(57)【要約】【課題】スロットなどの構造を作り変えることなく、高い自由度で、処理条件に応じたプラズマ分布を得ることが可能であって、大面積の基板に対するプラズマ処理を行うことが可能なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置は、処理容器１と導波管２１と伝送導波管２３と複数の導電体部材２９とを備える。処理容器１は、プラズマを形成するために用いるマイクロ波が透過可能な誘電体窓３を有する。導波管２１は、誘電体窓３に隣接して形成され、誘電体窓３を介してマイクロ波を処理容器１の内部に導入するためのものである。導電体部材２９は、導波管２１において、マイクロ波の伝送方向に沿って複数個配置されている。導電体部材２９は、マイクロ波の伝送方向と交差する方向において移動することにより導波管２１の断面積を変更することができる。【選択図】        図１
2004165551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを形成するために用いるマイクロ波が透過可能な窓部を有し、内部において前記プラズマを用いた処理を行う処理容器と、
前記窓部に隣接して形成され、前記窓部を介して前記マイクロ波を前記処理容器の内部に導入するための導波管と、
前記導波管に接続され、マイクロ波供給部から前記導波管に前記マイクロ波を伝送する伝送導波管と、
前記導波管において、前記伝送導波管と前記導波管との接続部から前記導波管の端部に向かう前記マイクロ波の伝送方向に沿って複数個配置された導電体部材とを備え、
前記導電体部材は、前記マイクロ波の伝送方向と交差する方向において移動することにより前記導波管の断面積を変更することができる、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記複数の導電体部材が配置された領域において、前記導電体部材の移動方向における前記導波管の幅は、前記伝送導波管と前記導波管との接続部での前記移動方向における前記導波管の幅より広い、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
プラズマを形成するために用いるマイクロ波が透過可能な窓部を有し、内部において前記プラズマを用いた処理を行う処理容器と、
前記窓部に隣接して形成され、前記窓部を介して前記マイクロ波を前記処理容器の内部に導入するための導波管と、
前記導波管に接続され、マイクロ波供給部から前記導波管に前記マイクロ波を伝送する伝送導波管とを備え、
前記伝送導波管と前記導波管との接続部から前記導波管の端部に向かう前記マイクロ波の伝送方向に沿って、前記導波管の壁面は複数の部分に分割され、
前記複数の部分は、それぞれ前記マイクロ波の伝送方向と交差する方向において移動可能となっている、プラズマ処理装置。
【請求項４】
プラズマを形成するために用いるマイクロ波が透過可能な窓部を有し、内部において前記プラズマを用いた処理を行う処理容器と、
前記窓部に隣接して形成され、前記窓部を介して前記マイクロ波を前記処理容器の内部に導入するための導波管と、
前記導波管に接続され、マイクロ波供給部から前記導波管に前記マイクロ波を伝送する伝送導波管と、
前記導波管において、前記伝送導波管と前記導波管との接続部から前記導波管の端部に向かう前記マイクロ波の伝送方向に沿って１つ以上配置された、サセプタンスの値を変更可能なサセプタンス素子とを備える、プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記サセプタンス素子は、前記マイクロ波の伝送方向と交差する方向において移動可能な導電体部材を含む、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記導波管の端部に配置されたマイクロ波吸収体を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記導波管の端部に配置された導電体を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記導電体は、前記マイクロ波の伝送方向に沿って移動可能となっている、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記導波管において前記処理容器の窓部と対向する壁には、前記プラズマの伝送方向に沿って複数のスロットが形成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記導波管において前記処理容器の窓部と対向する壁には、前記窓部を露出させる開口部が形成されている、請求項１〜８のいずれか１項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】
この発明は、半導体デバイスまたは液晶ディスプレイ装置などの製造工程の微細加工工程において使用されるプラズマ処理装置であって、処理容器内に導入されたマイクロ波によって処理容器内にプラズマを生成するプラズマ処理装置に関し、より特定的には、処理容器内に導入されたマイクロ波の分布を制御可能なプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイスや液晶ディスプレイ装置等の製造工程、あるいは他の任意の微細加工工程において、減圧下でプラズマを発生させ、そのプラズマを利用して半導体デバイスや液晶ディスプレイ装置などの基板を処理する各種のプラズマ処理装置が広く用いられている。
【０００３】
プラズマ処理装置におけるプラズマ放電法の一つとして、マイクロ波をプラズマ処理装置の処理容器内に導入し、処理容器内に供給される処理ガスに照射してプラズマ放電を行う方法が広く知られている。処理容器内にマイクロ波を導入する方法としては、以下のような方法が広く用いられる。まず、処理容器に誘電体窓を設け、その誘電体窓に隣接するように導波管を配置する。また、導波管には、誘電体窓と隣接する壁面に複数のスロットを設ける。このようにすれば、導波管を伝播し、スロットから放射されたマイクロ波は、処理容器を真空封止する誘電体窓を通して処理容器内に導入される。
【０００４】
ここで、プラズマ処理装置においては、プラズマ処理を行う場合、被処理基板に対する均一なプラズマ処理を実現するため、プラズマ分布を制御する必要がある。このようにプラズマ分布を制御するためには、処理容器内に導入されるマイクロ波の分布を制御する必要がある。そして、上述のようなスロットを用いた構成のプラズマ処理装置では、一般的にスロットの大きさまたは位置を変えることで処理容器内でのマイクロ波分布の制御を行うことにより、処理容器内での任意のプラズマ分布を得ている。
【０００５】
プラズマ分布を制御するためのスロットの設け方としては、（Ａ）スロットの位置を固定した状態で、スロットの大きさを変える方法、（Ｂ）スロットの大きさを固定した状態で、スロットの位置を変える方法、（Ｃ）スロットの位置および大きさを共に変える方法、の３つを挙げることができる。
【０００６】
上記（Ａ）の方法では、プラズマ密度を高くしたい領域に対向する位置のスロットの大きさを、よりマイクロ波が放射されやすい大きさにする。なお、スロットを設けた導波管の内部におけるマイクロ波が定在波となっている場合は、定在波の腹の位置にスロットを設ければ最も放射効率がよくなる。また、上記（Ｂ）の方法では、プラズマ密度を高くしたい領域に対向する部分でスロット配置を密にする。
【０００７】
そして、（Ｃ）の方法では、上記（Ａ）および（Ｂ）の方法を併用する。ただし、スロットでのマイクロ波の放射による導波管内部の伝送電力の減少、または、導波管内部の定在波の状態により、スロットの位置によってそのスロットにおけるマイクロ波の放射量は異なる。そのため、上記（Ｂ）の方法よりは、スロットの大きさも同時に変える（Ｃ）の方法が一般に用いられる。
【０００８】
しかし、ある処理条件において均一なプラズマ処理が行えるようにスロットの大きさまたは位置を決めても、処理ガスの流量や種類、あるいは処理容器内の圧力等の処理条件が異なればプラズマ処理が不均一になる場合があった。このような場合、処理条件に合わせてスロット等の構造（たとえば、スロットの位置や大きさ）を作り変えなければいけないという問題があった。
【０００９】
この問題の解決方法として、たとえば特許文献１に示されたような技術が挙げられる。図８は、特許文献１に示された従来のプラズマ処理装置における導波管の例の上面断面模式図である。図９は、特許文献１に示された従来のプラズマ処理装置における導波管の他の例の上面断面模式図である。図８に示した導波管１２１は、断面形状が方形状の導波管であって、導波管１２１の相対的に広い面積を有する壁面（広壁面）に、矢印１４０で示したマイクロ波伝送方向と垂直に延びるようにスロット１２５が設けられている。導波管１２１内部には、広壁面より狭い面積を有し、対向するように配置された壁面（狭壁面）と平行に、２つの導電体からなる可動壁１４１が設置されている。可動壁１４１は導波管１２１の幅方向（マイクロ波伝送方向に直交する断面の長辺方向）に移動可能となっている。
