(57)【要約】【課題】複数の電磁波放射手段の配置によらず、誘電体窓における電界分布を変える。【解決手段】チャンバと、前記チャンバ内にて基板を載置するステージと、複数の電磁波を複数の放射部から放射する複数の電磁波放射手段と、複数の前記放射部と前記ステージとの間に配置される誘電体窓と、を有するプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、基板を前記ステージに準備する工程と、複数の前記電磁波放射手段から放射する複数の前記電磁波のそれぞれの位相を制御する工程と、位相を制御された複数の前記電磁波のそれぞれを、対応する複数の前記放射部のそれぞれから前記チャンバ内に放射する工程と、前記誘電体窓と前記ステージとの間に生成された局所プラズマにより前記基板を処理する工程と、を有する、プラズマ処理方法が提供される。【選択図】図１
2020170643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、前記チャンバ内にて基板を載置するステージと、複数の電磁波を複数の放射部から放射する複数の電磁波放射手段と、複数の前記放射部と前記ステージとの間に配置される誘電体窓と、を有するプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
基板を前記ステージに準備する工程と、
複数の前記電磁波放射手段から放射する複数の前記電磁波のそれぞれの位相を制御する工程と、
位相を制御された複数の前記電磁波のそれぞれを、対応する複数の前記放射部のそれぞれから前記チャンバ内に放射する工程と、
前記誘電体窓と前記ステージとの間に生成された局所プラズマにより前記基板を処理する工程と、
を有する、プラズマ処理方法。
【請求項２】
前記誘電体窓は、複数の前記放射部と前記ステージとから離隔して配置され、
前記誘電体窓の上の空間に、位相を制御された複数の前記電磁波のそれぞれを伝播する工程を有し、
前記基板を処理する工程では、前記誘電体窓の下の空間にプラズマが生成される、
請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
複数の前記放射部から前記誘電体窓までの垂直距離は、前記電磁波の波長λに対してλ／４よりも大きい、
請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
複数の前記電磁波放射手段のそれぞれは、モノポールアンテナを有する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記放射部の中心から隣り合う前記放射部の中心までの距離は、前記電磁波の波長λに対してλ／２よりも小さい、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
複数の前記電磁波の周波数は、１００ＭＨｚ以上である、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
複数の前記電磁波の周波数は、１ＧＨｚ〜３ＧＨｚである、
請求項６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
複数の前記電磁波の位相を時間に応じて変え、前記局所プラズマが生じる領域を制御する、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
チャンバと、前記チャンバ内にて基板を載置するステージと、複数の電磁波を複数の放射部から放射する複数の電磁波放射手段と、複数の前記放射部と前記ステージとの間に配置される誘電体窓と、制御装置と、を有するプラズマ処理装置であって、
前記制御装置は、
基板を前記ステージに準備する工程と、
複数の前記電磁波放射手段から放射する複数の前記電磁波のそれぞれの位相を制御する工程と、
位相を制御された複数の前記電磁波のそれぞれを、対応する複数の前記放射部のそれぞれから前記チャンバ内に放射する工程と、
前記誘電体窓と前記ステージとの間に生成された局所プラズマにより前記基板を処理する工程と、
