(57)【要約】【課題】マイクロ波の表面波を伝搬させるために大面積の誘電体を必要としないプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】マイクロ波プラズマ処理装置１００は、マイクロ波を出力するマイクロ波源４０と、マイクロ波源４０から出力されたマイクロ波を伝送させる方形導波管３１と、方形導波管３１を介して供給されたマイクロ波のエネルギーによりガスを励起させてプラズマを生成し、減圧された処理室内にて被処理体にプラズマ処理を施す処理容器１０と、複数のスロット３２ａが形成された金属のスロットアンテナ３２と、マイクロ波源４０と処理容器１０との間に設けられ、マイクロ波を透過させる誘電部材と、を備え、マイクロ波を処理容器１０の内壁を形成するスロットアンテナ３２の金属面に沿って伝搬させる。これにより、マイクロ波のエネルギーによってガスを励起させてプラズマを生成し、処理室内にて基板Ｇにプラズマ処理を施す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を出力する電磁波源と、
前記電磁波源から出力された電磁波を伝送させる導波管と、
前記導波管を介して供給された電磁波のエネルギーによりガスを励起させてプラズマを生成し、減圧された処理室内にて被処理体にプラズマ処理を施す処理容器と、
複数のスロットが形成された金属のスロットアンテナと、
前記電磁波源と前記処理容器との間に設けられ、前記電磁波を透過させる誘電部材と、を備え、
前記電磁波を前記処理容器の内壁を形成する前記スロットアンテナの金属面に沿って伝搬させるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記スロットアンテナは、前記導波管に隣接して設けられ、
前記誘電部材は、前記複数のスロットの内部を閉塞する複数のスロット内誘電部材を含む請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記スロット内誘電部材の一端は、前記スロットアンテナの金属面より前記処理室側に突出している請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記スロット内誘電部材の少なくとも一つは、その突出部分が面取りされている請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記スロット内誘電部材の突出部分は、少なくともスロット群の中心に対して外側の面が面取りされている部分と、スロット群の中心に対して内側の面が面取りされている部分とを有する請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記スロット群の中心に対して外側の面が面取りされている部分とスロット群の中心に対して内側の面が面取りされている部分とは、その面積比が各スロット内誘電部材を透過して前記スロットアンテナの金属面を伝搬する際の電磁波のエネルギーの分配比に応じた比になるように形成されている請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記スロット群の中心に対して外側の面が面取りされている部分の面積は、前記スロット群の中心に対して内側の面が面取りされている部分の面積より大きい請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記スロット内誘電部材の突出部分には、傾斜が設けられている請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記誘電部材は、前記導波管の少なくとも一部を閉塞する誘電体窓を含む請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記誘電体窓と前記導波管とは鋳ぐるみにより前記処理室内の気密を保持する請求項９に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記スロット内誘電部材と前記スロットアンテナとは鋳ぐるみにより前記処理室内の気密を保持する請求項２に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記スロット内誘電部材と前記スロットアンテナとは、該スロット内誘電部材と該スロットアンテナの間に封止材を設けることにより前記処理室内の気密を保持する請求項２に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１３】
電磁波源から電磁波を出力するステップと、
前記出力された電磁波を導波管内に伝送させ、前記電磁波源とプラズマ処理を行う処理容器との間に設けられた誘電部材に電磁波を透過させるステップと、
前記透過した電磁波を、前記処理容器の処理室の内壁を形成する前記スロットアンテナの金属面に沿って伝搬させるステップと、
前記スロットアンテナの金属面に沿って伝搬した電磁波のエネルギーによりガスを励起させてプラズマを生成し、減圧された前記処理室内にて被処理体にプラズマ処理を施すステップと、
を含むプラズマ処理装置の給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを励起させて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置の給電に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体窓を通して供給されるエネルギーにより生成されるプラズマには、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＰ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ  Ｗａｖｅ  Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｗａｖｅ  Ｐｌａｓｍａ）等がある。このうち、マイクロ波プラズマ処理装置では、磁場が不要であることや、カットオフ密度（表面波励起の臨界密度）以上の高密度プラズマの生成が容易であること等の利点がある。【０００３】
