JP4915985B2 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は，プラズマを生成して被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。特に，本発明は，プラズマを生成するためのガスの供給に関する。

プラズマ処理室に噴射されたガスが処理室内にて過剰に攪拌されることを抑制するためには，処理室内に噴射される際のガスの流速を充分低下させながら，処理室内全体に万遍なく，方向の偏りも非常に少ない状態でガスを噴き出させて，ガス噴射孔近傍の圧力を均一にする必要がある。このようにガスの流速を低下させてから処理室内全体に均一にガスを噴射させるためにはガス噴射孔を大きくすればよい。しかし，その場合，ガス噴射孔の位置がガス供給源から遠いほどガス噴射孔から噴射されるガスの流量が少なくなり，プラズマが不均一に生成されてしまうという問題が生じる。

そこで，従来から，ガスの供給位置に多孔質体を用いる方法が提案されている（たとえば，特許文献１を参照。）。このプラズマ処理装置では，接地電極（陽極）と対向する位置に高周波電極（陰極）が設けられ，その陰極は，陰極本体と多孔質体とから構成されている。この装置によれば，ガスを陰極本体と多孔質体との間に導入し，多孔質体の気孔に通して陰極表面から噴き出させることにより，ガスを，その流速を充分低下させてから処理室に噴射させる。

特開２００１−２２０６７８号公報

しかしながら，今まで，この方法をそのままマイクロ波プラズマ処理装置に転用することはできなかった。なぜなら，マイクロ波プラズマ処理装置では，ガスは，複数のガス導入管の開口部から処理室内に噴き出されるが，このとき，ガス導入管の開口部に多孔質体を設けると，大気圧状態にあるガス導入管内部と真空圧状態にある処理室内部とを遮断することができず，処理室の気密性を保つことができなかったからである。このような理由から，マイクロ波プラズマ処理装置において，処理室に噴射するガスの流速を低下させる有効な方法は見つかっていなかった。

上記課題を解消するために，本発明では，ガスの流速を抑えることにより，良好なプラズマ処理が可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が提供される。

すなわち，上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，プラズマを用いて被処理体を処理する処理室と，所定のガスを前記処理室に供給するガス導入管と，アンテナのスロットを介しかつ誘電体部材を透過してマイクロ波を前記処理室へ供給するマイクロ波供給部とを備え，前記透過したマイクロ波により前記ガスをプラズマ化して前記被処理体を処理するプラズマ処理装置であって，前記処理室は，前記被処理体を載置する載置台を備え，前記誘電体部材は，多孔質体と緻密質体とから形成され，前記誘電体部材の内部には，前記ガス導入管から供給される前記ガスを前記多孔質体を通して前記処理室内に導入する流路が形成され，前記誘電体部材の前記載置台に対向する面は、前記多孔質体のみで形成されることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。

ガスが通る多孔質体は，セラミックスの結晶，ガラス（たとえば，ＳｉＯ_２）および蒸留水を混合することにより形成されている。すなわち，多孔質体は，その内部にてセラミックスの結晶がその原型をとどめた形でガラスにより張り合わされた構造をしている。多孔質体の平均気孔径は１０〜１５０μｍ程度，気孔率は２０〜４０％程度であり，セラミックスの結晶と結晶との間の気孔は連通している。

ところで，一般的に，ガスの流速Ｖｔは，次式（１）にて表される。
Ｖｔ＝Ｑ／Ａ・・・（１）

ここで，処理容器内の圧力Ｐが１（Ｔｏｒｒ），処理容器内に噴射するガスの総流量Ｑが３．３３×１０^−５（ｌ／ｍ^３）の場合であって，処理容器内の圧力Ｐと体積ｖとは一定と仮定した場合，多孔質体から噴射されるガスの流速Ｖｔは次のように計算される。ただし，総断面積Ａは，誘電体部材の総面積と気孔率との積で求められ，誘電体部材の総面積を０．２４３（ｍ^２）とし，気孔率を３５％とする。また，１（ａｔｍ）＝７６０（Ｔｏｒｒ）である。

Ｖｔ＝（３．３３×１０^−５×７６０）／（０．２４３×３５％）
＝０．３ｍ／ｓ

一方，たとえば，噴射孔の径が０.５ｍｍ，噴射孔の個数が３１２個，処理容器内の圧力Ｐが１（Ｔｏｒｒ），処理容器内に噴射するガスの総流量Ｑが３．３３×１０^−５（ｌ／ｍ^３）の場合であって，処理容器内の圧力Ｐと体積ｖとは一定と仮定した場合，従来用いられていたガスシャワーヘッドの噴射孔から噴射されるガスの流速Ｖ０は次のように計算される。ただし，総断面積Ａは，噴射孔断面積と噴射孔の個数との積（６．１３×１０^−５×３１２）である。

Ｖ０＝（３．３３×１０^−５×７６０）／（６．１３×１０^−５×３１２）
＝３８０ｍ／ｓ

これらの結果によれば，従来型の噴射孔から噴射されたガスの流速Ｖ０は，音速程度になる。そうすると，たとえば，２系統のガス供給機構を用いて，プラズマを励起させるためのガスと，酸化処理，窒化処理，エッチング処理，ＣＶＤ処理のような処理をするためのガスと，を別々の位置に噴射しても，各ガスが処理室内にて過剰に攪拌されて混ざり合い，良好なプラズマ処理を行うことができない。これに対し，本発明にかかる多孔質体から噴射されたガスの流速Ｖｔは，音速の１／１０００程度と非常に低速になる。そうすると，各種ガスが過剰に攪拌されることなく，所望の位置に供給される。

さらに，本発明の場合には，ガスは，多孔質体内部の多数の流路を通って，減速しながら多孔質体全体に均一に広がり，非常に低速になった状態で多孔質体の下方全体から方向の偏りも非常に少ない状態で処理室内に均一に吹き出される。したがって，本発明によれば，減速された状態で所望の位置に均一に供給された各種ガスから所望のプラズマを均一に生成して，非処理体に良好なプラズマ処理を行うことができる。

また，上記誘電体部材を形成する多孔質体と緻密質体とは，一体的に焼成されることにより形成されていてもよい。また，上記緻密質体は，上記処理室の気密を保つように所定の位置に設けられていてもよい。これによれば，緻密質体により処理室の密閉性を保ちながら，多孔質体を通る間に減速したガスを均一に処理室内に供給することにより，均一なプラズマを生成することができる。なお，緻密質体が設けられる所定の位置とは，大気圧状態にあるガス導入管内部やスロット開口と真空圧状態にある処理室内部とを遮断する位置をいう。

上記誘電体部材は，１または２以上のスロットにそれぞれ通したマイクロ波を透過させる複数枚の誘電体パーツから構成され，各誘電体パーツは，多孔質体と緻密質体とから形成され，上記各誘電体パーツの内部には，上記ガス導入管から供給される上記ガスを上記多孔質体を通して上記処理室内に導入する流路が形成され，上記各誘電体パーツの上記載置台に対向する面は、上記多孔質体のみで形成されていて，上記所定のガスのうち，第１のガスを上記各誘電体パーツにそれぞれ形成された多孔質体に通して上記処理室内に供給する第１のガス供給部を有していてもよい。

