(57)【要約】【課題】、プラズマの面内均一性を改善可能な誘電体窓、アンテナ及びプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  この誘電体窓１６の一方面側にはスロット板２０が配置される。誘電体窓１６の他方面は、環状の第１凹部１４７に囲まれた平坦面と、第１凹部１４７の底面に形成された複数の第２凹部１５３（１５３ａ〜１５３ｇ）とを備えている。本発明のアンテナは、誘電体窓１６と、誘電体窓１６の一方面に設けられたスロット板２０とを備えており、これはプラズマ処理装置に適用することができる。【選択図】  図２
2015130325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方面側にスロット板が配置される誘電体窓において、
前記誘電体窓の他方面は、
環状の第１凹部に囲まれた平坦面と、
前記第１凹部の底面に形成された複数の第２凹部と、
を備えることを特徴とする誘電体窓。
【請求項２】
請求項１に記載の誘電体窓と、
前記誘電体窓の前記一方面に設けられた前記スロット板と、
を備えるアンテナ。
【請求項３】
前記スロット板は、
２つのスロットからなるスロット対を複数有し、
前記複数のスロット対は、前記スロット板の重心位置を中心として同心円状に配置されており、
各スロット対は、前記スロット板の重心位置から各スロット対に向けて延びた軸線が重ならない位置に設けられている、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記スロット板は、
前記スロット板の重心位置から第１距離に位置する第１スロット群と、
前記スロット板の重心位置から第２距離に位置する第２スロット群と、
前記スロット板の重心位置から第３距離に位置する第３スロット群と、
前記スロット板の重心位置から第４距離に位置する第４スロット群と、を有し、
第１距離＜第２距離＜第３距離＜第４距離の関係を満たし、
前記第１スロット群のスロット及び前記第２スロット群のスロットが互いに組となり複数のスロット対を形成するとともに、前記第３スロット群のスロット及び前記第４スロット群のスロットが互いに組となり複数のスロット対を形成し、
前記第２スロット群のスロットは、前記スロット板の重心位置から前記第１スロット群のスロットに向けて延びた第１軸線上に位置し、
前記第４スロット群のスロットは、前記スロット板の重心位置から前記第３スロット群のスロットに向けて延びた第２軸線上に位置し、
前記第１軸線と前記第２軸線とが重ならないように各スロットが配置されている、請求項３に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記スロット板の主表面に垂直な方向からみた場合、前記第１凹部に囲まれた平坦面が前記第１スロット群に重なって位置し、前記第２凹部が前記第３スロット群のスロット又は前記第４スロット群のスロットの少なくとも一方に重なって位置する請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記第１スロット群のスロット数と前記第２スロット群のスロット数は、同一の数Ｎ１であり、
前記第３スロット群のスロット数と前記第４スロット群のスロット数は、同一の数Ｎ２であり、
Ｎ２はＮ１の整数倍である請求項４又は５に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記第１スロット群のスロット幅と前記第２スロット群のスロット幅は、同一であり、
前記第３スロット群のスロット幅と前記第４スロット群のスロット幅は、同一であり、
前記第１スロット群のスロット幅と前記第２スロット群のスロット幅は、前記第３スロット群のスロット幅及び前記第４スロット群のスロット幅よりも大きい請求項４〜６のいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項８】
対象となるスロットに向けて前記スロット板の重心位置から延びた径と、このスロットの長手方向の成す角度は、第１乃至第４スロット群におけるそれぞれのスロット群毎に同一であり、
前記スロット板の重心位置から延びる同じ径上に位置する第１スロット群のスロットと、第２スロット群のスロットは、異なる方向に延びており、
前記スロット板の重心位置から延びる同じ径上に位置する第３スロット群のスロットと、第４スロット群のスロットは、異なる方向に延びている請求項４〜７のいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記第２凹部の平面形状は円形である請求項２〜８のいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれか１項に記載のアンテナと、
前記アンテナを内部に有する処理容器と、
前記処理容器の内部に設けられ、前記誘電体窓の他方面に対向し、処理される基板が載せられる台と、
前記アンテナにマイクロ波を供給するマイクロ波発生器と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の誘電体窓と、
前記誘電体窓の前記一方面に設けられた前記スロット板と、
を備え、
前記スロット板は、
内周を囲むように配置された内側のスロット群と、
外周を囲むように配置された外側のスロット群と、
を備え、
前記外側のスロット群は、
前記第２凹部と重なる位置、及び、前記第２凹部と重ならない位置の双方に位置している、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項１２】
内側のスロット群の個々のスロットの幅は、６ｍｍ±６ｍｍ×２０％である、
ことを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、誘電体窓、アンテナ、及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラズマ処理装置は、例えば、特許文献１に記載されている。このプラズマ処理装置は、ラジアルラインスロットアンテナを使用したエッチング装置である。アンテナは、スロット板と誘電体窓を備えており、アンテナにマイクロ波を照射すると、プラズマが発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１１６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発生するプラズマの面内均一性は、改良の余地がある。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、プラズマの面内均一性を改善可能な誘電体窓、アンテナ及びプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するため、本発明の態様に係る誘電体窓は、一方面側にスロット板が配置される誘電体窓において、前記誘電体窓の他方面は、環状の第１凹部に囲まれた平坦面と、前記第１凹部の底面に形成された複数の第２凹部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、アンテナにマイクロ波を照射することにより、面内均一性の高いプラズマを発生することができる。なぜならば、誘電体窓においては、その中央付近でプラズマ密度が高くなる傾向があるが、周辺に近い第１凹部の位置に第２凹部１５３を設けると、周辺のプラズマ密度を、中心近傍よりも増加させることが可能となるため、面内のプラズマ密度を均一にすることができるからである。
