(57)【要約】      （修正有）【課題】表面波プラズマ源において、ノイズ等の影響を抑制して安定してマイクロ波の電界を検出することができる電界センサ、ならびにそれを用いた表面波プラズマ源および表面波プラズマ処理装置を提供する。【解決手段】同軸伝送路の内部導体となり、先端がマイクロ波透過窓１１０ｂの裏面に常に接触するように構成されたプローブ１４１と、プローブ１４１の外側に設けられ、同軸伝送路の外側導体となり、先端が平面スロットアンテナ８１の裏面に接触するように構成された筒状をなすプローブガイド１４２と、プローブ１４１とプローブガイド１４２との間に設けられた絶縁部材１４３と、プローブガイド１４２を、その先端が平面スロットアンテナ８１に常に接触するように付勢する予圧スプリング１４４と、信号を取り出す同軸構造の信号ケーブルを接続するコネクタ１４５とを有する。【選択図】図８
2020187893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波伝送路を伝送されてきたマイクロ波を平面スロットアンテナのスロットおよび誘電体からなるマイクロ波透過窓を介してチャンバ内に放射して表面波プラズマを形成するにあたり、マイクロ波の電界を検出する電界センサであって、
同軸伝送路の内部導体となり、内部にスプリングを内蔵し、先端部分にモノポールアンテナを構成する部分を有するとともに、内蔵された前記スプリングの付勢力により先端が前記マイクロ波透過窓の裏面に常に接触するように構成されたプローブと、
前記プローブの外側に設けられ、前記同軸伝送路の外側導体となり、先端が前記平面スロットアンテナの裏面に接触するように構成された筒状をなすプローブガイドと、
前記プローブと前記プローブガイドとの間に設けられた絶縁部材と、
前記プローブガイドを下方に予圧し、前記プローブガイドを、その先端が前記平面スロットアンテナに常に接触するように付勢する予圧スプリングと、
前記プローブおよび前記プローブガイドに接続され、信号を取り出す同軸構造の信号ケーブルを接続するためのコネクタと、
を有する、電界センサ。
【請求項２】
前記プローブの前記モノポールアンテナを構成する部分の長さが１．５〜２ｍｍの範囲である、請求項１に記載の電界センサ。
【請求項３】
前記プローブの先端がフィレット形状である、請求項１または請求項２に記載の電界センサ。
【請求項４】
前記プローブガイドの先端がフィレット形状である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電界センサ。
【請求項５】
前記プローブガイドが挿入され、前記プローブガイドを固定部に固定する固定ナットをさらに有し、固定ナットを前記固定部に締め付けることにより、前記予圧スプリングが圧縮されて前記プローブガイドが下方に予圧される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電界センサ。
【請求項６】
前記固定ナットに取り付けられ、前記プローブガイドの鉛直方向の移動を確保しつつ、回転方向の動きを拘束する回転止めをさらに有する、請求項５に記載の電界センサ。
【請求項７】
前記回転止めは、前記固定ナットの側面に形成されたねじ穴に螺合され、先端が前記プローブガイドの側面に形成された窪み部に鉛直方向に移動可能なように挿入されるセットスクリューを有する、請求項６に記載の電界センサ。
【請求項８】
導電性材料製で筒状をなす本体部と、
前記本体部の内側に、前記本体部と接触するように設けられ、導電性材料製の複数の板バネを、それらの中央部が内側に突出した状態で円周状に複数配置してなり、前記プローブガイドが挿入され、その際に前記プローブガイドとの電気的導通を確保するコンタクト部材と、
を有し、接地電位に接続されたバンド型コンタクトをさらに有する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電界センサ。
【請求項９】
チャンバ内にマイクロ波を供給して前記チャンバ内に表面波プラズマを形成する表面波プラズマ源であって、
マイクロ波を出力するマイクロ波出力部と、
前記マイクロ波出力部から出力されたマイクロ波を伝送するマイクロ波伝送路に設けられ、マイクロ波をチャンバ内に放射するマイクロ波放射機構と、
前記マイクロ波放射機構から放射されるマイクロ波の電界を検出する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電界センサと、
を有し、
前記マイクロ波放射機構は、
前記マイクロ波伝送路を伝送されてきたマイクロ波を、スロットを介して前記チャンバ内に放射する平面スロットアンテナと、
前記平面スロットアンテナのマイクロ波伝送方向上流側に設けられた誘電体からなる遅波材と、
前記平面スロットアンテナのマイクロ波伝送方向下流側に設けられた誘電体からなるマイクロ波透過窓と、
前記遅波材および前記平面スロットアンテナを貫通するように設けられ、前記電界センサが挿入されるセンサ挿入孔と、
を有する、表面波プラズマ源。
【請求項１０】
前記センサ挿入孔を複数有し、前記複数のセンサ挿入孔は、前記平面スロットアンテナの前記スロットの内側に対応する領域に、前記マイクロ波伝送路の軸を中心とした同一円周状に前記スロットのｎ倍（ただし、ｎは１以上の整数）の個数であり、かつ均等に形成されており、前記電界センサは、前記複数のセンサ挿入孔の少なくとも一つに挿入されている、請求項９に記載の表面波プラズマ源。
【請求項１１】
前記マイクロ波放射機構は複数有し、前記複数のマイクロ波放射機構から前記チャンバ内に放射されたマイクロ波が前記チャンバ内の空間で合成され、表面波プラズマが形成される、請求項９または請求項１０に記載の表面波プラズマ源。
【請求項１２】
基板に対して表面波プラズマにより処理を施す表面波プラズマ処理装置であって、
基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内にガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバ内にマイクロ波を供給して表面波プラズマを形成する請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の表面波プラズマ源と、
を有する、表面波プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電界センサ、表面波プラズマ源、および表面波プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、半導体基板にエッチング処理や成膜処理等にはプラズマ処理が多用されている。近時、このようなプラズマ処理を行うプラズマ処理装置としては、高密度で低電子温度のプラズマを均一に形成することができるマイクロ波プラズマ処理装置が注目されている。
【０００３】
