(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、
上記処理室内に処理ガスを導入する手段と、
上記処理室内の少なくとも一部の領域に放電を発生させる手段と、
上記処理室内に配置されその上面に載置された試料を保持する試料保持手段と、
上記処理室内の空間であって上記試料保持手段の上面上方の領域に放電を発生させる手段とを構成要素の一部として備え、
上記処理室内に配置された試料を上記放電により生成したプラズマを用いてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
上記放電を発生させる手段の一部として上記処理室の上方に配置され上記放電を発生するための電界を上記処理室に向けて伝播させる手段と、上記処理室内の上記放電発生領域に供給される磁場を形成する磁場形成手段とを有し、
上記放電発生用の電界の伝搬手段と上記処理室との間であって上記試料載置手段の上面上方でこの上面と対向配置され、上記放電発生用電界が上記処理室内の放電発生領域に透過して導入される板状の透過型電極体を有し、
上記透過型電極体は上記試料載置面の上方に配置され電気的伝導性を有する材料である電気的導体材料あるいは電気的半導体材料により構成された透過型電極層を有し、
上記透過型電極層は、上記試料載置面の上方でこれを覆って配置された電界透過領域を有し、
上記電界透過領域には、上記電気的導体材料あるいは電気的半導体材料が欠落した透過型電極層欠落領域から構成され細長形状を有したスロット開口領域が、当該スロット開口領域の長辺に平行な方向を長辺方向とし該長辺方向と垂直な方向を幅方向とした場合の上記長辺方向及び幅方向の各々について複数個配置されており、
上記スロット開口領域の長辺方向に沿った長さをスロット開口長Ｌss とし、当該スロット開口領域の幅方向に沿った長さをスロット開口幅Ｗss とし、上記長辺方向に隣り合った上記スロット開口領域同士の端縁間距離をスロット間隙長Ｌsg とし、上記スロット開口領域の上記長辺方向と概略平行な軸で当該スロット開口領域を概略等分する軸を短辺中心軸としたときの上記幅方向に隣り合った上記スロット開口領域の上記短辺中心軸間距離をスロット周期幅Ｗsp とし、かつ、
Ａss ＝ Ｌss/Ｗss をスロット開口領域アスペクト比としたとき、
複数の上記スロット開口領域は、λ pf を上記電界が真空中を伝播するときの波長とし、Ａpf＿s を１以下の波長補正係数とした場合に上記スロット開口長Ｌss ≧ Ａpf＿s ×λ pf／２ の関係を満たし、上記スロット間隙長Ｌsg が０．１〜１０mm であり、上記スロット開口幅Ｗss が０．１〜１０mmであり、上記スロット周期幅Ｗsp が１０mm以下であり、
上記電界透過領域の面積をStt とし、上記電界透過領域内に存在する複数の上記スロット開口領域の面積の総和をSss とし、Ｒst ＝ Sss / Stt をスロット開口率としたとき、上記スロット開口率Ｒst が０．０１以上であって、
複数の上記スロット開口領域はＴＥ１１モードで上方から供給される上記放電発生用電界に対して稠密に配置されるとともに、上記電界透過領域の少なくとも一部において上記スロット開口領域は上記幅方向が上記放電発生用電界の方向に平行に配置されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
上記スロット開口領域の少なくとも一部の領域内に、電気的絶縁体あるいは電気的半導体が充填されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
上記透過型電極体もしくは上記透過型電極層が上記試料載置手段に供給される高周波電力に対して電極として動作することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
上記スロット開口幅Ｗssが０．１mm〜２mmである上記スロット開口領域が少なくとも１つ以上存在することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
Ａpf＿s＝０．７である上記スロット開口領域が少なくとも１つ存在することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
上記放電発生用電界の伝搬手段が円形導波管を含み、上記透過型電極体が上記円形導波管と上記処理室との間に配置されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１〜５の何れかに記載のプラズマ処理装置において、
上記放電発生用電界の伝搬手段が円形導波管を含み、上記透過型電極体が上記円形導波管と上記処理室との間に配置されたものであり、
上記円形導波管の上方でこれに間接あるいは直接に結合している結合矩形導波管を備えており、
上記放電発生用電界は、上記結合矩形導波管および上記円形導波管を順次伝播して上記透過型電極体に入射するように構成されており、
上記スロット開口領域の幅方向、あるいは上記透過型電極層における上記スロット開口領域の平均的な幅方向、あるいは上記透過型電極層の中心付近における上記スロット開口領域の局所的な幅方向が、上記結合矩形導波管の軸方向と平行になるように、上記透過型電極体が設置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
上記透過型電極層において、上記スロット開口領域以外の領域である非スロット開口領域の少なくとも一部に、単一あるいは複数の透過型電極層欠落領域が形成されており、
上記非スロット開口領域の透過型電極層欠落領域である第２開口領域は、上記透過型電極層において透過型電極層を構成する電気的伝導性を有する材料が欠落している任意の形状の領域であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載のプラズマ処理装置において、
上記処理ガスの少なくとも一部が、上記第２開口領域を通して上記処理室内に導入されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
上記透過型電極層の厚さが０．０１mm〜１mmであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
上記スロット開口領域の幅方向と概略平行な軸で当該スロット開口領域を概略等分する軸を長辺中心軸とし、互いに隣り合う上記長辺中心軸間の距離をスロット周期長Lspとしたとき、上記幅方向に隣り合った上記スロット開口領域が上記長辺方向に上記スロット周期長Lspの半分だけ互いにずれていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、稠密スロット透過型電極体を用いたプラズマ処理装置に係り、特に、大面積あるいは大口径の試料を高精度でかつ一様に処理するのに適したプラズマ処理装置、さらに特に上記特性を有する有磁場のプラズマ処理装置に関する。なお、本明細書では、プラズマエッチング装置あるいはプラズマ表面処理装置を総称してプラズマ処理装置と称する。また、試料は、ウェハあるいは試料ウェハ、ウェハ試料とも称す。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子製造において試料（通常、半導体ウェハあるいはシリコンウェハ）表面上に微細パターンを形成するためにプラズマエッチング装置が使用されている。通常、プラズマエッチング装置は試料表面上に予め形成されたマスクパターンを試料表面の凹凸パターンとして転写するために用いられる。また、半導体素子製造において試料表面上に何らかの化学的、物理的処理を行うためにプラズマ表面処理装置が使用されている。化学的、物理的処理としては、上記プラズマエッチングのような形状加工処理、CVD（Chemical Vapor Deposition）のような成膜処理、表面酸化や表面窒化のような改質処理、あるいはアッシングや異物除去のような清浄化（クリーニング）処理等がある。以下、プラズマエッチング装置を主たる従来技術として本発明の説明を行うが、本発明の内容は広くプラズマ表面処理装置全体に適用できるものである。なぜなら、本発明の内容はプラズマ形成技術そのものに関係しており、表面処理の内容に限定されることなく広くプラズマ表面処理装置全体に適用可能だからである。前述した如く、本明細書では、プラズマエッチング装置あるいはプラズマ表面処理装置を総称してプラズマ処理装置と称する。
【０００３】
また以下において、有磁場のプラズマエッチング装置（プラズマ処理装置）を主たる従来技術として本発明の説明を行うが、本発明技術の一部は必ずしも磁場形成手段を有しないプラズマ処理装置全体に広く適用できるものである。なぜなら、本発明は、従来のプラズマ処理装置において試料の大口径化により顕在化する課題を解決し、より高度な特性を有するプラズマ処理装置を実現することを目的としているからである。
【０００４】
以下、従来の代表的なプラズマ処理装置の形態を説明する。  
図２２に、従来のプラズマエッチング装置の一例を示す。本図では、有磁場マイクロ波プラズマを用いたプラズマエッチング装置200が示されている。処理室201があり、処理室201の内部は真空に排気される。処理室201の内部にエッチングガス（処理ガスとも称す）が導入され、エッチングガスの一部およびエッチング反応で生成される生成ガスが排気される。導入されるガスの圧力は、通常10-2 Pa 〜 100 Pa程度である。ただし、このガス圧力範囲は必ずしも厳密なものではなく、処理速度を増大させたい場合には、また成膜処理等に用いる場合には、1 kPa、さらには大気圧（101 kPa）程度にまで増大させる場合もある。処理室201の内部には、放電形成用電磁波202が放電形成用電磁波導入窓203を通って導入される。放電形成用電磁波導入窓203は、通常、石英のような誘電体（電気的絶縁体）材料で構成されている。図２２の装置では、放電形成用電磁波202は円形導波管204により供給されている。処理室201の内部には、円筒コイル205（ソレノイドコイルとも称す）により磁場が形成されている。
【０００５】
この磁場と放電形成用電磁波202およびエッチングガスの相互作用により、処理室201の内部の少なくとも一部の領域に放電（プラズマとも称す）が発生する。この放電が、有磁場マイクロ波放電（有磁場マイクロ波プラズマとも称す）である。以降、放電の発生する領域を放電領域と称す。
【０００６】
処理室201の内部には、試料台（試料保持手段とも称す）206が敷設されてあり、試料台206の上に試料（以降、ウェハあるいは試料ウェハ、ウェハ試料とも称す）207が設置されている。試料台206と試料207は電気回路的に接続されている。試料台206の構成部材の少なくとも一部は電気的導体（電気的伝導体、電導体とも称す）で形成されている。また、試料台206は高周波電源208に電気回路的に接続されている。
【０００７】
本明細書において「電気回路的に接続する」とは、必ずしも電気的導体で接続することのみを意味するのではなく、コンデンサーやインダクタンス、抵抗あるいはスイッチ等の電気回路的部品を介して接続することも意味している。この時、上記電気回路的部品であるコンデンサーやインダクタンス、抵抗等の値（すなわちインピーダンス）が可変となる機能あるいは設備を有していてもよい。さらに、「電気回路的に接続する」とは、電気的伝導性を有する材料（すなわち電気的導体あるいは電気的半導体）同士を物理的に接続（接触）することも意味している。さらに、「電気回路的に接続する」とは、電気的伝導性を有する材料（すなわち電気的導体あるいは電気的半導体）同士を誘電体（電気的絶縁体）材料の薄膜を介して物理的に接続することも意味している。高周波電流（例えば下記するRF電流）は誘電体材料の薄膜を介して容量結合により電気的伝導性を有する材料間を導通しうるからである。
【０００８】
例えば図２２の装置においては、試料台206は、コンデンサー209を介して高周波電源208に接続されており、試料台206に高周波電圧（RF電圧とも称す）が印加されている。これにより、試料台206および試料207には直流成分を有するバイアス電圧（以降、高周波バイアス電圧あるいはRFバイアス電圧と称す）が自動的に印加される。処理室を囲む壁の少なくとも一部が接地電位（アース電位とも称す）に電気回路的に接続されている。この壁を、接地電位壁と称す。この結果、試料207表面と接地電位壁の間に放電を介して高周波電流（RF電流）が発生する。上記のRFバイアス電圧により、放電（プラズマ）中のイオンが試料表面に向けて加速入射する。これにより、エッチングのための物理的、化学的表面反応が促進される。上記接地電位壁は、金属（電気的導体物質）表面を介して直接に放電と接触していても良いし、あるいは上記金属表面を所定の厚みの誘電体（電気的絶縁体）材料で被覆して間接的に放電と接触していても良い。なぜなら、高周波電圧（RF電圧）に伴う高周波電流（RF電流）は所定の厚みの誘電体（電気的絶縁体）材料を通って放電から上記接地電位壁の金属正面に伝達されるからである。上記金属正面を被覆する誘電体（電気的絶縁体）材料の厚みは、通常1 mm〜10 mm程度である。上記のように接地電位壁の金属表面を誘電体材料で被覆することにより、放電（従って試料表面）が金属材料で汚染されることを防止できる。
【０００９】
放電中では電子およびイオンが生成されており、さらにエッチングガスの解離により反応性ラジカルが生成されている。反応性ラジカルは、電気的に中性であるが化学反応性に富んだ原子あるいは分子である。通常、エッチングガスとしては、CF4, C2F6, C3F8, SF6, Cl2, BCl3等のフレオン元素を含んだガス、およびこれらのガスを構成要素として含んだガスが用いられる。この結果、反応性ラジカルとしてはCF3, CF2, CF, F, Cl, BCl2, BCl等が生成される。放電中で生成されるイオンは、上記エッチングガスの分子や上記反応性ラジカルが正あるいは負に帯電したものである。
【００１０】
試料207の表面には予めマスクパターンが形成されてある。放電中で生成された電子やイオン、反応性ラジカルがマスクパターンの開口部を通って試料207の表面に到達する。さらに、上記したRFバイアス電圧によりイオンが加速して試料表面に入射する。この結果、試料表面で試料を構成する元素と入射イオンあるいは入射反応性ラジカルの元素が反応する。これをエッチング反応と称す。エッチング反応により、蒸発性の（蒸気圧の高い）反応生成物が生成される。反応性生物が試料表面から処理室内に生成ガスとして蒸発し、この生成ガスが処理室外に排気される。このような過程により、マスクパターンが試料表面の凹凸パターンとして転写される。これが、プラズマエッチングの過程である。
【００１１】
次に、図２３に、従来のプラズマプラズマエッチング装置の別の一例を示す。本図では、対向電極型プラズマエッチング装置200が示されている。処理室201があり、処理室201の内部は真空に排気される。処理室201の内部にエッチングガスが導入され、エッチングガスの一部およびエッチング反応で生成される生成ガスが排気される。処理室201の内部には、放電形成用電磁波202が放電形成用電磁波導入窓203を通って導入される。放電形成用電磁波導入窓203は、通常、石英のような誘電体（電気的絶縁体）材料で構成されている。図２５の装置では、放電形成用電磁波202は同軸導波管210により供給されている。同軸導波管210の内部には、同軸導波管の中心導体211がある。処理室201の内部には、必要に応じて、円筒コイル205（ソレノイドコイルとも称す）により磁場が形成される。ただし、このような磁場形成が必ず必要というわけではない。
【００１２】
対向電極212が、同軸導波管の中心導体211と電気回路的に接続されて敷設されてある。処理室201を囲む壁で対向電極212の近傍の壁（対向電極近傍壁と称す）は電気的導体で形成されており、通常、接地電位になっている。放電形成用電磁波導入窓203は、対向電極212と対向電極上部近傍壁との隙間空間（対向電極上部隙間空間と称す）にも敷設されている。放電形成用電磁波導入窓203は、(a)同軸導波管210と処理室201との接続部近傍の領域、および(b) 対向電極上部隙間空間領域 に分割して構成される場合もある。上記対向電極近傍壁は、金属（電気的導体物質）表面を介して直接に放電と接触していても良いし、あるいは上記金属表面を所定の厚みの誘電体（電気的絶縁体）材料で被覆して間接的に放電と接触していても良い。理由は、図２２の従来装置例の説明で述べた内容と同様である。
【００１３】
処理室201の内部には、試料台（試料保持手段とも称す）206が敷設されてあり、試料台206の上に試料207が設置されている。試料台206と試料207は電気回路的に接続されている。試料台206の構成部材の少なくとも一部は電気的導体で形成されている。
【００１４】
対向電極212と試料台206は、互いに対向するように配置されている。互いに対向している対向電極212と試料台206とが挟むようにして形成する空間を電極間空間と称す。同軸導波管210により供給される放電形成用電磁波202は対向電極上部隙間空間を内側（同軸導波管の中心導体211側）から外側（対向電極212の端縁部側）に向かって伝播して、放電形成用電磁波導入窓203の端部から処理室201の内部に射出される。次いで、射出された放電形成用電磁波202は電極間空間を外側から内側に向かって伝播する。