を制御するプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波のパワーによりガスをプラズマ化し、ウェハにプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られている。例えば、特許文献１は、プラズマを生成する処理室と、処理室の壁の一部を構成する真空窓と、その誘電体の外側に配置された、処理室内にプラズマを生成するための少なくとも２系統以上で構成された誘導アンテナと、誘導アンテナには各系統に独立して電流を流すための高周波電源と、各系統の高周波電源の電流の位相、又は電流値を時間的に制御する位相回路や制御装置などからなる制御部を備える。特許文献１の制御部は、試料の処理時間内に各系統に流れる電流間の位相差、又は電流値を連続的に時間変調し、プラズマ生成位置を移動させることで、ウェハに入射するイオンの入射角をウェハ面内で一様にすることを提案する。
【０００３】
例えば、特許文献２は、フェーズドアレイのマイクロ波アンテナを用いて処理チャンバ内の半導体基板上での反応速度を修正する方法であって、処理チャンバ内でプラズマを励起し、マイクロ波アンテナのフェーズドアレイからマイクロ波放射ビームを放射し、処理チャンバ内の半導体基板の表面上での反応速度を変化させるように、ビームをプラズマに方向付けることを提案している。
【０００４】
例えば、特許文献３は、マイクロ波出力部から出力されたマイクロ波をアンテナからチャンバの内部に放射し、前記アンテナから放射したマイクロ波を透過する誘電体部材に表面波プラズマを生成するための電界を形成することを提案する。特許文献３は、プラズマの電子温度Ｔｅ及びプラズマの電子密度Ｎｅに基づき、マイクロ波放射機構に放射されるマイクロ波のパワー及びマイクロ波の位相の少なくともいずれかを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−５３１７２号公報
【特許文献２】特開２０１７−１０３４５４号公報
【特許文献３】特開２０１８−１８１６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、複数の電磁波放射手段の配置によらず、誘電体窓における電界分布を変えることが可能なプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一の態様によれば、チャンバと、前記チャンバ内にて基板を載置するステージと、複数の電磁波を複数の放射部から放射する複数の電磁波放射手段と、複数の前記放射部と前記ステージとの間に配置される誘電体窓と、を有するプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、基板を前記ステージに準備する工程と、複数の前記電磁波放射手段から放射する複数の前記電磁波のそれぞれの位相を制御する工程と、位相を制御された複数の前記電磁波のそれぞれを、対応する複数の前記放射部のそれぞれから前記チャンバ内に放射する工程と、前記誘電体窓と前記ステージとの間に生成された局所プラズマにより前記基板を処理する工程と、を有する、プラズマ処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
一の側面によれば、複数の電磁波放射手段の配置によらず、誘電体窓における電界分布を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例と比較例を示す断面模式図。
【図２】一実施形態に係る電磁波放射手段の一例を示す図。
【図３】一実施形態に係る位相制御を説明するための図。
【図４】一実施形態に係る制御装置による位相制御の一例を示す図。
【図５】一実施形態に係るプラズマ処理方法の一例を示すフローチャート。
【図６】一実施形態に係る誘電体窓における電界分布の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
［プラズマ処理装置］
一実施形態に係るプラズマ処理装置１０について、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、比較例に係るプラズマ処理装置２０の一例を示す断面模式図であり、図１（ｂ）は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０の一例を示す断面模式図である。プラズマ処理装置１０、２０は、マイクロ波プラズマ処理装置を一例に挙げて説明する。