【０００７】
なお、本発明の態様に係るアンテナは、上記誘電体窓と、誘電体窓の前記一方面に設けられた前記スロット板とを備えている。
【０００８】
また、前記スロット板は、２つのスロットからなるスロット対を複数有し、前記複数のスロット対は、前記スロット板の重心位置を中心として同心円状に配置されており、各スロット対は、前記スロット板の重心位置から各スロット対に向けて延びた軸線が重ならない位置に設けられていることが好ましい。
【０００９】
マイクロ波は、スロット板の重心位置に入射され放射状に発散する。仮に、各スロット対が、スロット板の重心位置から各スロット対に向けて延びた軸線が重なる位置に配置された場合、すなわち、スロット板の重心位置から径方向外側にみて各スロット対が重なっている場合には、最初に重心位置に近いスロット対でマイクロ波が放出されるため、重心位置から該スロット対に向けて延びる軸線上に配置された他のスロット対には電界強度が弱いマイクロ波が伝搬する。このため、他のスロット対からは電界強度の弱いマイクロ波が放出される。一方、上記アンテナでは、同心円状に配置された各スロット対は、スロット板の重心位置から各スロット対に向けて延びた軸線が重ならない位置に設けられている。すなわち、スロット板の重心位置から該スロット対に向けて延びる軸線上には、他のスロット対を設けないようにすることで、投入パワーに対するマイクロ波放射効率の低いスロット対を排除することができるので、相対的に他のスロット対に対する投入パワーの分配を向上させることが可能となる。よって、投入パワーに対する放射電界強度が向上し、プラズマ安定性を改善することができる。
【００１０】
また、前記スロット板は、前記スロット板の重心位置から第１距離に位置する第１スロット群と、前記スロット板の重心位置から第２距離に位置する第２スロット群と、前記スロット板の重心位置から第３距離に位置する第３スロット群と、前記スロット板の重心位置から第４距離に位置する第４スロット群と、を有し、第１距離＜第２距離＜第３距離＜第４距離の関係を満たし、前記第１スロット群のスロット及び前記第２スロット群のスロットが互いに組となり複数のスロット対を形成するとともに、前記第３スロット群のスロット及び前記第４スロット群のスロットが互いに組となり複数のスロット対を形成し、前記第２スロット群のスロットは、前記スロット板の重心位置から前記第１スロット群のスロットに向けて延びた第１軸線上に位置し、前記第４スロット群のスロットは、前記スロット板の重心位置から前記第３スロット群のスロットに向けて延びた第２軸線上に位置し、前記第１軸線と前記第２軸線とが重ならないように各スロットが配置されていることとしてもよい。
【００１１】
このように構成した場合、投入パワーに対するマイクロ波放射効率の低いスロットを排除することができるので、相対的に他のスロットに対する投入パワーの分配を向上させることが可能となる。よって、投入パワーに対する放射電界強度が向上し、プラズマ安定性を改善することができる。
【００１２】
また、前記スロット板の主表面に垂直な方向からみた場合、前記第１凹部に囲まれた平坦面が前記第１スロット群に重なって位置し、前記第２凹部が前記第３スロット群のスロット又は前記第４スロット群のスロットの少なくとも一方に重なって位置することができる。
【００１３】
すなわち、複数の第２凹部に外側のスロット群（第３又は第４スロット群）が重なることで、安定したプラズマを発生することができる。なぜならば、第２凹部にプラズマが確実に固定されるため、プラズマの揺らぎは少なく、各種の条件変化に対してもプラズマの面内変動が少なくなるからである。
【００１４】
また、前記第１スロット群のスロット数と前記第２スロット群のスロット数は、同一の数Ｎ１であり、前記第３スロット群のスロット数と前記第４スロット群のスロット数は、同一の数Ｎ２であり、Ｎ２はＮ１の整数倍であることとしてもよい。このように構成した場合、面内対称性の高いプラズマを発生することができる。
【００１５】
また、前記第１スロット群のスロット幅と前記第２スロット群のスロット幅は、同一であり、前記第３スロット群のスロット幅と前記第４スロット群のスロット幅は、同一であり、前記第１スロット群のスロット幅と前記第２スロット群のスロット幅は、前記第３スロット群のスロット幅及び前記第４スロット群のスロット幅よりも大きいこととしてもよい。
【００１６】
このように構成した場合、スロット板の重心位置に近い第１スロット群及び第２スロット群の放射電界強度を、スロット板の重心位置に遠い第３スロット群及び第４スロット群の放射電界強度よりも弱くすることができる。マイクロ波は伝搬により減衰するため、上記構成を採用することで、マイクロ波の放射電界強度が面内で均一化され、面内均一性の高いプラズマを発生することができる。
【００１７】
対象となるスロットに向けて前記スロット板の重心位置から延びた径と、このスロットの長手方向の成す角度は、第１乃至第４スロット群におけるそれぞれのスロット群毎に同一であり、前記スロット板の重心位置から延びる同じ径上に位置する第１スロット群のスロットと、第２スロット群のスロットは、異なる方向に延びており、前記スロット板の重心位置から延びる同じ径上に位置する第３スロット群のスロットと、第４スロット群のスロットは、異なる方向に延びていることとしてもよい。
【００１８】
このように構成した場合、スロット対を構成する２つのスロットでの反射が打ち消し合うため、マイクロ波の放射電界強度の均一性を向上させることができる。
【００１９】
前記第２凹部の平面形状は円形であることとしてもよい。面形状が円形である場合には、中心からの形状の等価性が高いため、安定したプラズマが発生する。
【００２０】
本発明の態様に係るプラズマ処理装置は、上述のアンテナと、前記アンテナを内部に有する処理容器と、前記処理容器の内部に設けられ、前記誘電体窓の他方面に対向し、処理される基板が載せられる台と、前記アンテナにマイクロ波を供給するマイクロ波発生器と、を備えている。
【００２１】
このプラズマ処理装置は、上述したアンテナと同様に、面内均一性の高いプラズマを発生することができるため、処理対象の基板に対して、面内で均一な処理を行うことができる。
【００２２】
また、本発明のアンテナは、上述の誘電体窓と、誘電体窓の一方面に設けられたスロット板と、を備え、スロット板は、内周を囲むように配置された内側のスロット群と、外周を囲むように配置された外側のスロット群と、を備え、外側のスロット群は、第２凹部と重なる位置、及び、第２凹部と重ならない位置の双方に位置していることを特徴とする。
