(57)【要約】【課題】大面積の被処理体を均一に処理でき、フットプリントが小さく装置高さが低いコンパクトなプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】電磁波分配用導波管３から複数の電磁波放射用導波管４を分岐させる。複数のスロット５ａを各電磁波放射用導波管４に夫々設ける。電磁波放射用導波管４の幅ａ２、電磁波放射用導波管４の高さｂ２、及び、電磁波放射用導波管周期ｐを、電磁波の自由空間波長をλ０、電磁波分配用導波管３の幅をａ１、電磁波分配用導波管３内の誘電体の比誘電率をεｒ１、電磁波源２から出力された電磁波の電磁波分配用導波管３内における波長をλｇ１としたときに、λ０＞ｐ＞ａ２＞ｂ２、且つ、ｐ＝（λｇ１／２）±α（ただし、αはλｇ１の５％以内とする）の関係を満たすように設定する。【選択図】      図１
2005317462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を出力する電磁波源と、
この電磁波から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、
この電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐し、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用導波管と、
これら電磁波放射用導波管に夫々設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、
前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記電磁波放射用導波管内の幅ａ２、前記電磁波放射用導波管内の高さｂ２、及び、前記電磁波放射用導波管が互いに並ぶ周期ｐは、
前記電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長をλ０、前記電磁波分配用導波管内の幅をａ１、前記電磁波分配用導波管内の誘電体の比誘電率をεｒ１、前記電磁波源から出力された電磁波の前記電磁波分配用導波管内における波長λｇ１を
【数１】
2005317462.tif 000009
としたときに、
λ０＞ｐ＞ａ２＞ｂ２
の関係を満たすように設定されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
電磁波を出力する電磁波源と、
この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、
この電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐し、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用導波管と、
これら電磁波放射用導波管に夫々設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、
前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記電磁波放射用導波管内の幅ａ２、前記電磁波放射用導波管内の高さｂ２、及び、前記電磁波放射用導波管が互いに並ぶ周期ｐは、
前記電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長をλ０、前記電磁波分配用導波管内の幅をａ１、前記電磁波分配用導波管内の誘電体の比誘電率をεｒ１、前記電磁波源から出力された電磁波の前記電磁波分配用導波管内における波長λｇ１を
【数２】
2005317462.tif 000010
としたときに、
λ０＞ｐ＞ａ２＞ｂ２
且つ
ｐ＝（λｇ１／２）±α  （ただし、αはλｇ１の５％以内とする）
の関係を満たすように設定されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
電磁波を出力する電磁波源と、
この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、
この電磁波分配用導波管から分岐して設けられた複数の電磁波放射用導波管と、
各電磁波放射用導波管に、電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されて、導波管アンテナを夫々構成する複数のスロットと、
内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、
前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
電磁波伝播方向に沿って互いに隣り合うスロットの間隔ｄは、前記電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長をλ０としたときに、
λ０＞ｄ
の関係を満たすように設定されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
電磁波を出力する電磁波源と、
この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、
この電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐し、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用導波管と、
各電磁波放射用導波管に、電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されて、導波管アンテナを夫々構成する複数のスロットと、
内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、
前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記電磁波放射用導波管内の幅ａ２、前記電磁波放射用導波管内の高さｂ２、及び、前記電磁波放射用導波管が互いに並ぶ周期ｐは、
前記電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長をλ０、前記電磁波分配用導波管の幅内をａ１、前記電磁波分配用導波管内の誘電体の比誘電率をεｒ１、前記電磁波源から出力された電磁波の前記電磁波分配用導波管内における波長λｇ１を
【数３】
2005317462.tif 000011
としたときに、
λ０＞ｐ＞ａ２＞ｂ２
且つ
ｐ＝（λｇ１／２）±α  （ただし、αはλｇ１の５％以内とする）
の関係を満たすように設定されているとともに、
電磁波伝播方向に沿って互いに隣り合うスロットの間隔ｄは、前記電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長をλ０としたときに、
λ０＞ｄ
の関係を満たすように設定されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
各電磁波放射用導波管に設けられた複数のスロットのうち、前記電磁波分配用導波管から最も離れた位置に設けられたスロットの面積が、他のスロットの面積よりも大きく設定されているとともに、
