(57)【要約】【課題】  大面積に亘って均一な分布のプラズマを安定して形成可能なプラズマ発生装置及びこれを備えたプラズマ処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】  マイクロ波を同軸変換する同軸変換手段と、前記同軸変換されたマイクロ波を通過させる略円環状のリングスロットと、前記リングスロットを通過したマイクロ波を伝搬させる誘電体窓と、を備え、前記誘電体窓を伝搬した前記マイクロ波によりプラズマを生成可能としたことを特徴とするプラズマ発生装置を提供する。【選択図】  図１
2006324551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を同軸変換する同軸変換手段と、
前記同軸変換されたマイクロ波を通過させる略円環状のリングスロットと、
前記リングスロットを通過したマイクロ波を伝搬させる誘電体窓と、
を備え、
前記誘電体窓を伝搬した前記マイクロ波によりプラズマを生成可能としたことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記同軸変換手段は、
前記リングスロットの中心軸と略同軸に設けられた略円筒状の導波管と、前記中心軸付近に設けられた芯体と、を有し、前記中心軸に対して略平行な方向に前記マイクロ波を伝搬させる同軸導入部と、
前記同軸導入部を伝搬した前記マイクロ波を前記中心軸に対して略同軸に設けられた円筒状空間において前記中心軸に対して略垂直な方向に広げ、前記中心軸に対して略同軸に設けられた円環状空間を介して前記リングスロットに導く同軸変換部と、
を有することを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記誘電体窓は、略円板状であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記誘電体窓は、略リング状であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記リングスロットからみて誘電体窓の反対側に設けられた略円板状の遮蔽板をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
マイクロ波を同軸変換する同軸変換手段と、
前記同軸変換手段の中心軸からみて略同一円周上に設けられ前記同軸変換されたマイクロ波を通過させる複数のスロットと、
前記スロットを通過したマイクロ波を伝搬させる誘電体部材と、
を備え、
前記誘電体部材は、前記スロットからみて反対側の先端に向けて径が縮小する突出部を有し、
誘電体部材を伝搬した前記マイクロ波によりプラズマを生成可能としたことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記同軸変換手段は、
前記中心軸と略同軸に設けられた略円筒状の導波管と、前記中心軸付近に設けられた芯体と、を有し、前記中心軸に対して略平行な方向に前記マイクロ波を伝搬させる同軸導入部と、
前記同軸導入部を伝搬した前記マイクロ波を前記中心軸に対して略同軸に設けられた円筒状空間において前記中心軸に対して略垂直な方向に広げ、前記中心軸に対して略同軸に設けられた円環状空間を介して前記リングスロットに導く同軸変換部と、
を有することを特徴とする請求項６記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】
前記突出部の長さは、前記誘電体部材を伝搬する前記マイクロ波の波長の０．８倍以上１．６倍以下であることを特徴とする請求項６または７に記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】
前記円筒状空間の前記中心軸に対して平行な方向の長さをＡ、前記円環状空間の前記中心軸に対して垂直な方向の幅をＢ、前記リングスロットの平均半径をＲ、前記リングスロットの幅をＷとしたときに、
前記Ａと前記Ｂは略同一であり、前記Ｒは前記Ａの略１０倍であり、前記Ｗは前記Ａの０．１倍以上０．３倍以下であることを特徴とする請求項２または７に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１０】
前記円筒状空間は、前記円環状空間とは反対側の隅部に傾斜部を有し、
前記傾斜部の前記中心軸に対して平行な方向の長さをＣ１、前記傾斜部の前記中心軸に対して垂直な方向の長さをＣ２としたときに、