たとえば、特許文献１では、マイクロ波プラズマ処理装置の一つであるＲＬＳＡ（Ｒａｄｉａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｓｌｏｔ  Ａｎｔｅｎｎａ）装置が開示されている。ＲＬＳＡ装置では、処理室の天井面に円盤状の誘電体窓が設けられている。マイクロ波は、多数のスロット（開口）に通され、誘電体窓を透過して処理室内に導入される。処理室内にて生成されるプラズマの電子密度がカットオフ密度を超えるとき、誘電体窓とプラズマとの境界面に沿って、径方向及び方位角方向に表面波の伝搬が可能となる。表面波は伝搬しながら、その一部をエバネッセント波（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ  ｗａｖｅ）としてプラズマに吸収される。エバネッセント波のもつ電界エネルギーはプラズマの生成及び維持に使われる。以下では、誘電体窓とプラズマとの境界面に沿って伝搬する表面波を、誘電体表面波（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｗａｖｅ）とも称呼する。【０００４】
特許文献１では、また、処理室の天井に設置された大面積の誘電体により、外部の大気空間から処理室内を封止して処理室内の気密を保持していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、誘電体窓は大面積であり、製造が難しいだけでなく高価であった。また、プロセス毎に加熱と冷却とが繰り返され、その度に誘電体に応力が掛かって誘電体が割れる可能性があった。さらに、誘電体がプラズマ中の主にイオンによりスパッタされ、これにより生じる誘電体片が処理室内で真空汚染を引き起こし、コンタミネーションの原因になる場合があった。【０００７】
これに対して、天井に金属製のアンテナを設置し、その金属表面のシース層を誘電体層として機能させ、シースとプラズマとの境界面に沿って表面波を伝搬させる構成にすれば、天井に大面積の誘電体を設置しなくてもマイクロ波の電界エネルギーをプラズマに吸収させることができる。【０００８】
上記課題を解消するために、本発明は、マイクロ波の表面波を伝搬させるために大面積の誘電体を必要としないプラズマ処理装置及びそのプラズマ処理装置を用いた給電方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、電磁波を出力する電磁波源と、前記電磁波源から出力された電磁波を伝送させる導波管と、前記導波管を介して供給された電磁波のエネルギーによりガスを励起させてプラズマを生成し、減圧された処理室内にて被処理体にプラズマ処理を施す処理容器と、複数のスロットが形成された金属のスロットアンテナと、前記電磁波源と前記処理容器との間に設けられ、前記電磁波を透過させる誘電部材と、を備え、前記電磁波を前記処理容器の内壁を形成する前記スロットアンテナの金属面に沿って伝搬させるプラズマ処理装置が提供される。【００１０】
かかる構成によれば、電磁波源と処理容器との間に誘電部材が設けられる。これにより、電磁波源が配置されている大気側と処理容器内の減圧側とを遮断することができる。また、電磁波は、誘電部材を透過しながら導波管を伝送して処理室内に供給され、処理室の内壁を形成するスロットアンテナの金属面とプラズマとの境界面を表面波となって伝搬する。伝搬中、表面波の一部はエバネッセント波としてプラズマに吸収され、その電界エネルギーはプラズマの生成及び維持に使うことができる。【００１１】
これによれば、処理室の天井面に被処理体と対向して大面積の誘電体窓を設ける必要がない。よって、被処理体の上方に大面積の誘電体が存在しないので、誘電体窓がスパッタされて処理室内の真空汚染が発生することを防止することができる。これにより、コンタミネーションの問題を回避することができる。また、プロセス毎に加熱と冷却とが繰り返され、その度に誘電体に応力が掛かって誘電体窓に割れが生じる危険性も回避することができる。さらに、高価な大面積の誘電体窓を不要としたことにより、コストを低減することができる。また、電磁波の伝送に導波管を用いたことにより、電磁波の伝送に同軸管を用いた場合に比べて装置を小型化でき、コストを抑えることができる。なお、以下では、スロットアンテナの金属面とプラズマとの境界面に沿って伝搬する表面波を、金属表面波（Ｍｅｔａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｗａｖｅ）とも称呼する。【００１２】
前記スロットアンテナは、前記導波管に隣接して設けられ、前記誘電部材は、前記複数のスロットの内部を閉塞する複数のスロット内誘電部材を含んでいてもよい。【００１３】
前記スロット内誘電部材の一端は、前記スロットアンテナの金属面より前記処理室側に突出していてもよい。【００１４】
前記スロット内誘電部材の少なくとも一つは、その突出部分が面取りされていてもよい。【００１５】
前記スロット内誘電部材の突出部分は、少なくともスロット群の中心に対して外側の面が面取りされている部分と、スロット群の中心に対して内側の面が面取りされている部分とを有していてもよい。【００１６】
前記スロット群の中心に対して外側の面が面取りされている部分とスロット群の中心に対して内側の面が面取りされている部分とは、その面積比が各スロット内誘電部材を透過して前記スロットアンテナの金属面を伝搬する際の電磁波のエネルギーの分配比に応じた比になるように形成されていてもよい。【００１７】
前記スロット群の中心に対して外側の面が面取りされている部分の面積は、前記スロット群の中心に対して内側の面が面取りされている部分の面積より大きくてもよい。【００１８】
前記スロット内誘電部材の突出部分には、傾斜が設けられていてもよい。【００１９】
前記誘電部材は、前記導波管の少なくとも一部を閉塞する誘電体窓を含んでいてもよい。【００２０】
前記誘電体窓と前記導波管とは鋳ぐるみにより前記処理室内の気密を保持してもよい。【００２１】
前記スロット内誘電部材と前記スロットアンテナとは鋳ぐるみにより前記処理室内の気密を保持してもよい。【００２２】
前記スロット内誘電部材と前記スロットアンテナとは、該スロット内誘電部材と該スロットアンテナの間に封止材を設けることにより前記処理室内の気密を保持してもよい。【００２３】
上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、電磁波源から電磁波を出力するステップと、前記出力された電磁波を導波管内に伝送させ、前記電磁波源とプラズマ処理を行う処理容器との間に設けられた誘電部材に電磁波を透過させるステップと、前記透過した電磁波を、前記処理容器の処理室の内壁を形成する前記スロットアンテナの金属面に沿って伝搬させるステップと、前記スロットアンテナの金属面に沿って伝搬した電磁波のエネルギーによりガスを励起させてプラズマを生成し、減圧された前記処理室内にて被処理体にプラズマ処理を施すステップと、を含むプラズマ処理装置の給電方法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、大面積の誘電体窓を必要とせず、スロット内誘電部材にマイクロ波を透過させて、処理室の内壁を形成するスロットアンテナの金属面とプラズマとの境界面に表面波を伝搬させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置の縦断面図（図２の２−２断面）である。