特許文献１には、マイクロ波処理装置としてＲＬＳＡ（登録商標）マイクロ波プラズマ処理装置が記載されている。ＲＬＳＡ（登録商標）マイクロ波プラズマ処理装置は、チャンバの上部に所定のパターンで多数のスロットが形成された平面スロットアンテナを設け、マイクロ波発生源から導かれたマイクロ波を、平面アンテナのスロットから放射させる。そして、放射されたマイクロ波を、その下に設けられた誘電体からなるマイクロ波透過窓を介して真空に保持されたチャンバ内に放射し、そのマイクロ波電界によりチャンバ内に導入されたガスのプラズマを形成して半導体ウエハを処理するものである。
【０００４】
このようなマイクロ波プラズマ処理装置において、アンテナから出力される電力やアンテナ直下のプラズマ状態を検出する技術として、特許文献２には、アンテナを貫通するように設けられたセンサ挿入孔に電界センサを挿入するものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９４５５０号公報
【特許文献２】特開２０１３−７７４４１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、マイクロ波を平面スロットアンテナのスロットおよびマイクロ波透過窓を介してチャンバ内に放射して表面波プラズマを形成するための表面波プラズマ源において、ノイズ等の影響を抑制して安定してマイクロ波の電界を検出することができる電界センサ、ならびにそれを用いた表面波プラズマ源および表面波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】
本開示の一態様に係る電界センサは、マイクロ波伝送路を伝送されてきたマイクロ波を平面スロットアンテナのスロットおよび誘電体からなるマイクロ波透過窓を介してチャンバ内に放射して表面波プラズマを形成するにあたり、マイクロ波の電界を検出する電界センサであって、同軸伝送路の内部導体となり、内部にスプリングを内蔵し、先端部分にモノポールアンテナを構成する部分を有するとともに、内蔵された前記スプリングの付勢力により先端が前記マイクロ波透過窓の裏面に常に接触するように構成されたプローブと、前記プローブの外側に設けられ、前記同軸伝送路の外側導体となり、先端が前記平面スロットアンテナの裏面に接触するように構成された筒状をなすプローブガイドと、前記プローブと前記プローブガイドとの間に設けられた絶縁部材と、前記プローブガイドを下方に予圧し、前記プローブガイドを、その先端が前記平面スロットアンテナに常に接触するように付勢する予圧スプリングと、前記プローブおよび前記プローブガイドに接続され、信号を取り出す同軸構造の信号ケーブルを接続するためのコネクタと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、マイクロ波を平面スロットアンテナのスロットおよびマイクロ波透過窓を介してチャンバ内に放射して表面波プラズマを形成するための表面波プラズマ源において、ノイズ等の影響を抑制して安定してマイクロ波の電界を検出することができる電界センサ、ならびにそれを用いた表面波プラズマ源および表面波プラズマ処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態の表面波プラズマ源が用いられる表面波プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の表面波プラズマ処理装置に用いられる表面波プラズマ源の構成を示すブロック図である。
【図３】表面波プラズマ源におけるマイクロ波供給部を模式的に示す平面図である。
【図４】表面波プラズマ源におけるマイクロ波放射機構と電界センサを示す縦断面図である。
【図５】マイクロ波放射機構の給電機構を示す横断面図である。
【図６】チューナにおけるスラグと滑り部材を示す横断面図である。
【図７】平面スロットアンテナの一例を示す平面図である。
【図８】表面波プラズマ源に適用された電界センサの概略構成を示す断面図である。
【図９】図８の電界センサの要部を拡大して示す断面図である。
【図１０】電界センサにおけるプローブの先端形状の例を示す図である。
【図１１】電界センサにおけるバンド型コンタクトを示す断面図である。
【図１２】図１１に示すバンド型コンタクトのコンタクト部材を示す斜視図である。
【図１３】電界センサに回転止めを装着した際の状態を示す横断面図である。
【図１４】電界センサによるモニタ電力を示す図である。
【図１５】平面スロットアンテナから放射される電力とモニタ電流の二乗の値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して実施形態について具体的に説明する。
【００１１】
＜表面波プラズマ処理装置の構成＞
図１は、一実施形態の表面波プラズマ源が用いられる表面波プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図であり、図２は図１の表面波プラズマ処理装置に用いられる表面波プラズマ源の構成を示すブロック図、図３は表面波プラズマ源におけるマイクロ波供給部を模式的に示す平面図、図４は表面波プラズマ源におけるマイクロ波放射機構および電界センサを示す断面図、図５はマイクロ波放射機構の給電機構を示す横断面図、図６はチューナにおけるスラグと滑り部材を示す横断面図である。
【００１２】
表面波プラズマ処理装置１００は、基板である半導体ウエハＷ（以下ウエハＷと記述する）に対してプラズマ処理として例えばエッチング処理を施すプラズマエッチング装置として構成されており、気密に構成されたアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなる略円筒状の接地されたチャンバ１と、チャンバ１内に表面波プラズマを形成するための表面波プラズマ源２とを有している。チャンバ１の上部には開口部１ａが形成されており、表面波プラズマ源２はこの開口部１ａからチャンバ１の内部に臨むように設けられている。
【００１３】
チャンバ１内にはウエハＷを水平に支持する支持部材であるサセプタ１１が、チャンバ１の底部中央に絶縁部材１２ａを介して立設された筒状の支持部材１２により支持された状態で設けられている。サセプタ１１および支持部材１２を構成する材料としては、表面を陽極酸化処理したアルミニウム等が例示される。
【００１４】
また、図示はしていないが、サセプタ１１には、ウエハＷを静電吸着するための静電チャック、温度制御機構、ウエハＷの裏面に熱伝達用のガスを供給するガス流路、およびウエハＷを搬送するために昇降する昇降ピン等が設けられている。さらに、サセプタ１１には、整合器１３を介して高周波バイアス電源１４が電気的に接続されている。この高周波バイアス電源１４からサセプタ１１に高周波電力が供給されることにより、ウエハＷ側にプラズマ中のイオンが引き込まれる。
【００１５】
