(57)【要約】【課題】異常放電や異物の発生が抑制される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、基板１１を収容するためのチャンバ１と、マイクロ波を発生するため高周波電源５と、マイクロ波をチャンバ１内に放射するためのアンテナ部３とを備えている。高周波電源５にて発生したマイクロ波は導波管６によってアンテナ部３へ送られる。チャンバ１の上部には、チャンバ１の隔壁の一部を構成する天板部４が配設されている。その天板部４の外周部分の上には、マイクロ波の伝播を遅延させるための天板部４と同じ材質から形成された所定の遅延パス部２がリング状に設けられている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をプラズマ生成領域に晒して基板に所定の処理を施すためのプラズマ処理装置であって、
基板を収容するためのチャンバーと、
前記チャンバーの隔壁の一部となる天板部と、
前記チャンバー内に前記天板部を介して高周波電磁界を供給し、前記天板部と前記チャンバー内に収容された前記基板との間の領域にプラズマ生成領域を形成するためのアンテナ部と、
前記天板部を伝播する高周波電磁界を分岐させるとともに、分岐した高周波電磁界を分岐せずに前記天板部を伝播する高周波電磁界と再び合流させる際に、前記天板部中を伝播する高周波電磁界の波長をλとすると、分岐した高周波電磁界の位相を、分岐せずに前記天板部を伝播する高周波電磁界の位相に対してλ／２の奇数倍だけシフトした状態とするための遅延パス部と
を備えた、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記天板部は、
収容された基板と対向するように配置される平板部と、
前記平板部の周部から基板が配置されている側に向かって形成された筒状の側壁部と
を有し、
前記遅延パス部は前記側壁部の側に配設された、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記遅延パス部は前記側壁部の外周面に沿ってリング状に配設された、請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記遅延パス部は、前記天板中を伝播する高周波電磁界の進む方向に対して上流側に位置する第１の部分と、下流側に位置する第２の部分とを含む、請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記遅延パス部は、分岐した高周波電磁界を伝播させるための前記天板部に連通する伝播領域を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記遅延パス部は、前記伝播領域として、分岐した高周波電磁界が分岐せずに前記天板中を伝播する高周波電磁界と略平行に伝播する部分を含む、請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記伝播領域には、所定の屈折率を有する部材が充填されている、請求項５または６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記遅延パス部に対して前記アンテナ部から遠ざかる側において、高周波電磁界を吸収する電波吸収体を備えた、請求項１〜７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】
本発明はプラズマ処理装置に関し、特に、チャンバー内にマイクロ波を導入することにより形成されるプラズマ生成領域によって、基板に所定の処理を施すためのプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高密度化および微細化に伴って、半導体装置の製造工程において、成膜、エッチング、アッシング等の処理を施すためにプラズマ処理装置が使用されている。特に、マイクロ波を用いてプラズマを発生させるマイクロ波プラズマ処理装置では、約１〜３００Ｐａの低圧（高真空）から比較的圧力が高い条件のもとでも安定してプラズマを発生させることができる。そのため、たとえば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いたマイクロ波プラズマ処理装置が注目されている。
【０００３】