【００２３】
また、このアンテナにおいては、内側のスロット群の個々のスロットの幅は、６ｍｍ±６ｍｍ×２０％であることを特徴とする。これらの場合には、プラズマの安定性と失火回避性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の誘電体窓を備えるアンテナを用いれば、プラズマ処理装置におけるプラズマの面内均一性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】プラズマ処理装置の概略図である。
【図２】実施形態に係る誘電体窓の斜視図（Ａ）及び縦断面図（Ｂ）である。
【図３】比較例に係る誘電体窓の斜視図（Ａ）及び縦断面図（Ｂ）である。
【図４】誘電体窓上に設けられるスロット板の平面図である。
【図５】第２凹部とスロットの関係を説明するための図である。
【図６】誘電体窓上に設けられる別のスロット板の平面図である。
【図７】圧力とパワーに応じたプラズマの安定性の可否を示す図表（（Ａ）図４の実施例、（Ｂ）図６の実施例）である。
【図８】圧力とパワーに応じた失火しない状態の可否を示す図表（（Ａ）図４の実施例、（Ｂ）図６の実施例）である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、実施の形態に係る、誘電体窓、アンテナ、及びプラズマ処理装置について説明する。同一要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２７】
図１は、プラズマ処理装置の概略図である。
【００２８】
プラズマ処理装置１は、円筒形状の処理容器２を備える。処理容器２の天井部は誘電体からなる誘電体窓１６（天板）で塞がれる。処理容器２は、例えばアルミニウムからなり、電気的に接地される。処理容器２の内壁面は、アルミナなどの絶縁性の保護膜で被覆されている。
【００２９】
処理容器２の底部の中央には、基板としての半導体ウェハ（以下ウェハという）Ｗを載置するための台３が設けられる。台３の上面にウェハＷが保持される。台３は、例えばアルミナや窒化アルミナ等のセラミック材からなる。台３の内部には、電源に接続されたヒータ（図示せず）が埋め込まれ、ウェハＷを所定温度に加熱できるようになっている。
【００３０】
台３の上面には、台３に載置されるウェハＷを静電吸着する静電チャックＣＫが設けられる。静電チャックＣＫには、整合器を介してバイアス用の直流或いは高周波電力（ＲＦパワー）を印加するバイアス用電源が接続される。
【００３１】
処理容器２の底部には、台３に載置されるウェハＷの表面よりも下方の排気口から処理ガスを排気する排気管が設けられ、排気管には真空ポンプなどの排気装置１０が接続される。排気装置１０によって、処理容器２内の圧力が所定の圧力に調節される。
【００３２】
処理容器２の天井部には気密性を確保するためのＯリングなどのシールを介して誘電体窓１６が設けられる。誘電体窓１６は、例えば、石英、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、あるいは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの誘電体からなり、マイクロ波に対して透過性を有する。
【００３３】
誘電体窓１６の上面には、円板形状のスロット板２０が設けられる。スロット板２０は、導電性を有する材質、例えばＡｇ，Ａｕ等でメッキやコーティングされた銅からなる。スロット板２０には、例えば複数のＴ字形状やＬ文形状のスロットが同心円状に配列されている。
【００３４】
スロット板２０の上面には、マイクロ波の波長を圧縮するための誘電体板２５が配置される。誘電体板２５は、例えば、石英（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、あるいは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの誘電体からなる。誘電体板２５は導電性のカバー２６で覆われる。カバー２６には円環状の熱媒流路が設けられ、この熱媒流路を流れる熱媒によってカバー２６及び誘電体板２５が所定の温度に調節される。２．４５ＧＨｚの波長のマイクロ波を例にとると、真空中の波長は約１２ｃｍであり、アルミナ製の誘電体窓１６中での波長は約３〜４ｃｍとなる。
【００３５】
カバー２６の中央には、マイクロ波を伝播する同軸導波管（図示せず）が接続されており、同軸導波管は、内側導体と外側導体から構成される、内側導体は、誘電体板２５の中央を貫通してスロット板２０の中央に接続される。この同軸導波管には、モード変換器及び矩形導波管を介してマイクロ波発生器３５が接続される。マイクロ波は、２．４５ＧＨｚの他、８６０ＭＨｚ，９１５ＭＨｚや８．３５ＧＨｚなどのマイクロ波を用いることができる。
【００３６】
マイクロ波発生器３５が発生したマイクロ波ＭＷは、マイクロ波導入路としての、矩形導波管、モード変換器、同軸導波管を介して、誘電体板２５に伝播する。誘電体板２５に伝播したマイクロ波ＭＷはスロット板２０の多数のスロットから誘電体窓１６を介して処理容器２内に供給される。マイクロ波によって誘電体窓１６の下方に電界が形成され、処理容器２内の処理ガスがプラズマ化する。すなわち、マイクロ波発生器３５からアンテナにマイクロ波ＭＷを供給すると、プラズマが発生する。
【００３７】
スロット板２０に接続される上記内側導体の下端は円錐台形状に形成されており、同軸導波管から誘電体板２５及びスロット板２０にマイクロ波が効率よく損失なく伝播される。
【００３８】
ラジアルラインスロットアンテナによって生成されたマイクロ波プラズマの特徴は、誘電体窓１６直下の領域ＰＳＭ（プラズマ励起領域）で生成された比較的電子温度の高いエネルギーのプラズマが、大きな矢印で示すように下方へ拡散し、ウェハＷ直上の領域（拡散プラズマ領域）では約１〜２ｅＶ程度の低い電子温度のプラズマとなることにある。すなわち、平行平板等のプラズマとは異なり、プラズマの電子温度の分布が誘電体窓１６からの距離の関数として明確に生ずることに特徴がある。より詳細には、誘電体窓１６直下の領域での数ｅＶ〜約１０ｅＶの電子温度が、ウェハＷ直上の領域では約１〜２ｅＶ程度に減衰する。ウェハＷの処理はプラズマの電子温度の低い領域（拡散プラズマ領域）で行なわれるため、ウェハＷへリセス等の大きなダメージを与えることがない。プラズマの電子温度の高い領域（プラズマ励起領域）へ処理ガスが供給されると、処理ガスは容易に励起され、解離される。一方、プラズマの電子温度の低い領域（プラズマ拡散領域）へ処理ガスが供給されると、プラズマ励起領域近傍へ供給された場合に比べ、解離の程度は抑えられる。
【００３９】
処理容器２の天井部の誘電体窓１６中央には、ウェハＷの中心部に処理ガスを導入する中央導入部５５（図２の（Ｂ）参照）が設けられ、この中央導入部は処理ガスの供給路に接続される。処理ガスの供給路は上述の同軸導波管の内側導体内の供給路である。