前記電磁波分配用導波管から最も離れた位置にあるスロットの中心位置と、該スロットが設けられている電磁波放射用導波管の終端との距離が、前記電磁波源から出力された電磁波の前記電磁波放射用導波管内における波長の１／４に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記電磁波放射用導波管は、高さｂ２が幅ａ２の１／２以下に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
電磁波を出力する電磁波源と、
この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、
この電磁波分配用導波管から分岐して設けられた複数の電磁波放射用導波管と、
各電磁波放射用導波管に、電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されて、導波管アンテナを夫々構成する複数のスロットと、
これらスロットと対向するように設けられた誘電体材料からなる電磁波放射窓と、
内部に前記スロットから放射された電磁波が前記電磁波放射窓を介して入射される処理容器とを具備し、
前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記電磁波放射窓の厚さは、前記電磁波源から出力された電磁波の該電磁波放射窓内における波長の１／２の整数倍に設定されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記電磁波放射窓とこれに対向するスロットとの距離は、前記電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長λ０の１／８以上に設定されていることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
電磁波を出力する電磁波源と、
この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、
この電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐し、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用導波管と、
これら電磁波放射用導波管に夫々設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、
前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
各電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力をπ分岐により同相給電することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
電磁波を出力する電磁波源と、
この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、
この電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐し、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用導波管と、
これら電磁波放射用導波管に夫々設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、
前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
互いに隣接する電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力を逆相給電することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記電磁波放射用導波管が互いに並ぶ周期ｐを、前記電磁波源から出力された電磁波の前記電磁波分配用導波管内における波長λｇ１の１／２に設定し、前記電磁波分配用導波管と各電磁波放射用導波管との結合部分に、夫々、前記電磁波分配用導波管と各電磁波放射用導波管とを連通させる複数の給電窓を設け、前記電磁波分配用導波管内に、各電磁波放射用導波管に夫々対応させて複数の誘導性壁を設けることで、互いに隣接する電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力を逆相給電することを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記複数の誘導性壁は、前記電磁波放射用導波管が分岐している面と対向する面に、夫々対応する電磁波放射用導波管側に向かって張出すように設けられており、
各誘導性壁は、電磁波伝播方向側に配置されているものほど、張出し長さが長くなるように設定されているとともに、電磁波伝播方向側に配置されているものほど、前記電磁波放射用導波管の長手方向と平行な中心軸が、対応する給電窓の前記電磁波放射用導波管の長手方向と平行な中心軸に対して電磁波伝播方向側にオフセットするように設定されており、
各給電窓は、電磁波伝播方向側に配置されているものほど、開口幅が大きくなるように設定されているとともに、電磁波伝播方向側とは反対側に配置されているものほど、前記電磁波放射用導波管の長手方向と平行な中心軸が、対応する電磁波放射用導波管の中心軸に対して電磁波伝播方向側にオフセットするように設定されていることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
電磁波を出力する電磁波源と、
この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、
この電磁波分配用導波管から分岐して設けられた複数の電磁波放射用導波管と、
各電磁波放射用導波管に、電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されて、導波管アンテナを夫々構成する複数のスロットと、
これらスロットと対向するように設けられた誘電体材料からなる複数の電磁波放射窓と、
内部に前記スロットから放射された電磁波が前記電磁波放射窓を介して入射される処理容器とを具備し、
前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
各電磁波放射窓は、２以上の電磁波放射用導波管と対応するように設けられているとともに、前記電磁波放射窓と前記処理容器との間に夫々、前記処理容器の真空を保持するための封止手段が設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１４】
電磁波を出力する電磁波源と、
この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、
この電磁波分配用導波管から分岐して設けられた複数の電磁波放射用導波管と、
導波管アンテナを構成する複数のスロットが設けられているとともに、各電磁波放射用導波管の一部を規定するスロット板と、
これらスロットと対向するように設けられた誘電体材料からなる電磁波放射窓と、
内部に前記スロットから放射された電磁波が前記電磁波放射窓を介して入射される処理容器とを具備し、
前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記複数のスロットが、前記電磁波放射窓が配置されている全領域に対応して周期的に配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１５】