チャンバ１の底部には排気管１５が接続されており、この排気管１５には真空ポンプを含む排気装置１６が接続されている。そしてこの排気装置１６を作動させることによりチャンバ１内のガスが排出され、チャンバ１内が所定の真空度まで高速に減圧することが可能となっている。また、チャンバ１の側壁には、ウエハＷの搬入出を行うための搬入出口１７と、この搬入出口１７を開閉するゲートバルブ１８とが設けられている。
【００１６】
チャンバ１内のサセプタ１１の上方位置には、プラズマエッチングのための処理ガスをウエハＷに向けて吐出するシャワープレート２０が水平に設けられている。このシャワープレート２０は、格子状に形成されたガス流路２１と、このガス流路２１に形成された多数のガス吐出孔２２とを有しており、格子状のガス流路２１の間は空間部２３となっている。このシャワープレート２０のガス流路２１にはチャンバ１の外側に延びる配管２４が接続されており、この配管２４には処理ガス供給源２５が接続されている。処理ガスとしては、通常用いられるエッチングガス、例えばＣｌ２ガス等を用いることができる。
【００１７】
一方、チャンバ１のシャワープレート２０の上方位置には、リング状のプラズマガス導入部材２６がチャンバ壁に沿って設けられており、このプラズマガス導入部材２６には内周に多数のガス吐出孔が設けられている。このプラズマガス導入部材２６には、プラズマガスを供給するプラズマガス供給源２７が配管２８を介して接続されている。プラズマ生成ガスとしてはＡｒガスなどが好適に用いられる。
【００１８】
プラズマガス導入部材２６からチャンバ１内に導入されたプラズマガスは、表面波プラズマ源２からチャンバ１内に導入されたマイクロ波によりプラズマ化され、このプラズマがシャワープレート２０の空間部２３を通過しシャワープレート２０のガス吐出孔２２から吐出された処理ガスを励起し、処理ガスのプラズマを形成する。
【００１９】
＜表面波プラズマ源＞
次に、表面波プラズマ源２について説明する。
表面波プラズマ源２は、チャンバ１の上部に設けられた支持リング２９により支持された円形をなす天板１１０を有しており、支持リング２９と天板１１０との間は気密にシールされている。図２に示すように、表面波プラズマ源２は、複数経路に分配してマイクロ波を出力するマイクロ波出力部３０と、マイクロ波出力部３０から出力されたマイクロ波を伝送しチャンバ１内に放射するためのマイクロ波供給部４０とを有している。
【００２０】
マイクロ波出力部３０は、マイクロ波電源３１と、マイクロ波発振器３２と、発振されたマイクロ波を増幅するアンプ３３と、増幅されたマイクロ波を複数に分配する分配器３４とを有している。
【００２１】
マイクロ波発振器３２は、所定周波数（例えば、９１５ＭＨｚ）のマイクロ波を例えばＰＬＬ発振させる。分配器３４では、マイクロ波の損失ができるだけ起こらないように、入力側と出力側のインピーダンス整合を取りながらアンプ３３で増幅されたマイクロ波を分配する。なお、マイクロ波の周波数としては、９１５ＭＨｚの他に、７００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲の所望の周波数を用いることができる。
【００２２】
マイクロ波供給部４０は、分配器３４にて分配されたマイクロ波を主に増幅する複数のアンプ部４２と、複数のアンプ部４２のそれぞれに接続されたマイクロ波放射機構４１とを有している。
【００２３】
マイクロ波放射機構４１は、例えば図３に示すように、天板１１０上に、円周状に６個およびその中心に１個、合計７個配置されている。マイクロ波放射機構４１の内部には、後述する電界センサ１４０が配置されている。
【００２４】
天板１１０は、真空シールおよびマイクロ波透過板として機能し、金属製のフレーム１１０ａと、そのフレーム１１０ａに嵌め込まれ、マイクロ波放射機構４１が配置されている部分に対応するように設けられた石英等の誘電体からなるマイクロ波透過窓１１０ｂとを有している。
【００２５】
アンプ部４２は、位相器４６と、可変ゲインアンプ４７と、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ４８と、アイソレータ４９とを有している。
【００２６】
位相器４６は、マイクロ波の位相を変化させることができるように構成されており、これを調整することにより放射特性を変調させることができる。例えば、各アンプ部４２の位相を調整することにより指向性を制御してプラズマ分布を変化させることや、隣り合うアンプ部４２において９０°ずつ位相をずらすようにして円偏波を得ることができる。また、位相器４６は、アンプ内の部品間の遅延特性を調整し、チューナ内での空間合成を目的として使用することができる。ただし、このような放射特性の変調やアンプ内の部品間の遅延特性の調整が不要な場合には位相器４６は設ける必要はない。
【００２７】
可変ゲインアンプ４７は、メインアンプ４８へ入力するマイクロ波の電力レベルを調整し、個々のアンテナモジュールのばらつきを調整またはプラズマ強度調整のためのアンプである。可変ゲインアンプ４７をアンプ部４２毎に変化させることによって、発生するプラズマに分布を生じさせることもできる。
【００２８】
ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ４８は、例えば、入力整合回路と、半導体増幅素子と、出力整合回路と、高Ｑ共振回路とを有する構成とすることができる。
【００２９】
アイソレータ４９は、マイクロ波放射機構４１で反射してメインアンプ４８に向かう反射マイクロ波を分離するものであり、サーキュレータとダミーロード（同軸終端器）とを有している。サーキュレータは、後述するマイクロ波放射機構４１のアンテナ部４３で反射したマイクロ波をダミーロードへ導き、ダミーロードはサーキュレータによって導かれた反射マイクロ波を熱に変換する。
【００３０】
表面波プラズマ処理装置１００における各構成部は、マイクロプロセッサを備えた制御部２００により制御されるようになっている。制御部２００は表面波プラズマ処理装置１００のプロセスシーケンスおよび制御パラメータであるプロセスレシピを記憶した記憶部や、入力手段およびディスプレイ等を備えており、選択されたプロセスレシピに従ってプラズマ処理装置を制御するようになっている。
【００３１】
［マイクロ波放射機構］
次に、マイクロ波放射機構４１について詳細に説明する。
マイクロ波放射機構４１は、図４、図５に示すように、マイクロ波を伝送する同軸構造の導波路４４と、導波路４４を伝送されたマイクロ波をチャンバ１内に放射するアンテナ部４３とを有している。そして、マイクロ波放射機構４１からチャンバ１内に放射されたマイクロ波がチャンバ１内の空間で合成され、チャンバ１内で表面波プラズマが形成されるようになっている。
【００３２】
導波路４４は、筒状の外側導体５２およびその中心に設けられた棒状の内側導体５３が同軸状に配置されて構成されており、導波路４４の先端にアンテナ部４３が設けられている。導波路４４は、内側導体５３が給電側、外側導体５２が接地側となっている。外側導体５２および内側導体５３の上端は反射板５８となっている。
【００３３】
