JP7299739B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、クリーニングガスの照射に伴い、シャワープレートの上面側と反応して発生するパーティクルを抑制できるプラズマ処理装置に関する。
Ｓｉやガラス、セラミックスなどの基板表面に各種の被膜をＣＶＤ法などにより形成するプラズマ処理装置では、成膜室内に成膜ガスを導入しプラズマを発生させて基板に被膜を形成する成膜工程が繰り返し行われる。このような成膜工程においては、成膜対象である基板のみならず、非成膜対象である基板以外の部分（たとえば、基板を載置する基板支持部や成膜室の内壁など）にも着膜し、成膜工程を繰り返す回数に比例して膜厚が徐々に増えてしまう。
成膜対象である基板は、成膜工程（１バッチ）ごとに交換されるので、特定の基板上には所望の被膜が所定の膜厚だけ形成される。これに対して、非成膜対象である基板以外の部分は、成膜工程ごとに交換されない。ゆえに、たとえば１００回の成膜工程が繰り返し行われた場合は、非成膜対象である基板以外の部分には、成膜工程１回分の１００倍の着膜が生じ、１００回分の膜厚が重なった状態となる。このため、非成膜対象である基板以外の部分においては、被膜の内部応力が高まり、被膜の密着性が低下するなどの不具合が生じやすく、ひいては基板から膜ハガレが起こり、成膜室内の雰囲気が汚染される。
また、プラズマ処理装置では基板が設置される電極（基板支持部）と平行するようにシャワープレート（対向電極）が設けられおり、シャワープレートの上面に向けて略直進する方向からクリーニングガスを導入した場合、クリーニングガスが直進して衝突した領域では特に、シャワープレート材料と強く反応してパーティクルが発生するという問題があった。
このようにシャワープレートの上面側でパーティクルが発生すると、シャワープレートの微細孔を通してシャワープレートの下面側へパーティクルが進行し、ひいては基板表面に落下することにより、基板表面に予め堆積された膜や、堆積中の膜に不具合をもたらす虞があった。たとえば、液晶ディスプレイの製造工程などでは、基板に付着した堆積物は、画素欠損などの異常に繋がる。そのため、この付着した堆積物を除去するクリーニング工程が成膜工程とは別に行われている。
クリーニングガスを成膜室内に導入する手法としては、２つの手法、すなわち、通常のプロセスガス（成膜ガスやエッチングガスなど）と同じようにシャワープレートを通して導入する手法１（シャワープレートの上面が接する空間内に導入する手法）と、シャワープレートを介さずに成膜室の側面部から導入する手法２（シャワープレートの下面が接する空間内に導入する手法）がある。
上記手法２については、たとえば、特許文献１に開示されている。
本発明は、上記手法１における課題を解決することを目的とする。前述したように、フッ素系のクリーニングガスをシャワープレート側から導入する場合には、シャワープレートの上面［基板支持部と対向する面（下面）の反対側の面］もクリーニングガスに含まれるフッ素ラジカルに曝されることになる。シャワープレートの表面（上面や下面）にはアルミニウム合金あるいはそれを陽極酸化した皮膜が形成されているが、フッ素ラジカルによりフッ化アルミニウムの生成反応が起こり、これがパーティクルとなってしまう問題がある。
本発明は、上記手法１における課題を解決することを目的とする。前述したように、フッ素系のクリーニングガスをシャワープレート側から導入する場合には、シャワープレートの上面［基板支持部と対向する面（下面）の反対側の面］もクリーニングガスに含まれるフッ素ラジカルに曝されることになる。シャワープレートの表面（上面や下面）にはアルミニウム合金あるいはそれを陽極酸化した皮膜が形成されているが、フッ素ラジカルによりフッ化アルミニウムの生成反応が起こり、これがパーティクルとなってしまう問題がある。
さらに、近年の基板の大型化に伴ってこれを支持する基板支持部や、基板支持部に対向して配置されるシャワープレート、これらを内包する空間を有する成膜室が大型化しており、より効率的に成膜室内部、シャワープレートの下面をクリーニングする必要があった。また、成膜室内部、シャワープレートの下面が不均一にクリーニングされることで、堆積物が除去された後のこれら部材の表面が必要以上にフッ素ラジカルに晒されることになる。これにより、前述したフッ素ラジカルによりフッ化アルミニウムの生成反応が起こり、これがパーティクルとなってしまう問題がある。
このため、プロセスガスの通過に伴いシャワープレートの上面側において、クリーニングガスがシャワープレートの上面と反応して発生するパーティクルを抑制できるプラズマ処理装置の開発が期待されていた。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、クリーニングガスをシャワープレートを通して導入する手法に際して、クリーニングガスがシャワープレートの上面と反応して発生するパーティクルを抑制できるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、
プラズマ処理装置であって、
チャンバと、ガス導入口を有する電極フランジと、前記チャンバ及び前記電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとから構成され、成膜空間（反応室）を有する処理室と、 前記成膜空間内に収容され、処理面を有する基板が載置され、前記基板の温度を制御する支持部と、
前記成膜空間内に収容され、前記処理面に対向するように配置され、前記基板に向けてプロセスガスを供給する複数の小孔を有するシャワープレートと、
前記シャワープレートと前記支持部との間に電圧を印加し、前記プロセスガスのプラズマを生成する電圧印加部と、前記電極フランジと前記シャワープレートとの間に設けられた空間内へ活性化（ラジカル化）されたクリーニングガスを導入するクリーニングガス供給手段と、
を含み、
前記クリーニングガス供給手段は、
前記活性化されたクリーニングガスを製造する発生部と、前記発生部において製造されたクリーニングガスが前記空間と接する前記シャワープレートの上面に沿って該空間内を流れる位置に、前記クリーニングガスの吐出部と、前記発生部と前記吐出部との間に、前記活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部と、を備え
前記減速部は、前記活性化されたクリーニングガスの温度を低下させるための冷却部を備えた、
ことを特徴とする。
プラズマ処理装置であって、
チャンバと、ガス導入口を有する電極フランジと、前記チャンバ及び前記電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとから構成され、成膜空間（反応室）を有する処理室と、 前記成膜空間内に収容され、処理面を有する基板が載置され、前記基板の温度を制御する支持部と、
前記成膜空間内に収容され、前記処理面に対向するように配置され、前記基板に向けてプロセスガスを供給する複数の小孔を有するシャワープレートと、
前記シャワープレートと前記支持部との間に電圧を印加し、前記プロセスガスのプラズマを生成する電圧印加部と、前記電極フランジと前記シャワープレートとの間に設けられた空間内へ活性化（ラジカル化）されたクリーニングガスを導入するクリーニングガス供給手段と、
を含み、
前記クリーニングガス供給手段は、
前記活性化されたクリーニングガスを製造する発生部と、前記発生部において製造されたクリーニングガスが前記空間と接する前記シャワープレートの上面に沿って該空間内を流れる位置に、前記クリーニングガスの吐出部と、前記発生部と前記吐出部との間に、前記活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部と、を備え
前記減速部は、前記活性化されたクリーニングガスの温度を低下させるための冷却部を備えた、
ことを特徴とする。
本発明は、上記において、前記クリーニングガス供給手段が、前記発生部と前記吐出部との間に、前記活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部を備えることを特徴とする。
本発明は、上記において、前記減速部が、前記活性化されたクリーニングガスを流すための流路に設けたクランク形状部であることを特徴とする。
本発明は、上記のいずれかにおいて、前記減速部が、前記活性化されたクリーニングガスの温度を低下させるための冷却部を備えることを特徴とする。
本発明は、上記のいずれか一項において、前記減速部が、前記活性化されたクリーニングガスを流すための流路に、希釈ガスを添加させる導入部を備えることを特徴とする。
本発明は、上記のいずれか一項において、前記吐出部においては、前記活性化されたクリーニングガスを前記空間に導入する配管の開口部が、前記発生部の側あるいは前記減速部の側から見て、広がる形状（テーパー形状）をなしていることを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明は、
プラズマ処理装置であって、
チャンバと、ガス導入口を有する電極フランジと、前記チャンバ及び前記電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとから構成され、成膜空間（反応室）を有する処理室と、 前記成膜空間内に収容され、処理面を有する基板が載置され、前記基板の温度を制御する支持部と、
前記成膜空間内に収容され、前記処理面に対向するように配置され、前記基板に向けてプロセスガスを供給する複数の小孔を有するシャワープレートと、
前記シャワープレートと前記支持部との間に電圧を印加し、前記プロセスガスのプラズマを生成する電圧印加部と、