このとき，前記各誘電体パーツの多孔質体には，前記各誘電体パーツの被処理体と対向する面にて凹部または凸部の少なくともいずれかが形成されていてもよい。これによれば，各誘電体パーツの多孔質体の凹部または凸部により，各誘電体パーツ下面にて表面波が伝播する際の電界エネルギーの損失を増加させることができる。これにより，表面波の伝播を抑え，定在波の発生を抑制し，均一なプラズマを生成することができる。

また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，プラズマを用いて被処理体を処理する処理室と，所定のガスを前記処理室に供給するガス導入管と，アンテナのスロットを介しかつ誘電体部材を透過してマイクロ波を前記処理室へ供給するマイクロ波供給部とを備え，前記透過したマイクロ波により前記ガスをプラズマ化して前記被処理体を処理するプラズマ処理装置であって，前記処理室は，前記被処理体を載置する載置台を備え，多孔質体と緻密質体とからそれぞれ形成される複数のガス噴射部材を備え，前記誘電体部材は，１または２以上のスロットにそれぞれ通したマイクロ波を透過させる複数枚の誘電体パーツから構成され，各誘電体パーツは，多孔質体と緻密質体とから形成され，前記各誘電体パーツの内部には，前記ガス導入管から供給される前記ガスを前記多孔質体を通して前記処理室内に導入する流路が形成されていて，前記所定のガスのうち，第１のガスを前記各誘電体パーツにそれぞれ形成された多孔質体に通して前記処理室内に供給する第１のガス供給部を有し，前記所定のガスのうち，第２のガスを前記各ガス噴射部材に形成された多孔質体に通すことにより，前記第１のガスの吹き出し位置より下方の位置から前記第２のガスを前記処理室内に供給する第２のガス供給部を有することを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。

このとき，上記各ガス噴射部材は，上記各誘電体パーツを支持する梁にそれぞれ固定されていてもよい。また，上記各ガス噴射部材は，外側が緻密質体により形成され，その内部が多孔質体により形成されるとともに，上記第２のガスが上記第１のガスの吹き出し位置より下方の位置から吹き出されるように，多孔質体の一部を上記処理室に露出させるようにしてもよい。

これによれば，誘電体部材の多孔質体を通って第１のガス（たとえば，アルゴンガスなどのプラズマ励起ガス）が供給され，ガス噴射部材の多孔質体を通って第２のガス（たとえば，シランガスなどの実ガス）が供給される。これにより，第１のガスを，その流速を減速させながら処理室の上方に噴き出すとともに，第２のガスを，その流速を減速させながら処理室の下方に（第１のガスの吹き出し位置より下方の位置に）噴き出させることができる。この結果，第１のガスと第２のガスとが過剰に攪拌されて，不均一なプラズマが生成されてしまうことを回避することができる。

また，各誘電体パーツおよび各ガス噴射部材をそれぞれ形成する多孔質体と緻密質体とは，一体的に焼成されることにより形成されていてもよい。これによれば，一体的な焼成により，多孔質体と緻密質体とが隙間なく密着され，多孔質体と緻密質体とを別個に製造して接着剤で接着していた従来に比べ，熱膨張に強い誘電体部材を製造することができる。この結果，大気圧状態にあるガス導入管内部やスロット開口と真空圧状態にある処理室内部とを緻密質体により遮断することによって処理室Ｕの気密性を保ちながら，多孔質体にガスを通すことにより減速されたガスを処理室内に供給することができる。

また，多孔質体と緻密質体とを別個に製造することなく，一体的に焼成して製造することにより，多孔質体と緻密質体との接着面を合わせるための加工等が不要となるため，製造コストを大幅に削減することができる。さらに，誘電体パーツは，熱膨張に強いため，プロセス処理中に破損されにくい。これにより，プラズマ処理装置を安定的に稼働させることができる。

上記誘電体部材および上記ガス噴射部材は，ゾルゲル法により封孔処理されていてもよい。これによれば，耐食性の高いＹ_２Ｏ_３ゾルを誘電体部材およびガス噴射部材の多孔質体に浸漬させることにより，多孔質体をＹ_２Ｏ_３ゾルでコーティング（封孔）した後，多孔質体を加熱によりゲル化させることによって，多孔質体内のガラス部分（ＳｉＯ_２）がＦ系ガスや塩素系ガスにより腐食されることを回避することができる。

上記第１のガスまたは上記第２のガスの少なくともいずれかは，複数のガスを混合した混合ガスであって，その混合ガスが過剰反応する場合を除き，上記第１のガスは，上記第２のガスよりも結合エネルギーが大きいガスであるほうが好ましい。

これによれば，まず，結合エネルギーの大きい第１のガスが，入射直後の強いマイクロ波の電界エネルギーによってプラズマ化される。第１のガスがプラズマ着火した後，第１のガスより結合エネルギーの小さい第２のガスが，第１のガスが吹き出される位置より下方の位置に吹き出される。このとき，第１のガスおよび第２のガスは減速しながら別々の位置に吹き出されるので，各ガスが過剰に攪拌されて混ざり合うことはない。これにより，第２のガスは，第１のガスをプラズマ化するためにパワーを消費して弱められたマイクロ波の電界エネルギーによって，たとえば，良質の膜を形成するためのプリカーサー（前駆体）まで解離する（それ以上解離は進まない）。この結果，被処理体を精度よくプラズマ処理することができる。

ただし，上記第１のガスまたは上記第２のガスの少なくともいずれかが，複数のガスを混合した混合ガスであって，その混合ガスが過剰反応する場合などの特殊な場合には，第１のガスおよび第２のガスの結合エネルギーの大小関係に関わらず，過剰反応が起きないように各ガスの噴射位置が決定される。

また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，マイクロ波により所定のガスをプラズマ化し，前記プラズマを用いて被処理体を処理するプラズマ処理方法であって，前記被処理体は，処理室内の載置台に載置され，誘電体部材を透過して前記マイクロ波を前記処理室へ供給し，多孔質体と緻密質体とから形成された前記誘電体部材の前記載置台に対向する面が前記多孔質体のみで形成されていて，前記誘電体部材の内部には，ガス導入管により供給される前記ガスを前記多孔質体を通して前記処理室内に導入する流路が形成されていて，前記ガスを前記流路を通して前記処理室内に導入し，前記処理室において前記供給されたマイクロ波により前記導入されたガスをプラズマ化することを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。

これによれば，ガスは，多孔質体を通過して処理室内に供給される。これにより，ガスの流速は，音速の１／１０００程度まで減速するとともに，多孔質体全体に均一に広がりながら多孔質体の下部まで浸透し，多孔質体全体から処理室内に均一に吹き出される。この結果，供給されるガスを過剰に攪拌することなく，所望のプラズマを生成することができる。

このとき，上記誘電体部材は，一体的に焼成された多孔質体と緻密質体とから形成され，上記緻密質体により上記処理室の気密を保ちながら，上記ガスを上記多孔質体に通して上記処理室内に吹き出させてもよい。