【００１０】
導波管１２１内部には定在波が形成される。可動壁１４１を導波管１２１の幅方向に動かすと、可動壁１４１が位置する部分の導波管１２１の幅が変化する。この結果、マイクロ波の管内波長が変化するため定在波の分布が変化する。これに伴い、スロット１２５上のマイクロ波の強度が変化することになるので、スロット１２５から放射されるマイクロ波の強度が変化する。したがって、可動壁１４１を動かすことで、マイクロ波の分布（つまりプラズマ分布）を制御することができる。
【００１１】
図９は図８に示した導波管の変形例である。図９に示した導波管１２１では、可動壁１４１の一方端１４２を固定するとともに、可動壁１４１の他方端１４３を導波管１２１の幅方向に動かすことにより、マイクロ波の分布を制御できる。また、図９に示した導波管１２１では、可動壁１４１全体を動かす場合に対して、可動壁１４１が配置された部分の導波管幅を一方端１４２側と他方端１４３側とで変えることができる。
【００１２】
また、従来の技術の他の例として、特許文献２に示されたような技術が挙げられる。図１０は、特許文献２に示された従来のプラズマ処理装置における導波管の他の例を示す断面模式図である。図１０に示したプラズマ処理装置では、処理容器１０１上面の誘電体窓１０３上に導波管１２１が配置されている。導波管１２１は、断面形状が方形状の導波管である。誘電体窓１０３に対向する導波管１２１の狭壁面には、管軸方向に伸びるマイクロ波放射用のスロット１２５が設けられている。このスロット１２５は誘電体窓１０３とほぼ等しい長さを有する。また、スロット１２５の幅は誘電体窓１０３の幅よりも小さい。
【００１３】
導波管１２１内には、スロット１２５よりも長い金属板１５３が配置されている。金属板１５３は、導波管１２１の狭壁面に平行に延びるように、スロット１２５に対向して配置されている。金属板１５３は、導波管１２１の幅方向に挿入された複数の支持棒１５５で固定されている。支持棒１５５は、それぞれ矢印１５７で示した方向に移動可能になっている。それぞれの支持棒１５５を導波管１２１の幅方向に出し入れすることで、金属板１５３の撓みの範囲内で導波管１２１の幅を任意に変えることができる。このようにして、導波管１２１の内部におけるマイクロ波分布を制御することができる。
【００１４】
このように、処理条件が変化しても、スロット１２５等の構造を作り変えることなく、スロット１２５から放射されるマイクロ波の強度を変えることにより、処理容器内でのプラズマ分布を制御する方法が従来から提案されている。
【００１５】
また、スロットアンテナを用いないが、電界分布を均一化する方法として、特許文献３に示すような技術が提案されている。図１１は、特許文献３に示された従来のプラズマ処理装置の断面模式図である。
【００１６】
図１１に示したプラズマ処理装置は、プラズマ処理を行うためのプラズマを発生させる放電空間１６９を形成する放電管１６７、導波管１６３、１６５およびマグネトロン１６１を備える。マグネトロン１６１から発振されたマイクロ波は、マグネトロン１６１に接続された導波管１６３からテーパ状に広がる円筒形の導波管１６５に伝送される。その後、マイクロ波は、導波管１６５の内部においてマイクロ波の進行方向に直交する方向に配置され、石英などの絶縁物で構成された放電管１６７を通り、放電空間１６９に導かれる。この放電空間１６９において、上記マイクロ波によりプラズマ放電が行われる。
【００１７】
図１１に示したプラズマ処理装置では、導波管１６３とテーパ状の導波管１６５の接続部においてマイクロ波の分布が乱される。そのため、放電空間１６９内のマイクロ波の分布が不均一になる。そこで導体棒１６２ａ〜１６２ｆを円筒形の導波管１６５の上部側面に９０°間隔で計４本、また、導波管の長手方向に３段挿入している。この導体棒１６２ａ〜１６２ｆの位置を制御することによって、導波管１６５の断面の電界分布を均一にしている。また、導波管１６３の長手方向に導体棒１６２ａ〜１６２ｆを３段挿入しているので、この導体棒１６２ａ〜１６２ｆは、電界分布を均一にするという機能以外にスタブとして整合をとるという機能も有する。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００１−２０３０９９号公報（第４図）
【００１９】
【特許文献２】
特開平６−２３６７９９号公報（第５図）
【００２０】
【特許文献３】
特開平２−２３０７２８号公報（第１図）
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のプラズマ処理装置では、以下のような問題があった。すなわち、図８に示したプラズマ処理装置の導波管では、可動壁１４１全体を動かしているので、可動壁１４１が配置された領域において局所的に導波管１２１の幅を変えることはできない。また、図９に示したプラズマ処理装置の導波管１２１では、可動壁１４１の一方端１４２を固定するとともに他方端１４３を動しているが、この構造では、導波管１２１の幅が一方端１４２側から他方端１４３側に向けて徐々に狭くなる（あるいは広くなる）というだけで、導波管１２１の幅を局所的に任意に変化させることはできない。さらに、固定端である一方端１４２近傍においては、導波管１２１の幅は変えられない。
【００２２】
また、図１０に示したプラズマ処理装置では、図８および図９に示したプラズマ処理装置より導波管１２１の幅を変更する際の自由度は大きいものの、その幅の変化量は金属板１５３の撓み以上ではない。したがって、処理条件に適合するように導波管１２１の幅を導波管１２１の長手方向において細かく調整することは困難であると考えられる。
【００２３】
また、図１１に示したプラズマ処理装置では、導波管断面の電界分布の均一化を目的として導体棒１６２ａ〜１６２ｆが配置されている。しかし、図１１に示したプラズマ処理装置において放電空間１６９と導波管１６５を隔てる放電管１６７は、導波管１６５の内部におけるマイクロ波の進行方向とほぼ直交する方向に延びるように配置されている。このため、図１１に示した導体棒１６２ａ〜１６２ｆなどの構造は、マイクロ波伝送方向に沿ってスロットアンテナを配置した方式の導波管には適用できない。
【００２４】
なお、図１１に示した導波管１６５は、その内部におけるマイクロ波の進行方向に対して広がるようなテーパ状の形状を有しているので、マイクロ波の進行方向を多少は放射状にすることが可能である。しかし、導波管１６５の側壁のテーパ角度がある程度の値を超えると、１）進行波（マイクロ波）の同一位相面は球状になること、２）導波管１６５の壁面からの距離の違いによりマイクロ波が影響を受けること、３）導波管１６５の内部空間が広いので、意図しない伝播モードの高周波が発生する場合があり、これらが互いに干渉しあう場合があること、などにより、放電管１６７に到達するマイクロ波の強度分布が極めて不均一になる場合がある。さらに、マイクロ波の強度が低下するといった問題も発生する。この場合、不均一であって所望強度より強度が低下したマイクロ波が放電管１６７を介して放電空間１６９に導かれることになるため、結果的に生成されるプラズマも不均一となる。この結果、プラズマ処理も不均一となるため、プラズマ処理の処理効率も低下することになる。
【００２５】
なお、導体棒１６２ａ〜１６２ｆを導波管１６５の壁面に挿入したとしても、導波管１６５の内部の空間が広すぎるため、マイクロ波の的確な制御は困難であると考えられる。一方、ある程度均一なマイクロ波を得るため、導波管１６５の側壁のテーパ角度をあまり大きくしない場合、広い処理面積を得るには、導波管１６５の長さを長くする必要がある。この結果、プラズマ処理装置が非常に大型の装置となる。さらに、放電管１６７付近では、マイクロ波の進行する方向に直交する方向における断面積が広くなっているため、上述したテーパ角度を大きくした場合と同様の問題が発生する。
【００２６】
ここで、現在、液晶ディスプレイの製造工程については、１ｍ角を超えるガラス基板の処理が開発段階あるいは実用段階となっている。また、半導体装置の製造工程については、直径が３００ｍｍ程度のウェハを複数枚一括して処理することが開発段階あるいは実用段階にある。そして、図１１に示したようなマイクロ波の進行方向に放電空間１６９が配置された構成では、このような大型のガラス基板やウェハの処理に対応することはできないと考えられる。
【００２７】
以上のように、これまで提案されている方法は、マイクロ波の分布制御の自由度が低いため、処理条件に合わせて十分なプラズマ分布制御ができないという問題があった。