前記電極フランジと前記シャワープレートとの間に設けられた空間内へ活性化（ラジカル化）されたクリーニングガスを導入するクリーニングガス供給手段と、
を含み、
前記クリーニングガス供給手段は、前記活性化されたクリーニングガスを製造する発生部と、前記発生部において製造されたクリーニングガスが前記空間と接する前記シャワープレートの上面に吹き付ける方向へ該空間内を流れる位置に、前記クリーニングガスの吐出部を有し、かつ、
前記クリーニングガス供給手段は、前記発生部と前記吐出部との間に、前記活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部を備え、
前記減速部は、前記活性化されたクリーニングガスの温度を低下させるための冷却部を備えたことを特徴とする。
プラズマ処理装置であって、
チャンバと、ガス導入口を有する電極フランジと、前記チャンバ及び前記電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとから構成され、成膜空間（反応室）を有する処理室と、 前記成膜空間内に収容され、処理面を有する基板が載置され、前記基板の温度を制御する支持部と、
前記成膜空間内に収容され、前記処理面に対向するように配置され、前記基板に向けてプロセスガスを供給する複数の小孔を有するシャワープレートと、
前記シャワープレートと前記支持部との間に電圧を印加し、前記プロセスガスのプラズマを生成する電圧印加部と、
前記電極フランジと前記シャワープレートとの間に設けられた空間内へ活性化（ラジカル化）されたクリーニングガスを導入するクリーニングガス供給手段と、
を含み、
前記クリーニングガス供給手段は、前記活性化されたクリーニングガスを製造する発生部と、前記発生部において製造されたクリーニングガスが前記空間と接する前記シャワープレートの上面に吹き付ける方向へ該空間内を流れる位置に、前記クリーニングガスの吐出部を有し、かつ、
前記クリーニングガス供給手段は、前記発生部と前記吐出部との間に、前記活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部を備え、
前記減速部は、前記活性化されたクリーニングガスの温度を低下させるための冷却部を備えたことを特徴とする。
本発明は、上記において、前記減速部が、前記活性化されたクリーニングガスを流すための流路に設けたクランク形状部であることを特徴とする。
本発明は、上記のいずれかにおいて、前記減速部が、前記活性化されたクリーニングガスの温度を低下させるための冷却部を備えたことを特徴とする。
本発明は、上記のいずれか一項において、前記減速部が、前記活性化されたクリーニングガスを流すための流路に、希釈ガスを添加させる導入部を備えたことを特徴とする。
本発明は、上記のいずれか一項において、前記吐出部は、前記活性化されたクリーニングガスを前記空間に導入する配管の開口部が、前記発生部の側あるいは前記減速部の側から見て、広がる形状（テーパー形状）をなしていることを特徴とする。
本発明（図１のプラズマ処理装置）においては、クリーニングガス供給手段は、活性化（ラジカル化）されたクリーニングガスを製造する発生部と、前記クリーニングガスを電極フランジとシャワープレートとの間に設けられた空間内へ導入する吐出部とを備えている。前記吐出部は、クリーニングガスが前記空間と接する前記シャワープレートの上面に沿って該空間内を流れる位置に配置されている。
これにより、活性化されたクリーニングガスが、電極フランジとシャワープレートとの間に設けられた空間内へ供給された際に、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に沿って進行する。すなわち、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に水平方向から導入される。
そのため、クリーニングガスは、シャワープレートの上面を撫でるように、シャワープレートの表面に対して柔らかな接触を保ちながら、シャワープレートの上面に沿って通過あるいは拡散する。
ゆえに、クリーニング時の電極内部に対する活性化されたクリーニングガスによるダメージが軽減するので、電極内部の部材が活性化されたクリーニングガスと反応することで発生するパーティクルを低減させることが可能となる。
これにより、活性化されたクリーニングガスが、電極フランジとシャワープレートとの間に設けられた空間内へ供給された際に、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に沿って進行する。すなわち、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に水平方向から導入される。
そのため、クリーニングガスは、シャワープレートの上面を撫でるように、シャワープレートの表面に対して柔らかな接触を保ちながら、シャワープレートの上面に沿って通過あるいは拡散する。
ゆえに、クリーニング時の電極内部に対する活性化されたクリーニングガスによるダメージが軽減するので、電極内部の部材が活性化されたクリーニングガスと反応することで発生するパーティクルを低減させることが可能となる。
換言すると、本発明（図１のプラズマ処理装置）によれば、従来（図１２に示す構成のプラズマ処理装置）のように、クリーニングガスがシャワープレートの上面に衝突する現象が避けられるので、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを抑制できる。
また、処理室の成膜空間である反応室内部をクリーニングする際に、シャワープレートの上方からシャワープレートの上面に対してクリーニングガスを均一に反応室内部へ導入することによって、効率的にかつ均一に、反応室内部、および、シャワープレートの下面に着膜した堆積物をクリーニングすることが可能となる。
また、反応室や、シャワープレートの下面を均一にクリーニングを行うことにより、これらの部材がオーバークリーニングされる虞がなくなるので、過度のフッ素ラジカルとの反応から生じるパーティクルの発生を抑制することが可能になる。
よって、このクリーニングによれば、シャワープレートの上面（表面）におけるパーティクル発生が減少するので、シャワープレートの上面（表面）から下面（裏面）に向けて貫通する、複数の小孔の内側面に対しても均一なクリーニング効果も期待できる。
また、処理室の成膜空間である反応室内部をクリーニングする際に、シャワープレートの上方からシャワープレートの上面に対してクリーニングガスを均一に反応室内部へ導入することによって、効率的にかつ均一に、反応室内部、および、シャワープレートの下面に着膜した堆積物をクリーニングすることが可能となる。
また、反応室や、シャワープレートの下面を均一にクリーニングを行うことにより、これらの部材がオーバークリーニングされる虞がなくなるので、過度のフッ素ラジカルとの反応から生じるパーティクルの発生を抑制することが可能になる。
よって、このクリーニングによれば、シャワープレートの上面（表面）におけるパーティクル発生が減少するので、シャワープレートの上面（表面）から下面（裏面）に向けて貫通する、複数の小孔の内側面に対しても均一なクリーニング効果も期待できる。
本発明（図８のプラズマ処理装置）においては、クリーニングガス供給手段は、活性化（ラジカル化）されたクリーニングガスを製造する発生部と、前記クリーニングガスを電極フランジとシャワープレートとの間に設けられた空間内へ導入する吐出部とを備えている。前記吐出部は、クリーニングガスが前記空間と接する前記シャワープレートの上面に吹き付ける方向へ該空間内を流れる位置に配置されている。これに加えて、前記クリーニングガス供給手段は、前記発生部と前記吐出部との間に、前記活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部（たとえば、クランク構造）を備えている。 これにより、活性化されたクリーニングガスが、電極フランジとシャワープレートとの間に設けられた空間内へ供給された際に、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に吹き付ける方向へ進行するが、減速部の存在により、クリーニングガスの流速は抑制される。すなわち、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に吹き付ける方向から導入されるが、減速部を通過することにより、クリーニングガスの流速が低減された状態で前記空間へ導入される。
そのため、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に衝突する衝撃力が弱まり、シャワープレートの表面に対して柔らかな接触を保ちながら、シャワープレートの上面に沿って通過あるいは拡散する。
つまり、減速部は、活性化されたクリーニングガスがその運動エネルギーを低減させたのち電極内部に導入されるように機能するので、電極内部の部材が活性化されたクリーニングガスと反応することで発生するパーティクルを低減させることが可能となる。
そのため、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に衝突する衝撃力が弱まり、シャワープレートの表面に対して柔らかな接触を保ちながら、シャワープレートの上面に沿って通過あるいは拡散する。
つまり、減速部は、活性化されたクリーニングガスがその運動エネルギーを低減させたのち電極内部に導入されるように機能するので、電極内部の部材が活性化されたクリーニングガスと反応することで発生するパーティクルを低減させることが可能となる。
