(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理を内部で行なうためのチャンバと、
前記チャンバの上側を塞ぐ誘電体からなる天板と、
前記天板を介して高周波を前記チャンバ内に供給する高周波供給手段とを備え、
前記天板は、前記天板の内部を伝播する高周波を反射するための波反射手段を内部に備え、
前記天板は表裏のうち少なくとも一方の表面から窪んだ凹部を有し、
前記凹部によって前記天板が薄くなっている部分での前記天板の厚みが前記高周波が前記天板の中を伝播するときの波長の１／２倍以下である、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記波反射手段は、前記天板の径方向に伝播する高周波を反射するためのものである、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記波反射手段は、前記天板の略中央に配置されている、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記波反射手段は前記天板を区分するように設けられている、請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記天板と前記高周波供給手段との間にスロット穴を有するアンテナ板を備え、前記天板の前記波反射手段によって区分された各領域内に前記スロット穴が位置する、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記波反射手段は、前記凹部の側壁部である、請求項１から５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記凹部は、リング状である、請求項１から６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記凹部は、前記天板の前記高周波供給手段に面する側の面にある、請求項１から７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記凹部は、前記天板の前記チャンバに面する側の面にある、請求項１から７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記波反射手段は、前記凹部に入りこんだプラズマである、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記天板と異なる材料からなる反射部材が天板の内部に配置され、前記反射部材の側壁が前記波反射手段である、請求項１から５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記天板のうち隣接する前記波反射手段同士に挟まれる部分の長さが前記高周波が前記天板の中を伝播するときの波長の１／２倍以上である、請求項１から１１のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記凹部によって前記天板が薄くなっている部分での前記天板の厚みが前記高周波が前記天板の中を伝播するときの波長の１／４倍以下である、請求項１から１２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記天板は、前記波反射手段によって同心状に区分されている、請求項１から１３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記天板は、前記波反射手段によって多重に同心状に区分されている、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記反射部材は、導電体または高誘電体からなる、請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
プラズマ処理を内部で行なうためのチャンバと、
前記チャンバの上側を塞ぐ誘電体からなる天板と、
前記天板を介して高周波を前記チャンバ内に供給する高周波供給手段と、
前記天板と前記高周波供給手段との間にスロット穴を有するアンテナ板とを備え、
前記天板は、厚い部分と薄い部分とを備え、前記スロット穴は前記薄い部分に対応する位置に配置されている、プラズマ処理装置。
【請求項１８】
プラズマ処理を内部で行なうためのチャンバと、
前記チャンバの上側を塞ぐ誘電体からなる天板と、
前記天板を介して高周波を前記チャンバ内に供給する高周波供給手段と、
前記天板と前記高周波供給手段との間にスロット穴を有するアンテナ板とを備え、
前記天板は、厚い部分と薄い部分とを備え、前記スロット穴は前記厚い部分に対応する位置に配置されている、プラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記薄い部分は、前記天板の前記高周波供給手段に面する側の面にある、請求項１７または１８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記薄い部分は、前記天板の前記チャンバに面する側の面にある、請求項１７または１８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
