(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プラズマ放電を発生させる手段と、
その内部に高周波電力が供給される電極を有して試料を保持する試料保持手段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、
上記プラズマ放電を発生させる手段の少なくとも一部として、０．１ＧＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の周波数の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、
上記処理室内の少なくとも一部の領域に磁場を形成する手段を有し、
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プラズマ放電が発生する領域である放電領域に導入され、
前記磁場と前記放電形成用電磁波および前記処理ガスの相互作用により、前記処理室の内部の少なくとも一部の領域に上記プラズマ放電が発生し、
上記透過型電極体の構成要素の少なくとも一部として上記放電形成用電磁波が内部を電気的に透過するその厚さが２００ｎｍ以下の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半導体あるいは電気的導体で構成され、
上記試料保持手段の試料を保持する上面と上記透過型電極体または透過型電極層とが上記放電領域を挟んで対向して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であって、
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半導体あるいは電気的導体で構成され、且つ、物理量を国際単位系すなわちSI（SI単位系）を用いて表現すると、(A1)〜(A3)式の関係が成立し、
【数１】
0005457754.tif 000032
かつ、(B1)式は(A2)式でＲW_te＝0.97とした時のρte_RWの値であり、(B2)式は(A3)式でΔVrb_te＝３Ｖとした時のρte_Vrbの値である
【数２】
0005457754.tif 000033
【数３】
0005457754.tif 000034
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプラズマ処理装置において、
上記透過型電極体の構成要素の一部としてバス電極を備えており、
上記バス電極が電気的伝導性を有する材料である電気的半導体あるいは電気的導体で構成されており、
上記バス電極の少なくとも一部が上記透過型電極層の少なくとも一部と電気回路的に接続されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ処理装置において、
上記バス電極により、上記透過型電極層が複数の領域に区画されてい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ないし４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その一方の面から他方の面に貫通した任意の形状の領域でその内部が空洞または誘電体が充填された領域であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項５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透過型電極層に形成された透過型電極層欠落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７】
請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
上記透過型電極層の厚みが上記処理室の半径方向もしくは円周方向の位置により変化していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
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プラズマ放電を発生させる手段と、
その内部に高周波電力が供給される電極を有して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、
上記プラズマ放電を発生させる手段の少なくとも一部として、０．１ＧＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の周波数の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プラズマ放電が発生する領域である放電領域に導入され、
前記磁場と前記放電形成用電磁波および前記処理ガスの相互作用により、前記処理室の内部の少なくとも一部の領域に上記プラズマ放電が発生し、
上記透過型電極体の構成要素の少なくとも一部として上記放電形成用電磁波が内部を電気的に透過する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半導体あるいは電気的導体で構成され、
上記試料保持手段の試料を保持する上面と上記透過型電極体または透過型電極層とが上記放電領域を挟んで対向して配置され、
上記透過型電極体の表面にガスを供給して当該透過型電極体の温度を調節す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、透過型電極体を用いたプラズマ処理装置に関するものであり、特に、大面積な（あるいは大口径な）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）を高精度でかつ一様に処理する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提供するのに有効である。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。
【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】
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２４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２４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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。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。例えば図２４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、直流バイアス電圧、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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。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。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２４で示す装置では、後に図２５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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
【数１】
0005457754.tif 000002
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
なお、特許文献１には、図２４に示した装置と同様に、放電形成用電磁波導入窓を通って放電形成用電磁波が処理室の内部に導入されるプラズマ装置が開示されている。
【００１５】
次に、図２５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。
【００１６】
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２４の従来装置例の説明で述べた内容と同様である。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、直流バイアス電圧、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。
【００２１】
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２４の従来例の説明で述べた状況と同様である。
【００２２】
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。
【００２３】
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２４の従来例の説明で述べた状況と同様である。
【００２４】
図２５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。
【００２５】
上述したように、図２５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。  
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開平１０−２８４２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
以下、具体的に説明する。  
まず、図２４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２４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。
【００３１】
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２４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（電気的半導体あるいは電気的導体）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２４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））。
【００３２】
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、（２）式の条件が必要である。
【００３３】
【数２】
0005457754.tif 000003
【００３４】
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ＤsmとするとＳsmは概略Ｄsm２に比例して増大し、Ｓetは概略Ｄsm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））。
【００３５】
図２４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））。
【００３６】
次に、図２５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２５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））。
【００３７】
なお、特許文献１には、放電形成用の電磁波導入窓として、誘電体と電気的伝導性を有する材料で構成された積層窓を備えたプラズマ装置が開示されている。すなわち、積層窓は、アルミナからなる窓本体とアルミナ保護膜との間に窒化チタン薄膜、導電性チタン薄膜、窒化チタン薄膜の積層構造を備えている。積層窓の形状として、半球状、円錐形、円筒形もしくは平面円盤の例が挙げられている。積層窓の外側には、１３．５６ＭＨｚの高周波電源に接続されたアンテナが巻回されている。
【００３８】
しかし、特許文献１では、試料台口径あるいは試料口径が大口径になることに伴う上記課題（A）〜（Ｄ）を踏まえて、試料台と積層窓とを対向電極配置することによりこのような大口径の試料を高一様に処理することが可能になることが全く議論されていない。また、このような対向電極配置のための望ましい構成や条件に関する議論も全くなされていない。また、特許文献１においては、磁場形成手段を有したプラズマ処理装置は議論されておらず、クロスインピーダンスおよび透過型電極体の安定性、信頼性に関連した課題は全く認識されていない。なお、「クロスインピーダンス」の内容については、図1を用いた［実施例１］で詳しく説明してある。
【００３９】
さらに、特許文献１においては、比較的大きな値である0.1 GHz 〜 10 GHzの周波数fpfを持った放電形成用電磁波を用いたプラズマ処理装置は議論されておらず、高密度なプラズマを容易かつ高安定、高信頼で高機能に形成する課題は全く認識されていない。
【００４０】
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。