電磁波を出力する電磁波源と、
この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、
この電磁波分配用導波管から分岐して設けられた複数の電磁波放射用導波管と、
これら電磁波放射用導波管に夫々設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、
前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記電磁波分配用導波管及び前記複数の電磁波放射用導波管のうちの少なくとも１つの導波管に対応させて、チョークが設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記スロットが前記処理容器内に開放しているとともに、
この処理容器内に、前記複数のスロットを前記処理容器の内側から覆う被覆用の誘電体部材が設けられていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，９，１０，１１，１２，１５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記電磁波放射窓は、導体製の梁によって支持されているとともに、前記梁が、前記処理容器の内側から被覆用の誘電体部材によって覆われていることを特徴とする請求項７，８，１３，１４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記電磁波源の周波数が２．４５ＧＨｚであることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
各電磁波放射用導波管に設けられた複数のスロットは、互いに平行な一対の仮想線上に交互に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置を用いて、被処理体に、プラズマ酸化、プラズマ成膜、又は、プラズマエッチングを行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や金属酸化物半導体素子（ＭＯＳ素子）のような半導体素子、半導体集積回路装置のような半導体装置、或いは、液晶表示装置のような表示装置の製造プロセスに適用されるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置や液晶表示装置等の製造プロセスにおいて、膜堆積、表面改質、あるいはエッチング等のプラズマ処理を施すためには、平行平板型の高周波プラズマ処理装置や、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ処理装置等が用いられている。
【０００３】
しかしながら、平行平板型プラズマ処理装置は、プラズマ密度が低く、電子温度が高いという問題がある。また、ＥＣＲプラズマ処理装置は、プラズマ励起に直流磁場が必要であるため、大面積の基板の処理が困難であるという問題がある。
【０００４】
このような問題に対して、近年、プラズマ励起に磁場が不要であり、高密度でかつ電子温度が低いプラズマを生成することが可能なプラズマ処理装置が提案されている。
【０００５】
この種のプラズマ処理装置としては、同心円状或いは渦巻き状に形成された複数のスロットを有する円形の平面アンテナ部材を備えたものが知られている。このプラズマ処理装置では、マイクロ波発生器にて発生したマイクロ波が同軸導波管内を伝播して平面アンテナ部材に到達し、この平面アンテナ部材の中心部から放射状に周辺部に伝搬される間に、スリット間に静電界が生じるように構成されている。これにより、平面アンテナ部材直下、すなわち、処理空間上部に電界が形成されるため、この静電場によりエッチングガスが励起されてプラズマ化する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、プラズマ処理装置としては、矩形状の導波管のＨ面に配された導波管アンテナをなす２つのスロットから、誘電体窓を介してチャンバ内にマイクロ波が供給されるように構成されたものが知られている。このプラズマ処理装置では、反射面に近いほど、スロットの幅が狭くなるように形成されている。また、スロットは、導波管の反射面に向かって狭くなるように、階段状あるいはテーパ状に形成されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
さらに、プラズマ処理装置としては、複数の矩形状の導波管を等間隔に平行に配設したものが知られている。各導波管には、その先端側に向かって結合係数を順次大きくした結合孔が設けられている。真空容器には、各結合孔に対応して分割形成した複数の誘電体窓が設けられている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
また、プラズマ処理装置としては、マイクロ波がマイクロ波導波管を介して板状の誘電体電路に導入されるように構成されたものが知られている。誘電体電路は、マイクロ波導波管に挿入されている導入部と、矩形部と、導入部と矩形部とを結ぶ整合部とを有している。このプラズマ処理装置では、マイクロ波は、整合部から導入され、仕切り板と矩形部とにより形成される導波管相当部分を通り、マイクロ波導入口から反応室に導かれる（例えば、特許文献４参照。）。
【０００９】
さらに、プラズマ処理装置としては、マイクロ波発振器から供給されたマイクロ波が、複数の分岐路を有するマイクロ波分配器を通って、複数の誘電体線路に分配されるように構成されたものが知られている。誘電体線路は、分岐路の先端から延びる複数の矩形板で構成されており、複数の矩形板の間は導電体板で仕切られている（例えば、特許文献５参照。）。
【００１０】
なお、本願発明者らは、電磁波源と結合する電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐するように、複数の電磁波放射用導波管を互いに平行に並べて配置したプラズマ処理装置を提案している（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平９−０６３７９３号公報
【特許文献２】特許第２８５７０９０号公報
【特許文献３】特開２００２−２８０１９６号公報
【特許文献４】特開平１１−４５７９９号公報
【特許文献５】特開平１１−１１１４９３号公報
【非特許文献１】第４９回応用物理学関係連合講演会  講演予稿集１２８頁  （２００２年３月）
【非特許文献２】ＥＳＣＡＭＰＩＧ１６＆ＩＣＲＰ５  予稿集３２１頁  （２００２年７月１４日〜１８日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載のプラズマ処理装置のように、マイクロ波を同軸導波管や平面アンテナ部材といった導体中に伝播させると、これら導体中において銅損等の伝播ロスが生じる。この伝播ロスは、周波数が高くなるほど、また、同軸伝送距離や平面アンテナ部材の面積が大きくなるほど、大きくなる。したがって、特許文献１に記載の技術を用いて液晶表示装置等の比較的大型の基板に対応したプラズマ処理装置を設計しても、マイクロ波の減衰が大きく、効率良くプラズマを生成させることが困難である。また、特許文献１に記載のプラズマ処理装置は、円形の平面アンテナ部材からマイクロ波が放射されるように構成されているため、液晶表示装置のような角型基板に適用する場合、基板の角部においてプラズマが不均一になってしまうという問題もある。