ゆえに、本発明（図８のプラズマ処理装置）によれば、従来（図１２に示す構成のプラズマ処理装置）のように、クリーニングガスがシャワープレートの上面に衝突する現象が避けられるので、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを抑制できる。
したがって、クリーニングガスがシャワープレートを通して導入される手法に際して、
クリーニングガスと反応して発生するパーティクルを抑制できる、プラズマ処理装置（図８）をもたらす。
よって、本発明（図８のプラズマ処理装置）は、シャワープレートの上面（表面）におけるパーティクル発生が減少するので、シャワープレートの上面（表面）から下面（裏面）に向けて貫通する、複数の小孔の内側面に対しても均一なクリーニング効果も期待できる。
したがって、クリーニングガスがシャワープレートを通して導入される手法に際して、
クリーニングガスと反応して発生するパーティクルを抑制できる、プラズマ処理装置（図８）をもたらす。
よって、本発明（図８のプラズマ処理装置）は、シャワープレートの上面（表面）におけるパーティクル発生が減少するので、シャワープレートの上面（表面）から下面（裏面）に向けて貫通する、複数の小孔の内側面に対しても均一なクリーニング効果も期待できる。
以下では、本発明の実施形態１～６に係るプラズマ処理装置（Ａ１～Ａ６）を、図１～図６に基づいて説明する。
後述するとおり、実施形態１～６は何れも、クリーニングガスを水平導入するタイプ（クリーニングガスがシャワープレートの上面に沿って流れる位置に、クリーニングガスの吐出部を備えたタイプ）である。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。実施形態１～６においては、プラズマ処理装置としてプラズマＣＶＤ法を用いた成膜装置を説明する。
後述するとおり、実施形態１～６は何れも、クリーニングガスを水平導入するタイプ（クリーニングガスがシャワープレートの上面に沿って流れる位置に、クリーニングガスの吐出部を備えたタイプ）である。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。実施形態１～６においては、プラズマ処理装置としてプラズマＣＶＤ法を用いた成膜装置を説明する。
（実施形態１）
図１は、本実施形態におけるプラズマ処理装置Ａ１（１）の一構成例を示す概略断面図である。
図１に示すように、プラズマ処理装置Ａ１は、反応室である成膜空間２ａを有する処理室１０１を含む。処理室１０１は、真空チャンバ２と、電極フランジ４と、絶縁フランジ８１とを含む。絶縁フランジ８１は、真空チャンバ２及び電極フランジ４に挟まれている。
図１は、本実施形態におけるプラズマ処理装置Ａ１（１）の一構成例を示す概略断面図である。
図１に示すように、プラズマ処理装置Ａ１は、反応室である成膜空間２ａを有する処理室１０１を含む。処理室１０１は、真空チャンバ２と、電極フランジ４と、絶縁フランジ８１とを含む。絶縁フランジ８１は、真空チャンバ２及び電極フランジ４に挟まれている。
真空チャンバ２の底部１１には、開口部が形成されている。この開口部には支柱２５が挿通され、支柱２５は真空チャンバ２の下部に配置されている。支柱２５の先端（真空チャンバ２内）には、たとえば板状のヒータ１６を内在した支持部１５（第二電極部）が接続されている。また、真空チャンバ２には、排気管２７が接続されている。排気管２７の先端には、真空ポンプ（真空排気系）２８が設けられている。真空ポンプ２８は、真空チャンバ２内が真空状態となるように減圧する。
支柱２５は、真空チャンバ２の外部に設けられた昇降機構（不図示）に接続されており、基板１０の鉛直方向において上下に移動可能である。つまり、支柱２５の先端に接続されている支持部１５は、上下方向に昇降可能に構成されている。また、真空チャンバ２の外部においては、支柱２５の外周を覆うようにベローズ（不図示）が設けられている。
電極フランジ４は、上壁４１と周壁４３とを有する。電極フランジ４は、開口部が基板１０の鉛直方向において下方に位置するように配置されている。また、電極フランジ４の開口部には、シャワープレート５（第一電極部）が取り付けられている。これにより、電極フランジ４とシャワープレート５との間に空間２４が形成されている。
また、電極フランジ４は、シャワープレート５と対向する上壁４１を有する。上壁４１には、成膜やエッチングに使用されるプロセスガスのガス導入口４２が設けられている。
また、処理室１０１の外部に設けられたプロセスガス供給部２１とガス導入口４２との間には、ガス導入管７が設けられている。ガス導入管７の一端は、ガス導入口４２に接続され、他端は、プロセスガス供給部２１に接続されている。ガス導入管７を通じて、プロセスガス供給部２１から空間２４にプロセスガスが供給される。即ち、空間２４は、プロセスガスが導入されるガス導入空間として機能する。
また、電極フランジ４は、シャワープレート５と対向する上壁４１を有する。上壁４１には、成膜やエッチングに使用されるプロセスガスのガス導入口４２が設けられている。
また、処理室１０１の外部に設けられたプロセスガス供給部２１とガス導入口４２との間には、ガス導入管７が設けられている。ガス導入管７の一端は、ガス導入口４２に接続され、他端は、プロセスガス供給部２１に接続されている。ガス導入管７を通じて、プロセスガス供給部２１から空間２４にプロセスガスが供給される。即ち、空間２４は、プロセスガスが導入されるガス導入空間として機能する。
電極フランジ４とシャワープレート５は、それぞれ導電材で構成されており、電極フランジ４は処理室１０１の外部に設けられたＲＦ電源９（高周波電源，電圧印加部）に電気的に接続されている。即ち、電極フランジ４、及びシャワープレート５はカソード電極７１として構成されている。シャワープレート５には、複数のガス噴出口６（第二ガス噴出口）が形成されている。空間２４内に導入されたプロセスガスは、ガス噴出口６から真空チャンバ２内の成膜空間２ａに噴出される。
電極フランジ４の周壁４３には、シャワープレート５の上面にクリーニングガスを導入するためのガス導入口４４が設けられている。
また、処理室１０１の外部に設けられたクリーニングガス供給部２２とガス導入口４４との間には、ガス導入管８が設けられている。クリーニングガス供給部２２としては、たとえば、「クリーニングガスがＮＦ３ガスの場合はＮＦ３ガスが充填されたボンベ」が用いられる。また、ガス導入管８とクリーニングガス２２と表示した「クリーニングガスの供給部」との間には、ラジカル源２３と表示した「供給部から供給されるクリーニングガスから活性化されたクリーニングガスを製造する発生部」が配置されている。
また、処理室１０１の外部に設けられたクリーニングガス供給部２２とガス導入口４４との間には、ガス導入管８が設けられている。クリーニングガス供給部２２としては、たとえば、「クリーニングガスがＮＦ３ガスの場合はＮＦ３ガスが充填されたボンベ」が用いられる。また、ガス導入管８とクリーニングガス２２と表示した「クリーニングガスの供給部」との間には、ラジカル源２３と表示した「供給部から供給されるクリーニングガスから活性化されたクリーニングガスを製造する発生部」が配置されている。
つまり、プラズマ処理装置Ａ１は、クリーニングガスの供給部２２とラジカル源２３（クリーニングガスを製造する発生部）とガス導入管８Ａ（８）とから構成された、クリーニングガス供給手段ＫＡ１を備えている。
これにより、活性化されたクリーニングガスは、ガス導入管８Ａの吐出部８ａを通じて空間２４に導入される。これにより、活性化されたクリーニングガスは、ガス導入管８Ａの吐出部８ａを通じて空間２４に導入される。すなわち、空間２４は、活性化されたクリーニングガスが導入されるガス導入空間としても機能する。
これにより、活性化されたクリーニングガスは、ガス導入管８Ａの吐出部８ａを通じて空間２４に導入される。これにより、活性化されたクリーニングガスは、ガス導入管８Ａの吐出部８ａを通じて空間２４に導入される。すなわち、空間２４は、活性化されたクリーニングガスが導入されるガス導入空間としても機能する。
成膜空間２ａ内には、処理面１０ａを有する基板１０が載置され、基板１０の温度を制御する機構を備えた支持部１５が配置されている。
支持部１５は、表面が平坦に形成された板状の部材である。支持部１５の上面には、基板１０が載置される。支持部１５は、接地電極、つまりアノード電極７２として機能する。このため、支持部１５は、導電性を有する、たとえば、アルミニウム合金で形成されている。基板１０が支持部１５上に配置されると、基板１０とシャワープレート５とは互いに近接して平行に位置される。より具体的には、基板１０の処理面１０ａとシャワープレート５の下面との間の距離（ギャップ）Ｇ１は、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下のナローギャップに設定されている。
支持部１５は、表面が平坦に形成された板状の部材である。支持部１５の上面には、基板１０が載置される。支持部１５は、接地電極、つまりアノード電極７２として機能する。このため、支持部１５は、導電性を有する、たとえば、アルミニウム合金で形成されている。基板１０が支持部１５上に配置されると、基板１０とシャワープレート５とは互いに近接して平行に位置される。より具体的には、基板１０の処理面１０ａとシャワープレート５の下面との間の距離（ギャップ）Ｇ１は、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下のナローギャップに設定されている。
なお、距離Ｇ１が１５ｍｍよりも小さい場合、シャワープレート５に形成されているガス噴出口６の最小（限界）孔径が０．７ｍｍに設定されているとき、基板１０の処理面１０ａに形成される膜の品質がシャワープレート５のガス噴出口６の孔径の影響を受けるおそれがある。また、距離Ｇ１が４０ｍｍよりも大きい場合、成膜時にパウダーが生じるおそれがある。