導波路４４の基端側にはマイクロ波（電磁波）を給電する給電機構５４が設けられている。給電機構５４は、導波路４４（外側導体５２）の側面に設けられたマイクロ波電力を導入するためのマイクロ波電力導入ポート５５を有している。マイクロ波電力導入ポート５５には、アンプ部４２から増幅されたマイクロ波を供給するための給電線として、内側導体５６ａおよび外側導体５６ｂからなる同軸線路５６が接続されている。そして、同軸線路５６の内側導体５６ａの先端には、外側導体５２の内部に向けて水平に伸びる給電アンテナ９０が接続されている。
【００３４】
給電アンテナ９０は、例えば、アルミニウム等の金属板を削り出し加工した後、テフロン（登録商標）等の誘電体部材の型にはめて形成される。反射板５８から給電アンテナ９０までの間には、反射波の実効波長を短くするためのテフロン（登録商標）等の誘電体からなる遅波材５９が設けられている。なお、２．４５ＧＨｚ等の周波数の高いマイクロ波を用いた場合には、遅波材５９は設けなくてもよい。このとき、給電アンテナ９０から放射される電磁波を反射板５８により反射させることで、最大の電磁波を同軸構造の導波路４４内に伝送させる。その場合、給電アンテナ９０から反射板５８までの距離を約λｇ／４の半波長倍に設定する。ただし、周波数の低いマイクロ波では、径方向の制約のため、これに当てはまらない場合もある。その場合には、給電アンテナ９０より発生させる電磁波の腹を給電アンテナ９０ではなく、給電アンテナ９０の下方に誘起させるように、給電アンテナの形状を最適化することが好ましい。
【００３５】
給電アンテナ９０は、図５に示すように、マイクロ波電力導入ポート５５において同軸線路５６の内側導体５６ａに接続され、電磁波が供給される第１の極９２および供給された電磁波を放射する第２の極９３を有するアンテナ本体９１と、アンテナ本体９１の両側から、内側導体５３の外側に沿って延び、リング状をなす反射部９４とを有し、アンテナ本体９１に入射された電磁波と反射部９４で反射された電磁波とで定在波を形成するように構成されている。アンテナ本体９１の第２の極９３は内側導体５３に接触している。
【００３６】
給電アンテナ９０がマイクロ波（電磁波）を放射することにより、外側導体５２と内側導体５３との間の空間にマイクロ波電力が給電される。そして、給電機構５４に供給されたマイクロ波電力がアンテナ部４３に向かって伝播する。
【００３７】
導波路４４にはチューナ６０が設けられている。チューナ６０は、チャンバ１内の負荷（プラズマ）のインピーダンスをマイクロ波出力部３０におけるマイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるものであり、外側導体５２と内側導体５３との間に設けられた２つのスラグ６１ａ，６１ｂと、反射板５８の外側（上側）に設けられたスラグ駆動部７０とを有している。
【００３８】
これらスラグのうち、スラグ６１ａはスラグ駆動部７０側に設けられ、スラグ６１ｂはアンテナ部４３側に設けられている。また、内側導体５３の内部空間には、その長手方向に沿って例えば台形ネジが形成された螺棒からなるスラグ移動用の２本のスラグ移動軸６４ａ，６４ｂが設けられている。
【００３９】
スラグ６１ａは、図６に示すように、誘電体からなる円環状をなし、その内側に滑り性を有する樹脂からなる滑り部材６３が嵌め込まれている。滑り部材６３にはスラグ移動軸６４ａが螺合するねじ穴６５ａとスラグ移動軸６４ｂが挿通される通し穴６５ｂが設けられている。一方、スラグ６１ｂは、スラグ６１ａと同様、ねじ穴６５ａと通し穴６５ｂとを有しているが、スラグ６１ａとは逆に、ねじ穴６５ａはスラグ移動軸６４ｂに螺合され、通し穴６５ｂにはスラグ移動軸６４ａが挿通されるようになっている。これによりスラグ移動軸６４ａを回転させることによりスラグ６１ａが昇降移動し、スラグ移動軸６４ｂを回転させることによりスラグ６１ｂが昇降移動する。すなわち、スラグ移動軸６４ａ，６４ｂと滑り部材６３とからなるねじ機構によりスラグ６１ａ，６１ｂが昇降移動される。
【００４０】
内側導体５３には長手方向に沿って等間隔に３つのスリット５３ａが形成されている。一方、滑り部材６３は、これらスリット５３ａに対応するように３つの突出部６３ａが等間隔に設けられている。そして、これら突出部６３ａがスラグ６１ａ，６１ｂの内周に当接した状態で滑り部材６３がスラグ６１ａ，６１ｂの内部に嵌め込まれる。滑り部材６３の外周面は、内側導体５３の内周面と遊びなく接触するようになっており、スラグ移動軸６４ａ，６４ｂが回転されることにより、滑り部材６３が内側導体５３を滑って昇降するようになっている。すなわち内側導体５３の内周面がスラグ６１ａ，６１ｂの滑りガイドとして機能する。
【００４１】
上記スラグ移動軸６４ａ，６４ｂは、反射板５８を貫通してスラグ駆動部７０に延びている。スラグ移動軸６４ａ，６４ｂと反射板５８との間にはベアリング（図示せず）が設けられている。また、内側導体５３の下端には、導体からなる底板６７が設けられている。スラグ移動軸６４ａ，６４ｂの下端は、駆動時の振動を吸収するために、通常は開放端となっており、これらスラグ移動軸６４ａ，６４ｂの下端から２〜５ｍｍ程度離隔して底板６７が設けられている。なお、この底板６７を軸受け部としてスラグ移動軸６４ａ，６４ｂの下端をこの軸受け部にて軸支させてもよい。
【００４２】
スラグ駆動部７０は筐体７１を有し、スラグ移動軸６４ａおよび６４ｂは筐体７１内に延びており、スラグ移動軸６４ａおよび６４ｂの上端には、それぞれ歯車７２ａおよび７２ｂが取り付けられている。また、スラグ駆動部７０には、スラグ移動軸６４ａを回転させるモータ７３ａと、スラグ移動軸６４ｂを回転させるモータ７３ｂが設けられている。モータ７３ａの軸には歯車７４ａが取り付けられ、モータ７３ｂの軸には歯車７４ｂが取り付けられており、歯車７４ａが歯車７２ａに噛合し、歯車７４ｂが歯車７２ｂに噛合するようになっている。したがって、モータ７３ａにより歯車７４ａおよび７２ａを介してスラグ移動軸６４ａが回転され、モータ７３ｂにより歯車７４ｂおよび７２ｂを介してスラグ移動軸６４ｂが回転される。なお、モータ７３ａ，７３ｂは例えばステッピングモータである。
【００４３】
モータ７３ａおよび７３ｂの上には、これらの出力軸に直結するように、それぞれスラグ６１ａおよび６１ｂの位置を検出するためのインクリメント型のエンコーダ７５ａおよび７５ｂが設けられている。
【００４４】
スラグ６１ａおよび６１ｂの位置は、スラグコントローラ６８により制御される。具体的には、図示しないインピーダンス検出器により検出された入力端のインピーダンス値と、エンコーダ７５ａおよび７５ｂにより検知されたスラグ６１ａおよび６１ｂの位置情報に基づいて、スラグコントローラ６８がモータ７３ａおよび７３ｂに制御信号を送り、スラグ６１ａおよび６１ｂの位置を制御することにより、インピーダンスを調整するようになっている。スラグコントローラ６８は、終端が例えば５０Ωになるようにインピーダンス整合を実行させる。２つのスラグのうち一方のみを動かすと、スミスチャートの原点を通る軌跡を描き、両方同時に動かすと位相のみが回転する。