また，１または２以上のスロットにそれぞれ通したマイクロ波を，上記誘電体部材を構成する複数枚の誘電体パーツに透過させ，多孔質体と緻密質体とから形成された各誘電体パーツの上記載置台に対向する面が上記多孔質体のみで形成されていて，上記各誘電体パーツの内部には，ガス導入管により供給される上記ガスを上記多孔質体を通して上記処理室内に導入する流路が形成されていて，上記ガスを上記流路を通して上記処理室内に導入し，上記所定のガスのうち，第１のガスを上記各誘電体パーツの一部に形成された多孔質体に通して上記処理室内に吹き出させてもよい。

さらに，一体的に焼成された多孔質体と緻密質体とからそれぞれ形成される複数のガス噴射部材を用いて，上記ガス噴射部材の緻密質体により上記処理室の気密を保ちながら，上記所定のガスのうち，第２のガスを上記各ガス噴射部材の多孔質体に通すことにより，上記第１のガスの吹き出し位置より下方の位置から上記第２のガスを上記処理室内に噴き出すようにしてもよい。

これによれば，一体的な焼成により，多孔質体と緻密質体とが隙間なく密着され，多孔質体と緻密質体とを別個に製造して接着剤で接着していた従来に比べ，熱膨張に強い誘電体部材を製造することができる。この結果，大気圧状態にあるガス導入管内部やスロット開口と真空圧状態にある処理室内部とを緻密質体により遮断することによって処理室Ｕの気密性を保ちながら，多孔質体にガスを通すことにより減速されたガスを処理室内に供給することができる。

さらに，上記第１のガスまたは上記第２のガスの少なくともいずれかは，複数のガスを混合した混合ガスであって，その混合ガスが過剰反応する場合を除き，上記第２のガスよりも結合エネルギーが大きい上記第１のガスを上記誘電体部材の多孔質体から処理室の上方に供給し，上記第１のガスよりも結合エネルギーが小さい上記第２のガスを上記ガス噴射部材の多孔質体から処理室の下方に供給してもよい。

これによれば，混合ガスが過剰反応する場合を除き，結合エネルギーが大きい第１のガスが，誘電体パーツの多孔質体を通って処理室の上方に供給され，結合エネルギーが小さい第２のガスが，ガス噴射部材の多孔質体を通って処理室の下方に供給される。このようにして，第１のガスおよび第２のガスが減速しながら別々の位置に吹き出されることにより，各ガスの過剰な攪拌を抑え，所望のプラズマを均一に生成することができる。

以上に説明したように，本発明によれば，ガスの流速を抑えることにより良好なプラズマ処理が可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお，以下の説明及び添付図面において，同一の構成及び機能を有する構成要素については，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。

また，本明細書中１ｍＴｏｒｒは（１０^−３×１０１３２５／７６０）Ｐａ，１ｓｃｃｍは（１０^−６／６０）ｍ^３／ｓｅｃとする。

（第１実施形態）
まず，本発明の第１実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の構成について，本装置を縦方向（ｙ軸に垂直な方向）に切断した断面図である図１，および，処理室の天井面を示した図２を参照しながら説明する。また，以下の説明では，本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置（プラズマ処理装置に相当）を用いた，アモルファスシリコンＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学蒸着薄膜成膜法）プロセスを例に挙げて説明する。

（マイクロ波プラズマ処理装置の構成）
マイクロ波プラズマ処理装置１００は，処理容器１０と蓋体２０とを備えている。処理容器１０は，その上部が開口された有底立方体形状を有している。処理容器１０と蓋体２０とは，蓋本体２１の下面外周部と処理容器１０の上面外周部との間に配設されたＯリング３２により，処理室Ｕの気密性が保持されるように固定されている。これにより，プラズマ処理を施す処理室Ｕが形成されている。処理容器１０および蓋体２０は，たとえば，アルミニウム等の金属からなり，電気的に接地されている。

処理容器１０には，その内部にてガラス基板（以下「基板」という）Ｇを載置するためのサセプタ１１（載置台）が設けられている。サセプタ１１は，たとえば窒化アルミニウムからなり，その内部には，給電部１１ａおよびヒータ１１ｂが設けられている。

給電部１１ａには，整合器１２ａ（たとえば，コンデンサ）を介して高周波電源１２ｂが接続されている。また，給電部１１ａには，コイル１３ａを介して高圧直流電源１３ｂが接続されている。整合器１２ａ，高周波電源１２ｂ，コイル１３ａおよび高圧直流電源１３ｂは，処理容器１０の外部に設けられている。また，高周波電源１２ｂおよび高圧直流電源１３ｂは，接地されている。

給電部１１ａは，高周波電源１２ｂから出力された高周波電力により処理容器１０の内部に所定のバイアス電圧を印加するようになっている。また，給電部１１ａは，高圧直流電源１３ｂから出力された直流電圧により基板Ｇを静電吸着するようになっている。

ヒータ１１ｂには，処理容器１０の外部に設けられた交流電源１４が接続されていて，交流電源１４から出力された交流電圧により基板Ｇを所定の温度に保持するようになっている。

処理容器１０の底面は筒状に開口され，その外部周縁にはベローズ１５の一端が装着されている。また，ベローズ１５の他端は昇降プレート１６に固着されている。このようにして，処理容器１０底面の開口部分は，ベローズ１５および昇降プレート１６により密閉されている。

サセプタ１１は，昇降プレート１６上に配置された筒体１７に支持されていて，昇降プレート１６および筒体１７と一体となって昇降し，これにより，サセプタ１１を処理プロセスに応じた高さに調整するようになっている。また，サセプタ１１の周囲には，処理室Ｕのガスの流れを好ましい状態に制御するためのバッフル板１８が設けられている。

処理容器１０の底部には，処理容器１０の外部に設けられた真空ポンプ（図示せず）が備えられている。真空ポンプは，ガス排出管１９を介して処理容器１０内のガスを排出することにより，処理室Ｕを所望の真空度まで減圧する。

蓋体２０には，蓋本体２１，６本の方形導波管３３，スロットアンテナ３０，および，複数枚の誘電体パーツ３１から構成された誘電体が設けられている。

６本の方形導波管３３（導波管に相当）は，その断面形状が矩形状であり，蓋本体２１の内部にて平行に並べて設けられていて，その内部は，フッ素樹脂（たとえばテフロン（登録商標）），アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３），石英などの誘電部材３４で充填されていて，その誘電部材３４により，λｇ_１＝λｃ／（ε_１）^１／２の式に従って各方形導波管３３の管内波長λｇ_１が制御される。ここで，λｃは自由空間の波長，ε_１は誘電部材３４の誘電率である。

各方形導波管３３は，上部にて開口し，その開口には，可動部３５が昇降自在に挿入されている。可動部３５は，アルミニウムなどの非磁性体である導電性材料から形成されている。

蓋本体２１の外部であって，各可動部３５の上面には，昇降機構３６がそれぞれ設けられていて，可動部３５を昇降移動させる。かかる構成により，誘電部材３４の上面までを限度として，可動部３５を昇降移動させるにより，方形導波管３３は，その高さを任意に変えることができるようになっている。