【００１２】
図１（ｂ）の一実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、ウェハＷを収容するチャンバ１を有する。プラズマ処理装置１０は、マイクロ波によって形成される表面波プラズマにより、ウェハＷに対して成膜処理またはエッチング処理等の所定のプラズマ処理を行う。
【００１３】
チャンバ１は、略円筒状の処理容器であり、接地されている。チャンバ１は、天井に設けられた天板９にて上部開口を閉塞され、これにより、内部を気密に保持することが可能である。チャンバ１及び天板９は、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料から形成される。
【００１４】
チャンバ１内の底部中央にはウェハＷを載置するステージ３が、絶縁部材を介して立設された筒状の支持部材４により支持されている。ステージ３を構成する材料としては、表面をアルマイト処理（陽極酸化処理）したアルミニウム等の金属や内部に高周波用の電極を有した絶縁部材（セラミックス等）が例示される。ステージ３には、ウェハＷを静電吸着するための静電チャック、温度制御機構、ウェハＷの裏面に熱伝達用のガスを供給するガス流路等が設けられてもよい。
【００１５】
また、ステージ３には、整合器を介して高周波バイアス電源が電気的に接続されてもよい。高周波バイアス電源からステージ３に高周波電力が供給されることにより、ウェハＷ側にプラズマ中のイオンが引き込まれる。ただし、高周波バイアス電源はプラズマ処理の特性によっては設けなくてもよい。
【００１６】
チャンバ１の底部には排気管が接続されており、排気管には真空ポンプを含む排気装置が接続されている。排気装置を作動させるとチャンバ１内が排気され、これにより、チャンバ１内が所定の真空度まで減圧される。チャンバ１の側壁には、ウェハＷの搬入及び搬出を行うための搬入出口と、搬入出口を開閉するゲートバルブとが設けられている。
【００１７】
天板９には、チャンバ１内にマイクロ波を放射する７つの電磁波放射手段２（図１（ｂ）では３本の電磁波放射手段２のみ図示）が設けられている。
【００１８】
［モノポールアンテナ］
図２に、電磁波放射手段２の一例を示す。電磁波放射手段２は、同軸ケーブル状をなし、内部導体１２１と、その外側の外部導体１２２と、これらの間に設けられたテフロン（登録商標）等の誘電体１２３とを有する。電磁波放射手段２の先端は、長さＤだけ突出した内部導体１２１からなるモノポールアンテナ１１を構成している。モノポールアンテナ１１の寸法（長さＤ）は、電磁波の周波数によって変化する。例えば、マイクロ波の周波数が３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの場合、長さＤは、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍとなる。
【００１９】
モノポールアンテナ１１を、チャンバ１の天板９の裏面９ａと同じ高さの面であって、誘電体１２３の端部からチャンバ１の内部空間に露出させることにより、放射部１２５からマイクロ波がチャンバ１内に放射される。ただし、内部導体１２１は、誘電体１２３から飛び出さない構成でもよい。この場合、電磁波放射手段２の先端には、外部導体１２２が存在しない切欠き部が形成され、切欠き部を通して内部導体１２１の先端の放射口からマイクロ波がチャンバ１内に放射される。
【００２０】
かかる構成により、マイクロ波は、マイクロ波出力部６から出力され、制御装置８の制御に従い位相器７によって位相制御された後、チャンバ１内に放射される。なお、電磁波放射手段２の数は７つに限られず、２以上であればよく、３以上が好ましい。
【００２１】
図１に戻り、電磁波放射手段２の中心から隣り合う電磁波放射手段２の中心までの距離は、マイクロ波の波長λに対してλ／２よりも小さくなるように、概ね等間隔で規則正しく並べられている。誘電体窓５は、複数の放射部１２５とステージ３とから離隔して配置される。誘電体窓５は、チャンバ１の内部を、誘電体窓５の上の空間Ｖと下の空間Ｕとに分ける仕切り板となっている。誘電体窓５は、例えば、石英、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により形成されている。