（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】
【００４１】
本発明によれば、上記課題を解決するプラズマ処理装置は、放電形成用電磁波を透過型電極体を介して処理室内に導入することにより、実現される。
【００４２】
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。
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プラズマ放電を発生させる手段と、その内部に高周波電力が供給される電極を有して試料を保持する試料保持手段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、
上記プラズマ放電を発生させる手段の少なくとも一部として、０．１ＧＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の周波数の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、上記処理室内の少なくとも一部の領域に磁場を形成する手段を有し、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プラズマ放電が発生する領域である放電領域に導入され、前記磁場と前記放電形成用電磁波および前記処理ガスの相互作用により、前記処理室の内部の少なくとも一部の領域に上記プラズマ放電が発生し、上記透過型電極体の構成要素の少なくとも一部として上記放電形成用電磁波が内部を電気的に透過するその厚さが２００ｎｍ以下の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半導体あるいは電気的導体で構成され、上記試料保持手段の試料を保持する上面と上記透過型電極体または透過型電極層とが上記放電領域を挟んで対向して配置されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【００４３】
【数３】
0005457754.tif 000004
【００４４】
かつ、(B1)式は(A2)式でＲW_te＝0.97とした時のρte_RWの値であり、(B2)式は(A3)式でΔVrb_te＝３Ｖとした時のρte_Vrbの値である
【００４５】
【数４】
0005457754.tif 000005
【００４６】
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プラズマ放電を発生させる手段と、その内部に高周波電力が供給される電極を有して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、上記プラズマ放電を発生させる手段の少なくとも一部として、０．１ＧＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の周波数の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プラズマ放電が発生する領域である放電領域に導入され、前記磁場と前記放電形成用電磁波および前記処理ガスの相互作用により、前記処理室の内部の少なくとも一部の領域に上記プラズマ放電が発生し、上記透過型電極体の構成要素の少なくとも一部として上記放電形成用電磁波が内部を電気的に透過する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半導体あるいは電気的導体で構成され、上記試料保持手段の試料を保持する上面と上記透過型電極体または透過型電極層とが上記放電領域を挟んで対向して配置され、上記透過型電極体の表面にガスを供給して当該透過型電極体の温度を調節することを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、放電形成用電磁波の少なくとも一部を透過型電極体を介して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。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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】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４】本発明における、透過型電極層の厚さdte − 透過型電極層の比抵抗ρte座標系におけるRW_te>0.80かつΔVrb_te<50 Vの領域を示した図。
【図５】本発明における、透過型電極層の厚さdte − 透過型電極層の比抵抗ρte座標系におけるRW_te>0.50かつΔVrb_te<5 Vの領域を示した図。
【図６】本発明における、透過型電極層の厚さdte − 透過型電極層の比抵抗ρte座標系におけるRW_te>0.90かつΔVrb_te<25 Vの領域を示した図。
【図７】本発明における、透過型電極層の厚さdte − 透過型電極層の比抵抗ρte座標系におけるRW_te>0.95かつΔVrb_te<10 Vの領域を示した図。
【図８】本発明における、透過型電極層の厚さdte − 透過型電極層の比抵抗ρte座標系におけるRW_te>0.97かつΔVrb_te<3 Vの領域を示した図。
【図９】本発明における、透過型電極層の厚さdte − 透過型電極層の比抵抗ρte座標系におけるRW_te>0.98かつΔVrb_te<2 Vの領域を示した図。
【図１０】本発明における、透過型電極層の厚さdte − 透過型電極層の比抵抗ρte座標系におけるRW_te; 一定の等高線を示した図。
【図１１】本発明における、透過型電極層の厚さdte − 透過型電極層の比抵抗ρte座標系におけるΔVrb_te; 一定の等高線を示した図。
【図１２Ａ】本発明における、電力透過率RW_teとRF降下電圧ΔVrb_teの透過型電極層厚さdte依存性を示した図（透過型電極層の材料としてAl（比抵抗ρte = 2.7×10-8 Ωm）を想定）。
【図１２Ｂ】図１２Ａの一部拡大図。
【図１３Ａ】本発明における、電力透過率RW_teとRF降下電圧ΔVrb_teの透過型電極層厚さdte依存性を示した図（透過型電極層の材料としてCr（比抵抗ρte = 1.9×10-7 Ωm）を想定）。
【図１３Ｂ】図１３Ａの一部拡大図。
【図１４Ａ】本発明における、RF降下電圧ΔVrb_te=10 Vにおける電力透過率RW_teと比抵抗ρteの透過型電極層厚さdte依存性を示した図。
【図１４Ｂ】図１４Ａの一部拡大図。
【図１５Ａ】本発明における、RF降下電圧ΔVrb_te=100 Vにおける電力透過率RW_teと比抵抗ρteの透過型電極層厚さdte依存性を示した図。
【図１５Ｂ】図１５Ａの一部拡大図。
【図１６】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１７】本発明の実施の形態３の透過型電極体およびその近傍の一部を示す断面図。
【図１８】本発明の実施の形態４の透過型電極体の断面図。
【図１９】本発明の実施の形態５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２０Ｂ】実施の形態６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２１】本発明の実施の形態７の透過型電極体の断面図。
【図２２】本発明の実施の形態８の透過型電極体の断面図。
【図２３Ａ】本発明の実施の形態８のバス電極の一例を示す平面図。
【図２３Ｂ】本発明の実施の形態８のバス電極の他の例を示す平面図。
【図２４】従来例の有磁場マイクロ波プラズマエッチング装置を示した断面図。
【図２５】従来例の対向電極型プラズマエッチング装置を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
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】
【００５０】
本発明の実施の形態１になるプラズマ処理装置を、図１〜図１６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（または透過型電極層）310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。
【００５１】
図２Ａに、透過型電極体310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。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半導体あるいは電気的導体で構成されている。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。
【００５２】
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。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。
【００５３】
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、後で述べるように、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。
【００５４】
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２４および図２５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２４および図２５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適用可能なものについては、詳細な説明を割愛する。
【００５５】
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（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を有する材料および構造で形成されている。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、処理室内に透過型電極体310を設置する構成も可能である。
【００５６】
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２４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２４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。
【００５７】
さらに、放電形成用電磁波が同軸導波管により試料の被処理面の中央付近に供給される図２５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。
【００５８】
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。
【００５９】
ここで、本実施形態の透過型電極体310の構造について簡単に述べる。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10 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。透過型電極層312はAlで形成されており、その厚みは50 nmである。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。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。
【００６０】
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。
【００６１】
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２４の従来例装置を用いて説明する。
【００６２】
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。
【００６３】
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２４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２４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。
【００６４】
さて、このような配置を理解した上で図２４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２４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２４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（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。
【００６５】