前記Ｃ１と前記Ｃ２は、それぞれ前記Ａの０．５倍以上０．８倍以下であることを特徴とする請求項９記載のプラズマ発生装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載のプラズマ発生装置を備え、
前記生成された前記プラズマによって被処理物のプラズマ処理を実施可能とした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、プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置に関し、特に、プラズマ発生室の内部に任意の分布のプラズマを形成可能なプラズマ発生装置及びこれを備えたエッチング装置などのプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを利用したドライプロセスは、半導体製造装置、金属部品の表面硬化、プラスチック部品の表面活性化、無薬剤殺菌など、幅広い技術分野において活用されている。例えば、半導体や液晶ディスプレイなどの製造に際しては、アッシング、ドライエッチング、薄膜堆積あるいは表面改質などの各種のプラズマ処理が用いられている。プラズマを利用したドライプロセスは、低コストで、高速であり、薬剤を用いないために環境汚染を低減できる点でも有利である。
【０００３】
このようなプラズマ処理を行う装置の代表的なものして、周波数が１００ＭＨｚ〜数１０ＧＨｚのマイクロ波によりプラズマを励起する「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置がある。マイクロ波励起型のプラズマ源は、高周波プラズマ源などに比べてプラズマ電位が低いので、ダメージ無しのレジスト・アッシング（resist ashing）や、バイアス電圧を印加した異方性エッチングなどに広く使われる。
【０００４】
処理すべき半導体ウェーハや液晶ディスプレイ用ガラス基板は、年々大面積化が進められているため、これらをプラズマ処理するために大面積にわたって密度が高く且つ均一なプラズマ発生装置が必要とされている。
【０００５】
このような要求に対して、本発明者のひとりは、方形導波管を介して導波されるマイクロ波を同軸線路を介して環状空間に導入し、複数の円弧状スリットを介してチャンバ内に導入するプラズマ処理装置を開示した（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１２４１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、プラズマ処理の被処理体はますます大型化しつつあり、大面積に亘って均一なプラズマを安定して生成できるプラズマ発生装置が望まれている。また、実際のプラズマの処理に際しては、被処理体の種類や数に応じてプラズマ処理の条件を種々に変える場合も多い。従って、幅広い条件範囲で、安定して均一なプラズマを生成できることが望ましい。
【０００７】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、大面積に亘って均一な分布のプラズマを安定して形成可能なプラズマ発生装置及びこれを備えたプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
マイクロ波を同軸変換する同軸変換手段と、
前記同軸変換されたマイクロ波を通過させる略円環状のリングスロットと、
前記リングスロットを通過したマイクロ波を伝搬させる誘電体窓と、
を備え、
前記誘電体窓を伝搬した前記マイクロ波によりプラズマを生成可能としたことを特徴とするプラズマ発生装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、
マイクロ波を同軸変換する同軸変換手段と、
前記同軸変換手段の中心軸からみて略同一円周上に設けられ前記同軸変換されたマイクロ波を通過させる複数のスロットと、
前記スロットを通過したマイクロ波を伝搬させる誘電体部材と、
を備え、
前記誘電体部材は、前記スロットからみて反対側の先端に向けて径が縮小する突出部を有し、
誘電体部材を伝搬した前記マイクロ波によりプラズマを生成可能としたことを特徴とするプラズマ発生装置が提供される。
【００１０】
一方、本発明のさらに他の一態様によれば、上記のいずれかのプラズマ発生装置を備え、前記生成された前記プラズマによって被処理物のプラズマ処理を実施可能としたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳述したように、本発明によれば、大面積に亘って均一なプラズマの形成が可能なプラズマ発生装置及びプラズマ処理装置を低コストで実現することができる。  