前記薄い部分の厚みが前記高周波が前記天板の中を伝播するときの波長の１／２倍以下である、請求項１７から２０のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項２２】
前記薄い部分の厚みが前記高周波が前記天板の中を伝播するときの波長の１／４倍以下である、請求項２１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２３】
前記天板は多重に区分されている、請求項１７から２２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物を配置したチャンバ内にプラズマを生成し、工作物にプラズマ処理を行なうためのプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１７を参照して、従来のプラズマ処理装置の構成について説明する。このプラズマ処理装置は、チャンバ１を備え、その開口した上側を覆うように、高周波供給手段としてのアンテナ部３を備える。アンテナ部３は、アルミニウム合金からなるアンテナカバー３ａと、セラミックからなる遅波板３ｂと、銅合金からなるアンテナ板３ｃとを含む。アンテナ板３ｃには、複数の細長い貫通穴であるスロット穴２０が設けられている。また、アンテナ部３とチャンバ１との間には、たとえば石英やセラミックなどの誘電体からなる天板１５が配置されている。ここでいう「天板」は、「誘電窓」、「マイクロ波透過窓」などと呼ばれる場合もある。天板１５は、天板押さえリング１６でチャンバ１に対して固定されている。アンテナ部３は、アンテナ部押さえリング１７で固定されている。
【０００３】
チャンバ１内にはサセプタ７が配置されており、プラズマ処理を行なう際には、サセプタ７の上面に処理すべき基板１１を載置した後に、真空ポンプ９によってチャンバ１内を排気し、ガス導入口（図示省略）から反応ガスを導入する。高周波発生器５で高周波を発生させる。この高周波は、導波管６を通ってアンテナ部３に伝送され、遅波板３ｂを通じて、アンテナ電極３ｃの複数のスロット穴２０によって一定範囲に分配され、チャンバ１側に向けて供給される。高周波は、天板１５を経て、反応ガスをプラズマ化する。この結果、チャンバ１内にプラズマ１３が発生し、基板１１に対するプラズマ処理が行なわれる。なお、この例では、導波管６は、内側導体６ａと外側導体６ｂとからなる同軸導波管であるが他の形式の導波管もありうる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
チャンバ１内に発生するプラズマ１３が高密度になり、プラズマによるカットオフ周波数が高周波の周波数を上回るほどに高密度となった状態においては、プラズマ密度が高くなるほど、高周波をチャンバ１内に供給しようとする際の天板１５とプラズマ１３との間の界面での高周波の反射の割合が大きくなる。天板１５がある程度以上薄い場合、界面で反射した高周波は、天板１５から再び導波管６に沿って高周波発生器５の方へ戻っていき、アンテナ部３と高周波発生器５との間に通常配置される整合器（図示省略）によって、再びアンテナ部３の方へ反射される。その結果、アンテナ部３から整合器に至る導波管６において、電磁界が非常に強くなり、異常放電や電力ロスの原因となる。
【０００５】
一方、天板１５がある程度以上厚い場合は、反射した高周波は導波管６に沿って戻っていかずに天板１５の外面で反射を繰り返し、天板１５内に閉じ込められ、定在波となる傾向にある。こうして定在波が発生した場合、図１８に示すように天板１５内の強電界領域１８は、天板１５の半径方向に見て局所的に表れる。なお、図１８は、左半分のみを示している。図１８における矢印は、高周波の伝播の向きを示している。この場合、天板１５の中央付近により強い電界を生じる。その結果、チャンバ１内にもその影響が反映される。このときのチャンバ１内のプラズマ密度分布を図１９に示す。すなわち、プラズマ密度がチャンバ１内のうち中央近傍で高くなり、プラズマ密度の均一性が損なわれている。プラズマ密度の均一性が損なわれれば、プラズマ処理の均一性も損なわれる。
【０００６】
また、スロット穴２０からプラズマ１３までの距離が小さいほど、すなわち、天板１５が薄いほど、スロット穴２０で形成される電界がプラズマ１３の表面近傍に強い電界を生成するようになる。したがって、言いかえれば、プラズマへの電力供給効率が高くなる。このこと自体は好ましいことであるが、天板１５は誘電体からなり、実際には石英やセラミックといった材質が用いられていることから、機械的強度が問題となり、天板を薄くするにも限界がある。たとえば、φ３００ｍｍの半導体ウエハをプラズマ処理するためのプラズマ処理装置において天板に石英を用いた場合、機械的強度確保の観点から天板の厚みは少なくとも４０ｍｍにせざるを得ず、このような厚みでは、容易に天板内部に定在波が立ってしまう。天板内部に不所望な定在波が立つことにより、電力供給効率は低下し、チャンバ内におけるプラズマ密度の均一性が損なわれ、プラズマ処理の均一性も損なわれる。