次に、本発明の実施形態１の装置を考える。図２４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。
【００６６】
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。
【００６７】
【数５】
0005457754.tif 000006
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
本発明の実施の形態１においては、放電形成用電磁波の放電領域への導入手段として「高周波アンテナ（アンテナ）」を用いていない。また、放電形成用電磁波の周波数fpfは、比較的大きな値の0.1 GHz 〜 10 GHzとなっている。図１の装置では、高周波アンテナを用いる代わりに放電領域に磁場を形成することにより放電形成用電磁波の放電領域への効率的な導入を可能にしている。
【００７２】
また、本発明の実施形態１の装置では、比較的大きな値である0.1 GHz 〜 10 GHzの周波数fpfを持った放電形成用電磁波を用いる。これにより、従来の技術でも述べた如く、高密度（電子密度neの大きな）なプラズマを容易に形成することができる。このことは、放電形成用電磁波の放電領域への導入手段として高周波アンテナを必須手段として用いている、また放電形成用電磁波の周波数fpfとして13.56MHz近傍を想定している特許文献１に記載の発明と、本質的に異なる。特許文献１に記載の発明のように高周波アンテナを用いると、アンテナ電極の近傍に電場が集中し、その領域の透過型電極層あるいは電極保護層が破壊されやすくなる。電場集中による局所的な発熱や異常放電あるいは局所強放電が発生するからである。高周波アンテナを用いない本発明の実施の形態１では、このような問題は本質的に発生しない。
【００７３】
また、放電形成用電磁波の周波数fpfを大きくすることにより、かつ本発明の透過型電極体を用いることにより、高密度なプラズマを容易かつ高安定、高信頼で高機能に形成することができる。すなわち、本発明は、「高周波アンテナの変わりに磁場を用いて放電形成用電磁波を高効率に放電領域に導入することにより、本発明の透過型電極体の安定性、信頼性を大きく増大する」効果、および「比較的大きな値である0.1 GHz 〜 10 GHzの周波数fpfを持った放電形成用電磁波と本発明の透過型電極体を用いることにより、高密度なプラズマを容易かつ高安定、高信頼で高機能に形成することができる」効果を有している。これらの効果を認識することにより、本発明の実施の形態１が発明された。
【００７４】
以上説明した「高周波アンテナの変わりに磁場を用いて放電形成用電磁波を高効率に放電領域に導入することにより、本発明の透過型電極体の安定性、信頼性を大きく増大する」効果は、実施形態１の装置に必ずしも限定されず、高周波アンテナの変わりに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、「比較的大きな値である0.1 GHz 〜 10 GHzの周波数fpfを持った放電形成用電磁波と本発明の透過型電極体を用いることにより、高密度なプラズマを容易かつ高安定、高信頼で高機能に形成することができる」効果は、実施形態１の装置に必ずしも限定されず、比較的大きな値である0.1 GHz 〜 10 GHzの周波数fpfを持った放電形成用電磁波を用い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３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２４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２５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（すなわち電気的半導体あるいは電気的導体）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）流す」ことである。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。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）が解決されることは明らかである。透過型電極体により課題（Ａ）〜（Ｄ）が解決される状況を、以下に図２Ａ，図２Ｂを用いて補足的に説明する。
【００７８】
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すなわち電気的半導体あるいは電気的導体で構成されている。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。
【００７９】
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。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２５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。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（すなわち電気的半導体あるいは電気的導体）のように振る舞う特性を有している。これにより、課題（Ａ１）が解決される。
【００８０】
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（すなわち電気的半導体あるいは電気的導体）のように振る舞う特性を有している。これにより、課題（Ａ２）、（Ｃ）および（Ｄ）が解決される。
【００８１】
さらに、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。
【００８２】
さらに、本発明は、「高周波アンテナの変わりに磁場を用いて放電形成用電磁波を高効率に放電領域に導入することにより、本発明の透過型電極体の安定性、信頼性を大きく増大する」効果を有している。
【００８３】
さらに、また、本発明は、「比較的大きな値である0.1 GHz 〜 10 GHzの周波数fpfを持った放電形成用電磁波と本発明の透過型電極体を用いることにより、高密度なプラズマを容易かつ高安定、高信頼で高機能に形成することができる」効果を有している。
【００８４】
以下、透過型電極体が「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を有する材料（すなわち電気的半導体あるいは電気的導体）のように振る舞う特性」を有することが可能なことを説明する。イオンプラズマ振動の電磁波の周波数fpi＝２MHz〜２０ＭＨｚはRFバイアス用電磁波の周波数frb＝0.01MHz〜100ＭＨｚに包含されるため、イオンプラズマ振動の電磁波に関する議論はRFバイアス用電磁波に関する議論で代替する。
【００８５】
放電形成用電磁波を透過させ、かつRFバイアス電流に関して電気的導体特性を有する電極を構成する方法として、スリット構造を形成する方法が考えられる。すなわち、電極に形成されるスリット（隙間）を介して放電形成用電磁波を透過させ、電極の連続体部を通してRF電流を流す方法である。しかし、この方法では、スリット構造に対応してプラズマ状態および表面処理特性の分布が生じ、試料表面内における表面処理特性の一様性が阻害される。本発明では、このようなスリット構造を基本とするのではなく、一様な膜構造でも所望の特性を実現できる材料特性および膜構造について議論する。
【００８６】
本発明で開示する技術は、透過型電極体が満たすべき条件を上記特許文献１記載の発明に比してより詳細に検討した結果生まれたものである。特に、本発明の技術がより有効に適用されるための放電形成用電磁波302の周波数fpf、および透過型電極層312の材料特性を、発熱課題も含めて定量的に明確にすることにより本発明が生まれた。さらに、本発明が「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、「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、「高周波アンテナの変わりに磁場を用いて放電形成用電磁波を高効率に放電領域に導入することにより、本発明の透過型電極体の安定性、信頼性を大きく増大する」効果および「比較的大きな値である0.1 GHz 〜 10 GHzの周波数fpfを持った放電形成用電磁波と本発明の透過型電極体を用いることにより、高密度なプラズマを容易かつ高安定、高信頼で高機能に形成することができる」効果を有していることを、上記特許文献１記載の発明に比して新たに明確にすることにより本発明が生まれた。
【００８７】
ここでは、電極体基板311および電極保護層313は誘電体（電気的絶縁体）で構成されている、すなわち放電形成用電磁波は電極体基板311および電極保護層313を透過すると仮定する。したがって、放電形成用電磁波の透過型電極層透過現象、および透過型電極層でのRF電流（RFバイアス用電磁波により誘起される電流）による電圧降下現象に関連して議論する。図３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３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議論する。
【００８８】
放電形成用電磁波の透過型電極層透過現象、および透過型電極層でのRF電流による電圧降下現象に関連して、次の（７）〜（１２）式が成立する。
【００８９】
【数６】
0005457754.tif 000007
【００９０】
ここで、exp(a)はeaを表す。eは自然対数の底（ネイピア数）である。(７)、(８)、(９)式に関しては、「久保亮五 他 編集、岩波 理化学辞典 第４版、（株）岩波書店、東京 1987年、p. 1060の「表皮効果」の項」を参照願いたい。(７)式は、透過型電極層に入射した放電形成用電磁波の電場強度がその伝播距離（すなわち透過型電極層の厚さdte）に関して表皮厚さδteで指数関数的に減衰することを意味している。すなわち、透過型電極層の厚さdteが表皮厚さδteより十分小さければ、放電形成用電磁波は殆ど減衰することなく透過型電極層を透過しうることを意味している。また、(１０)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(１０)式が概略成立する。通常、RFバイアス用電磁波の周波数frbやイオンプラズマ振動の周波数（振動数）fpiは放電形成用電磁波の周波数fpfより小さく、RFバイアス用電磁波やイオンプラズマ振動の電磁波の表皮厚さは放電形成用電磁波の表皮厚さ（(９)式のδte）より厚くなる。したがって、RFバイアス用電磁波やイオンプラズマ振動の電磁波にとって透過型電極層全体を電気的導体として扱うことが可能となり、上記(１０)式が概略成立する。
(７)〜(１２)式の6個の関係式において、変数は上記用語説明を行ったRE_te〜rteの12個である（πは円周率）。この内μte, fpf, iis, rteの4個は、装置、放電パラメータとして既知と考える。したがって、12（変数の数）−4（既知変数の数）−6（関係式の数）=2であり、上記既知変数以外の適切な2個の変数の値を定めることにより、系全体を決定することができる。以下では、特に断らない限り、「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の条件で計算および議論を進める。以降、これらの条件を標準条件と呼ぶ。これら標準条件は、通常のエッチング装置および表面処理装置において代表的かつ標準的な値である。この値（rte以外の値）は、例えば、試料台口径が概略250 mm以上さらには400 mm以上の大口径のエッチング装置や表面処理装置においても適用し得る値である。
【００９１】
上記の議論より、透過型電極層の厚さdteを横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系を考えると、この座標系上の任意の点（適切な2個の変数の値dteおよびρteを定める点）により系全体が決定される。この座標系上にRW_te; 一定、あるいはΔVrb_te; 一定の等高線を描く方法を以下に述べる。まず、RW_te; 一定の等高線を描く方法を述べる。
【００９２】
次の（１３）〜（１６）式として、横軸にdteを縦軸にρte =ρte_RWを取ることによりRW_te; 一定の等高線を描くことができる。
【００９３】
【数７】
0005457754.tif 000008
【００９４】
次に、ΔVrb_te; 一定の等高線を描く方法を述べる。(１０)式より、(１７) 式が得られる。したがって、（１８）式
【００９５】
【数８】
0005457754.tif 000009
【００９６】
として、横軸にdteを縦軸にρte =ρte_Vrbを取ることによりΔVrb_te; 一定の等高線を描くことができる。
［透過型電極層の厚さと比抵抗の最適な関係］
次に、透過型電極層の厚さと比抵抗の最適な関係（透過型電極層の厚さと比抵抗の最適領域）について、図４〜図７で説明する。  