従って、例えば、大面積で均一なプラズマ処理を形成したり、逆に、局所的に強いプラズマ処理を形成することも容易に実現できる。  
その結果として、大面積の半導体ウェーハや液晶ディスプレイ用基板などに対して、均一且つ迅速にエッチング、アッシング、薄膜堆積、表面改質あるいはプラズマドーピングなどのプラズマ処理を実施することができ、あるいは、各種の被処理物に対して、局所的なプラズマ処理を実行することも可能となり、産業上のメリットは多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、具体例を参照しつつ詳細に説明する。  
図１は、本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の要部基本構成を説明するための概念図である。  
また、図２は、そのマイクロ波導入部を拡大して表した斜視断面図であり、図３は、そのプラズマ発生部を拡大して表した斜視断面図である。
【００１３】
本実施形態のプラズマ処理装置は、チャンバ１００と、これに接続されたマイクロ波導入部と、を有する。マイクロ波導入部は、導波管１０と、同軸導入部２０と、同軸変換部３０と、リングスロット４０と、を有する。マイクロ波電源からチューナー（図示せず）を介して供給された周波数が１００ＭＨｚ〜数１０ＧＨｚのマイクロ波Ｍは、断面が略方形の導波管１０を介して伝搬し、同軸導入部２０から同軸変換部３０を経てリングスロット４０に供給される。
【００１４】
同軸導入部２０は、リングスロット４０の中心軸と略同軸に設けられた略円筒状の導波管２２と、その中心軸付近に設けられた芯体２４と、を有し、中心軸に対して略平行な方向にマイクロ波Ｍを伝搬させる。  
同軸変換部３０は、中心軸に対して略同軸に設けられ同軸導入部２０よりも大径の円筒状空間３２と、円環状空間３５と、を有する。これら円筒状空間３２と円環状空間３５は、導波管２２よりも大口径の導波管３１と、その中に設けられた略円板状の遮蔽体３６と、により規定されている。
【００１５】
また、円筒状空間３２は、円環状空間３５とは反対側の隅部に傾斜部３４を有し、マイクロ波Ｍが無用な反射や損失を受けず、同軸変換部３０内を滑らかに伝搬されるようにされている。  
同軸導入部２０を伝搬したマイクロ波Ｍは、円筒状空間３２において中心軸に対して略垂直な方向に広げられ、円環状空間３５を介してリングスロット４０に導かれる。
【００１６】
一方、チャンバ１００の上面は、石英ガラスやアルミナなどの誘電体からなる窓部５０が設けられている。マイクロ波Ｍは、リングスロット４０から窓部５０を介してチャンバ１００の中に導入される。
【００１７】
一方、チャンバ１００は、真空排気手段Ｅによりその内部を減圧状態に維持可能とされている。ステージ１１０の上に被処理物Ｗを載置し、図示しないガス導入系を介して、所定のガスを導入した状態で、マイクロ波Ｍをチャンバ内に導入することによりプラズマを生成する。このプラズマにより、エッチングや表面改質などの各種のプラズマ処理を被処理物Ｗに対して実施できる。
【００１８】
本発明によれば、このようなプラズマ処理装置において、同軸導入部２０、同軸変換部３０からリングスロット４０を介してチャンバ１００にプラズマを導入することにより、大面積にわたり均一なプラズマを安定して生成できる。以下、本発明のプラズマ発生装置の作用について、比較例を参照しつつ説明する。
【００１９】
図４乃至図８は、本発明者が本発明に至る過程で検討した比較例のプラズマ発生装置の要部を表す斜視断面図あるいは断面図である。  
図４に表した比較例の場合、チャンバ１００の上面に誘電体からなる窓部１５０が設けられ、マイクロ波Ｍは同軸導入部１２０から円筒形状のキャビティ１３０を介して導入される。
【００２０】
図５に表した比較例の場合は、同軸ケーブル１２４の芯を誘電体管１６０でかぶせてチャンバ１００の内部に突出させている。
【００２１】
図６に表した比較例の場合は、マイクロ波Ｍは同軸導入部１２０から円筒形状のキャビティ１３０に導入され、互いに分離した複数のスロット状のアンテナ１４０から単一の誘電体の窓部１５０を介してチャンバ１００に導入される。
【００２２】
図７に表した比較例の場合、マイクロ波Ｍは同軸導入部１２０から略円環状のキャビティ１３０に導入され、互いに分離した複数のスロット状のアンテナ１４０から窓部１５０を介してチャンバ１００に導入される。ただしこの場合、誘電体からなる窓部１５０は、互いに分離し、スロット状のアンテナ１４０ごとに設けられている。