支持部１５上に基板１０が配置された状態で、ガス噴出口６からプロセスガスを噴出させると、プロセスガスは基板１０の処理面１０ａ上の空間に供給される。
また、支持部１５の内部には加熱手段（たとえばヒータ線）１６が設けられている。加熱手段１６によって支持部１５の温度が所定の温度に調整される。加熱手段１６は、支持部１５の鉛直方向から見た支持部１５の略中央部の裏面１７から突出されている。加熱手段１６は、支持部１５の略中央部に形成された貫通孔１８及び支柱２５の内部に挿通され、真空チャンバ２の外部へと導かれている。
また、支持部１５の内部には加熱手段（たとえばヒータ線）１６が設けられている。加熱手段１６によって支持部１５の温度が所定の温度に調整される。加熱手段１６は、支持部１５の鉛直方向から見た支持部１５の略中央部の裏面１７から突出されている。加熱手段１６は、支持部１５の略中央部に形成された貫通孔１８及び支柱２５の内部に挿通され、真空チャンバ２の外部へと導かれている。
そして、加熱手段１６は真空チャンバ２の外部にて電源（不図示）と接続され、支持部１５の温度を調節する。これにより、支持部１５に載置された基板１０の表面１０ａの温度が制御可能とされている。
更に、支持部１５の外周縁には、支持部１５と真空チャンバ２との間を接続するように複数のアース３０が略等間隔で配設されている。アース３０は、たとえば、アルミ合金などで構成されている。
更に、支持部１５の外周縁には、支持部１５と真空チャンバ２との間を接続するように複数のアース３０が略等間隔で配設されている。アース３０は、たとえば、アルミ合金などで構成されている。
プラズマ処理装置Ａ１が上記構成からなる場合には、ガス導入口４２から空間２４へ吐出されたプロセスガスは、直進してシャワープレート５の上面に衝突するように進行し、シャワープレート５のガス噴出口６を通じて、真空チャンバ２内に噴出する。
図１のプラズマ処理装置Ａ１においては、上述した堆積物を除去するために、電極フランジ４とシャワープレート５との間に設けられた空間２４内へ活性化（ラジカル化）されたクリーニングガスを導入するクリーニングガス供給手段ＫＡ１（Ｋ）を備えている。
プラズマ処理装置Ａ１において、クリーニングガス供給手段ＫＡ１は、クリーンニングガス２２と表示した「クリーニングガスの供給部（たとえば、クリーニングガスがＮＦ ３ ガスの場合はＮＦ３ガスが充填されたボンベ）」と、ラジカル源２３と表示した「供給部から供給されるクリーニングガスから活性化されたクリーニングガスを製造する発生部」と、ガス導入管８Ａ（８）とから構成されている。これにより、活性化されたクリーニングガスは、ガス導入管８Ａの吐出部８ａを通じて空間２４に導入される。
ここで、クリーニングガスとしては、たとえば、ＮＦ３ガスの他に、Ｃ２Ｆ６ガス、ＣＦ４ガス、ＳＦ６ガスなどが挙げられる。中でも、クリーニング効率が良いことから、本発明ではＮＦ３ガスが好適に用いられる。
プラズマ処理装置Ａ１において、クリーニングガス供給手段ＫＡ１は、クリーンニングガス２２と表示した「クリーニングガスの供給部（たとえば、クリーニングガスがＮＦ ３ ガスの場合はＮＦ３ガスが充填されたボンベ）」と、ラジカル源２３と表示した「供給部から供給されるクリーニングガスから活性化されたクリーニングガスを製造する発生部」と、ガス導入管８Ａ（８）とから構成されている。これにより、活性化されたクリーニングガスは、ガス導入管８Ａの吐出部８ａを通じて空間２４に導入される。
ここで、クリーニングガスとしては、たとえば、ＮＦ３ガスの他に、Ｃ２Ｆ６ガス、ＣＦ４ガス、ＳＦ６ガスなどが挙げられる。中でも、クリーニング効率が良いことから、本発明ではＮＦ３ガスが好適に用いられる。
図１のプラズマ処理装置Ａ１では、前記発生部（ラジカル源２３）において製造されたクリーニングガスが前記空間２４と接する前記シャワープレート５の上面に沿って該空間２４内を流れる位置に、前記クリーニングガスのガス導入管８Ａの吐出部８ａが配置される。この構成によれば、活性化された（ラジカルを含む）クリーニングガスが、電極フランジとシャワープレートとの間に設けられた空間内へ供給された際に、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に沿って進行する。そのため、クリーニングガスは、シャワープレートの上面を撫でるように、シャワープレート表面に対して柔らかな接触を保ちながら、シャワープレートの上面に沿って通過あるいは拡散する。
図１２に示す構成の従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）では、クリーニングガスがシャワープレートの上面に衝突する位置に、クリーニングガスのガス導入管８Ｃの吐出部８ｃが配置されている。これにより、吐出部８ｃの直下に相当する領域Ｅ１、領域Ｅ２において、シャワープレート上面にパーティクルが局在（集中）して発生する傾向があった（図１４）。ここで、図１４は、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）のガラス基板上面におけるパーティクルの発生分布を表す図である。
これに対して、図１のプラズマ処理装置Ａ１では、シャワープレート上面においてパーティクルが局在して発生する傾向が解消され、図７に示すように、パーティクルの発生数がほぼ５０％減少することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ａ１：０．５１）。ここで、プラズマ処理装置Ａ１における「０．５１」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
ゆえに、本発明（実施形態１のプラズマ処理装置Ａ１）によれば、従来（図１２に示す構成のプラズマ処理装置Ｃ）のように、クリーニングガスがシャワープレートの上面に衝突する現象を回避できるので、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生する現象を著しく抑制できることが分かった。
ゆえに、本発明（実施形態１のプラズマ処理装置Ａ１）によれば、従来（図１２に示す構成のプラズマ処理装置Ｃ）のように、クリーニングガスがシャワープレートの上面に衝突する現象を回避できるので、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生する現象を著しく抑制できることが分かった。
（実施形態２）
図２は、実施形態２（プラズマ処理装置Ａ２）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ａ２は、ガス導入管８Ａが減速部（クランク）ＴＡ１を有する点のみ、プラズマ処理装置Ａ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
すなわち、プラズマ処理装置Ａ２では、クリーニングガス供給手段ＫＡ２（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ａとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＡ１を備えている。
図２は、実施形態２（プラズマ処理装置Ａ２）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ａ２は、ガス導入管８Ａが減速部（クランク）ＴＡ１を有する点のみ、プラズマ処理装置Ａ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
すなわち、プラズマ処理装置Ａ２では、クリーニングガス供給手段ＫＡ２（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ａとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＡ１を備えている。
このように構成する（減速部ＴＡ１を備える）ことで、活性化されたクリーニングガスは、その流速が抑制された状態で、電極フランジ４とシャワープレート５との間に設けられた空間２４内へ供給（導入（以下では、吐出とも呼ぶ））される。これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを更に抑制できる。図７に示すように、パーティクルの発生数が激減することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ａ２：０．１９）。ここで、プラズマ処理装置Ａ２における「０．１９」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
本発明の減速部ＴＡ１としては、上記のクランク形状の他に、らせん形状、Ｓ字形状などが挙げられ、「活性化（ラジカル化）されたクリーニングガス」に対して減速効果が期待できる形状であれば、クランク形状に限定されない。
本発明の減速部ＴＡ１としては、上記のクランク形状の他に、らせん形状、Ｓ字形状などが挙げられ、「活性化（ラジカル化）されたクリーニングガス」に対して減速効果が期待できる形状であれば、クランク形状に限定されない。
（実施形態３）
図３は、実施形態３（プラズマ処理装置Ａ３）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ａ３は、ガス導入管８Ａが減速部（クランク）ＴＡ１と冷却部ＴＡ２を有する点のみ、プラズマ処理装置Ａ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