図４に、透過型電極層の厚さdteを横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系における、RW_te>0.80かつΔVrb_te<50 Vの領域を示してある。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。図４において、aEbはa×10bを表す。以降も、同様である。図４において、ΔVrb_te=50 Vと示した直線はΔVrb_te=50 Vの等高線を表し、この直線より下がΔVrb_te<50 Vの領域を表す。ΔVrb_te=50 Vの等高線は、(B3)式により描いた。(B4)式は、(１８)式でΔVrb_te=50 Vとした時のρte_Vrbの値である。
【００９７】
【数９】
0005457754.tif 000010
【００９８】
同様に、RW_te=0.80と示した直線はRW_te=0.80の等高線を表し、この直線より上がRW_te>0.80の領域を表す。RW_te=0.80の等高線は、(B5)式により描いた。(B6)式は、(１６)式でRW_te=0.80とした時のρte_RWの値である。従って、ΔVrb_te=50 Vの等高線より下でかつRW_te=0.80の等高線より上の領域（図４において網掛けをした領域）が、RW_te>0.80かつΔVrb_te<50 Vの領域を表す。この「RW_te>0.80かつΔVrb_te<50 Vの領域」では、放電形成用電磁波の大部分が透過型電極層を透過しており、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で誘起されるRF電流は透過型電極層を電気的に伝導している。すなわち、「RW_te>0.80かつΔVrb_te<50 Vの領域」では、透過型電極体が放電形成用電磁波にとっては誘電体（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材料のように振る舞う特性を有している。
【００９９】
放電形成用電磁波の透過型電極層での電力透過率RW_teが80%以上というのは、放電形成用電磁波を放電領域に供給するために実用上妥当な条件である。また、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であり、RF降下電圧ΔVrb_teが50 V以下というのは、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条件である。
【０１００】
図４より、「RW_te>0.80かつΔVrb_te<50 V」の実用条件を満足するには、透過型電極層の厚さdte が1×105 nm=0.1 mm以下である必要があることがわかる。また同時に、透過型電極層の比抵抗ρteが3×10-3 Ωm=0.3 Ωcm以下である必要があることもわかる。透過型電極層を構成する材料として電気的半導体あるいは電気的導体を用いることにより、透過型電極層の比抵抗ρte<3×10-3 Ωm（=0.3 Ωcm）を実現することは容易である。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）した材料がある。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）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がある。例えば、電気的半導体を用いることにより比抵抗ρte=1×10-5 Ωm〜 10 Ωm（=1×10-3 Ωcm〜1×103 Ωcm）を実現できる。また、電気的導体を用いることにより比抵抗ρte=1×10-8 Ωm〜1×10-5 Ωm（=1×10-6 Ωcm〜1×10-3 Ωcm）を実現できる。例えば、Ti, Cr, Ni, Fe, Al, Cu, Ag , Auの室温（約20 ℃=293 K）での比抵抗ρteは、夫々順に概略4.8×10-7 Ωm（=4.8×10-5 Ωcm）、1.9×10-7 Ωm（=1.9×10-5 Ωcm）、8×10-8 Ωm（=8×10-6 Ωcm）、1×10-7 Ωm（=1×10-5 Ωcm）、2.7×10-8 Ωm（=2.7×10-6 Ωcm）、1.7×10-8 Ωm（=1.7×10-6 Ωcm）、1.6×10-8 Ωm（=1.6×10-6 Ωcm）、2.3×10-8 Ωm（=2.3×10-6 Ωcm）である。したがって、実用上、透過型電極層の厚さdte <1×105 nm（=0.1 mm）が装置制御条件として重要となる。一方で、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するためには、通常その厚さが10 nm以上必要である。また、注意深く膜形成すれば、透過型電極層の厚さが1 nm以上必要である。すなわち、（１９）式の条件を満たすことが通常の装置条件として必要となる。
【０１０１】
【数１０】
0005457754.tif 000011
【０１０２】
この時、図４からわかるように、透過型電極層の比抵抗が3×10-13 Ωm（=3×10-11 Ωcm）以上（ρte>3×10-13 Ωm（=3×10-11 Ωcm））であることが通常の装置条件として必要となる。
【０１０３】
図４には、「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。これらはエッチング装置および表面処理装置における代表的かつ標準的な条件であり、図４を用いて得られた上記結論は代表的、標準的かつ一般的価値を持つものである。しかし、さらに一般的結論を得るために、図４と同様で「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件に捕らわれない議論を以下に行う。すなわち、（２０）式である。
【０１０４】
【数１１】
0005457754.tif 000012
【０１０５】
（２０）式の中の(B4)式は、(１８)式でΔVrb_te=50 Vとした時のρte_Vrbの値であり、(B6)式は、(１６)式でRW_te=0.80とした時のρte_RWの値である。μte, fpf, iis, rteの値は任意の装置条件値である。透過型電極層の厚さdte を横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系で(２０)式で定義される領域が、「RW_te>0.80かつΔVrb_te<50 Vの領域」である。この領域の意義および実現方法に関しては、図４で述べた内容と同じである。また、図４で述べた如く、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するための条件(１９)式を条件(２０)式に追加するのが実用的である。
【０１０６】
図５に、透過型電極層の厚さdte を横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系における、RW_te>0.50かつΔVrb_te<5 Vの領域を示してある。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。図５において、ΔVrb_te=5 Vと示した直線はΔVrb_te=5 Vの等高線を表し、この直線より下がΔVrb_te<5 Vの領域を表す。ΔVrb_te=5 Vの等高線は、(B7)式により描いた。(B8)式は、(１８)式でΔVrb_te=5 Vとした時のρte_Vrbの値である。
【０１０７】
【数１２】
0005457754.tif 000013
【０１０８】
同様に、RW_te=0.50と示した直線はRW_te=0.50の等高線を表し、この直線より上がRW_te>0.50の領域を表す。RW_te=0.50の等高線は、(B9)式により描いた。(B10)式は、(１６)式でRW_te=0.50とした時のρte_RWの値である。従って、ΔVrb_te=5 Vの等高線より下でかつRW_te=0.50の等高線より上の領域（図５において網掛けをした領域）が、RW_te>0.50かつΔVrb_te<5 Vの領域を表す。この「RW_te>0.50かつΔVrb_te<5 Vの領域」では、放電形成用電磁波の大部分が透過型電極層を透過しており、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で誘起されるRF電流は透過型電極層を電気的に伝導している。すなわち、「RW_te>0.50かつΔVrb_te<5 Vの領域」では、透過型電極体が放電形成用電磁波にとっては誘電体（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材料のように振る舞う特性を有している。
【０１０９】
放電形成用電磁波の透過型電極層での電力透過率RW_teが50%以上というのは、図４の条件より若干緩いが、放電形成用電磁波を放電領域に供給するために実用上妥当な別の条件である。また、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であり、RF降下電圧ΔVrb_teが5 V以下というのは、図４の条件より厳しくなっているが、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別の条件である。
【０１１０】
図５より、「RW_te>0.50かつΔVrb_te<5 V」の実用条件を満足するには、透過型電極層の厚さdte が1×105 nm=0.1 mm以下である必要があることがわかる。また同時に、透過型電極層の比抵抗ρteが3×10-4 Ωm=0.03 Ωcm以下である必要があることもわかる。透過型電極層を構成する材料として電気的半導体あるいは電気的導体を用いることにより、透過型電極層の比抵抗ρte<3×10-4 Ωm（=0.03 Ωcm）を実現することは容易である。電気的半導体および電気的導体の例は、図４での記述と同様である。したがって、実用上、透過型電極層の厚さdte <1×105 nm（=0.1 mm）が装置条件として重要となる。一方で、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するためには、その厚さが1 nm以上（dte >1 nm）であることが通常の装置条件として必要となる。この時、図５からわかるように、透過型電極層の比抵抗が3×10-14 Ωm（=3×10-12 Ωcm）以上（ρte>3×10-14 Ωm（=3×10-12 Ωcm））であることが通常の装置条件として必要となる。
【０１１１】
図５には、「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。これらはエッチング装置および表面処理装置における代表的かつ標準的な条件であり、図５を用いて得られた上記結論は代表的、標準的かつ一般的価値を持つものである。しかし、さらに一般的結論を得るために、図５と同様で「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件に捕らわれない議論を以下に行う。すなわち、（２１）式である。
【０１１２】
【数１３】
0005457754.tif 000014
【０１１３】
（２１）式の中の(B8)式は、(１８)式でΔVrb_te=5 Vとした時のρte_Vrbの値であり、(B10)式は、(１６)式でRW_te=0.50とした時のρte_RWの値である。μte, fpf, iis, rteの値は任意の装置条件値である。透過型電極層の厚さdte を横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系で(２１)式で定義される領域が、「RW_te>0.50かつΔVrb_te<5 Vの領域」である。この領域の意義および実現方法に関しては、図５で述べた内容と同じである。また、図５で述べた如く、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するための条件(１９)式を条件(２１)式に追加するのが実用的である。
【０１１４】
図６に、透過型電極層の厚さdte を横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系における、RW_te>0.90かつΔVrb_te<25 Vの領域を示してある。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。図６において、ΔVrb_te=25 Vと示した直線はΔVrb_te=25 Vの等高線を表し、この直線より下がΔVrb_te<25 Vの領域を表す。ΔVrb_te=25 Vの等高線は、(B11)式により描いた。(B12)式は、(１８)式でΔVrb_te=25 Vとした時のρte_Vrbの値である。
【０１１５】
【数１４】
0005457754.tif 000015
【０１１６】