【００４０】
この中央導入部は、誘電体窓１６の中央に設けられた円筒形状の空間部１４３（図２の（Ｂ）参照）に嵌め込まれる円柱形状のブロック（図示せず）と、先端部にガス噴出用の開口を有する円柱状空間が連続したテーパ状の空間部１４３ａ（図２の（Ｂ）参照）とを備えている。このブロックは、例えばアルミニウムなどの導電性材料からなり、電気的に接地されている。アルミニウム製のブロックは、陽極酸化被膜アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）等でコーティングすることができる。ブロックには上下方向に貫通する複数の中央導入口５８が形成されおており、ブロックの上面と同軸導波管の内側導体との下面との間には隙間（ガス溜め部）がある。この中央導入口５８の平面形状は、必要なコンダクタンス等を考慮して真円又は長孔に形成される。
【００４１】
なお、空間部１４３ａの形状は、テーパ状に限られるものではなく、単なる円柱形状でもよい。
【００４２】
上述のブロック上のガス溜め部に供給された処理ガスは、ガス溜め部内を拡散した後、ブロックに設けられた複数の中央導入口から下方にかつウェハＷの中心部に向かって噴射される。
【００４３】
処理容器２の内部には、ウェハＷの上方の周辺を囲むように、ウェハＷの周辺部に処理ガスを供給するリング形状の周辺導入部が配置される。周辺導入部は、天井部に配置される中央導入口５８よりも下方であって、かつ台３に載置されたウェハＷよりも上方に配置される。周辺導入部は中空のパイプを環状にしたものであり、その内周側には周方向に一定の間隔を空けて複数の周辺導入口６２が空けられる。周辺導入口６２は、周辺導入部の中心に向かって処理ガスを噴射する。周辺導入部は、例えば、石英からなる。処理容器２の側面には、ステンレス製の供給路が貫通しており、この供給路は周辺導入部の周辺導入口６２に接続される。供給路から周辺導入部に供給された処理ガスは、その複数の周辺導入口６２から周辺導入部の内側に向かって噴射される。複数の周辺導入口６２から噴射された処理ガスはウェハＷの周辺上部に供給される。なお、リング形状の周辺導入部を設ける替わりに、処理容器２の内側面に複数の周辺導入口６２を形成してもよい。
【００４４】
上述の中央導入口５８及び周辺導入口６２には、ガス供給源１００から処理ガスが供給される。ガス供給源１００は、共通ガス源及び添加ガス源から構成され、プラズマエッチング処理やプラズマＣＶＤ処理などの各種処理に応じた処理ガスを供給する。複数のガス源からのガスの流量を、それぞれの供給路に設けられた流量制御バルブで制御して混合すれば、目的の処理ガスを作成することができる。これらの流量制御バルブは、制御装置ＣＯＮＴによって制御することができる。なお、制御装置ＣＯＮＴは、マイクロ波発生器３５の起動やウェハＷの加熱、排気装置１０による排気処理なども制御する。
【００４５】
共通ガス源及び添加ガス源からの処理ガスは、目的に応じた適当な比率で混合され、それぞれの中央導入口５８及び周辺導入口６２に供給される。
【００４６】
例えば、共通ガス源に用いられるガスとしては、希ガス（Ａｒなど）を用いることができるが、その他の添加ガスを用いることもできる。また、ポリシリコン等のシリコン系の膜をエッチングするときは、添加ガスとして、Ａｒガス、ＨＢｒガス（又はＣｌ２ガス）、Ｏ２ガスを供給し、ＳｉＯ２等の酸化膜をエッチングするときは、添加ガスとして、Ａｒガス、ＣＨＦ系ガス、ＣＦ系ガス、Ｏ２ガスを供給し、ＳｉＮ等の窒化膜をエッチングするときは、添加ガスとしてＡｒガス、ＣＦ系ガス、ＣＨＦ系ガス、Ｏ２ガスを供給する。
【００４７】
なお、ＣＨＦ系ガスとしてはＣＨ３（ＣＨ２）３ＣＨ２Ｆ、ＣＨ３（ＣＨ２）４ＣＨ２Ｆ、ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ２Ｆ、ＣＨＣＨ３Ｆ２、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ及びＣＨ２Ｆ２などを挙げることができる。
【００４８】
ＣＦ系ガスとしては、Ｃ（ＣＦ３）４、Ｃ（Ｃ２Ｆ５）４、Ｃ４Ｆ８、Ｃ２Ｆ２、及びＣ５Ｆ８などを挙げることができるが、エッチングに適した解離種が得られるという観点から、Ｃ５Ｆ８が好ましい。
【００４９】
中央導入口５８には中央導入ガスＧｃが供給され、周辺導入口６２には周辺導入ガスＧｐが供給される。この装置では、ウェハＷの中心部分に供給される中央導入ガスＧｃと、周辺部分に供給される周辺導入ガスＧｐのガス種毎の分圧やガス種自体を変化させることができるので、プラズマ処理の特性を多様に変化させることができる。この装置では、共通ガス源と添加ガス源で同じ種類のガスを供給することもできるし、共通ガス源と添加ガス源とで違う種類のガスを供給することもできる。
【００５０】
エッチングガスの解離を抑制するためには、共通ガス源からプラズマ励起用ガスを供給し、添加ガス源からエッチングガスを供給してもよい。例えば、シリコン系の膜をエッチングするときは、共通ガス源からプラズマ励起用ガスとしてＡｒガスのみを供給し、添加ガス源からエッチングガスとしてＨＢｒガス、Ｏ２ガスのみを供給する等である。共通ガス源はさらに、Ｏ２、ＳＦ６等のクリーニングガスその他の共通ガスを供給することもできる。
【００５１】
上記ガスには、いわゆる負性ガスが含まれている。負性ガスとは、電子エネルギーが１０ｅＶ以下で電子付着断面積を有するガスのことをいう。例えば、ＨＢｒやＳＦ６等が挙げられる。
【００５２】
ここで、均一なプラズマの生成、面内均一なウェハＷの処理を目的とし、フロースプリッタによって共通ガスの分岐比率を調節し、中央導入口５８及び周辺導入口６２からのガス導入量を調節する技術をＲＤＣ（Ｒａｄｉｃａｌ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ぶ。ＲＤＣは、中央導入口５８からのガス導入量と、周辺導入口６２からのガス導入量との比により表わされる。中央導入口５８及び周辺導入口６２からチャンバ内部に供給されるガス種が共通である場合が、一般的なＲＤＣである。最適なＲＤＣ値は、エッチング対象の膜種や種々の条件により実験的に決定される。
【００５３】
エッチング処理では、エッチングに従い副生成物（エッチングされた残渣や堆積物）が生成する。そのため、処理容器２内でのガス流れを改善し、副生成物の処理容器外への排出を促進するため、中央導入口５８からのガス導入と、周辺導入口６２からのガス導入とを交互に行うことが検討されている。これは、ＲＤＣ値を時間的に切り替えることにより実現可能である。例えば、ウェハＷの中心部分に多くのガスを導入するステップと、周辺部に多くのガスを導入するステップを所定周期で繰り返し、気流を調節することによって、処理容器２から副生成物を掃き出すことにより、均一なエッチングレートを達成しようとするものである。
【００５４】