スロットアンテナ３０は，蓋本体２１の下方にて蓋本体２１と一体となって形成されている。スロットアンテナ３０は，アルミニウムなどの非磁性体である金属から形成されている。スロットアンテナ３０には，各方形導波管３３の下面にて，図２に示した１３個のスロット３７（開口）が，それぞれ直列に並べて設けられている。各スロット３７の内部には，フッ素樹脂，アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３），石英などの誘電部材が充填されていて，その誘電部材により，λｇ_２＝λｃ／（ε_２）^１／２の式に従って各スロット３７の管内波長λｇ_２が制御される。ここで，λｃは自由空間の波長，ε_２はスロット３７内部の誘電部材の誘電率である。

（誘電体）
誘電体は，３９枚の誘電体パーツ３１から構成され，各誘電体パーツ３１はタイル状に形成されている。１３枚の誘電体パーツ３１は，１つのマイクロ波発生器４０に対してＹ分岐管４１を介して接続された２本の方形導波管３３を跨ぐように３列に設けられている。

各誘電体パーツ３１は，互いに隣接する２本の方形導波管３３（すなわち，Ｙ分岐管４１を介して同じマイクロ波発生器４０に接続された２本の方形導波管３３）の下面に設けられた２６個（＝１３個×２列）のスロット３７のうち，ｙ座標が同一となる２つのスロットを跨ぐようにそれぞれ取り付けられている。以上の構成により，スロットアンテナ３０の下面には，全部で３９枚（＝１３枚×３列）の誘電体パーツ３１が取り付けられる。各誘電体パーツ３１の内部構成については後述する。なお，スロットアンテナ３０のスロット３７を介しかつ誘電体部材（複数の誘電体パーツ３１）を透過してマイクロ波を処理室Ｕへ供給する機能は，マイクロ波供給部（図示せず）により達成される。

各誘電体パーツ３１には，図１および図３に示したように基板Ｇと対向する面にて凹凸が形成されている。このように，各誘電体パーツ３１に凹部または凸部の少なくともいずれかを設けることによって，表面波が，各誘電体パーツ３１の表面を伝播する際の電界エネルギーの損失が増加し，これにより，表面波の伝播を抑止することができる。この結果，定在波の発生を抑制して，均一なプラズマを生成することができる。

なお，各方形導波管３３の下面に形成されるスロット３７の個数は任意であり，たとえば，各方形導波管３３の下面にそれぞれ１２個ずつのスロット３７を設け，スロットアンテナ３０の下面に全部で３６枚（＝１２枚×３列）の誘電体パーツ３１を配設させてもよい。また，各誘電体パーツ３１の上面に設けるスロット３７の個数も２つに限られず，１つ，または，３つ以上であってもよい。

スロットアンテナ３０の下面には，図２に示したように，３９枚の誘電体パーツ３１を，１３枚×３列に配列させた状態で支持するために，格子状に形成された梁２６が設けられている。梁２６は，アルミニウムなどの非磁性体にて形成されている。

（ガスノズル）
図３に示したように，梁２６の下面には，内面がねじ切り加工された挿入穴が多数設けられている。ガスノズル２７（ガス噴射部材に相当）も，同様に上部がねじ切り加工されている。このように形成されたガスノズル２７を梁２６に設けられた挿入穴から挿入し，ガスノズル２７上部のねじ切り部分と挿入穴内面のねじ切り部分とを螺合することにより，ガスノズル２７は，梁２６の下面にて固定されている。なお，ガスノズル２７は，接着剤により梁２６に固定されていてもよいし，取り付け器具により梁２６に取り付けられていてもよい。

梁２６の下面であって，ガスノズル２７の上部外周部にはＯリング５２が装着されていて，これにより，大気圧状態にある第２のガス導入管２９ｂ内と真空圧状態にある処理室Ｕ内とが遮断され，処理室Ｕの気密性が保たれている。このようにして，図２に示した５６個（１４個×４列）多数のガスノズル２７が，梁２６の下面にて均等に配置されている。なお，ガスノズル２７の内部構成については後述する。

図１の冷却水配管４４には，マイクロ波プラズマ処理装置１００の外部に配置された冷却水供給源４５が接続されていて，冷却水供給源４５から供給された冷却水が冷却水配管４４内を循環して冷却水供給源４５に戻ることにより，蓋本体２１は，所望の温度に保たれるようになっている。

ガス供給源４３は，複数のバルブ（バルブ４３ａ１，４３ａ３，４３ｂ１，４３ｂ３，４３ｂ５，４３ｂ７），複数のマスフローコントローラ（マスフローコントローラ４３ａ２，４３ｂ２，４３ｂ６），アルゴンガス供給源４３ａ４，シランガス供給源４３ｂ４および水素ガス供給源４３ｂ８から構成されている。

ガス供給源４３は，各バルブ（バルブ４３ａ１，４３ａ３，４３ｂ１，４３ｂ３，４３ｂ５，４３ｂ７）の開閉および各マスフローコントローラ（マスフローコントローラ４３ａ２，４３ｂ２，４３ｂ６）の開度をそれぞれ制御することにより，所望の濃度のガスを処理容器１０内にそれぞれ供給するようになっている。具体的には，アルゴンガスは，第１の流路４２ａおよび第１のガス導入管２９ａを介して処理容器１０内に供給される。シランガスおよび水素ガスは，第２の流路４２ｂおよび第２のガス導入管２９ｂを介して処理容器１０内に供給される。

以上に説明した構成により，図２に示した３つのマイクロ波発生器４０から出力された，たとえば，２．４５ＧＨｚ×３のマイクロ波は，各Ｙ分岐管４１を経由して各方形導波管３３を伝播し，各スロット３７を通り，各誘電体パーツ３１を透過して処理室Ｕ内に入射されるようになっている。そして，このマイクロ波のパワーにより供給されたガスがプラズマ化され，被処理体がプラズマ処理されるようになっている。

（誘電体の内部構成）
図３にその断面を示し，図４にその上面を示したように，誘電体を構成する各誘電体パーツ３１は，ポーラス３１Ｐ（多孔質体）とバルク３１Ｂ（緻密質体）とから形成されている。

（ポーラスおよびバルクの構成要素）
図４の右上に拡大して示したように，ポーラス３１Ｐは，アルミナや炭化珪素などのセラミックスの結晶３１Ｐａ，ＳｉＯ_２などのガラス３１Ｐｂ，および，蒸留水を混合することにより形成される。すなわち，ポーラス３１Ｐでは，その内部にてセラミックスの結晶がその原型をとどめた形でガラスにより張り合わされた構造をしていて，セラミックスの結晶３１Ｐａと結晶３１Ｐａとの間には連通した気孔が存在する。この連通した気孔にガスを通すことにより，ガスは，ポーラス３１Ｐの内部全体に均一に広がりながらポーラス３１Ｐの下部まで浸透し，ポーラス３１Ｐの下部から吹き出るようになっている。

このとき，ポーラス３１Ｐの平均気孔径は１０〜１５０μｍ，気孔率は２０〜４０％であることが好ましい。このような気孔径および気孔率を得るためには，セラミックスの結晶３１Ｐａであるアルミナ粉末や炭化珪素粉末の平均粒径が３０μｍ〜１５０μｍのものを使用することが好ましい。

図４の左上に拡大して示したように，バルク３１Ｂは，アルミナ，窒化珪素，炭化珪素，ジルコニアから選ばれるセラミックス３１Ｂａを熱処理して焼き固めることにより形成される。よって，バルク３１Ｂでは，その内部にてセラミックスの結晶が原型をとどめておらず，結晶と結晶との間には隙間が存在しない。よって，ガスは，バルク３１Ｂ内を通過することができない。