同様に、RW_te=0.90と示した直線はRW_te=0.90の等高線を表し、この直線より上がRW_te>0.90の領域を表す。RW_te=0.90の等高線は、(B13)式により描いた。(B14)式は、(１６)式でRW_te=0.90とした時のρte_RWの値である。従って、ΔVrb_te=25 Vの等高線より下でかつRW_te=0.90の等高線より上の領域（図６において網掛けをした領域）が、RW_te>0.90かつΔVrb_te<25 Vの領域を表す。この「RW_te>0.90かつΔVrb_te<25 Vの領域」では、放電形成用電磁波の大部分が透過型電極層を透過しており、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で誘起されるRF電流は透過型電極層を電気的に伝導している。すなわち、「RW_te>0.90かつΔVrb_te<25 Vの領域」では、透過型電極体が放電形成用電磁波にとっては誘電体（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材料のように振る舞う特性を有している。
【０１１７】
放電形成用電磁波の透過型電極層での電力透過率RW_teが90%以上というのは、図４の条件より厳しいが、放電形成用電磁波を放電領域に供給するために実用上妥当な別の条件である。また、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であり、RF降下電圧ΔVrb_teが25 V以下というのは、図４の条件より厳しくなっているが、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別の条件である。
【０１１８】
図６より、「RW_te>0.90かつΔVrb_te<25 V」の実用条件を満足するには、透過型電極層の厚さdte が1×104 nm=0.01 mm以下である必要があることがわかる。また同時に、透過型電極層の比抵抗ρteが2×10-4 Ωm=0.02 Ωcm以下である必要があることもわかる。透過型電極層を構成する材料として電気的半導体あるいは電気的導体を用いることにより、透過型電極層の比抵抗ρte<2×10-4 Ωm（=0.02 Ωcm）を実現することは容易である。電気的半導体および電気的導体の例は、図４での記述と同様である。したがって、実用上、透過型電極層の厚さdte <1×104 nm（=0.01 mm）が装置条件として重要となる。一方で、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するためには、その厚さが1 nm以上（dte >1 nm）であることが通常の装置条件として必要となる。この時、図６からわかるように、透過型電極層の比抵抗が2×10-12 Ωm（=2×10-10 Ωcm）以上（ρte>2×10-12 Ωm（=2×10-10 Ωcm））であることが通常の装置条件として必要となる。
【０１１９】
図６には、「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。これらはエッチング装置および表面処理装置における代表的かつ標準的な条件であり、図６を用いて得られた上記結論は代表的、標準的かつ一般的価値を持つものである。しかし、さらに一般的結論を得るために、図６と同様で「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件に捕らわれない議論を以下に行う。すなわち、（２２）式である。
【０１２０】
【数１５】
0005457754.tif 000016
【０１２１】
（２２）式中の(B12)式は、(１８)式でΔVrb_te=25 Vとした時のρte_Vrbの値であり、(B14)式は、(１６)式でRW_te=0.90とした時のρte_RWの値である。μte, fpf, iis, rteの値は任意の装置条件値である。透過型電極層の厚さdte を横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系で(２２)式で定義される領域が、「RW_te>0.90かつΔVrb_te<25 Vの領域」である。この領域の意義および実現方法に関しては、図６で述べた内容と同じである。また、図６で述べた如く、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するための条件(１９)式を条件(２２)式に追加するのが実用的である。
【０１２２】
図７に、透過型電極層の厚さdteを横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系における、RW_te>0.95かつΔVrb_te<10 Vの領域を示してある。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。図７において、ΔVrb_te=10 Vと示した直線はΔVrb_te=10 Vの等高線を表し、この直線より下がΔVrb_te<10 Vの領域を表す。ΔVrb_te=10 Vの等高線は、(B15)式により描いた。(B16)式は、(１８)式でΔVrb_te=10 Vとした時のρte_Vrbの値である。
【０１２３】
【数１６】
0005457754.tif 000017
【０１２４】
同様に、RW_te=0.95と示した直線はRW_te=0.95の等高線を表し、この直線より上がRW_te>0.95の領域を表す。RW_te=0.95の等高線は、(B17)式により描いた。(B18)式は、(１６)式でRW_te=0.95とした時のρte_RWの値である。従って、ΔVrb_te=10 Vの等高線より下でかつRW_te=0.95の等高線より上の領域（図７において網掛けをした領域）が、RW_te>0.95かつΔVrb_te<10 Vの領域を表す。この「RW_te>0.95かつΔVrb_te<10 Vの領域」では、放電形成用電磁波の大部分が透過型電極層を透過しており、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で誘起されるRF電流は透過型電極層を電気的に伝導している。すなわち、「RW_te>0.95かつΔVrb_te<10 Vの領域」では、透過型電極体が放電形成用電磁波にとっては誘電体（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材料のように振る舞う特性を有している。
【０１２５】
放電形成用電磁波の透過型電極層での電力透過率RW_teが95%以上というのは、図４の条件より厳しいが、放電形成用電磁波を放電領域に供給するために実用上妥当な別の条件である。また、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であり、RF降下電圧ΔVrb_teが10 V以下というのは、図４の条件より厳しくなっているが、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別の条件である。
【０１２６】
図７より、「RW_te>0.95かつΔVrb_te<10 V」の実用条件を満足するには、透過型電極層の厚さdte が1×103 nm=0.001 mm以下である必要があることがわかる。また同時に、透過型電極層の比抵抗ρteが7×10-6 Ωm=7×10-4 Ωcm以下である必要があることもわかる。透過型電極層を構成する材料として電気的導体を用いることにより、透過型電極層の比抵抗ρte<7×10-6 Ωm（=7×10-4 Ωcm）を実現することは容易である。電気的導体の例は、図４での記述と同様である。したがって、実用上、透過型電極層の厚さdte <1×103 nm=0.001 mmが装置条件として重要となる。一方で、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するためには、その厚さが1 nm以上（dte >1 nm）であることが通常の装置条件として必要となる。この時、図７からわかるように、透過型電極層の比抵抗が7×10-12 Ωm（=7×10-10 Ωcm）以上（ρte>7×10-12 Ωm（=7×10-10 Ωcm））であることが通常の装置条件として必要となる。
【０１２７】
図７には、「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。これらはエッチング装置および表面処理装置における代表的かつ標準的な条件であり、図７を用いて得られた上記結論は代表的、標準的かつ一般的価値を持つものである。しかし、さらに一般的結論を得るために、図７と同様で「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件に捕らわれない議論を以下に行う。すなわち、（２３）式である。
【０１２８】
【数１７】
0005457754.tif 000018
【０１２９】
（２３）式中の(B16)式は、(１８)式でΔVrb_te=10 Vとした時のρte_Vrbの値であり、(B18)式は、(１６)式でRW_te=0.95とした時のρte_RWの値である。μte, fpf, iis, rteの値は任意の装置条件値である。透過型電極層の厚さdte を横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系で(２３)式で定義される領域が、「RW_te>0.95かつΔVrb_te<10 Vの領域」である。この領域の意義および実現方法に関しては、図７で述べた内容と同じである。また、図７で述べた如く、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するための条件(１９)式を条件(２３)式に追加するのが実用的である。
［発熱量を考慮した透過型電極層の厚さと比抵抗の最適な関係］
本発明の技術をより安定かつ高信頼に実現するためには、透過型電極層312での発熱量を実用的な範囲に抑制することが重要となる。透過型電極層での発熱は、放電形成用電磁波の一部が透過型電極層で吸収されることによって生じる発熱と、透過型電極層でのRF電流によるジュール発熱で発生する。前者を電磁波吸収発熱、後者をジュール発熱と呼ぶことにする。電磁波吸収発熱に関しては、（２４）式が成立する。
【０１３０】
【数１８】
0005457754.tif 000019
【０１３１】
また、ジュール発熱に関しては、（２５）式が成立する。
【０１３２】
【数１９】
0005457754.tif 000020
【０１３３】
(２５)式において、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RF電流（電流密度iisのイオン電流）が入射していると仮定した。透過型電極層が必ずしも円形状でない場合は、rteは透過型電極層の等価半径を表す。したがって、透過型電極層での発熱の総和は、（２６）式のようになる。
【０１３４】
【数２０】
0005457754.tif 000021
【０１３５】
通常、放電形成用電磁波の電力は、概略Wpf =1000 Wである。また、標準条件のiis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）では、概略Irb_te=18 A≒20 Aである。透過型電極層312での発熱量を実用的な範囲に抑制するためにWh_te<60 Wにすることを考える。これをバランス良く、すなわち(B19)式の条件を満たして行うには、RW_te >0.97かつΔVrb_te<3 Vであることが望ましい。
【０１３６】
【数２１】
0005457754.tif 000022
【０１３７】
この時、Wh_te<(1000×(1-0.97)+(1/2)×20×3) W=(30+30) W=60 Wとなる。また、透過型電極層312での発熱量を実用的な範囲に抑制するためにWh_te <40 Wにすることを考える。これをバランス良く（(B19)式の条件）行うには、RW_te >0.98かつΔVrb_te<2 Vであることが望ましい。この時、Wh_te <(1000×(1-0.98)+(1/2)×20×2) W=(20+20) W=40 Wとなる。以下、図８と図９を用いて、これらの性能を満足するための透過型電極層の厚さdte および透過型電極層の比抵抗ρteに関する条件を検討する。
【０１３８】
図８に、透過型電極層の厚さdteを横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系における、RW_te>0.97かつΔVrb_te<3 Vの領域を示してある。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。図８において、ΔVrb_te=3 Vと示した直線はΔVrb_te=3 Vの等高線を表し、この直線より下がΔVrb_te<3 Vの領域を表す。ΔVrb_te=3 Vの等高線は、(B20)式により描いた。(B21)式は、(１８)式でΔVrb_te=3 Vとした時のρte_Vrbの値である。
【０１３９】
【数２２】
0005457754.tif 000023
【０１４０】
同様に、RW_te=0.97と示した直線はRW_te=0.97の等高線を表し、この直線より上がRW_te>0.97の領域を表す。RW_te=0.97の等高線は、(B22)式により描いた。(B23)式は、(１６)式でRW_te=0.97とした時のρte_RWの値である。
【０１４１】
【数２３】
0005457754.tif 000024
【０１４２】