【００１２】
また、特許文献２に記載のプラズマ処理装置のように、矩形の導波管内を伝播させたマイクロ波を２つのスロットから放射させる場合、生成されたプラズマ中に負イオンが多く存在すると、プラズマの両極性拡散係数が小さくなってしまうという問題がある。そのため、特許文献２に記載の技術では、プラズマの生成がマイクロ波の放射されているスロット近傍に偏ってしまう。また、このプラズマの偏りは、プラズマの圧力が高い場合にいっそう顕著となる。したがって、特許文献２に記載のプラズマ処理装置では、負イオンが生成されやすい酸素、水素、及び塩素等を含むガスを原料としたプラズマ処理を大型基板に施すことが難しく、特に、ガスの圧力が高い場合にはさらに困難となる。さらに、プラズマ処理を施す基板の処理面に対し、導波管アンテナを構成するスロットの分布が局在するため（均一でないため）、プラズマ密度が不均一となり易い。
【００１３】
特許文献３に記載の技術では、複数の導波管にマイクロ波を導入する方法が記載されていない。このため、複数の導波管にマイクロ波を導入するためには、１つの導波管に対して１台のマイクロ波電源を用意する必要があると考えられる。したがって、特許文献３に記載の技術では、装置が複雑になり易い。特に、特許文献３に記載の技術を用いて大型基板に対応するような大型のプラズマ処理装置を設計する場合、多数のマイクロ波電源を必要とするだけでなく、これらを同時に動作させなければならないという問題がある。
【００１４】
しかも、特許文献３に記載の技術では、導波管同士がプラズマの拡散を考慮した間隔を置いて配置されているため、結合孔を被処理基板の被処理面の全面に対応するように均一に分布させるのが難しい。また、結合孔の数だけ真空を封じるシールを設ける必要があるため、真空容器の構造が複雑化し易い。しかも、真空容器の天板の加工費が増加するため、装置価格が高くなり易いという問題もある。
【００１５】
特許文献４に記載の技術では、マイクロ波の供給方向と各導波管相当部分の長手方向とが平行であるため、導入部においてマイクロ波を複数の導波管相当部分に均一となるように分配することが困難であり、しかも、大型基板に対応するような大型のプラズマ処理装置への対応が難しい。さらに、導入部が設けられているため、装置のフットプリントが大きくなり易いという問題もある。
【００１６】
特許文献５に記載の技術では、マイクロ波発振器から供給されたマイクロ波が、マイクロ波分配器を通って、複数の誘電体線路に分配されるように構成されている。この場合、マイクロ波分配器と複数の誘電体通路とが同一平面上にあるが、マイクロ波分配器が大きくなり易いため、結果として、装置のフットプリントも大きくなり易い。
【００１７】
本発明は、このような事情にもとづいてなされたもので、大面積の被処理体を均一に処理でき、フットプリントが小さく装置高さが低いコンパクトな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】
【００１８】
本発明のプラズマ処理装置は、電磁波源にて発振され、電磁波分配用導波管によって伝播されるとともに複数の電磁波放射用導波管に分配され、これら電磁波放射用導波管によって伝播されながら、これら電磁波放射用導波管に設けられたスロットから処理容器内に放射された電磁波によって、この処理容器内にプラズマを生成させ、このプラズマよって被処理体にプラズマ処理を行うように構成されている。
【００１９】
本発明の請求項１に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、この電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐し、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用導波管と、これら電磁波放射用導波管に夫々設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記電磁波放射用導波管の幅ａ２、前記電磁波放射用導波管の高さｂ２、及び、前記電磁波放射用導波管が互いに並ぶ周期ｐは、前記電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長をλ０、前記電磁波分配用導波管の幅をａ１、前記電磁波分配用導波管内の誘電体の比誘電率をεｒ１、前記電磁波源から出力された電磁波の前記電磁波分配用導波管内における波長λｇ１を
【数４】
2005317462.tif 000003
としたときに、
λ０＞ｐ＞ａ２＞ｂ２  …（２）
の関係を満たすように設定されている。
【００２０】
なお、電磁波分配用導波管内の幅ａ１とは、電磁波分配用導波管の内形の幅をさしている。電磁波放射用導波管内の幅ａ２とは、電磁波放射用導波管の内形の幅をさしている。電磁波放射用導波管内の高さｂ２とは、電磁波放射用導波管の内形の高さをさしている。
【００２１】
本発明の請求項１に記載のプラズマ処理装置によれば、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用電磁波が、電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐するように構成されている。そして、導波管アンテナを構成する複数のスロットが、各電磁波放射用導波管に設けられている。そのため、プラズマ処理を施す被処理体の大きさや形状によらず、この被処理体を均一にプラズマ処理することができる。しかも、装置のフットプリントが小さく、装置高さが低い、コンパクトなプラズマ処理装置を得ることができる。
【００２２】
また、導波管は、同軸管のように電磁波の伝播損失の原因となる中心導体を有していないため、電磁波の伝播損失が小さく、大電力で電磁波を伝播させることができる。したがって、電磁波を大電力で伝播するようなプラズマ処理装置であっても容易に設計することができる。
【００２３】
さらに、１台の電磁波源から、電磁波分配用導波管を介して、複数の電磁波放射用導波管に電磁波を供給することができる。したがって、各電磁波放射用導波管に周波数の同じ電磁波を供給することができるため、電磁波を均一に放射可能な導波管アンテナを設計し易い。
【００２４】
加えて、電磁波放射用導波管周期ｐが電磁波の自由空間波長λ０未満となるように設定されているため、いわゆるグレーティングローブと呼ばれるサイドローブ（指向性の悪化）の発生を抑えることができる。
【００２５】
本発明の請求項２に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、この電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐し、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用導波管と、これら電磁波放射用導波管に夫々設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記電磁波放射用導波管の幅ａ２、前記電磁波放射用導波管の高さｂ２、及び、前記電磁波放射用導波管が互いに並ぶ周期ｐは、前記電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長をλ０、前記電磁波分配用導波管の幅をａ１、前記電磁波分配用導波管内の誘電体の比誘電率をεｒ１、前記電磁波源から出力された電磁波の前記電磁波分配用導波管内における波長λｇ１を上記（１）式で示される値としたときに、上記（２）式を満たし、且つ、