【図２】同実施形態に係るプラズマ処理装置の天井面（図１の１−１断面）を示した図である。
【図３Ａ】同実施形態に係るプラズマ処理装置のマイクロ波の伝搬を説明するための図（図２の３−３断面）である。
【図３Ｂ】従来のプラズマ処理装置のマイクロ波の伝搬を説明するための図である。
【図４Ａ】同実施形態に係る誘電体部材に形成されたＣ面を示す。
【図４Ｂ】Ｃ面の幅と電力反射との関係を示したシミュレーション結果である。
【図５Ａ】外側及び内側のＣ面の幅の比とマイクロ波のエネルギーの分配比との関係を模式的に示した図である。
【図５Ｂ】外側及び内側のＣ面の幅の比とマイクロ波のエネルギーの分配比との関係を模式的に示した図である。
【図６】誘電体部材に形成されたＣ面の他の例である。
【図７】誘電体部材に形成されたＣ面の他の例である。
【図８Ａ】本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置の縦断面の模式図である。
【図８Ｂ】本発明の第３実施形態に係るプラズマ処理装置の縦断面の模式図である。
【図８Ｃ】本発明の第４実施形態に係るプラズマ処理装置の縦断面の模式図である。
【図９】Ｃ面の幅と放射距離比との関係を示したシミュレーション結果である。
【図１０】スロット群の変形例を説明するための図である。
【図１１】スロット群の変形例を説明するための図である。
【図１２】スロット群の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置について、図１及び図２を参酌しながら説明する。図１は、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図（図２の２−２断面）であり、図２は、マイクロ波プラズマ処理装置の天井面を示した図（図１の１−１断面）である。マイクロ波プラズマ処理装置１００は、マイクロ波のエネルギーにより所望のガスを励起させてプラズマを生成し、処理室内にて基板にプラズマ処理を施す装置である。プラズマ処理には、成膜処理やエッチング処理等、プラズマの作用により基板Ｇに加工を施すすべての処理が含まれる。
【００２８】
（マイクロ波プラズマ処理装置の構成）
マイクロ波プラズマ処理装置１００は、処理容器１０と蓋体２０とを備えている。処理容器１０は、その上部が開口された有底立方体形状を有している。処理室Ｕは、処理容器１０と蓋体２０とにより画成され、その接面に設けられたＯリング２１により処理室Ｕの気密が保持されている。処理容器１０および蓋体２０は、たとえば、アルミニウム等の金属からなり、電気的に接地されている。
【００２９】
処理容器１０の中央にはサセプタ１１（載置台）が設けられていて、サセプタ１１に基板Ｇを載置するようになっている。サセプタ１１は、たとえば窒化アルミニウムからなり、その内部には、給電部１１ａおよびヒータ１１ｂが設けられている。
【００３０】
給電部１１ａには、整合器１２ａ（たとえば、コンデンサ）を介して高周波電源１２ｂが接続されている。また、給電部１１ａには、コイル１３ａを介して高圧直流電源１３ｂが接続されている。整合器１２ａ、高周波電源１２ｂ、コイル１３ａおよび高圧直流電源１３ｂは、処理容器１０の外部に設けられている。高周波電源１２ｂおよび高圧直流電源１３ｂは、接地されている。
【００３１】
給電部１１ａは、高周波電源１２ｂから出力された高周波電力により処理容器１０の内部に所定のバイアス電圧を印加するようになっている。また、給電部１１ａは、高圧直流電源１３ｂから出力された直流電圧により基板Ｇを静電吸着するようになっている。ヒータ１１ｂには、処理容器１０の外部に設けられた交流電源１４が接続されていて、交流電源１４から出力された交流電圧により基板Ｇを所定の温度に保持するようになっている。
【００３２】
処理容器１０の底面は筒状に開口され、その外部周縁にはベローズ１５の一端が装着されている。また、ベローズ１５の他端は昇降プレート１６に固着されている。このようにして、処理容器１０底面の開口部分は、ベローズ１５および昇降プレート１６により密閉されている。
【００３３】
サセプタ１１は、昇降プレート１６上に配置された筒体１７に支持されていて、昇降プレート１６および筒体１７と一体となって昇降し、これにより、サセプタ１１を処理プロセスに応じた高さに調整するようになっている。また、サセプタ１１の周囲には、処理室Ｕのガスの流れを好ましい状態に制御するためのバッフル板１８が設けられている。
【００３４】
処理容器１０の底部には、処理容器１０の外部に設けられた真空ポンプ（図示せず）が備えられている。真空ポンプは、ガス排出管１９を介して処理容器１０内のガスを排出することにより、処理室Ｕを所望の真空度まで減圧する。
【００３５】
蓋体２０には、矩形状の方形導波管３１及びスロットアンテナ３２が設けられている。図１の１−１断面である装置天井面の図２にも示したように、方形導波管３１は蓋体２０の内部に平行に６本並べて設けられている。方形導波管３１はマイクロ波源４０から出力されたマイクロ波を伝送させる伝送線路（導波管）の一つである。
【００３６】
図１に戻って、方形導波管３１の内部は、フッ素樹脂（たとえばテフロン（登録商標））、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英等の誘電部材３３で充填されている。誘電部材３３により、λｇ１＝λｃ／（ε１）１／２の式に従って各方形導波管３１を伝送するマイクロ波の管内波長λｇ１が制御される。ここで、λｃは自由空間の波長、ε１は誘電部材３３の誘電率である。
【００３７】
各方形導波管３１は、上部にて開口し、その開口には、可動部３４が昇降自在に挿入されている。可動部３４は、アルミニウムなどの非磁性体である導電性材料から形成されている。蓋体２０の外部であって各可動部３４の上面には、昇降機構３５がそれぞれ設けられていて、可動部３４を昇降移動させる。かかる構成により、方形導波管３１は、誘電部材３３の上面までを限度として可動部３４を昇降移動させるにより、その高さを変更可能になっている。
【００３８】
スロットアンテナ３２は、方形導波管３１の下部にて蓋体２０と一体となって構成されている。スロットアンテナ３２スロットアンテナ３２は、アルミニウムなどの非磁性体である金属から形成されている。スロットアンテナ３２には、各方形導波管３１の下面にて、図２に示したスロット群３２ａｇが設けられている。スロット群３２ａｇは、方形導波管３１の長辺側の面（Ｈ面）に形成されている。
【００３９】