従って、ΔVrb_te=3 Vの等高線より下でかつRW_te=0.97の等高線より上の領域（図８において網掛けをした領域）が、RW_te>0.97かつΔVrb_te<3 Vの領域を表す。この「RW_te>0.97かつΔVrb_te<3 Vの領域」では、放電形成用電磁波の大部分が透過型電極層を透過しており、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で誘起されるRF電流は透過型電極層を電気的に伝導している。すなわち、「RW_te>0.97かつΔVrb_te<3 Vの領域」では、透過型電極体が放電形成用電磁波にとっては誘電体（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材料のように振る舞う特性を有している。
【０１４３】
放電形成用電磁波の透過型電極層での電力透過率RW_teが97%以上というのは、図４〜図７の条件より厳しいが、上述した如く、放電形成用電磁波を放電領域に供給するために実用上妥当な別の条件である。また、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であり、RF降下電圧ΔVrb_teが3 V以下というのは、図４〜図７の条件より厳しくなっているが、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別の条件である。これらの条件には、上述した如く、透過型電極層での発熱も考慮してある。
【０１４４】
図８より、「RW_te>0.97かつΔVrb_te<3 V」の実用条件を満足するには、透過型電極層の厚さdte が2×102 nm=2000 Å以下である必要があることがわかる。また同時に、透過型電極層の比抵抗ρteが3×10-7 Ωm=3×10-5 Ωcm以下である必要があることもわかる。透過型電極層を構成する材料として電気的伝導性を有する材料すなわち電気的半導体あるいは電気的導体を用いることにより、透過型電極層の比抵抗ρte<3×10-7 Ωm（=3×10-5 Ωcm）を実現することは容易である。特に、電気的導体を用いることが有効である。電気的導体としては、例えば、Cr （クロム）, Ni （ニッケル）, Fe （鉄）, Al （アルミニウム）, Cu （銅）, Ag （銀）, Au （金）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がある。したがって、実用上、透過型電極層の厚さdte <2×102 nm=2000 Åが装置条件として重要となる。一方で、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するためには、その厚さが1 nm以上（dte >1 nm）であることが通常の装置条件として必要となる。この時、図８からわかるように、透過型電極層の比抵抗が2×10-11 Ωm（=2×10-9 Ωcm）以上（ρte>2×10-11 Ωm（=2×10-9 Ωcm））であることが通常の装置条件として必要となる。
【０１４５】
図８には、「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。これらはエッチング装置および表面処理装置における代表的かつ標準的な条件であり、図８を用いて得られた上記結論は代表的、標準的かつ一般的価値を持つものである。しかし、さらに一般的結論を得るために、図８と同様で「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件に捕らわれない議論を以下に行う。すなわち、（２７）式である。
【０１４６】
【数２４】
0005457754.tif 000025
【０１４７】
（２７）式中の(B21)式は、(１８)式でΔVrb_te=3 Vとした時のρte_Vrbの値であり、(B23)式は、(１６)式でRW_te=0.97とした時のρte_RWの値である。μte, fpf, iis, rteの値は任意の装置条件値である。透過型電極層の厚さdte を横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系で(２７)式で定義される領域が、「RW_te>0.97かつΔVrb_te<3 Vの領域」である。この領域の意義および実現方法に関しては、図８で述べた内容と同じである。また、図８で述べた如く、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するための条件(１９)式を条件(２７)式に追加するのが実用的である。
【０１４８】
図９に、透過型電極層の厚さdte を横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系における、RW_te>0.98かつΔVrb_te<2 Vの領域を示してある。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。図９において、ΔVrb_te=2 Vと示した直線はΔVrb_te=2 Vの等高線を表し、この直線より下がΔVrb_te<2 Vの領域を表す。ΔVrb_te=2 Vの等高線は、(B24)式により描いた。(B25)式は、(１８)式でΔVrb_te=2 Vとした時のρte_Vrbの値である。
【０１４９】
【数２５】
0005457754.tif 000026
【０１５０】
同様に、RW_te=0.98と示した直線はRW_te=0.98の等高線を表し、この直線より上がRW_te>0.98の領域を表す。RW_te=0.98の等高線は、(B26)式により描いた。(B27)式は、(１６)式でRW_te=0.98とした時のρte_RWの値である。
【０１５１】
【数２６】
0005457754.tif 000027
【０１５２】
従って、ΔVrb_te=2 Vの等高線より下でかつRW_te=0.98の等高線より上の領域（図９において網掛けをした領域）が、RW_te>0.98かつΔVrb_te<2 Vの領域を表す。この「RW_te>0.98かつΔVrb_te<2 Vの領域」では、放電形成用電磁波の大部分が透過型電極層を透過しており、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で誘起されるRF電流は透過型電極層を電気的に伝導している。すなわち、「RW_te>0.98かつΔVrb_te<2 Vの領域」では、透過型電極体が放電形成用電磁波にとっては誘電体（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材料のように振る舞う特性を有している。
【０１５３】
放電形成用電磁波の透過型電極層での電力透過率RW_teが98%以上というのは、図４〜図７の条件より厳しいが、上述した如く、放電形成用電磁波を放電領域に供給するために実用上妥当な別の条件である。また、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であり、RF降下電圧ΔVrb_teが2 V以下というのは、図４〜図７の条件より厳しくなっているが、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別の条件である。これらの条件には、上述した如く、透過型電極層での発熱も考慮してある。
【０１５４】
図９より、「RW_te>0.98かつΔVrb_te<2 V」の実用条件を満足するには、透過型電極層の厚さdte が30 nm=300 Å以下である必要があることがわかる。また同時に、透過型電極層の比抵抗ρteが3×10-8 Ωm=3×10-6 Ωcm以下である必要があることもわかる。透過型電極層を構成する材料として電気的伝導性を有する材料すなわち電気的半導体あるいは電気的導体を用いることにより、透過型電極層の比抵抗ρte<3×10-8 Ωm（=3×10-6 Ωcm）を実現することは容易である。特に、電気的導体を用いることが有効である。電気的導体としては、例えば、Al （アルミニウム）, Cu （銅）, Ag （銀）, Au （金）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がある。したがって、実用上、透過型電極層の厚さdte <30 nm=300 Åが装置条件として重要となる。一方で、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するためには、その厚さが1 nm以上（dte >1 nm）であることが通常の装置条件として必要となる。この時、図９からわかるように、透過型電極層の比抵抗が5×10-11 Ωm（=5×10-9 Ωcm）以上（ρte>5×10-11 Ωm（=5×10-9 Ωcm））であることが通常の装置条件として必要となる。
【０１５５】
図９には、「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。これらはエッチング装置および表面処理装置における代表的かつ標準的な条件であり、図９を用いて得られた上記結論は代表的、標準的かつ一般的価値を持つものである。しかし、さらに一般的結論を得るために、図９と同様で「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件に捕らわれない議論を以下に行う。すなわち、（２８）式である。
【０１５６】
【数２７】
0005457754.tif 000028
【０１５７】
（２８）式中の(B25)式は、(１８)式でΔVrb_te=2 Vとした時のρte_Vrbの値であり、(B27)式は、(１６)式でRW_te=0.98とした時のρte_RWの値である。μte, fpf, iis, rteの値は任意の装置条件値である。透過型電極層の厚さdte を横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系で(２８)式で定義される領域が、「RW_te>0.98かつΔVrb_te<2 Vの領域」である。この領域の意義および実現方法に関しては、図９で述べた内容と同じである。また、図９で述べた如く、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するための条件(１９)式を条件(２８)式に追加するのが実用的である。
［透過型電極層の厚さと比抵抗の座標系における、RW_te; 一定の等高線］
次に、透過型電極層の厚さdteを横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系における、RW_te; 一定、およびΔVrb_te; 一定の等高線について、図１０〜図１１で説明する。
【０１５８】
図１０に、透過型電極層の厚さdte を横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系における、RW_te; 一定の等高線を示してある。等高線は、(１６)式の方法を用いて描いた。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。図中の各線は、上から順にRW_te = 0.98, 0.95, 0.90, 0.80, 0.70, 0.60, 0.40, 0.10に対応している。
【０１５９】
図１１に、透過型電極層の厚さdte を横軸に透過型電極層の比抵抗ρteを縦軸にした座標系における、ΔVrb_te; 一定の等高線を示してある。等高線は、(１８)式の方法を用いて描いた。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。図中の各線は、上から順にΔVrb_te= 1000 V, 500 V, 100 V, 50 V, 10 V, 5 V, 1 Vに対応している。
［電力透過率RW_teとRF降下電圧ΔVrb_teの透過型電極層厚さdte依存性］
電力透過率RW_teとRF降下電圧ΔVrb_teの透過型電極層厚さdte依存性について、図１２〜１３で説明する。
【０１６０】
図１２Ａ、図１２Ｂに、電力透過率RW_teとRF降下電圧ΔVrb_teの透過型電極層厚さdte依存性を示してある。透過型電極層の材料としてAl（比抵抗ρte = 2.7×10-8 Ωm）を想定した結果である。電力透過率RW_teの計算には(７)、(８)、(９)式を、ΔVrb_teの計算には(１０)式を用いた。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。図１２Ｂは、図１２Ａの一部の領域を拡大して示した内容になっている。図１２Ａ、図１２Ｂより、電力透過率RW_teが50%以上（RW_te>0.50）、80%以上（RW_te>0.80）、90%以上（RW_te>0.90）、95%以上（RW_te>0.95）、98%以上（RW_te>0.98）であるためには、透過型電極層の厚さdteが夫々1000 nm以下（dte <1000 nm）、300 nm以下（dte <300 nm）、150 nm以下（dte <150 nm）、70 nm以下（dte <70 nm）、25 nm以下（dte <25 nm）である必要があることがわかる。特に、dte <150 nm でRW_te>0.90の性能は実用上妥当な性能である。さらに、dte <70 nmでRW_te>0.95、あるいはdte <25 nmでRW_te>0.98の性能は電力透過率を向上させる実用上妥当な別の性能である。また一方で、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するためには、その厚さが1 nm以上すなわち(15)式が通常の装置条件として必要となる。この時、RF降下電圧ΔVrb_teは38 V以下（ΔVrb_te<38 V）である。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、上記のRF降下電圧ΔVrb_teの性能（ΔVrb_te<38 V）は、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性能である。図１２では透過型電極層の材料としてAl（比抵抗ρte = 2.7×10-8 Ωm）を想定しているが、透過型電極層材料の比抵抗ρteが概略3×10-8 Ωm（例えば、1×10-8 Ωm<ρte<1×10-7 Ωm）であれば図１２に関連して述べた性能と概略同等な性能を実現できる。