ｐ＝（λｇ１／２）±α  （ただし、αはλｇ１の５％以内とする）    …（３−１）
の関係を満たすように設定されている。
【００２６】
本発明の請求項２に記載のプラズマ処理装置によれば、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用電磁波が、電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐するように構成されている。そして、導波管アンテナを構成する複数のスロットが、各電磁波放射用導波管に設けられている。そのため、プラズマ処理を施す被処理体の大きさや形状によらず、この被処理体を均一にプラズマ処理することができる。しかも、装置のフットプリントが小さく、装置高さが低い、コンパクトなプラズマ処理装置を得ることができる。
【００２７】
また、導波管は、同軸管のように電磁波の伝播損失の原因となる中心導体を有していないため、電磁波の伝播損失が小さく、大電力で電磁波を伝播させることができる。したがって、電磁波を大電力で伝播するようなプラズマ処理装置であっても容易に設計することができる。
【００２８】
さらに、１台の電磁波源から、電磁波分配用導波管を介して、複数の電磁波放射用導波管に電磁波を供給することができる。したがって、各電磁波放射用導波管に周波数の同じ電磁波を供給することができるため、電磁波を均一に放射可能な導波管アンテナを設計し易い。
【００２９】
加えて、電磁波放射用導波管周期ｐが電磁波の自由空間波長λ０未満となるように設定されているため、いわゆるグレーティングローブと呼ばれるサイドローブ（指向性の悪化）の発生を抑えることができる。
【００３０】
また、電磁波放射用導波管周期ｐを電磁波の電磁波分配用導波管内における波長λｇ１の略１／２とすることで、電磁波の波長の振幅が常に一定となる位置に各電磁波放射用導波管を配置することができる。したがって、各電磁波放射用導波管への給電の調整を容易に行うことができる。
【００３１】
なお、「電磁波放射用導波管周期ｐが電磁波の電磁波分配用導波管内における波長λｇ１の略１／２である」とは、上述した（３−１）式のように、ｐ＝λｇ１／２で誤差がλｇ１の５％以内、すなわち、電磁波放射用導波管周期ｐが、
（λｇ１／２）−０．０５λｇ１≦ｐ≦（λｇ１／２）＋０．０５λｇ１  …（３−２）
を満たすように設定されていることを意味している。
【００３２】
本発明の請求項３に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、この電磁波分配用導波管から分岐して設けられた複数の電磁波放射用導波管と、各電磁波放射用導波管に、電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されて、導波管アンテナを夫々構成する複数のスロットと、内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、電磁波伝播方向に沿って互いに隣り合うスロットの間隔ｄは、前記電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長をλ０としたときに、
λ０＞ｄ  …（４）
の関係を満たすように設定されている。
【００３３】
本発明の請求項３に記載のプラズマ処理装置によれば、複数の電磁波放射用電磁波が、電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管から分岐するように構成されている。そして、導波管アンテナを構成する複数のスロットが、各電磁波放射用導波管に、電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されている。そのため、プラズマ処理を施す被処理体の大きさや形状によらず、この被処理体を均一にプラズマ処理することができる。しかも、装置のフットプリントが小さく、装置高さが低い、コンパクトなプラズマ処理装置を得ることができる。
【００３４】
また、導波管は、同軸管のように電磁波の伝播損失の原因となる中心導体を有していないため、電磁波の伝播損失が小さく、大電力で電磁波を伝播させることができる。したがって、電磁波を大電力で伝播するようなプラズマ処理装置であっても容易に設計することができる。
【００３５】
さらに、１台の電磁波源から、電磁波分配用導波管を介して、複数の電磁波放射用導波管に電磁波を供給することができる。したがって、各電磁波放射用導波管に周波数の同じ電磁波を供給することができるため、均一電磁波を放射可能な導波管アンテナを設計し易い。
【００３６】
加えて、上記（４）式のように、電磁波伝播方向に沿って互いに隣り合うスロットの間隔ｄ（以下、単に、スロット間隔ｄという）が、電磁波源から出力される電磁波の自由空間波長λ０未満となるように設定されているため、いわゆるグレーティングローブと呼ばれるサイドローブ（指向性の悪化）の発生を抑えることができる。
【００３７】
なお、電磁波分配用導波管内の誘電体の比誘電率εｒ１が約１であるような場合、すなわち、電磁波分配用導波管内が空洞であって空気で満たされているような場合、互いに隣り合うスロット同士が干渉するのを抑制するためには、スロット間隔ｄは
ｄ＞λ０／２  …（５）
となるように設定するのが好ましい。ただし、電磁波分配用導波管内の誘電体の比誘電率εｒ１が１以上、例えば、電磁波分配用導波管内が誘電体部材で満たされているような場合、互いに隣り合うスロット同士の干渉を抑制しようとすると、スロット間隔ｄは（５）式から外れることがある。その場合には、スロット間隔ｄは必ずしも（５）式を満たすように設定しなくてもよい。
【００３８】
より好ましくは、スロット間隔ｄは、電磁波放射用導波管内の誘電体の比誘電率をεｒ２、電磁波源から出力された電磁波の電磁波放射用導波管内における波長λｇ２を
【数５】
2005317462.tif 000004
としたときに、
ｄ＝λｇ２／２  …（７）
とするとよい。このようにすることにより、電磁波の波長の振幅が常に一定となる位置に各スロットを配置させることができる。つまり、電磁波の波長の振幅が常に一定となる位置で電磁波を処理容器内に放射することができる。
【００３９】
本発明の請求項４に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、この電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐し、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用導波管と、各電磁波放射用導波管に、電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されて、導波管アンテナを夫々構成する複数のスロットと、内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記電磁波放射用導波管の幅ａ２、前記電磁波放射用導波管の高さｂ２、及び、前記電磁波放射用導波管が互いに並ぶ周期ｐは、前記電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長をλ０、前記電磁波分配用導波管の幅をａ１、前記電磁波分配用導波管内の誘電体の比誘電率をεｒ１、前記電磁波源から出力された電磁波の前記電磁波分配用導波管内における波長λｇ１を上記（１）式で示される値としたときに、上記（２）式を満たすとともに上記（３−１）式を満たすように設定されており、且つ、電磁波伝播方向に沿って互いに隣り合うスロットの間隔ｄは、前記電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長をλ０としたときに、上記（４）式を満たすように設定されている。