各スロット群３２ａｇは、スロット３２ａ１〜３２ａ４（以下、スロット３２ａとも称呼する。）の４つのスロット（開口）から形成され、管内波長λｇ１／２のピッチで等間隔に配置されている。スロット３２ａ１〜３２ａ４は、スロット群３２ａｇの中心に対向して隣り合うスロット間の距離がすべて等しい。また、１つのスロット群３２ａｇに含まれる４つのスロット３２ａ１〜３２ａ４は点対称に配置される。方形導波管３１は、たとえば図１や図８Ａに模式したように、蓋体２０に矩形状の溝を掘って形成した部分と、スロットアンテナ３２の上面とにより構成されている。
【００４０】
図１に示したように、各スロット３２ａの内部は、フッ素樹脂、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英などの誘電体で形成されたスロット内誘電部材３６により充填され、これによりスロット３２ａは閉塞されている。
【００４１】
図３Ａは、図２の３−３断面を示している。図３Ａに示したように、各スロット３２ａ１，スロット３２ａ３の位置では、方形導波管３１の内部空間に形成されるマイクロ波の定在波の振幅の絶対値が等しい。図３Ａに示されていないスロット３２ａ２，スロット３２ａ４も同様である。これにより、方形導波管３１を伝送したマイクロ波のうち、各スロット３２ａ１〜３２ａ４から処理室内に供給されるマイクロ波の振幅の絶対値は等しくなる。よって、スロット内誘電部材３６が同一形状の場合、各スロット３２ａ１〜３２ａ４から供給されたマイクロ波の電界強度はほぼ等しくなり、金属表面波ＭＳＷ（Ｍｅｔａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｗａｖｅ）となってスロットアンテナ３２の金属面とプラズマとの境界面を伝搬する。伝搬中、均等に配分された電界エネルギーにより均一なプラズマを生成することができる。
【００４２】
本実施形態では、スロット内部誘電体３６とスロット３２ａとの間を多数の封止材により封止しているが、スロット内誘電部材３６とスロットアンテナ３２とを鋳ぐるみにより作成してもよい。つまり、アルミナ（スロット内誘電部材３６）の周囲にアルミニウムやアルミニウム合金の金属浴湯を流し込んで鋳ぐるむ。鋳ぐるみの詳細については、例えば、特開昭６４−５３７６１号公報に記載されている。これにより、スロット内誘電部材３６をスロット３２ａ内に密着させて埋設させることができる。この結果、大気と連通した方形導波管３１等と真空状態にある処理室内部とを遮断することができる。これにより、処理室Ｕの気密を保ちながら、マイクロ波をスロット内誘電部材３６に透過させることができる。その際、スロット内誘電部材３６により、λｇ２＝λｃ／（ε２）１／２の式に従って各スロット３２ａの管内波長λｇ２が制御される。ここで、ε２はスロット内誘電部材３６の誘電率である。
【００４３】
製造時、スロット内誘電部材３６とスロットアンテナ３２とは、所定の温度で一体焼成されてもよい。これによれば、一体焼成により、スロット内誘電部材３６とスロットアンテナ３２とが隙間なく密着される。
【００４４】
図２に示したように、３つのマイクロ波源４０は、Ｙ分岐管４１（Ｙ分岐した導波管）を介してそれぞれ２本の方形導波管３１に連結されている。このようにして、３つのマイクロ波源４０から出力されたマイクロ波は、Ｙ分岐管４１にてＹ分岐しながら蓋体２０内の６つの方形導波管３１に伝送される。方形導波管３１を伝送されたマイクロ波は、スロット３２ａから入射され、複数のスロット内誘電部材３６を透過して処理室内に供給される。Ｙ分岐管４１はマイクロ波源４０から出力されたマイクロ波を伝送させる伝送線路（導波管）の一つである。
【００４５】
本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００では、スロットアンテナ３２の下面にマイクロ波の表面波を伝搬させるための誘電体が設けられていない。よって、図２に示した本装置の天井面では、スロットアンテナ３２の金属面が露出した状態であって、スロット３２ａからスロット内誘電部材３６の端部が突出している状態である。
【００４６】
図１に示したガス供給源４２は、ガスラインＬｉｎと連結している。ガスラインＬｉｎは、図２の天井面に示したように、等間隔に設けられた複数のガス導入管４３に連結している。ガス供給源４２から供給されたガスは、ガスラインＬｉｎを介してそれぞれのガス導入管４３に分流しながら、処理室内に導入される。
【００４７】
冷却水配管４４は、蓋体２０に埋設されていて、本装置の外部に配置された冷媒供給源４５に連結されている。冷媒供給源４５から供給された冷却水は、冷却水配管４４内を循環して冷媒供給源４５に戻ることにより、蓋体２０は、所望の温度に保たれるようになっている。
【００４８】
以上に説明した構成により、図２に示した３つのマイクロ波源４０から出力されたマイクロ波は、方形導波管３１を伝送され、スロットアンテナ３２の各スロット３２ａに入射され、スロット内誘電部材３６を透過して処理室Ｕ内に供給される。ガス供給源４２から供給されたガスは、入射されたマイクロ波の電界エネルギーにより励起し、これにより基板Ｇの上方にプラズマが生成され、基板Ｇ上にプラズマ処理が施される。
【００４９】
（マイクロ波の伝搬）
次に、図３Ａ（図２の３−３断面）を参照しながら、マイクロ波の伝搬について説明する。図３Ａは、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００のマイクロ波の伝搬を示し、図３Ｂは、従来のマイクロ波プラズマ処理装置９９のマイクロ波の伝搬を示している。
【００５０】
従来のマイクロ波プラズマ処理装置９９では、方形導波管３１の下面にスロットアンテナ３２が設けられ、スロットアンテナ３２には複数のスロット３２ａが形成されている点で、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００と同様である。これに加え、従来のマイクロ波プラズマ処理装置９９には、スロットアンテナ３２の下面に密着して大面積の誘電体９０が配設されている。大面積の誘電体９０は、梁９１により固定されている。
【００５１】
従来のマイクロ波プラズマ処理装置９９によれば、方形導波管３１を伝送されたマイクロ波は、スロット３２ａを通り、大面積の誘電体９０を透過して処理室内に供給される。さらに、マイクロ波は、大面積の誘電体９０の表面とプラズマ境界面に沿って伝搬する。伝搬中、マイクロ波の一部は、エバネッセント波としてプラズマに吸収され、プラズマの維持に使われる。図３Ｂでは、大面積の誘電体９０の表面とプラズマ境界面に沿って伝搬するマイクロ波の表面波を誘電体表面波ＤＳＷとして模式的に示している。
【００５２】