【００２３】
以上列挙した比較例において、例えば、図４及び図５に例示した如くチャンバ１００の中心付近からマイクロ波Ｍを導入するプラズマ発生装置の場合は、チャンバ中心部におけるプラズマ密度（あるいはプラズマ処理の処理速度）が高く、チャンバ周辺部においては低くなり、プラズマ密度の空間分布の制御は容易でない。
【００２４】
また、図４及び図６に例示したように誘電体（窓部１５０）の上にキャビティを形成した構造の場合、体積共鳴（volume resonance）と、キャビティ内の誘電体表面における表面波共鳴（surface-wave resonance）と、が生じ、これらの共振周波数はプラズマ密度に依存する。そして、これら２種類の共鳴周波数を合致させるのは限られた電子密度の範囲のみでしかできない。この限られた電子密度の範囲以外の条件においては、マイクロ波パワーの吸収率が低下し、連続的な密度制御は困難である。
【００２５】
この問題に対処するためには、例えば、図８に表したように、複数のプランジャ（plunger）１８２、１８４を設けなければならない。ここで、プランジャ１８２は、矢印で表したように上下に移動することにより、キャビティ１３０の体積を調節することができる。また、プランジャ１８４は、矢印で表したように上下に移動することにより、それぞれ窓部１５０の上に調整用キャビティ１３２を形成する。
【００２６】
しかし、このようなプラズマ発生装置は複雑であり、また電子密度が変化するたびに、これらプランジャ１８２、１８４をそれぞれ調節するのは煩雑である点で改善の余地がある。
【００２７】
一方、図７に表したように、複数のスロットアンテナ１４０及び複数の窓部１５０を介してチャンバ１００にマイクロ波Ｍを導入する場合、中心軸からみて円周上にプラズマ密度の不均一な分布が生ずる。すなわち、チャンバ１００やマイクロ波励起構造が軸対称であっても、そのサイズがマイクロ波の波長よりも長い場合には、軸対称と軸非対称の２種類のモードが存在し、実際に発生するモードはプラズマの吸収率などの制御できない要素により決定される。このため、軸非対称のモードを完全に抑制することは困難である。
【００２８】
これに対して、本発明の実施形態においては、同軸変換部３０を通し円環状のリングスロット４０を介して一体の誘電体からなる窓部５０にマイクロ波Ｍを導入することにより、大面積にわたり均一なプラズマを生成できる。  
すなわち、前述した比較例の如く誘電体の上にキャビティを形成する場合に生ずる問題を解消するため、本発明においては同軸変換部３０を通してマイクロ波Ｍを導入する。ここで、略円板状の遮蔽体３６の周囲に形成される円環状の空間の中心間距離２Ｒの半分Ｒが同軸変換半径となる。導波管１０を介して供給されたマイクロ波Ｍは、図２に表したように、同軸導入部２０を同図において下方に進み、同軸変換部３０において平面方向に広がり、円板状の遮蔽体３６の周囲を下方に進んで、リングスロット４０を介してチャンバ１００に導入される。同軸変換によりマイクロ波はＴＥＭ波（transverse electric magnetic wave）に変換され、その電磁界分布は同心円状となる。つまり、同心円状のリングスロット４０においては、マイクロ波の強度は均一である。そして、このように、均一な強度のマイクロ波をチャンバ１００の中心に導入せず、周辺に導入することにより、大面積にわたり均一なプラズマを生成することが容易となる。
【００２９】
またさらに、このようなマイクロ波導入部において、同軸変換部３０の寸法パラメータＡ、Ｂ、Ｃ１及びＣ２（図２参照）を適宜決定することにより、マイクロ波の入口Ｍinと、マイクロ波の出口Ｍoutとの間でほぼ１００パーセントのマッチングを得ることができる。つまり、導入されたマイクロ波の反射を抑えて高い効率でチャンバ内に導入できる。また、変換半径Ｒを適宜決定することにより、マイクロ波導入領域と、チャンバ中心から半径方向にみた電子密度分布を最適化できる。
【００３０】
一方、図６及び図７に表した比較例の場合には、スロットや誘電体からなる窓部を複数に分割したことにより、軸非対称モードなどが生ずることがある。これに対して、本実施形態においては、略円環状のリングスロット４０を介して単一の誘電体からなる窓部５０にマイクロ波を供給する。  
図９は、本実施形態のリングスロットの平面形態を表す模式図である。  