【００１５】
このようにして処理室201の内部を伝播する放電形成用電磁波202とエッチングガスとの相互作用により、処理室201の内部の少なくとも一部の領域に放電（プラズマとも称す）が発生する。特に、電極間空間での電磁場が強くなり、電極間空間に優位的に放電が発生する。
【００１６】
試料台206と試料207は電気回路的に接続されている。試料台206の構成部材の少なくとも一部は電気的導体で形成されている。また、試料台206は高周波電源208に電気回路的に接続されている。例えば、試料台206は、コンデンサー209を介して高周波電源208に接続されており、試料台206に高周波電圧（RF電圧とも称す）が印加されている。これにより、試料台206および試料207には直流成分を有するバイアス電圧（以降、高周波バイアス電圧あるいはRFバイアス電圧と称す）が自動的に印加される。対向電極212の少なくとも一部が接地電位（アース電位とも称す）に電気回路的に接続されている。この結果、試料207表面と対向電極212の間に放電を介してRF電流が発生する。上記のRFバイアス電圧により、放電（プラズマ）中のイオンが試料表面に向けて加速入射する。これにより、エッチングのための物理的、化学的表面反応が促進される。
【００１７】
上述した放電（プラズマとも称す）およびエッチングガス、RFバイアス電圧、RF電流によりエッチング過程が進行する状況は、図２２の従来例の説明で述べた状況と同様である。
【００１８】
また、特許文献１には、マイクロ波発振器においてマイクロ波を発振させ、導波管を介してこのマイクロ波を誘電体線路に導入しその下方に形成された電界が、マイクロ波導入窓及びこれに密接するアースされた電極手段の透過孔を透過し反応室内においてプラズマを生成させる、無磁場タイプのマイクロ波プラズマ処理装置が述べられている。透過孔の例として、スリット形状が開示されている。
【００１９】
以上、従来の代表的なプラズマエッチング装置の例を示した。  
なお、円形導波管のTE11モードについて、非特許文献１に記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平６−１０４０９８号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】中島将光 著、「マイクロ波工学−基礎と原理−」（森北出版（株）、東京、１９７５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
一般的に周波数fpfが高いほど、より高密度（高電子密度）の放電（プラズマ）を形成することが可能となる。図２２に示した装置において、放電形成用電磁波202の周波数fpfは0.1 GHz 〜 10 GHzが通常用いられ、その内0.5 GHz 〜 5 GHz が一般的に用いられ、2.45 GHzが特に一般的に用いられる。プラズマ中を伝播する電磁波のカットオフ（cutoff、遮断）周波数は電子密度neの平方根に比例しており、放電形成用電磁波の周波数fpfが大きくなればより高電子密度のプラズマ中に放電形成用電磁波が伝播進入しプラズマを形成、維持するからである。この意味で、図２２で示す装置では、後に図２３で示す装置や他の装置に比べより高い値の周波数fpf（0.1 GHz 〜 10 GHz）を用いることが一般的である。しかし、周波数fpfが高くなりすぎると放電形成用電磁波発生手段のコストが高くなる。また、下記する電子サイクロトロン共鳴用磁場形成手段のコストも高くなる。これらのことが、周波数fpfの上限を決める。
【００２３】
円筒コイル205で処理室201の内部、特に放電領域に形成される磁場の磁束密度B0は、0.01 T 〜 0.2 Tが通常用いられる。放電領域に磁場を形成する効果は少なくとも２つある。一つは磁場によりプラズマを閉じ込めることであり、もう一つは電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズマを効率的に形成することである。いずれの場合も、より高密度な（電子密度のより大きい）プラズマを安定に形成するのに有効である。すなわち、放電形成用電磁波を放電領域に効率的に導入するのに有効である。プラズマを閉じ込める効果は、概略0.01 T以上の磁束密度B0の磁場において有効となる。磁場の磁束密度B0が大きくなりすぎると磁場を形成する手段（図２４の装置では円筒コイル205）の設備および運転コストが大きくなり、このことが磁場の磁束密度B0の上限を決める。通常、この上限は概略0.2 Tである。
【００２４】
電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズマを形成する場合には、処理室201の内部の少なくとも一部の領域に次の（１）式で定まる磁束密度B0の磁場を形成する。すなわち、
【００２５】
【数１】
0005632186.tif 000002
である。
【００２６】
本明細書では、式および物理量を国際単位系すなわちSI（SI単位系）を用いて表現する。電子サイクロトロン共鳴を用いると、広範囲のガス圧力（例えば、0.01 Pa 〜 1000 Pa）で高密度のプラズマ（例えば、電子密度neが、ne＝１×１０１７ｍ−３〜１×１０１８ｍ−３）を形成することができる。例えば、fpf = 5 GHzのとき、B0 = 0.179 Tである。また、fpf = 2.45 GHzのとき、B0 = 0.0875 Tである。さらに、fpf = 1 GHzのときB0 = 0.0357 Tであり、fpf = 0.5 GHzのときB0 = 0.0179 Tである。
【００２７】
高周波電源で発生する電磁波（RFバイアス用電磁波）の周波数frbは、0.01 MHz 〜 100 MHzが通常用いられる。特に、0.1 MHz 〜 数10 MHzの周波数frb、更には1 MHz 〜 数10 MHzの周波数frbがより一般的に用いられる。これは、この周波数において、RFバイアスによるイオン加速がより効果的かつ安定に行われるからである。
【００２８】
次に、図２３に示した従来の装置においては、放電形成用電磁波202の周波数fpfは10 MHz 〜 1 GHzが通常用いられる。周波数fpfが大きいほど高密度のプラズマを形成しやすいが、電極間空間内に複雑な定在波が発生しやすくなりプラズマの一様性が低下する。実用的には、プラズマ密度（電子密度）と一様性を考慮しながら実際の放電形成用電磁波周波数fpfが決定される。
【００２９】
高周波電源で発生する電磁波（RFバイアス用電磁波）の周波数frbを選定する状況は、図２２の従来例の説明で述べた状況と同様である。
【００３０】
図２３の装置では、エッチングガスの導入手段が対向電極212に配管で接続されている。エッチングガスは、対向電極212の電極間空間側表面に形成されたガス導入口（単数あるいは複数）を通って処理室201の内部に供給される。
【００３１】
上述したように、図２３の装置では対向電極212が接地電位（アース電位とも称す）に電気回路的に接続されている。ただし、同様の装置で、対向電極212を高周波電源に電気回路的に接続する場合もある。この場合、試料台206を電気回路的に接続する高周波電源（第１の高周波電源）と対向電極212を電気回路的に接続する高周波電源（第２の高周波電源）が同一の電源であることもあるし、互いに異なる電源であることもある。  
本発明が解決しようとする課題は、エッチングあるいは表面処理される試料（ウェハ）口径の増大（大口径化）に伴い特に顕在化する。ここで、試料口径（あるいは、試料の口径）とは、試料を概略円形とみなした時の直径のことである。経験に依れば、試料口径が概略200 mm以上になると、課題が顕在化する。別の表現をすれば、試料台口径が概略250 mm以上、特に、概略400 mm以上の大口径になると、課題がより顕在化する。
【００３２】
また、以下に説明する課題は、より高度な特性のプラズマエッチングおよび表面処理を実現しようとする時に、試料口径の増大に伴い、特に発現するものである。
【００３３】
すなわち、試料の大口径化により顕在化し本発明が解決しようとする課題は、
（Ａ）プラズマ電位の時間的、空間的変動、
（Ｂ）プラズマ分布の一様性低減、
（Ｃ）RF電流接地電位電極の必要面積確保困難化、及び
（Ｄ）放電形成用電磁波導入窓の放電側表面の物理的および化学的表面状態の変動、である。
【００３４】
以下、具体的に説明する。  
まず、図２２の構成の従来例装置に関して関連する課題（上記の（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）の課題）を説明する。図２２の従来例装置では放電形成用電磁波導入窓203が誘電体（電気的絶縁体）材料で構成されており、このことが課題発生の原因になっている。
【００３５】
プラズマ中ではイオンプラズマ振動によってプラズマ電位が時間的、空間的に変動している。通常のプラズマ密度（プラズマ密度npは電子密度neに等しいと考え、np＝ne＝１×１０１６ｍ−３ 〜 １×１０１８ｍ−３）では、イオンプラズマ振動の周波数（振動数）fpiは概略fpi＝２ＭＨｚ 〜 ２０ＭＨｚである。図２２の装置では放電形成用電磁波導入窓203が誘電体（電気的絶縁体）材料で構成されており、放電形成用電磁波導入窓203の近傍においてプラズマ電位を均一化あるいは安定化する電気的伝導性材料（電気的導体あるいは電気的半導体）が存在していない。この結果、試料の大口径化、従って放電形成用電磁波導入窓203の大口径化に伴い、プラズマ電位の時間的、空間的変動の課題が発現する（課題（Ａ１））。また、試料台206に（したがって、試料207に）高周波電圧（RF電圧）を印加すると、図２２に示す如く、試料207表面と接地電位壁（処理室201の側壁）との間に放電（プラズマ）を介してRF電流が発生する。このRF電流の経路長は試料表面中央部と試料表面端縁部で異なる。これによっても、プラズマ電位の時間的、空間的変動の課題が発現する（課題（Ａ２））。
【００３６】
前述した如く、試料台206に（したがって、試料207に）高周波電圧（RF電圧）を印加すると、試料207表面と接地電位壁との間に放電（プラズマ）を介してRF電流が発生する。この時、接地電位壁の面積が試料207表面の面積より十分大きければ、直流成分であるRFバイアス電圧の大部分は試料表面とプラズマ電位との間に印加され、プラズマ中のイオンは試料表面に向け有効に加速されることになる。この時、接地電位に対するプラズマ電位は概略一定となる。すなわち、RFバイアスの効果を十分に引き出すためには、次の（２）式
Ssb << Sgw            （２）
ただし、
Ssb: 試料207表面の面積 [m2]、プラズマと接している試料表面の面積、
Sgw: 接地電位壁の面積 [m2]
の条件が必要である。
【００３７】
しかし、試料口径が増大すると必ずしも上記(２)式の関係が成立しなくなる。何故なら、試料口径をＤsbとするとSsbは概略Ｄsb２に比例して増大し、Sgwは概略Ｄsbに比例して増大するからである。すなわち、試料口径の増大に伴い、RF電流接地電位電極の必要面積確保が困難になる（課題（Ｃ））。
【００３８】
図２２の装置では、放電形成用電磁波導入窓203が誘電体（電気的絶縁体）材料で構成されている。この結果、放電形成用電磁波導入窓の放電側表面（以下、導入窓表面と称す）は近傍のプラズマ電位に対してフローティング電圧だけ低い電位にあり、プラズマから導入窓表面への正負（通常、イオンと電子）の電荷流入量が等しくなっている。フローティング電圧は通常約20 Vであり、この電圧で加速されたイオンが導入窓表面をスパッタあるいはクリーン化（清浄化）する効果は僅少である。すなわち、導入窓表面の一部には試料エッチングの反応生成物分子が付着、堆積することになる。この結果、導入窓表面の物理的および化学的表面状態が変動する。しかも、この変動は、（A）で述べた理由により、放電形成用電磁波導入窓203の大口径化に伴い増大する（課題（Ｄ））。
【００３９】
次に、図２３の構成の従来例装置に関して関連する課題（上記の（Ｂ）の課題）を説明する。前述した如く、図２３の従来例装置では、放電形成用電磁波202は次のように伝播する。すなわち、同軸導波管210により供給される放電形成用電磁波202は対向電極上部隙間空間を内側（同軸導波管の中心導体211側）から外側（対向電極212の端縁部側）に向かって伝播して、放電形成用電磁波導入窓203の端部から処理室201の内部に射出される。次いで、射出された放電形成用電磁波202は電極間空間を外側から内側に向かって伝播する。放電形成用電磁波202は、電極間空間を外側から内側に向かって伝播する途中で電力をプラズマに注入し、自分自身の強度は徐々に低下する。また、一部は電極間空間の中心部で反射し、電極間空間内に定在波（定常波）を形成する。この結果、形成されるプラズマの特性（電子密度や電子温度等）分布が一様でなくなる。このことは、試料台口径あるいは試料口径の増大に伴い顕著化する（課題（Ｂ））。
【００４０】
特許文献１の従来例装置では、透過孔（スリット）を有するアースされた電極手段がマイクロ波導入窓に当接して配置されているので、試料保持部に対する対向電極が明らかになり、試料表面に安定したバイアス電圧を発生させることができる。これにより、透過孔（スリット）を透過したマイクロ波によって反応室内で生成されるプラズマポテンシャルを安定させることが出来るなどの効果があると記載されている。しかし、特許文献１では、透過孔（スリット）（本特許のスロット開口領域）が「稠密」に分布することの重要性は議論あるいは検討されていない。したがって、透過孔の形状および分布を定める構造数値が全く述べられていない。また、特許文献１の装置は、無磁場タイプのマイクロ波プラズマ処理装置であり、有磁場のプラズマ処理装置に特有の、クロスインピーダンスあるいはクロスインピーダンスによる電圧降下（電位変化）の課題が存在しない。そのため、透過窓の構成に関して、上記課題に配慮がなされていない。
【００４１】
本発明の目的は、試料の大口径化により顕在化する課題、すなわち、次の（Ａ）〜（Ｄ）の課題を解決し、より高度な特性を有するプラズマエッチング装置および表面処理装置すなわちプラズマ処理装置を実現することである。特に、上記特性を有する有磁場プラズマ処理装置を実現することである。
（Ａ）プラズマ電位の時間的、空間的変動
（Ｂ）プラズマ分布の一様性低減
（Ｃ）RF電流接地電位電極の必要面積確保困難化
（Ｄ）放電形成用電磁波導入窓の放電側表面の物理的および化学的表面状態の変動
【課題を解決するための手段】
【００４２】
本発明は、稠密スロット透過型電極体を採用することにより、上記課題を解決するものである。本発明の代表的な構成になるプラズマ処理装置は、処理室と、上記処理室内に処理ガスを導入する手段と、上記処理室内の少なくとも一部の領域に放電を発生させる手段と、上記処理室内に配置されその上面に載置された試料を保持する試料保持手段と、上記処理室内の空間であって上記試料保持手段の上面上方の領域に放電を発生させる手段とを構成要素の一部として備え、上記処理室内に配置された試料を上記放電により生成したプラズマを用いてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、上記放電を発生させる手段の一部として上記処理室の上方に配置され上記放電を発生するための電界を上記処理室に向けて伝播させる手段と、上記処理室内の上記放電発生領域に供給される磁場を形成する磁場形成手段とを有し、上記放電発生用の電界の伝搬手段と処理室との間であって上記試料載置手段の上面上方でこの上面と対向配置され、上記放電発生用電界が上記処理室内の放電発生領域に透過して導入される板状の透過型電極体を有し、上記透過型電極体は上記試料載置面の上方に配置され電気的伝導性を有する材料である電気的導体材料あるいは電気的半導体材料により構成された透過型電極層を有し、上記透過型電極層は、上記試料載置面の上方でこれを覆って配置された電界透過領域を有し、上記電界透過領域には、上記電気的導体材料あるいは電気的半導体材料が欠落した透過型電極層欠落領域から構成され細長形状を有したスロット開口領域が、当該スロット開口領域の長辺に平行な方向を長辺方向とし該長辺方向と垂直な方向を幅方向とした場合の上記長辺方向及び幅方向の各々について複数個配置されており、上記スロット開口領域の長辺方向に沿った長さをスロット開口長Ｌss とし、当該スロット開口領域の幅方向に沿った長さをスロット開口幅Ｗss とし、上記長辺方向に隣り合った上記スロット開口領域同士の端縁間距離をスロット間隙長Ｌsg とし、上記スロット開口領域の上記長辺方向と概略平行な軸で当該スロット開口領域を概略等分する軸を短辺中心軸としたときの上記幅方向に隣り合った上記スロット開口領域の上記短辺中心軸間距離をスロット周期幅Ｗsp とし、かつ、Ａss ＝ Ｌss/Ｗss をスロット開口領域アスペクト比としたとき、複数の上記スロット開口領域は、λ pf を上記電界が真空中を伝播するときの波長とし、Ａpf＿s を１以下の波長補正係数とした場合に上記スロット開口長Ｌss ≧ Ａpf＿s ×λ pf／２ の関係を満たし、上記スロット間隙長Ｌsg が０．１〜１０mm であり、上記スロット開口幅Ｗss が０．１〜１０mmであり、上記スロット周期幅Ｗsp が１０mm以下であり、上記電界透過領域の面積をStt とし、上記電界透過領域内に存在する複数の上記スロット開口領域の面積の総和をSss とし、Ｒst ＝ Sss / Stt をスロット開口率としたとき、上記スロット開口率Ｒst が０．０１以上であって、複数の上記スロット開口領域はＴＥ１１モードで上方から供給される上記放電発生用電界に対して稠密に配置されるとともに、上記電界透過領域の少なくとも一部において上記スロット開口領域は上記幅方向が上記放電発生用電界の方向に平行に配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、稠密スロットを有する透過型電極体を介して放電形成用電磁波を処理室内に導入することが可能となり、プラズマ分布、プラズマ電位、エッチング特性あるいは表面処理特性の時間的、空間的な変動を抑制できる。これにより、制御性および信頼性の高いプラズマ処理装置を実現することができる。特に、大口径な試料を高一様に処理するプラズマ処理装置を提供することができる。さらに特に、上記特性を有する有磁場プラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１になるプラズマ処理装置の縦断面を示す図。