そこで、従来のプラズマ処理装置の一例について説明する。図２２に示すように、プラズマ処理装置は、基板１１１を収容して基板１１１に所定の処理を施すためのチャンバー１０１と、マイクロ波を発生するため高周波電源１０５と、マイクロ波をチャンバー１０１内に放射するためのアンテナ部１０３とを備えている。
【０００４】
アンテナ部１０３は、スロット板１０３ｃ、遅波板１０３ｂおよびアンテナカバー１０３ａを有して構成される。そのスロット板１０３ｃには、マイクロ波をチャンバー１０１内に向けて放射するための複数のスロット（開口部）が設けられている。高周波電源１０５にて発生したマイクロ波は、導波管１０６によりアンテナ部１０３へ送られる。
【０００５】
チャンバー１０１の上部には、チャンバー１０１の隔壁の一部を構成する天板部１０４が配設されている。天板部１０４は、たとえば石英等の誘電体から形成されている。天板部１０４とチャンバー１０１の隔壁との間には、たとえばＯリングなどのシール部材１１４が設けられている。アンテナ部１０３は、この天板部１０４の上方に配置されている。
【０００６】
チャンバー１０１内には、収容された基板１１１を保持するためのサセプタ１０７が設けられている。さらに、チャンバー１０１には、チャンバー１０１内を排気するための真空ポンプ１０９が接続されている。
【０００７】
上述したプラズマ装置では、真空ポンプ１０９によりチャンバー１０１内が排気されて、所定の圧力範囲のもとでプラズマを生成するためのガスとして、たとえばアルゴンガスがチャンバー１０１内に導入される。
【０００８】
高周波電源１０５により発生したマイクロ波は導波管１０６を伝わり、アンテナ部１０３に到達する。図２３に示すように、アンテナ部１０３に到達したマイクロ波は、矢印に示すように遅波板１０３ｂを伝播し、スロット板１０３ｃを介してチャンバー１０１内に放射されて電磁界を発生させる。
【０００９】
チャンバー１０１内に発生した電磁界によってアルゴンガスが解離し、基板１１１と天板部１０４との間にプラズマ生成領域１２２が形成されて、基板１１１に所定のプラズマ処理が行なわれることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
チャンバー１０１内に形成されたプラズマ生成領域１２２においては、プラズマ生成領域１２２を電気的中性に保つために、プラズマ生成領域１２２中に存在する電子やイオン（荷電粒子）は所定のプラズマ周波数をもって振動する。このプラズマ周波数は電荷密度が高いほど、また、荷電粒子の質量が小さいほど大きくなるという性質を有する。
【００１１】
そのため、プラズマ生成領域１２２においてはイオンよりも十分に質量が小さい電子のプラズマ周波数がイオンのプラズマ周波数に比べて十分に高く、マイクロ波の領域にある。このとき、高周波電源１０５により発生したマイクロ波の周波数が、そのプラズマ周波数よりも高い場合には、マイクロ波はプラズマ生成領域１２２内を伝播することができ、マイクロ波をプラズマ生成領域１２２に供給することができる。
【００１２】
ところが、電子の密度が高くなるにしたがって電子のプラズマ周波数も高くなるが、電子のプラズマ周波数が高周波電源１０５により発生したマイクロ波の周波数を超えると、すなわち、プラズマ生成領域１２２におけるカットオフ周波数がマイクロ波の周波数よりも高くなると、プラズマ生成領域１２２の表面においてマイクロ波の電界が遮断される現象が認められるようになる。つまり、マイクロ波がプラズマ生成領域１２２によって反射されることになる。この現象は電子の密度が高くなるほど強く現れる。
【００１３】
図２３に示すように、プラズマ生成領域１２２によって反射されたマイクロ波の一部は天板部１０４を伝播することになる。このため、天板部１０４の外周部近傍のチャンバー１０１と天板部１０４とが接触する部分１３０において強い電界が生じて、異常放電が発生したり異物が発生するという問題があった。
【００１４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は異常放電や異物の発生が抑制されるプラズマ処理装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプラズマ処理装置は、基板をプラズマ生成領域に晒して基板に所定の処理を施すためのプラズマ処理装置であって、チャンバーと天板部とアンテナ部と遅延パス部とを備えている。チャンバーには基板が収容される。天板部はチャンバーの隔壁の一部となる。アンテナ部はチャンバー内に天板部を介して高周波電磁界を供給し、天板部とチャンバー内に収容された基板との間の領域にプラズマ生成領域を形成する。遅延パス部は、天板部を伝播する高周波電磁界を分岐させるとともに、分岐した高周波電磁界を分岐せずに天板部を伝播する高周波電磁界と再び合流させる際に、天板部中を伝播する高周波電磁界の波長をλとすると、分岐した高周波電磁界の位相を分岐せずに天板部を伝播する高周波電磁界の位相に対してλ／２の奇数倍だけシフトした状態とする。