これに対して、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００では、図３Ａに示したように、スロットアンテナ３２の下面に誘電体はなく、スロットアンテナ３２が天井面に露出している。この場合、方形導波管３１を伝送されたマイクロ波は、スロット３２ａに入射され、スロット内誘電部材３６を透過して処理室内に供給される。
【００５３】
処理室に供給されたマイクロ波は、天井面に露出したスロットアンテナ３２の金属表面とプラズマ境界面に沿って伝搬する。伝搬中、マイクロ波の一部は、エバネッセント波としてプラズマに吸収され、プラズマの維持に使われる。図３Ａでは、スロットアンテナ３２の金属表面とプラズマ境界面に沿って伝搬するマイクロ波の表面波を金属表面波ＭＳＷとして模式的に示している。
【００５４】
（金属表面波の伝搬と周波数との関係）
プラズマの誘電率は、εｒ′−ｊεｒ″で表わされる。プラズマの誘電率には損失成分もあるため、プラズマの誘電率は複素数で表現される。プラズマの誘電率の絶対値εｒ′は通常−１よりも小さい。プラズマの誘電率は、次式（１）で表される。
【００５５】
【数１】
2010140526.tif 000003
【００５６】
また、プラズマにマイクロ波を入射したときの伝搬特性は、次式（２）にて表される。
【数２】
2010140526.tif 000004
ここで、ｋは波数、ｋ０は真空中の波数、ωは金属表面波の周波数、νｃは電子衝突周波数、ωｐｅは次式（３）で表される電子プラズマ周波数である。
【００５７】
【数３】
2010140526.tif 000005
ここで、ｅは素電荷、ｎｅはプラズマの電子密度、ε０は真空中の誘電率、ｍｅは電子の質量である。
【００５８】
進入長δは、マイクロ波を入射したとき、マイクロ波がどれだけプラズマ内部に入射可能であるかを示す。具体的には、マイクロ波の電界強度Ｅがプラズマの境界面での電界強度Ｅ０の１／ｅに減衰するまでに進入した距離が進入長δである。進入長δは、次式（４）で表される。
2010140526.tif 000006
ｋは波数である。
【００５９】
電子密度ｎｅが次式（５）で表されるカットオフ密度ｎｃより大きい場合、マイクロ波はプラズマ中を伝搬することができず、プラズマに入射されたマイクロ波は急速に減衰する。換言すれば、電子密度ｎｅがカットオフ密度ｎｃより大きい場合、マイクロ波は、プラズマ表面付近で反射され、処理室の内面を表面波として伝搬する。
2010140526.tif 000007
【００６０】
式（５）によれば、カットオフ密度ｎｃは、ωは金属表面波の周波数の２乗に比例する。これは、９１５ＭＨｚの周波数のマイクロ波を用いた場合には、２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を用いた場合に対して電子密度ｎｅが１／７程度でも安定したプラズマが得られることを示す。これにより、低エネルギーでもプラズマが生成され、ダメージの非常に小さいプロセスが可能になり、プロセスウィンドウを広くすることができる。
【００６１】
たとえば９１５ＭＨｚの周波数では、表面付近の電子密度が１×１０１１ｃｍ−３程度の低密度プラズマでも金属表面波ＭＳＷが処理室の内面を長く伝搬する。式（１）によれば、周波数を下げるとプラズマの誘電率の実部εｒ′が負に大きくなり、プラズマインピーダンスが小さくなる。従って、プラズマにかかるマイクロ波電界がシースにかかるマイクロ波電界と比較して弱くなり、プラズマ中におけるマイクロ波の損失が小さくなるため、金属表面波ＭＳＷの減衰量が減少する。従って、金属表面波ＭＳＷの減衰量が少ない１〜２ＧＨｚ以下のマイクロ波を供給するとより好ましい。
【００６２】
図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置１００において、スロット３２ａから放出されたマイクロ波が処理容器１０の内壁（スロットアンテナ３２の金属面及び処理容器の金属側壁）に沿って基板Ｇの周辺まで伝搬してしまうと、処理容器１０内に生成されるプラズマが不均一になりプロセスの均一性が悪化したり、処理容器１０内に基板Ｇを搬入出させる際に開閉されるゲートバルブや、基板Ｇを載置させるサセプタ１１が劣化する等の弊害が生じる。よって、金属表面波ＭＳＷがスロットアンテナ３２の金属面に沿って伝搬する間に十分減衰しない場合には、金属表面波ＭＳＷを反射させてそれ以上伝搬させない手段が必要になる。
【００６３】
そこで、天井面を形成するスロットアンテナ３２の外周近傍の金属面には、略矩形状に溝５０が形成されている。溝５０は、処理容器１０の側壁近傍に該側壁から等間隔離れて設けられ、天井面に形成されたスロット３２ａとガス導入管３６の孔とを取り囲んでいる。これにより、溝５０は、金属表面波ＭＳＷの伝搬を抑制する。なお、溝５０は、スロットアンテナ３２の外周近傍の金属面以外の処理容器１０の内面に設けられていてもよい。また、溝５０の替わりに金属の突出を形成することにより金属表面波ＭＳＷの伝搬を抑制してもよいし、誘電体部材の突出を形成することにより金属表面波ＭＳＷの伝搬を抑制してもよい。
【００６４】
（スロット内誘電部材の突出）
特に、図３Ａに示したように、スロット内誘電部材３６の一端は、スロットアンテナ３２の下面（すなわち、処理室側に露出した金属面）より処理室側に１ｍｍ〜５ｍｍ程度突出している。これにより、マイクロ波がスロット内誘電部材３６から放出されやすいようになっている。
【００６５】
（誘電体部材の面取り）
さらに、図４Ａに示したように、スロット内誘電部材３６の突出部分は、面取りされている。その面取り（Ｃ面：ｃｈａｍｆｅｒ）は、スロット内誘電部材３６の長手方向に沿って形成されている。スロット内誘電部材３６のＣ面は、スロット群の中心に対して外側の面が面取りされている部分（外テーパー）と、スロット群の中心に対して内側の面が面取りされている部分（内テーパー）とを少なくとも有する。外テーパーＯＣの面積は、内テーパーＩＣの面積より大きい。
【００６６】
なお、スロット内誘電部材３６の外テーパーの面取りは、処理室の内壁に最も近いスロット内誘電部材３６にのみ形成されるようにしてもよい。
【００６７】
（マイクロ波のエネルギー分配）
発明者は、面取り部分の形状が、その面取り部分から出力されるマイクロ波のエネルギーにどのように関係するかについてシミュレーションを行った。
【００６８】
図４Ｂに示したシミュレーションでは、スロット群３２ａｇの中心に対して内側の面取り部ＩＣ（内テーパー）の短手方向の幅は０．２ｍｍの固定値とし、スロット群３２ａｇの中心に対して外側の面取り部ＯＣ（外テーパー）の短手方向の幅を０．２ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍと可変に設定した。