【００２８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、スロットなどの構造を作り変えることなく、高い自由度で、処理条件に応じたプラズマ分布を得ることが可能であって、大面積の基板に対するプラズマ処理を行うことが可能なプラズマ処理装置を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
この発明の１の局面に従ったプラズマ処理装置は、処理容器と導波管と伝送導波管と複数の導電体部材とを備える。処理容器は、プラズマを形成するために用いるマイクロ波が透過可能な窓部を有する。処理容器は、その内部においてプラズマを用いた処理を行うものである。導波管は、窓部に隣接して形成され、窓部を介してマイクロ波を処理容器の内部に導入するためのものである。伝送導波管は、導波管に接続され、マイクロ波供給部から導波管にマイクロ波を伝送する。導電体部材は、導波管において、伝送導波管と導波管との接続部から導波管の端部に向かうマイクロ波の伝送方向に沿って複数個配置されている。導電体部材は、マイクロ波の伝送方向と交差する方向において移動することにより導波管の断面積を変更することができる。
【００３０】
このようにすれば、複数の導電体部材を移動させて導波管の断面積を変更することにより、導波管内のマイクロ波の波長を変更することができる。したがって、導波管の構造を作りかえることなく導電体部材の移動量を変更することにより、プラズマ処理の条件に適合するような、最適なマイクロ波分布を実現できる。この結果、高い自由度で、プラズマ処理の処理条件に応じたプラズマ分布を実現可能なプラズマ処理装置を得る事ができる。
【００３１】
上記１の局面に従ったプラズマ処理装置では、複数の導電体部材が配置された領域において、導電体部材の移動方向における導波管の幅が、伝送導波管と導波管との接続部での移動方向における導波管の幅より広いことが好ましい。
【００３２】
この場合、導電体部材をマイクロ波の伝送方向と交差する方向に移動することにより（導電体部材の端部が導波管の内部にある程度挿入された状態にして）、導電体部材が配置された領域での上記移動方向における導波管の幅（導電体部材とこの導電体部材と対向する導波管の壁面との間の距離）を、上記接続部での上記移動方向における幅とほぼ同じ状態（基準状態）とすることができる。この場合、上記接続部における導波管の断面積は、導電体部材が配置された領域における導波管の断面積とほぼ等しい状態となる。
【００３３】
一方、導電体部材を、上記基準状態よりも導波管の外部へ引抜く方向に移動させることにより、導電体部材が配置された領域における導波管の幅を、基準状態よりも広くできる。この場合、導電体部材が配置された領域での導波管の断面積は、上記接続部での導波管の断面積より大きくなる。このようにすれば、基準状態での導波管内のマイクロ波の波長（基準波長）より、導波管内のマイクロ波の波長を短くできる。
【００３４】
また、基準状態より導電体部材の端部が導波管の内部へ突出するように導電体部材を移動させれば、導波管の断面積を基準状態より小さくできる。この結果、導波管内のマイクロ波の波長を基準波長より長くできる。このように、マイクロ波の波長を基準波長に対して短くも長くもできるので、マイクロ波制御の自由度を大きくすることができる。したがって、プラズマ処理の条件に合わせて、より確実にマイクロ波分布の最適化を図ることができる。
【００３５】
この発明の他の局面に従ったプラズマ処理装置は、処理容器と導波管と伝送導波管とを備える。処理容器は、プラズマを形成するために用いるマイクロ波が透過可能な窓部を有する。処理容器は、その内部においてプラズマを用いた処理を行う。導波管は、窓部に隣接して形成され、窓部を介してマイクロ波を処理容器の内部に導入するためのものである。伝送導波管は、導波管に接続され、マイクロ波供給部から導波管にマイクロ波を伝送する。伝送導波管と導波管との接続部から導波管の端部に向かうマイクロ波の伝送方向に沿って、導波管の壁面は複数の部分に分割されている。複数の部分は、それぞれマイクロ波の伝送方向と交差する方向において移動可能となっている。
【００３６】
このようにすれば、上記複数の部分を適宜移動させることにより、（マイクロ波の伝送方向と交差する方向における）導波管の断面積を任意に変更できる。このため、導波管の構造を作りかえることなく上記複数の部分の移動量を変更することにより、プラズマ処理の条件に適合するような最適なマイクロ波分布を実現できる。この結果、高い自由度で、プラズマ処理の処理条件に応じたプラズマ分布を実現可能なプラズマ処理装置を得る事ができる。
【００３７】
この発明の別の局面に従ったプラズマ処理装置は、処理容器と導波管と伝送導波管とサセプタンス素子とを備える。処理容器は、プラズマを形成するために用いるマイクロ波が透過可能な窓部を有する。処理容器は、その内部においてプラズマを用いた処理を行う。導波管は、窓部に隣接して形成され、窓部を介してマイクロ波を処理容器の内部に導入するためのものである。伝送導波管は、導波管に接続され、マイクロ波供給部から導波管にマイクロ波を伝送する。サセプタンス素子は、導波管において、伝送導波管と導波管との接続部から導波管の端部に向かうマイクロ波の伝送方向に沿って１つ以上配置されている。サセプタンス素子は、そのサセプタンスの値を変更可能となっている。
【００３８】
このようにすれば、サセプタンス素子におけるサセプタンスの値を変更することにより、導波管内におけるマイクロ波の波長および電磁界強度を任意に変更できる。このため、プラズマ処理の条件に適合するような最適なマイクロ波分布を実現できる。この結果、高い自由度で、プラズマ処理の処理条件に応じたプラズマ分布を実現可能なプラズマ処理装置を得る事ができる。
【００３９】
なお、サセプタンスとは、アドミタンスの虚数部分である。アドミタンスとは、回路中における交流の流れやすさを示す尺度であって、インピーダンスの逆数である。
【００４０】
上記別の局面に従ったプラズマ処理装置において、サセプタンス素子は導電体部材を含んでいてもよい。導電体部材は、マイクロ波の伝送方向と交差する方向において移動可能であってもよい。
【００４１】
この場合、導電体部材を移動させることにより、容易にサセプタンスの値を変更できる。たとえば、移動可能な導電体部材を移動させることにより、導波管の断面積を変更するという簡単な構成により、サセプタンスの値を変更可能なサセプタンス素子を実現できる。
【００４２】
上記１の局面または他の局面または別の局面に従ったプラズマ処理装置は、マイクロ波の伝送方向が処理容器の窓部の表面の延びる方向とほぼ同じ方向であってもよい。この場合、サイズの大きな被処理基板に対応して処理容器のサイズおよび導波管の長さを長くすればよいので、必要以上にプラズマ処理装置のサイズが大きくなることを抑制できる。
【００４３】
上記１の局面または他の局面または別の局面に従ったプラズマ処理装置は、導波管の端部に配置されたマイクロ波吸収体を備えていてもよい。
【００４４】
この場合、導波管の内部におけるマイクロ波は進行波となる。そのため、導波管において処理容器の窓部と対向する部分にスロットを形成する場合、このスロットの位置をマイクロ波の電磁界分布によらずに決定できる。なお、マイクロ波の波長や電磁界強度が変化すれば、スロットから放射されるマイクロ波の強度を変化させることはできる。
【００４５】
また、端部のマイクロ波吸収体によりマイクロ波が吸収されるので、導波管内では上記端部からのマイクロ波の反射波は存在しない。そのため、容易に整合をとることができる。
【００４６】
上記１の局面または他の局面または別の局面に従ったプラズマ処理装置は、導波管の端部に配置された導電体を備えていてもよい。
【００４７】
この場合、導波管の内部におけるマイクロ波を定在波とすることができる。そのため、導波管において処理容器の窓部と対向する部分にスロットを形成した場合、このスロットの位置と定在波の位相との関係によって、スロットから放射されるマイクロ波の放射量を変更できる。なお、導波管内のマイクロ波について整合をとることができれば、導波管の端部にマイクロ波吸収体を配置しなくてもよい。
【００４８】
上記１の局面または他の局面または別の局面に従ったプラズマ処理装置において、導電体は、マイクロ波の伝送方向に沿って移動可能であってもよい。
【００４９】
この場合、導電体を移動させることにより、マイクロ波の伝送方向における導波管の長さを変更できる。この結果、導波管におけるマイクロ波の整合を容易にとることができる。
【００５０】
上記１の局面または他の局面または別の局面に従ったプラズマ処理装置では、導波管において処理容器の窓部と対向する壁に、プラズマの伝送方向に沿って複数のスロットが形成されていてもよい。
【００５１】
この場合、導波管からスロットおよび窓部を介して処理容器の内部にマイクロ波を確実に放射することができる。
【００５２】