【００１６】
この構造によれば、遅延パス部により分岐した高周波電磁界の位相が分岐せずに天板部を伝播する高周波電磁界の位相に対してλ／２の奇数倍だけシフトした状態とされて、分岐した高周波電磁界と分岐せずに天板部を伝播する高周波電磁界とが互いに打ち消し合って、高周波電磁界のほとんどが天板部中を進んできた方向と反対の方向に向かって反射されて天板部中を伝播することになる。これにより、天板部中を遅延パス部の位置を超えて天板部の端部に向かって伝播しようとする高周波電磁界の成分は大幅に減少されることになる。その結果、天板部の端部近傍において強い電界が生じるのが防止されて、異常放電や異物の発生を抑制することができ、安定したプラズマ処理を基板に施すことができる。なお、λ／２にはλ／１０程度の誤差を含むものと解される。
【００１７】
また、天板部として、収容された基板と対向するように配置される平板部と、平板部の周部から基板が配置されている側に向かって形成された筒状の側壁部とを有し、遅延パス部は側壁部の側に配設されていることが好ましい。
【００１８】
この場合には、側壁部の端部において強い電界が生じるのが防止される。
具体的には、遅延パス部は側壁部の外周面に沿ってリング状に配設されていることが好ましい。
【００１９】
この場合には、側壁部を伝播する高周波電磁界の一部を確実に分岐させて、分岐しなかった高周波電磁界と打ち消し合うことができる。
【００２０】
また、遅延パス部は、天板中を伝播する高周波電磁界の進む方向に対して上流側に位置する第１の部分と、下流側に位置する第２の部分とを含むことが好ましい。
【００２１】
この場合には、第１の部分を超えて伝播しようとする高周波電磁界が第２の部分によって反射されて、天板部の端部において強い電界が生じるのを確実に防止することができる。
【００２２】
そのような遅延パス部の具体的な構造としては、分岐した高周波電磁界を伝播させるための天板部に連通する伝播領域を有することが好ましい。
【００２３】
また、伝播領域として、分岐した高周波電磁界が分岐せずに天板中を伝播する高周波電磁界と略平行に伝播する部分を含むことが好ましい。
【００２４】
さらに、伝播領域には所定の屈折率を有する部材が充填されていることが好ましい。
【００２５】
この場合には、伝播領域を空隙（大気）とする場合に比べて伝播領域のサイズをより小さくすることができる。
【００２６】
さらに、遅延パス部に対してアンテナ部から遠ざかる側において、高周波電磁界を吸収する電波吸収体を備えていることが好ましい。
【００２７】
この場合には、遅延パス部からさらに下流に向かって伝播しようとする高周波電磁界が電波吸収体によって吸収されて、天板部の端部において強い電界が生じるのをより確実に防止することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理装置について説明する。図１に示すように、プラズマ処理装置は、基板１１を収容して基板１１に所定の処理を施すためのチャンバー１と、マイクロ波を発生するため高周波電源５と、マイクロ波をチャンバー１内に放射するためのアンテナ部３とを備えている。
【００２９】
アンテナ部３は、スロット板３ｃ、遅波板３ｂおよびアンテナカバー３ａを有して構成される。スロット板３ｃは、たとえば厚さ０．１ｍｍから数ｍｍ程度の銅板等から形成されている。そのスロット板３ｃには、マイクロ波をチャンバー１内に向けて放射するための複数のスロット（開口部）が設けられている。高周波電源５にて発生したマイクロ波は導波管６によってアンテナ部３へ送られる。
【００３０】
チャンバー１内には、所定のプラズマ処理を施す基板１１を保持するためのサセプタ７が設けられている。さらに、チャンバー１には、チャンバー１内を排気するための真空ポンプ９が取り付けられている。
【００３１】