【図２Ａ】本発明の透過型電極体の基本構成と使用状況を示した図。
【図２Ｂ】本発明の透過型電極体の基本構成と他の使用状況を示した図。
【図３】透過型電極層におけるスロット開口領域の構造例を示す平面図。
【図４】スロット開口領域における電場を示した図。
【図５】図３における電磁波透過領域の一部分を拡大した図。
【図６】放電形成用電磁波が透過型電極層を透過して放電領域に吸収される過程を模式的に表した図。
【図７】比較例として、図６とは別の条件における放電形成用電磁波の吸収過程を模式的に表した図。
【図８】本発明における、RF電流による透過型電極層での降下電圧と電極保護層での誘起電圧を示した図。
【図９】本発明の実施の形態２になるプラズマ処理装置の縦断面を示す図。
【図１０】実施の形態３の透過型電極層におけるスロット開口領域の構造例を示す平面図。
【図１１】図１０における電磁波透過領域の一部分を拡大した図。
【図１２】実施の形態４の透過型電極層におけるスロット開口領域の構造例を示す平面図。
【図１３】図１２における電磁波透過領域の一部分を拡大した図。
【図１４Ａ】実施の形態５の透過型電極層における電磁波透過領域の一部分を拡大した図。
【図１４Ｂ】実施の形態５の透過型電極層における電磁波透過領域の他の例の、一部分を拡大した図。
【図１５Ａ】透過型電極体位置での円形導波管におけるTE11モードの電場（電気力線）および磁場（磁力線）を模式的に表した図。
【図１５Ｂ】透過型電極体位置での円形導波管TE11モードの放電形成用電磁波を効率的かつ一様に透過させるスロット開口領域の形状および配置例を表した図。
【図１５Ｃ】透過型電極体位置での円形導波管TE11モードの放電形成用電磁波を効率的かつ一様に透過させるスロット開口領域の別の形状および配置例を表した図。
【図１６】本発明の実施の形態６の透過型電極体およびその近傍の一部を示す断面図。
【図１７】本発明の実施の形態７の透過型電極体の断面図。
【図１８】本発明の実施の形態８の透過型電極体およびその近傍の一部を示す断面図。
【図１９】本発明の実施の形態９の透過型電極体およびその近傍の一部を示す断面図。
【図２０Ａ】本発明の実施の形態１０の透過型電極体およびその近傍の一部を示す断面図。
【図２０Ｂ】実施の形態１０において、冷却ガス流れにより透過型電極体を冷却する機能を有した透過型電極体冷却手段の敷設状況を模式的に示す図。
【図２１Ａ】本発明の実施の形態１１になるプラズマ処理装置の上面模式図。
【図２１Ｂ】本発明の実施の形態１１になるプラズマ処理装置の側面模式図。
【図２２】従来例の有磁場マイクロ波プラズマエッチング装置の縦断面を示す図。
【図２３】従来例の対向電極型プラズマエッチング装置の縦断面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本書において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、下記の通りである。
（１）処理室と、上記処理室内に処理ガスを導入する手段と、上記処理室内の少なくとも一部の領域に放電を発生させる手段と、試料を保持する試料保持手段とを少なくとも構成要素の一部とし、上記処理室内に試料を導入してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
上記放電が発生する領域を放電領域と称し、上記放電を発生させる手段の少なくとも一部として放電形成用電磁波を上記処理室内に導入する手段を有し、上記放電形成用電磁波の少なくとも一部が、透過型電極体を介して上記放電領域に導入され、上記透過型電極体の構成要素の少なくとも一部として透過型電極層を有し、上記透過型電極層は電気的伝導性を有する材料である電気的導体あるいは電気的半導体で構成され、上記透過型電極層は、細長形状のスロット開口領域が稠密に形成された稠密スロット透過型電極体で構成されている。
【００４６】
すなわち、
上記透過型電極層は、電磁波透過領域を有し、
上記電磁波透過領域には細長形状を有した透過型電極層欠落領域が複数個形成されており、上記透過型電極層欠落領域は、上記透過型電極層において透過型電極層を構成する電気的伝導性を有する材料が欠落している領域であり、上記細長形状を有した透過型電極層欠落領域をスロット開口領域と称し、スロット開口領域の長辺に平行な方向を長辺方向と称し、長辺方向と直角な方向を幅方向と称し、スロット開口領域の長辺方向長さをスロット開口長Lssと称し、スロット開口領域の幅方向長さをスロット開口幅Wssと称し、
As = Lss/Wssをスロット開口領域アスペクト比としたとき、スロット開口領域アスペクト比Asが10以上であるスロット開口領域が少なくとも１つ以上存在し、
上記スロット開口領域の長辺方向と概略平行な軸で当該スロット開口領域を概略等分する軸を短辺中心軸と称し、互いに隣り合う上記短辺中心軸間の距離をスロット周期幅Wspとし、スロット周期幅Wspが10 mm以下となる上記スロット開口領域の対が少なくとも１つ以上存在し、
上記電磁波透過領域の面積をSttとし、上記電磁波透過領域内に存在するスロット開口領域の面積の総和をSssとし、Rst = Sss/Sttをスロット開口率としたとき、スロット開口率Rstが0.01以上である。
（２）上記（１）に記載のプラズマ処理装置において、
上記スロット開口領域の少なくとも一部の領域内に電気的絶縁体あるいは電気的半導体が充填されてある。
（３）上記（１）〜（２）に記載のプラズマ処理装置において、
上記試料保持手段に保持される試料と上記透過型電極体または透過型電極層とが対向電極配置され、次の（A３−1）、（A３−２）式の関係を満たす
hd ≦ ads            （A３−1）
Δhd ≦ bhd            （A３−２）
ただし、hdは放電領域高さの平均値、aは許容アスペクト比、dsは試料の直径または等価直径、Δhdは放電領域高さの変動値、bは許容変動比であり、許容アスペクト比a = 1、許容変動比b = 1/2である
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
上記放電領域の少なくとも一部の領域に磁場を形成する手段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
上記スロット開口幅Wssが0.1 mm 〜 10 mmであるスロット開口領域が少なくとも１つ以上存在することを特徴とするプラズマ処理装置。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
上記スロット開口長Lssが次の（A６−1）式の関係を満たし、
Lss ≧ Apf_sλpf/2    （A６−１）
ただし、λpfは上記放電形成用電磁波が真空中を伝播するときの波長
Apf_s = 0.7であるスロット開口領域が少なくとも１つ以上存在する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
（７）（１）〜（６）のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
上記透過型電極体が円形導波管内に設置されてあり、局所的に定義される上記スロット開口領域の幅方向が当該場所における上記円形導波管のTE11モードの電場方向と平行になるように上記スロット開口領域を形成することを特徴とするプラズマ処理装置。
（８）（１）〜（７）のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
上記透過型電極体が円形導波管内に設置されてあり、上記円形導波管に間接あるいは直接に結合している結合矩形導波管があり、上記放電形成用電磁波は上記結合矩形導波管および上記円形導波管を順次伝播して上記透過型電極体に入射しており、
上記スロット開口領域の幅方向あるいは上記透過型電極層における上記スロット開口領域の平均的な幅方向あるいは上記透過型電極層の中心付近における上記スロット開口領域の局所的な幅方向が上記結合矩形導波管の軸方向と平行になるように上記透過型電極体を設置することを特徴とするプラズマ処理装置。
（９）上記（１）〜（８）のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
上記透過型電極層において上記スロット開口領域以外の領域を非スロット開口領域と称し、上記非スロット開口領域の少なくとも一部に単一あるいは複数の透過型電極層欠落領域が形成されており、上記非スロット開口領域の透過型電極層欠落領域を第２開口領域と称し、上記第２開口領域は、上記透過型電極層において透過型電極層を構成する電気的伝導性を有する材料が欠落している任意の形状の領域であることを特徴とするプラズマ処理装置。
（１０）上記（９）に記載のプラズマ処理装置において、
上記処理ガスの少なくとも一部が上記第２開口領域を通して上記処理室内に導入されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【００４７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明する全図において、従来例と同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００４８】
本発明の実施の形態１になるプラズマ処理装置を、図１および図２Ａ〜図８で説明する。まず、図１に、本発明の実施の形態１になるプラズマ処理装置300の縦断面を示す。放電形成用電磁波302が円形導波管304により供給される。円形導波管304と処理室201との間には透過型電極体310（または透過型電極層312）が設けられている。透過型電極体310と処理室201内の試料台206の試料載置面とは対向して配置されている。これにより、透過型電極体310と試料207とが対向配置される対向電極配置の構造となっている。また、処理室201の周囲には磁場形成手段である円筒コイル（ソレノイドコイル）305が配置されている。放電形成用電磁波302は0.1 GHz 〜 10 GHzの周波数fpfを持っている。エッチングガス（処理ガス）は処理ガス供給口218を介して処理室201の内部に導入され、処理室201内のエッチングガスの一部およびエッチング反応で生成される生成ガスが排気口219を介して外部に排気される。
【００４９】
透過型電極体310の構成と機能に関しては後に［透過型電極体の基本構成］で詳しく述べるが、図２Ａにその構成の一例を示す。透過型電極体310は、電極体基板311の表面に透過型電極層312と電極保護層313を積層した平板状の構造になっている。電極体基板311は誘電体（電気的絶縁体）で、電極保護層313は誘電体（電気的絶縁体）あるいは半導体あるいはこれらの組み合わせで形成されている。透過型電極層312は電気的伝導性を有する材料である電気的導体あるいは電気的半導体で構成されている。また、透過型電極層は電磁波透過領域を有し、この電磁波透過領域には細長形状を有した透過型電極層欠落領域（スロット開口領域）が複数個形成されている。この例では、透過型電極体310の透過型電極層312が接地電位に電気回路的に接続されている。また、試料台206は、コンデンサー209を介して高周波電源208に電気回路的に接続されており、試料台206に高周波電圧（RF電圧）が印加されている。試料207の近傍には、試料載置面すなわち試料の被処理面のほぼ全面にわたりほぼ垂直な方向のベクトルを有する磁場Ｂが分布している。ただし、磁場Ｂのベクトル方向は必ずしも被処理面にほぼ垂直である必要はなく、より一般的には被処理面のほぼ全面において磁場Ｂが被処理面に入射していると表現することができる。
【００５０】
透過型電極層312を図２Ａの例のように接地電位に電気回路的に接続する方法として、例えば、透過型電極層の端縁部分表面を処理室真空壁に直接接続する方法、あるいは透過型電極層の端縁部分表面を誘電体（電気的絶縁体）材料の薄膜（単一あるいは複数の薄膜）を介して処理室真空壁に接続する方法が可能である。この場合、処理室真空壁は金属（電気的導体）で作られており、あらかじめ接地電位に電気回路的に接続されているとする。処理室真空壁とは、処理室内（あるいは放電領域）を真空に保持するために設けられている壁のことである。上記誘電体（電気的絶縁体）材料の薄膜は、上記透過型電極層の端縁部分表面を被覆していてもよいし、あるいは上記処理室真空壁表面を被覆していてもよいし、あるいはその両方を被覆していてもよい（この場合、薄膜の枚数は2枚以上になる）。これらの薄膜を、被覆薄膜と称する。このように透過型電極層の端縁部分表面あるいは処理室真空壁表面を誘電体（電気的絶縁体）材料の薄膜で被覆することにより、これら表面が反応性のガス雰囲気により腐食されるのを防止することができる。透過型電極層端縁部分表面の被覆薄膜（端縁部分被覆薄膜と称する）を、後に説明する電極保護層313あるいは電極体基板311と同じ材料で形成することが可能である。こうすることにより、透過型電極体310の製作が容易になる。ただし、端縁部分被覆薄膜の厚さは、通常、電極保護層313あるいは電極体基板311の厚さ（電磁波透過領域3121における厚さ）よりも薄くする必要がある。端縁部分被覆薄膜を介してRF電流を十分に導通させる必要があるからである。耐蝕性、物理的強度、RF電流の導通特性を考慮すると、端縁部分被覆薄膜の実用的な厚さは、0.01〜1 mmである。処理室真空壁表面の被覆薄膜（真空壁被覆薄膜と称する）の実用的な厚さも、同様に0.01〜1 mmである。
【００５１】
本実施形態によれば、放電形成用電磁波302（あるいは放電形成用電磁波302の一部）が透過型電極体310を通って処理室201の放電領域320に導入される。放電形成用電磁波302（あるいは放電形成用電磁波の一部）は、電極体基板311側から透過型電極層312のスロット開口領域、電極保護層313を通って放電領域320に供給される。また、透過型電極層312が接地電位に電気回路的に接続されているので、RF電流を接地電位に流すことが可能となる。
【００５２】
なお、図１には示していないが、本実施形態と同等の形態において、透過型電極層312をフローティング電位（浮遊電位）にすることも可能である。また、図２Ｂの構成例のように、透過型電極層312が高周波電源208に電気回路的に接続されていても良い。図２Ｂの構成例の詳細については、後で説明する。
【００５３】
図１に示した本発明の実施の形態１において適用される透過型電極体の基本構成、およびスロット開口領域形状、透過型電極層の厚さ、電極保護層の厚さ、電極体基板の厚さ等の構造数値の望ましい範囲は、後に［透過型電極体の基本構成］、［透過型電極層におけるスロット開口領域とその構造］、［透過型電極層の厚み］、［電極保護層の厚み］、［電極体基板の厚み］で詳しく述べる。ここでは、図１に示した本発明の実施の形態１における構造材料、構造数値の一例を具体的に述べる。放電形成用電磁波の周波数は、fpf = 2.45 GHzである。電極体基板はイットリア（Y2O3）あるいは石英（SiO2）で形成されており、その厚みはdes = 25 mmである。電極保護層はイットリア（Y2O3）あるいは石英（SiO2）で形成されており、その厚みはdep = 1 mmである。透過型電極層はチタン（Ti）あるいはアルミニウム（Al）で形成されており、その厚みはdte =0.1 〜 0.3 mmである。透過型電極層には細長形状のスロット開口領域が形成されており、その構造数値は、スロット開口長Lss = 65 mm、スロット間隙長Lsg = 5 mm、スロット周期長Lsp = 70 mm、スロット開口幅Wss = 0.5 mm、スロット間隙幅Wsg = 0.5 mm、スロット周期幅Wsp = 1 mmである。したがって、スロット開口率Rstは、Rst ≒ WssLss /( WspLsp) = 0.46である。
【００５４】