上記１の局面または他の局面または別の局面に従ったプラズマ処理装置では、導波管において処理容器の窓部と対向する壁に、窓部を露出させる開口部が形成されていてもよい。
【００５３】
この場合、窓部を露出させる大きな開口部を形成すれば、窓部の一部を露出させるスロットを形成する場合より、導波管と処理容器との接続部の面積（マイクロ波の伝送経路としての、開口部を介して露出する窓部の面積）を大きくできる。このため、開口部を介して処理容器の内部に十分なマイクロ波を放射することができるので、処理容器の内部で効率的にプラズマを生成できる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００５５】
（実施の形態１）
図１は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態１を示す断面模式図である。図１を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態１を説明する。
【００５６】
図１に示すように、本発明によるプラズマ処理装置は、金属製の処理容器１と、この金属製の処理容器１の上部に形成された開口部２に嵌め込まれた誘電体窓３と、誘電体窓３上に配置されたアンテナ部３０とを備える。誘電体窓３はマイクロ波を透過可能な材料、たとえば石英、アルミナなどの誘電体からなる。誘電体窓３と処理容器１との間には、この誘電体窓３と処理容器１との接合部における真空封止を行なうためのＯリング５が設置されている。
【００５７】
処理容器１の内部には、処理容器１の底壁上に載置台７が設けられている。載置台７上には被処理基板９が設置される。また、処理容器１の底壁には、処理容器１の内部を真空引きするため（処理容器１の内部から雰囲気ガスを排出するため）の排気口１１が設けられている。排気口１１は、図示しない配管を介して真空ポンプ（図示せず）へと接続される。また、処理容器１には処理容器１の内部へと処理ガス（反応ガス）などを導入するためのガス導入管１３が設けられている。ガス導入管１３は、図示しないが処理容器１の内壁面に設けられたガス導入口へと接続されている。
【００５８】
誘電体窓３の上部表面上にはアンテナ部３０を構成する導波管２１が設置されている。マイクロ波を処理容器１の内部へと導入するためのアンテナ部３０は、導波管２１、プランジャ２７、導電体部材２９を含む。導波管２１は、誘電体窓３の主面（上部表面）に平行な方向が導波管２１の内部におけるマイクロ波の伝送方向とほぼ平行となるように配置されている。紙面に垂直な方向における導波管２１の断面の形状は四角形状である。また、導波管２１は、その断面の相対的に長さの短い辺を構成する壁面（狭壁面）が誘電体窓３に面するように設置されている。導波管２１の誘電体窓３に面する壁面と反対側に位置する壁面の中央部には、伝送導波管２３が接続されている。伝送導波管２３としては、たとえば方形導波管を用いることができる。伝送導波管２３は図示しないマイクロ波供給部材と接続されている。マイクロ波供給部材としては、たとえば周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振するマイクロ波発振器などを用いることができる。
【００５９】
導波管２１において誘電体窓３に面する壁面（窓部としての誘電体窓３と対向する壁面）には、複数個のスロット２５が形成されている。スロット２５は、図１の白抜き矢印で示したマイクロ波の伝送方向に沿って複数個設けられている。スロット２５の平面形状は四角形状である。スロット２５のスロット長（マイクロ波の伝送方向に沿った方向における長さ）は、導波管２１の高さ方向における内壁面の間の距離（両狭壁面間の距離ａ０）に対応するマイクロ波の波長の２分の１以下となるように設定される。また、スロット２５の幅（紙面に垂直な方向におけるスロット２５の幅）は、導波管２１の誘電体窓３に対向する壁面（狭壁面）の幅以下となるように設定する。
【００６０】
なお、スロット２５の平面形状は上述のような四角形状に限られず、他の形状であってもよい。すなわち、導波管２１に導入されたマイクロ波を、スロット２５から誘電体窓３を介して処理容器１の内部に導入することが可能であれば、スロット２５の平面形状を円形状、十字形状あるいは多角形状など任意の形状とすることができる。
【００６１】
導波管２１の端部（終端部）には、導電性の材料からなるプランジャ２７が設置されている。導電体としてのプランジャ２７は、矢印２２に示した方向、つまり、白抜き矢印で示したマイクロ波の伝送方向に沿って移動可能となっている。プランジャ２７を移動させるため、たとえば空気圧シリンダ、油圧シリンダ、あるいは駆動モータなどをプランジャ２７に接続してもよい。
【００６２】
導波管２１の上部（導波管２１において、誘電体窓３と対向する壁面とは反対側に位置する狭壁面）には、複数の導電体部材２９が設置されている。導電体部材２９は矢印２４に示した方向（マイクロ波の伝送方向と交差する方向）に移動可能となっている。導電体部材２９を構成する材料としては、たとえばアルミニウム、銅、鉄などの金属、または他の導電体を用いることができる。導電体部材２９を、矢印２４に示した方向（導波管２１の内部におけるマイクロ波の伝送方向とほぼ直交する方向）に移動させる（導波管２１に対して出し入れする）ことにより、導波管１の底壁の内壁面と導電体部材２９の底面との間の距離ｂを変更することができる。すなわち、導電体部材２９を設置した部分においては、導電体部材２９を移動させることにより導波管２１の内部空間の高さに対応する距離ｂあるいは導波管２１の断面積を任意に変更することができる。
【００６３】
なお、図１においては複数のスロット２５に対して１つの誘電体窓３が配置された構造を示しているが、この誘電体窓３はたとえばスロット２５の１つに対してそれぞれ１つずつ、あるいは複数のスロット２５に対して１つとなるように分割されていてもよい。この場合、処理容器１の上壁面には、複数の誘電体窓を嵌め込むための複数の開口部が形成されることが好ましい。
【００６４】
また、大面積の被処理基板９を処理する場合、被処理基板９の大きさに適合するように、複数のアンテナ部３０を処理容器１の上部に並べた構造（アレイ構造）とすることが好ましい。複数のアンテナ部３０の配置は任意に決定することができるが、好ましくは導波管２１が複数個互いに平行に並ぶように、アンテナ部３０を配置することが好ましい。
【００６５】
なお、このとき平行に配置した導波管２１のうち、隣接する導波管２１の間の距離は、処理容器１の内部に形成されるプラズマがほぼ均一に発生するように（すなわち処理容器１の内部において行なわれるエッチングなどのプラズマ処理が被処理基板９の表面に対してほぼ均一に行われるように）決定することが好ましい。また、上述したマイクロ波供給部材からアンテナ部３０までのマイクロ波伝送方法は、導波管などの公知の方法を用いることができる。複数の導波管２１を並べたアレイ構造は、大面積の被処理基板９を処理する場合に特に適している。
【００６６】
次に、図１に示したプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法を簡単に説明する。まず、処理容器１の内部の載置台７上に被処理基板９を搭載した後、排気口１１を介して処理容器１の内部の雰囲気ガスを処理容器１の外部へと排出する。この結果、処理容器１の内部の圧力を所定の値以下とする。次に、ガス導入管１３から処理容器１の内部へと処理ガスを導入する。そして、ガス導入管１３から処理容器１内部への処理ガスの供給量と、排気口１１からの雰囲気ガスの排気量とを調整することにより、処理容器１の内部の圧力を一定に保つ。
【００６７】
次に、図示していないマイクロ波供給部材（マイクロ波供給部）においてマイクロ波を発生させる。発生したマイクロ波は、導波管などのマイクロ波伝送手段を介して伝送導波管２３から導波管２１の内部へと導入される。導波管２１の内部に導入されたマイクロ波は、白抜き矢印で示したように導波管２１の内部を伝播した後、スロット２５から誘電体窓３を介して処理容器１の内部へと導入される。処理容器１の内部に導入されたマイクロ波により、処理容器１の内部において処理ガスのプラズマが生成される。そして、生成されたプラズマにより、載置台７上に搭載された被処理基板９に対して、成膜あるいはエッチングなどのさまざまなプラズマ処理を行なうことができる。
【００６８】
上述のようにプラズマ処理を行なう際、導波管２１に設置された導電体部材２９を矢印２４に示した方向に移動させることにより、処理容器１の内部に形成されるプラズマの分布を制御することができる。以下、導電体部材２９の作用について説明する。なお、導電体部材２９の作用としては、２つの考え方によって説明することができるため、以下ではそれぞれの考え方について順番に説明する。
【００６９】