すなわち、プラズマ処理装置Ａ３では、クリーニングガス供給手段ＫＡ３（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ａとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＡ１に加えて、減速部ＫＴＡ１の温度を低温に保つために冷却部ＴＡ２も備えている。
冷却部ＴＡ２を備えた場合（プラズマ処理装置Ａ３）には、減速部ＴＡ１の温度を、たとえば５０℃程度に保つことができる。これに対して、前述した冷却部ＴＡ２のない場合（プラズマ処理装置Ａ２）には、減速部ＴＡ１の温度が、たとえば２００℃を越えてしまう場合もある。
図３は、実施形態３（プラズマ処理装置Ａ３）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ａ３は、ガス導入管８Ａが減速部（クランク）ＴＡ１と冷却部ＴＡ２を有する点のみ、プラズマ処理装置Ａ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
すなわち、プラズマ処理装置Ａ３では、クリーニングガス供給手段ＫＡ３（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ａとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＡ１に加えて、減速部ＫＴＡ１の温度を低温に保つために冷却部ＴＡ２も備えている。
冷却部ＴＡ２を備えた場合（プラズマ処理装置Ａ３）には、減速部ＴＡ１の温度を、たとえば５０℃程度に保つことができる。これに対して、前述した冷却部ＴＡ２のない場合（プラズマ処理装置Ａ２）には、減速部ＴＡ１の温度が、たとえば２００℃を越えてしまう場合もある。
このように構成する（減速部ＴＡ１に加えて冷却部ＴＡ２を備える）ことで、活性化されたクリーニングガスは、その流速が抑制されるとともに、活性化エネルギーが抑制された状態で、電極フランジ４とシャワープレート５との間に設けられた空間２４内へ供給される。これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを更に抑制できる。図７に示すように、パーティクルの発生数が激減することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ａ３：０．０９）。ここで、プラズマ処理装置Ａ３における「０．０９」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
（実施形態４）
図４は、実施形態４（プラズマ処理装置Ａ４）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ａ４は、ガス導入管８Ａが減速部（クランク）ＴＡ１と冷却部ＴＡ２に加えて、希釈ガスを添加させる導入部ＴＡ３を有する点のみ、プラズマ処理装置Ａ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
すなわち、プラズマ処理装置Ａ４では、クリーニングガス供給手段ＫＡ４（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ａとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＡ１を備える。また、これに加えて、減速部ＴＡ１の温度を低温に保つために冷却部ＴＡ２を備える。さらに、減速部ＴＡ１を通過する活性化されたクリーニングガスに対して、導入部ＴＡ３は希釈ガスを添加させることにより、活性化（ラジカル化）のレベル（度合い）を低下させる。
ここで、希釈ガスとしては、たとえば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス、Ｎ２ガスなどが挙げられる。中でも、安価であることから、本発明ではＡｒガスが好適に用いられる。
図４は、実施形態４（プラズマ処理装置Ａ４）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ａ４は、ガス導入管８Ａが減速部（クランク）ＴＡ１と冷却部ＴＡ２に加えて、希釈ガスを添加させる導入部ＴＡ３を有する点のみ、プラズマ処理装置Ａ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
すなわち、プラズマ処理装置Ａ４では、クリーニングガス供給手段ＫＡ４（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ａとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＡ１を備える。また、これに加えて、減速部ＴＡ１の温度を低温に保つために冷却部ＴＡ２を備える。さらに、減速部ＴＡ１を通過する活性化されたクリーニングガスに対して、導入部ＴＡ３は希釈ガスを添加させることにより、活性化（ラジカル化）のレベル（度合い）を低下させる。
ここで、希釈ガスとしては、たとえば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス、Ｎ２ガスなどが挙げられる。中でも、安価であることから、本発明ではＡｒガスが好適に用いられる。
このように構成する（減速部ＴＡ１と冷却部ＴＡ２と希釈ガスの導入部ＴＡ３を備える）ことで、活性化されたクリーニングガスは、その流速が抑制されるとともに、活性化エネルギーが抑制された状態で、かつ、その濃度が希釈された状態で、電極フランジ４とシャワープレート５との間に設けられた空間２４内へ供給される。
これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを更に抑制できる。図７に示すように、パーティクルの発生数が激減することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ａ４：０．０４）。ここで、プラズマ処理装置Ａ４における「０．０４」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを更に抑制できる。図７に示すように、パーティクルの発生数が激減することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ａ４：０．０４）。ここで、プラズマ処理装置Ａ４における「０．０４」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
（実施形態５）
図５は、実施形態５（プラズマ処理装置Ａ５）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ａ５は、ガス導入管８Ａが減速部（クランク）ＴＡ１と冷却部ＴＡ２と導入部ＴＡ３に加えて、活性化されたクリーニングガスを空間２４に導入するガス導入管８の開口部（吐出部８ａ）が、発生部２３の側あるいは減速部ＫＡ１の側から見て、広がる形状（テーパー形状）をなしている点のみ、プラズマ処理装置Ａ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
なお、ガス導入管８の開口部（吐出部８ａ）の近傍に配置された、この広がる形状（テーパー形状）を有する部位のことを、以下では「拡張部ＴＡ４」とも呼ぶ。
図５は、実施形態５（プラズマ処理装置Ａ５）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ａ５は、ガス導入管８Ａが減速部（クランク）ＴＡ１と冷却部ＴＡ２と導入部ＴＡ３に加えて、活性化されたクリーニングガスを空間２４に導入するガス導入管８の開口部（吐出部８ａ）が、発生部２３の側あるいは減速部ＫＡ１の側から見て、広がる形状（テーパー形状）をなしている点のみ、プラズマ処理装置Ａ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
なお、ガス導入管８の開口部（吐出部８ａ）の近傍に配置された、この広がる形状（テーパー形状）を有する部位のことを、以下では「拡張部ＴＡ４」とも呼ぶ。
すなわち、プラズマ処理装置Ａ５では、クリーニングガス供給手段ＫＡ５（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ａとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＡ１を備える。また、これに加えて、減速部ＴＡ１の温度を低温に保つために冷却部ＴＡ２を備える。さらに、減速部ＴＡ１を通過する活性化されたクリーニングガスに対して、導入部ＴＡ３は希釈ガスを添加させることにより、活性化（ラジカル化）のレベル（度合い）を低下させる。
これらに加えて、拡張部ＴＡ４を通して、活性化されたクリーニングガスを空間２４へ向けて放出するように進行させることにより、活性化（ラジカル化）のレベル（度合い）を低下させる。具体的には、電極内部に導入する直近の配管を円錐形状（テーパー状）の拡張部ＴＡ４とすることにより、活性化されたクリーニングガスが空間２４へ流れる方向を均一に電極内部に広げることができる。これにより、電極内部の部材と活性化されたクリーニングガスとの局所的な接触が抑制されるので、電極内部の部材が活性化されたクリーニングガスと反応することで発生するパーティクルを低減させることが可能となる。
なお、図５における拡張部ＴＡ４は、紙面の上下方向に広がる形状を描写しているが、広がる方向はこれに限定されず、紙面の手前方向や奥行き方向に広がる形状を備えていても構わない。
なお、図５における拡張部ＴＡ４は、紙面の上下方向に広がる形状を描写しているが、広がる方向はこれに限定されず、紙面の手前方向や奥行き方向に広がる形状を備えていても構わない。