図２Ａの構成例では、電極体基板311および電極保護層313が示されているが、これらは必ず必要とされる構成要素ではない。透過型電極層312だけで透過型電極体310を構成することも可能であり、透過型電極層312だけで透過型電極体310が持つべき機能、すなわち放電形成用電磁波の透過機能と、RF電流を接地電位あるいは外部高周波電源に流す機能を実現することも可能である。
【００５５】
本実施形態の装置における放電形成用電磁波302の周波数fpfおよびRFバイアス用電磁波の周波数frbは、図２２および図２３の従来例装置において述べたものと同等である。その他、図２２および図２３の装置に関して述べた処理室201内の試料台等の構成、エッチングガス、及びエッチングのための物理的、化学的表面反応、放電磁場等、本発明のプラズマ処理装置に同様に適用可能なものについては、詳細な説明を割愛する。
【００５６】
上述したごとく、本実施形態における透過型電極体310は、放電形成用電磁波の透過機能と、RF電流を接地電位あるいは外部高周波電源に流す機能を有している。すなわち、透過型電極体310は、放電形成用電磁波（周波数fpfは通常0.01 GHz 〜 10 GHz）にとっては誘電体（電気的絶縁体）のように振る舞い、RFバイアス用電磁波（周波数frbは通常0.01 MHz 〜 100 MHzでfrb < fpf）あるいはイオンプラズマ振動の電磁波（周波数fpiは概略fpi ＝ ２ MHz 〜 ２０ MHz）にとっては電気的伝導性を有する材料のように振る舞う。このような、一見相反する機能を同時に実現できるのは、後に［透過型電極体の基本構成］で詳しく述べたごとく、透過型電極層に形成されるスロット開口領域とその構造に依るものである。
【００５７】
特に、本実施例において高密度（高電子密度）の放電（プラズマ）を形成することが望ましい場合は、放電形成用電磁波302の周波数fpfを0.1 GHz 〜 10 GHzに設定することが望ましい。本実施形態の装置では、透過型電極体310は真空壁の働きもしており、大気圧と処理室内圧力との差圧に耐えられる構造になっている。しかし、透過型電極体310が常に真空壁の働きも兼ねる必要はなく、処理室の内部に透過型電極体310を設置する構成も可能である。
【００５８】
図１に示したように、透過型電極体310と試料207とが対向配置される対向電極配置となっている本実施形態では、RF電流は、図２２の従来装置と異なり、試料207の被処理面の全領域にわたり該被処理面にほぼ垂直に、かつその電流経路長が試料表面の場所に依存せず概略一定の長さで、試料と透過型電極体310との間に流れている。換言すると、試料表面に入射するイオン加速（イオンの運動エネルギー）の分布が、試料207の被処理面の面内で一様である。また、本実施形態では、RF電流接地電位電極の必要面積の多くが透過型電極体310により確保されている。このため、図２２の従来装置と異なり、処理室201の側壁で確保すべきRF電流接地電位電極の面積を小さく出来、処理室の体積（処理室の直径や高さ）を小さく出来る。そのため、プラズマ処理装置全体の形状を大きくすること無く、また磁場形成手段のコストを増大することなく、処理室201の周囲に磁場形成手段である円筒コイル（ソレノイドコイル）305を配置することができる。これにより、試料近傍での磁場分布の均一性を高めることが出来る。
【００５９】
さらに、放電形成用電磁波が同軸導波管により供給される図２３の従来装置と異なり、電極間空間内に複雑な定在波が発生することも抑制される。そのため、電磁波強度の分布が、試料207の被処理面の面内で一様である。
【００６０】
そのため、本実施形態のプラズマ処理装置では、試料207の被処理面の面内の全領域にわたり均一なプラズマが生成され、大口径な試料を高一様に処理するプラズマ処理装置を提供することができる。
【００６１】
ここで、本実施形態の透過型電極体310の構造および構成材料について述べる。透過型電極体310は、一例として、電極体基板311の表面に透過型電極層312と電極保護層313を敷設した構成になっている。敷設の仕方としては、積層あるいは物理的または化学的貼り合わせ等々が可能である。電極体基板311は誘電体例えば石英で形成されており、その厚みは25 mmである。電極体基板311の厚みは、大気圧と処理室内圧力との差圧に耐えられるように設計されている。電極体基板311の構成材料は必ずしも石英である必要はなく、MgO（酸化マグネシウム）、CaO（酸化カルシウム）、Al2O3（酸化アルミニウム、アルミナ）、Y2O3（酸化イットリウム、イットリア）、MgF2（フッ化マグネシウム）、CaF2（フッ化カルシウム）、AlF3（フッ化アルミニウム）、YF3（フッ化イットリウム）等の誘電体（電気的絶縁体）あるいはこれらの混合物を構成材料として用いることができるのは言うまでもない。上記化合物を表現するために化学式を用いているが、このことはこれら物質の元素組成比が化学量論的に厳密に当該化学式に一致していることを意味すことではない。概略そのような組成比になっている物質を広く含むことは当然である。このことは、本願の明細書全般において同様に当てはまる。
【００６２】
透過型電極層312はAl（アルミニウム）で形成されており、その厚みは0.3 mmである。透過型電極層312には、細長形状のスロット開口領域が複数個形成されている。透過型電極層312の構成材料は必ずしもAlである必要はなく、電気的導体あるいは電気的半導体を一般的に構成材料として用いることができる。電気的導体としては、例えば、Ti（チタン）, Cr （クロム）, Ni （ニッケル）, Fe （鉄）, Al （アルミニウム）, Cu （銅）, Ag （銀）, Au （金）等の金属のいずれか、あるいはこれらの少なくとも一部を含む合金、あるいはこれらの少なくとも一部を含む材料を用いることができる。電気的半導体としては、例えばSi, SiC, Cや化合物半導体、あるいはこれらに不純物をドープ（添加）した材料を用いることができる。
【００６３】
電極保護層313は誘電体例えば石英で形成されており、その厚みは1 mmである。電極保護層313の構成材料は必ずしも石英である必要はなく、電極体基板311の構成材料で説明した誘電体（電気的絶縁体）あるいはこれらの混合物、あるいは透過型電極層312の構成材料で説明した電気的半導体を一般的に構成材料として用いることができる。
【００６４】
なお、透過型電極体310の具体的構造および具体的構成材料に関しては、後で詳細に述べる。
【００６５】
本実施形態の装置（図１の装置）において、従来例装置の課題（Ａ）（あるいは、（Ａ１）、（Ａ２））、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）が解決されることは、後に［透過型電極体の基本構成］において詳しく述べる。
【００６６】
対向電極配置のプラズマ処理装置において、また処理室内あるいは放電領域に磁場を形成する手段を有するプラズマ処理装置において、本発明はさらに特別な効果を発現する。以下、この特別な効果を図1の本実施形態の装置および図２２の従来例装置を用いて説明する。
【００６７】
本実施形態の装置および従来例装置では、処理室201の内部に円筒コイル205、305（ソレノイドコイルとも称す）により磁場が形成されている。円筒コイル（ソレノイドコイルとも称す）は、一般的に表現すれば「磁場形成手段205、305」であり、必ずしも円筒、あるいはコイルの形状である必要はない。たとえば、永久磁石により処理室201の内部に磁場を形成することも可能である。
【００６８】
このようにして処理室内、特に放電領域に磁場が形成されている状況を考える。一般的に、プラズマ（放電）は磁場の方向（磁場ベクトルの方向）に移動あるいは拡散することが容易である。逆に、プラズマ（放電）は磁場の方向（磁場ベクトルの方向）と交差する方向（特に、直角の方向）に移動あるいは拡散することが困難である。このことを考慮して、図２２の従来例装置および図１の本実施形態の装置において、試料207の表面が磁場ベクトルの方向と概略垂直になるように配置されてある。すなわち、試料207の表面の法線ベクトルと磁場ベクトルとが概略平行になるように配置されてある。具体的には、円筒コイル305の中心軸の方向（形成される磁場ベクトルの方向と概略一致する方向、図２２および図1における紙面内上下の方向、図中に表示）と試料207の表面の法線ベクトルの方向が平行になるように、配置されてある。こうすることにより、形成されたプラズマが効率的に試料表面に入射できるからである。
【００６９】
さて、このような配置を理解した上で図２２の従来例装置を考える。RFバイアス印加により、RF電流が試料207と処理室201の側壁（接地電位電極になっている）の間に流れている。この時、図２２の従来例装置の配置では、必然的に、RF電流経路の一部が磁場（磁場ベクトル）を概略直角に横切ることになる。試料表面の少なくとも一部の領域と処理室201の側壁とを結ぶ線分が、磁場ベクトルの方向（概略、円筒コイル205の中心軸の方向）と必然的に交差するからである。一般的に、磁場が印加されたプラズマにおいて、磁場（磁場ベクトル）を概略直角に横切る方向（一般的には、交差する方向）のインピーダンス（クロスインピーダンス）は、磁場（磁場ベクトル）と概略平行な方向のインピーダンスに比べて大きくなる。すなわち、RF電流が磁場（磁場ベクトル）と概略直角方向に流れると、大きな電圧降下（電位変化）が発生する。この現象を、クロスインピーダンス、およびクロスインピーダンスによる電圧降下（電位変化）と称する。したがって、図２２の従来例装置の配置では、クロスインピーダンスによる電圧降下（電位変化）のため、試料表面に入射するイオンの加速エネルギー（運動エネルギー）に場所により大きな変動（試料表面内の場所依存性）が生じる。試料の中心領域と処理室側壁を結ぶ電流経路の抵抗値（インピーダンス）と、試料の端縁領域（外周領域）と処理室側壁を結ぶ電流経路の抵抗値（インピーダンス）とが、大きく異なるからである。この結果、エッチング特性あるいは表面処理特性に表面内変動が生じる。特に、試料の中心領域においてはクロスインピーダンスによる電圧降下（電位変化）が大きく、したがって入射するイオンの加速エネルギーの減少が大きい。すなわち、試料の中心領域においては、RFバイアス印加の効果が減ぜられることになる。さらに、クロスインピーダンスによる電圧降下（電位変化）のため、試料表面と接するプラズマの電位が試料表面の場所により変動する。この結果、試料内に（例えば、試料の中心領域と端縁領域の間に）電位差が発生し、試料表面に形成されている電子デバイスの破損に繋がる。エッチング装置あるいは表面処理装置においてこのような表面内変動および特性変化が生じることは、装置のプロセス性能、信頼性を減ずることになる。以上の課題は、試料口径の増大に伴い顕著化する。
【００７０】
次に、本発明の実施形態１の装置を考える。図２２の従来例の装置と異なることは、透過型電極体310が試料207換言すると試料台206の試料載置面に対して対向配置されることである。このような電極の配置を、対向電極配置と称する。さらに、前述したごとく、透過型電極体310の透過型電極層312が接地電位に電気回路的に接続されており、透過型電極体310はRF電流に関する接地電位電極として機能している。このような配置および機能が可能になったのは、透過型電極体が本発明で開示する特性を有しているからである。このような配置および機能を有した装置において、RF電流は、図１に示す如く、試料207と透過型電極体310の間に流れる。電流は、その経路抵抗値（経路インピーダンス）が小さくなるように、すなわち概略その経路長が短くなるように流れるからである。したがって、RF電流は磁場ベクトルの方向（概略、円筒コイル305の中心軸の方向）と平行に、かつ試料表面の場所に依らず概略一定の経路長で流れる。この結果、図１から明らかなように、試料表面の場所に依らず、RF電流の経路抵抗値（経路インピーダンス）は概略一定になる。かつ、クロスインピーダンスは発生せず、RF電流の経路抵抗値（経路インピーダンス）は小さくなる。これにより、試料表面に入射するイオンの加速エネルギー（運動エネルギー）が場所により変動せず概略一定になる。かつ、RF電流経路における電圧降下も小さく、したがって入射するイオンの加速エネルギーの減少も小さく、RFバイアス印加がより有効に作用する。さらに、クロスインピーダンスによる電圧降下（電位変化）に起因する試料表面内電子デバイスの破損も発生しない。以上の結果、図１に示す本発明の装置のプロセス性能、信頼性が大きく増大する。本発明の装置で示された対向電極配置のRFバイアス印加法を、対向電極型RFバイアス印加法（あるいは、対向電極型RFバイアス法）と称する。
【００７１】
上記の説明で用いた「対向電極配置」を、「試料207と透過型電極体310（または透過型電極層３１２）が通常の意味で対向した配置になっていること」と定義することができる。さらに、定量的に定義するとしたら、例えば、以下の式（３）〜（６）のように定義することが可能である。すなわち、
hd ≦ ads            （３）
a ≦ 1  （４）
Δhd ≦ bhd            （５）
b ≦ 1/2              （６）
ただし、
ds: 試料の直径 [m]、または試料の等価直径、
hd: 放電領域高さの平均値 [m]、対向する試料表面と透過型電極体表面（または透過型電極層表面）との距離の試料表面における平均値、
a: 許容アスペクト比、
Δhd: 放電領域高さの変動値 [m]、対向する試料表面と透過型電極体表面（または透過型電極層表面）との距離の試料表面における変動値、上記距離の試料表面における最大値と最小値の差（最大値−最小値）、
b: 許容変動比
である。試料の等価直径とは、試料が必ずしも円形状でない場合に、試料と同じ面積の円を想定しその直径のことである。(３)式と(４)式の条件は、RF電流の大部分が試料207と透過型電極体310の間に流れ、試料207と処理室201の側壁の間に流れないための条件である。通常はa=1であるが、処理室201の側壁へのRF電流をより厳しく制限したい場合はa=0.5、さらにはa=0.1である必要がある。(５)式と(６)式の条件は、RF電流が試料表面の場所に依らず概略一定の経路長で流れる、すなわち試料表面の場所に依らずRF電流の経路抵抗値（経路インピーダンス）が概略一定になるための条件である。通常はb=1/2であるが、RF電流の経路抵抗値をより厳しく一定にしたい場合はb=0.1、さらにはb=0.05である必要がある。
【００７２】
最適な放電領域高さ（放電領域高さの平均値）hdの値は、必要とされる化学反応の種類（表面処理の種類）により異なる。例えば、エッチングにおいて、酸化シリコン等の酸化膜（絶縁膜）エッチングでは、hdの値は50 mm以下、あるいは10 mm 〜 20 mmが適当である。これは、放電空間の体積を小さくして処理ガス（エッチングガス）の分解を極力抑制する必要があるからである。一方、poly-Si膜や金属膜等の電気的導体材料膜あるいは電気的半導体材料膜のエッチングでは、hdの値は50 mm以上、あるいは100mm 〜 200mmが適当である。これは、放電空間の体積を大きくして処理ガス（エッチングガス）の分解を促進する必要があるからである。このため、これまで、酸化膜（絶縁膜）エッチングと電気的導体材料膜（あるいは電気的半導体材料膜）エッチングでは全く異なる装置が別々に用いられていた。一方、本発明の技術ではhdの値を広範囲に制御可能であり、本発明を用いた同一の装置あるいは技術で、上記の酸化膜（絶縁膜）エッチングおよび電気的導体材料膜（あるいは電気的半導体材料膜）エッチングを遂行可能である。これにより、プロセス装置コストあるいは装置開発コストを総合的に低減することができる。
【００７３】
以上説明した如く、本発明は「磁場形成手段を有したプラズマ処理装置において、本発明の技術によりクロスインピーダンスあるいはクロスインピーダンスによる電圧降下（電位変化）の課題が解決され、装置のプロセス性能、信頼性が大きく増大する」効果、および「試料と透過型電極体（または透過型電極層）を対向電極配置することにより、試料表面の場所に依らずRF電流の経路抵抗値が概略一定になり、プラズマ処理装置のプロセス性能、信頼性が大きく増大する」効果を有している。
【００７４】
以上説明した「磁場形成手段を有したプラズマ処理装置において、本発明の技術によりクロスインピーダンスあるいはクロスインピーダンスによる電圧降下（電位変化）の課題が解決され、装置のプロセス性能、信頼性が大きく増大する」効果は、図1に示した実施形態の装置に必ずしも限定されず、磁場形成手段を有したプラズマ処理装置において一般に発現することは明らかである。また、「試料と透過型電極体（または透過型電極層）を対向電極配置することにより、試料表面の場所に依らずRF電流の経路抵抗値が概略一定になり、プラズマ処理装置のプロセス性能、信頼性が大きく増大する」効果も、図1に示した実施形態１の装置に必ずしも限定されず、試料と透過型電極体（または透過型電極層）を対向電極配置したプラズマ処理装置において一般に発現することは明らかである。
【００７５】
以上説明した本実施形態１の特性および本願発明の効果は、試料口径（試料の直径）が増大し、概略250 mm以上さらには400 mm以上になると、より明らかになる。