まず、１つ目の考え方について説明する。一般に、断面形状が四角形状の方形導波管においては、基本モードのＴＥ１０モードが用いられる。そして、方形導波管の内部におけるマイクロ波の波長である管内波長λｇは、以下に示す数式によって与えられる。
【００７０】
【数１】
2004165551.tif 000003
【００７１】
なお、λはマイクロ波の自由空間での波長を示し、ａは方形導波管の幅を示している。ここで、方形導波管の幅とは、方形導波管の内部におけるマイクロ波の伝送方向（進行方向）にほぼ直交する方向における方形導波管の断面での長辺の長さである。そして、導波管２１の内部においては、上述した数式によって求められる管内波長λｇの２分の１の長さで定在波が形成されることになる。
【００７２】
上記数式からもわかるように、導波管２１の幅（図１において示した距離ｂ）が小さくなるほど管内波長λｇは大きくなる。そして、管内波長λｇの最大値は無限大となる。このように、導波管２１の幅を任意に変更することができれば、導波管２１内部におけるマイクロ波の定在波の分布を任意に変えることができる。そして、定在波の分布が変化すれば、スロット２５上でのマイクロ波の状態も変化する。この結果、スロット２５から誘電体窓３を介して処理容器１の内部へと放射されるマイクロ波の強度または位相が変化する。このように、導波管２１の幅に対応する距離ｂを変更することにより、スロット２５から処理容器１の内部へと放射されるマイクロ波の強度または位相を変えることができるので、処理容器１内でのマイクロ波の分布、すなわち生成されるプラズマの分布を制御することができる。この結果、高い自由度で、プラズマ処理の処理条件に応じたプラズマ分布を実現可能なプラズマ処理装置を得る事ができる。
【００７３】
従来の導波管（本発明によるプラズマ処理装置のように導電体部材２９が設置されていない導波管）において、導波管の幅を連続的かつ任意に変更することは、導波管の筐体そのものを作り変えるといった大掛りな改造を行なう以外には実質的に不可能であった。しかし、図１に示したプラズマ処理装置においては、導電体部材２９を備えているので、導電体部材２９を矢印２４に示した方向に移動させることによって導波管２１の幅に対応する距離ｂを離散的に変更することが可能となっている。すなわち、複数の導電体部材２９の位置をそれぞれ変更することにより、模擬的に導波管２１の幅を局所的かつ任意に変更することが可能となっている。もちろん、複数の導電体部材２９のそれぞれを独立して移動させてもよいし、全ての導電体部材２９について同じ移動量だけ移動してもよい。あるいは、複数の導電体部材２９を複数のグループに分け、各グループ毎にそのグループに属する導電体部材２９を同様に移動させてもよい。
【００７４】
図１に示したプラズマ処理装置において、導電体部材２９を挿入する前の導波管２１の幅ａ０（両狭壁面の間の距離）は、導電体部材２９を挿入した部分においては、導電体部材２９の底部と、この底部に対向する導波管２１の狭壁面（誘電体窓３と対向す底面）との間の距離ｂへと変化することになる。そして、隣り合う導電体部材２９の間の間隔ｄを、この導電体部材２９の間の空間に漏れ出るマイクロ波が少なくなるように設定することが好ましい。このようにすれば、導電体部材２９を矢印２４に沿って移動させることにより、連続的に導波管２１の幅を変更した場合と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
ここで、間隔ｄの値としては、たとえば導波管２１に供給されるマイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚであり、図１に示した導波管２１の紙面に垂直な方向における断面の長辺（幅ａ０）が１０９．２ｍｍ、短辺が５４．６ｍｍである場合には、間隔ｄを７３．９ｍｍ以下という値に設定することが好ましい。このようにすれば、導電体部材２９の間の空間に漏れるマイクロ波を少なくすることができる。そして、導電体部材２９を所定の間隔ｄを隔てて複数配置することにより、実際には導波管２１の幅が不連続に変化していること（導電体部材２９が離散的に配置されていること）の影響を小さくすることができる。このため、導電体部材２９が離散的に配置されていることに起因する、導電体部材２９によるマイクロ波の反射は実質的に無視することができる。
【００７６】
また、導電体部材２９の形状としては、導波管２１のマイクロ波の進行方向に対して垂直な断面での短辺方向（紙面に垂直な方向）において、導波管２１の断面を完全に塞ぐことができれば、どのような形状であってもよい。たとえば、導電体部材２９の平面形状として四角形状、あるいは他の多角形状もしくは円形状など任意の形状を採用することができる。
【００７７】
また、マイクロ波の透過を防止することが可能であれば、導電体部材２９に細かな貫通孔が形成されていてもよい。すなわち、パンチングメタルのような貫通孔が複数個形成された金属板により、導電体部材２９を構成してもよい。
【００７８】
たとえば、導波管２１に供給されるマイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚである場合、導波管２１としてＪＩＳ規格の導波管（断面の短辺長さが５４．６ｍｍであり、長辺長さが１０９．２ｍｍである導波管）を用いた場合を考える。この場合、導電体部材２９としては、幅５４．６ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さが４８ｍｍ以上といったサイズの、平面形状が四角形状である導電体を用いてもよい。そして、この導電体部材２９を、導波管２１の内部への挿入深さが０ｍｍ以上４８ｍｍ以下となる範囲で、任意の深さまで挿入した状態で固定することが好ましい。なお、挿入深さの上限を４８ｍｍとしたのは、上述のサイズの導波管２１においては、４８ｍｍ以上導電体部材２９を挿入すると、導波管２１においてマイクロ波がその導電体部材２９より端部側に伝送しなくなる（カットオフされる）ためである。
【００７９】
また、隣り合う導電体部材２９の間隔ｄは、導電体部材２９を挿入する前の導波管２１の幅（導波管２１の内壁の高さに対応する、導波管２１の上壁と底壁との間の距離ａ０）に対するマイクロ波の管内波長λｇ０の２分の１未満とすることが好ましい。このようにすれば、隣り合う導電体部材２９の間には、導電体部材２９を挿入する前の状態におけるマイクロ波の管内波長λｇ０を有するマイクロ波は存在することはできない。なお、隣り合う導電体部材２９の間隔ｄはより狭い方が好ましい。そして、間隔ｄを狭くするほど、隣り合う導電体部材２９の間の空間に漏れるマイクロ波は少なくなる。この結果、導波管２１の幅を連続的に変化させた状態により近づけることができる。
【００８０】
また、導電体部材２９を挿入した状態における導波管２１の幅（導電体部材２９の底部と導波管２１の底壁との間の距離ａ′）は、自由空間におけるマイクロ波の波長の２分の１より大きくすることが好ましい。このようにすれば、マイクロ波のＴＥ１０モードがカットオフにならないようにすることができる。なお、導電体部材２９を導波管２１の内部に深く挿入するほど、導波管２１の幅（上下幅）は狭くなる。この結果、導波管２１内のマイクロ波の管内波長は長くなる。したがって、隣り合う導電体部材２９の間隔ｄは、導電体部材２９を挿入する前の状態の導波管２１における管内波長λｇ０により定義すれば十分であると考えられる。
【００８１】
次に、導電体部材２９の作用を説明するための２つ目の考え方について説明する。
【００８２】
導波管２１に導電体部材２９を挿入することは、その導電体部材２９が挿入された位置にサセプタンス素子を挿入することに相当する。そして、サセプタンス素子としての導電体部材２９の、導波管２１に対する挿入長さを変化させることは、上記サセプタンス素子におけるサセプタンスの値を変化させることに相当する。導電体部材２９は誘導性であるため、この導電体部材２９を挿入した位置におけるマイクロ波の管内波長は長くなる。そして、複数の導電体部材２９のそれぞれについて、挿入長さを変化させることで、導波管２１の内部におけるマイクロ波の定在波の分布を制御することができる。もちろん、容量性のサセプタンスを導波管２１に挿入することにより、導波管２１内におけるマイクロ波の波長（管内波長）を短くしてもよい。
【００８３】
また、導電体部材２９は誘導性であるので、導電体部材２９を挿入した位置での磁界の強度は高くなる。また、磁界の向きはスロット２５の長手方向と同様であるため、磁界が強くなることに伴ってスロット２５からのマイクロ波の放射量（処理容器１の内部へと誘電体窓３を介して放出されるマイクロ波の放射量）も増加する。なお、この現象は上述した１つの目の考え方においては特に触れられていないが、発明者はこのような現象を確認した。
【００８４】