【０００７】
そこで、本発明では、異常放電や不所望な定在波を発生させることなく、プラズマ密度の均一性を高めることのできるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づくプラズマ処理装置の一つの局面では、プラズマ処理を内部で行なうためのチャンバと、上記チャンバの上側を塞ぐ誘電体からなる天板と、上記天板を介して高周波を上記チャンバ内に供給する高周波供給手段とを備え、上記天板は、上記天板の内部を伝播する高周波を反射するための波反射手段を内部に備える。この構成を採用することにより、天板内部での高周波の不所望な伝播を妨げることができ、天板内の電磁気的状態を好ましい状態にすることができる。
【０００９】
上記発明において好ましくは、上記波反射手段は、上記天板の径方向に伝播する高周波を反射するためのものである。この構成を採用することにより、径方向の高周波の伝播を妨げることができ、中心部と外縁部との間で生じる天板内の電界強度の偏在を是正することができる。
【００１０】
上記発明において好ましくは、上記波反射手段は、上記天板の略中央に配置されている。この構成を採用することにより、天板の中央に電界強度の高い部分が生じることを防止でき、チャンバ内のプラズマ密度分布をより均一にすることができる。
【００１１】
上記発明において好ましくは、上記波反射手段は上記天板を区分する。この構成を採用することにより、天板内部を伝播する高周波が区分された各領域間を行き来することが防止され、各領域ごとに電磁気的状態が定まるようになるので、天板内の各領域における蓄積エネルギーを制御しやすくなる。
【００１２】
上記発明において好ましくは、上記天板と上記高周波供給手段との間にスロット穴を有するアンテナ板を備え、上記天板の上記波反射手段によって区分された各領域内に上記スロット穴が位置する。この構成を採用することにより、区分された各領域ごとにスロット穴を通じて個別に高周波を供給して電界強度を制御することが可能となるので、天板内の各領域における蓄積エネルギーをより確実に制御することができるようになる。
【００１３】
上記発明において好ましくは、上記天板は表裏のうち少なくとも一方の表面から窪んだ凹部を有し、上記波反射手段は、上記凹部の側壁部である。この構成を採用することにより、部品点数を増やすことなく、簡単な構造で波反射手段を実現することができる。
【００１４】
上記発明において好ましくは、上記凹部は、リング状である。この構成を採用することにより、波の径方向の伝播を効率的に防止することができる。
【００１５】
上記発明において好ましくは、上記凹部は、上記天板の上記高周波供給手段に面する側の面にある。この構成を採用することにより、プラズマ発生面を従来と同じ高さに維持したまま、波反射手段を配置することができる。
【００１６】
上記発明において好ましくは、上記凹部は、上記天板の上記チャンバに面する側の面にある。この構成を採用することにより、凹部の内部にプラズマを招き入れることができるので、プラズマ発生面とアンテナ部との間の距離を縮めることができ、その結果、プラズマに対する電力供給効率を上げることができる。
【００１７】
上記発明において好ましくは、上記波反射手段は、上記凹部に入りこんだプラズマである。この構成を採用することにより、天板に特別な部材を設けることなく、プラズマ自体によって波反射手段を実現することができる。
【００１８】
上記発明において好ましくは、上記天板と異なる材料からなる反射部材が天板の内部に配置され、上記反射部材の側壁が上記波反射手段である。この構成を採用することにより、反射部材によって確実に所定の位置で波を反射させることができる。
【００１９】
上記発明において好ましくは、上記天板のうち隣接する上記波反射手段同士に挟まれる部分の長さが上記高周波が上記天板の材質中を伝播するときの波長の１／２倍以上である。この構成を採用することにより、波反射手段同士に挟まれた部分に強い定在波を生じさせることができるので、チャンバ内のプラズマ近傍に強い電界を生じることができる。したがって、プラズマに向けてより効率的に電力を供給することができる。
【００２０】
上記発明において好ましくは、上記凹部の部分における上記天板の厚みが上記高周波が上記天板の材質中を伝播するときの波長の１／２倍以下である。この構成を採用することにより、凹部が存在することによって天板が薄くなっている部分において定在波が生じることを防止できる。したがって、凹部によって隔てられた隣接する領域同士の間での定在波の発生状況を別個独立に制御することが可能となる。
【００２１】
上記発明において好ましくは、上記凹部の部分における上記天板の厚みが上記高周波が上記天板の材質中を伝播するときの波長の１／４倍以下である。この構成を採用することにより、凹部が存在することによって天板が薄くなっている部分において定在波が生じることをより確実に防止できる。