【００７６】
次に、試料と透過型電極体とが対向電極配置されるプラズマ処理装置において、試料口径が大口径、例えば概略250 mm以上さらには400 mm以上になっても高一様に処理するための透過型電極体の望ましい構成に関し、本発明者が、種々考察した結果を以下に記述する。
［透過型電極体の基本構成］
まず、本発明の透過型電極体の基本構成について、図２Ａ〜図８で説明する。  
本発明が解決しようとする課題（Ａ）〜（Ｄ）を、［発明が解決しようとする課題］で述べた。これらの課題は、（１）放電形成用電磁波導入窓203が誘電体（電気的絶縁体）材料で構成されていること（図２２の構成の従来例装置）、あるいは（２）放電形成用電磁波202が電極間空間を外側から内側に向かって伝播すること（図２３の構成の従来例装置）が原因となって発生する。
【００７７】
これらの課題を解決する最も根源的な方法は、透過型電極体を介して放電形成用電磁波の少なくとも一部を放電領域に導入することである。この透過型電極体は、放電形成用電磁波（周波数fpfは通常0.01 GHz 〜 10 GHz）にとっては誘電体（電気的絶縁体）のように振る舞い、RFバイアス用電磁波（周波数frbは通常0.01 MHz 〜 100 MHzでfrb<fpf）あるいはイオンプラズマ振動の電磁波（周波数fpiは概略fpi＝２MHz 〜 ２０ＭＨｚ）にとっては電気的伝導性（電導性）を有する材料（すなわち電気的導体あるいは電気的半導体）のように振る舞う特性を有している。ここで、「透過型電極体が放電形成用電磁波にとっては誘電体のように振る舞う」とは、「透過型電極体に入射する放電形成用電磁波の大部分が透過型電極体を透過する」ことである。また、「透過型電極体がRFバイアス用電磁波あるいはイオンプラズマ振動の電磁波にとっては電気的伝導性を有する」とは、「透過型電極体の透過型電極層がRFバイアス用電磁波あるいはイオンプラズマ振動電磁波の電流を電圧降下を殆ど起こすことなく（電圧降下の電圧が電磁波の振幅電圧あるいはpeak-to-peak電圧に比べ十分小さい条件で）透過型電極層内あるいは透過型電極層外へ流す」ことである。透過型電極層に細長形状のスロット開口領域を設けることにより、透過型電極体がこのような特性を有することが可能なことは後に述べる。
【００７８】
透過型電極体がこのような特性を有すれば、上記した課題の原因（１）、（２）が解決され、したがって課題（Ａ）〜（Ｄ）が解決される状況を、以下に図２Ａ，図２Ｂを用いて説明する。
【００７９】
図２Ａおよび図２Ｂに透過型電極体の基本構成と使用状況を示してある。透過型電極体310は、電極体基板311の表面に透過型電極層312と電極保護層313を敷設した構成になっている。敷設の仕方としては、積層あるいは物理的または化学的貼り合わせ等々が可能である。電極保護層313は必ず必要であるというわけではないが、透過型電極層312が放電によりスパッタされることを防止するために電極保護層313を敷設することが望ましい。電極体基板311も必ず必要であるというわけではないが、透過型電極体の機械的強度を確保するために、あるいは透過型電極体を真空壁の一部とするために電極体基板311を敷設する。
【００８０】
電極体基板311は、誘電体（電気的絶縁体）で形成されている。具体的には、MgO（酸化マグネシウム）、CaO（酸化カルシウム）、SiO2（酸化シリコン、石英）、Al2O3（酸化アルミニウム、アルミナ）、Y2O3（酸化イットリウム、イットリア）、MgF2（フッ化マグネシウム）、CaF2（フッ化カルシウム）、AlF3（フッ化アルミニウム）、YF3（フッ化イットリウム）等の誘電体（電気的絶縁体）あるいはこれらの混合物で形成されている。
【００８１】
透過型電極層312は、電気的伝導性を有する材料すなわち電気的導体あるいは電気的半導体で構成されている。透過型電極層312には、スロット開口領域が複数個形成されている。電気的導体としては、例えば、Ti（チタン）, Cr （クロム）, Ni （ニッケル）, Fe （鉄）, Al （アルミニウム）, Cu （銅）, Ag （銀）, Au （金）等の金属のいずれか、あるいはこれらの少なくとも一部を含む合金、あるいはこれらの少なくとも一部を含む材料を用いることができる。電気的半導体としては、例えばSi, SiC, Cや化合物半導体、あるいはこれらに不純物をドープ（添加）した材料を用いることができる。透過型電極層312は、蒸着法、メッキ法あるいは溶射法により電極体基板311上に積層することが可能である。あるいは、接着剤を用いた固定法や物理的固定法により、あらかじめ形成した透過型電極層312を電極体基板311上に固定することも可能である。
【００８２】
電極保護層313は、電極体基板311の構成材料で説明した誘電体（電気的絶縁体）あるいはこれらの混合物、あるいは透過型電極層312の構成材料で説明した電気的半導体あるいはこれらの組み合わせで形成されている。電極保護層313は、蒸着法あるいは溶射法により透過型電極層312および電極体基板311上に積層することが可能である。あるいは、接着剤を用いた固定法や物理的固定法により、あらかじめ形成した電極保護層313を透過型電極層312および電極体基板311上に固定することも可能である。
【００８３】
透過型電極層312は電気的にフローティング電位（浮遊電位）であっても良いし、図２Ａのように接地電位に電気回路的に接続されていても良い。あるいは、図２Ｂのように、透過型電極層312は高周波電源208に電気回路的に接続されていても良い。図２Ｂで透過型電極層が電気回路的に接続されている高周波電源は、試料台206が電気回路的に接続されている高周波電源と異なっていても良いし、同一であっても良い。試料台206の少なくとも一部が図２Ａおよび図２Ｂで示されているように高周波電源に電気回路的に接続されていても良いし、図２Ａおよび図２Ｂで示されていないが試料台206の少なくとも一部が接地電位（アース電位）に電気回路的に接続されていても良い。更には、試料台206の少なくとも一部が電気的にフローティング電位（浮遊電位）であっても良い。
【００８４】
上述したように、透過型電極体310は放電形成用電磁波（周波数fpfは通常0.01 GHz 〜 10 GHz）にとって誘電体（電気的絶縁体）のように振る舞う特性を有する。すなわち、透過型電極体310に入射する放電形成用電磁波の大部分が透過型電極体を透過する。この結果、放電形成用電磁波202が電極間空間を外側から内側に向かって伝播すること（図２３の従来例装置の状況、課題の原因（２））がなくなり、放電形成用電磁波202が透過型電極体310を透過して放電領域に直接導入される。これにより、課題（Ｂ）が解決される。
【００８５】
また、透過型電極体310はイオンプラズマ振動の電磁波（周波数fpiは概略fpi＝２ＭＨｚ 〜 ２０ＭＨｚ）にとっては電気的伝導性を有する材料（すなわち電気的導体あるいは電気的半導体）のように振る舞う特性を有している。すなわち、透過型電極体310の透過型電極層312がイオンプラズマ振動電磁波の電流を電圧降下を殆ど起こすことなく（電圧降下の電圧が電磁波の振幅電圧あるいはpeak-to-peak電圧に比べ十分小さい条件で）透過型電極層内あるいは透過型電極層外へ流す。これにより、課題（Ａ１）が解決される。
【００８６】
また、透過型電極体310はRFバイアス用電磁波（周波数frbは通常0.01 MHz 〜 100 MHzでfrb<fpf）にとっては電気的伝導性を有する材料（すなわち電気的導体あるいは電気的半導体）のように振る舞う特性を有している。すなわち、透過型電極体310の透過型電極層312がRFバイアス用電磁波の電流を電圧降下を殆ど起こすことなく（電圧降下の電圧が電磁波の振幅電圧あるいはpeak-to-peak電圧に比べ十分小さい条件で）透過型電極層内あるいは透過型電極層外へ流す。これにより、課題（Ａ２）、（Ｃ）および（Ｄ）が解決される。
【００８７】
さらに、本発明は、実施の形態１で説明したごとく、「磁場形成手段を有したプラズマ処理装置において、本発明の技術によりクロスインピーダンスあるいはクロスインピーダンスによる電圧降下（電位変化）の課題が解決され、装置のプロセス性能、信頼性が大きく増大する」効果、および「試料と透過型電極体（または透過型電極層）を対向電極配置することにより、試料表面の場所に依らずRF電流の経路抵抗値が概略一定になり、プラズマ処理装置のプロセス性能、信頼性が大きく増大する」効果を有している。
［透過型電極層におけるスロット開口領域とその構造］
透過型電極層312にスロット開口領域を設けることにより、透過型電極体310は放電形成用電磁波（周波数fpfは通常0.01 GHz 〜 10 GHz）にとって誘電体（電気的絶縁体）のように振る舞う特性を有することが可能となる。すなわち、透過型電極層312にスロット開口領域を設けることにより、透過型電極体310に入射する放電形成用電磁波の大部分が透過型電極体を透過することが可能となる。ただし、透過型電極体310あるいは透過型電極層312がプラズマ処理装置に実用的に適用されるためには、スロット開口領域の構造が所定の条件を満足する必要がある。ここでは、このようなスロット開口領域の構造が満たすべき条件について述べる。
【００８８】
図３は、透過型電極層におけるスロット開口領域の構造例を示す平面図である。透過型電極層312内に電磁波透過領域3121があり、電磁波透過領域3121内に複数個のスロット開口領域3122が形成されている。電磁波透過領域3121は必ずしも透過型電極層312の内部に含まれる必要はなく、電磁波透過領域3121が透過型電極層312の全領域と等しくなっていても良い。スロット開口領域3122は、細長形状を有した透過型電極層欠落領域である。透過型電極層欠落領域（スロット開口領域3122）は、透過型電極層において透過型電極層を構成する電気的伝導性を有する材料が欠落している領域である。
【００８９】
スロット開口領域3122（透過型電極層欠落領域）は固体物質の存在しない空洞領域（真空領域）であっても良いし、スロット開口領域3122内に誘電体（電気的絶縁体）あるいは電気的半導体が充填されていても良い。あるいは、空洞領域（真空領域）のスロット開口領域と上記物質が充填されたスロット開口領域が混在していても良い。ここおよび本願の明細書において、「ある領域内にある物質が充填される」とは、必ずしも「ある領域内のすべての領域にある物質が満たされる」ことではなく、「ある領域内の少なくとも一部の領域にある物質が満たされる」ことも意味する。スロット開口領域3122内に上記の物質を充填することにより、この領域内で異常放電が発生することを防止できる。スロット開口領域3122内に充填する物質を電極保護層313あるいは電極体基板311と同等の物質にすることは、透過型電極体310の製造を容易にする利点がある。スロット開口領域内に充填する物質を、電極保護層あるいは電極体基板を形成する物質と連続的あるいは一体的に形成することができるからである。また、電極体基板311と透過型電極層312の間、あるいは透過型電極層312と電極保護層313の間に接着性能を有する物質を充填することは、透過型電極体310の製造に有利である。電極体基板311、透過型電極層312および電極保護層313を物理的に一体化することが容易になるからである。この場合、上記のスロット開口領域内に充填する物質を上記の接着性能を有する物質と同等にすることにより、透過型電極体310の製造をさらに容易にできる。上記の接着性能を有する物質が真空中での脱ガスが少ない特性をも有することは、試料表面の汚染を抑止するために有用である。また、上記の接着性能を有する物質として、無機物質のみならず有機物質も用いることができることは明らかである。
【００９０】
細長形状をしたスロット開口領域3122の長辺に平行な方向を長辺方向と称し、長辺方向と直角な方向を幅方向と称す。図３の構造例では、スロット開口領域3122が長辺方向および幅方向に周期的に繰り返して形成されている。
【００９１】
図４は、スロット開口領域における電場（E）を表した図である。電場3125はスロット開口領域3122内に形成され、電場3125の方向（電場ベクトルの方向）は幅方向と平行である。したがって、透過型電極層312に入射する放電形成用電磁波302で幅方向に電場を持つ電磁波、あるいは幅方向に電場を持つ電磁波の一部が透過型電極層312（あるいは透過型電極体310）を透過する。したがって、放電形成用電磁波302の伝播経路を設計する場合、透過型電極層312に入射する放電形成用電磁波の主要部分がスロット開口領域の幅方向と平行な電場を持つようにすることが重要である。
【００９２】
図５は、図３における電磁波透過領域の一部分を拡大した図である。長辺方向の構造定数は以下のようである。スロット開口領域の長辺方向長さがスロット開口長Lssであり、長辺方向に隣り合ったスロット開口領域の隣接端縁間距離がスロット間隙長Lsgであり、Lspがスロット周期長であるとしたとき、Lspが次の（７）式の関係を満たす。
Lsp = Lss + Lsg      （７）
スロット周期長Lspは、次のように表現することもできる。すなわち、スロット開口領域の幅方向と概略平行な軸で当該スロット開口領域を概略等分する軸を長辺中心軸と称し、互いに隣り合う長辺中心軸間の距離がスロット周期長Lspである。
【００９３】
また、幅方向の構造定数は以下のようである。スロット開口領域の幅方向長さがスロット開口幅Wssであり、幅方向に隣り合ったスロット開口領域の隣接端縁間距離がスロット間隙幅Wsgであり、Wspがスロット周期幅であるとしたとき、Wspが次の（８）式の関係を満たす。
Wsp = Wss + Wsg      （８）
スロット周期幅Wspは、次のように表現することもできる。すなわち、スロット開口領域の長辺方向と概略平行な軸で当該スロット開口領域を概略等分する軸を短辺中心軸と称し、互いに隣り合う短辺中心軸間の距離がスロット周期幅Wspである。
【００９４】
図３、図４および図５においてスロット開口領域3122は長方形をしているが、スロット開口領域3122の形状は必ずしも長方形である必要はない。本発明のスロット開口領域3122は、任意の細長形状を取りうることは言うまでもない。また、スロット開口領域3122が任意の細長形状をしている場合、上記したスロット開口長Lss、スロット間隙長Lsg、スロット周期長Lsp、スロット開口幅Wss、スロット間隙幅Wsg、スロット周期幅Wsp等のスロット開口領域構造数値は、必ずしも明確に定義されない。この場合でも、上記のスロット開口領域構造数値は、スロット開口領域内における通常の意味での平均値で定義されうることは言うまでもない。以上のことは、本明細書の他の図および文章においても同様である。
【００９５】
上記の説明で用いた「細長形状の（細長形状を有した）スロット開口領域」とは、「通常の意味で細長形状を有したスロット開口領域」と定義することができる。さらに、同内容を定量的に定義するとしたら、例えば、以下の特性を有したスロット開口領域と定義することが可能である。すなわち、Asがスロット開口領域アスペクト比であるとしたとき、次の（９）式をAsとして、As ≧ 10である。
As = Lss/Wss        （９）
あるいは、さらに細長形状を顕著にするには、As ≧ 30さらにはAs ≧ 50である。このようなスロット開口領域の細長形状は、以下に述べる放電形成用電磁波の透過型電極層透過特性、およびプラズマ処理特性の一様性を向上させるために必然的に満たされる。
【００９６】
放電形成用電磁波302がスロット開口領域3122を通って透過型電極層312を実用的効率で透過するためには、スロット開口長Lssは次の（１０）式の関係を満たす。
Lss ≧ λpf_s/2 = Apf_sλpf/2        （１０）
ただし、
λpf_s: スロット開口部での放電形成用電磁波の波長 [m]、
λpf: 放電形成用電磁波が真空中を伝播するときの波長 [m]、
Apf_s: スロット開口部での波長補正係数
であることが望ましい。スロット開口部での波長補正係数Apf_sの値は通常1であるが、電極体基板311や電極保護層313の存在を考慮すると実用的には0.7である。また、λpfは次の（１１）式の関係を満たす。
λpf = cpt/fpf        （１１）
ただし、
cpt: 真空中の光速 [m/s]、cpt = 2.9979×108 m/s、
fpf: 放電形成用電磁波の周波数 [Hz]=[1/s]
であることは言うまでもない。例えば、fpf = 2.45 GHzの時Lss > 4.3 cm、fpf = 1 GHzの時Lss > 10.5 cmであることが望ましい。
【００９７】
上記（１０）式は、放電形成用電磁波がスロット開口領域を通って透過型電極層を透過するために絶対的に必要な条件ではない。（１０）式を満たさない場合でも、放電形成用電磁波が透過型電極層を透過することはある程度可能である。ただし、（１０）式を満たさない度合いに応じて、放電形成用電磁波が透過型電極層を透過する割合が急激に低下する。
【００９８】