【００４０】
本発明の請求項４に記載のプラズマ処理装置によれば、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用電磁波が、電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐するように構成されている。そして、導波管アンテナを構成する複数のスロットが、各電磁波放射用導波管に電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されている。そのため、プラズマ処理を施す被処理体の大きさや形状によらず、この被処理体を均一にプラズマ処理することができる。しかも、装置のフットプリントが小さく、装置高さが低い、コンパクトなプラズマ処理装置を得ることができる。
【００４１】
また、導波管は、同軸管のように電磁波の伝播損失の原因となる中心導体を有していないため、電磁波の伝播損失が小さく、大電力で電磁波を伝播させることができる。したがって、電磁波を大電力で伝播するようなプラズマ処理装置であっても容易に設計することができる。
【００４２】
さらに、１台の電磁波源から、電磁波分配用導波管を介して、複数の電磁波放射用導波管に電磁波を供給することができる。したがって、各電磁波放射用導波管に周波数の同じ電磁波を供給することができるため、均一電磁波を放射可能な導波管アンテナを設計し易い。
【００４３】
加えて、電磁波放射用導波管周期ｐを電磁波の自由空間波長λ０未満となるように設定しているため、いわゆるグレーティングローブと呼ばれるサイドローブ（指向性の悪化）の発生を抑えることができる。
【００４４】
また、電磁波放射用導波管周期ｐを電磁波の電磁波分配用導波管内における波長λｇ１の略１／２とすることで、電磁波の波長の振幅が常に一定となる位置に各電磁波放射用導波管を配置することができる。したがって、各電磁波放射用導波管への給電の調整を容易に行うことができる。
【００４５】
なお、「電磁波放射用導波管周期ｐが電磁波の電磁波分配用導波管内における波長λｇ１の略１／２である」とは、上述した（３−１）式のように、ｐ＝λｇ１／２で誤差がλｇ１の５％以内、すなわち、電磁波放射用導波管周期ｐが、上記（３−２）式を満たすように設定されていることを意味している。
【００４６】
さらに、上記（４）式のように、スロット間隔ｄが電磁波の自由空間波長λ０未満となるように設定されているため、いわゆるグレーティングローブと呼ばれるサイドローブ（指向性の悪化）の発生を抑えることができる。
【００４７】
なお、電磁波分配用導波管内の誘電体の比誘電率εｒ１が約１であるような場合、すなわち、電磁波分配用導波管内が空洞であって空気で満たされているような場合、互いに隣り合うスロット同士が干渉するのを抑制するためには、スロット間隔ｄは上記（５）式を満たすように設定するのが好ましい。ただし、電磁波分配用導波管内の誘電体の比誘電率εｒ１が１以上、例えば、電磁波分配用導波管内が誘電体部材で満たされているような場合、互いに隣り合うスロット同士の干渉を抑制しようとすると、スロット間隔ｄは（５）式から外れることがある。その場合には、スロット間隔ｄは必ずしも（５）式を満たすように設定しなくてもよい。
【００４８】
より好ましくは、スロット間隔ｄは上記（７）式を満たすように設定するとよい。このようにすることにより、電磁波の波長の振幅が常に一定となる位置に各スロットを配置させることができる。つまり、電磁波の波長の振幅が常に一定となる位置で電磁波を処理容器内に放射することができる。
【００４９】
ところで、上述のようなプラズマ処理装置において、電磁波放射用導波管の各スロットで分配しきれなかった余分な電磁波は、電磁波放射用導波管終端において反射され、電磁波放射用導波管内を終端側に向かって伝播されてきた電磁波と干渉して、この電磁波を乱してしまう。つまり、上述のようなプラズマ処理装置において、電磁波放射用導波管の各スロットで分配しきれなかった余分な電磁波が電磁波放射用導波管の終端にまで達するのは、あまり好ましくない。
【００５０】
そのため、本発明の請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置を実施する場合、本発明の請求項５に記載のプラズマ処理装置のように、各電磁波放射用導波管に設けられた複数のスロットのうち、前記電磁波分配用導波管から最も離れた位置に設けられたスロットの面積を、他のスロットの面積よりも大きく設定するとともに、前記電磁波分配用導波管から最も離れた位置にあるスロットの中心位置と、該スロットが設けられている電磁波放射用導波管の終端との距離を、前記電磁波源から出力された電磁波の前記電磁波放射用導波管内における波長λｇ２の１／４に設定するのが好ましい。
【００５１】
このように、各電磁波放射用導波管に設けられた複数のスロットのうち、電磁波分配用導波管から最も離れた位置に設けられたスロット（マッチングスロット（整合スロット）、以下、マッチングスロットと言う）の面積を、他のスロットの面積よりも大きく設定することにより、電磁波放射用導波管の各スロットで分配しきれなかった余分な電磁波を、前記マッチングスロットを介して処理容器内に良好に放射することができる。したがって、電磁波放射用導波管終端で反射してくる電磁波（反射波）の影響を抑えることができる。
【００５２】
また、マッチングスロットの中心位置と、このマッチングスロットが設けられている電磁波放射用導波管の終端との距離が、電磁波源から出力された電磁波の電磁波放射用導波管内における波長λｇ２の１／４となるように設定することにより、マッチングスロットで処理容器内に放射しきれずに電磁波放射用導波管終端で反射してくる電磁波（反射波）の影響を抑えることができる。
【００５３】
ただし、電磁波放射用導波管の高さｂ２が電磁波放射用導波管の幅ａ２の１／２を超えると、マッチングスロットのパラメータをどのように変化させても、入射電力を実質的に１００％処理容器内に放射する設計が非常に困難となることが解析により分かっている。
【００５４】
したがって、電磁波放射用導波管に上述のようなマッチングスロットを設ける場合、本発明の請求項６に記載のプラズマ処理装置のように、電磁波放射用導波管の高さｂ２を電磁波放射用導波管の幅ａ２の１／２以下に設定するのが好ましい。このようにすることにより、マッチングスロットのパラメータを所定の値に設定することで、入射電力を実質的に１００％処理容器内に放射することができる。
【００５５】
本発明の請求項７に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、この電磁波分配用導波管から分岐して設けられた複数の電磁波放射用導波管と、各電磁波放射用導波管に、電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されて、導波管アンテナを夫々構成する複数のスロットと、これらスロットと対向するように設けられた誘電体材料からなる電磁波放射窓と、内部に前記スロットから放射された電磁波が前記電磁波放射窓を介して入射される処理容器とを具備し、前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記電磁波放射窓の厚さｔ１は、前記電磁波源から出力された電磁波の該電磁波放射窓内における波長λｗの１／２の整数倍に設定されている。