このように、２つの目の考え方に従うと、図１に示したプラズマ処理装置においては、導電体部材２９の挿入長さを変化させることにより、導波管２１の内部におけるマイクロ波の管内波長およびこのマイクロ波の磁界強度を変化させることができる。この結果、移動可能な導電体部材２９という簡単な構成によりサセプタンス素子を実現できるとともに、このサセプタンス素子としての導電体部材２９を用いて、スロット２５から処理容器１の内部へと放射されるマイクロ波の放射量を制御することができる。
【００８５】
このように、複数の導電体部材２９について、それぞれの挿入長さを変更することにより、導波管２１の構造自体を変更することなく、スロット２５から処理容器１の内部へ放射されるマイクロ波の放射量を制御することができる。したがって、図１に示したプラズマ処理装置においては、被処理基板９に対する所定の処理条件において、プラズマ処理が均一になるようにスロット２５の大きさあるいは位置を設定しておけばよい。そして、処理条件が変化した場合には、導電体部材２９の挿入長さを適当に変更することにより、変化後の処理条件においても処理容器１の内部において均一なプラズマを発生させることができる。この結果、均一なプラズマ処理を処理条件によらずに実施することが可能となる。もちろん、ある処理条件に対してのみ均一なプラズマ処理を実施できればよい場合には、当該処理条件に適応して均一なプラズマを生成できるように導電体部材２９の挿入長さを調整した後、その挿入長さを固定してもよい。
【００８６】
また、上述した説明において、例として用いられるマイクロ波のモードとしては、基本モードであるＴＥ１０モードを用いて説明したが、もちろん他のモードを用いた場合においても同様の効果を得ることができる。
【００８７】
また、導電体部材２９を動かすことにより、導波管２１の内部におけるマイクロ波の管内波長を任意に変更できるので、導波管２１内部に定在波が生成されている場合、導波管２１からマイクロ波供給部材へ戻るマイクロ波の量が導電体部材２９の移動に伴って大きく変化する場合がある。つまり、整合が大きく変化する場合が考えられる。そこで、導波管２１内のマイクロ波の管内波長の変化に応じて、プランジャ２７をマイクロ波伝送方向（矢印２２に示した方向）に沿って動かすことにより、導波管２１のマイクロ波伝送方向における長さを変えることが好ましい。このようにすれば、マイクロ波の反射を少なくすることが可能となるので、容易に整合をとることができる。
【００８８】
また、導波管２１の内部におけるマイクロ波の管内波長を変化させても整合に大きな影響がない場合、あるいは導波管２１内におけるマイクロ波が進行波の場合は、移動可能なプランジャ２７に代えて導波管２１の端部を導電体により短絡してもよい。この場合、導波管２１の内部におけるマイクロ波を定在波とすることができる。そして、図１に示したプラズマ処理装置では、導電体部材２９を移動させることにより、上述のように定在波の位相を変更できる。このため、導波管２１において処理容器１の窓部としての誘電体窓３と対向する部分に形成されたスロット２５の位置と定在波の位相との関係によって、スロット２５から放射されるマイクロ波の放射量を変更できる。
【００８９】
また、導波管２１の端部において、プランジャ２７に代えてマイクロ波吸収体を配置してもよい。この場合、導波管２１内には反射波が存在しないため、定在波がなく進行波のみが存在することになる。そのため、導波管２１において処理容器１の誘電体窓３と対向する部分に形成するスロット２５の位置を、マイクロ波の電磁界分布によらずに決定できる。
【００９０】
なお、マイクロ波吸収体としては、カーボンを含んだ発泡体ゴムからなる部材、フェライトタイル、導波管終端器などを用いることができる。そして、図１に示したプラズマ処理装置では、導波管２１の内部のマイクロ波が進行波のみである場合も、導波管２１の内部に定在波が存在する場合と同様に、処理容器１の内部におけるマイクロ波の分布、つまりプラズマ分布を制御することができる。
【００９１】
（実施の形態２）
図２は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態２を示す断面模式図である。図２を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態２を説明する。
【００９２】
図２に示すように、プラズマ処理装置は、基本的には図１に示したプラズマ処理装置と同様の構造を備えるが、導波管２１の内部の構造が異なる。すなわち、図２に示したプラズマ処理装置では、導波管２１の中央部（伝送導波管２３が接続された部分）における導波管２１の幅ａ１（矢印２４に示した導電体部材２９の移動方向における導波管２１の幅）が、導電体部材２９が設置された部分における導波管２１の幅ａ２（矢印２４に示した方向における幅）よりも小さくなっている。また、異なる観点から言えば、導波管２１の中央部（伝送導波管２３が接続された部分）には、導波管２１の内部に突出するように凸部２６が形成された状態となっている。このようにすれば、図１に示したプラズマ処理装置によって得られる効果に加えて、以下のような効果を得る事ができる。
【００９３】
ここで、図１に示したプラズマ処理装置において、導電体部材２９を挿入する前の状態を基準としてスロット２５を設けた場合を考える。この場合、導電体部材２９を導波管２１に挿入すると、導波管２１内におけるマイクロ波の管内波長は導電体部材２９を挿入する前よりも長くなるだけである。つまり、導電体部材２９を挿入する前の状態よりもマイクロ波の管内波長を短くすることはできない。
【００９４】
しかし、図２に示したプラズマ処理装置においては、凸部２６が形成された部分における幅ａ１に対応するように導電体部材２９を挿入した状態（すなわち、導電体部材２９の底部と導波管２１において誘電体窓３と対向する底壁との間の距離が幅ａ１と同様となるように導電体部材２９を挿入した状態）を基準として、スロット２５を設けることができる。このようにすれば、導電体部材２９の挿入長さを、上述した基準の位置から短くすることができる。この場合、スロット２５を形成した際の基準とした状態よりも管内波長を短くすることができる。この結果、マイクロ波を制御する際の自由度を大きくすることができる。
【００９５】
（実施の形態３）
図３は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態３を示す断面模式図である。図３を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態３を説明する。
【００９６】
図３に示すように、プラズマ処理装置は、基本的には図１に示したプラズマ処理装置と同様の構造を備えるが、導波管２１の構造が一部異なる。図３に示したプラズマ処理装置において、誘電体窓３と対向する導波管２１の底壁には、複数のスロット２５（図１参照）に代えて１つの大きな開口部３１が形成されている。
【００９７】
ここで、導電体部材２９が形成されていない、断面が四角形状の一定形状である導波管を用いる場合を考える。このとき、導波管２１の誘電体窓３に対向する狭壁面に図３に示したような開口部３１を形成すると、処理容器１の内部に形成されるプラズマの分布は、導波管２１内のマイクロ波分布によって一義的に決定される。したがって、処理容器１内に形成されるプラズマの分布を制御するためには、誘電体窓３と対向する導波管２１の狭壁面にスロット２５（図１参照）を形成し、このスロット２５の大きさや配置を調整することによって、処理容器１の内部に導入されるマイクロ波の制御を行なうといった手法が用いられる。すでに説明した本発明の実施の形態１および実施の形態２は、このようにスロット２５を用いるとともに、導電体部材２９を用いて処理容器１の内部におけるプラズマ分布を制御する方法である。
【００９８】
一方、図３に示したプラズマ処理装置では、図１および図２に示したようなプラズマ処理装置とは異なりスロット２５は形成されていない。図３に示したプラズマ処理装置は、導電体部材２９およびプランジャ２７を備え、これらを制御することによって、導波管２１内のマイクロ波の管内波長および磁界強度を変更する。
【００９９】
つまり、図３に示したプラズマ処理装置は、導波管２１に導電体部材２９を設置しているので、この導電体部材２９を移動させることによって導波管２１内のマイクロ波の分布を変えることができる。この場合、スロット２５（図１参照）を用いず、スロット２５が形成されていた部分に１つの大きな開口部３１を形成した場合であっても、導波管２１内のマイクロ波の分布を変更することにより、処理容器１内部に生成されるプラズマの分布を制御することができる（つまり、導電体部材２９およびプランジャ２７を制御することはスロット２５の大きさや位置を変えることに相当する）。
【０１００】