放電形成用電磁波302がスロット開口領域3122を通って透過型電極層312を透過することに関して、スロット間隙長Lsgに対する原理的な制約はない。ただし、スロット間隙長Lsgが小さくなりすぎると、例えばスロット間隙長Lsgが0.01 mm以下になると、当該スロット間隙部分での放電形成用電磁波302による発熱が生じる。実用的には、スロット間隙長Lsgは、当該スロット間隙部分での電導性の確保および加工可能性（加工容易性）により定まる。具体的には、スロット間隙長Lsgの値は、0.1 mm 〜 10 mmが妥当である。
【００９９】
放電形成用電磁波302がスロット開口領域3122を通って透過型電極層312を透過することに関して、スロット開口幅Wssに対する原理的な制約はない。ただし、スロット開口幅Wssが小さくなりすぎると、スロット開口領域3122内の電場が強くなりすぎてスロット開口領域近傍において異常放電が発生する。また、スロット開口幅Wssが大きくなりすぎると、次のスロット周期幅Wspに関する議論で述べるごとく、試料表面における処理（プロセス）特性の不均一性が生じる。具体的には、スロット開口幅Wssの値は、0.1 mm 〜 10 mmが妥当である。特に処理特性の均一性が重要な場合は、0.1 mm 〜 2 mmが、さらには0.1 mm 〜 1 mmが適当である。
【０１００】
放電形成用電磁波302がスロット開口領域3122を通って透過型電極層312を透過することに関して、スロット周期幅Wspに対する原理的な制約はない。
【０１０１】
一方、本発明技術をプラズマ処理装置に適用するためには、スロット周期幅Wspの値に関して以下の実用的な条件を満足することが必要となる。この説明をするに当たって、透過型電極層312においてスロット開口領域3122以外の領域を非スロット開口領域3123と称することとする。放電形成用電磁波302がスロット開口領域3122を通って放電領域に導入されるため、スロット開口領域に対応する放電領域と非スロット開口領域に対応する放電領域とで夫々の放電特性（例えば、電子温度や電子密度）に差異が生じる可能性がある。「スロット開口領域に対応する放電領域」とは、スロット開口領域3122を透過した放電形成用電磁波302の大部分が放電に吸収される領域、および当該領域で発生したプラズマの主要部分で充満される放電領域のことである。一方、「非スロット開口領域に対応する放電領域」とは、「スロット開口領域に対応する放電領域」以外の放電領域である。以下、「スロット開口領域に対応する放電領域」をスロット対応放電領域、「非スロット開口領域に対応する放電領域」を非スロット対応放電領域と称する。
【０１０２】
図６は、放電形成用電磁波が透過型電極層を透過して放電領域に吸収される過程を模式的に表した図である。図６には、後に議論する電極体基板の厚さdes、透過型電極層の厚さdte、電極保護層の厚さdepも示してある。プラズマ処理装置においては、処理（プロセス）特性が試料表面において一様になることが重要である。したがって、試料表面の近傍がスロット対応放電領域だけで占められることが望ましい。試料表面の近傍にスロット対応放電領域と非スロット対応放電領域が混在すると、放電特性の不均一性が生じ、したがって試料表面における処理（プロセス）特性の不均一性が生じるからである。このためには、透過型電極層312（透過型電極層の放電領域側表面）と放電形成用電磁波302が吸収される領域との距離（吸収伝播距離）に比べ、スロット周期幅Wspが小さいことが望ましい。放電形成用電磁波が吸収伝播距離を伝播する間に放電形成用電磁波の電磁場が伝播方向とは直角方向に拡大し、非スロット開口領域により形成された電磁場の影部分が消滅するからである。放電条件により異なるが、吸収伝播距離は10 mm 〜 100 mmである。したがって、処理特性の一様性を高めるためには、スロット周期幅Wspが100 mm以下、さらにはスロット周期幅Wspが10 mm以下であることが望ましい。
【０１０３】
また、さらに処理特性の一様性を高めるためには、電極保護層の厚さdepに比べ、スロット周期幅Wspが小さいことが望ましい。放電形成用電磁波が電極保護層の厚さdepを伝播する間に放電形成用電磁波の電磁場が伝播方向とは直角方向に拡大し、非スロット開口領域により形成された電磁場の影部分が消滅するからである。後に［電極保護層の厚み］で述べるごとく、電極保護層の厚さdepは、10 mm以下、あるいは1 mm以下である。したがって、処理特性の一様性をさらに高めるためには、スロット周期幅Wspが10 mm以下、さらにはスロット周期幅Wspが5 mm以下あるいは1 mm以下であることが望ましい。一方、（８）式よりWsp > Wssなので、Wspの下限はWssで決まる。
【０１０４】
図７に、比較例を示す。すなわち、図７には、スロット周期幅Wspが上記した「処理特性の一様性を高めるための条件」あるいは「処理特性の一様性をさらに高めるための条件」を満足しない場合において、図６と同様の放電形成用電磁波の吸収過程を模式的に示してある。この場合には、試料表面の近傍にスロット対応放電領域と非スロット対応放電領域が混在する。この結果、放電特性の不均一性が生じ、したがって試料表面における処理（プロセス）特性の不均一性が生じる。
【０１０５】
電磁波透過領域3121の面積をSttとし、電磁波透過領域内に存在するスロット開口領域の面積の総和をSssとする。Rst = Sss/Sttをスロット開口率とする。スロット開口率Rstは、Rst ≒ WssLss /( WspLsp)でもある。スロット開口率Rstが小さくなりすぎると、スロット開口領域3122内の電場が強くなりすぎてスロット開口領域近傍において異常放電が発生する。場合により、電極保護層313が破壊されることがある。所定電力（実用的強度の放電を形成するために必要な電力）の放電形成用電磁波が透過型電極層を透過するために、スロット開口率Rstの低下に伴いスロット開口領域内の電場が強くなるからである。実用的にはスロット開口率Rstが0.01以上、さらに安全を確保するためにはスロット開口率Rstが0.1以上であることが望ましい。
［スロット開口領域が稠密分布した細長形状であることの必要性］
放電形成用電磁波302がスロット開口領域3122を通って透過型電極層312を実用的効率で透過するためには、スロット開口長Lssが（１０）式を満たすことが必要である。一方、試料表面における処理（プロセス）特性の一様性を確保するためには、スロット開口領域の構造数値であるスロット開口長Lss、スロット間隙長Lsg、スロット周期長Lsp、スロット開口幅Wss、スロット間隙幅Wsg、スロット周期幅Wspが［透過型電極層におけるスロット開口領域とその構造］で述べた種々の条件を満足し、スロット開口領域が透過型電極層内で稠密に分布する必要がある。
【０１０６】
また、これまでに課題（A）〜（D）の解決に関連して述べたごとく、下記の特性を実現する必要がある。すなわち、RF電流あるいはイオンプラズマ振動電磁波の電流が、透過型電極層312の非スロット開口領域3123を通って、透過型電極層の外部へあるいは透過型電極層の内部を流れる必要がある。このためには、非スロット開口領域3123が連結の構造になっている必要がある。ここで、「領域Aが連結の構造である」とは、「領域A内の任意の2点を領域A内の連続曲線で結ぶことができる」という意味である。事実、図３で示した透過型電極層の実施例において、非スロット開口領域3123が連結になっている。このことは、以降に説明する透過型電極層の他の実施例においても同様である。
【０１０７】
以上の条件を満足するために、すなわち稠密分布したスロット開口領域3122同士が互いに重なり合わないために、スロット開口領域3122は必然的に細長形状を有することとなる。
［透過型電極層の厚み］
まず、放電形成用電磁波302がスロット開口領域3122を安定に透過する条件について検討する。この検討から、透過型電極層の厚さdteの上限が決定される。放電形成用電磁波がスロット開口領域を安定に透過するためには、透過型電極層の厚さ方向に放電形成用電磁波の定在波が発生しないことが望ましい。このためには、透過型電極層の厚さdteが放電形成用電磁波の真空中波長λpfの1/10以下であることが望ましい。例えば、放電形成用電磁波の周波数がfpf = 2.45 GHzの時、λpf = 12 cmであり、dte < 1.2 cmであることが望ましい。さらに安定化させるためには、透過型電極層の厚さdteが放電形成用電磁波の真空中波長λpfの1/100以下であることが望ましい。例えば、放電形成用電磁波の周波数がfpf = 2.45 GHzの時、dte < 1.2 mmであることが望ましい。
【０１０８】
また、放電形成用電磁波がスロット開口領域を安定に透過するためには、透過型電極層312の（すなわちスロット開口領域3122の）透過波と電極体基板311や電極保護層313での反射波とが互いに干渉し合わないことが望ましい。このためには、透過型電極層の厚さdteが電極体基板の厚さdesや電極保護層の厚さdepより小さいことが望ましい。一般にdep < desだから、dte < depであることが望ましい。後に［電極保護層の厚み］で述べるごとく、電極保護層の厚さdepは、10 mm以下、あるいは1 mm以下である。したがって、透過型電極層の厚さdteが10 mm以下、さらには透過型電極層の厚さdteが1 mm以下であることが望ましい。
【０１０９】
次に、RF電流（RFバイアス用電磁波により誘起される電流）が透過型電極層内で安定して流れるための条件について検討する。すなわち、透過型電極層でのRF電流による電圧降下現象に関して検討する。この検討から、透過型電極層の厚さdteの下限が決定される。図８に、図２Ａの状況における、透過型電極層でのRF電流による電圧降下現象を模式的に示してある。電圧降下現象により発生する電圧を降下電圧と称する。図８には、誘電体保護層での誘起電圧も模式的に示してあるが、これに関しては後に［電極保護層の厚み］で議論する。
【０１１０】
透過型電極層でのRF降下電圧ΔVrb_teに関して、次の（１２）式の関係を満たす。
【０１１１】
【数２】
0005632186.tif 000003
が成立する。
【０１１２】
(１２)式は、透過型電極層が半径rteの円形状をしており、その表面（放電領域側表面）に一様な電流密度iisでイオンが入射している（RF電流）と仮定して、透過型電極層の中心部と外周部（端縁部）間の降下電圧を求めたものである。透過型電極層が必ずしも円形状でない場合は、透過型電極層と同じ面積の円を想定しその半径を「透過型電極層の等価半径」と称し、rteをこの「透過型電極層の等価半径」に等しいとすれば上記(１２)式が概略成立する。透過型電極層にはスロット開口領域が形成されており、透過型電極層の比抵抗ρteは透過型電極層を構成する材料の比抵抗とは必ずしも等しくない。(１２)式の透過型電極層の比抵抗ρteは、透過型電極層全体における比抵抗の平均値である。
【０１１３】
プラズマ処理における標準的な条件として、飽和イオン電流密度iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）とする。透過型電極層の比抵抗がAl（アルミニウム）の比抵抗に等しいとし、ρte = 2.7×10-8 Ωmとする。また、大口径な試料を想定し、透過型電極層の半径rte = 0.24 m（=240 mm）とする。この時、（１２）式は、次の（１３）式のようになる。
ΔVrb_te = 4×10-8/dte（１３）
RFバイアス用電磁波のpeak-to-peak電圧（上ピーク電圧と下ピーク電圧の差）は通常500 V〜2000 Vであることを考えると、RFバイアス用電磁波の電圧が透過型電極層に一様に印加されるためにはΔVrb_te < 10 Vである必要がある。このためには、（１３）式より、dte > 4 nmである必要がある。RFバイアス用電磁波のさらに一様な印加が望まれる場合は、ΔVrb_te < 1 Vである必要があり、dte > 40 nmである必要がある。また、透過型電極層の構成材料の多様性（例えば、Ti（チタン）の比抵抗はρte = 4.8×10-7 Ωmである）を考慮すると、またRF電流による発熱を考慮すると、実用的には、dte > 10 nm、さらにはdte > 100 nmが必要である。
【０１１４】
以上を考慮し、また製作の簡便性および物理的強度を考慮すると、透過型電極層の厚さdteは、0.01〜1 mm（dte = 0.01〜1 mm）が実用的である。
［電極保護層の厚み］
次に、電極保護層の厚みに関して議論する。図２で述べた如く、透過型電極層312の表面（放電領域側表面）が電極保護層313で被覆されていることが望ましい。この電極保護層は、誘電体（電気的絶縁体）あるいは半導体あるいはこれらの組み合わせで形成されている。電極保護層が誘電体（電気的絶縁体）で形成されていると、放電から電極保護層表面へのRF電流（イオンや電子等の荷電粒子入射）により電極保護層が帯電する。この帯電により透過型電極層に印加されたRFバイアス用電磁波電位（RF電圧）が変調される。透過型電極層に印加されたRF電圧が透過型電極体の表面（放電領域側表面）すなわち電極保護層の表面（放電領域側表面）に効率的に印加されるためには、この変調が少ないことが望ましい。電極保護層が半導体あるいは半導体と誘電体の組み合わせで形成されていると、このような帯電の影響は軽減されるがなくなることはない。
【０１１５】
上記した帯電に伴う変調による電圧を電極保護層のRF誘起電圧ΔVrb_epとする。図８にRF誘起電圧ΔVrb_ep発生の状況を模式的に示してある。以下、電極保護層が誘電体で形成されている場合に関してこのRF誘起電圧ΔVrb_epを議論する。この場合に、RF誘起電圧ΔVrb_epの値が最も大きくなるからである。RF誘起電圧ΔVrb_epに関して、次の（１４）〜（１７）式の関係を満たす。
【０１１６】
【数３】
0005632186.tif 000004
が成立する。
【０１１７】
(１５)式では、RFバイアス用電磁波周期（1/frb）の90%=0.9の期間でイオンが電極保護層表面に入射すると仮定している。この90%の値は、通常のRFバイアス印加条件において妥当な値である。
【０１１８】
代表的な条件frb = 13.56 MHz, iis = 100 A/m2 (=10 mA/cm2), kep = 4.5（電極保護層材料として石英（SiO2）を想定）, dep = 1×10-3 m (=1 mm)を仮定すると、ΔVrb_ep = 167 Vとなる。また、別の代表的条件frb = 13.56 MHz, iis = 10 A/m2 (=1 mA/cm2), kep = 4.5（電極保護層材料として石英（SiO2）を想定）, dep = 1×10-2 m (=10 mm)を仮定すると、ΔVrb_ep =167 Vとなる。また、別の代表的条件frb = 13.56 MHz, iis = 10 A/m2 (=1 mA/cm2), kep = 4.5（電極保護層材料として石英（SiO2）を想定）, dep = 1×10-3 m (=1 mm)を仮定すると、ΔVrb_ep=17 Vとなる。これらのΔVrb_epの値は、RFバイアス用電磁波のpeak-to-peak電圧（上ピーク電圧と下ピーク電圧の差）は通常500 V〜2000 Vであることを考慮すると、RF電圧を試料台206および試料207に印加するために実用上妥当な値である。以上のことを考慮すると、また電極保護層の構成材料の多様性（例えば、イットリア（Y2O3）の比誘電率はkep ≒ 12である）を考慮すると、電極保護層の厚さdepの値としては、10 mm以下（dep ≦10 mm）が妥当な装置条件である。さらには、ΔVrb_epをより低く抑えるには、電極保護層の厚さdepが1 mm以下（dep ≦ 1 mm）であることが別の妥当な装置条件である。
【０１１９】
一方、電極保護層313の表面（放電領域側表面）は放電に暴露されており、放電との反応あるいは放電によるスパッタで電極保護層の厚さdepは装置使用と共に徐々に減少する。電極保護層の実用的寿命を確保するためには、電極保護層の厚さdepが0.001 mm以上（dep ≧ 0.001 mm）、あるいは電極保護層の厚さdepが0.01 mm以上（dep ≧ 0.01 mm）、さらには電極保護層の厚さdepが0.1 mm以上（dep ≧ 0.1 mm）であることが実用的装置条件である。電極保護層の厚さdepが大きいほど、電極保護層の実用的寿命が長くなる。
【０１２０】
以上を考慮すると、電極保護層の厚さdepは、0.1〜10 mm（dep = 0.1〜10 mm）が実用的である。
［電極体基板の厚み］
次に、電極体基板311の厚さdesについて述べる。透過型電極体310によって大気圧と処理室内圧力との差圧に耐えられるように設計する場合（透過型電極体310が圧力壁になる場合）、この差圧を電極体基板311で耐える必要がある。この場合、電極体基板311の厚さは大きくなり、通常（通常サイズの処理室）条件で、5 mm〜50 mm（des = 5〜50 mm）程度が必要である、一方、透過型電極体310によって上記差圧を耐える必要がない場合は、電極体基板311の厚さは1 mm〜10 mm（des = 1〜10 mm）程度が妥当である。
【０１２１】
なお、特許文献１に開示された透過孔は、無磁場方式のプラズマ処理装置に関するものであって、その透過孔の形状および分布を定める構造数値が全く述べられていない。一方、本発明では、実験的および理論的検証に基づき、実用的なプラズマ処理特性を確保するための稠密スロット透過型電極体、すなわちスロット開口領域3122が満足すべき具体的な構造数値条件を明らかにした。このことは、主に［透過型電極層におけるスロット開口領域とその構造］で述べられている。