ポーラス３１Ｐの構成要素の１つであるガラス３１Ｐｂの熱膨張係数は，もう１つの構成要素であるセラミックス３１Ｐａ，および，バルク３１Ｂの構成要素であるセラミックス３１Ｂａの熱膨張係数より小さいほうがよい。その理由は，低熱膨張のガラスを使用することにより，焼結後のポーラス３１Ｐとバルク３１Ｂとの界面の隙間をなくすことができ，また，ポーラス３１Ｐにおいて結合材としての役割を有するガラス３１Ｐｂを圧縮応力が加わった状態にしておくことにより，ポーラス３１Ｐの強度が高められる。

また，ガラス粉末の平均粒子径は，セラミックス粉末の平均粒子径より小さいほうがよい。その理由は，ガラス粉末の平均粒子径がセラミックス粉末の平均粒子径より大きいと，ガラス粉末がセラミックス粉末の充填を阻害するため，ガラス軟化点以上で焼結する際に焼成収縮を起こすからである。これを考慮すると，ガラス粉末の平均粒子径は，セラミックス粉末の平均粒子径の１／２以下であるほうがよく，さらには，１／３以下であるほうがよい。

添加するガラス粉末の量は，特に限定されないが，ガラス粉末の粒子径が大きい場合と同様に，大量に添加するとセラミックス粉末の充填を阻害し，焼成収縮を起こすため，少量であるほうがよい。ただし，ガラス粉末の量が少なすぎると，セラミックス粉末の結合強度が低下し，脱粒や欠けの問題が生じるため，脱粒や欠けが生じない一定の結合強度を維持できる量を添加する必要がある。具体的には，ガラス粉末の量は，目標とする気孔率，セラミックス粉末の粒度，焼成温度およびガラス粘性等を考慮して調整されるが，一般的には，セラミックス粉末に対して５％〜３０％程度の質量を添加，混合することが好ましい。

（ポーラスおよびバルクの配置）
図４に示したように，誘電体パーツ３１の上面では，ポーラス３１Ｐが，４枚のタイル状に外に露出するように設けられていて，その周囲はバルク３１Ｂで補強されている。また，図３に示したように，誘電体パーツ３１の上面に設けられた２つのスロット３７を塞ぐために，各スロット３７の下部には平板状のバルク３１Ｂが設けられている。そのバルク３１Ｂの上面であって，各スロット３７の下端外周部にはＯリング５１が装着されている。これにより，大気圧状態にあるスロット３７内と真空圧状態にある処理室Ｕ内とが遮断され，処理室Ｕの気密性が保たれている。

また，梁２６に支持されている誘電体パーツ３１の外周部分とともに，誘電体パーツ３１の中央およびスロット３７の下方には，平板状のバルク３１Ｂが，誘電体パーツ３１を区切り，さらに，各誘電体パーツ３１の下面にて突出するように配設されている。このようにして，バルク３１Ｂによってポーラス３１Ｐが複数のパーツに区切られることにより，各誘電体パーツ３１の下面から吹き出されるガスに指向性を与えることができる。

また，各誘電体パーツ３１の下面には形成された凹凸により，表面波が，各誘電体パーツ３１の表面を伝播する際の電界エネルギーの損失を増加させ，表面波の伝播を抑止することができる。この結果，定在波の発生を抑制して，均一なプラズマを生成することができる。

また，誘電体パーツ３１の上面に露出したポーラス３１Ｐと隣接するバルク３１Ｂの上面周縁部にはＯリング５３が装着され，これにより，大気圧状態にある第１のガス導入管２９ａ内と真空圧状態にある処理室Ｕ内とが遮断され，処理室Ｕの気密性が保たれている。

（ガスノズル２７の内部構成）
図３に示したように，ガスノズル２７も，誘電体パーツ３１と同様に，ポーラス２７Ｐとバルク２７Ｂとから形成されている。具体的には，ガスノズル２７のうち，第２のガス導入管２９ｂと連通した配管部分は，バルク２７Ｂから形成されていて，その内部は，ポーラス２７Ｐで充たされている。また，ガスノズル２７の下部では，ポーラス２７Ｐがバルク２７Ｂから突出し，ポーラス２７Ｐの一部が処理室Ｕに露出している。

（誘電体パーツ３１およびガスノズル２７の製造方法）
誘電体パーツ３１を形成するポーラス３１Ｐおよびバルク３１Ｂ，ならびに，ガスノズル２７を形成するポーラス２７Ｐおよびバルク２７Ｂは，それぞれ，一体的に焼成される。この製造方法について以下に説明する。なお，ガスノズル２７の製造方法は，誘電体パーツ３１の製造方法と同様であるため，以下では，誘電体パーツ３１の製造方法のみについて説明する。

まず，アルミナ粉末（セラミックス粉末）およびガラス粉末に水またはアルコールを加えて混合することにより，ポーラス３１Ｐとなるスラリーが調整される。つぎに，前述した所定位置に配設されたバルク３１Ｂに，得られたスラリーを充填することにより，誘電体パーツ３１が形成される。

スラリーを充填した誘電体パーツ３１を充分に乾燥させた後，ポーラス３１Ｐおよびバルク３１Ｂは，ガラスの軟化点以上の温度で一体焼成される。このとき，焼成温度がガラスの軟化点より低いと，ポーラス３１Ｐとバルク３１Ｂとを充分に一体化することができない。一方，焼成温度が高すぎるとポーラス３１Ｐやバルク３１Ｂに変形や収縮が起きる。このため，焼成温度は，ポーラス３１Ｐとバルク３１Ｂとが充分に一体化される温度であってできるだけ低温であるほうがよい。

このようにして，ポーラス３１Ｐおよびバルク３１Ｂを一体的に焼成させて誘電体パーツ３１を製造することにより，ポーラス３１Ｐとバルク３１Ｂとの間が隙間なく密着される。この結果，ポーラス３１Ｐとバルク３１Ｂとを別個に製造して接着剤で接着していた従来に比べ，熱膨張に強い誘電体パーツ３１を製造することができる。

すなわち，従来の製造方法では，ポーラス３１Ｐやバルク３１Ｂと接着剤とは異なる物質であるため，それらの部材が加熱により膨張や圧縮を繰り返すとき，その熱膨張係数の違いが影響して，ポーラス３１Ｐやバルク３１Ｂと接合剤と間で歪みが生じていた。しかし，本実施形態の製造方法では，一体的に焼成されるポーラス３１Ｐおよびバルク３１Ｂは同一物質であるため（熱膨張係数は同じ），これらの部材に熱による歪みは生じない。これにより，本実施形態の製造方法では，従来に比べて非常に熱膨張に強い誘電体パーツ３１を製造することができる。

この結果，本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１００では，大気圧状態にあるガス導入管２９内部やスロット３７内部と真空圧状態にある処理室Ｕ内部とをバルク（バルク２７Ｂ，バルク３１Ｂ）により遮断することによって処理室Ｕの気密性を保ちながら，ポーラス（ポーラス２７Ｐ，ポーラス３１Ｐ）にガスを通すことにより，減速されたガスを均一に処理室Ｕ内に供給することができる。