また、誘電体窓３の表面のうち比較的広い部分を露出させる大きな開口部３１を形成すれば、誘電体窓３の一部を露出させるスロット２５（図１参照）を形成する場合より、導波管２１と処理容器１との接続部の面積（マイクロ波の伝送経路としての、開口部３１を介して露出する誘電体窓３の面積）を大きくできる。このため、開口部３１を介して処理容器１の内部に十分なマイクロ波を放射することができる。この結果、処理容器１の内部で効率的にプラズマを生成できる。
【０１０１】
なお、上述のように導波管２１内のマイクロ波の分布を変化させることによって、処理容器１内に生成されるプラズマの分布を直接制御する手法を用いる場合には、導波管２１の底壁面（誘電体窓３と対向する狭壁面）のほぼ全体が開口部３１となっている必要はなく、狭壁面において部分的に開口部３１が形成されていてもよい。
【０１０２】
（実施の形態４）
図４は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態４を示す断面模式図である。図４を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態４を説明する。
【０１０３】
図４に示すように、プラズマ処理装置は、図１に示したプラズマ処理装置と基本的に同様の構造を備えるが、アンテナ部３０の構造が異なっている。すなわち、図１に示したプラズマ処理装置では、アンテナ部３０を構成する導波管２１の上面の中央部に伝送導波管２３が接続されていたが、図４に示したプラズマ処理装置では、導波管２１の一方端部に伝送導波管２３が接続されている。そして、導波管２１の上部表面を構成する狭壁面に複数の導電体部材２９が設置されている。複数の導電体部材２９は、白抜き矢印で示したマイクロ波の伝送方向に沿って並ぶように配置されている。導電体部材２９は矢印２４に示した方向に移動可能となっている。また、導波管２１の他方端部には矢印２２に示した方向に移動可能なプランジャ２７が配置されている。
【０１０４】
このような構成のプラズマ処理装置においても、導電体部材２９およびプランジャ２７を適宜移動させることにより、導波管２１の内部のマイクロ波の状態を変更できるので、図１に示したプラズマ処理装置と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
（実施の形態５）
図５は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態５を説明するための、プラズマ処理装置を構成するアンテナ部の水平方向における断面模式図である。図５を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態５を説明する。
【０１０６】
図５に示したアンテナ部３０を備えるプラズマ処理装置は、基本的には図１に示したプラズマ処理装置と同様の構造を備えるが、アンテナ部３０の構造が異なる。すなわち、図５に示したプラズマ処理装置においては、導波管２１の相対的に広い面積を有する壁面（広壁面）が誘電体窓３（図１参照）と対向するように配置されている。この広壁面に複数のスロット２５（図５参照）が形成されている。そして、導波管２１において対向する２つの狭壁面には、それぞれ複数の導電体部材２９が矢印２４に示した方向に移動可能に設置されている。
【０１０７】
ここでスロット２５の長さ（白抜き矢印で示したマイクロ波の伝送方向とほぼ直交する方向のスロットの長さ）は、導波管２１に導電体部材２９を設置する前の導波管２１の幅よりも狭くなるように設定されている。そして、導波管２１において、伝送導波管２３が形成された一方端部とは反対側に位置する他方端部には、矢印２２に示す方向に移動可能なプランジャ２７が配置されている。
【０１０８】
つまり、図５に示したプラズマ処理装置では、誘電体窓３（図１参照）の主面（上部表面）に平行な方向が導波管２１の内部におけるマイクロ波の進行方向（白抜き矢印で示したマイクロ波の伝送方向）とほぼ平行となるように導波管２１が配置されている。複数の導電体部材２９は、誘電体窓３（図１参照）に対向する導波管２１の広壁面を挟むように配置されている。導電体部材２９は誘電体窓３の主面に平行な方向に移動可能に構成されるとともに、誘電体窓３の主面に平行な方向に並ぶように配置されている。
【０１０９】
誘電体窓３の主面に平行であって、マイクロ波の進行方向（白抜き矢印で示した方向）に対してほぼ直角となる方向に導電体部材２９が出し入れされることにより、導電体部材２９が挿入された部分では、誘電体窓３の主面に平行であってかつマイクロ波の進行方向にほぼ直交する方向における導波管２１の幅（対向して配置された導電体部材２９の底部の間の距離）を任意に変更することができる。このようにすれば、導電体部材２９の位置およびプランジャ２７の位置を変更することにより、導波管２１の内部におけるマイクロ波の管内波長を任意に変更することができる。この結果、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
なお、図５に示したプラズマ処理装置のアンテナ部３０では、２つの狭壁面にそれぞれ複数の導電体部材２９を配置しているが、いずれか一方の狭壁面のみに導電体部材２９を配置してもよい。また、装置構成によっては、マイクロ波の進行方向に沿って、２つの狭壁面にそれぞれ交互に導電体部材２９が配置されていてもよい（マイクロ波の伝送方向において導電体部材２９が重ならないように配置されていてもよい）。この場合も、図１に示したプラズマ処理装置によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
（実施の形態６）
図６は、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態６を示す断面模式図である。図７は、図６に示したプラズマ処理装置の変形例であって、導波管の上壁面を処理室側から見た場合の模式図である。図６および図７を参照して、本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態６を説明する。
【０１１２】
図６に示したプラズマ処理装置は、基本的には図１に示したプラズマ処理装置と同様の構造を備えるが、アンテナ部３０の構造が異なる。すなわち、図６に示したプラズマ処理装置におけるアンテナ部３０では、導電体部材としての複数の可動パーツ３４がアンテナ部３０を構成する導波管の上部壁面を構成している。以下具体的に説明する。
【０１１３】
図６に示すように、アンテナ部３０を構成する導波管は複数のパーツから構成されている。具体的には、導波管は導波管端部パーツ３５、複数の可動パーツ３４、図示しない導波管側壁面パーツ、および誘電体窓３と対向しスロット２５が形成された面を構成する壁面パーツなどから構成される。可動パーツ３４は矢印２４に示した方向（マイクロ波の伝送方向と交差する方向）にそれぞれ移動可能となっている。そして、上述の可動パーツ３４は、スロット２５が配置された面に対向する面を構成するように配置されている。つまり、導波管においてスロット２５が配置された面と対向する面は、マイクロ波の伝送方向に沿って複数の部分（可動パーツ３４）に分割されている。
【０１１４】
導波管端部パーツ３５は、マイクロ波の伝送方向の端部に配置されている。また、図示しない導波管側壁面パーツは、スロット２５が配置された面に対してほぼ垂直方向に延びるとともに、導波管端部パーツ３５の間を接続するように配置されている。
【０１１５】
図６に示したプラズマ処理装置では、１つの導波管の可動パーツ３４と、それに隣接する可動パーツ３４との間（隙間）から、マイクロ波が導波管の外部へと漏洩しないように、この隙間の距離Ｗが設定されている。隣接する可動パーツ３４の間には、可動パーツ３４の移動をガイドするように軸受３６が配置されている。
【０１１６】
可動パーツ３４の形状は、隣接する可動パーツ３４が反対方向に移動するような場合であっても、その隙間からマイクロ波が漏洩しないように、可動方向（矢印２４によって示した方向）にほぼ平行な面を構成する部分（側面部３８）の奥行きＬが、可動パーツ３４の可動範囲に対して十分な大きさとなるように設定されている。図６に示したプラズマ処理装置のアンテナ部３０では、可動パーツ３４を移動させることにより、スロット２５が配置される面（導波管の底壁面）とこの面に対向する面（可動パーツ３４によって構成される面）との距離ａ３を離散的に（局所的に）変更することができる。この結果、導波管の内部において、高い自由度で、処理条件に応じたプラズマ分布を実現することができる。
【０１１７】