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明に基づくプラズマ処理装置の他の局面では、プラズマ処理を内部で行なうためのチャンバと、上記チャンバの上側を塞ぐ誘電体からなる天板と、上記天板を介して高周波を上記チャンバ内に供給する高周波供給手段と、上記天板と上記高周波供給手段との間にスロット穴を有するアンテナ板とを備え、上記天板は、厚い部分と薄い部分とを備え、上記スロット穴は上記薄い部分に対応する位置に配置されている。この構成を採用することにより、厚い部分によって天板の強度を保ったり、厚い部分が波反射手段として働いたりする一方で、薄い部分によって、スロット穴からプラズマ発生面までの距離を短くしてプラズマへの電力供給効率を上げたり、天板内での定在波発生を防止したりできるので、チャンバ内に所望のプラズマ分布を実現可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
（構成）
図１を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるプラズマ処理装置について説明する。図１は、このプラズマ処理装置の要部のみを表示したものである。ほぼ左右対称な部分は右半分を省略して左半分のみを表示している。このプラズマ処理装置では、天板１５の中央部に反射部材２３ａが埋めこまれている。反射部材２３ａは導電体または高誘電体からなる。天板１５は、アンテナ部３に面する側の表面（図中上側の表面）から掘り下げた形状の凹部を有する。反射部材２３ａは、この凹部の内部空間をほぼ埋める形状であり、この凹部内に収容された状態で設置されている。反射部材２３ａは、天板１５側に固定されていてもよく、アンテナ部３側に固定されていてもよい。反射部材２３ａは、その側壁を波反射手段として利用するために配置されたものである。
【００２４】
（作用・効果）
このプラズマ処理装置において定在波が発生した場合の天板１５内の電界強度の分布を図２に示す。強電界領域１８は、天板１５の半径方向に見て局所的に表れるという点では従来の例（図１８参照）と類似しているが、従来の例と比べて、天板１５の中央部に反射部材２３ａが配置されている分、外周寄りに発生している。これは、天板１５の内部を径方向に伝播する高周波が反射部材２３ａの側壁によって反射されることによって、高周波が天板１５の中央に集まることが妨げられることによると考えられる。
【００２５】
天板１５内の強電界領域１８は、チャンバ内空間のうち強電界領域１８の真下に当たる部分のプラズマに向けてより強く電磁波を与えることができるのでその部分のプラズマ密度を高めることができる。したがって、天板１５内の強電界領域１８の位置が天板１５の外周寄りに移ることによって、チャンバ内空間のうち中央におけるプラズマ密度は低くなり、チャンバ１内のプラズマ密度分布は図３の曲線Ｂに示すように従来に比べて均一になる。図３では比較のために、従来の反射部材がないプラズマ処理装置におけるチャンバ内のプラズマ密度分布を曲線Ａとして示している。曲線Ａは図１９に示したものの再掲である。
【００２６】
（実施の形態２）
（構成）
図４を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるプラズマ処理装置について説明する。このプラズマ処理装置では、実施の形態１におけるプラズマ処理装置と同様に、天板１５の中央部に反射部材２３ａが埋めこまれている。実施の形態２では、この中央部の反射部材２３ａに加えて、反射部材２３ａを取り巻くように環状に反射部材２３ｂが配置されている。反射部材２３ｂも、反射部材２３ａと同様、その側壁を波反射手段として利用するために配置されたものである。
【００２７】
（作用・効果）
このプラズマ処理装置において定在波が発生した場合の天板１５内の電界強度の分布を図５に示す。この天板１５内には反射部材２３ａに加えて環状の反射部材２３ｂも配置されて、いわば、天板１５が同心状に区分されているような形になっているので、強電界領域１８が生じることのできる位置は、実施の形態１（図２参照）に比べてさらに限定される。強電界領域１８は、反射部材２３ａ，２３ｂによって区分された領域内に発生することとなる。同心状に分かれる天板１５の各領域同士を遮るように反射部材が配置されることによって、天板１５内部を径方向に伝播する高周波が各領域間を行き来することが妨げられる。したがって、天板１５内の各位置における高周波の蓄積エネルギーを独立に制御しやすくなる。このプラズマ処理装置におけるチャンバ１内のプラズマ密度分布を、図３に曲線Ｃとして示す。図３からわかるように、チャンバ１内のプラズマ密度分布は、実施の形態１の結果（曲線Ｂとして表示）よりさらに均一になる。
【００２８】