本発明においては、マイクロ波の導入にキャビティを用いないので、図８に例示したようなプランジャなどの複雑な調整手段を設けなくても連続的なプラズマ密度制御が可能となる。また、マイクロ波のマッチングのために、図２及び図９に表したように、スロット４０の平均半径（リングスロットの幅方向の中心における半径）を、同軸変換半径Ｒと近い値にするとよい。また、リングスロット４０の幅Ｗを適度に狭くすると電界密度を上げることができる。具体的には、例えば、幅Ｗを数ミリメータ程度とすることができる。
【００３１】
図１０は、本実施形態のプラズマ発生装置を用いてプラズマＰを生成した状態を例示する模式図である。
【００３２】
リングスロット４０を介して窓部５０に放射されたマイクロ波Ｍは、窓部５０の表面を伝搬して、チャンバ１００内に放射される。このようにしてチャンバ内に放射されたマイクロ波Ｍのエネルギーにより、処理ガスのプラズマＰが形成される。こうして発生したプラズマ中の電子密度が窓部５０を透過して供給されるマイクロ波Ｍを遮蔽できる密度（カットオフ密度）以上になると、マイクロ波は窓部５０の下面からチャンバ内の処理空間に向けて一定距離（スキンデプス）ｄだけ入るまでの間に反射され、マイクロ波の定在波が形成される。
【００３３】
すると、マイクロ波の反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定なプラズマＰが励起されるようになる。このプラズマ励起面で励起された安定なプラズマＰ中においては、イオンや電子が処理ガスの分子と衝突することにより、励起された原子や分子、遊離原子（ラジカル）などの励起活性種（プラズマ生成物）が生成される。これらプラズマ生成物は、矢印Ａで表したように処理空間内を拡散して被処理物Ｗの表面に飛来し、エッチング、アッシング、薄膜堆積、表面改質、プラズマドーピングなどのプラズマ処理を行うことができる。  
本実施形態によれば、同図に表したように、大面積にわたり均一なプラズマＰを安定して生成できる。そして、プラズマＰにおいて生成された活性種Ａを均一に被処理体Ｗに作用させ、大面積にわたり均一で高速なプラズマ処理が可能となる。
【００３４】
本発明者の実験の結果、後に具体例を挙げて詳述するように、寸法パラメータＡとＢとをほぼ同一とし、寸法パラメータＣ１及びＣ２はＡの０．５〜０．８倍、変換半径Ｒは寸法パラメータＡのおよそ１０倍、リングスロット４０の幅Ｗは寸法パラメータＡの０．１〜０．３倍程度とすると、マイクロ波Ｍは高い効率でチャンバに導入され、高い密度で均一なプラズマを形成できることが判明した。
【００３５】
図１１は、本発明者が実施した実験の結果を例示するグラフである。  
すなわち、同図は、レジストのアッシング速度の２次元的な分布を表す。すなわち、ここでは、図１乃至図３に例示したプラズマ処理装置を用い、直径１２インチ（約３００ミリメータ）のウェーハ上に塗布したレジストをアッシングして、アッシング速度の２次元分布を評価した。チャンバ１００内の酸素分圧は２００パスカル（Ｐａ）、マイクロ波Ｍの周波数は２．４５ＧＨｚ、パワーは３ｋＷ、流量は６０００ＳＣＣＭとした。また、同軸変換部３０の寸法パラメータは、以下の通りとした。
Ａ：Ｂ：Ｃ１：Ｃ２：Ｒ：Ｗ＝１：１．０４：０．７３：０．５４：１０：０．１５
この実験の結果、アッシング速度はほぼ毎分８マイクロメータと高く、また、直径３００ミリメータの全体にわたり、アッシング速度の面内バラツキはプラスマイナス７パーセント以内に収まっていることが確認できた。つまり、大面積にわたり、均一で密度の高いプラズマを生成することができた。
【００３６】
以下、本実施形態の変型例としてのプラズマ処理装置について説明する。  
図１２は、本実施形態の第１の変型例にかかるプラズマ処理装置を表す模式断面図である。  
すなわち、本変型例においては、同軸導入部２０の芯体２４が、同軸変換部３０の遮蔽体３６に連結しておらず、離間して設けられている。このような構造としても、同軸変換を高い効率で実行できる。
【００３７】
図１３は、本実施形態の第２の変型例にかかるプラズマ処理装置を表す模式断面図である。  
すなわち、本変型例においては、窓部５２がリング状の誘電体からなる。このようにすれば、マイクロ波Ｍは、チャンバ１００の中心付近には導入されず、周辺部にのみ導入される。従って、チャンバ１００の中心におけるプラズマ密度が高い場合に、本変形例を採用すれば、チャンバ中心でのマイクロ波の導入を抑制し、プラズマＰの均一性を高めることができる。
【００３８】
図１４は、本実施形態の第３の変型例にかかるプラズマ処理装置を表す模式断面図である。  