【０１２２】
具体的には、特許文献１に開示される技術と本発明で開示される技術とでは下記の相違がある。特許文献１の図２(a)において長方形の「アースされた電極手段」に矩形の透過孔（スリット）が形成されている。この透過孔（スリット）のアスペクト比Asを本発明（本明細書）の定義に従い算出すると、As ≒ 15である。また、特許文献１が出願された当時（平成4年、1992年）の標準的なウェハサイズ（ウェハの直径）は200 mmであり、長方形状をした「アースされた電極手段」の短辺の長さがこの値の1.5倍（300 mm）に等しいと仮定する。1.5倍をしたのは、ウェハサイズより広い領域で放電特性の一様な領域を確保するためである。この時、本発明（本明細書）で定義されるスロット開口幅Wssとスロット周期幅Wspを求めると、Wss ≒ 13 mmおよびWsp ≒ 47 mmと算出される。処理条件（処理ガスの圧力、放電形成用電磁波の導入電力、放電領域高さ 等）により異なるが、このような構造数値の透過孔（スリット）が、十分な「稠密」特性を有しているとは考えられない。すなわち、このような構造数値の透過孔（スリット）により一様性が十分に確保された処理特性が実現されているとは推定できない。少なくとも、特許文献１において、スロット開口領域（特許文献１の透過孔（スリット））が「稠密」に分布することの重要性は議論あるいは検討されていない。
【０１２３】
また、特許文献１には、磁場形成手段を有したプラズマ処理装置について全く述べられていない。一方、本発明では、実験的および理論的検証に基づき、以下の効果があることが明らかである。すなわち、磁場形成手段を有したプラズマ処理装置において、本発明技術による稠密スロット透過型電極体を用いることにより、クロスインピーダンスあるいはクロスインピーダンスによる電圧降下（電位変化）の課題が解決され、装置のプロセス性能、信頼性が大きく増大する。
【実施例２】
【０１２４】
次に、本発明の実施の形態２になるプラズマ処理装置を説明する。図９に、本発明の実施の形態２になるプラズマ処理装置300の縦断面を示す。この例でも、放電形成用電磁波302が円形導波管304により供給される。円形導波管304と処理室201との間には透過型電極体（または透過型電極層）310が設けられている。さらに、透過型電極体310と処理室201内の試料台206の試料載置面とが対向して配置されている。これにより、透過型電極体310と試料207とが対向配置される対向電極配置となっている。また、処理室201の周囲には磁場形成手段305が配置されている。
【０１２５】
実施の形態２と実施の形態１との相違は、実施の形態２では透過型電極層312が高周波電源208に電気回路的に接続されていることである。透過型電極層が電気回路的に接続されている高周波電源は、試料台206が電気回路的に接続されている高周波電源と異なっていても良いし、同一であっても良い。
【０１２６】
その他の点に関し、透過型電極体310等の具体的な構成は、実施の形態１に関して述べたものと同じである。
【０１２７】
本発明の実施の形態２の装置においても、実施の形態１の装置と同様に、「磁場形成手段を有したプラズマ処理装置において、稠密スロット透過型電極体の採用によりクロスインピーダンスあるいはクロスインピーダンスによる電圧降下（電位変化）の課題が解決され、装置のプロセス性能、信頼性が大きく増大する」効果、および「試料と透過型電極体（または透過型電極層）を対向電極配置することにより、試料表面の場所に依らずRF電流の経路抵抗値が概略一定になり、プラズマ処理装置のプロセス性能、信頼性が大きく増大する」効果が発現することは、明らかである。
【実施例３】
【０１２８】
次に、本発明の実施の形態３になるプラズマ処理装置を説明する。図１０は、実施の形態３の透過型電極層におけるスロット開口領域の構造例を示す平面図である。図１１は、図１０における電磁波透過領域の一部分を拡大した図である。この透過型電極層312は、実施の形態１や形態２のプラズマ処理装置300の透過型電極層312に置き換えて実施される。
【０１２９】
図１０および図１１に示した本発明の実施の形態の透過型電極層の構造が、図３〜図８に示した透過型電極層の構造と異なる点は、幅方向に隣り合ったスロット開口領域が長辺方向にスロット周期長Lspの半分（1/2）だけ互いにずれていることである。こうすることにより幅方向に隣り合ったスロット開口領域と非スロット開口領域の効果が互いに空間的に相殺し合い、形成されるプラズマおよびプラズマ処理特性の一様性をさらに高めることができる。
【０１３０】
上記した相違点以外に関しては、本発明の実施の形態の透過型電極層の構造および構造が満足すべき条件は、図３〜図８および実施の形態１に関連して示した透過型電極層の構造および構造が満足すべき条件と同じである。本発明の実施の形態の透過型電極層の構造数値であるスロット開口長Lss、スロット間隙長Lsg、スロット周期長Lsp、スロット開口幅Wss、スロット間隙幅Wsg、スロット周期幅Wspの測定法を図１１に示してある。
【実施例４】
【０１３１】
次に、本発明の実施の形態４になるプラズマ処理装置を説明する。図１２は、実施の形態４の透過型電極層におけるスロット開口領域の構造例を示す平面図である。図１３は、図１２における電磁波透過領域の一部分を拡大した図である。この透過型電極層312は、実施の形態１や形態２のプラズマ処理装置300の透過型電極層312に置き換えて実施される。
【０１３２】
図１２および図１３に示した本発明の実施の形態の透過型電極層の構造が図３〜図８および図１０〜図１１に示した透過型電極層の構造と異なる点は、電磁波透過領域3121においてスロット開口領域が長辺方向に連なっていることである。したがって、スロット開口長Lssが幅方向の場所により異なった値となっている。実施の形態１（図３〜図８）および実施の形態３（図１０〜図１１）の透過型電極層の構造では、電磁波透過領域3121の周端縁部において（１０）式の条件を満足しないスロット開口領域が形成される可能性があった。このため、周端縁部において放電形成用電磁波302の透過率が低下し、周端縁部に対応した放電領域の電子密度や電子温度が低下し、プラズマ処理速度が低下する可能性があった。この結果、試料表面におけるプラズマ処理特性の一様性が低下する可能性があった。一方、本発明の実施の形態４（図１２〜図１３）の透過型電極層では、（１０）式の条件を満足しないスロット開口領域の形成が極力低減され、形成されるプラズマの特性や試料表面のプラズマ処理特性の一様性がさらに向上する。ただし、スロット開口長Lssが極端に大きなスロット開口領域が形成されるため、このようなスロット開口領域において放電形成用電磁波の長辺方向の定在波が発生し、放電形成用電磁波の透過率の不均一性が生じる場合がある。実施の形態１（図３〜図８）、実施の形態３（図１０〜図１１）あるいは本発明の実施の形態４（図１２〜図１３）の透過型電極層のいずれを用いるかは、プラズマ処理装置の構造や実行するプラズマ処理特性により異なる。あるいは、上記の透過型電極層の構造が混在した透過型電極層を用いることも可能である。
【０１３３】
上記した相違点以外に関しては、本発明の実施の形態の透過型電極層の構造および構造が満足すべき条件は、図３〜図８および実施の形態１に関連して示した透過型電極層の構造および構造が満足すべき条件と同じである。本発明の実施の形態の透過型電極層の構造数値であるスロット開口長Lss、スロット開口幅Wss、スロット間隙幅Wsg、スロット周期幅Wspの測定法を図１２および図１３に示してある。
【実施例５】
【０１３４】
次に、本発明の実施の形態５になるプラズマ処理装置を説明する。図１４Ａは、実施の形態５の透過型電極層における電磁波透過領域の一部分を拡大した図である。この透過型電極層312は、実施の形態１や形態２のプラズマ処理装置300の透過型電極層312に置き換えて実施される。
【０１３５】
本実施例では、必ずしも同一でないスロット開口領域3122が分布している。大きさ、形状、傾き方向の異なるスロット開口領域が電磁波透過領域内に分布している。図中では明示されていないが、互いに隣接するスロット開口領域間の間隔が電磁波透過領域内で必ずしも同一でなく分布することも可能である。このような場合でも、個々のスロット開口領域3122において、長辺方向、幅方向、長辺中心軸、短辺中心軸を、これまでに説明したのと同様な方法で局所的に定義、測定することができる。また、スロット開口領域の構造数値であるスロット開口長Lss、スロット間隙長Lsg、スロット周期長Lsp、スロット開口幅Wss、スロット間隙幅Wsg、スロット周期幅Wspを、これまでに説明したのと同様な方法で局所的に定義、測定することができる。このような定義、測定の方法を図１４Ａに示してある。図１４Ａにおいて、短辺中心軸は必ずしも直線形状でなく、短辺中心軸が曲線形状のスロット開口領域も存在している。このように短辺中心軸が曲線形状をしたスロット開口領域では、一つのスロット開口領域内において長辺方向および幅方向が場所により異なることになる。
【０１３６】
また、スロット開口領域の形状は、矩形に限定されるものではなく、図１４Ｂに示した電磁波透過領域の例のように、長さ方向に幅がほぼ同じ略Ｓ字型の開口でも良い。あるいは長楕円形状の開口であっても良い。いずれの場合でも、スロット開口長Lss、スロット間隙長Lsg、スロット周期長Lsp、スロット開口幅Wss、スロット間隙幅Wsg、スロット周期幅Wspを、図１４Ａの例で説明したように局所的に定義、測定できるものであればよい。
【０１３７】
このように種々の特性および構造数値を有したスロット開口領域3122を透過型電極層312内に分布させることにより、放電形成用電磁波202の透過率を局所的に制御することが可能となる。これにより、形成されるプラズマの特性分布を制御することが可能となる。
【０１３８】
実施例５の具体的な例として、円形導波管内に透過型電極層（透過型電極体）が設置されており、上記円形導波管におけるTE11モードの放電形成用電磁波を効率的かつ一様に透過させるためのスロット開口領域の形状およびその分布について述べる。通常、試料は円形をしており、したがってプラズマ処理装置の処理室断面（真空壁断面）も円形をしている。このため、透過型電極層（透過型電極体）が設置される位置での導波管（多くの場合、処理室壁あるいは真空壁あるいはそれらの延長部分で形成される）の形状も円形になることが自然である。したがって、透過型電極層（透過型電極体）位置での放電形成用電磁波の円形導波管における各種伝播モードを考えることは重要である。特に、基本モードである（したがって、電磁波強度分布が最も均一である）TE11モードを考えることは特に重要である。
【０１３９】
図１５Ａは、透過型電極層（透過型電極体）位置での円形導波管におけるTE11モードの電場（電気力線）および磁場（磁力線）の一部を例示的、模式的に表した図である。図中において、電場（電気力線）は実線で、磁場（磁力線）は破線で示してある。円形導波管においてTE11モードは、円形導波管の周方向に自由に回転可能である。すなわち、TE11モードの周方向回転角を自由に設定可能である。図１５Ａでは、周方向回転角をある値に定めた時のTE11モードを示している。
【０１４０】
図４で述べたごとく、透過型電極層312に入射する放電形成用電磁波302で幅方向（長辺方向に直角な方向）に電場を持つ電磁波、あるいは幅方向に電場を持つ電磁波の一部が透過型電極層312（あるいは透過型電極体310）を透過する。一方、図１５Ａにおいて、電場（電気力線）と磁場（磁力線）は互いに直角である。すなわち、前述した方法で局所的に定義されるスロット開口領域の長辺方向が当該場所における円形導波管TE11モードの磁場（磁力線）方向と平行になるようにスロット開口領域を形成することにより、円形導波管TE11モードの放電形成用電磁波を効率的かつ一様に透過させることができる。あるいは、等価であるが別の表現をすると、上述した方法で局所的に定義されるスロット開口領域の幅方向が当該場所における円形導波管TE11モードの電場（電気力線）方向と平行になるようにスロット開口領域を形成することにより、円形導波管TE11モードの放電形成用電磁波を効率的かつ一様に透過させることができる。これにより、効率的かつ高一様な表面処理を実現することができる。
【０１４１】
上記において、「局所的に定義されるスロット開口領域のＡ方向が当該場所における円形導波管TE11モードのＢ方向と平行になる」とは、所定のスロット開口領域内で局所的に定義されるＡ方向が当該局所的場所におけるＢ方向と平行になることも意味するし、所定のスロット開口領域内で平均的に定義されるＡ方向が当該場所における平均的なＢ方向と平行になることも意味する。
【０１４２】
図１５Ｂに、透過型電極体位置での円形導波管TE11モードの放電形成用電磁波を効率的かつ一様に透過させるスロット開口領域3122の形状および配置例を示してある。図には、設置されるスロット開口領域の一部を例示的、模式的に示してある。図１５Ｂでは、スロット開口領域内で局所的に定義される幅方向が円形導波管TE11モードの当該局所的場所における電場（電気力線）方向と平行になるようにスロット開口領域3122の形状および配置が設定されている。したがって、一部のスロット開口領域において短辺中心軸が曲線形状をしている。
【０１４３】
図１５Ｃに、透過型電極体位置での円形導波管TE11モードの放電形成用電磁波を効率的かつ一様に透過させるスロット開口領域の別の形状および配置例を示してある。図には、設置されるスロット開口領域3122の一部を例示的、模式的に示してある。図１５Ｃでは、スロット開口領域内で平均的に定義される幅方向が円形導波管TE11モードの当該場所における平均的な電場（電気力線）方向と平行になるようにスロット開口領域3122の形状および配置が設定されている。図１５Ｃでは、全てのスロット開口領域が矩形をしており、その短辺中心軸が直線形状をしている。図１５Ｃの実施例では、図１５Ｂの実施例に比べスロット開口領域の加工が簡単かつ低コストになり、かつ図１５Ｂの実施例と概略同等の実用的効果を実現できる。
【０１４４】
上記において、「Ａ方向がＢ方向と平行」とは、必ずしもＡ方向がＢ方向と厳密に平行であることだけを意味せず、Ａ方向がＢ方向と概略平行であることをも意味することは言うまでもない。概略平行であることにより本発明の目的を実用的に満足しうるからである。
【０１４５】
上記において、「円形導波管」は、その形状が厳密に円形をした導波管だけでなく、その形状が概略円形をした導波管を一般的に意味することは言うまでもない。このことは、本明細書全般において同様である。
【０１４６】
円形導波管のTE11モードについては、例えば、非特許文献１に詳しく述べられている。
【実施例６】
【０１４７】
次に、本発明の実施の形態６になるプラズマ処理装置を説明する。図１６に、透過型電極体310の断面の一部を示してある。放電形成用電磁波302（あるいは放電形成用電磁波の一部）は、電極体基板311側から透過型電極層312、電極保護層313を通って放電領域320に供給される。この透過型電極体310は、実施の形態１や形態２のプラズマ処理装置300の透過型電極体310に置き換えて実施される。
【０１４８】
本実施例の特徴は、電極保護層の構成要素の少なくとも一部として電極保護下層3131と電極保護上層3132を有していることである。電極保護下層3131は透過型電極層312表面（放電領域側表面）上に積層形成されており、電極保護上層3132は電極保護下層3131上に形成あるいは設置されている。電極保護下層3131の積層形成の方法としては、例えばCVD（Chemical Vapor Deposition）法あるいはプラズマCVD（Plasma Chemical Vapor Deposition）法がある。電極保護上層3132の形成あるいは設置の方法としては、例えばCVD（Chemical Vapor Deposition）法、プラズマCVD（Plasma Chemical Vapor Deposition）法、溶射法や、接着剤を用いた固定法、物理的固定法等がある。電極保護層313は、透過型電極層312を保護するために、なるべく透過型電極層312に密着して敷設する必要がある。また、透過型電極体310の寿命を確保するために、電極保護層をなるべく厚く敷設する必要がある。ところが、通常、厚い電極保護層を透過型電極層に密着して形成することは技術的困難を伴うことが多い。電極保護層に内部応力が発生し、電極保護層自体あるいは電極保護層と一体化した透過型電極層を破損してしまうからである。本実施例のように電極保護層313を電極保護下層3131と電極保護上層3132との分離構造にすることにより、上記技術的困難を克服することができる。
【０１４９】