【０１６１】
図１３Ａ，図１３Ｂに、電力透過率RW_teとRF降下電圧ΔVrb_teの透過型電極層厚さdte依存性を示してある。透過型電極層の材料としてCr（比抵抗ρte = 1.9×10-7 Ωm）を想定した結果である。電力透過率RW_teの計算には(７)、(８)、(９)式を、ΔVrb_teの計算には(１０)式を用いた。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。図１３Ｂは、図１３Ａの一部の領域を拡大して示した内容になっている。図１３Ａ，図１３Ｂより、電力透過率RW_teが50%以上（RW_te>0.50）、80%以上（RW_te>0.80）、90%以上（RW_te>0.90）、95%以上（RW_te>0.95）、98%以上（RW_te>0.98）であるためには、透過型電極層の厚さdteが夫々2500 nm以下（dte <2500 nm）、1000 nm以下（dte <1000 nm）、400 nm以下（dte <400 nm）、200 nm以下（dte <200 nm）、70 nm以下（dte <70 nm）である必要があることがわかる。特に、dte <400 nm でRW_te>0.90の性能は実用上妥当な性能である。さらに、dte <200 nmでRW_te>0.95、あるいはdte <70 nmでRW_te>0.98の性能は電力透過率を向上させる実用上妥当な別の性能である。また一方で、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するためには、特に膜形成に注意を払わないとすれば、その厚さが10 nm以上が装置条件として必要となる。この時、RF降下電圧ΔVrb_teは27 V以下（ΔVrb_te<27 V）である。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、上記のRF降下電圧ΔVrb_teの性能（ΔVrb_te<27 V）は、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性能である。図１３Ａ，図１３Ｂでは透過型電極層の材料としてCr（比抵抗ρte = 1.9×10-7 Ωm）を想定しているが、透過型電極層材料の比抵抗ρteが概略2×10-7 Ωm（例えば、1×10-7 Ωm<ρte<1×10-8 Ωm）であれば図１３Ａ，図１３Ｂに関連して述べた性能と概略同等な性能を実現できる。
［電力透過率RW_teと比抵抗ρteの透過型電極層厚さdte依存性］
次に、ΔVrb_teとdteを与えて系を決定し、RW_teとρteを求めることを考える。(１０)式より（２９）式の関係がある。また、（１１）式と（９）式より、（３０）〜（３１）式の関係がある。
【０１６２】
【数２８】
0005457754.tif 000029
【０１６３】
よって、(７)、（８）式を用いて、（３２）式が得られる。
【０１６４】
【数２９】
0005457754.tif 000030
【０１６５】
(３１)式より、δte_fnは装置、放電、自然パラメータとΔVrb_teにより決定される。したがって、(２９), (３２)式は、ΔVrb_teとdteを与えてρteとRW_teを求める式である。
【０１６６】
上記(２９), (３２)式から求められる、電力透過率RW_teと比抵抗ρteの透過型電極層厚さdte依存性について、図１４Ａ〜図１５Ｂで説明する。  
図１４Ａ，図１４Ｂに、RF降下電圧ΔVrb_te=10 Vにおける電力透過率RW_teと比抵抗ρteの透過型電極層厚さdte依存性を示してある。電力透過率RW_teと比抵抗ρteは、(３２)式と(２９)式を用い、RF降下電圧ΔVrb_te=10 Vとして求めた。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。RF降下電圧ΔVrb_te=10 Vの条件は、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条件である。図１４Ｂは、図１４Ａの一部の領域を拡大して示した内容になっている。図１４Ａ，図１４Ｂより、電力透過率RW_teが50%以上（RW_te>0.50）、80%以上（RW_te>0.80）、90%以上（RW_te>0.90）、95%以上（RW_te>0.95）、98%以上（RW_te>0.98）であるためには、透過型電極層の厚さdteおよび比抵抗ρteが夫々dte <0.2 mmかつρte <1×10-3 Ωm、 dte <0.02 mmかつρte <1×10-4 Ωm、dte <5000 nmかつρte <3×10-5 Ωm、dte <1200 nmかつρte <1×10-5 Ωm、dte <200 nmかつρte <1.5×10-6 Ωmである必要があることがわかる。特に、dte <5000 nmかつρte <3×10-5 ΩmでRW_te>0.90の性能は実用上妥当な性能である。さらに、dte <1200 nmかつρte <1×10-5 ΩmでRW_te>0.95、あるいはdte <200 nmかつρte <1.5×10-6 ΩmでRW_te>0.98の性能は電力透過率を向上させる実用上妥当な別の性能である。また一方で、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するためには、その厚さが1 nm以上すなわち(１９)式が通常の装置条件として必要となる。この時、透過型電極層の比抵抗ρteは7×10-9 Ωm以上（ρte >7×10-9 Ωm）が必要である。
【０１６７】
図１５Ａ，図１５Ｂに、RF降下電圧ΔVrb_te=100 Vにおける電力透過率RW_teと比抵抗ρteの透過型電極層厚さdte依存性を示してある。電力透過率RW_teと比抵抗ρteは、(３２)式と(２９)式を用い、RF降下電圧ΔVrb_te=100 Vとして求めた。「μte=１.26×10−6 H/m（真空の透磁率）、fpf=1 GHz、iis =100 A/m2（=10 mA/cm2）、rte =0.24 m（=240 mm）」の標準条件での結果を示してある。RF降下電圧ΔVrb_te=100 Vの条件は、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別の条件である。図１５Ｂは、図１５Ａの一部の領域を拡大して示した内容になっている。図１５Ａ，図１５Ｂより、電力透過率RW_teが80%以上（RW_te>0.80）、90%以上（RW_te>0.90）、95%以上（RW_te>0.95）、98%以上（RW_te>0.98）であるためには、透過型電極層の厚さdteおよび比抵抗ρteが夫々dte <0.2 mmかつρte <1×10-2 Ωm、dte <0.05 mmかつρte <3×10-3 Ωm、dte <0.01 mmかつρte <3×10-4 Ωm、dte <2000 nmかつρte <1×10-4 Ωmである必要があることがわかる。特に、dte <0.05 mmかつρte <3×10-3 ΩmでRW_te>0.90の性能は実用上妥当な性能である。さらに、dte <0.01 mmかつρte <3×10-4 ΩmでRW_te>0.95、あるいはdte <2000 nmかつρte <1×10-4 ΩmでRW_te>0.98の性能は電力透過率を向上させる実用上妥当な別の性能である。また一方で、透過型電極層が膜構造（連続体構造）を有するためには、その厚さが1 nm以上すなわち(１９)式が通常の装置条件として必要となる。この時、透過型電極層の比抵抗ρteは7×10-8 Ωm以上（ρte >7×10-8 Ωm）が必要である。
［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。
【０１６８】
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_ipとする。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_ipを議論する。この場合に、RF誘起電圧ΔVrb_ipの値が最も大きくなるからである。RF誘起電圧ΔVrb_ipに関して、（３３）〜（３６）式の関係が成立する。
【０１６９】
【数３０】
0005457754.tif 000031
【０１７０】
(３４)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。
代表的な条件frb =13.56 MHz, iis =100 A/m2 (=10 mA/cm2), kip =4.5（電極保護層材料として石英（SiO2）を想定）, dip =1×10-3 m (=1 mm)を仮定すると、ΔVrb_ip =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), kip =4.5（電極保護層材料として石英（SiO2）を想定）, dip =1×10-2 m (=10 mm)を仮定すると、ΔVrb_ip =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), kip =4.5（電極保護層材料として石英（SiO2）を想定）, dip =1×10-3 m (=1 mm)を仮定すると、ΔVrb_ip=17 Vとなる。これらのΔVrb_ip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、電極保護層の厚さdipの値としては、10 mm以下（dip <10 mm）が妥当な装置条件である。さらには、ΔVrb_ipをより低く抑えるには、電極保護層の厚さdipが1 mm以下（dip <1 mm）であることが別の妥当な装置条件である。
【０１７１】
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dip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dipが0.001 mm以上（dip >0.001 mm）、あるいは電極保護層の厚さdipが0.01 mm以上（dip >0.01 mm）、さらには電極保護層の厚さdipが0.1 mm以上（dip >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dipが大きいほど、電極保護層の実用的寿命が長くなる。
［電極体基板の厚さ］
次に、電極体基板311の厚さについて述べる。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〜20 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程度が妥当である。
【実施例２】
【０１７２】
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１６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との間には積層された透過型電極体（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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
その他の点に関し、透過型電極体310等の具体的な構成は、図２Ａ、図２Ｂ、図４〜図１５Ｂ等、実施の形態１に関して述べたものと同じである。
【０１７５】
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、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」効果が発現することは、明らかである。
【０１７６】
また、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、「高周波アンテナの変わりに磁場を用いて放電形成用電磁波を高効率に放電領域に導入することにより、本発明の透過型電極体の安定性、信頼性を大きく増大する」効果が発現することは、明らかである。
【０１７７】
また、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、「比較的大きな値である0.1 GHz 〜 10 GHzの周波数fpfを持った放電形成用電磁波と本発明の透過型電極体を用いることにより、高密度なプラズマを容易かつ高安定、高信頼で高機能に形成することができる」効果が発現することは、明らかである。