チャンバー１の上部には、チャンバー１の隔壁の一部を構成する天板部４が配設されている。天板部４は、たとえば石英等の誘電体から形成されている。天板部４とチャンバー１の隔壁との間には、たとえばＯリングなどのシール部材１４が設けられている。アンテナ部３は天板部４の上方に配置されている。
【００３２】
天板部４は、収容された基板１１と対向するように配置されスロット板３ｃに接している。その天板部４の外周部分の上には、マイクロ波の伝播を遅延させるための所定の遅延パス部２がリング状に設けられている。この場合、遅延パス部２は天板部４と同じ材質から形成されている。
【００３３】
なお、天板部４がスロット板３ｃに接するとは、天板部４がスロット板３ｃに完全に密着する場合の他に、天板部４とスロット板３ｃとの間に大気中におけるマイクロ波の波長の１０分の１以下の隙間がある場合も含まれる。
【００３４】
このように、隙間の大きさをマイクロ波の波長の１０分の１以下としたのは、マイクロ波の波長の１０分の１よりも大きい隙間がある場合には、その隙間に生じた電磁界によって天板部４内の電磁界の分布が変化してしまうからである。
【００３５】
次に、上述したプラズマ装置によるプラズマ処理について説明する。まず、真空ポンプ９によりチャンバー１内が排気されて、所定の圧力範囲のもとでプラズマを生成するためのガスとして、たとえばアルゴンガスがチャンバー１内に導入される。
【００３６】
一方、高周波電源５によりマイクロ波が発生する。発生したマイクロ波は導波管６を伝わってアンテナ部３に到達する。アンテナ部３に到達したマイクロ波は遅波板３ｂ内を周縁に向かって伝播する。遅波板３ｂ内を伝播するマイクロ波は、スロット板３ｃから天板部４を伝播してチャンバー１内に放射される。チャンバー１内に放射されたマイクロ波は、チャンバー１内に電磁界を発生させる。
【００３７】
チャンバー１内に発生した電磁界によってアルゴンガスがイオン化し、基板１１と天板部４との間にプラズマ生成領域２２が形成される。そのプラズマ生成領域２２にプロセスガスが導入されるとそのプロセスガスが解離されて、基板１１に対して所定のプラズマ処理が行なわれることになる。
【００３８】
上述したプラズマ処理装置では、天板部４を伝播するマイクロ波を遅延するための遅延パス部２が設けられている。上述したように、この遅延パス部２は天板部４と同じ材質の石英等から形成されている。
【００３９】
図２に示すように、天板部４の中を外周部に向かって伝播するマイクロ波３１の一部が分岐して遅延パス部２を伝播する。遅延パス部２を伝播するマイクロ波３１ａは、遅延パス部２の端部において反射されて天板部４に向かって伝播し、分岐しなかったマイクロ波３１と合流（干渉）することになる。
【００４０】
このとき、天板部４および遅延パス部２を伝播するマイクロ波３１、３１ａの波長をλとし、天板部４の厚み方向の略中央の位置から遅延パス部２の端部までの距離を距離Ｌとすると、距離Ｌはたとえばλ／４に相当する長さに設定されている。このため、マイクロ波３１ａが遅延パス部２を往復伝播することによって、マイクロ波３１ａはλ／２に相当する長さを伝播することになる。
【００４１】
なお、マイクロ波３１、３１ａの波長λは、天板部４および遅延パス部２の比誘電率をεｒＡとし、マイクロ波の真空中における波長をλ０とすると、式λ＝λ０・（εｒＡ）−１／２によって求められる。
【００４２】
これにより、分岐したマイクロ波３１ａと分岐しなかったマイクロ波３１とが合流する部分では、マイクロ波３１ａの位相は、マイクロ波３１の位相と比べてλ／２だけずれて、マイクロ波３１ａとマイクロ波３１とが互いに打ち消し合うことになる。
【００４３】
マイクロ波３１ａとマイクロ波３１とが互いに打ち消し合うことによって、天板部４中をさらに外周部に向かって伝播しようとするマイクロ波３３の強度は大幅に弱められる。
【００４４】
さらに詳しく説明すると、天板部４中を外周部に向かって伝播するマイクロ波３１が遅延パス部２を伝播してきたマイクロ波３１ａと干渉することによって、マイクロ波３１の成分のほとんどがマイクロ波３２として天板部４中を進んできた方向と反対の方向に向かって反射されて天板部４中を伝播することになる。その結果、天板部４中をさらに外周部に向かって伝播しようとするマイクロ波３３の成分は大幅に減少されることになる。
【００４５】
このように、遅延パス部２よりもさらに外周部に向かって天板部４中を伝播するマイクロ波３３が大幅に減少することによって、天板部４の外周部近傍におけるチャンバー１と天板部４とが接触する部分において強い電界が生じるのを防止することができる。その結果、異常放電や異物の発生を抑制することができ、安定したプラズマ処理を基板１１に施すことができる。