反射部材としては、ここでは、反射部材２３ａ，２３ｂの２つを示したが、図６に示すようにより多くの反射部材によって、天板を多重に同心状に区分することとしてもよい。天板をより多くの領域に区分することによって、天板１５内の各位置における高周波の蓄積エネルギーをさらに細かく制御することが可能となる。
【００２９】
本実施の形態のプラズマ処理装置では、図４に示すように、アンテナ板３ｃのスロット穴２０は、天板１５の区分された各領域にそれぞれ対応する位置に配置されている。スロット穴がこのように配置されていることによって、スロット穴から天板内に向けて放射された高周波のうち側方に向かうものは反射部材の側壁で反射されるので、高周波は区分された各領域内に閉じ込められ、各領域内において下方に指向性を示すようになる。区分された各領域ごとに個別のスロット穴から天板内を通じてチャンバ内に向けて高周波を供給することが可能となるので、スロット穴の形状や大きさを適宜変更することでチャンバ内のプラズマ分布を制御することができる。したがって、チャンバ内に均一に高周波を供給する上で好ましい。
【００３０】
実施の形態１，２のプラズマ処理装置では、天板１５の高周波供給手段側、すなわちアンテナ部３側に凹部を設け、ここに波反射手段として反射部材を嵌めこんだ構造としたが、反射部材に相当するものは固体である必要はなく、導電体または高誘電体でありさえすれば、気体や液体であってもよい。この場合、凹部の側壁が波反射手段としての機能を果たすこととなる。また、凹部を設けるのは、高周波供給手段側に限らず、図７に示すようにチャンバ１に面する側であってもよい。図７に示す例では、これらの凹部の内部に反射部材２３ｃ，２３ｄが配置されている。図８に示すように両方の側から凹部を設けて適宜組合せたものであってもよい。図８に示す例では、反射部材２３ａ，２３ｄが配置されている。あるいは波反射手段としての反射部材は、凹部に配置されるものではなく、図９に示すように天板を貫通するものであってもよい。図９に示す例では、反射部材２３ｅ，２３ｆが配置されている。あるいは、図１０に示すように反射部材が天板１５の内部に完全に包み込まれた構造であってもよい。図１０に示す例では、反射部材２３ｇ，２３ｈが配置されている。
【００３１】
ただし、反射部材が金属である場合には、図７〜図９に示す構造のようにチャンバ１内空間に反射部材が露出していると、チャンバ１内を汚染する原因となるので、図１、図４、図６、図１０に示す構造のように、チャンバ１側から見たときに反射部材が隠れていることが必要である。
【００３２】
なお、図１、図４、図６〜図１０に示したような反射部材の配置パターンの中は、天板の表面に凹部や貫通穴を設けてその凹部や貫通穴の内部に反射部材を配置するものもあるが、本明細書では、これらも含めていずれも「天板の内部に」配置されているとみなすものとする。
【００３３】
また、図４、図６〜図１０に示した構造において、反射部材を天板１５内に配置する際には、図１１に示す反射部材２３ｒのように天板１５に設けられた凹部や貫通穴を完全に満たすように配置してもよいが、図１２に示す反射部材２３ｓのように凹部や貫通穴を完全には満たさずに天板１５の材料との間に間隙２４を残した配置であってもよい。また、反射部材は中実のものに限らず、凹部や貫通穴の側壁に接する部分の面さえあれば、中空のものであってもよい。
【００３４】
図７〜図１０に示したような反射部材の配置パターンにおいても、反射部材の数を増やして天板１５を多重に同心状に区分するようにすれば、天板１５内の各位置における高周波の蓄積エネルギーをさらに細かく制御することが可能となる。また、図４、図６〜図１０ではいずれも反射部材によって天板を同心状に区分しているが、反射部材の配置パターンを変更して、天板の区分の仕方を同心状以外としてもよい。
【００３５】
（実施の形態３）
（構成）
図１３を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるプラズマ処理装置について説明する。このプラズマ処理装置では、天板１５のチャンバ１側の表面に凹部２５ａ，２５ｂが設けられている。凹部２５ａ，２５ｂは、チャンバ１内の空間に向けて開放されている。
【００３６】
（作用・効果）
このプラズマ処理装置では、チャンバ１内にプラズマ１３が発生すると、プラズマ１３は、凹部２５ａ，２５ｂの内部にまで入りこんでくる。プラズマ１３が十分高密度な状態で凹部２５ａ，２５ｂの内部に存在することにより、天板１５内部を水平方向に伝播してきた高周波は天板内から凹部２５ａ，２５ｂ内のプラズマの内部に進入しようとする際に反射することとなる。すなわち、凹部内に入りこんだプラズマを波反射手段として利用する構造となる。
【００３７】
上記各実施の形態において、互いに隣接する波反射手段同士に挟まれた部分の長さ、すなわち、図１４における長さＡ，Ｂが、いずれも高周波が天板材質中を伝播するときの波長の１／２倍以上であることが好ましい。このようになっていれば、波反射手段同士に挟まれた部分に強い定在波を生じさせることができるので、チャンバ１内のプラズマ近傍に強い電界を生じることができるので、プラズマに向けてより効率的に電力を供給することができる。