このように構成する（減速部ＴＡ１と冷却部ＴＡ２と希釈ガスの導入部ＴＡ３と拡張部ＴＡ４とを備える）ことで、活性化されたクリーニングガスは、その流速が抑制されるとともに、活性化エネルギーが抑制された状態で、かつ、その濃度が希釈された状態で、急速に拡散しながなら、電極フランジ４とシャワープレート５との間に設けられた空間２４内へ供給される。
これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを更に抑制できる。図７に示すように、パーティクルの発生数が激減することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ａ５：０．００６）。ここで、プラズマ処理装置Ａ５における「０．００６」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを更に抑制できる。図７に示すように、パーティクルの発生数が激減することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ａ５：０．００６）。ここで、プラズマ処理装置Ａ５における「０．００６」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
（実施形態６）
図６は、実施形態６（プラズマ処理装置Ａ６）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ａ６は、ガス導入管８Ａが減速部（クランク）ＴＡ１に加えて、前述した拡張部ＴＡ４を有する点のみ、プラズマ処理装置Ａ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
図６は、実施形態６（プラズマ処理装置Ａ６）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ａ６は、ガス導入管８Ａが減速部（クランク）ＴＡ１に加えて、前述した拡張部ＴＡ４を有する点のみ、プラズマ処理装置Ａ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
このように構成する（減速部ＴＡ１と拡張部ＴＡ４とを備える）ことによっても、活性化されたクリーニングガスはその流速が抑制された状態で、かつ、急速に拡散しながら、電極フランジ４とシャワープレート５との間に設けられた空間２４内へ供給される。
これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを抑制できる。図７には示さないが、プラズマ処理装置Ａ６におけるパーティクルの発生数は、プラズマ処理装置Ａ１の場合より低減することが確認された。プラズマ処理装置Ａ６の結果は、「拡張部ＴＡ４」を備えることによる作用・効果が、「冷却部ＴＡ２」や「導入部ＴＡ３」を並存しなくても得られることを表している。
これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを抑制できる。図７には示さないが、プラズマ処理装置Ａ６におけるパーティクルの発生数は、プラズマ処理装置Ａ１の場合より低減することが確認された。プラズマ処理装置Ａ６の結果は、「拡張部ＴＡ４」を備えることによる作用・効果が、「冷却部ＴＡ２」や「導入部ＴＡ３」を並存しなくても得られることを表している。
以下では、本発明の実施形態１１～１４に係るプラズマ処理装置（Ｂ１～Ｂ４）を、図８～図１１に基づいて説明する。
後述するとおり、実施形態１１～１４は何れも、クリーニングガスを垂直導入するタイプ（クリーニングガスがシャワープレートの上面に吹き付ける方向へ流れる位置に、クリーニングガスの吐出部を備えたタイプ）である。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。実施形態１１～１４においては、プラズマ処理装置としてプラズマＣＶＤ法を用いた成膜装置を説明する。
後述するとおり、実施形態１１～１４は何れも、クリーニングガスを垂直導入するタイプ（クリーニングガスがシャワープレートの上面に吹き付ける方向へ流れる位置に、クリーニングガスの吐出部を備えたタイプ）である。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。実施形態１１～１４においては、プラズマ処理装置としてプラズマＣＶＤ法を用いた成膜装置を説明する。
（実施形態１１）
図８は、本実施形態におけるプラズマ処理装置Ｂ１（１）の一構成例を示す概略断面図である。
図８のプラズマ処理装置Ｂ１（１）は、以下の２点（ｂ１、ｂ２）について、前述したプラズマ処理装置Ａ１（１）と異なる。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
図８は、本実施形態におけるプラズマ処理装置Ｂ１（１）の一構成例を示す概略断面図である。
図８のプラズマ処理装置Ｂ１（１）は、以下の２点（ｂ１、ｂ２）について、前述したプラズマ処理装置Ａ１（１）と異なる。他の点は、プラズマ処理装置Ａ１と同一である。
（ｂ１）クリーニングガス供給手段ＫＢ１は、クリーンニングガス２２と表示した「クリーニングガスの供給部（たとえば、クリーニングガスがＮＦ３ガスの場合はフッ素ガスが充填されたボンベ）」と、ラジカル源２３と表示した「供給部から供給されるクリーニングガスから活性化されたクリーニングガスを製造する発生部」と、ガス導入管８Ｂ（８）とから構成されており、このガス導入管８Ｂが減速部（クランク）ＴＢ１を有する。
（ｂ２）発生部（ラジカル源２３）において製造されたクリーニングガスが前記空間２４と接する前記シャワープレート５の上面に吹き付ける方向へ該空間２４内を流れる位置に、前記クリーニングガスのガス導入管８Ｂの吐出部８ｂが配置される。
（ｂ２）発生部（ラジカル源２３）において製造されたクリーニングガスが前記空間２４と接する前記シャワープレート５の上面に吹き付ける方向へ該空間２４内を流れる位置に、前記クリーニングガスのガス導入管８Ｂの吐出部８ｂが配置される。
このような構成によれば、活性化された（ラジカルを含む）クリーニングガスが、電極フランジとシャワープレートとの間に設けられた空間内へ供給された際に、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に吹き付ける方向へ進行する。しかし、プラズマ処理装置Ｂ１においては、ガス導入管８Ｂが減速部（クランク）ＴＢ１を有するので、活性化されたクリーニングガスはその流速が抑制された状態で、シャワープレートの上面に衝突した後、シャワープレートの上面に沿って広がる方向へ進行する。
そのため、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に付着した堆積物を撫でるように、堆積物に対して柔らかな接触を保ちながら、シャワープレートの上面に沿って通過あるいは拡散する。
そのため、クリーニングガスは、シャワープレートの上面に付着した堆積物を撫でるように、堆積物に対して柔らかな接触を保ちながら、シャワープレートの上面に沿って通過あるいは拡散する。
図１２に示す構成の従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）では、クリーニングガスがシャワープレートの上面に衝突する位置に、クリーニングガスのガス導入管８Ｃの吐出部８ｃが配置されている。これにより、吐出部８ｃの直下に相当する領域Ｅ１や、プロセスガス供給部２１のガス導入管７の吐出部７ｃの直下に相当する領域Ｅ２において、シャワープレート上面にパーティクルが局在（集中）して発生する傾向があった（図１４）。ここで、図１４は、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）のガラス基板上面におけるパーティクルの発生分布を表す図である。
これに対して、図８のプラズマ処理装置Ｂ１では、シャワープレート上面においてパーティクルが局在して発生する傾向が解消され、図１３に示すように、パーティクルの発生数がほぼ６０％減少することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ｂ１：０．４２）。ここで、プラズマ処理装置Ｂ１における「０．４２」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
ゆえに、本発明（実施形態１１のプラズマ処理装置Ｂ１）によれば、従来（図１２に示す構成のプラズマ処理装置Ｃ）のように、クリーニングガスがシャワープレートの上面に衝突する現象を回避できるので、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生する現象を抑制できることが分かった。
ゆえに、本発明（実施形態１１のプラズマ処理装置Ｂ１）によれば、従来（図１２に示す構成のプラズマ処理装置Ｃ）のように、クリーニングガスがシャワープレートの上面に衝突する現象を回避できるので、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生する現象を抑制できることが分かった。
（実施形態１２）
図９は、実施形態１２（プラズマ処理装置Ｂ２）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ｂ２は、ガス導入管８Ｂが減速部（クランク）ＴＢ１と冷却部ＴＢ２を有する点のみ、プラズマ処理装置Ｂ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ｂ１と同一である。