【００６９】
その結果、内テーパーＩＣと外テーパーＯＣの寸法比が同じ場合（図５Ａの場合）、内テーパーＩＣに対する外テーパーＯＣの電力反射比は、１．１８（ｅ−５）となった。電力反射比は、内テーパーＩＣにより反射されて戻ってくるマイクロ波と外テーパーＯＣにより反射されて戻ってくるマイクロ波とのエネルギーの分配比を示す。
【００７０】
また、図４Ｂの結果によれば、内テーパーＩＣに対する外テーパーＯＣの寸法比を徐々に大きくしていくと、これに応じて電力反射比も徐々に大きくなり、外テーパーＯＣの寸法を５ｍｍにした場合には、電力反射比は２．３０（ｅ−５）に達した。
【００７１】
内テーパーＩＣの寸法０．２ｍｍに対して、外テーパーＯＣの寸法を０．２ｍｍ〜５ｍｍとしたとき、いずれの場合にも電力反射比は、ｅ−５のオーダーと微少であった。よって、スロット内誘電部材３６に内テーパーＩＣ及び外テーパーＯＣを形成しても、プラズマ生成に消費されずに戻ってくるマイクロ波のエネルギーは微少であり、スロット内誘電部材３６にテーパーの面取りを形成することに問題はないことがわかった。
【００７２】
そこで、次に、発明者は、図９に示した放射距離比のシミュレーションを行った。ここでも、スロット群３２ａｇの中心に対して内側の面取り部ＩＣ（図９のａの内テーパー）の短手方向の幅は０．２ｍｍの固定値とし、スロット群３２ａｇの中心に対して外側の面取り部ＯＣ（図９のａの外テーパー）のの短手方向の幅を０．２ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍと可変に設定した。図９のｃのグラフの横軸は外テーパーの幅を示し、縦軸は内テーパーに対する外テーパーの放射距離比を示す。放射距離比は、内テーパー側に拡散しているプラズマの距離（プラズマの強度に相当）に対する外テーパー側に拡散しているプラズマの距離（プラズマの強度に相当）を示す。
【００７３】
これによれば、内テーパーＩＣ及び外テーパーＯＣの寸法をともに０．２ｍｍとしたとき、外テーパーＯＣと内テーパーＩＣとから出力されるマイクロ波のエネルギーは等分されることがわかる。この状態を、スロット内誘電部材３６の長手方向に垂直な方向の断面を示した図５Ａに模式的に示す。
【００７４】
これに対して、内テーパーＩＣの寸法を０．２ｍｍ、外テーパーＯＣの寸法を５ｍｍとしたとき、放射距離比が最も大きく、外テーパーＯＣから出力されるマイクロ波のエネルギーを、内テーパーＩＣから出力されるマイクロ波のエネルギーの約１．３倍に分配することができることがわかった。この状態を、図５Ｂに模式的に示す。
【００７５】
プラズマは、基板Ｇの上方にて均一に生成されることが好ましい。したがって、内テーパーＩＣ及び外テーパーのＯＣの寸法を等しくした場合、図１１に示したように、スロット３２ａは、スロット群３２ａｇの中心方向Ｃ１に対して隣り合うスロットとの距離Ｓａと、その反対方向で中心方向Ｃ２に対して隣り合うスロットとの距離Ｓｂとがほぼ等しくなる位置に配置することが望ましい。これにより、全てのスロット間の距離が等しくなり、かつ外テーパーＯＣと内テーパーＩＣとから出力されるマイクロ波のエネルギーは等分されることから、均一なプラズマを生成することができる。しかしながら、マイクロ波を効率よく伝送させる導波管の寸法は規格により決まっており、スロット３２ａの配置は、導波管の寸法上の制約を受けることになる。したがって、実際には、図１２に示したように、導波管３１の寸法に応じて、スロット３２ａは、スロット群３２ａｇの中心に寄った位置に配置せざるを得ない。
【００７６】
よって、外テーパーＯＣの面積を内テーパーＩＣの面積より大きく加工して外テーパーＯＣから出力されるマイクロ波のエネルギーを、内テーパーＩＣから出力されるマイクロ波のエネルギーより大きくするように設計すれば、均一なプラズマを生成することができる。
【００７７】
発明者は、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００の場合には、外テーパーＯＣの寸法と内テーパーＩＣの寸法とを「５：０．２」にするとプラズマ密度分布の均一性を図ることができることをシミュレーションにより明らかにした。
【００７８】
以上に説明したように、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００によれば、従来天井面に設けられていた誘電体窓が不要となるため、コンタミの問題やメンテナンスやコストの面で有利な装置を製造できる。
【００７９】
これに加えて、スロット内を閉塞するスロット内誘電部材３６の突出部分の形状を適正化することにより、スロット内誘電部材３６の下部からスロットアンテナ３２の金属面に向けて放射状に放出されるマイクロ波のエネルギーの分配比をコントロールすることができる。
【００８０】
すなわち、スロットアンテナ３２の金属面を伝搬するマイクロ波のエネルギーの分配比が所望の比になるように、外テーパーＯＣ、内テーパーＩＣの面積比を定め、加工する。これにより、スロット群３２ａｇの中心に対して外側に分配されるマイクロ波のエネルギー量を高め、プラズマの均一性を高めることができる。
【００８１】
なお、面取り部分は、スロット群３２ａｇの中心に対して外側に向かう角部及びスロット群３２ａｇの中心に対して内側に向かう角部だけでなく、その他の角部が面取りされていてもよい。たとえば、図６に示したように、スロット内誘電部材３６の側面に外テーパーＯＣ、内テーパーＩＣが設けられていてもよい。この場合にも外テーパーＯＣは内テーパーＩＣより大きく削られている。このようにして外テーパーＯＣから出力されるマイクロ波のエネルギーを内テーパーＩＣより大きくすることによって、均一なプラズマを生成することができる。図７に示したように、図４Ａの面取りＯＣ，ＩＣと図６の外テーパーＯＣ、内テーパーＩＣとを組み合わせた形状としてもよい。もちろん、場合によっては、内テーパーＩＣを外テーパーＯＣより大きく削ったほうがよい場合も考えられる。
【００８２】
また、スロット内誘電部材３６の外テーパーの面取りは、処理室の内壁に最も近いスロット内誘電部材３６にのみ形成されるようにしてもよい。あるいは、処理室の内壁に最も近いスロット内誘電部材３６の外テーパーの面取りを、他のスロット内誘電部材３６の外テーパーの面取りよりも大きくとるように形成してもよい。プラズマは、基板Ｇの上方にて均一に生成されることが好ましい。しかしながら、一般に、外周のプラズマは、中心のプラズマより密度が低くなる傾向がある。これは、プラズマが処理室の内壁側に拡散した場合、壁面近傍にて生じる化学反応（再結合）にプラズマが消費されるためである。したがって、処理室の内壁に最も近いスロット内誘電部材３６の外テーパーＯＣの面積を大きく加工して、プラズマ密度が低くなる傾向がある処理室の内壁側方向に出力されるマイクロ波のエネルギーより大きくするように設計すれば、均一なプラズマを生成することができる。