なお、可動パーツ３４の形状に関しては、図６に示すようにほぼ同じ形状の可動パーツを並べるように配置してもよいが、図７に示すように平面形状が矩形状の可動パーツ３４ａと、平面形状が十字形の可動パーツ３４ｂとを、間隔を隔てて交互に格子状に配置してもよい。図７では、導波管端部パーツ３５と導波管側壁面パーツ３７とにより囲まれた開口部に可動パーツ３４ａ、３４ｂが配置されている。これらの可動パーツ３４ａ、３４ｂは図７の紙面に垂直方向にそれぞれ独立して移動可能となっている。平面形状が十字形の可動パーツ３４ｂは、平面形状が矩形状の可動パーツ３４ａに取付けられた導電性材料からなるコロ状の軸受３６を介して、平面形状が矩形状の可動パーツ３４ａと互いに移動可能に接続されている。平面形状が十字状の可動パーツ３４ｂ、平面形状が矩形状の可動パーツ３４ａ、軸受３６で区切られた隙間は、導波管内に導入されるマイクロ波の波長に対して十分小さく設定されている。このようにすれば、可動パーツ３４ａ、３４ｂおよび軸受３６の間の隙間から、可動パーツ３４ａ、３４ｂの奥行き方向にマイクロ波が漏洩することを抑制できる。
【０１１８】
なお、可動パーツ３４ａ、３４ｂを格子状に配置しているのは、図６に示したマイクロ波の伝送方向だけではなく、マイクロ波の伝送方向と交差する方向においても、マイクロの分布をきめ細かく調整することを可能とするためである。
【０１１９】
また、導波管の端部パーツ３５には、図６に示すように複数のプランジャ２７ａ〜２７ｃを配置することが好ましい。プランジャ２７ａ〜２７Ｃは、それぞれ導波管内におけるマイクロ波の伝送方向に沿った方向（矢印２２に示した方向）に沿って移動可能となっている。また、プランジャ２７ａ〜２７ｃの形状は、隣接するプランジャ２７ａ〜２７ｃがそれぞれ反対方向に移動した場合でも、プランジャ２７ａ〜２７ｃの間からマイクロ波が導波管の外部へと漏洩しないように決定されている。具体的には、プランジャ２７ａ〜２７ｃにおいて、矢印２２に示した方向とほぼ平行な方向に延びる面（側面）がプランジャ２７ａ〜２７ｃの可動範囲に対して十分大きな奥行きを有するように、プランジャ２７ａ〜２７ｃの形状は決定されている。
【０１２０】
また、図６からもわかるように、プランジャ２７ａ〜２７ｃの矢印２４に示した方向における配置は、スロット２５が配置された側に相対的に大きなサイズのプランジャ２７ｃが配置され、スロット２５が配置された側とは反対側には相対的に小さなサイズを有するプランジャ２７ａが配置されている。このようにすれば、導波管の端部パーツ３５に近い位置に配置された導波管の可動パーツ３４が矢印２４に示した方向に移動した場合でも、相対的に小さなサイズのプランジャ２７ａを移動させることにより、プランジャ２７ａと可動パーツ３４との隙間を塞ぐことができる。この結果、端部パーツ３５とこの端部パーツ３５に隣接する可動パーツ３４との隙間からマイクロ波が導波管の外部へと漏洩することを抑制できる。また同時に、所定のマイクロ波分布を実現するように、プランジャ２７ａ〜２７ｃからなる導波管の端部の形状をきめ細かく制御することができる。
【０１２１】
ここで、図６に示したプラズマ処理装置の特徴を要約すれば、アンテナ部３０を構成する導波管では、誘電体窓３の主面（上部表面）にほぼ平行な方向が導波管の内部におけるマイクロ波の進行方向とほぼ平行となっている。そして、導波管を構成する可動パーツ３４は、マイクロ波の進行方向に沿って分割されている（複数の可動パーツ３４がマイクロ波の進行方向に沿って並んだ状態で配置されている）。これらの可動パーツ３４は、図６に示すように、少なくとも誘電体窓３の主面と対向する導波管の壁面とは反対側に位置する壁面（導波管において誘電体窓３から相対的に遠い位置に配置された壁面）に設けられている。そして、導波管の壁面を構成する可動パーツ３４は、導波管内におけるマイクロ波の進行方向に対してほぼ垂直であって、誘電体窓３の主面に対してほぼ垂直である方向（矢印２４に示した方向）に沿って移動可能である。この結果、可動パーツ３４の下部表面と導波管においてスロット２５が形成された壁面の内部表面との間の距離ａ３を変更することができる。つまり、可動パーツ３４の下部表面と誘電体窓３の上部表面（主面）との間の距離を任意に変更することが可能となっている。
【０１２２】
なお、導波管の可動パーツ３４およびプランジャ２７ａ〜２７ｃは、それぞれ個々に移動可能であるが、伝送導波管２３から見て対称な位置に配置された可動パーツ３４やプランジャ２７ａ〜２７ｃを同時に動かすようにしてもよい。この場合、可動パーツ３４および導波管のプランジャ２７ａ〜２７ｃを移動させるためのモータやシリンダなどの移動手段を構成する部材の数を削減できる。また、導波管の可動パーツ３４は、図６においては伝送導波管２３を中心としてこの伝送導波管２３の左右にそれぞれ５個ずつ配置されているが、図６の紙面に対して垂直方向、すなわち、一方の導波管側壁パーツの上部と、他方の導波管側壁パーツの上部との間に可動パーツを複数個配置してもよい。このようにすれば、マイクロ波の伝送方向（図６の白抜き矢印で示した方向）に対してだけではなく、マイクロ波の伝送方向と交差する方向においても、きめ細かくマイクロ波の分布を調整できる。
【０１２３】
また、可動パーツ３４を配置する方法としては、図６に示したように可動パーツ３４の間に軸受３６を配置する方法を用いてもよいが、軸受３６を用いずに、可動パーツ３４の側面部３８同士を摺動可能に接触させてもよい。また、可動パーツ３４を、図６に示したようにスロット２５が配置された壁面に対向する壁面ではなく、本発明の実施の形態５に示したプラズマ処理装置のようにスロット２５が配置された面に対してほぼ垂直に交わる２つの側面に配置してもよい。この場合、スロット２５の形状としては、たとえば本発明の実施の形態５に示したプラズマ処理装置におけるスロット２５の形状を用いてもよい。
【０１２４】
また、上述した実施の形態２〜６によるプラズマ処理装置では、本発明の実施の形態１によるプラズマ処理装置と同様に、導波管２１の端部を導電体により短絡してもよいし、マイクロ波吸収体を配置してもよい。
【０１２５】
今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態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が含まれることが意図される。
【０１２６】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、導波管に移動可能な導電体部材を配置することにより、導波管の構造などを作りかえることなく、処理条件に応じたマイクロ波分布を得る事ができる。したがって、高い自由度で、処理条件に適合したプラズマ分布を実現可能なプラズマ処理装置を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態１を示す断面模式図である。
【図２】本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態２を示す断面模式図である。
【図３】本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態３を示す断面模式図である。
【図４】本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態４を示す断面模式図である。
【図５】本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態５を説明するための、プラズマ処理装置を構成するアンテナ部の水平方向における断面模式図である。
【図６】本発明によるプラズマ処理装置の実施の形態６を示す断面模式図である。
【図７】図６に示したプラズマ処理装置の変形例であって、導波管の上壁面を処理室側から見た場合の模式図である。
【図８】従来のプラズマ処理装置における導波管の例の上面断面模式図である。
【図９】従来のプラズマ処理装置における導波管の他の例の上面断面模式図である。
【図１０】従来のプラズマ処理装置における導波管の他の例を示す断面模式図である。
【図１１】従来のプラズマ処理装置の断面模式図である。
【符号の説明】
１  処理容器、２  開口部、３  誘電体窓、５  Ｏリング、７  載置台、９  被処理基板、１１  排気口、１３  ガス導入管、２１  導波管、２２，２４  矢印、２３  伝送導波管、２５  スロット、２６  凸部、２７，２７ａ〜２７ｃ  プランジャ、２９  導電体部材、３０  アンテナ部、３１  開口部、３４，３４ａ，３４ｂ  可動パーツ、３５  端部パーツ、３６  軸受、３７  導波管側壁面パーツ、３８  側面部。
【図１】
2004165551.tif 000004
【図２】
2004165551.tif 000005
【図３】
2004165551.tif 000006
【図４】
2004165551.tif 000007
【図５】
2004165551.tif 000008
【図６】
2004165551.tif 000009
【図７】
2004165551.tif 000010
【図８】
2004165551.tif 000011
【図９】
2004165551.tif 000012
【図１０】
2004165551.tif 000013
【図１１】
2004165551.tif 000014