また，ポーラスとバルクとを別個に製造することなく，一体的に焼成して製造することにより，従来行われていたポーラスとバルク体との接着面を合わせるための加工等が不要となるため，製造コストを大幅に削減することができる。さらに，誘電体パーツ３１（およびガスノズル）は，熱膨張に強いため，プロセス処理中に破損されにくい。これにより，マイクロ波プラズマ処理装置１００を安定的に稼働させることができる。

（ゾルゲル法による封孔処理）
さらに，誘電体パーツ３１およびガスノズル２７は，ゾルゲル法により封孔処理される。なお，ガスノズル２７の封孔処理は，誘電体パーツ３１の封孔処理と同様であるため，以下では，誘電体パーツ３１の封孔処理のみについて説明する。

具体的には，耐食性の高いＹ_２Ｏ_３ゾルゲルを誘電体パーツ３１のポーラス３１Ｐに浸漬させ，ポーラス３１ＰをＹ_２Ｏ_３ゾルでコーティング（すなわち，誘電体パーツ３１を有機溶剤に分散させたゾル（コロイド溶液）で封孔）した後，加熱によるゲル化させる。これにより，ポーラス３１Ｐ内のガラス部分（ＳｉＯ_２）がＦ系ガスや塩素系ガスにより腐食されることを回避することができる。なお，この場合の封孔処理に用いる溶液は，Ｙ_２Ｏ_３ゾルに限られず，周期律表第３ａ族に属する元素から選択されたものを用いることができる。

（第１のガス供給部および第２のガス供給部）
つぎに，本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１００にかかるガスの供給方法について，図３を参照しながら説明する。

（アルゴンガスの供給）
第１のガス導入管２９ａの端部は，各誘電体パーツ３１の上面に露出した４つのポーラス３１Ｐにて開口している。第１のガス供給部は，アルゴンガス（第１のガスに相当）を誘電体（複数の誘電体パーツ３１）に形成されたポーラス３１Ｐに通して処理室Ｕ内に噴き出す。このとき，アルゴンガスは，第１のガス導入管２９ａの開口Ｃから，ポーラス３１Ｐ内のセラミックスの結晶と結晶との間を流れる間に減速しながら，ポーラス３１Ｐの内部全体に等方的に広がり，ポーラス３１Ｐ下面近傍の露出部分全体から万遍なく，方向の偏りも非常に少ない状態で処理室Ｕ内に均一に吹き出される。

（ガス流速）
この処理室Ｕ内に噴き出されるガスの流速Ｖｔを求める。処理容器内の圧力Ｐが１（Ｔｏｒｒ），処理容器内に噴射するガスの総流量Ｑが３．３３×１０^−５（ｌ／ｍ^３）の場合であって，処理容器内の圧力Ｐと体積ｖとは一定と仮定すると，総断面積Ａは，誘電体の総面積と気孔率との積で求められる。

今，誘電体の総面積は，各誘電体パーツ３１の面積×３９枚であり，気孔率は３５％である。このとき，ポーラス３１Ｐから噴射されるガスの流速Ｖｔは，式（１）から次のように計算される。
Ｖｔ＝Ｑ／Ａ
＝（３．３３×１０^−５×７６０）／（０．２４３×３５％）
＝０．３ｍ／ｓ

したがって，この計算値によれば，ポーラス３１Ｐから吹き出されるガスの流速Ｖｔは，従来，多数の噴射孔からガスを噴射していた場合の１／１０００程度（音速の１／１０００程度）となる。このようにして，低速になったアルゴンガスを，処理室Ｕに露出したポーラス３１Ｐ全体から万遍なく，方向の偏りも非常に少ない状態で処理室内に噴き出すことにより，ポーラス３１Ｐ近傍の圧力は均一になる。この結果，供給されるガスを過剰に攪拌することなく，所望のプラズマを均一に生成することができる。

（シランガスおよび水素ガスの供給）
第２のガス供給部は，シランガスおよび水素ガス（第２のガスに相当）の混合ガスを複数のガスノズル２７に形成されたポーラス２７Ｐに通すことにより，アルゴンガスの吹き出し位置より下方の位置から混合ガスを処理室Ｕ内に噴き出す。

シランガスおよび水素ガスは，梁２６の内部を貫通した第２のガス導入管２９ｂの端部開口Ｄから，ポーラス２７Ｐ内のセラミックスの結晶と結晶との間を流れる間に減速しながら，ポーラス２７Ｐの内部全体に放射状に広がってポーラス２７Ｐの下部まで浸透し，ポーラス２７Ｐ下方の露出部分全体から万遍なく，方向の偏りも非常に少ない状態で処理室Ｕ内に均一に吹き出される。このようにして，シランガスおよび水素ガスは，０．３ｍ／ｓ程度まで減速された状態で，アルゴンガスの吹き出し位置より下方の位置に均一に吹き出される。

このようにして，非常に低速なガスを誘電体パーツ３１のポーラス３１Ｐ，および，ガスノズルのポーラス２７Ｐから万遍なく処理室内に噴き出すことにより，アルゴンガスとシランガスおよび水素ガスとの過剰な攪拌を抑えることができる。

この結果，アルゴンガスがプラズマ着火した後，供給されたシランガスおよび水素ガスの混合ガスは，過剰に攪拌されることなく，所望の位置にてアルゴンガスのプラズマ化にある程度のエネルギーを消費して弱められた電界エネルギーにより，良質の膜を形成するためのプリカーサー（前駆体）であるＳｉＨ_３ラジカルまで解離する（すなわち，ＳｉＨ_２ラジカルまでは解離されない）。このようにして生成されたプラズマにより，基板Ｇ上に非常に良質なアモルファスシリコン膜を形成することができる。

以上，本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１００を用いて実際に実験を行った。このときのプロセス条件は，処理室Ｕの圧力が４００ｍＴｏｒｒ（５３．２Ｐａ），マイクロ波のパワーが１．８ｋＷ×３（３つのマイクロ波発生器４０を使用）であった。なお，ガラス基板のサイズは，７３０ｍｍ×９２０ｍｍ以上であればよく，たとえば，Ｇ４．５基板サイズで７３０ｍｍ×９２０ｍｍ（チャンバ内の径：１０００ｍｍ×１１９０ｍｍ），Ｇ５基板サイズで１１００ｍｍ×１３００ｍｍ（チャンバ内の径：１４７０ｍｍ×１５９０ｍｍ）である。

また，ガス種は，アルゴンガス，シランガスおよび水素ガスを用い，そのガス量はアルゴンガス１５２０ｓｃｃｍ，シランガス１４０ｓｃｃｍ，水素ガス１４０ｓｃｃｍであった。また，ガラス基板の温度が３０８℃になるようにサセプタ１１（ステージ）の温度を３８０℃とした。また，前述したように，アルゴンガスは，上段に位置する誘電体パーツ３１から噴射し，シランガスおよび水素ガスは，下段に位置するガスノズル２７から噴射した。