【００４５】
アンテナ部４３は、マイクロ波を放射するスロット１３１を有し平面状をなす、表面波プラズマを形成するための平面スロットアンテナ８１と、平面スロットアンテナ８１の裏面（上面）に設けられた遅波材８２とを有している。遅波材８２の中心には導体からなる円柱部材８２ａが貫通し、底板６７と平面スロットアンテナ８１とを接続している。したがって、内側導体５３が底板６７および円柱部材８２ａを介して平面スロットアンテナ８１に接続されている。遅波材８２および平面スロットアンテナ８１は、外側導体５２よりも大径の円板状をなしている。外側導体５２の下端は遅波材８２の表面まで延びており、遅波材８２の裏面（上面）を覆うように、後述する電界センサ１４０が取り付けられる上部フランジ部材８４が設けられ、遅波材８２の外周面には遅波材８２を固定する下部フランジ部材８５が設けられている。
【００４６】
遅波材８２は、真空よりも大きい誘電率を有しており、例えば、石英、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構成されており、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、マイクロ波の波長を短くしてアンテナを小さくする機能を有している。遅波材８２は、その厚さによりマイクロ波の位相を調整することができ、平面スロットアンテナ８１が定在波の「はら」になるようにその厚さを調整する。これにより、反射が最小で、平面スロットアンテナ８１の放射エネルギーが最大となるようにすることができる。
【００４７】
平面スロットアンテナ８１のさらに先端側には、天板１１０のマイクロ波透過窓１１０ｂが配置されている。そして、メインアンプ４８で増幅されたマイクロ波が、内側導体５３と外側導体５２の周壁の間を通って平面スロットアンテナ８１からマイクロ波透過窓１１０ｂを透過してチャンバ１内の空間に放射される。
【００４８】
上記平面スロットアンテナ８１は、例えば図７に示すように、全体が円板状（平面状）をなすものとすることができる。また、平面スロットアンテナ８１の６個のスロット１３１は、全体形状が円周状になるように形成されたものとすることができる。図７の例では、これらスロット１３１は全て同じ形状であり、円周に沿って細長い形状に形成されている。これらスロット１３１のうち隣接するもの同士の継ぎ目部分は、一方のスロット１３１の端部と他方のスロット１３１の端部とが内外で重なるように構成されている。すなわち、スロット１３１の中央部は、外側にある一方の端部と内側にある他方の端部を繋いだ状態となっており、６個のスロット１３１を内包する二点鎖線で示す円環領域１３２において外周と一致する一方の端部と内周と一致する他方の端部の間を斜めに結ぶようになっている。円周方向に隣接するスロットとスロットとの継ぎ目部分は、スロットに覆われるように構成され、周方向にスロットのない部分が存在しないようにしている。
【００４９】
スロット１３１は、（λｇ／２）×ｎ−δの長さを有することが好ましい。ただし、λｇはマイクロ波の実効波長であり、ｎは１以上の整数、δは円周方向（角度方向）に電界強度の均一性が高くなるように微調整する微調整成分（０を含む）である。スロット１３１は、中央部と、その両側の一方の端部および他方の端部（オーバーラップ部分）とがほぼ均等な長さを有している。スロット１３１は、その内周が、平面スロットアンテナ８１の中心から（λｇ／４）×ｎ±δ′の位置になるように形成されることが好ましい。ただし、ｎは１以上の整数、δ′は径方向の電界強度分布を均一にするために微調整する微調整成分（０を含む）である。
【００５０】
このような平面スロットアンテナ８１を用いることにより、スロットとスロットの継ぎ目部分で電磁波強度が弱くなることを回避することができ、周方向（角度方向）のプラズマ均一性を良好にすることができる。ただし、スロットの個数および形状は、これに限定されるものではない。例えば複数の円弧状のスロットが円周上に均等に形成されたものであってもよい。
【００５１】
図４および図７に示すように、遅波材８２および平面スロットアンテナ８１には、スロット１３１の内側に対応する領域に、これらを貫通して天板１１０のマイクロ波透過窓１１０ｂの表面に達するセンサ挿入孔１２０が設けられている。このセンサ挿入孔１２０の個数は、スロット１３１の数のｎ倍（ｎは１以上の整数）とすることができ、同軸構造の導波路４４の軸を中心にして同一の円周上に均等（等角度）に設けられている。図７の例では、スロット１３１およびセンサ挿入孔１２０の個数は６個（ｎ＝１）である。
【００５２】
センサ挿入孔１２０は、図４に示すように、遅波材８２に対応する大径部と、平面スロットアンテナ８１に対応する小径部とを有し、その境目に平坦部１２０ａが形成されている。センサ挿入孔１２０の少なくとも一つに電界センサ１４０の先端部が挿入される（図４参照）。電界センサ１４０の本体部は上部フランジ部材８４に形成された取り付け穴に挿入される。電界センサ１４０が挿入されないセンサ挿入孔１２０には、電磁波漏洩防止用のプラグ（ダミープラグ）を挿入してもよい。電界センサ１４０には信号ケーブル１５１を介して計測部１５０が接続されている（図４参照）。
【００５３】
本実施形態において、メインアンプ４８と、チューナ６０と、平面スロットアンテナ８１とは近接配置している。そして、チューナ６０と平面スロットアンテナ８１とは１／２波長内に存在する集中定数回路を構成しており、かつ平面スロットアンテナ８１、遅波材８２、マイクロ波透過窓１１０ｂは合成抵抗が５０Ωに設定されている。このため、チューナ６０はプラズマ負荷に対して直接チューニングしていることになり、効率良くプラズマへエネルギーを伝達することができる。
【００５４】
［電界センサ］
次に、電界センサ１４０について説明する。
図８は電界センサ１４０の概略構成を示す断面図、図９はその要部を拡大して示す断面図である。
【００５５】
電界センサ１４０は、マイクロ波放射機構４１から放射されるマイクロ波の電界を検出するものであり、上述したように、本体部が上部フランジ部材８４に設けられた取り付け穴に挿入された状態で、上部フランジ部材８４に取り付けられる。電界センサ１４０は、同軸伝送路の内部導体となるプローブ１４１と、プローブ１４１の外側に設けられた同軸伝送路の外側導体となるプローブガイド１４２と、これらの間に設けられた絶縁部材１４３と、プローブガイド１４２を予圧する予圧スプリング１４４と、高周波コネクタ１４５とを有する。プローブ１４１とプローブガイド１４２は同軸伝送路を構成する。
【００５６】