【００５６】
本発明の請求項７に記載のプラズマ処理装置によれば、複数の電磁波放射用電磁波が、電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管から分岐するように構成されている。そして、導波管アンテナを構成する複数のスロットが、各電磁波放射用導波管に、電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されている。そのため、プラズマ処理を施す被処理体の大きさや形状によらず、この被処理体を均一にプラズマ処理することができる。しかも、装置のフットプリントが小さく、装置高さが低い、コンパクトなプラズマ処理装置を得ることができる。
【００５７】
また、導波管は、同軸管のように電磁波の伝播損失の原因となる中心導体を有していないため、電磁波の伝播損失が小さく、大電力で電磁波を伝播させることができる。したがって、電磁波を大電力で伝播するようなプラズマ処理装置であっても容易に設計することができる。
【００５８】
さらに、１台の電磁波源から、電磁波分配用導波管を介して、複数の電磁波放射用導波管に電磁波を供給することができる。したがって、各電磁波放射用導波管に周波数の同じ電磁波を供給することができるため、均一電磁波を放射可能な導波管アンテナを設計し易い。
【００５９】
加えて、電磁波放射窓の厚さｔ１が、電磁波源から出力された電磁波の該電磁波放射窓内における波長λｗの１／２の整数倍に設定されているため、この電磁波放射窓の表面における電磁波の反射を抑制することができる。したがって、電磁波を効率良く処理容器内に導くことができる。
【００６０】
ところで、誘電体材料からなる電磁波放射窓とスロットとの距離が近いと、電磁波放射窓がスロットの結合に影響を与え易い。そのため、本発明の請求項７に記載のプラズマ処理装置を実施する場合、本発明の請求項８に記載のプラズマ処理装置のように、電磁波放射窓とこれに対向するスロットとの距離ｔ２を、電磁波源から出力された電磁波の自由空間波長λ０の１／８以上に設定するのが好ましい。これにより、誘電体部材からなる電磁波放射窓がスロット近傍に位置することに起因するスロットの結合への影響を抑制することができる。
【００６１】
本発明の請求項９に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、この電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐し、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用導波管と、これら電磁波放射用導波管に夫々設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、各電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力をπ分岐により同相給電する。
【００６２】
本発明の請求項９に記載のプラズマ処理装置によれば、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用電磁波が、電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐するように構成されている。そして、導波管アンテナを構成する複数のスロットが、各電磁波放射用導波管に設けられている。そのため、プラズマ処理を施す被処理体の大きさや形状によらず、この被処理体を均一にプラズマ処理することができる。しかも、装置のフットプリントが小さく、装置高さが低い、コンパクトなプラズマ処理装置を得ることができる。
【００６３】
また、導波管は、同軸管のように電磁波の伝播損失の原因となる中心導体を有していないため、電磁波の伝播損失が小さく、大電力で電磁波を伝播させることができる。したがって、電磁波を大電力で伝播するようなプラズマ処理装置であっても容易に設計することができる。
【００６４】
さらに、１台の電磁波源から、電磁波分配用導波管を介して、複数の電磁波放射用導波管に電磁波を供給することができる。したがって、各電磁波放射用導波管に周波数の同じ電磁波を供給することができるため、均一電磁波を放射可能な導波管アンテナを設計し易い。
【００６５】
加えて、このプラズマ処理装置では、各電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力をπ分岐により同相給電するように構成されている。このような構成とすることにより、電磁波分配用導波管と各電磁波放射用導波管との分岐箇所の数を、電磁波放射用導波管の本数の半分にすることができる。したがって、電磁波分配用導波管の構造を簡略化することができる。
【００６６】
本発明の請求項１０に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、この電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐し、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用導波管と、これら電磁波放射用導波管に夫々設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、互いに隣接する電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力を逆相給電する。
【００６７】
本発明の請求項１０に記載のプラズマ処理装置によれば、互いに平行に並べて設けられた複数の電磁波放射用電磁波が、電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管の電界面又は磁界面から垂直方向に分岐するように構成されている。そして、導波管アンテナを構成する複数のスロットが、各電磁波放射用導波管に設けられている。そのため、プラズマ処理を施す被処理体の大きさや形状によらず、この被処理体を均一にプラズマ処理することができる。しかも、装置のフットプリントが小さく、装置高さが低い、コンパクトなプラズマ処理装置を得ることができる。
【００６８】
また、導波管は、同軸管のように電磁波の伝播損失の原因となる中心導体を有していないため、電磁波の伝播損失が小さく、大電力で電磁波を伝播させることができる。したがって、電磁波を大電力で伝播するようなプラズマ処理装置であっても容易に設計することができる。
【００６９】
さらに、１台の電磁波源から、電磁波分配用導波管を介して、複数の電磁波放射用導波管に電磁波を供給することができる。したがって、各電磁波放射用導波管に周波数の同じ電磁波を供給することができるため、均一電磁波を放射可能な導波管アンテナを設計し易い。
【００７０】
加えて、このプラズマ処理装置では、互いに隣接する電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力を逆相給電するように構成されている。このような構成とすることにより、電磁波放射量の周波数に対する変化を小さくすることができる。また、共振特性も単峰性となるため、アンテナとしてのスロットの設計が容易になる。さらに、互いに隣り合う電磁波放射用導波管に位相の異なる電磁波が供給されるため、互いに隣り合う電磁波放射用導波管の間における電磁波もれを抑制することができる。また、位相給電は同相給電と比べて電磁波の周波数に対してさほど敏感ではないため、装置の設計が容易であり、しかも、比較的広い周波数範囲の電磁波を使用することができる。