なお、図１に示したプラズマ処理装置は、スロット板を用いた装置としては、一般的なものであり、種々の態様が可能である。このようなスロット板２０は、誘電体窓１６と共にアンテナを構成している。アンテナを構成する誘電体窓１６について説明する。
【００５５】
図２は、実施形態に係る誘電体窓の斜視図（Ａ）及び縦断面図（Ｂ）である。なお、図２の（Ａ）では、凹部の構造が見えるように、天地を反転させて誘電体窓を示している。
【００５６】
誘電体窓１６は、略円板状であって、所定の板厚を有する。誘電体窓１６は、誘電体で構成されており、誘電体窓１６の具体的な材質としては、石英やアルミナ等が挙げられる。誘電体窓１６の上面１５９上には、スロット板２０が設けられる。
【００５７】
誘電体窓１６の径方向の中央には、板厚方向、すなわち、紙面上下方向に貫通する貫通孔が設けられている。貫通孔のうち、下側領域は中央導入部５５におけるガス供給口となり、上側領域は、中央導入部５５のブロックが配置される凹部１４３となる。なお、誘電体窓１６の径方向の中心軸１４４ａを、図２の（Ｂ）中の一点鎖線で示す。
【００５８】
誘電体窓１６のうち、プラズマ処理装置に備えられた際にプラズマを生成する側となる下側の平坦面１４６の径方向外側領域には、環状に連なり、誘電体窓１６の板厚方向内方側に向かってテーパ状に凹む環状の第１凹部１４７が設けられている。平坦面１４６は、誘電体窓１６の径方向の中央領域に設けられている。第１凹部１４７の底面１４９には、円形の第２凹部１５３（１５３ａ〜１５３ｇ）が周方向に沿って等間隔に形成されている。環状の第１凹部１４７は、平坦面１４６の外径領域から外径側に向かってテーパ状、具体的には、平坦面１４６に対して傾斜する内側テーパ面１４８、内側テーパ面１４８から外径側に向かって径方向に真直ぐ、すなわち、平坦面１４６と平行に延びる平坦な底面１４９、底面１４９から外径側に向かってテーパ状、具体的には、底面１４９に対して傾斜して延びる外側テーパ面１５０から構成されている。
【００５９】
テーパの角度、すなわち、例えば、底面１４９に対して内側テーパ面が延びる方向で規定される角度や底面１４９に対して外側テーパ面１５０が延びる方向で規定される角度については、任意に定められ、この実施形態においては、周方向のいずれの位置においても同じように構成されている。内側テーパ面１４８、底面１４９、外側テーパ面１５０はそれぞれ滑らかな曲面で連なるように形成されている。なお、外側テーパ面１５０の外径領域は、外径側に向かって径方向に真直ぐ、すなわち、平坦面１４６と平行に延びる外周平面１５２が設けられている。
【００６０】
この外周平面１５２が誘電体窓１６の支持面となり、処理容器２の開口端面を塞ぐことになる。すなわち、誘電体窓１６は、外周平面１５２を円筒形状の処理容器２の上部側の開口端面上に載置するようにして、処理容器２に取り付けられる。
【００６１】
環状の第１凹部１４７により、誘電体窓１６の径方向外側領域において、誘電体窓１６の厚みを連続的に変化させる領域を形成して、プラズマを生成する種々のプロセス条件に適した誘電体窓１６の厚みを有する共振領域を形成することができる。そうすると、種々のプロセス条件に応じて、径方向外側領域におけるプラズマの高い安定性を確保することができる。
【００６２】
ここで、誘電体窓１６のうち、環状の第１凹部１４７の底面には、板厚方向内方側に向かって凹む第２凹部１５３（１５３ａ〜１５３ｇ）が設けられている。第２凹部１５３の平面形状は円形であり、内側の側面は円筒面を構成し、底面は平坦である。円形は無限の角部を有する多角形であるので、第２凹部１５３の平面形状は、有限の角部を有する多角形とすることも可能であると考えられ、マイクロ波導入時において、凹部内においてプラズマが発生するものと考えられるが、平面形状が円形である場合には、中心からの形状の等価性が高いため、安定したプラズマが発生する。
【００６３】
第２凹部１５３は、この実施形態においては、合計７つ設けられており、外側のスロット対（図４参照）の数と同一である。７つの第２凹部１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄ、１５３ｅ、１５３ｆ、１５３ｇの形状はそれぞれ等しい。すなわち、第２凹部１５３ａ〜１５３ｇの凹み方やその大きさ、穴の径等については、それぞれ等しく構成されている。７つの第２凹部１５３ａ〜１５３ｇは、誘電体窓１６の径方向の重心（図２（Ｂ）における中心軸１４４ａの位置）を中心として、回転対称性を有するように、それぞれ間隔を空けて配置されている。丸穴状の７つの第２凹部１５３ａ〜１５３ｇのそれぞれの重心（Ｇ２とする）は、誘電体窓１６の板厚方向から見た場合に、誘電体窓１６の径方向の中心（中心軸１４４ａ）を中心とした円上に位置している。すなわち、誘電体窓１６を径方向の中心（中心軸１４４ａ）を中心として、ＸＹ平面内で、５１．４２度（＝３６０度／７）回転させた場合に、回転させる前と同じ形状となるよう構成されている。
【００６４】
この各第２凹部１５３の全ての重心を通る円の直径は、この実施形態で約１４３ｍｍであり、第２凹部１５３の直径は５０ｍｍであり、第１凹部１４７の底面を基準とした第２凹部１５３の深さは１０ｍｍである。また、第1凹部１４７の平坦面１４６を基準とした深さＬ３は、適切に設定され、この実施形態では３２ｍｍとしてある。
【００６５】
第２凹部１５３の直径、及び、第２凹部１５３の底面から誘電体窓１６３の上面までの距離は、例えば、これに導入されるマイクロ波の波長λｇの４分の１に設定される。なお、この実施形態においては、誘電体窓１６の直径は約４６０ｍｍである。なお、上記数値は、±１０％の変更を許容することもできるが、本装置が動作する条件はこれに限定されるものではなく、プラズマが凹部内に閉じ込められれば装置としては機能する。
【００６６】
誘電体窓１６においては中央付近でプラズマ密度が高くなる傾向があるが、本実施形態では、周辺に近い位置に第２凹部１５３を設けているため、周辺のプラズマ密度を中心近傍よりも増加させることが可能となるため、面内のプラズマ密度を均一にすることができる。
【００６７】
この第２凹部１５３ａ〜１５３ｇにより、マイクロ波の電界を当該凹部内に集中させることができ、誘電体窓１６の径方向の周辺領域において、強固なモード固定を行なうことができる。この場合、プロセス条件が種々変更されても、径方向の周辺領域における強固なモード固定の領域を確保することができ、安定で均一なプラズマを発生させることができ、基板処理量の面内均一性を高めることが可能となる。特に、第２凹部１５３ａ〜１５３ｇは、回転対称性を有するため、誘電体窓１６の径方向内側領域において強固なモード固定の高い軸対称性を確保することができ、生成するプラズマにおいても、高い軸対称性を有する。
【００６８】
以上より、このような構成の誘電体窓１６は、広いプロセスマージンを有すると共に、生成するプラズマが高い軸対称性を有する。
【００６９】
図３は、比較例に係る誘電体窓の斜視図（Ａ）及び縦断面図（Ｂ）である。
【００７０】