【実施例３】
【０１７８】
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１７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。
【０１７９】
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。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。
【０１８０】
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１７の本発明の実施の形態３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。既に述べた如く、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。
【０１８１】
図１７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）が適している。
【０１８２】
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１７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（Al2O3）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４】
【０１８３】
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１８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。
【０１８４】
本実施例の特徴は、透過型電極層312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3122が形成されていることである。透過型電極層欠落領域3122とは透過型電極層において透過型電極層312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を意味する。透過型電極層欠落領域3122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。透過型電極層欠落領域3122に誘電体（電気的絶縁体）が充填されていても良いし、透過型電極層欠落領域3122に何も充填されておらず透過型電極層欠落領域3122が空洞状態あるいは真空状態であっても良い。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。まず、透過型電極層312の比抵抗ρteを実効的に制御することが可能となる。なぜなら、透過型電極層欠落領域3122の比抵抗は極めて大きく、透過型電極層312内に透過型電極層欠落領域3122を混在させることにより、透過型電極層312の平均的な比抵抗を制御することができるからである。これにより、透過型電極体310の特性（すなわち、放電形成用電磁波の透過特性およびRF電流による電圧降下特性）を詳細に制御することが可能となる。また、透過型電極層312を介して処理室内の状況（試料の設置状況や放電状況）を観察することが可能となる。すなわち、電気的伝導性を有する材料で形成される透過型電極層は通常不透明であるが、本実施例により透過型電極層312内に透過型電極層欠落領域3122を混在させることにより、かつ透過型電極層欠落領域3122を透明にすることにより、処理室内の状況を観察することが可能となる。透過型電極層欠落領域3122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。
【実施例５】
【０１８５】
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。
【０１８６】
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透過型電極層欠落領域3122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。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、透過型電極層欠落領域3122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と重なる透過型電極層欠落領域3122）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１９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。
【０１８７】
図１９の実施例では、ガス噴出口314が透過型電極層312と重なって（貫通して）形成されているが、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。
【実施例６】
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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７】
【０１９１】
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２１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。この透過型電極層312を備えた透過型電極体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。
【０１９２】
本実施例の特徴は、透過型電極層312の厚みが場所により変化していることである。具体的には、例えば図２１の場合では、透過型電極層312の厚みが処理室の径方向（円筒コイル305の中心軸の方向に直角な方向）の各位置において、中心近傍では厚く端縁近傍では薄くなっている。図２１の例では、透過型電極層312の厚みが連続的に変化しているが、透過型電極層312の厚みが段差状に変化しても構わない。本実施例の構造により、透過型電極層312での放電形成用電磁波302の電力透過率RW_teを処理室の径方向の場所により変化させることができる。これにより、放電形成用電磁波302の放電領域への投入電力の分布を均一化することが可能となる。さらには、放電形成用電磁波302の放電領域への投入電力の分布を制御することが可能となる。例えば、放電形成用電磁波302の放電領域への投入電力は処理室の中心近傍で大きくなる傾向がある。この場合、図２１に示すように中心近傍での透過型電極層312の厚みを相対的に大きくすることにより中心近傍での放電形成用電磁波302の電力透過率RW_teが端縁近傍に比べ低下し、結果として放電領域への均一な投入電力が可能となる。あるいは、放電形成用電磁波302の定在波（定常波）が発生し、放電形成用電磁波302の透過型電極体310への入射強度が透過型電極体310の径方向（半径方向）や円周方向で周期的に変化する（分布する）場合がある。このような場合は、透過型電極層312の厚みを径方向（半径方向）や円周方向に変化させることにより放電領域への均一な投入電力を実現することができる。一般的には、放電形成用電磁波302の透過型電極体310への入射強度が強くなる領域での透過型電極層312の厚みを相対的に大きくすることにより、放電領域への均一な投入電力を実現することができる。上述した技術は、放電形成用電磁波302の透過型電極体310への入射強度の変化が必ずしも「周期的」でない場合も、同様の考え方により有効であることは言うまでもない。
【実施例８】
【０１９３】
次に、図２２及び図２３Ａ，図２３Ｂで、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２２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を通って放電領域に供給される。
【０１９４】
本実施例の特徴は、バス電極3123が敷設されてあり、上記バス電極が電気的伝導性を有する材料すなわち電気的半導体あるいは電気的導体で構成されてあり、上記バス電極3123の少なくとも一部が透過型電極層312の少なくとも一部と電気回路的に接続されてあることである。また、バス電極3123は、透過型電極層312の接続された電位、電源と同じ接地電位もしくはRF電源電圧に電気回路的に接続される。図２３Ａではバス電極が接地電位に，図２３Ｂはバス電極がRF電源電圧に接続されている。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。
【０１９５】
バス電極3123の抵抗は、透過型電極層312の抵抗より小さくなるように設計、製作されている。また。バス電極間の間隔Lbや、バス電極の幅Wbは、放電形成用電磁波302（あるいは放電形成用電磁波の一部）がバス電極間の隙間を通過できるように設計、製作されている。これにより、バス電極の設置により透過電極体全体として、放電形成用電磁波の電力透過率RW_teに影響を及ぼすことなく、また局所的なRF電流の流れ方に影響を及ぼすことなく、RF降下電圧ΔVrb_teを低減することができる。したがって、これによりRF電流による透過電極体全体としての発熱を抑制することができる。このような機能を発揮するためには、通常、バス電極は電気的伝導性の高い材料すなわち電気的導体で構成される。しかし、必ずしもバス電極の材料は電気的導体である必要はなく、バス電極を電気的半導体で構成しても上記機能を限定的に達成することも可能である。以上の点および製造の容易さ等を考慮すると、バス電極の厚さdbは1×10-4 mm〜1 mmが適切であり、特に1×10-4 mm〜0.01 mmがさらに適切である。同様に、バス電極間の間隔Lbは1 cm〜100 cmが適切であり、特に5 cm〜50 cmがさらに適切である。同様に、バス電極の幅Wbは0.01 mm〜10 mmが適切であり、特に0.1 mm〜1 mmがさらに適切である。ただし、必ずしもこのような数値に限定される必要はなく、上述した機能を達成するために状況に応じて、バス電極の構造を自由な数値で設計できることは言うまでもない。
【０１９６】
図２３Ａ，図２３Ｂに、本発明の実施の形態８における透過型電極体310の平面図（電極体基板側から見た平面図）を示す。図２３Ａ，図２３Ｂには、バス電極3123の形状の具体例が黒塗りされた領域として示されている。この実施例の特徴は、バス電極3123により透過型電極層が複数の領域に区画されていることである。図２３Ａには円形状配線を基本とした形状が、また図２３Ｂには格子形状配線を基本とした形状が示されている。ただし、図２３Ａ，図２３Ｂはバス電極3123の形状の例を示したものであり、必ずしもこのような形状に限定されないことは言うまでもない。
【０１９７】
なお、本発明の各実施形態３〜８の透過型電極層312等は、これらを適宜組み合わせて実施してもよいことは言うまでも無い。例えば、実施例５の透過型電極体310及びガス流路室315と、実施例５の透過型電極体冷却手段317とを組み合わせてもよく、あるいはこれに、実施例８のバス電極をさらに組み合わせても良い。それにより、各種の処理特性を有するプラズマ処理装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１９８】
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、
3122…透過型電極層欠落領域、
3123…バス電極、
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】
0005457754.tif 000040
【図６】
0005457754.tif 000041
【図７】
0005457754.tif 000042
【図８】
0005457754.tif 000043
【図９】
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【図１０】
0005457754.tif 000045
【図１１】
0005457754.tif 000046
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
0005457754.tif 000048
【図１３Ａ】
0005457754.tif 000049
【図１３Ｂ】
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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２１】
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【図２２】
0005457754.tif 000062
【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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