【００４６】
なお、位相のずれλ／２としては、λ／１０程度の誤差を含むものと解され、これを超える位相のずれについてはマイクロ波の打消し効果は小さくなると考えられる。
【００４７】
なお、上述したプラズマ処理装置では、天板部４と同じ材質から形成された遅延パス部２を例に挙げて説明したが、遅延パス部２としてはこれに限られるものではない。
【００４８】
すなわち、天板部４とは異なる所定の誘電率を有する材質から形成されていたり、空隙によって構成されていてもよく、遅延パス部２を伝播したマイクロ波３１ａが遅延パス部２を伝播しなかったマイクロ波３１と干渉する際に、マイクロ波３１ａの位相が、マイクロ波３１ａの位相と比べてλ／２だけずれるように遅延パス部３が所定の材料および寸法関係をもって構成されていればよい。
【００４９】
また、遅延パス部として、図２に示された遅延パス部２に対してアンテナ部３から遠ざかる側にさらに他の遅延パス部を設けてもよい。この場合には、天板部４中をさらに外周部に向かって伝播しようとするマイクロ波３３の成分のほとんどが反射されて、異常放電や異物の発生を確実に抑制することができる。
【００５０】
実施の形態２
本発明の実施の形態２に係るプラズマ処理装置について説明する。図３に示すように、チャンバー１の隔壁の一部を構成する天板部４は、平板部４ａと側壁部４ｂを有している。
【００５１】
平板部４ａは、収容された基板１１と対向するように配置されスロット板３ｃに接している。側壁部４ｂは、平板部４ａの周部から基板１１の配置される側に向かって筒状に形成されている。側壁部４ｂの外周面はチャンバー１に接している。
【００５２】
平板部４ａと側壁部４ｂを有する天板部４は、前述した平板部のみを有する平板型天板部に対してベルジャー型の天板部４と呼ばれる。ベルジャー型の天板部４を備えることによって、平板型天板部に比べて、プラズマ生成領域に臨む天板部４の面積が増大し、側壁部４ｂからもチャンバー１内に向けてマイクロ波が放射されて、プラズマ生成領域におけるプラズマ密度がより向上する。
【００５３】
このようにベルジャー型の天板部４では、側壁部４ｂからもマイクロ波を放射させることになるため、遅延パス部２は、天板部４の平板部４ａ側というよりは側壁部４ｂの側に配設されることが好ましい。
【００５４】
なお、これ以外の構成については、実施の形態１において説明した図１に示すプラズマ処理装置と同様なので、同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。
【００５５】
次に、上述したプラズマ装置によるプラズマ処理について説明する。高周波電源５によって発生したマイクロ波は、導波管６を伝わってアンテナ部３に到達し、スロット板３ｃから天板部４を伝播してチャンバー１内に放射される。チャンバー１内に放射されたマイクロ波によってチャンバー１内に電磁界が発生し、チャンバー１内に導入されたアルゴンガスがイオン化されて、基板１１と天板部４との間にプラズマ生成領域２２が形成される。
【００５６】
このとき、天板部４を伝播するマイクロ波は、平板部４ａ中を外周部に向かって伝播した後に側壁部４ｂ中を伝播する。図４に示すように、側壁部４ｂ中を下方に向かって伝播するマイクロ波３１は、側壁部４ｂの下端部において反射される。
【００５７】
この下端部では、マイクロ波３１の一部がマイクロ波３１ｂとして側壁部４ｂの下端部からさらに下方に向けてチャンバー１内に漏れ出ることによって、下端部とチャンバー１との接触部分において強い電界が生じることがある。
【００５８】
また、図５および図６に示すように、側壁部４ｂの下端部近傍に位置するチャンバー１の金属部分を覆うライナー８が設けられているような場合には、側壁部４ｂの下端部からさらに下方に向けて漏れ出るマイクロ波３１ｂがライナー８に伝播することがある。そのため、側壁部４ｂの下端部とライナー８との接触部分において強い電界が生じることがある。
【００５９】
そこで、ベルジャー型の天板部を有するプラズマ処理装置において、そのような強い電界を抑制する遅延パス部について具体的に説明する。
【００６０】
図７〜図１１に、遅延パス部２のより具体的な構造例をそれぞれ示す。この場合、各図に示された遅延パス部２は天板部４と同じ材質の石英等から形成されている。