比較例の誘電体窓１６は、図２に示した誘電体窓１６における第２凹部１５３の位置を、中央の平坦面１４６上に移動させたものである。その他の構造は、図２に示したものと同一である。
【００７１】
比較例の場合、誘電体窓１６（図３）の中央付近のプラズマ強度が高くなり、プラズマ密度の面内均一性が十分ではない。
【００７２】
実施形態の誘電体窓（図２）と比較例の誘電体窓（図３）をそれぞれプラズマ処理装置に組み込んで、酸化膜（ＳｉＯ２）のエッチングを行った。
【００７３】
なお、この実験では、アンテナとして、それぞれの誘電体窓と図４のスロット板を組み合わせたものを用い、処理容器内圧力を２０ｍＴｏｒｒ（２．６Ｐａ）、処理ガスとして、Ａｒ（流量：５００ｓｃｃｍ）、Ｈｅ（流量：５００ｓｃｃｍ）、Ｃ４Ｆ６（流量：２０ｓｃｃｍ）、Ｏ２（流量：３ｓｃｃｍ）を用い、この処理ガスの導入時のＲＤＣ値は５０（中央導入口５８からのガス導入量を５０％、周辺導入口６２からのガス導入量を５０％に設定）とし、台3の温度は５０℃で、酸化膜をエッチングした。また、実施形態の誘電体窓（図２）とスロット板２０との位置関係は、第２凹部１５３（図２）が、第３スロット１３３’（図４）又は第４スロット１３４’（図４）の少なくとも一方に重なるように、これらを組み合わせれば安定したプラズマが発生するが、この実験では第２凹部１５３を第３スロット１３３’及び第４スロット１３４’の両方に重なるように組み合わせた。
【００７４】
この実験によれば、実施形態では、５回の実験において、それぞれ±１．９％、±２．０％、±１．８％、±１．６％の面内エッチング量のバラつき（（最大エッチング量−最小エッチング量）/(２×エッチング量の平均値)×１００）が生じたのに対し、比較例では±１１．３％のバラつきが生じた。すなわち、実施例では、±２％以下のエッチング量のバラつきしか生じず、比較例よりも極めて優れた効果を奏した。
【００７５】
図４は、誘電体窓上に設けられるスロット板の平面図である。
【００７６】
スロット板２０は、薄板状であって、円板状である。スロット板２０の板厚方向の両面は、それぞれ平らである。スロット板２０には、板厚方向に貫通する複数のスロットが複数設けられている。スロットは、一方方向に長い第１スロット１３３と、第１スロット１３３と直交する方向に長い第２スロット１３４とが、隣り合って一対となるように形成されている。具体的には、隣り合う２つのスロット１３３、１３４が一対となって、中心部が途切れた略Ｌ字状となるように配置されて構成されている。すなわち、スロット板２０は、一方方向に延びる第１スロット１３３および一方方向に対して垂直な方向に延びる第２スロット１３４から構成されるスロット対１４０を有する構成である。同様に、第３スロット１３３’及び第４スロット１３４’からスロット１４０’が構成されている。なお、スロット対１４０,１４０’の一例については、図４中の点線で示す領域で図示している。
【００７７】
スロット対は、内周側に配置される内周側スロット対群１３５と、外周側に配置される外周側スロット対群１３６とに大別される。内周側スロット対群１３５は、図４中の一点鎖線で示す仮想円の内側領域に設けられた７対のスロット対１４０である。外周側スロット対群１３６は、図４中の一点鎖線で示す仮想円の外側領域に設けられた１４対のスロット対１４０’である。このように、スロット対１４０,１４０’はスロット板２０の中心（重心位置）１３８（＝誘電体窓１６の中心軸１４４ａ（図２の（Ｂ）参照）を囲むように同心円状に配置されている。
【００７８】
なお、誘電体窓１６とスロット板２０とは同軸配置されている。
【００７９】
外周側スロット対群１３６において、１４対のスロット対１４０’は、周方向に隣合う２つのスロット対を一組として、それぞれの組が、周方向に等間隔に配置されている。このように構成することにより、円形ディンプルからなる第２凹部が設けられた位置に対応する位置に、外周側スロット対群１３６に配置される１４対のスロット対１４０’のいずれかのスロットに重複するように、それぞれ配置して位置を合わせることができる。
【００８０】
なお、外周側スロット対群１３６は、スロット板２０の径方向の中心１３８から径方向外側にみて、内周側スロット対群１３５と重ならないように配置されている。このため、外周側スロット対群１３６は、２つのスロット対１４０’を組として、該組がそれぞれ、周方向に等間隔に配置されている。
【００８１】
この実施形態においては、第１スロット１３３の開口幅、すなわち、第１スロット１３３のうち、長手方向に延びる一方側の壁部１３０ａと長手方向に延びる他方側の壁部１３０ｂとの間の長さＷ１は、１４ｍｍとなるように構成されている。一方、図４中の長さＷ２で示す第１スロット１３３の長手方向の長さ、すなわち、第１スロット１３３の長手方向の一方側の端部１３０ｃと第１スロット１３３の長手方向の他方側の端部１３０ｄとの間の長さＷ２は、３５ｍｍとなるように構成されている。幅Ｗ１、長さＷ２は±１０％の変更を許容することができるが、これ以外の範囲であっても、装置としては機能する。第１スロット１３３について、長手方向の長さに対する短手方向の長さの比Ｗ１／Ｗ２は、１４／３５＝０．４である。第１スロット１３３の開口形状と第２スロット１３４の開口形状とは、同じである。すなわち、第２スロット１３４は、第１スロット１３３を９０度回転させたものである。なお、スロットという長孔を構成するに際し、長さの比Ｗ１／Ｗ２については、１未満となる。
【００８２】
一方、第４スロット１３４’の開口幅Ｗ３は、第１スロット１３３の開口幅Ｗ１よりも小さく形成されている。言い換えれば、第１スロット１３３の開口幅Ｗ１は、第４スロット１３４’の開口幅Ｗ３よりも大きく形成されている。ここでは、第４スロット１３３’の開口幅Ｗ３は、例えば１０ｍｍとなるように構成されている。図５中の長さＷ４で示す第４スロット１３４’の長手方向の長さは、第１スロット１３３の長さＷ２と同一である。幅Ｗ３、長さＷ４は±１０％の変更を許容することができるが、これ以外の範囲であっても、装置としては機能する。第４スロット１３４’について、長手方向の長さに対する短手方向の長さの比Ｗ３／Ｗ４は、１０／３５＝約０．２９である。第４スロット１３４’の開口形状と第３スロット１３３’の開口形状とは、同じである。すなわち、第３スロット１３３’は、第４スロット１３４’を９０度回転させたものである。なお、スロットという長孔を構成するに際し、長さの比Ｗ３／Ｗ４については、１未満となる。
【００８３】
スロット板２０の径方向の中央にも、貫通孔１３７が設けられている。なお、外周側スロット対群１３６の外径側の領域には、スロット板２０の周方向の位置決めを容易にするために、板厚方向に貫通するようにして基準孔１３９が設けられている。すなわち、この基準孔１３９の位置を目印にして、処理容器２や誘電体窓１６に対するスロット板２０の周方向の位置決めを行なう。スロット板２０は、基準孔１３９を除いて、径方向の中心１３８を中心とした回転対称性を有する。
【００８４】