【００８３】
以上に説明したように、第１実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００によれば、スロットアンテナ３２の下部に大面積の誘電体窓を設けることなく、均一なプラズマを生成することができる。特に、スロット内誘電部材３６の突出部分をマイクロ波プラズマ処理装置１００の構成やプロセス条件に合わせて適正な形状に加工することにより、スロット内誘電部材３６を透過したマイクロ波のエネルギーの分配比を制御することができる。この結果、プラズマ密度を均一化することができる。
【００８４】
第１実施形態では、スロット内誘電部材３６でスロット内を閉塞することにより、スロットアンテナ３２の下部に大面積の誘電体窓を設けることなく、導波管側の大気と処理容器側の真空とを遮断していた。
【００８５】
これに対して、スロット内以外の部分であってマイクロ波源４０と処理容器１０との間に誘電体を設けることにより、導波管側の大気と処理容器側の真空とを遮断してもよい。これによっても、スロットアンテナ３２の下部に大面積の誘電体窓を設けることなく、導波管側の大気と処理容器側の真空とを遮断することができる。
【００８６】
＜第２実施形態＞
たとえば、図８Ａに示した第２実施形態では、マイクロ波源４０と処理容器１０との間であって、方形導波管３１及びＹ分岐管４１の端部に導波管間誘電部材２００が設けられていて、その各接面は封止材２０５により封止されている。これにより、Ｙ分岐管４１内は大気状態になり、方形導波管３１内は真空状態（又は減圧状態）になる。この結果、処理容器１０内を気密に保持できる。なお、導波管間誘電部材２００は、必ずしも方形導波管３１及びＹ分岐管４１の端部に配置されている必要はなく、導波管側の大気と処理容器側の真空とを遮断するように、方形導波管３１又はＹ分岐管４１の少なくとも一部を閉塞していればよい。
【００８７】
導波管間誘電部材２００としては、誘電正接（ｔａｎδ）が０．０００１以下で、かつ大気と真空との間の圧力差に耐えうる強度を持った材質が好ましい。導波管間誘電部材２００の一例としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）が挙げられる。封止材としては、Ｏリングが挙げられる。
【００８８】
本実施形態では、封止材２０５により封止しているが、図８ＡのＭで示した部分の導波管間誘電部材２００と方形導波管３１及びＹ分岐管４１とを鋳ぐるみにより作成してもよい。つまり、アルミナ（導波管間誘電部材２００）の周囲にアルミニウムやアルミニウム合金の金属浴湯を流し込んで鋳ぐるむ。これにより、導波管間誘電部材２００と方形導波管３１及びＹ分岐管４１とを接合させる。なお、以下に説明する第３及び第４実施形態についても鋳ぐるみの製造方法が適用可能である。
【００８９】
第２実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００によっても、スロットアンテナ３２の下部に大面積の誘電体を設けることなく、導波管間誘電部材２００により導波管側の大気と処理容器側の真空とを遮断することができる。これにより、処理容器の天井面を形成するスロットアンテナ３２の金属面に金属表面波（ＭＳＷ）を伝搬させることができる。さらに、マイクロ波源４０までガスが漏れることを抑制することができる。また、第１実施形態では、スロット内誘電部材３６とスロット３２ａとの間を封止する封止材が多数必要であったが、第２実施形態によれば、導波管間誘電部材２００の一箇所のみ封止すればよく、封止材の個数を少なくできる。
【００９０】
＜第３実施形態＞
第２実施形態では、方形導波管３１の内部が真空のため導波管内で放電が生じてしまうおそれがある。そこで、図８Ｂに示した第３実施形態では、第２実施形態の構成に加えて方形導波管３１の内部をフッ素樹脂（たとえばテフロン（登録商標））の誘電体２１０で埋める。これにより、方形導波管３１の内部での異常放電を回避することができる。
【００９１】
また、第３実施形態では、方形導波管３１及び誘電体２１０の隙間にアルゴンガス等の不活性ガスを導入するほうが好ましい。これによれば、処理ガスが処理室側から導波管内に逆流することを防ぐことができる。一方、アルゴンガスが導波管内から処理室内に漏れても、不活性であるため処理室内でのプロセスに影響は生じない。
【００９２】
＜第４実施形態＞
図８Ｃに示した第４実施形態では、第２実施形態で示した導波管間誘電部材２００と第１実施形態で示したスロット内誘電部材３６とを有し、さらに、方形導波管３１の内部にＳＦ６ガス等の絶縁性ガスを導入する。例えば、ＳＦ６ガスは、空気の３倍程度の絶縁性がある。これによっても、方形導波管３１の内部での異常放電を回避することができる。
【００９３】
第４実施形態でスロット内誘電部材３６をスロット内に埋め込んでいるのは、ＳＦ６ガスが処理容器内に流れ込むとプロセスに悪影響を及ぼすので、これを回避するためである。第２及び第３実施形態においても、導波管間誘電部材２００に加え、スロット内誘電部材３６をスロット内に埋め込む構成としてもよい。
【００９４】
なお、以上の各実施形態の説明では、導波管の長辺側の面（Ｈ面）にスロット群を形成したが、導波管の短辺側の面（Ｅ面）に長方形のスロットを形成してもよい。この場合にも、スロットの間隔は管内波長λｇ／２の整数倍の長さとなる。
【００９５】
上記実施形態において、各部の動作は互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作及び一連の処理として置き換えることができる。これにより、プラズマ処理装置の実施形態を、プラズマ処理装置の給電方法の実施形態とすることができる。
【００９６】
これにより、プラズマ処理が施される処理室に電磁波を供給するプラズマ処理装置の給電方法であって、電磁波源から電磁波を出力するステップと、前記出力された電磁波を導波管に伝送させるステップと、前記伝送された電磁波を金属のスロットアンテナに形成された複数のスロットから入射し、該複数のスロット内を閉塞する複数のスロット内誘電部材に透過させるステップと、前記透過した電磁波を、前記処理室の内壁を形成する前記スロットアンテナの金属面に沿って伝搬させるステップと、を含むプラズマ処理装置の給電方法を提供することができる。
【００９７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９８】