【００６１】
まず、図７に示す遅延パス部２は側壁部４ｂの下端部に設けられている。天板部４および遅延パス部２を伝播するマイクロ波３１、３１ａの波長をλとし、天板部４の厚み方向の略中央の位置から遅延パス部２の端部までの距離を距離Ｌとすると、距離Ｌはλ／４に相当する長さに設定されている。なお、側壁部４ｂとチャンバー１との隙間Ｓはλ／１０に設定されている。
【００６２】
図８に示す遅延パス部２は側壁部４ｂの下端部から所定の高さのところに設けられている。まず、距離Ｌはλ／４に相当する長さに設定されている。そして、側壁部４ｂの下端部から遅延パス部２の高さ方向の厚み方向の略中央の位置までの距離を距離Ｄとすると、距離Ｄはλ／４に相当する長さに設定されている。
【００６３】
図９に示す遅延パス部２は側壁部４ｂの下端部から所定の高さのところに設けられている。距離Ｌはλ／４に相当する長さに設定され、距離Ｄは（λ／４＋５ｍｍ）に相当する長さに設定されている。
【００６４】
図１０に示す遅延パス部２は側壁部４ｂの下端部から所定の高さのところに設けられている。距離Ｌはλ／４に相当する長さに設定され、距離Ｄはλ／２に相当する長さに設定されている。
【００６５】
図１０に示す遅延パス部２は側壁部４ｂの下端部からそれぞれ異なる所定の２箇所の高さのところに設けられている。まず、２つの遅延パス部２における距離Ｌはλ／４に相当する長さに設定されている。そして、下方に位置する遅延パス部２の高さ方向の厚み方向の略中央の位置から上方に位置する遅延パス部２の高さ方向の厚み方向の略中央の位置までの距離を距離Ｄとすると、距離Ｄはλ／４に相当する長さに設定されている。
【００６６】
上述した遅延パス部２を設けることによって、前述したプラズマ処理装置と同様に、側壁部４ｂ中を下端部に向かって伝播するマイクロ波３１の一部が分岐して遅延パス部２を伝播する。遅延パス部２を伝播するマイクロ波３１ａは、遅延パス部２の端部において反射されて側壁部４ｂに向かって伝播し、分岐しなかったマイクロ波３１と合流（干渉）することになる。
【００６７】
合流する部分では、マイクロ波３１ａの位相は、マイクロ波３１の位相と比べてλ／２だけずれて、マイクロ波３１ａとマイクロ波３１とが互いに打ち消し合うことになる。
【００６８】
これにより、側壁部４ｂを伝播したマイクロ波３１は遅延パス部２を伝播してきたマイクロ波３１ａと干渉することによって反射されて、マイクロ波３１の成分のほとんどがマイクロ波３２として側壁部４ｂ中を進んできた方向と反対の方向に反射されて側壁部４ｂ中を伝播する。
【００６９】
その結果、側壁部４ｂ中をさらに下方に向かって伝播しようとするマイクロ波３３の成分は大幅に減少されて、側壁部４ｂの下端部において強い電界が生じるのが防止される。なお、位相のずれλ／２としては、λ／１０程度の誤差を含むものと解され、これを超える位相のずれについてはマイクロ波の打消し効果は小さくなると考えられる。
【００７０】
マイクロ波３３の強度が弱められることを定量的に把握するために、図７〜図１１にそれぞれ示された遅延パス部２についてシミュレーションによる評価を行なった。
【００７１】
まず、投入電力を１Ｗとし、遅延パス部２によって反射されて戻ってくるマイクロ波の電力を求めた。そして、投入電力と戻ってきたマイクロ波の電力との差を漏洩電力として、その漏洩電力を投入電力で除算することによって漏洩比率を求めた。
【００７２】
その結果を図１４に示す。なお、図１４では比較のために、図１２に示すように遅延パス部を備えないもの（Ｚ１）と、図１３に示すように遅延パス部として距離Ｌがλ／２に相当する長さに設定されているもの（Ｚ２）について同様のシミュレーションを行なった結果も併せて示されている。
【００７３】
ケースＡ〜Ｅ（図７〜図１１）では、所定の遅延パス部２が設けられていることによって、遅延パス部２が設けられていないケースＺ１（図１２）と比べると、漏洩比率が大幅に低減することが判明した。
【００７４】
また、遅延パス部を側壁部２の下端部から距離を隔てて配置させたケースＢ〜Ｄでは、遅延パス部２を側壁部２の下端部に配置させたケースＡと比べて、下端部における電界が緩和されて漏洩比率がさらに低減することが判明した。そして、遅延パス部２を２箇所配置させたケースＥでは、最も漏洩比率が低減することが判明した。
【００７５】