【００３８】
上記各実施の形態において、図１４における長さＣ、すなわち、凹部における天板の厚みが高周波が天板材質中を伝播するときの波長の１／２倍以下であることが好ましい。このようになっていれば、凹部が存在することによって天板が薄くなっている部分において定在波が生じることを防止できる。したがって、凹部によって隔てられた隣接する領域同士の間での定在波の発生状況を別個独立に制御することが可能となる。さらに、凹部における天板の厚みが高周波が天板材質中を伝播するときの波長の１／４倍以下であることが好ましい。このようになっていれば、凹部が存在することによって天板が薄くなっている部分において定在波が生じることをより確実に防止できる。
【００３９】
（実施の形態４）
（構成）
図１５を参照して、本発明に基づく実施の形態４におけるプラズマ処理装置について説明する。このプラズマ処理装置においては、天板１５の下側表面に凹部２６が同心状に配置されている。アンテナ板３ｃにはスロット穴２０が設けられているが、凹部２６とスロット穴２０とがそれぞれ上下方向に対応する位置に配置されている。
【００４０】
実施の形態２におけるプラズマ処理装置（図４参照）では、天板１５の厚い部分に対応するようにスロット穴２０が配置されていたが、実施の形態４におけるプラズマ処理装置では、天板１５の薄い部分に対応するようにスロット穴２０が配置されているといえる。
【００４１】
（作用・効果）
このプラズマ処理装置では、スロット穴２０から下向きに放出された高周波は、天板１５の薄い部分に供給されるので、天板１５内に定在波を生じにくくなる。供給された高周波は定在波と化すよりむしろそのまま天板１５を通過して、凹部２６を経てチャンバ１内空間に向かって放射される。凹部２６内はプラズマが入ってくることができる空間となるのでスロット穴２０からプラズマまでの距離は短くなり、プラズマに対する電力供給効率は上がる。また、天板１５には薄い部分と同時に厚い部分もあるので、天板１５の機械的強度は十分確保される。
【００４２】
一方、凹部２６として天板１５の薄くなっている部分では天板１５の下面から被処理物までの距離が長くなるため、プラズマ発生面が被処理物から遠ざかり、被処理物に対するプラズマ処理効率は若干低下するが、凹部２６内においては高周波の側方に向かう成分は凹部２６の側壁によって反射されて下方に向かうため、高周波の下方への指向性は高まる。
【００４３】
このプラズマ処理装置では、天板内に定在波が発生するのを防ぐことができ、スロット穴および凹部の配置によってチャンバ内のプラズマへの高周波の供給具合の分布を設定することができるので、チャンバ内に所望のプラズマ分布を実現することができる。
【００４４】
なお、実施の形態２と実施の形態４とを融合した考え方として、天板１５の厚い部分と薄い部分の双方にそれぞれ対応してアンテナ板３ｃにスロット穴２０を配置してもよい。そのようにした場合においても、各スロット穴の形状や大きさを適宜変更することによって、天板内の電磁気的状態を所望の状態にすることができるからである。
【００４５】
（実施の形態５）
（構成）
図１６を参照して、本発明に基づく実施の形態５におけるプラズマ処理装置について説明する。このプラズマ処理装置においては、天板１５は、上天板１５ｓと下天板１５ｔとの２枚からなる。下天板１５ｔの上側表面に凹部２７が同心状に配置されている。アンテナ板３ｃにはスロット穴２０が設けられているが、凹部２７とスロット穴２０とがそれぞれ上下方向に対応する位置に配置されている。下天板１５ｔの上側には、凹部２７を塞ぐように接する上天板１５ｓが配置されている。上天板１５ｓと下天板１５ｔとは、同じ材質からなる。
【００４６】
（作用・効果）
このプラズマ処理装置では、スロット穴２０の真下は薄い上天板１５ｓを介して凹部２７となっているので、スロット穴２０から下向きに放射された高周波は上天板１５ｓを通過して凹部２７を経て、下天板１５ｔを通過してチャンバ１内空間へと向かう。上天板１５ｓも下天板１５ｔも薄いので、高周波は天板１５の内部で定在波になりにくい。また、天板１５には薄い部分と同時に厚い部分もあるので、天板１５の機械的強度は十分確保される。さらに、高周波は凹部２７を通過する際に側方へ向かう成分が凹部２７の側壁で反射されるために下方に向かう指向性がより強まる。凹部２７は下天板１５ｔのチャンバ１側の面ではなく上側の面にあるので、プラズマ発生面を被処理物から遠ざけることなく、指向性を高めることができる。その結果、被処理物の近傍でのプラズマやラジカルの密度を改善することができる。
【００４７】
なお、実施の形態４，５で示した以外の形状であっても、スロット穴の真下に当たる位置で天板が薄くなるような構造にすることで、天板内での定在波の発生を防止し、高周波の下方への指向性を上げることができる。したがって、チャンバ内に所望のプラズマ分布を実現することができる。
【００４８】
なお、上記各実施の形態に挙げた例では、天板内に設けた反射面はいずれも鉛直方向に沿った面（天板の主表面に垂直な面）としたが、反射面はそのような向きのものに限られない。たとえば、天板の主表面に対して傾斜した向きの面のものであってもよい。