すなわち、本変型例においては、窓部５０は円板状の単一の誘電体からなり、その下面に遮蔽板５８が設けられている。遮蔽板５８は例えば金属製であり、窓部５０の中心付近を覆うように設けられている。このように遮蔽板５８を設けることによっても、チャンバの中心部でのプラズマＰの生成を抑制し、プラズマの均一性を高めることが可能となる。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。  
図１５は、本発明の第２の実施形態にかかるプラズマ処理装置を表す模式断面図である。
【００４０】
また、図１６は、そのスロットの平面形態を例示する模式図である。
【００４１】
すなわち、本実施形態においても、導波管１０を介して供給されたマイクロ波Ｍは、同軸導入部２０、同軸変換部３０を介して同軸変換される。そして、本実施形態においては、複数のスロット４２が略同一円周上に配置されている。また、これらスロット４２に対応して、誘電体からなる複数の窓部５４が設けられている。さらに、これら窓部５４のそれぞれには、チャンバ１００の内部に向けて突出する突出部６０が設けられている。突出部６０は、その先端に向けて次第に径が縮小する略円錐台状あるいは略角錐台状の形態を有する。同軸変換部３０において同軸変換されたマイクロ波Ｍは、これらスロット４２、窓部５４、突出部６０を介してチャンバ１００に導入される。
【００４２】
このような突出部６０を設けることにより、窓部５４を複数に分割した場合でも、それぞれの窓部５４において確実にプラズマを点火させ、安定したプラズマを生成できる。  
図１７は、ひとつの突出部６０を拡大して表した模式図である。  
誘電体を介してマイクロ波のパワーがプラズマに効率的に供給されるためには、両者がカップリングする必要がある。マイクロ波が誘電体の中で励起できるモードは、誘電体のサイズが大きいほど増える。従って、プラズマの密度が高い場合には、サイズの大きな誘電体を介してマイクロ波Ｍを供給することが望ましい。一方、プラズマの密度が低い場合には、サイズが小さく、励起モードが抑制された誘電体を介してマイクロ波を供給することが望ましい。
【００４３】
図１７に例示した如く、本変形例においては、先端に向けて径が縮小する突出部６０を設ける。一般に、プラズマＰの密度は、マイクロ波の供給源から遠ざかるにつれて低下する。つまり、図１７において、Ｌ１からＬ４の方向にプラズマが遠ざかるにつれてその密度は低下する。これに対して、突出部６０の径も順次縮小し、誘電体の中でマイクロ波が励起できるモードの数も減少する。
【００４４】
すなわち、プラズマの密度が高いときはＬ１に近い側においてカップリングが生じ、プラズマの密度が低い時はＬ４に近い側でカップリングさせることができる。つまり、本実施形態においては、プラズマの密度に応じて必ず最適なマイクロ波とのカップリングを生じさせることができる。
【００４５】
チャンバ１００の内部では、例えば、そのガス流や圧力の分布、あるいは内部構造物の配置関係などにより、プラズマの点火条件や維持条件は必ずしも同一ではない場合も多い。これに対して、本実施形態によれば、複数のスロット４２のそれぞれに対応して突出部６０を設けることにより、どの突出部６０においても、プラズマを確実に点火させ、また安定的に維持させることができる。
【００４６】
本発明者の実験の結果、突出部６０の高さを、そこを伝搬するマイクロ波の波長の０．８倍以上１．６倍以下とすると、突出部６０においてマイクロ波が高い効率で吸収され、放電安定領域が拡がったことが確認できた。例えば、６本の突出部６０をチャンバ１００内に配置したプラズマ処理装置において、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合に、突出部６０を石英で形成し、その高さを、５０ミリメータ以上１００ミリメータ以下とすると、どの突出部６０においてもマイクロ波が高い効率で吸収され、放電安定領域を拡げることが確認できた。
【００４７】
以上具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００４８】
例えば、本発明において用いる導波管１０や同軸導入部２０、同軸変換部３０、スロット、あるいは窓部などの要素は、図示した形状、サイズのものには限定されず、その断面形状、壁面厚、開口の形状やサイズ、材質などは適宜変更して同様の作用効果が得られ、本発明の範囲に包含される。
【００４９】
導波管は完全な方形である必要はなく、また同軸導入部や同軸変換部も完全な円筒状である必要はない。