プローブ１４１は、内部にスプリングを内蔵する基端部１４１ａと、基端部１４１ａよりも小径で基端部１４１ａから下方に突出して設けられ、内蔵されたスプリングにより下方に付勢される小径部１４１ｂとを有する。小径部１４１ｂの先端部分は、絶縁部材１４３の先端から突出し、その突出部分がモノポールアンテナを構成している。プローブ１４１は、内蔵されたスプリングの付勢力により小径部１４１ｂがマイクロ波透過窓１１０ｂの裏面に常に一定力で接触するように構成されている。これにより、マイクロ波透過窓１１０ｂを伝播する高周波信号を高感度で安定的に検出することができる。また、温度変化にともなう熱膨張量の変化や装置振動等の外乱があってもプローブ１４１のマイクロ波透過窓１１０ｂへの接触を維持することができ、外乱に対して強いものとすることができる。プローブ１４１は導電性の高い材料、例えばベリリウム銅（ＢｅＣｕ）などの銅合金で構成される。プローブ１４１としては、市販のコンタクトプローブ（スプリングプローブ）を用いることができる。図９に示すプローブ１４１の小径部１４１ｂのモノポールアンテナを構成する部分の長さＬは短いほど良く、１．５〜２ｍｍとすることが好ましい。また、モノポールアンテナを構成する部分の径は０．５〜１ｍｍ程度である。
【００５７】
本例では、図９に示すように、プローブ１４１（小径部１４１ｂ）の先端形状がＲ形状（フィレット）となっており安定性の高い信号検出を実現することができる。ただし、プローブ１４１の先端形状は、マイクロ波透過窓１１０ｂの状態や、求められる信号検出特性（安定性、精度等）に応じて他の種々の形状のものを採用することができる。例えば、図１０の（ａ）〜（ｆ）に示すものを挙げることができる。なお、（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ側面図と底面図を示すものである。（ａ）は先端形状が円錐状のものである。（ｂ）は先端形状が角錐状のものである。（ｃ）は、先端に複数の尖った突起部を有するものである。（ｄ）は面積の広い先端部の平坦な下面に複数の角錐状の突起が設けられたものである。（ｅ）は先端が平坦なものである。（ｆ）は面積の広い先端部にＲ形状の先端が形成されたものである。
【００５８】
プローブガイド１４２は、円筒状をなし、上端部にフランジ部１４２ｃを有する本体部１４２ａと、本体部から下方に延びる小径部１４２ｂとを有している。小径部１４２ｂはセンサ挿入孔１２０に挿入され、図９に示すように、その先端が、平面スロットアンテナ８１のセンサ挿入孔１２０の大径部と小径部との間の平坦部１２０ａに当接される。プローブガイド１４２（小径部１４２ｂ）の先端はフィレット形状となっている。プローブガイド１４２は導電性の高い材料、例えばアルミニウム合金または真鍮で構成される。
【００５９】
絶縁部材１４３の構成材料は、絶縁体であればよいが、ＰＴＦＥやＰＥＥＫ等の樹脂材料を好適に用いることができる。
【００６０】
予圧スプリング１４４は、圧縮型スプリングで構成され、後で詳細に説明するように、プローブガイド１４２を下方に予圧する。これにより、プローブガイド１４２の先端が平面スロットアンテナ８１の裏面に一定力で接触した状態となり、信号のノイズを低減することができる。また、温度変化にともなう熱膨張変化や装置振動等の外乱があってもプローブガイド１４２の平面スロットアンテナ８１への接触を維持することができ、外乱に対して強いものとすることができる。
【００６１】
高周波コネクタ１４５は、プローブ１４１およびプローブガイド１４２に接続され、信号を取り出す同軸構造の信号ケーブルを接続するためのものであり、接続部１４５ａと、中心導体１４５ｂと、絶縁部材１４５ｃとを有する。接続部１４５ａは、外側にねじが形成された導体からなり、プローブガイド１４２のフランジ部１４２ｃに固定され、接続される。中心導体１４５ｂは、接続部１４５ａから下方に延び、プローブ１４１に接合される。絶縁部材１４５ｃは、プローブガイド１４２と中心導体１４５ｂとを絶縁する。中心導体１４５ｂとプローブ１４１とは、同軸ケーブルの内部導体を構成する。絶縁部材１４５ｃも絶縁部材１４３と同様、構成材料は、絶縁体であればよいが、ＰＴＦＥやＰＥＥＫ等の樹脂材料を好適に用いることができる。
【００６２】
また、電界センサ１４０は、さらに、固定ナット１４６、バンド型コンタクト１４７、および回転止め１４８を有する。
【００６３】
固定ナット１４６は、プローブガイド１４２の外側に螺合するとともに、上部フランジ部材８４にも螺合するようになっており、締め付けられることによりプローブガイド１４２を固定する機能を有する。
【００６４】
上述した予圧スプリング１４４は、固定ナット１４６とプローブガイド１４２の間に設けられている。具体的には、プローブガイド１４２の固定ナット１４６よりも下方位置に鍔状のスプリング受け１４２ｄが形成されており、予圧スプリング１４４は、固定ナット１４６とスプリング受け１４２ｄの間に設けられている。そして、固定ナット１４６を上部フランジ部材８４に締め付けることにより予圧スプリング１４４が圧縮されて予圧スプリング１４４の付勢力によりスプリング受け１４２ｄが押され、プローブガイド１４２が下方向に予圧される。これにより、上述したように、プローブガイド１４２の先端が平面スロットアンテナ８１の裏面に常に接触した状態となり、信号のノイズを低減して安定的に信号を検出することができる。
【００６５】
バンド型コンタクト１４７は、図１１に示すように、プローブガイド１４２のスプリング受け１４２ｄの下側部分の外周に設けられ、導電性材料製で筒状をなす本体部１４７ａと、その内側に設けられたコンタクト部材１４７ｂとを有する。コンタクト部材１４７ｂは、図１２に示すように、導電性材料製、例えば銅合金製の複数の板バネ１４７ｃを、それらの中央部が内側に突出した状態で円周状に複数配置してなる。バンド型コンタクト１４７の外周面は、接地電位である上部フランジ部材８４に接触した状態で上部フランジ部材８４に固定されている。そして、プローブガイド１４２がバンド型コンタクト１４７に挿入されると、プローブガイド１４２に回転、鉛直移動、傾きが生じても板バネ１４７ｃにより、プローブガイド１４２がバンド型コンタクト１４７と確実に接触する。このため、プローブガイド１４２と上部フランジ部材８４との間の安定的な電気的導通が確保され、バンド型コンタクト１４７を介してプローブガイド１４２を確実に接地電位とすることができる。これにより安定的な信号検出を実現することができる。
【００６６】
回転止め１４８は、固定ナット１４６に取り付けられ、プローブガイド１４２の鉛直方向の自由な移動を確保しつつ、回転方向の動きを拘束するものである。本例では、回転止め１４８は、セットスクリュー（イモネジ）で構成されており、固定ナット１４６の側面に形成されたねじ穴に螺合される。回転止め１４８の先端は尖っており、図１３の横断面図にも示すように、プローブガイド１４２の側面に形成された窪み部１４２ｅに鉛直方向に移動可能なように挿入される。これにより、プローブガイド１４２は、鉛直方向の自由な移動を確保しつつ、回転方向の動きが拘束される。このように、プローブガイド１４２の回転方向の動きが拘束されることにより、プローブガイド１４２に固定されている高周波コネクタ１４５の回転方向の動きも拘束される。このため、高周波コネクタ１４５に信号ケーブルを接続する際に、信号ケーブルが捩じれることがなく、硬く最小曲げ半径が大きい信号ケーブルの損傷を防止することができる。また、プローブガイド１４２の回転方向の動きが拘束されていることにより、プローブ１４１およびプローブガイド１４２の先端の接触部の回転方向の動きが拘束されるため、信号ケーブルの這い回し、および信号ケーブルを伝播してくる振動の影響を受け難い。このため、安定的な信号検出が可能となる。