【００２２】
電磁波放射手段２の下の空間Ｖには、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ程度の自由空間が存在し、その下部に設置された誘電体窓５を介して空間Ｕにプラズマが生成される。複数の放射部１２５と誘電体窓５の上面との距離Ｈは、マイクロ波の波長λに対してλ／４よりも大きい。空間Ｖには、７つの電磁波放射手段２から放射された複数のマイクロ波が伝播する。空間Ｖは大気空間であり、空間Ｕは真空空間である。
【００２３】
プラズマ処理装置１０は、制御装置８を有する。制御装置８は、プロセッサ、メモリなどの記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御装置８は、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。制御装置８では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御装置８では、表示装置により、プラズマ処理装置１０の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置１０で各種処理を実行するために、プロセッサによって実行される。プロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御する。また、制御装置８のプロセッサは、電磁波放射手段２毎に備えられた位相器７を制御し、放射部１２５から放射するマイクロ波の位相を制御する。
【００２４】
かかる構成のプラズマ処理装置１０においてプラズマ処理を行う際には、まず、ウェハＷが、搬送アーム上に保持された状態で、開口したゲートバルブから搬入出口を通りチャンバ１内に搬入される。
【００２５】
ゲートバルブはウェハＷを搬入後に閉じられる。ウェハＷは、ステージ３の上方まで搬送されると、搬送アームからプッシャーピンに移され、プッシャーピンが降下することによりステージ３に載置される。チャンバ１の内部の圧力は、排気装置により所定の真空度に保持される。所定ガスが誘電体窓５の下の空間Ｕに導入される。７つの電磁波放射手段２（モノポールアンテナ１１）から位相を制御されたマイクロ波が放射される。これにより、誘電体窓５の所定位置にて電界が強まり、これにより、ガスがプラズマ化したときのプラズマの分布を制御できる。生成されたプラズマによってウェハＷに所定のプラズマ処理が施される。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、比較例にかかるプラズマ処理装置２０では、７つの電磁波放射手段２から放射されるマイクロ波の位相は同じである。よって、比較例にかかるプラズマ処理装置２０では、マイクロ波の電界により誘電体窓５の下にてプラズマを生成する際、７つの電磁波放射手段２の配置パターンに電界分布が影響される。この結果、図１（ｃ）に一例を示すように、電磁波放射手段２の配置パターンに従ってプラズマ分布の強弱が生じる。つまり、ウェハＷに対するプラズマ処理が、電磁波放射手段２の配置パターンの影響を受けて不均一になりやすい。
【００２７】
しかしながら、電磁波放射手段２の配置パターンは、物理的な配置であり、予め設定した配置から変更することは困難である。そこで、本実施形態では、複数の電磁波放射手段２の配置によらず、誘電体窓５における電界分布を変えることでプラズマ分布を制御することが可能なプラズマ処理装置１０を提供する。
【００２８】
すなわち、図１（ｂ）に示す本実施形態にかかるプラズマ処理装置１０は、制御装置８の制御により、位相器７を用いて７つの電磁波放射手段２のそれぞれから放射されるマイクロ波の位相が制御される。これにより、７つの電磁波放射手段２のそれぞれから投入されたマイクロ波が干渉を起こし、任意の箇所にて電界強度を高めることができる。これにより、プラズマを集中して生成することで、高度なプラズマ分布の制御が可能になる。
【００２９】