図２Ａ，図２Ｂに示した本発明の透過型電極体の基本構成および図１６の本発明の実施の形態６において、透過型電極層312を電極体基板311上に如何に強固に形成するかは、重要な課題である。透過型電極体が加熱され透過型電極層312と電極体基板311との間に熱応力が発生する可能性があるからである。この課題を克服する一つの方法は、電極体基板（通常は、石英、ガラスあるいはアルミナで形成されている）への付着力の強固な材料を透過型電極層312の材料として用いることである。このような材料として、W, Ti, Cr, Ni等が優れている。また、上記の課題を克服する別の方法として、透過型電極層312を形成する電極体基板311の表面を、透過型電極層312を形成する前に予め荒らしておく（表面に凸凹形状を形成しておく）ことがある。電極体基板311の表面を荒らすことにより、透過型電極層312を電極体基板311により強固に付着させることが出来るからである。表面を荒らす方法としては、例えばサンドブラスト加工がある。さらに、根本的な解決法としては、透過型電極層312と電極体基板311との間に熱応力が発生しにくくすることも有効である。具体的には、透過型電極層312と電極体基板311との熱膨張係数の差を小さくすることが有効である。さらには、透過型電極層312と電極体基板311との間に、熱膨張係数を徐々に変化させる熱膨張係数緩衝層を設けることも有効である。
【０１５０】
図１６の実施の形態における透過型電極層312と電極保護下層3131との間にも、同様に熱応力が発生する。したがって、電極保護下層3131の材料としては、透過型電極層312との密着力の優れた材料が適している。通常は、酸化シリコン（石英、SiO2）や酸化アルミニウム（アルミナ、Al2O3）あるいは酸化イットリウム（イットリア、Y2O3）が適している。
【０１５１】
図２Ａ，図２Ｂの透過型電極体の基本構成における電極保護層313および図１６の実施の形態における電極保護上層3132の機能は、透過型電極層312がプラズマによりスパッタされることを防止することである。このような機能を有する電極保護層313あるいは電極保護上層3132の材料としては、酸化シリコン（石英、SiO2）、アルミナ（Al2O3）やイットリア（Y2O3）のような誘電体が適している。あるいは、シリコン（Si）、SiC、Cや化合物半導体のような半導体を用いることも可能である。半導体には、不純物元素がドープ（添加）されていても構わない。あるいは、誘電体と半導体とを組み合わせた材料を用いることも可能である。
【実施例７】
【０１５２】
次に、本発明の実施の形態７になるプラズマ処理装置を説明する。図１７には、透過型電極体310の断面の一部を示してある。放電形成用電磁波302（あるいは放電形成用電磁波の一部）は、電極体基板311側から透過型電極層312、電極保護層313を通って放電領域320に供給される。この透過型電極体310は、実施の形態１や形態２のプラズマ処理装置300の透過型電極体310に置き換えて実施される。
【０１５３】
透過型電極層312においてスロット開口領域3122以外の領域を非スロット開口領域3123と称する。本実施例の特徴は、非スロット開口領域3123の少なくとも一部に単一あるいは複数の透過型電極層欠落領域が形成されていることである。上記非スロット開口領域の透過型電極層欠落領域を第２開口領域3124と称する。上記第２開口領域3124は、上記透過型電極層において透過型電極層を構成する電気的伝導性を有する材料が欠落している任意の形状の領域である。例えばその形状は、円形、矩形、線形（スリット状、ライン条）等、任意の形状が可能である。第２開口領域3124に誘電体（電気的絶縁体）が充填されていても良いし、第２開口領域3124に何も充填されておらず第２開口領域3124が空洞状態あるいは真空状態であっても良い。
【０１５４】
本実施例の透過型電極層312を用いることにより、以下の実用的効果を実現することができる。通常、個々の第２開口領域3124の大きさおよび形状を、放電形成用電磁波302がその領域を透過しないように設定する。これにより、放電形成用電磁波302が透過型電極層312を透過する特性に影響を与えることなく、第２開口領域3124を形成することができる。また、このようにして形成する第２開口領域3124を透明にすることも可能である。第２開口領域3124を形成する誘電体（電気的絶縁体）や、空洞状態あるいは真空状態を光学的に透明にすることは容易だからである。これにより、第２開口領域3124を通して処理室内の状況を観察することが可能となる。スロット開口領域3122を通して処理室内の状況を観察することも可能であるが、スロット開口領域3122の形状および特性を処理室内観察に適した形状にすることは必ずしも可能ではない。このような場合に、任意の形状が可能な第２開口領域3124を設けることにより、処理室内観察をより詳細に行うことが可能となる。
【実施例８】
【０１５５】
次に、本発明の実施の形態８になるプラズマ処理装置を説明する。図１８には、透過型電極体310およびその近傍の断面の一部を示してある。放電形成用電磁波302（あるいは放電形成用電磁波の一部）は、ガス流路室315側から電極体基板311、透過型電極層312、電極保護層313を通って放電領域320に供給される。この透過型電極体310及びガス流路室315は、実施の形態１や形態２のプラズマ処理装置300の透過型電極体310に置き換えて実施される。
【０１５６】
本実施例の特徴は、エッチングガス（処理ガスとも称す）の少なくとも一部が第２開口領域3124を通って処理室201内に導入される構造と機能を有していることである。具体的には、透過型電極体310にガス噴出口314を形成し、透過型電極体310の上側に設けられたガス流路室315を処理ガス供給口218に接続している。透過型電極体310に電極体基板311あるいは電極保護層313が存在する場合は、当然ながらガス噴出口314は電極体基板311、透過型電極層312の第２開口領域3124、電極保護層313を貫通して連続的に形成されている。これにより、エッチングガス（あるいはエッチングガスの一部）は、処理ガス供給口218、ガス流路室315及び透過型電極体310のガス噴出口314を通して処理室201内に導入される。ガス噴出口314が透過型電極層312と重なる部分が、第２開口領域3124になっている。ガスを導入するために、ガス噴出口314（したがってガス噴出口314と重なる第２開口領域3124）は空洞状態（空洞構造）である。このように、エッチングガス（あるいはエッチングガスの一部）は、ガス流路室315およびガス噴出口314を通って処理室201内に導入される。図１８のガス流316は、エッチングガスの流れを模式的に示している。本実施例の構造および機能により、エッチングガス（あるいはエッチングガスの一部）を均一に処理室201内に導入することができる。あるいは、本実施例の構造および機能により、エッチングガス（あるいはエッチングガスの一部）の処理室201内における流れ分布を制御することができる。
【０１５７】
スロット開口領域3122を通してエッチングガス（あるいはエッチングガスの一部）を処理室201内に導入することもできるが、スロット開口領域3122には強電場が形成されており、スロット開口領域にエッチングガス（あるいはエッチングガスの一部）が供給されると同領域で異常放電が発生する可能性がある。一方、本実施例を用いれば、第２開口領域3124の電場を十分に弱くすることができ、第２開口領域にエッチングガス（あるいはエッチングガスの一部）が供給されても同領域で異常放電が発生することはない。なぜなら、第２開口領域3124の開口サイズ（開口サイズの最大値）を放電形成用電磁波が真空中を伝播するときの1/2波長（λpf/2）あるいはApf_sλpf/2よりも十分小さくすることにより第２開口領域3124の電場を十分に弱くすることができるからである。
【０１５８】
図１８においては電極保護層313の厚みが電極体基板311の厚みより小さく描かれているが、電極保護層313の厚みが電極体基板311の厚みより大きくなるように製作することも当然可能である。特に、電極保護層313の上に透過型電極層312および電極体基板311を積載し、電極保護層313の厚みをこれら全体の荷重に耐えられるように十分大きく製作することも可能である。こうすることにより、透過型電極体310の製造と保持を容易にすることができる。このような構造は、本実施例のみならず、本発明の実施例全般に適用可能なことは言うまでもない。
【０１５９】
図１８の実施例ではガス噴出口314が透過型電極層312の電磁波透過領域3121と重なって（貫通して）形成されているが、ガス噴出口314を透過型電極層312の電磁波透過領域3121以外の領域に形成することも可能なことは明らかである。また、透過型電極体310の領域を区分してガス噴出口314と透過型電極層312とを異なった領域に形成することも可能なことは明らかである。
【０１６０】
ガス噴出口314の口径（ガス噴出口の開口部の大きさ、形状が円形の場合は直径）が小さすぎると十分なエッチングガス（処理ガス）を処理室内（あるいは放電領域）に導入することができない。一方、ガス噴出口314の口径が大きすぎるとガス噴出口の内部で異常放電が発生する可能性がある。ガス噴出口314の実用的な口径は、0.1〜1 mmである。
【実施例９】
【０１６１】
次に、本発明の実施の形態９になるプラズマ処理装置を説明する。図１９には、透過型電極体310およびその近傍の断面の一部を示してある。放電形成用電磁波302（あるいは放電形成用電磁波の一部）は、ガス流路室315側から電極体基板311、透過型電極層312、電極保護層313を通って放電領域320に供給される。この透過型電極体310及びガス流路室315は、実施の形態１や形態２のプラズマ処理装置300の透過型電極体310に置き換えて実施される。
【０１６２】
本実施例は実施例８（図１８）と基本的に同等であるが、以下の点で異なる。実施例８では、ガス噴出口314において透過型電極層312の端面がガス噴出口内部に直接現れている。このため、この透過型電極層端面がエッチングガス（処理ガス）あるいは放電で形成される反応性ガスに触れることになり、この部分が腐蝕される可能性がある。一方、本実施例（実施例９、図１９）では、ガス噴出口314において透過型電極層312の端面がガス噴出口内部に直接現れず、誘電体（電気的絶縁体）あるいは電気的半導体で覆われている。すなわち、ガス噴出口が形成されている第２開口領域が２つの領域（図中で２つの”3124”で示した領域）に分かれており、その一つの領域がガス噴出口314を形成し、もう一つの領域に誘電体（電気的絶縁体）あるいは電気的半導体が充填されている。この充填物質を、電極保護層313あるいは電極体基板311と同じ材料にすることが可能である。こうすることにより、透過型電極体310の製作が容易になる。
【実施例１０】
【０１６３】
次に、本発明の実施の形態１０になるプラズマ処理装置を説明する。図２０Ａには、透過型電極体310およびその近傍の断面の一部を示してある。放電形成用電磁波302（あるいは放電形成用電磁波の一部）は、透過型電極体冷却手段317側から電極体基板311、透過型電極層312、電極保護層313を通って放電領域320に供給される。この透過型電極体310及び透過型電極体冷却手段317は、実施の形態１や形態２のプラズマ処理装置300の透過型電極体310に置き換えて実施される。
【０１６４】
本実施例の特徴は、透過型電極体310を冷却あるいは温度制御する設備あるいは機能を有していることである。図２０Ａに、透過型電極体310を冷却する設備あるいは機能として透過型電極体冷却手段317を敷設した状況を模式的に示してある。図２０Ｂには、冷却ガス流れ318により透過型電極体を冷却する機能を有した透過型電極体冷却手段317の敷設状況を模式的に示してある。
【０１６５】
本実施例の設備および機能は、以下の実用的効果を有している。透過型電極層312は電気的伝導性を有する材料で形成されているため、放電形成用電磁波302の一部は透過型電極層312に吸収される。また、RF電流による透過型電極層312での発熱も発生する。この結果、透過型電極層312さらには透過型電極体310全体が加熱される。本実施例の設備および機能により、このような加熱で透過型電極体310が昇温することを防止できる。さらには、本実施例の設備および機能により、透過型電極体310の温度を制御することが可能となる。例えば、冷却ガス流れ318の流量あるいは温度を制御することにより、透過型電極体310の温度を制御することが可能となる。この場合、透過型電極体310の温度を計測する機能を付加し、この測定結果を用いて冷却ガス流れ318の流量あるいは温度を制御することは特に効果的である。さらに、透過型電極体310の温度を制御することは、単にプラズマ処理を行っている期間（いわゆる処理時間）においてのみならず、プラズマ処理とプラズマ処理の間の期間（いわゆる待ち時間）においても重要である。このような制御を行うことにより、装置および処理の信頼性と安定性を高めることができる。
【実施例１１】
【０１６６】
次に、本発明の実施の形態１１になるプラズマ処理装置を説明する。図２１Ａに、放電形成用電磁波302を有効に処理室内に導入するための、放電形成用電磁波の伝播経路と透過型電極層312の配置関係を示してある。この場合、既に述べたように、透過型電極層に入射する放電形成用電磁波の主要部分が透過型電極層の幅方向（スロット開口領域の幅方向）と平行な電場を持つようにすることが重要である。
【０１６７】
例えば、図２１Ａに示すように、放電形成用電磁波がマグネトロンで形成され、矩形導波管内を伝播して円形導波管１に導入され、さらに円形導波管２に導入される構造を考える。図２１Ｂは、図２１Ａの装置の側面を模式的に示した図である。円形導波管１と円形導波管２の間にテーパ導波管が設置される場合もあるし、円形導波管１と円形導波管２が直接結合される場合もある。あるいは、円形導波管１も用いずに、矩形導波管が円形導波管２に直接結合される場合もある。
【０１６８】
さらに、円形導波管２内に透過型電極層（透過型電極体）が設置されているとする。すなわち、放電形成用電磁波は円形導波管２内で透過型電極層（透過型電極体）に入射し、放電形成用電磁波の少なくとも一部が透過型電極層を透過して処理室内に導入される。上記において、処理室の真空壁あるいはその延長部分が円形導波管２を形成する場合もある。
【０１６９】
上記において、矩形導波管が、互いに異なる方向に軸方向を有する複数の部分から構成されている場合を考える。この場合の「矩形導波管」とは、上記のように円形導波管２に間接あるいは直接に結合している最終段階（放電形成用電磁波の進行波伝播経路での最終段階）の矩形導波管部分を意味するものとする。これを、結合矩形導波管と称することとする。以下において、「矩形導波管」は結合矩形導波管を意味する。
【０１７０】
このような構造の場合、円形導波管２内で透過型電極層に入射する主要な放電形成用電磁波の電場方向は、矩形導波管内での放電形成用電磁波の伝播方向と平行になる。また、矩形導波管内での放電形成用電磁波の伝播方向は、矩形導波管の軸方向と同じである。したがって、以上を考慮すると、放電形成用電磁波を有効に処理室内に導入するためには、矩形導波管の軸方向（矩形導波管内での放電形成用電磁波の伝播方向）を透過型電極層の幅方向（スロット開口領域の幅方向）と平行にすることが重要である。
【０１７１】
透過型電極層においてスロット開口領域の形状や方向が分布している場合は、透過型電極層におけるスロット開口領域の平均的な幅方向あるいは透過型電極層の中心付近におけるスロット開口領域の局所的な幅方向が矩形導波管の軸方向（矩形導波管内での放電形成用電磁波の伝播方向）と平行になるように透過型電極層（透過型電極体）を設置する。こうすることにより、放電形成用電磁波を有効に処理室内に導入することができる。
【０１７２】
上記において、「円形導波管」は、その形状が厳密に円形をした導波管だけでなく、その形状が概略円形をした導波管を一般的に意味することは言うまでもない。また、「矩形導波管」は、その形状が厳密に矩形をした導波管だけでなく、その形状が概略矩形をした導波管を一般的に意味することは言うまでもない。これらのことは、本明細書全般において同様である。
【符号の説明】
【０１７３】
200…プラズマ処理装置、
201…処理室、
202…放電形成用電磁波、
203…放電形成用電磁波導入窓、
204…円形導波管、
205…円筒コイル（ソレノイドコイル）、
206…試料台、
207…試料、
208…高周波電源、
209…コンデンサー、
210…同軸導波管、
211…同軸導波管の中心導体、
212…対向電極、
218…処理ガス供給口、
219…排気口、
300…プラズマ処理装置、
302…放電形成用電磁波、
304…円形導波管、
305…円筒コイル（ソレノイドコイル）、
310…透過型電極体、
311…電極体基板、
312…透過型電極層、
3121…電磁波透過領域、
3122…スロット開口領域、
3123…非スロット開口領域、
3124…第２開口領域、
3125…電場（放電形成用電磁波の電場）、
313…電極保護層、
3131…電極保護下層、
3132…電極保護上層、
314…ガス噴出口、
315…ガス流路室、
316…ガス流れ、
317…透過型電極体冷却手段、
318…冷却ガス流れ、
320…放電領域。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３】
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