すなわち、プラズマ処理装置Ｂ２では、クリーニングガス供給手段ＫＡ２（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ａとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＢ１に加えて、減速部ＫＴＢ１の温度を低温に保つために冷却部ＴＢ２も備えている。
冷却部ＴＢ２を備えた場合（プラズマ処理装置Ｂ２）には、減速部ＴＢ１の温度を、たとえば５０℃程度に保つことができる。これに対して、前述した冷却部ＴＢ２のない場合（プラズマ処理装置Ｂ１）には、減速部ＴＢ１の温度が、たとえば２００℃を越えてしまう場合もある。
図９は、実施形態１２（プラズマ処理装置Ｂ２）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ｂ２は、ガス導入管８Ｂが減速部（クランク）ＴＢ１と冷却部ＴＢ２を有する点のみ、プラズマ処理装置Ｂ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ｂ１と同一である。
すなわち、プラズマ処理装置Ｂ２では、クリーニングガス供給手段ＫＡ２（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ａとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＢ１に加えて、減速部ＫＴＢ１の温度を低温に保つために冷却部ＴＢ２も備えている。
冷却部ＴＢ２を備えた場合（プラズマ処理装置Ｂ２）には、減速部ＴＢ１の温度を、たとえば５０℃程度に保つことができる。これに対して、前述した冷却部ＴＢ２のない場合（プラズマ処理装置Ｂ１）には、減速部ＴＢ１の温度が、たとえば２００℃を越えてしまう場合もある。
このように構成する（減速部ＴＢ１に加えて冷却部ＴＢ２を備える）ことで、活性化されたクリーニングガスは、その流速が抑制されるとともに、活性化エネルギーが抑制された状態で、電極フランジ４とシャワープレート５との間に設けられた空間２４内へ供給される。これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを更に抑制できる。図１３に示すように、パーティクルの発生数が激減することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ｂ２：０．２０）。ここで、プラズマ処理装置Ａ３における「０．２０」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
（実施形態１３）
図１０は、実施形態１３（プラズマ処理装置Ｂ３）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ｂ３は、ガス導入管８Ｂが減速部（クランク）ＴＢ１と冷却部ＴＢ２に加えて、希釈ガスを添加させる導入部ＴＢ３を有する点のみ、プラズマ処理装置Ｂ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ｂ１と同一である。
すなわち、プラズマ処理装置Ｂ３では、クリーニングガス供給手段ＫＢ３（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ａとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＢ１を備える。また、これに加えて、減速部ＴＢ１の温度を低温に保つために冷却部ＴＢ２を備える。さらに、減速部ＴＢ１を通過する活性化されたクリーニングガスに対して、導入部ＴＢ３は希釈ガスを添加させることにより、活性化（ラジカル化）のレベル（度合い）を低下させる。
ここで、希釈ガスとしては、たとえば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス、Ｎ２ガスなどが挙げられる。中でも、安価であることから、本発明ではＡｒガスが好適に用いられる。
図１０は、実施形態１３（プラズマ処理装置Ｂ３）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ｂ３は、ガス導入管８Ｂが減速部（クランク）ＴＢ１と冷却部ＴＢ２に加えて、希釈ガスを添加させる導入部ＴＢ３を有する点のみ、プラズマ処理装置Ｂ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ｂ１と同一である。
すなわち、プラズマ処理装置Ｂ３では、クリーニングガス供給手段ＫＢ３（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ａとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＢ１を備える。また、これに加えて、減速部ＴＢ１の温度を低温に保つために冷却部ＴＢ２を備える。さらに、減速部ＴＢ１を通過する活性化されたクリーニングガスに対して、導入部ＴＢ３は希釈ガスを添加させることにより、活性化（ラジカル化）のレベル（度合い）を低下させる。
ここで、希釈ガスとしては、たとえば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス、Ｎ２ガスなどが挙げられる。中でも、安価であることから、本発明ではＡｒガスが好適に用いられる。
このように構成する（減速部ＴＢ１と冷却部ＴＢ２と希釈ガスの導入部ＴＢ３を備える）ことで、活性化されたクリーニングガスは、その流速が抑制されるとともに、活性化エネルギーが抑制された状態で、かつ、その濃度が希釈された状態で、電極フランジ４とシャワープレート５との間に設けられた空間２４内へ供給される。
これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを更に抑制できる。図１３に示すように、パーティクルの発生数が激減することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ｂ３：０．１２）。ここで、プラズマ処理装置Ｂ３における「０．１２」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを更に抑制できる。図１３に示すように、パーティクルの発生数が激減することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ｂ３：０．１２）。ここで、プラズマ処理装置Ｂ３における「０．１２」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
（実施形態１４）
図１１は、実施形態１４（プラズマ処理装置Ｂ４）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ｂ４は、ガス導入管８Ｂが減速部（クランク）ＴＢ１と冷却部ＴＢ２と導入部ＴＢ３に加えて、活性化されたクリーニングガスを空間２４に導入するガス導入管８の開口部（吐出部８ｂ）が、発生部２３の側あるいは減速部ＴＢ１の側から見て、広がる形状（テーパー形状）をなしている点のみ、プラズマ処理装置Ｂ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ｂ１と同一である。
なお、ガス導入管８の開口部（吐出部８ｂ）の近傍に配置された、この広がる形状（テーパー形状）を有する部位のことを、以下では「拡張部ＴＢ４」とも呼ぶ。
図１１は、実施形態１４（プラズマ処理装置Ｂ４）を示す概略構成図である。
プラズマ処理装置Ｂ４は、ガス導入管８Ｂが減速部（クランク）ＴＢ１と冷却部ＴＢ２と導入部ＴＢ３に加えて、活性化されたクリーニングガスを空間２４に導入するガス導入管８の開口部（吐出部８ｂ）が、発生部２３の側あるいは減速部ＴＢ１の側から見て、広がる形状（テーパー形状）をなしている点のみ、プラズマ処理装置Ｂ１と異なっている。他の点は、プラズマ処理装置Ｂ１と同一である。
なお、ガス導入管８の開口部（吐出部８ｂ）の近傍に配置された、この広がる形状（テーパー形状）を有する部位のことを、以下では「拡張部ＴＢ４」とも呼ぶ。
すなわち、プラズマ処理装置Ｂ４では、クリーニングガス供給手段ＫＢ４（Ｋ）が、発生部（ラジカル源２３）と吐出部８ｂとの間に、活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部ＴＢ１を備える。また、これに加えて、減速部ＴＢ１の温度を低温に保つために冷却部ＴＢ２を備える。さらに、減速部ＴＢ１を通過する活性化されたクリーニングガスに対して、導入部ＴＢ３は希釈ガスを添加させることにより、活性化（ラジカル化）のレベル（度合い）を低下させる。これらに加えて、拡張部ＴＢ４を通して、活性化されたクリーニングガスを空間２４へ向けて放出するように進行させることにより、活性化（ラジカル化）のレベル（度合い）を低下させる。
なお、図５における拡張部ＴＢ４は、紙面の上下方向に広がる形状を描写しているが、広がる方向はこれに限定されず、紙面の手前方向や奥行き方向に広がる形状を備えていても構わない。
なお、図５における拡張部ＴＢ４は、紙面の上下方向に広がる形状を描写しているが、広がる方向はこれに限定されず、紙面の手前方向や奥行き方向に広がる形状を備えていても構わない。
このように構成する（減速部ＴＢ１と冷却部ＴＢ２と希釈ガスの導入部ＴＢ３と拡張部ＴＢ４とを備える）ことで、活性化されたクリーニングガスは、その流速が抑制されるとともに、活性化エネルギーが抑制された状態で、かつ、その濃度が希釈された状態で、急速に拡散しながなら、電極フランジ４とシャワープレート５との間に設けられた空間２４内へ供給される。
これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを更に抑制できる。図１３に示すように、パーティクルの発生数が激減することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ｂ４：０．０２５）。ここで、プラズマ処理装置Ｂ４における「０．０２５」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
これにより、シャワープレート５の上面に対するクリーニングガスの影響が緩和され、ラジカルがシャワープレートの表面（上面）と反応してパーティクルが発生することを更に抑制できる。図１３に示すように、パーティクルの発生数が激減することが確認された（プラズマ処理装置Ｃ：１．０→プラズマ処理装置Ｂ４：０．０２５）。ここで、プラズマ処理装置Ｂ４における「０．０２５」とは、従来装置（プラズマ処理装置Ｃ）において観測されたパーティクルの発生数を１として規格化された数値である。
プラズマ処理装置Ｂ４では、拡張部ＴＢ４を通して、活性化されたクリーニングガスを空間２４へ向けて放出するように進行させることにより、活性化（ラジカル化）のレベル（度合い）を低下させる。具体的には、電極内部に導入する直近の配管を円錐形状（テーパー状）の拡張部ＴＢ４とすることにより、活性化されたクリーニングガスが空間２４へ流れる方向を均一に電極内部に広げることができる。これにより、電極内部の部材と活性化されたクリーニングガスとの局所的な接触が抑制されるので、電極内部の部材が活性化されたクリーニングガスと反応することで発生するパーティクルを低減させることが可能となる。
なお、図１１における拡張部ＴＢ４は、紙面の左右方向に広がる形状を描写しているが、広がる方向はこれに限定されず、紙面の手前方向や奥行き方向に広がる形状を備えていても構わない。
なお、図１１における拡張部ＴＢ４は、紙面の左右方向に広がる形状を描写しているが、広がる方向はこれに限定されず、紙面の手前方向や奥行き方向に広がる形状を備えていても構わない。
本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
たとえば、実施形態１～６において、クリーニングガスのガス供給管８Ａを真空チャンバの片側に設けた場合の図面（図１～図６）で説明をしたが、両側あるいは側面の複数箇所に設けてもよい。
たとえば、実施形態１～６において、クリーニングガスのガス供給管８Ａを真空チャンバの片側に設けた場合の図面（図１～図６）で説明をしたが、両側あるいは側面の複数箇所に設けてもよい。
また、本実施形態において、ガス供給管８Ａを真空チャンバの長辺側に設けた場合の説明をしたが、短辺側に設けてもよい。
さらに、本実施形態では矩形状基板１０への成膜処理を行う矩形状の真空チャンバを例にして説明したが、半導体ウエハなどの円形状基板への成膜処理を行う円形状や多角形状の真空チャンバに本発明を適用することも可能である。
さらに、本実施形態では矩形状基板１０への成膜処理を行う矩形状の真空チャンバを例にして説明したが、半導体ウエハなどの円形状基板への成膜処理を行う円形状や多角形状の真空チャンバに本発明を適用することも可能である。
本発明は、シャワープレートに着膜した膜を除去する際に、シャワープレートに入射したクリーニングガスが反応して発生するパーティクルを抑制できるプラズマ処理装置として、広く適用することができる。
Ａ１ プラズマ処理装置、Ｇ１ 距離（ギャップ）、ＫＡ１（Ｋ） クリーニングガス供給手段、２ 真空チャンバ、２ａ 成膜空間（反応室）、４ 電極フランジ、５ シャワープレート（第一電極部）、６ ガス噴出口（第二ガス噴出口）、７ ガス導入管、８ ガス導入管、８Ａ ガス導入管、８ａ 吐出部、９ ＲＦ電源（高周波電源，電圧印加部）、１０ 基板、１０ａ 処理面、１１ 底部、１５ 支持部、１６ 加熱手段（ヒータ）、１７ 裏面、１８ 貫通孔、２１ プロセスガス供給部、２２ クリーニングガス、２３ ラジカル源（発生部）、２４ 空間、２５ 支柱、２７ 排気管、２８ 真空ポンプ（真空排気系）、３０ アース、４１ 上壁、４２ ガス導入口、４３ 周壁、４４ ガス導入口、７１ カソード電極、８１ 絶縁フランジ、１０１ 処理室。
Claims (8)
- プラズマ処理装置であって、
チャンバと、ガス導入口を有する電極フランジと、前記チャンバ及び前記電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとから構成され、成膜空間を有する処理室と、
前記成膜空間内に収容され、処理面を有する基板が載置され、前記基板の温度を制御する支持部と、
前記成膜空間内に収容され、前記処理面に対向するように配置され、前記基板に向けてプロセスガスを供給する複数の小孔を有するシャワープレートと、
前記シャワープレートと前記支持部との間に電圧を印加し、前記プロセスガスのプラズマを生成する電圧印加部と、
前記電極フランジと前記シャワープレートとの間に設けられた空間内へ活性化されたクリーニングガスを導入するクリーニングガス供給手段と、
を含み、
前記クリーニングガス供給手段は、
前記活性化されたクリーニングガスを製造する発生部と、前記発生部において製造されたクリーニングガスが前記空間と接する前記シャワープレートの上面に沿って該空間内を流れる位置に、前記クリーニングガスの吐出部と、前記発生部と前記吐出部との間に、前記活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部と、を備え
前記減速部は、前記活性化されたクリーニングガスの温度を低下させるための冷却部を備えた、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記減速部は、前記活性化されたクリーニングガスを流すための流路に設けたクランク形状部である、
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 前記減速部は、前記活性化されたクリーニングガスを流すための流路に、希釈ガスを添加させる導入部を備えた、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。 - 前記吐出部において、前記活性化されたクリーニングガスを前記空間に導入する配管の開口部が、前記発生部の側あるいは前記減速部の側から見て、広がる形状をなしている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- プラズマ処理装置であって、
チャンバと、ガス導入口を有する電極フランジと、前記チャンバ及び前記電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとから構成され、成膜空間を有する処理室と、
前記成膜空間内に収容され、処理面を有する基板が載置され、前記基板の温度を制御する支持部と、
前記成膜空間内に収容され、前記処理面に対向するように配置され、前記基板に向けてプロセスガスを供給する複数の小孔を有するシャワープレートと、
前記シャワープレートと前記支持部との間に電圧を印加し、前記プロセスガスのプラズマを生成する電圧印加部と、
前記電極フランジと前記シャワープレートとの間に設けられた空間内へ活性化されたクリーニングガスを導入するクリーニングガス供給手段と、
を含み、
前記クリーニングガス供給手段は、前記活性化されたクリーニングガスを製造する発生部と、前記発生部において製造されたクリーニングガスが前記空間と接する前記シャワープレートの上面に吹き付ける方向へ該空間内を流れる位置に、前記クリーニングガスの吐出部を有し、かつ、
前記クリーニングガス供給手段は、前記発生部と前記吐出部との間に、前記活性化されたクリーニングガスの流速を抑制する減速部を備え、
前記減速部は、前記活性化されたクリーニングガスの温度を低下させるための冷却部を備えた、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記減速部は、前記活性化されたクリーニングガスを流すための流路に設けたクランク形状部である、
ことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。 - 前記減速部は、前記活性化されたクリーニングガスを流すための流路に、希釈ガスを添加させる導入部を備えた、
ことを特徴とする請求項５または６に記載のプラズマ処理装置。 - 前記吐出部は、前記活性化されたクリーニングガスを前記空間に導入する配管の開口部が、前記発生部の側あるいは前記減速部の側から見て、広がる形状をなしている、
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
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|---|---|---|---|---|
| JP2003197615A (ja) | 2001-12-26 | 2003-07-11 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法 |
| JP2005150622A (ja) | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| JP2006128485A (ja) | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Asm Japan Kk | 半導体処理装置 |
| JP2007250628A (ja) | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Uv Craftory Co Ltd | 化学的気相成長装置及びガス流路装置 |
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