たとえば、図１（ｂ）では、７つの電磁波放射手段２から投入されるマイクロ波の位相制御により、空間Ｖを伝播するマイクロ波が干渉を起こし、誘電体窓５の左側にてマイクロ波の電界強度が高められる。これにより、ウェハＷの左側にてプラズマを集中して生成することが可能になる。
【００３０】
［位相制御］
次に、マイクロ波の位相制御について、図３を参照して説明する。図３は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０に設けられた制御装置８が行う位相器７を用いた位相制御を説明するための図である。図３（ａ）は、電磁波放射手段２のうちの一つ（本例では、電磁波放射手段２ａ）から放射されるマイクロ波と、誘電体窓５において電界を集中させたい焦点位置Ｏとの関係を示す。焦点位置Ｏに垂直な、天板９の裏面の位置をＯ'とし、焦点位置Ｏから天板９の裏面の位置Ｏ'までの距離をＺとし、電磁波放射手段２ａから放射されるマイクロ波の放射点の位置をＸとすると、以下の式（１）が成り立つ。
【００３１】
【数１】
2020170643.tif 000003
【００３２】
式（１）のｋは、電磁波の波数であり、電磁波の波長λの逆数、つまり、k＝１／λで示される。δ（ｘ）は、放射点の位置Ｘから放射される電磁波（本実施形態ではマイクロ波）の位相を示す。
【００３３】
式（１）を変形すると、電磁波の位相δ（ｘ）を求める式（２）が得られる。
【００３４】
【数２】
2020170643.tif 000004
【００３５】
式（２）に基づき、放射点の位置Ｘから放射される電磁波の位相δ（ｘ）は、電磁波の波数ｋと、誘電体窓５の位置Ｏから天板９の裏面の位置Ｏ'までの距離Ｚと、放射点の位置Ｘとから算出される。式（２）は、図３（ｂ）の曲線を描く。
【００３６】
２つ以上の電磁波放射手段２から放射されるマイクロ波の、焦点位置Ｏにおける位相を強め合う条件について、図３（ｃ）を参照しながら説明する。７つの電磁波放射手段２を電磁波放射手段２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇとし、図３（ｃ）では説明の便宜上、電磁波放射手段２の実際の位置関係とは異なり離間して横に並べて示す。
【００３７】
本実施形態に係る電磁波放射手段２ａ〜２ｇの制御では、制御装置８は、電磁波放射手段２ａ〜２ｇから放射するマイクロ波の各放射点の位置ｘａ〜ｘｇから焦点位置Ｏまでの各距離において、焦点位置Ｏにおける位相をあわせるように電磁波放射手段２ａ〜２ｇから放射する各マイクロ波の位相δ（ｘａ）〜δ（ｘｇ）を制御する。
【００３８】
電磁波放射手段２ａ〜２ｇの放射点の位置ｘが異なるため、式（２）に示すように、電磁波放射手段２ａ〜２ｇから放射されるマイクロ波の位相δ（ｘ）は、位相を制御しないと、焦点位置Ｏにおいてずれが生じる。その結果、電磁波放射手段２ａ〜２ｇのうちの何れかのマイクロ波は、焦点位置Ｏにおいて位相を強め合う条件になっても、他の何れかのマイクロ波は、焦点位置Ｏにおいて位相を弱め合う条件になる。これに対して、本実施形態では、電磁波放射手段２ａ〜２ｇから放射されるマイクロ波の位相δ（ｘａ）〜δ（ｘｇ）をそれぞれ制御することで、焦点位置Ｏにおいて位相を強め合うことができる。例えば、図３（ｃ）に示す電磁波放射手段２ａ、２ｂ、２ｃから放射されるマイクロ波の位相は、腹と腹、節と節が合っているため、マイクロ波の位相を強め合う条件になっている。ただし、電磁波放射手段２ａ、２ｂ、２ｃから放射されるマイクロ波の位相を強め合う条件に制御しても、電磁波放射手段２ｄ〜２ｇから放射されるマイクロ波の少なくともいずれかの位相が弱め合う条件である場合がある。この場合、焦点位置Ｏにおいて７つのマイクロ波の位相が強め合う結果とはならない場合がある。
【００３９】
これに対して、本実施形態では、電磁波放射手段２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇから放射されるマイクロ波の位相もマイクロ波を強め合う条件に制御される。これにより、誘電体窓５の焦点位置Ｏにおいて７つのマイクロ波の位相が強め合う条件に各マイクロ波の位相を制御し、これにより、マイクロ波の電界を焦点位置Ｏに集中させる制御ができる。
【００４０】