また、スロット板２０の構造について詳説すれば、スロット板２０の重心位置１３８から第１距離Ｋ１（円Ｋ１で示す）に位置する第１スロット群１３３と、重心位置１３８から第２距離Ｋ２（円Ｋ２で示す）に位置する第２スロット群１３４と、重心位置１３８から第３距離Ｋ３（円Ｋ３で示す）に位置する第３スロット群１３３’と、重心位置１３８から第４距離Ｋ４（円Ｋ４で示す）に位置する第４スロット群１３４’を備えている。
【００８５】
ここで、第１距離Ｋ１＜第２距離Ｋ２＜第３距離Ｋ３＜第４距離Ｋ４の関係を満たしている。対象となるスロット（１３３，１３４，１３３’，１３４’のいずれか）に向けてスロット板の重心位置１３８から延びた軸線（第１軸線Ｒ１、第２軸線Ｒ２又はＲ３）と、このスロットの長手方向の成す角度は、第１乃至第４スロット群１３３，１３４，１３３’，１３４’におけるそれぞれのスロット群毎に同一である。
【００８６】
スロット板２０の重心位置１３８から延びる同じ径（第１軸線Ｒ１）上に位置する第１スロット群のスロット１３３と、第２スロット群のスロット１３４は、異なる方向に延びており（本例では直交している）、スロット板２０の重心位置１３８から延びる同じ径（第２軸線Ｒ２又はＲ３）上に位置する第３スロット群のスロット１３３’と、第４スロット群のスロット１３４’は、異なる方向に延びている（本例では直交している）。ここで、軸線Ｒ１と軸線Ｒ２、又は、軸線Ｒ１と軸線Ｒ３は、互いに重ならないようにスロット（１３３，１３４，１３３’，１３４’）が配置されている。例えば、軸線Ｒ１と軸線Ｒ２、又は、軸線Ｒ１と軸線Ｒ３は、なす角度が１０°以上とされている。このように構成することで、投入パワーに対するマイクロ波放射効率の低いスロットを排除して配置することができるので、相対的に他のスロットに対する投入パワーの分配を向上させることが可能となる。よって、投入パワーに対する放射電界強度が向上し、プラズマ安定性を改善することができる。
【００８７】
第１スロット群のスロット１３３の数と第２スロット群のスロット１３４の数は、同一の数Ｎ１であり、第３スロット群のスロット１３３’の数と第４スロット群のスロット１３４’の数は、同一の数Ｎ２である。ここで、Ｎ２はＮ１の整数倍であり、面内対称性の高いプラズマを発生することが可能である。
【００８８】
上記のとおり、負性ガスは、電子エネルギーが１０ｅＶ以下で電子付着断面積を有するため、プラズマ拡散領域で電子を付着させて負イオン化しやすい傾向にある。すなわち、負性ガスを用いたプラズマ処理では、プラズマ中に負のチャージとして電子と負イオンが同時に存在することになる。よって、負性ガスにより電子が付着されるとロスが発生するため、プラズマの安定性を保つためには、少なくとも該ロスを補うように生成する電子を増加させる必要がある。このため、負性ガスによるプラズマ処理では、他のガスに比べて電界強度の向上が要求されている。本実施形態に係るアンテナ及びプラズマ処理装置によれば、投入パワーに対する放射電界強度を向上させることができるので、負性ガスを用いた場合であっても、プラズマ安定性を改善することができる。特に、負イオンが発生しやすい中圧（例えば５０ｍＴｏｒｒ（６．５Ｐａ））〜高圧において、低ダメージでのエッチングプロセス等が期待できる。
【００８９】
また、本実施形態に係るアンテナ及びプラズマ処理装置によれば、第１スロット群及び第２スロット群のスロット幅Ｗ１は、第３スロット群及び第４スロット群のスロット幅Ｗ３よりも大きくされている。スロットの開口形状については、幅広になるほど、導入されるマイクロ波の電界が低下する。また、スロットの開口幅が狭くなれば、それだけマイクロ波を強く放射することができる。よって、スロット板２０の重心位置１３８に近い第１スロット群及び第２スロット群の放射電界強度を、スロット板２０の重心位置１３８に遠い第３スロット群及び第４スロット群の放射電界強度よりも弱くすることができる。マイクロ波は伝搬により減衰するため、上記構成を採用することで、マイクロ波の放射電界強度が面内で均一化され、面内均一性の高いプラズマを発生することができる。
【００９０】
さらに、本実施形態に係るアンテナ及びプラズマ処理装置によれば、スロット板２０の主表面に垂直な方向からみた場合、スロット板２０におけるそれぞれのスロット１３３内に、それぞれの第２凹部１５３の重心位置が重なって位置しているため、均一性の高いプラズマを発生させることができ、処理量の面内均一性を高くすることができる。このようなプラズマ処理装置は、エッチングのみならず、膜の堆積にも用いることができる。
【００９１】
以上、種々の実施形態について説明したが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上記実施形態では同心円としてスロット対が２重の円環状に配置される例を説明したが、３重以上の円環状に配置される場合であってもよい。
【００９２】
図５は、第２凹部とスロットの関係を説明するための図である。
【００９３】
図５の（Ａ）では、第２凹部１５３の重心Ｇ２の位置を、スロット１３３’からの電界Ｅが選択的に導入される位置に設定した場合を示している。マイクロ波の導入によって、電界Ｅはスロット１３３’，１３４’の幅方向に発生する。本例では、スロット１３３’の重心位置Ｇ１と第２凹部１５３の重心Ｇ２とが一致し、スロット１３３’内に、第２凹部１５３の重心位置Ｇ２が重なって位置している。この場合は、第２凹部１５３にプラズマが確実に固定されるため、プラズマの揺らぎは少なく、各種の条件変化に対してもプラズマの面内変動が少なくなる。特に、第２凹部１５３の形成されている位置が、第１凹部の底面であるため、１つの第２凹部１５３周囲の面の等価性が高く、プラズマの固定度合いが高くなる。
【００９４】
一方、図５の（Ｂ）では、第２凹部１５３の重心位置Ｇ２の位置を、双方のスロット１３３’，１３４’からの電界Ｅが導入される位置に設定した場合を示している。換言すれば、図５の（Ｂ）においては、スロット１３３’の重心位置Ｇ１と第２凹部１５３の重心Ｇ２とは離間し、スロット１３３’内に、第２凹部１５３の重心位置Ｇ２が重なって位置していない場合を示している。この場合は、図５の（Ａ）の場合よりも、凹部１５３内にマイクロ波が入りにくく、したがってプラズマ密度が下がる。
【００９５】
なお、スロット板２０の主表面に垂直な方向からみた場合、第１凹部１４７に囲まれた平坦面１４６（図２参照）は、第１スロット群１３３（図４参照）に重なって位置している。
【００９６】
また、第２凹部１５３は、第３スロット群１３３’のスロット又は第４スロット群１３４’のスロットに重なって位置している。すなわち、複数の第２凹部１５３に、外側のスロット群（第３又は第４スロット群）が重なることで、安定したプラズマを発生することができる。なぜならば、上述のように、第２凹部１５３にプラズマが確実に固定されるため、プラズマの揺らぎは少なく、各種の条件変化に対してもプラズマの面内変動が少なくなるからである。
【００９７】