なお、ケースＺ２では、遅延パス部２の距離Ｌがλ／２に相当する長さに設定されていることで、分岐して遅延パス部２を伝播したマイクロ波３１ａの位相は、分岐せずに側壁部４ｂを伝播したマイクロ波３１の位相と同じ位相になる。
【００７６】
その結果、側壁部４ｂを伝播するマイクロ波３１は打ち消されることなく側壁部４ｂを伝播することになって、漏洩比率はほとんど低減されないことが確認された。
【００７７】
次に、上述した遅延パス部以外の遅延パス部の例について、図１５〜図２０にそれぞれ示すとともに、対応する各遅延パス部の寸法関係を図２１に示す。
【００７８】
まず。図１５に示された遅延パス部２では、分岐したマイクロ波３１ａが伝播する部分の距離（Ｌ１＋Ｌ２）がλ／４に相当する長さに設定されている。図１６に示された遅延パス部２では、２つの遅延パス部２が設けられ、それぞれの距離Ｌはλ／４に相当する長さに設定され、距離Ｄはλ／４に相当する長さに設定されている。
【００７９】
図１７および図１８にそれぞれ示された遅延パス部２では、距離Ｌがλ／４に相当する長さに設定され、距離Ｄがλ／４または３λ／４に相当する長さに設定されている。
【００８０】
図１９に示された遅延パス部２では、距離Ｌはλ／４に相当する長さに設定されている。その遅延パス部２の下方のチャンバー１の内壁に、マイクロ波を吸収するための、たとえばフェライト等の電波吸収体１５が配設されている。遅延パス部２と電波吸収体１５との距離Ｄはλ／４に相当する長さに設定されていることが好ましいと考えられるが、特にこの値に限定されるものではない。
【００８１】
図２０に示された遅延パス部２は、側壁部４ｂと異なる誘電率を有する材質ら構成されている。側壁部４ｂの比誘電率をεｒＡ、遅延パス部２の比誘電率をεｒＢ、分岐したマイクロ波３１ａが遅延パス部２を伝播する距離を距離（Ｌ１＋Ｌ２）、分岐したマイクロ波３１ａが側壁部４ｂを伝播する距離を距離Ｌ３およびマイクロ波の真空中における波長をλ０とすると、（Ｌ１＋Ｌ２）／（λ０・（εｒＢ）−１／２）＋Ｌ３／（λ０・（εｒＡ）−１／２）＝１／４の関係を満足するように設定されている。
【００８２】
このような遅延パス部２をそれぞれ有するプラズマ処理装置においても、分岐したマイクロ波３１ａと分岐しなかったマイクロ波３１とが合流する部分では、マイクロ波３１ａの位相は、マイクロ波３１の位相と比べてλ／２だけずれて互いに打ち消し合い、マイクロ波３１の成分のほとんどがマイクロ波３２として側壁部４ｂ中を進んできた方向と反対の方向に反射されて、側壁部４ｂ中を伝播する。
【００８３】
その結果、側壁部４ｂ中をさらに下方に向かって伝播しようとするマイクロ波３３の成分は大幅に減少されて、異常放電や異物の発生を抑制することができ、安定したプラズマ処理を基板１１に施すことができる。
【００８４】
また、遅延パス部としては単に空隙から形成されたものと比べて、適当な誘電率を有する材料によって形成されることで、遅延パス部のサイズを小さくでき、遅延パス部を設けることによるプラズマ処理装置の寸法増大を最小限に抑えることができる。
【００８５】
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。本発明は上記の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が含まれることが意図される。
【００８６】
【発明の効果】
本発明に係るプラズマ処理装置によれば、遅延パス部により分岐した高周波電磁界の位相が分岐せずに天板部を伝播する高周波電磁界の位相に対してλ／２の奇数倍だけシフトした状態とされて、分岐した高周波電磁界と分岐せずに天板部を伝播する高周波電磁界とが互いに打ち消し合って、高周波電磁界のほとんどが天板部中を進んできた方向と反対の方向に向かって反射されて天板部中を伝播することになる。これにより、天板部中を遅延パス部の位置を超えて天板部の端部に向かって伝播しようとする高周波電磁界の成分は大幅に減少されることになる。その結果、天板部の端部近傍において強い電界が生じるのが防止されて、異常放電や異物の発生を抑制することができ、安定したプラズマ処理を基板に施すことができる。
【００８７】
また、天板部として、収容された基板と対向するように配置される平板部と、平板部の周部から基板が配置されている側に向かって形成された筒状の側壁部とを有し、遅延パス部は側壁部の側に配設されていることが好ましく、この場合には、側壁部の端部において強い電界が生じるのが防止される。
【００８８】