ただし、焦点位置Ｏにおいてマイクロ波の位相を強め合う制御は、電磁波放射手段２ａ〜２ｇのうちから出力される、最低２つのマイクロ波に対して行い、７つのマイクロ波のすべてに対して焦点位置Ｏにおいて位相を強め合う制御を行わなくてもよい。例えば、電磁波放射手段２のうちマイクロ波の位相を制御しないものが１つ以上あってもよい。また、上記説明では、誘電体窓５における焦点位置Ｏは１つであったが、これに限られず、同じタイミングに誘電体窓５における２つ以上の焦点位置Ｏにおける位相を強め合う制御を行っても良い。
【００４１】
なお、図１に示すように、一の電磁波放射手段２の中心から隣り合う電磁波放射手段２の中心までの距離は、マイクロ波の波長λに対してλ／２よりも小さい。隣り合う電磁波放射手段２の距離（間隔）がλ／２より大きいと、誘電体窓５の焦点位置Ｏにマイクロ波を集光できず、焦点位置Ｏにおいてマイクロ波の位相を強め合う制御ができなくなるためである。
【００４２】
以上に説明した位相制御による集光は、機械的動作を伴わないため、非常に高速に制御することができる。原理上は、マイクロ波の周波数と同程度の高速制御で、焦点位置Ｏを時間に応じて動かすことが可能である。これにより、複数の電磁波放射手段２の位相制御を高速に制御することができる。この結果、誘電体窓５におけるマイクロ波の電界の分布を高速に制御することにより、誘電体窓５の下の空間Ｕにてプラズマを均一に生成することができる。
【００４３】
図４は、一実施形態に係る制御装置８による位相制御の一例を示す図である。図４の例では、制御装置８が、位相器７（図４では一つのみ表示）を用いて７つの電磁波放射手段２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇからそれぞれ放射されるマイクロ波の位相δ（ｘａ）〜δ（ｘｇ）を、焦点位置Ｃにて強め合うように制御する。これにより、焦点位置Ｃを中心とした集光部分Ａｒにてマイクロ波の電界が強くなるように制御されることを模式的に示している。
【００４４】
制御装置８は、位相器７を用いて焦点位置Ｃが径方向Ｌ１又は周方向Ｌ２等に誘電体窓５の表面を走査するように、マイクロ波の位相δ（ｘａ）〜δ（ｘｇ）を高速に制御する。これにより、焦点位置Ｃ及び集光部分Ａｒを高速に移動させることで、誘電体窓５の下にてプラズマを均一に生成することができる。
【００４５】
また、制御装置８は、位相器７を用いてマイクロ波の位相δ（ｘａ）〜δ（ｘｇ）を制御する速度を変化させることで、集光部分Ａｒの移動速度を変えることで、単位時間当たりの平均電界分布を自由に制御することができる。例えば、制御装置８が、誘電体窓５の外周側で集光部分Ａｒをゆっくり動かし、内周側で集光部分Ａｒを外周側よりも早く動かすようにマイクロ波の位相δ（ｘａ）〜δ（ｘｇ）を制御する速度を変化させる。これにより、誘電体窓５の外周側の電界強度を内周側の電界強度よりも強くすることができる。これにより、誘電体窓５の下の外周側のプラズマ密度を内周のプラズマ密度よりも高く制御する等、プラズマ分布を自由に制御することができる。
【００４６】
［プラズマ処理方法］
次に、プラズマ処理装置１０にて実行されるプラズマ処理方法の一例について、図５を参照して説明する。図５は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の一例を示すフローチャートである。なお、本処理は制御装置８により制御される。
【００４７】
本処理が開始されると、制御装置８は、ウェハＷをチャンバ内に搬入し、ステージ３に載置してウェハＷを準備する（ステップＳ１）。次に、制御装置８は、ガス供給部から所定のガスを供給する（ステップＳ２）。次に、制御装置８は、マイクロ波出力部６からマイクロ波を出力する（ステップＳ３）。
【００４８】
次に、制御装置８は、位相器７を使用して、７つの電磁波放射手段２から放射される各マイクロ波の位相を制御し、位相を制御された各マイクロ波を、各電磁波放射手段２の放射部１２５からチャンバ１内に放射する（ステップＳ４）。これにより、位相を制御された各マイクロ波が空間Ｖにおいて干渉し、誘電体窓５の所定の位置にマイクロ波を集光させることができる。これにより、誘電体窓５とステージ３との間に局所プラズマを生成し、生成した局所プラズマによりウェハＷに所定のプラズマ処理を行う。
【００４９】