これによれば，各ガスを１２５×１０^−３ｍ／ｓ〜２５０×１０^−３ｍ／ｓまで減速させた状態で，各誘電体パーツ３１のポーラス３１Ｐおよび各ガスノズル２７のポーラス２７Ｐの下面全体に均一に噴き出すことができた。これにより，上段に供給されたアルゴンガスおよび下段に供給されたシランガスと水素ガスを過剰に攪拌することなく，均一なプラズマを安定的に生成し，基板Ｇに良質なアモルファスシリコン膜を形成することができた。

なお，以上の実験ではマイクロ波のパワーを２．２ｗ／ｃｍ^２としたが，これに限ることはなく，１ｗ／ｃｍ^２〜４ｗ／ｃｍ^２の範囲であればよく，２．２ｗ／ｃｍ^２〜３ｗ／ｃｍ^２の範囲であることが好ましい。

また，誘電体パーツ３１およびガスノズル２７の一部がポーラスで形成されている場合，プラズマが，ポーラス内部にて生成されてしまうことが懸念される。しかし，アルゴンガスのミーンフリーパス（平均自由工程）は，圧力が１ｍＴｏｒｒ，温度が室温のとき，８０ｍｍ程度であるから，圧力が数十ｍＴｏｒｒ，温度が室温のときの処理室Ｕ内でのアルゴンガスのミーンフリーパスは，数ｍｍ程度となる。一方，ポーラス内部の平均気孔径は１０〜１５０μｍ程度である。このため，アルゴンガスがポーラスの内部に入っても，そのほとんどは内壁に衝突してしまう。したがって，プラズマは，ポーラス内部で生成されないと考えられる。

また，上述した実施形態では，第１のガスを複数の誘電体パーツ３１のポーラス３１Ｐから供給し，第２のガスをガスノズル２７のポーラス２７Ｐから供給した。しかし，ガスの供給方法は，これに限られず，たとえば，複数の誘電体パーツ３１のうち，いくつかの誘電体パーツ３１のポーラス３１Ｐから第１のガスを供給し，他の誘電体パーツ３１のポーラス３１Ｐから第２のガスを供給するようにしてもよい。

また，複数のガスノズル２７のうち，いくつかのガスノズル２７のポーラス２７Ｐから第１のガスを供給し，他のガスノズル２７のポーラス２７Ｐから第２のガスを供給するようにしてもよい。

（変形例）
また，誘電体パーツ３１を形成するバルク３１Ｂとポーラス３１Ｐとの位置関係は，図３および図４に示した位置関係に限られず，図５や図６に示した位置関係であってもよい。

図５および図６では，各スロット３７下部に配置されたバルク３１Ｂの断面がＴ字状になっておらず，平板状のバルク３１Ｂが，スロット３７を塞ぐようにそれぞれ配置されている。また，梁２６に支持される誘電体パーツ３１の両端部分には，平板状のバルク３１Ｂが，各誘電体パーツ３１の下面にて突出するように配設されている。また，図５に示したように，各誘電体パーツ３１の下面にてポーラス３１Ｐに凹凸を設けてもよいし，図６に示したように，各誘電体パーツ３１の下面をフラットにしてもよい。

図５や図６に示した構成によれば，誘電体パーツ３１内部にてポーラス３１Ｐがバルク３１Ｂにより区切られていないので，ガスは，誘電体パーツ３１内部にて，より自然に広範囲に広がって浸透し，その結果，誘電体パーツ３１下面全体から，より均一にガスを噴き出すことができる。また，図５に示したように，各誘電体パーツ３１の下面にてポーラス３１Ｐを突出するように形成すれば，各誘電体パーツ３１の下面の凹凸により表面波の伝搬を抑えることができる。

なお，一般的には，各誘電体パーツ３１の下面から吹き出される第１のガス（たとえば，アルゴンガス）は，ガスノズル２７の下部から吹き出される第２のガス（たとえば，シランガス）よりも結合エネルギーが大きいほうがよい。

ここで，Ａｒのイオン化エネルギーは，１５．７５９（ｅＶ）である。また，ＨとＨとの分子結合エネルギーは，４．４８（ｅＶ）であり，ＳｉとＨとの分子結合エネルギーは，３．２（ｅＶ）である。このことから，アモルファスシリコンＣＶＤプロセスでは，本実施形態のように，シランガスや水素ガスより分子結合エネルギーが大きいアルゴンガスは，第１のガスとして処理容器１０の上方から供給され，シランガスと水素ガスとの混合ガスは，第２のガスとして処理容器１０の下方から供給されるのことが好ましい。

ただし，複数のガスとを混合すると，その混合ガスが過剰反応してしまうなどの特殊な場合には，第１のガスおよび第２のガスの結合エネルギーの大小関係に関わらず，過剰反応が起きないように各ガスの噴射位置が決定される。

上記実施形態において，各部の動作はお互いに関連しており，互いの関連を考慮しながら，一連の動作として置き換えることができる。そして，このように置き換えることにより，プラズマ処理装置の発明の実施形態をプラズマ処理方法の実施形態とすることができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

たとえば，上記実施形態では，大型ディスプレイ装置製造において大型のガラス基板を処理するためのプラズマ処理装置について説明したが，本発明は半導体装置製造用のプラズマ処理装置にも適用できる。すなわち，特開平１１−２９７６７２号公報に記載のように，円形の半導体ウエハをプラズマ処理するためにマイクロ波をＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna）アンテナに設けたライン状のスロットを介して供給するプラズマ処理装置であって，誘電体のシャワープレートを備え，該シャワープレートを透過させてマイクロ波を処理室へ供給するとともに，該シャワープレートに設けた多数の小孔を通してガスを処理室内へ導入する装置において，該シャワープレートの代わりに多孔質体と緻密質体とを備えた誘電体円板を用い，前記多孔質体を通してガスを導入するようにしてもよい。また，特開２００２−２９９３３１号公報に記載のような二段のシャワープレートを有するプラズマ処理装置において，上段のシャワープレートの代わりに多孔質体と緻密質体とを備えた誘電体円板を用い，前記多孔質体を通してプラズマ発生用のガスを上下のシャワープレート間の空間に導入するようにし，そこでマイクロ波によりプラズマを発生させるようにしてもよい。

また，本発明にかかるプラズマ処理装置により実行されるプラズマ処理は，ＣＶＤ処理に限られず，アッシング処理，エッチング処理などのあらゆるプラズマ処理が可能である。

本発明は，ガスの流速を抑えることにより良好なプラズマ処理が可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置に適用可能である。

本発明の第１実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の断面図である。 同実施形態にかかる処理容器の天井面を示した図である。 図１の誘電体パーツおよびガスノズル近傍を拡大した図である。 誘電体パーツのポーラスおよびバルクの配置例およびその内部構成を示した図である。 誘電体パーツのポーラスおよびバルクの他の配置例を示した図である。 誘電体パーツのポーラスおよびバルクの他の配置例を示した図である。

符号の説明

１０ 処理容器
１１ サセプタ
２０ 蓋体
２１ 蓋本体
２６ 梁
２７ ガスノズル
２７Ｂ，３１Ｂ バルク
２７Ｐ，３１Ｐ ポーラス
２９ａ 第１のガス導入管
２９ｂ 第２のガス導入管
３０ スロットアンテナ
３１ 誘電体パーツ
３２，５１，５２，５３ Ｏリング
３３ 方形導波管
３７ スロット
４０ マイクロ波発生器
４３ ガス供給源
４３ａ４ アルゴンガス供給源
４３ｂ４ シランガス供給源
４３ｂ８ 水素ガス供給源
１００ マイクロ波プラズマ処理装置
Ｕ 処理室
Ｇ 基板