【００６７】
以上のように、電界センサ１４０では、プローブ１４１の先端をマイクロ波透過窓１１０ｂの裏面に接触させ、プローブガイド１４２の先端を平面スロットアンテナ８１の裏面に接触させる。これにより、スロット１３１から放射され、誘電体からなるマイクロ波透過窓１１０ｂを伝播するマイクロ波（電磁波）が電界センサ１４０に入力され、信号を取り出すことができる。すなわち、マイクロ波放射機構４１のマイクロ波（電磁波）の電界を検出することができる。
【００６８】
本実施形態の場合、単一モードの表面波プラズマが生成され、そのため、マイクロ波透過窓１１０ｂを構成する誘電体内に生成する定在波は同じパターンであり、定在波の腹節の位置は固定され、定在波の大きさはアンテナ出力パワーとともに大きくなる。電界センサ１４０はこれを利用するものである。つまり、電界センサ１４０を定在波の腹および節の位置を避けてマイクロ波透過窓１１０ｂの裏面に接触させれば、スロット１３１からの出力されたマイクロ波（電磁波）のパワーを直接モニタすることができることとなる。
【００６９】
この場合のモニタ電力は、例えば図１４に示すモニタ線路に流れるモニタ電流に基づいて求めることができる。この場合に、モニタ線路に流れるモニタ電流はプローブ１４１先端のモノポール部分の長さによって変化するため、モノポール部分の長さを調整することで、所望のモニタ電力を抽出することができる。
【００７０】
モニタ線路を流れるモニタ電流値は電界に比例するが、マイクロ波透過窓１１０ｂを通過する電力は電界の２乗に比例するため、モニタ電流値の２乗がこの通過電力に比例することとなり、例えば図１５の関係が得られる。なお、電源からマイクロ波透過窓１１０ｂまでの電力損失が無視できるくらい小さく、ほぼ全てのエネルギーがプラズマへ吸収されるとすると、入力電力と、マイクロ波透過窓１１０ｂでの通過電力はほぼ等しくなる。
【００７１】
電界センサ１４０により検出された信号は、信号ケーブル１５１を介して計測部１５０に送られる（図４参照）。計測部１５０においては、信号を予め記憶された閾値と比較することにより、平面スロットアンテナ８１から正常に電磁波が放射されているか否かを把握することができる。また、電界センサ１４０は、マイクロ波透過窓１１０ｂを介してプラズマと接しているので、例えばプラズマの条件（ガス種、圧力等）を変化したときの平面スロットアンテナ８１の出力電界値の変化をモニタすることにより、プラズマのインピーダンスの変化を把握することができる。さらに、プラズマの着火・失火検出手段として用いることもできる。
【００７２】
＜表面波プラズマ処理装置の動作＞
次に、以上のように構成される表面波プラズマ処理装置１００における動作について説明する。
まず、ウエハＷをチャンバ１内に搬入し、サセプタ１１上に載置する。そして、プラズマガス供給源２７から配管２８およびプラズマガス導入部材２６を介してチャンバ１内にプラズマガス、例えばＡｒガスを導入しつつ、表面波プラズマ源２からマイクロ波をチャンバ１内に導入して表面波プラズマを形成する。
【００７３】
表面波プラズマを形成した後、処理ガス、例えばＣｌ２ガス等のエッチングガスを処理ガス供給源２５から配管２４およびシャワープレート２０を介してチャンバ１内に吐出する。吐出された処理ガスは、シャワープレート２０の空間部２３を通過してきたプラズマにより励起されてプラズマ化し、この処理ガスのプラズマによりウエハＷにプラズマ処理、例えばエッチング処理が施される。
【００７４】
上記表面波プラズマを生成するに際し、表面波プラズマ源２では、マイクロ波出力部３０のマイクロ波発振器３２から発振されたマイクロ波電力はアンプ３３で増幅された後、分配器３４により複数に分配され、分配されたマイクロ波電力はマイクロ波供給部４０へ導かれる。マイクロ波供給部４０においては、このように複数に分配されたマイクロ波電力は、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ４８で個別に増幅され、マイクロ波放射機構４１の導波路４４に給電され、チューナ６０によりインピーダンスが自動整合され、電力反射が実質的にない状態で、アンテナ部４３の平面スロットアンテナ８１のスロット１３１およびマイクロ波透過窓１１０ｂを介してチャンバ１内に放射されて空間合成される。
【００７５】
マイクロ波放射機構４１の導波路４４への給電は、同軸線路５６を介して側面から行われる。すなわち、同軸線路５６から伝播してきたマイクロ波（電磁波）は、導波路４４の側面に設けられたマイクロ波電力導入ポート５５から導波路４４に給電される。マイクロ波（電磁波）が給電アンテナ９０の第１の極９２に到達すると、アンテナ本体９１に沿ってマイクロ波（電磁波）が伝播して行き、アンテナ本体９１の先端の第２の極９３から放射される。また、アンテナ本体９１を伝播するマイクロ波（電磁波）が反射部９４で反射し、それが入射波と合成されることにより定在波が発生する。給電アンテナ９０の配置位置で定在波が発生すると、内側導体５３の外壁に沿って誘導磁界が生じ、それに誘導されて誘導電界が発生する。これらの連鎖作用により、マイクロ波（電磁波）が導波路４４内を伝播し、アンテナ部４３へ導かれる。
【００７６】
このとき、導波路４４において、給電アンテナ９０から放射されるマイクロ波（電磁波）を反射板５８で反射させることで最大のマイクロ波（電磁波）電力を同軸構造の導波路４４に伝送することができるが、その場合、反射波との合成を効果的に行うために給電アンテナ９０から反射板５８までの距離が約λｇ／４の半波長倍になるようにすることが好ましい。
【００７７】
マイクロ波放射機構４１は、アンテナ部４３とチューナ６０とが一体となっているので、極めてコンパクトである。このため、表面波プラズマ源２自体をコンパクト化することができる。さらに、メインアンプ４８、チューナ６０および平面スロットアンテナ８１が近接して設けられ、特にチューナ６０と平面スロットアンテナ８１とは集中定数回路として構成することができる。また平面スロットアンテナ８１、遅波材８２、マイクロ波透過窓１１０ｂの合成抵抗を５０Ωに設計することにより、チューナ６０により高精度でプラズマ負荷をチューニングすることができる。また、チューナ６０は２つのスラグ６１ａ，６１ｂを移動することによりインピーダンス整合を行うことができるスラグチューナを構成しているのでコンパクトで低損失である。さらに、このようにチューナ６０と平面スロットアンテナ８１とが近接し、集中定数回路を構成してかつ共振器として機能することにより、平面スロットアンテナ８１に至るまでのインピーダンス不整合を高精度で解消することができ、実質的に不整合部分をプラズマ空間とすることができるので、チューナ６０により高精度のプラズマ制御が可能となる。
