図８において、導入管３１は上流側において図示しない分岐部に接続され、結合部３３によって導入管３２と接続される。導入管３２は、チャンバ２に形成された開口部内に挿入されて取り付けられる。

チャンバ２内に設けられる誘電体板４の側には、チャンバ２に形成される開口部と対応する位置に開口部が形成され、これら開口部を通して放電ガスがチャンバ２内に導入される。

コンダクタンス調整部材を構成するガスケット３４は、結合部３３内に取り付けられる。ガスケットは中央に開口を有し、その開口の径の大きさによってコンダクタンスを調整することができる。例えば、開口の径が大きいほど、ガスケットにおけるコンダクタンスが高くなり、逆に、開口の径が小さいほど、ガスケットにおけるコンダクタンスが低くなる。したがって、分岐部からの経路のコンダクタンスが低い場合には大径のガスケットを配置し、分岐部からの経路のコンダクタンスが高い場合には小径のガスケットを配置することによって、分岐部から各配管の出口迄の間のコンダクタンスを均一化することができる。

図９は、第２の態様の第２の形態を説明するための概略図である。なお、図９では、配管の配置構成のみを示している。

この第２の形態は、ガス分岐部と放電ガス導入部との間の配管の配置形状および配管長さによって、ガス分岐部と放電ガス導入部間のコンダクタンスを調整し、各放電ガス導入部からチャンバ内に導入するガス量を概略均一とするものである。

図９において、分岐部ｂから各ガス導入点ｅ，ｆまでの配管の配置構成および長さが同じあるいは類似するように構成する。図９では、ガス導入点としてｅ，ｆのみを示しているが、他のガス導入点についても同様である。

なお、配管の配置構成および長さは同一に限らず、分岐部ｂから各ガス導入点までの間のコンダクタンスが同じとなれば、異なる配置構成や長さであってもよい。

次に、本発明の第２の態様の第３の形態について、図１０を用いて説明する。この第３の形態は、ガス分岐部に放電ガス滞留部を設ける構成である。図１０において、放電ガス滞留部２６は、ガス分岐部に設ける。この放電ガス滞留部２６は、ガス分岐部と放電ガス導入部との間の配管のコンダクタンスよりも十分に大きなコンダクタンスを有するものであり、放電ガス供給源から供給された放電ガスを一時的に滞留させた後、チャンバ２内に導入する。

放電ガス滞留部２６に供給された放電ガスは、供給源の供給変動や配管のコンダクタンス変動によって放電ガスに圧力変動が生じた場合であっても、放電ガス滞留部２６内で一時的に保持され、またこの内部のコンダクタンスが大きいことから、これらの放電ガスに圧力変動は緩和される。したがって、放電ガス滞留部２６からチャンバ２側に導入される放電ガスの圧力変動は減少し、また、何れの導入口から均等なガス圧でチャンバ２内に導入される。

本発明の表面波励起プラズマ処理装置は、半導体製造やフラットパネルディスプレイ等の成膜やプラズマ処理、ＣＤＶやエッチング処理等に適用することができる。

本発明の表面波励起プラズマ処理装置の構成を説明するための概略構成図である。 本発明の第１の態様を説明するための概略構成図である。 本発明の第１の態様の第１の形態のガス噴出し口の配列ピッチを不均等に配置する構成例を説明するための図である。 本発明の第１の態様の別の構成を説明するための概略構成図である。 本発明の分散部を説明するための図である。 本発明の第２の態様の第１の形態を説明するための概略図である。 本発明の第２の態様の第１の形態のコンダクタンスの調整を説明するための概略図である。 本発明のコンダクタンス調整部材の一構成例を説明するための図である。 本発明の第２の態様の第２の形態を説明するための概略図である。 本発明の第２の態様の第３の形態を説明するための概略図である。 従来の表面波励起プラズマ処理装置の一構成例を説明するための概略断面図である。 従来のガス噴出し部の構成、およびこのガス噴き出し部による材料ガスの吹き出し量を説明するための図である。

符号の説明

１…表面波励起プラズマ処理装置、２…チャンバ、３…マイクロ波導波路、４…誘電体板、５…ステージ、６…真空排気管、１０…材料ガス導入部、１１…材料ガス、１２…ガス噴出し部、１３…ガス噴出し口、１４…導入管、１５…分散部、１５ａ〜１５ｃ…分散板、２０…放電ガス導入部、２１…放電ガス、２２…導入管、２３…ガス分岐部、２４…放電ガス導入部、２５…コンダクタンス調整部材、２６…放電ガス滞留部、３１，３３…導入管、３３…結合部、３４…ガスケット。

Claims (3)

1. マイクロ波を誘電体部材を介してチャンバ内に導入し、前記マイクロ波から表面波を形成し、前記表面波によりチャンバ内の放電ガスを励起して表面波励起プラズマを生成し、前記表面波励起プラズマにより被処理物を処理する表面波励起プラズマ処理装置であって、
   材料ガスを導入し、当該材料ガスをガス噴き出し口から前記チャンバ内に噴出する材料ガス導入部と、
   被処理材を載置するステージとを備え、
   前記誘電体部材は、放電ガスをチャンバ内に導入する開口部を有し、
   前記材料ガス導入部は、前記誘電体部材と前記ステージとの間に、ステージと平行に配設される複数のガス噴き出し部を間隔を開けて備え、
   前記複数のガス噴き出し部の内、少なくとも前記チャンバの内側に配設されるガス噴き出し部は当該ガス噴き出し部の長さ方向の両端から材料ガスが導入され、
   前記チャンバの内側に配設されるガス噴き出し部は長さ方向に複数のガス噴き出し口を有し、前記各ガス噴き出し口間の配置ピッチを不均等間隔とし、前記材料ガスが導入される位置に近いガス噴き出し口は配置ピッチを長く設定し、前記材料ガスが導入される位置から遠いガス噴き出し口は配置ピッチを短く設定し、
   各ガス噴き出し口からチャンバ内に噴き出すガス量を概略均一とすることを特徴とする、表面波励起プラズマ処理装置。
2. マイクロ波を誘電体部材を介してチャンバ内に導入し、前記マイクロ波から表面波を形成し、前記表面波によりチャンバ内の放電ガスを励起して表面波励起プラズマを生成し、前記表面波励起プラズマにより被処理物を処理する表面波励起プラズマ処理装置であって、
   放電ガスを前記チャンバ内に導入する複数の放電ガス導入部と、
   各々の前記放電ガス導入部と放電ガス供給源との間の配管に、放電ガスを複数の放電ガス導入部に分岐するガス分岐部とを備え、
   前記ガス分岐部と各々の前記放電ガス導入部との間の配管内にコンダクタンス調整部材を装着し、
   前記コンダクタンス調整部材は配管内に装着するガスケットであり、前記ガスケットの径は、前記ガス分岐部と各々の前記放電ガス導入部との間の経路長の大小に応じて設定して前記ガス分岐部と各々の前記放電ガス導入部との間のコンダクタンスを調整し、
   各放電ガス導入部からチャンバ内に導入するガス量を概略均一とすることを特徴とする、表面波励起プラズマ処理装置。
3. 前記材料ガス導入部に材料ガスを分散させる分散部を備え、
   前記分散部は、複数個の開口部を有する分散板を複数枚積層させること特徴とする、請求項１に記載の表面波励起プラズマ処理装置。

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