次に、制御装置８は、ウェハＷへのプラズマ処理を終了するかを判定する（ステップＳ５）。制御装置８は、レシピに従い、ウェハＷへのプラズマ処理の終了時間になったと判定するまで、７つの電磁波放射手段２から出力されるマイクロ波の位相を時間に応じて制御する（ステップＳ４）。制御装置８は、レシピに従い、ウェハＷへのプラズマ処理の終了時間になったと判定したとき、本処理を終了する。なお、本処理の終了時には、マイクロ波の出力を停止し、ガスの供給を停止する。
【００５０】
［位相制御のシミュレーション結果］
図６（ａ）に示すように、制御装置８が位相器７を使用して１９の電磁波放射手段２から出力されるマイクロ波の位相を制御したときの、一実施形態に係る誘電体窓５における電界分布のシミュレーション結果の一例を、図６（ｂ）及び（ｃ）に示す。
【００５１】
このシミュレーションのシミュレーション条件としては、１９の電磁波放射手段２から同じパワーのマイクロ波が放射されるように設定した。図６（ａ）〜（ｃ）に示すマイクロ波の電界強度は、色の濃い部分でより電界強度が高い状態を示す。
【００５２】
これによれば、図６（ｂ）に示すように、マイクロ波の位相δ（ｘ）を、誘電体窓５の焦点位置Ｃ１にて位相を強め合うように制御した結果、焦点位置Ｃ１を中心とした集光部分Ａｒにてマイクロ波の電界が強くなった。
【００５３】
その後、マイクロ波の電界が強い集光部分Ａｒを径方向に移動させるように、位相器７によって１９の電磁波放射手段２から放射される各マイクロ波の位相を制御した。これにより、焦点位置Ｃ２を中心とした集光部分Ａｒにマイクロ波の電界が強い部分を移動させることができた。かかるシミュレーションにより、位相制御による自由な集光制御が可能であることが確かめられた。
【００５４】
以上に説明したように、本実施形態のプラズマ処理装置１０によれば、複数の電磁波放射手段２の配置によらずに、誘電体窓５における電界分布を変えることができる。これにより、位相制御による自由な集光制御が可能になり、プラズマの分布を自由に制御することができる。
【００５５】
なお、本開示のプラズマ処理装置１０は、マイクロ波を放射するプラズマ処理装置を一例に挙げて説明したが、これに限られない。本開示のプラズマ処理装置１０が有する複数の電磁波放射手段２は、マイクロ波に限られず、ＵＨＦ等、周波数が１００ＭＨｚ以上の電磁波を放射してもよい。電磁波放射手段２は、更に好ましくは、周波数が１ＧＨｚ〜３ＧＨｚの範囲の電磁波を放射することが良い。周波数が高いほど、より高速な位相制御が可能になる。
【００５６】
また、上記実施形態では誘電体窓５の上の空間Ｖは、大気空間であるが、これに限られない。例えば、誘電体窓５の上の空間Ｖを誘電体窓５と同じ材料又は異なる材料の誘電体で埋めてもよい。空間Ｖを誘電体にて埋めることで誘電体を伝播するマイクロ波の波長を短くできるため、プラズマ処理装置１０を小さくすることができる。
【００５７】
上記実施形態では、誘電体窓５の上の空間Ｖを大気空間したが、空間Ｖを真空空間にしてもよい。ただし、空間Ｖを真空空間にした場合、真空空間で位相制御を行うことになり、空間Ｖにおいてプラズマが生成される恐れがある。以上から、誘電体窓５の上の空間Ｖは大気空間であることがより好ましい。また、放射部１２５と誘電体窓５との距離をマイクロ波の波長λの１／４より大きくすることで、誘電体窓５にてマイクロ波を十分に集光させることができる。
【００５８】
今回開示された一実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の一実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１      チャンバ
２      電磁波放射手段
３      ステージ
５      誘電体窓
６      マイクロ波出力部
７      位相器
８      制御装置
９      天板
１０    プラズマ処理装置
１１    モノポールアンテナ
１２１  内部導体
１２２  外部導体
１２４  切欠部
１２５  放射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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