【００７８】
また、電界センサ１４０により、マイクロ波放射機構４１の平面スロットアンテナ８１から放射され、マイクロ波透過窓１１０ｂを伝播するマイクロ波の電界を検出できるので、平面スロットアンテナ８１から正常にマイクロ波が放射されているか否かを把握することができる。また、電界センサ１４０はマイクロ波透過窓１１０ｂを介して表面波プラズマと接しているので、マイクロ波の電界をモニタすることにより、プラズマのインピーダンス変化を把握することができる。また、電界センサ１４０をプラズマの着火・失火を検出する手段として用いることができる。
【００７９】
ところで、上記特許文献２には、表面波プラズマ処理装置において、電界センサを用いることにより、上記効果が得られることは記載されている。しかし、表面波プラズマ処理装置において、単に特許文献２に示すような電界センサを用いた場合は、ノイズの影響や外乱（振動、温度等）を受けやすく、感度のばらつきが大きい傾向があることが判明した。また、分解・取り付けを行った際の信号の再現性が低い、取り付け確認が困難等の問題もあることが判明した。
【００８０】
そこで、本実施形態では、電界センサ１４０の内部導体となるプローブ１４１を、スプリングを内蔵するものとして、その先端がマイクロ波透過窓１１０ｂに常に一定力で接触するように構成する。これにより、マイクロ波透過窓１１０ｂを伝播する高周波信号を高感度で安定的に検出することができる。また、外側導体となるプローブガイド１４２を予圧スプリング１４４により平面スロットアンテナ８１の裏面に常に一定力で接触した状態とする。これにより、信号のノイズを低減することができる。また、プローブ１４１およびプローブガイド１４２が、スプリングの付勢力で、それぞれ平面スロットアンテナ８１およびマイクロ波透過板１１０ｂに一定力で常に接触することにより、以下の（１）、（２）の効果も得ることができる。（１）プローブ１４１およびプローブガイド１４２に温度変化にともなう熱膨張量の変化や装置振動等の外乱があっても接触を維持することができるので、外乱に対して強いものとすることができる。（２）電界センサの分解、取り付けを繰り返しても、再現性を高めることができ、かつ厳密な取り付け確認が不要となる。
【００８１】
予圧スプリング１４４によるプローブガイド１４２の予圧は、固定ナット１４６を上部フランジ部材８４に締め付けて、プローブガイド１４２を固定する際に行われるので、特に予圧するための機構を設ける必要がなく簡易である。
【００８２】
また、接地された上部フランジ部材８４に接触するようにバンド型コンタクト１４７を設け、バンド型コンタクト１４７にプローブガイド１４２を挿入して安定的な電気的導通を確保するようにする。これにより、接地された上部フランジ部材８４とプローブガイド１４２との間を安定的に電気的導通させることができ、バンド型コンタクト１４７を介してプローブガイド１４２を確実に接地電位とすることができる。したがって、より安定的な信号検出を実現することができる。
【００８３】
さらに、固定ナット１４６の側面から回転止め１４８を挿入することにより、プローブガイド１４２の鉛直方向の自由な移動を確保しつつ、回転方向の動きを拘束することができる。これにより、プローブガイド１４２に固定されている高周波コネクタ１４５に信号ケーブルを接続する際に、信号ケーブルが捩じれることがなく、硬く最小曲げ半径が大きい信号ケーブルの損傷を防止することができる。また、プローブガイド１４２の回転方向の動きが拘束されていることにより、プローブ１４１およびプローブガイド１４２の先端の接触部の回転方向の動きが拘束されるため、信号ケーブルの這い回し、および信号ケーブルを伝播してくる振動の影響を受け難い。このため、より安定的な信号検出が可能となる。また、回転止め１４８としてセットスクリュー（イモネジ）を用いたので、プローブガイド１４２の回転を確実に止めることができる。
【００８４】
＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で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。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【００８５】
例えば、上記実施形態では、表面波プラズマ源として、複数のマイクロ波放射機構を有するものを例にとって説明したが、一つのマイクロ波放射機構を有するものであってもよい。
【００８６】
また、電界センサに用いる部材も上記実施形態のものに限定されず、例えば回り止めとしてセットスクリュー（イモネジ）の代わりに平行ピン等の他のものを用いてもよい。
【００８７】
さらに、プラズマ処理装置としてエッチング処理装置を例示したが、これに限らず、成膜処理、酸窒化膜処理、アッシング処理等の他のプラズマ処理であってもよい。さらにまた、基板は半導体ウエハＷに限定されず、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板に代表されるＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板や、セラミックス基板等の他の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１；チャンバ
２；表面波プラズマ源
４１；マイクロ波放射機構
４３；アンテナ部
４４；導波路
８１；平面スロットアンテナ
８２；遅波材
１００；表面波プラズマ処理装置
１１０ｂ；マイクロ波透過窓
１２０；センサ挿入孔
１４０；電界センサ
１４１；プローブ（内部導体）
１４２；プローブガイド（外部導体）
１４３；絶縁部材
１４４；予圧スプリング
１４５；高周波コネクタ
１４６；固定ナット
１４７；バンド型コンタクト
１４８；回転止め
２００；制御部
Ｗ；半導体ウエハ
【図１】
2020187893.tif 000003
【図２】
2020187893.tif 000004
【図３】
2020187893.tif 000005
【図４】
2020187893.tif 000006
【図５】
2020187893.tif 000007
【図６】
2020187893.tif 000008
【図７】
2020187893.tif 000009
【図８】
2020187893.tif 000010
【図９】
2020187893.tif 000011
【図１０】
2020187893.tif 000012
【図１１】
2020187893.tif 000013
【図１２】
2020187893.tif 000014
【図１３】
2020187893.tif 000015
【図１４】
2020187893.tif 000016
【図１５】
2020187893.tif 000017