具体的には、遅延パス部は側壁部の外周面に沿ってリング状に配設されていることが好ましく、この場合には、側壁部を伝播する高周波電磁界の一部を確実に分岐させて、分岐しなかった高周波電磁界と打ち消し合うことができる。
【００８９】
また、遅延パス部は、天板中を伝播する高周波電磁界の進む方向に対して上流側に位置する第１の部分と、下流側に位置する第２の部分とを含むことが好ましく、この場合には、第１の部分を超えて伝播しようとする高周波電磁界が第２の部分によって反射されて、天板部の端部において強い電界が生じるのを確実に防止することができる。
【００９０】
そのような遅延パス部の具体的な構造としては、分岐した高周波電磁界を伝播させるための天板部に連通する伝播領域を有することや、伝播領域として、分岐した高周波電磁界が分岐せずに天板中を伝播する高周波電磁界と略平行に伝播する部分を含むことが好ましい。
【００９１】
さらに、伝播領域には所定の屈折率を有する部材が充填されていることが好ましく、この場合には、伝播領域を空隙（大気）とする場合に比べて伝播領域のサイズをより小さくすることができる。
【００９２】
さらに、遅延パス部に対してアンテナ部から遠ざかる側において、高周波電磁界を吸収する電波吸収体を備えていることが好ましく、この場合には、遅延パス部からさらに下流に向かって伝播しようとする高周波電磁界が電波吸収体によって吸収されて、天板部の端部において強い電界が生じるのをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理装置の断面図である。
【図２】同実施の形態において、図１に示すプラズマ処理装置の部分拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るプラズマ処理装置の断面図である。
【図４】同実施の形態において、高電界が生じやすい部分を示す第１の部分拡大断面図である。
【図５】同実施の形態において、高電界が生じやすい部分を示す第２の部分拡大断面図である。
【図６】同実施の形態において、図５に示された部分をさらに拡大した部分拡大断面図である。
【図７】同実施の形態において、遅延パス部の第１の例を示す部分拡大断面図である。
【図８】同実施の形態において、遅延パス部の第２の例を示す部分拡大断面図である。
【図９】同実施の形態において、遅延パス部の第３の例を示す部分拡大断面図である。
【図１０】同実施の形態において、遅延パス部の第４の例を示す部分拡大断面図である。
【図１１】同実施の形態において、遅延パス部の第５の例を示す部分拡大断面図である。
【図１２】同実施の形態において、シミュレーションによる評価のレファレンスとなる第１の部分拡大断面図である。
【図１３】同実施の形態において、シミュレーションによる評価のレファレンスとなる第２の部分拡大断面図である。
【図１４】同実施の形態において、シミュレーションによる評価結果を示す図である。
【図１５】同実施の形態において、遅延パス部の第６の例を示す部分拡大断面図である。
【図１６】同実施の形態において、遅延パス部の第７の例を示す部分拡大断面図である。
【図１７】同実施の形態において、遅延パス部の第８の例を示す部分拡大断面図である。
【図１８】同実施の形態において、遅延パス部の第９の例を示す部分拡大断面図である。
【図１９】同実施の形態において、遅延パス部の第１０の例を示す部分拡大断面図である。
【図２０】同実施の形態において、遅延パス部の第１１の例を示す部分拡大断面図である。
【図２１】同実施の形態において、図１５〜図２０に示された遅延パス部の寸法関係を示す図である。
【図２２】従来のプラズマ処理装置の断面図である。
【図２３】図２２に示すプラズマ処理装置の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１　チャンバー、２　遅延パス部、３　アンテナ部、３ａ　アンテナカバー、３ｂ　遅波板、３ｃ　スロット板、４　天板部、４ａ　平板部、４ｂ　側壁部、５　高周波電源、６　導波管、７　サセプタ、９　真空ポンプ、１１　基板、１３　ガス吹出し口、１４　シール部材、１５　電波吸収体、２２　プラズマ生成領域、３１〜３３　マイクロ波。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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