たとえば、上記各実施形態にて説明したスロット内誘電部材３６及び導波管間誘電部材２００は、電磁波源と処理容器との間に設けられ、電磁波源が配置された大気側と処理容器内の減圧側とを遮断する誘電部材の一例である。よって、本発明に係る誘電部材は、電磁波源が配置された大気側と処理容器内の減圧側とを遮断することができれば、電磁波源と処理容器との間のどの位置に設けられていてもよい。
【００９９】
本発明に係るプラズマ処理装置は、上記実施形態に示した矩形状のマイクロ波プラズマ処理装置に限られず、スロットを用いて給電するプラズマ処理装置に用いることができる。たとえば、円筒状のＲＬＳＡプラズマ処理装置の場合、天井面に円盤状の誘電体窓を設ける必要はなく、誘電体窓のないラジアルラインスロットアンテナを伝送したマイクロ波は、金属表面波となって天井の内壁を形成する金属面を伝搬する。
【０１００】
また、本発明に係るスロットアンテナは、図２に示したスロット３２ａの配置に限られず、各スロット３２ａから処理室内に供給されるマイクロ波の位相及びエネルギー強度が概ね等しくなる位置に配置することができる。
【０１０１】
スロット位置の具体的変形例について、図１０を参照しながら説明する。本変形例では、複数のスロット３２ａ１〜３２ａ４の長手方向は、方形導波管３１の長手方向に対して４５度傾けた位置にてスロット３２ａ１とスロット３２ａ３、スロット３２ａ２とスロット３２ａ４が、それぞれ互いに対向して口型に形成されている。スロット３２ａ１とスロット３２ａ３の長手方向は、方形導波管３１の長手方向に対して反時計回りに４５度傾けた位置に形成され、スロット３２ａ２とスロット３２ａ４の長手方向は、方形導波管３１の長手方向に対して時計回りに４５度傾けた位置に形成される。
【０１０２】
スロット３２ａ１及びスロット３２ａ３間の距離と、スロット３２ａ２及びスロット３２ａ４間の距離はすべて等しい。また、スロット３２ａ１〜３２ａ４は、隣り合うスロット間の距離がすべて等しい。１つのスロット群３２ａｇに含まれる４つのスロット３２ａ１〜３２ａ４は、点対称に配置される。スロット群３２ａｇは、管内波長λｇ／２のピッチで形成される。
【０１０３】
本変形例では、スロット３２ａ１〜３２ａ４を方形導波管３１の長手方向に対して４５度傾けて配置したことにより、各スロット３２ａ１〜３２ａ４から処理室内に供給されるマイクロ波は、円偏波しながら処理室に供給される。円偏波の場合、発生する電磁界は回転しながらスロット３２ａ１〜３２ａ４から漏れ、処理容器１０の内部に伝わる。
【０１０４】
これに加えて、本変形例では、スロット３２ａ１〜３２ａ４は、方形導波管３１の長手方向に対して４５度傾けて配置される。これにより、天井面を伝搬する金属表面波ＭＳＷは、方形導波管３１の長手方向に対して斜め４５度の方向に向けて放射状に伝搬する。この結果、上記スロット内誘電部材３６の面取りの効果も併せて、処理室の天井面の角方向にも金属表面波ＭＳＷが伝搬しやすいため、より均一なプラズマを生成することができる。したがって、均一なプラズマを生成するためには、スロット３２ａ１〜３２ａ４を方形導波管３１の長手方向に対して４５度傾けた方が、スロット３２ａ１〜３２ａ４を方形導波管３１の長手方向に対して平行及び垂直に配置するより好ましい。
【０１０５】
なお、方形導波管３１の長手方向に対する複数のスロット３２ａ１〜３２ａ４の傾斜角は、４５度でなくてもよく、スロット３２ａ１とスロット３２ａ３の長手方向は、方形導波管３１の長手方向に対して反時計回りにα度（０＜α＜９０）傾けた位置に形成され、スロット３２ａ２とスロット３２ａ４の長手方向は、方形導波管３１の長手方向に対して時計回りにα度（０＜α＜９０）傾けた位置に形成されていればよい。
【０１０６】
この場合にも、スロット３２ａ１〜３２ａ４を方形導波管３１の長手方向に対して任意の角度だけ傾けて配置されているので、各スロット３２ａ１〜３２ａ４から処理室内に供給されるマイクロ波は、円偏波しながら処理室に供給される。
【０１０７】
本発明に係るマイクロ波源４０から出力されるマイクロ波は、８９６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ、９２２ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ等であってもよい。また、マイクロ波源４０は、プラズマを励起するための電磁波を出力する電磁波源の一例であり、１００ＭＨｚ以上の電磁波を出力する電磁波源であれば、マグネトロンや高周波電源も含まれる。
【０１０８】
なお、基板Ｇ（ガラス基板）のサイズは、７２０ｍｍ×７２０ｍｍ以上であればよく、たとえば、Ｇ３基板サイズで７２０ｍｍ×７２０ｍｍ（チャンバ内の寸法：４００ｍｍ×５００ｍｍ）、Ｇ４．５基板サイズで７３０ｍｍ×９２０ｍｍ（チャンバ内の寸法：１０００ｍｍ×１１９０ｍｍ）、Ｇ５基板サイズで１１００ｍｍ×１３００ｍｍ（チャンバ内の寸法：１４７０ｍｍ×１５９０ｍｍ）である。上記大きさの処理室内に１〜８Ｗ／ｃｍ２のパワーのマイクロ波が供給される。
【符号の説明】
【０１０９】
１０      処理容器
２０      蓋体
３１      導波管
３２      スロットアンテナ
３２ａ    スロット
３６      スロット内誘電部材
４０      マイクロ波源
４３      ガス導入管
５０      溝
１００    マイクロ波プラズマ処理装置
２００    導波管間誘電部材
ＭＳＷ    金属表面波
ＤＳＷ    誘電体表面波
【図１】
2010140526.tif 000008
【図２】
2010140526.tif 000009
【図３Ａ】
2010140526.tif 000010
【図３Ｂ】
2010140526.tif 000011
【図４Ａ】
2010140526.tif 000012
【図４Ｂ】
2010140526.tif 000013
【図５Ａ】
2010140526.tif 000014
【図５Ｂ】
2010140526.tif 000015
【図６】
2010140526.tif 000016
【図７】
2010140526.tif 000017
【図８Ａ】
2010140526.tif 000018
【図８Ｂ】
2010140526.tif 000019
【図８Ｃ】
2010140526.tif 000020
【図９】
2010140526.tif 000021
【図１０】
2010140526.tif 000022
【図１１】
2010140526.tif 000023
【図１２】
2010140526.tif 000024
【国際調査報告】
2010140526.tif 000025
2010140526.tif 000026
2010140526.tif 000027
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