【００５０】
また、プラズマ処理室の形状やサイズ、あるいはプラズマ発生部との配置関係についても、図示したものには限定されず、プラズマ処理の内容や条件などを考慮して適宜決定することができる。例えば、プラズマ発生部はプラズマ処理室の上面でなく、側面や下面に付設してもよく、または、これらを組み合わせてもよい。つまり、ひとつのプラズマ処理室に複数のプラズマ発生部を付設してもよい。このようにすれば、被処理物の形状やサイズに合わせて均一あるいは所定の密度分布を有する大面積のプラズマを形成することが可能となる。
【００５１】
さらにまた、上述した具体例においては、プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置の要部構成のみ説明したが、本発明は、このようなプラズマ発生装置を有する全てのプラズマ処理装置を包含し、例えば、エッチング装置、アッシング装置、薄膜堆積装置、表面処理装置、プラズマドーピング装置などとして実現したプラズマ処理装置のいずれもが本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の要部基本構成を説明するための概念図である。
【図２】マイクロ波導入部を拡大して表した斜視断面図である。
【図３】プラズマ発生部を拡大して表した斜視断面図である。
【図４】本発明者が本発明に至る過程で検討した比較例のプラズマ発生装置の要部を表す斜視断面図である。
【図５】本発明者が本発明に至る過程で検討した比較例のプラズマ発生装置の要部を表す斜視断面図である。
【図６】本発明者が本発明に至る過程で検討した比較例のプラズマ発生装置の要部を表す斜視断面図である。
【図７】本発明者が本発明に至る過程で検討した比較例のプラズマ発生装置の要部を表す断面図である。
【図８】本発明者が本発明に至る過程で検討した比較例のプラズマ発生装置の要部を表す斜視断面図である。
【図９】本発明の実施形態のリングスロットの平面形態を表す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態のプラズマ発生装置を用いてプラズマＰを生成した状態を例示する模式図である。
【図１１】本発明者が実施した実験の結果を例示するグラフである。
【図１２】本発明の実施形態の第１の変型例にかかるプラズマ処理装置を表す模式断面図である。
【図１３】本発明の実施形態の第２の変型例にかかるプラズマ処理装置を表す模式断面図である。
【図１４】本発明の実施形態の第３の変型例にかかるプラズマ処理装置を表す模式断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態にかかるプラズマ処理装置を表す模式断面図である。
【図１６】第２実施形態のスロットの平面形態を例示する模式図である。
【図１７】ひとつの突出部６０を拡大して表した模式図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 導波管
２０ 同軸導入部
２４ 芯体
３０ 同軸変換部
３２ 導波管
３６ 遮蔽体
４０ リングスロット
４２ スロット
５０、５２、５４ 窓部
５８ 遮蔽板
６０ 突出部
１００ チャンバ
１０２ スロット
１１０ ステージ
１２０ 同軸導入部
１２４ 同軸ケーブル
１３０ キャビティ
１３２ 調整用キャビティ
１４０ スロットアンテナ
１５０ 窓部
１６０ 誘電体管
１８２ プランジャ
１８４ プランジャ
【図１】
2006324551.tif 000003
【図２】
2006324551.tif 000004
【図３】
2006324551.tif 000005
【図４】
2006324551.tif 000006
【図５】
2006324551.tif 000007
【図６】
2006324551.tif 000008
【図７】
2006324551.tif 000009
【図８】
2006324551.tif 000010
【図９】
2006324551.tif 000011
【図１０】
2006324551.tif 000012
【図１１】
2006324551.tif 000013
【図１２】
2006324551.tif 000014
【図１３】
2006324551.tif 000015
【図１４】
2006324551.tif 000016
【図１５】
2006324551.tif 000017
【図１６】
2006324551.tif 000018
【図１７】
2006324551.tif 000019