【００４９】
なお、本明細書では、「高周波」という表現を用いているが、高周波にはマイクロ波も含まれるものとする。
【００５０】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、天板内部での高周波の不所望な伝播を妨げることができ、天板内の電磁気的状態を好ましい状態にすることができる。特に径方向の高周波の伝播を妨げることができ、中心部と外縁部との間で生じる天板内の電界強度の偏在を是正することができる。その結果、チャンバ内のプラズマ密度分布をより均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に基づく実施の形態１におけるプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図２】  本発明に基づく実施の形態１におけるプラズマ処理装置の天板内部の電界強度分布を示す説明図である。
【図３】  本発明に基づく実施の形態１，２におけるプラズマ処理装置のチャンバ内のプラズマ密度分布を示すグラフである。
【図４】  本発明に基づく実施の形態２における第１のプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図５】  本発明に基づく実施の形態２における第１のプラズマ処理装置の天板内部の電界強度分布を示す説明図である。
【図６】  本発明に基づく実施の形態２における第２のプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図７】  本発明に基づく実施の形態２における第３のプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図８】  本発明に基づく実施の形態２における第４のプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図９】  本発明に基づく実施の形態２における第５のプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図１０】  本発明に基づく実施の形態２における第６のプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図１１】  本発明に基づく実施の形態２における反射部材の配置の仕方の第１の説明図である。
【図１２】  本発明に基づく実施の形態２における反射部材の配置の仕方の第２の説明図である。
【図１３】  本発明に基づく実施の形態３におけるプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図１４】  本発明に基づく実施の形態１〜３におけるプラズマ処理装置の各部分の長さを示す説明図である。
【図１５】  本発明に基づく実施の形態４におけるプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図１６】  本発明に基づく実施の形態５におけるプラズマ処理装置の部分断面図である。
【図１７】  従来技術に基づくプラズマ処理装置の断面図である。
【図１８】  従来技術に基づくプラズマ処理装置の天板内部の電界強度分布を示す説明図である。
【図１９】  従来技術に基づくプラズマ処理装置のチャンバ内のプラズマ密度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１  チャンバ、３  アンテナ部、３ａ  アンテナカバー、３ｂ  遅波板、３ｃアンテナ板、５  マイクロ波発生器、６  導波管、６ａ  内側導体、６ｂ  外側導体、７  サセプタ、９  真空ポンプ、１１  基板、１３  プラズマ、１５  天板、１５ｓ  上天板、１５ｔ  下天板、１６  天板押さえリング、１７  アンテナ部押さえリング、１８  強電界領域、２０  スロット穴、２１，２２  凹部、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｒ，２３ｓ  反射部材、２４  間隙、２５ａ，２５ｂ，２６，２７  凹部、Ａ，Ｂ，Ｃ  曲線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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１４】
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【図１５】
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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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