以上、説明したように、上述の誘電体窓１６の一方面側にはスロット板２０が配置される。誘電体窓１６の他方面は、環状の第１凹部１４７に囲まれた平坦面１４６と、第１凹部１４７の底面に形成された複数の第２凹部１５３（１５３ａ〜１５３ｇ）とを備えている。上記アンテナは、誘電体窓１６と、誘電体窓１６の一方面に設けられたスロット板２０とを備えており、これはプラズマ処理装置に適用することができる。
【００９８】
上述のプラズマ処理装置は、上記アンテナと、アンテナを内部に有する処理容器と、処理容器の内部に設けられ、誘電体窓の他方面に対向し、処理される基板が載せられる台と、アンテナにマイクロ波を供給するマイクロ波発生器とを備えている。このプラズマ処理装置によれば、プラズマの面内均一性を改善することができる。
【００９９】
なお、上述のスロット板は別ものを用いることも可能である。
【０１００】
図６は誘電体窓上に設けられる別のスロット板の平面図である。
【０１０１】
同図に示すスロット板は、図４に示したものと比較して、以下の（１）、（２）が異なり、他の構成は同一である。
【０１０２】
すなわち、（１）内側のスロット１３３，１３４の幅Ｗ１が、図４に示したものよりも狭くなり、Ｗ１＝Ｗ３或いは、Ｗ１＜Ｗ３を満たしている。このように内側のスロット１３３，１３４の幅を狭くすることにより、少なくともプラズマのモードの安定を期待することができる。また、外側のスロット１３３’、１３４’の幅も同程度に設定する。スロットの幅を狭くすることにより、特に、内側のスロット１３３，１３４の幅Ｗ１を狭くすることにより、プラズマのモードが安定すると期待される。なぜならば、スロット幅が狭くなるとそのスロットが形成する定在波の最大電界強度が強くなる傾向がある。電界強度が強くなるとよりその部分でのプラズマ生成の確率が高くなることを意味しており、その場所でのプラズマ生成確率が高くなるということは他でのプラズマ生成を結果的に抑制させることにつながり、つまりモードのシフトが起こりにくくなる、つまりプラズマの安定性の向上および失火の抑制につながる。次にモードの数に関して言うと、支配的なモード数が多いとそのモードの中でも電界の強弱がつきやすくなりプラズマ条件によってはプラズマ生成位置が限定されにくくなりプラズマ不安定性につながる。内側スロットの数は外周スロットの数より少なく、つまりその内側スロットの幅を小さくするということは内側のスロットによるプラズマ生成が支配的となるためプラズマ生成箇所も少なくなるためモードが移り変わりにくい傾向になり、モード固定を促すことになるため安定性改善にもつながる。幅Ｗ１＝Ｗ３＝６ｍｍであることが好ましいが、２０％の誤差を含み、Ｗ１＝Ｗ３＝６ｍｍ±６ｍｍ×２０％としても効果が期待できる。なぜならば、この誤差範囲であればそのスロットによって形成される電界強度の最大値が大きく影響を受けることがないからである。
【０１０３】
また、（２）外側のスロット１３３’、１３４’の数を倍の２８組に増加させ、周方向に沿って均等に配置し、外側のスロット１３３’、１３４’が、平面視において、凹部１５３に重なるのみならず、凹部が形成されている位置においても、位置することとした。これにより、凹部１５３の存在しない位置においても、モードが固定することが期待される。
【０１０４】
本形態では、これらの（１）、（２）を共に用いることにより、プラズマを安定させ、且つ、プラズマの失火を抑制することができることを見出した。
【０１０５】
図７は、図４と図６のスロット板を用いた場合において、圧力とパワーに応じたプラズマの安定性の可否を示す図表（（Ａ）図４の実施例、（Ｂ）図６の実施例）である。
【０１０６】
図４の実施例の構造では、内側スロットの幅Ｗ１を１４ｍｍとし、外側スロットの幅Ｗ３を１０ｍｍとした。図６の実施例の構造では、内側スロットの幅Ｗ１を６ｍｍとし、外側スロットの幅Ｗ３も６ｍｍとした。なお、プラズマ処理装置における静電チャックに印加されるＲＦパワーは２５０Ｗ、処理容器内への導入ガスはＮ２が３００ｓｃｃｍ、Ｃｌ２が１００ｓｃｃｍ、ＲＤＣ値は３０％とし、基板温度は３０℃、計測時間は３０秒とした。
【０１０７】
この場合、図７（Ａ）の図４の実施例においては、処理容器内の圧力（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ（ｍＴ））が低く、マイクロ波パワー（ＭＷ  Ｐｆ  （Ｗ））が高い場合には、プラズマが安定して観察された（ＯＫ）が、それ以外の領域ではプラズマが目視観察において、ちらついた（ＮＧ）。なお、１ｍＴ（ミリトール）は、１３３ｍＰａである。
【０１０８】
一方、図７（Ｂ）の図６の実施例においては、圧力１０ｍＴ〜２００ｍＴ、パワー７００〜３０００Ｗの全ての範囲において、プラズマが安定して観察された（ＯＫ）。
【０１０９】
図８は、図６のスロット板を用いた場合において、圧力とパワーに応じた失火しない状態の可否を示す図表（（Ａ）図４の実施例、（Ｂ）図６の実施例）である。実験条件は、図７の場合と同一である。
【０１１０】
この場合、図８（Ａ）の図４の実施例においては、処理容器内の圧力（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ（ｍＴ））が低く、マイクロ波パワー（ＭＷ  Ｐｆ  （Ｗ））も低い場合と、圧力（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ（ｍＴ））が高く、マイクロ波パワー（ＭＷ  Ｐｆ  （Ｗ））も高い場合において、失火が生じる場合があった（ＮＧ）。それ以外の範囲においては、プラズマの失火が観察されなかった（ＯＫ）。
【０１１１】
一方、図８（Ｂ）の図６の実施例においては、圧力１０ｍＴ〜２００ｍＴ、パワー７００〜３０００Ｗの全ての範囲において、プラズマの失火が観察されなかった（ＯＫ）。
【０１１２】
以上、説明したように、プラズマの安定性と失火回避性能は、いずれも図６の実施例の構造の方が高かったが、図４の実施例の構造でも、プラズマの面内均一性を改善可能であることには変わりがない。
【０１１３】
上記アンテナは、誘電体窓と、誘電体窓の一方面に設けられたスロット板と、を備え、記スロット板は、内周を囲むように配置された内側のスロット群１３３、１３４と、外周を囲むように配置された外側のスロット群と、を備え、外側のスロット群１３３’、１３４’は、第２凹部１５３と重なる位置、及び、第２凹部１５３と重ならない位置の双方に位置している。これにより、プラズマの安定性と失火回避性能が向上可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１４７…第1凹部、１５３…第２凹部、Ｗ…ウェハ（基板）、２…処理容器、３…台、１…プラズマ処理装置、１６…誘電体窓、２０…スロット板、３５…マイクロ波発生器、５８…中央導入口、６２…周辺導入口。
【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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