Claims (16)

1. プラズマを用いて被処理体を処理する処理室と，所定のガスを前記処理室に供給するガス導入管と，アンテナのスロットを介しかつ誘電体部材を透過してマイクロ波を前記処理室へ供給するマイクロ波供給部とを備え，前記透過したマイクロ波により前記ガスをプラズマ化して前記被処理体を処理するプラズマ処理装置であって，前記処理室は，前記被処理体を載置する載置台を備え，前記誘電体部材は，多孔質体と緻密質体とから形成され，前記誘電体部材の内部には，前記ガス導入管から供給される前記ガスを前記多孔質体を通して前記処理室内に導入する流路が形成され，前記誘電体部材の前記載置台に対向する面は、前記多孔質体のみで形成されることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記誘電体部材を形成する多孔質体と緻密質体とは，一体的に焼成されることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
3. 前記誘電体部材は，
   １または２以上のスロットにそれぞれ通したマイクロ波を透過させる複数枚の誘電体パーツから構成され，
   各誘電体パーツは，多孔質体と緻密質体とから形成され，
   前記各誘電体パーツの内部には，前記ガス導入管から供給される前記ガスを前記多孔質体を通して前記処理室内に導入する流路が形成され，
   前記各誘電体パーツの前記載置台に対向する面は、前記多孔質体のみで形成されていて，
   前記所定のガスのうち，第１のガスを前記各誘電体パーツにそれぞれ形成された多孔質体に通して前記処理室内に供給する第１のガス供給部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたプラズマ処理装置。
4. プラズマを用いて被処理体を処理する処理室と，所定のガスを前記処理室に供給するガス導入管と，アンテナのスロットを介しかつ誘電体部材を透過してマイクロ波を前記処理室へ供給するマイクロ波供給部とを備え，前記透過したマイクロ波により前記ガスをプラズマ化して前記被処理体を処理するプラズマ処理装置であって，
   前記処理室は，前記被処理体を載置する載置台を備え，
   多孔質体と緻密質体とからそれぞれ形成される複数のガス噴射部材を備え，
   前記誘電体部材は，
   １または２以上のスロットにそれぞれ通したマイクロ波を透過させる複数枚の誘電体パーツから構成され，
   各誘電体パーツは，多孔質体と緻密質体とから形成され，
   前記各誘電体パーツの内部には，前記ガス導入管から供給される前記ガスを前記多孔質体を通して前記処理室内に導入する流路が形成されていて，
   前記所定のガスのうち，第１のガスを前記各誘電体パーツにそれぞれ形成された多孔質体に通して前記処理室内に供給する第１のガス供給部を有し，
   前記所定のガスのうち，第２のガスを前記各ガス噴射部材に形成された多孔質体に通すことにより，前記第１のガスの吹き出し位置より下方の位置から前記第２のガスを前記処理室内に供給する第２のガス供給部を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
5. 前記各誘電体パーツおよび前記各ガス噴射部材をそれぞれ形成する多孔質体と緻密質体とは，一体的に焼成されることにより形成されることを特徴とする請求項４に記載されたプラズマ処理装置。
6. 前記各誘電体パーツおよび前記各ガス噴射部材は，
   ゾルゲル法によりそれぞれ封孔処理されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載されたプラズマ処理装置。
7. 前記各ガス噴射部材は，
   前記各誘電体パーツを支持する梁に固定されることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
8. 前記各ガス噴射部材は，
   外側が緻密質体により形成され，その内部が多孔質体により形成されるとともに，前記第２のガスを前記第１のガスの吹き出し位置より下方の位置から噴き出すように，多孔質体の一部が前記処理室に露出していることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
9. 前記第１のガスまたは前記第２のガスの少なくともいずれかは，複数のガスを混合した混合ガスであって，その混合ガスが過剰反応する場合を除き，
   前記第１のガスは，前記第２のガスよりも結合エネルギーが大きいガスであることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
10. 前記誘電体部材の緻密質体は，
    前記処理室の気密を保つように，所定の位置に設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
11. 前記各誘電体パーツの多孔質体には，
    被処理体と対向する面にて凹部または凸部の少なくともいずれかが形成されることを特徴とする請求項３〜９のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
12. マイクロ波により所定のガスをプラズマ化し，前記プラズマを用いて被処理体を処理するプラズマ処理方法であって，
    前記被処理体は，処理室内の載置台に載置され，
    誘電体部材を透過して前記マイクロ波を前記処理室へ供給し，
    多孔質体と緻密質体とから形成された前記誘電体部材の前記載置台に対向する面が前記多孔質体のみで形成されていて，
    前記誘電体部材の内部には，ガス導入管により供給される前記ガスを前記多孔質体を通して前記処理室内に導入する流路が形成されていて，
    前記ガスを前記流路を通して前記処理室内に導入し，
    前記処理室において前記供給されたマイクロ波により前記導入されたガスをプラズマ化することを特徴とするプラズマ処理方法。
13. 前記誘電体部材は，一体的に焼成された多孔質体と緻密質体とから形成され，
    前記緻密質体により前記処理室の気密を保ちながら，前記ガスを前記多孔質体に通して前記処理室内に吹き出させることを特徴とする請求項１２に記載されたプラズマ処理方法。
14. １または２以上のスロットにそれぞれ通したマイクロ波を，前記誘電体部材を構成する複数枚の誘電体パーツにそれぞれ透過させ，
    多孔質体と緻密質体とから形成された各誘電体パーツの前記載置台に対向する面が前記多孔質体のみで形成されていて，
    前記各誘電体パーツの内部には，ガス導入管により供給される前記ガスを前記多孔質体を通して前記処理室内に導入する流路が形成されていて，
    前記ガスを前記流路を通して前記処理室内に導入し，
    前記所定のガスのうち，第１のガスを前記各誘電体パーツの前記多孔質体に通して前記処理室内に吹き出させることを特徴とする請求項１２または請求項１３のいずれかに記載されたプラズマ処理方法。
15. 一体的に焼成された多孔質体と緻密質体とからそれぞれ形成される複数のガス噴射部材を用いて，前記ガス噴射部材の緻密質体により前記処理室の気密を保ちながら，前記所定のガスのうち，第２のガスを前記各ガス噴射部材に形成された多孔質体に通すことにより，前記第１のガスの吹き出し位置より下方の位置から前記第２のガスを前記処理室内に噴き出すことを特徴とする請求項１４に記載されたプラズマ処理方法。
16. 前記第１のガスまたは前記第２のガスの少なくともいずれかは，複数のガスを混合した混合ガスであって，その混合ガスが過剰反応する場合を除き，
    前記第２のガスよりも結合エネルギーが大きい前記第１のガスを前記各誘電体パーツに形成された多孔質体に通して前記処理室に供給し，
    前記第１のガスよりも結合エネルギーが小さい前記第２のガスを前記ガス噴射部材に形成された多孔質体に通して前記処理室に供給することを特徴とする請求項１５に記載されたプラズマ処理方法。

Images