【００７１】
なお、互いに隣接する電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力を逆相給電する場合には、例えば、電磁波分配用導波管から電磁波放射用導波管にＴ分岐により電磁波を分配するように設計することで実現可能である。
【００７２】
また、互いに隣接する電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力を逆相給電する場合、本発明の請求項１１に記載のプラズマ処理装置のように、前記電磁波放射用導波管が互いに並ぶ周期ｐを、前記電磁波源から出力された電磁波の前記電磁波分配用導波管内における波長λｇ１の１／２に設定し、前記電磁波分配用導波管と各電磁波放射用導波管との結合部分に、夫々、前記電磁波分配用導波管と各電磁波放射用導波管とを連通させる複数の給電窓を設け、前記電磁波分配用導波管内に、各電磁波放射用導波管に夫々対応させて複数の誘導性壁を設けることで、互いに隣接する電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力を逆相給電するように設計するとよい。このようにすることにより、互いに隣接する電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力を逆相給電することができる。
【００７３】
また、本発明の請求項１１に記載のプラズマ処理装置のように、電磁波分配用導波管と各電磁波放射用導波管との結合部分（分岐箇所）に、夫々、電磁波分配用導波管と各電磁波放射用導波管とを連通させる複数の給電窓を設ける場合、これら給電窓の大きさを調整することにより、電磁波分配用導波管と各電磁波放射用導波管との結合量を制御することができる。
【００７４】
しかも、前記電磁波分配用導波管内に、各電磁波放射用導波管に夫々対応させて複数の誘導性壁を設けているため、給電窓を設けたことにより生じる反射波を、誘導性壁で生じる反射波によって打ち消すことができる。
【００７５】
さらに、互いに隣接する電磁波放射用導波管に、夫々、同一量の電力を逆相給電する場合、本発明の請求項１２に記載のプラズマ処理装置のように、前記複数の誘導性壁を、前記電磁波放射用導波管が分岐している面と対向する面に、夫々対応する電磁波放射用導波管側に向かって張出すように設けるとともに、各誘導性壁を、電磁波伝播方向側に配置されているものほど、張出し長さｈが長くなるように設定するとよい。また、各誘導性壁は、電磁波伝播方向側に配置されているものほど、前記電磁波放射用導波管の長手方向と平行な中心軸が、対応する給電窓の前記電磁波放射用導波管の長手方向と平行な中心軸に対して電磁波伝播方向側にオフセットするように設定するとよい。さらに、各給電窓は、電磁波伝播方向側に配置されているものほど、開口幅ｗが大きくなるように設定するとよい。また、各給電窓は、電磁波伝播方向側とは反対側に配置されているものほど、前記電磁波放射用導波管の長手方向と平行な中心軸が、対応する電磁波放射用導波管の中心軸に対して電磁波伝播方向側にオフセットするように設定するとよい。
【００７６】
誘導性壁の電磁波放射用導波管の長手方向と平行な中心軸が、対応する給電窓の電磁波放射用導波管の長手方向と平行な中心軸に対して電磁波伝播方向側にオフセットする量を、以下、誘導性壁のオフセット量Ｓ３という。また、給電窓の電磁波放射用導波管の長手方向と平行な中心軸が、対応する電磁波放射用導波管の中心軸に対して電磁波伝播方向側にオフセットする量を、以下、給電窓のオフセット量Ｓ２という。
【００７７】
一般に、電磁波源から離れている電磁波放射用導波管ほど、電磁波の供給量が低減し易い。これに対し、各給電窓の開口幅ｗを、電磁波伝播方向側に配置されているものほど大きく設定することにより、各電磁波放射用導波管に均一に電磁波を供給することができる。
【００７８】
また、各給電窓のオフセット量（シフト量）Ｓ２を、電磁波伝播方向側とは反対側に配置されているものほど大きくすることにより、電磁波の位相のずれを補正することができる。したがって、互いに隣り合う電磁波放射用導波管を１８０度ずれた位相で良好に結合させることができる。
【００７９】
さらに、各誘導性壁の張出し長さｈ及び各誘導性壁のオフセット量（シフト量）Ｓ３を調整することにより、誘導性壁において、所望の振幅及び位相に制御した反射波を発生させることができる。これにより、給電窓を設けたことにより生じる反射波を打ち消すことができる。
【００８０】
各給電窓の開口幅ｗを電磁波伝播方向側に配置されているものほど大きく設定するとともに、各給電窓のオフセット量Ｓ２を電磁波伝播方向側とは反対側に配置されているものほど大きく設定する場合には、各誘導性壁の張出し長さｈを、電磁波伝播方向側に配置されているものほど長く設定し、各誘導性壁のオフセット量Ｓ３を、電磁波伝播方向側に配置されているものほど大きく設定することにより、誘導性壁において、給電窓を設けたことにより生じる反射波を打ち消すように制御された反射波を生じさせることができる。
【００８１】
本発明の請求項１３に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、この電磁波分配用導波管から分岐して設けられた複数の電磁波放射用導波管と、各電磁波放射用導波管に、電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されて、導波管アンテナを夫々構成する複数のスロットと、これらスロットと対向するように設けられた誘電体材料からなる複数の電磁波放射窓と、内部に前記スロットから放射された電磁波が前記電磁波放射窓を介して入射される処理容器とを具備し、前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、各電磁波放射窓は、２以上の電磁波放射用導波管と対応するように設けられているとともに、前記電磁波放射窓と前記処理容器との間に夫々、前記処理容器の真空を保持するための封止手段が設けられている。
【００８２】
本発明の請求項１３に記載のプラズマ処理装置によれば、複数の電磁波放射用電磁波が、電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管から分岐するように構成されている。そして、導波管アンテナを構成する複数のスロットが、各電磁波放射用導波管に、電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されている。そのため、プラズマ処理を施す被処理体の大きさや形状によらず、この被処理体を均一にプラズマ処理することができる。しかも、装置のフットプリントが小さく、装置高さが低い、コンパクトなプラズマ処理装置を得ることができる。
【００８３】
また、導波管は、同軸管のように電磁波の伝播損失の原因となる中心導体を有していないため、電磁波の伝播損失が小さく、大電力で電磁波を伝播させることができる。したがって、電磁波を大電力で伝播するようなプラズマ処理装置であっても容易に設計することができる。
【００８４】
さらに、１台の電磁波源から、電磁波分配用導波管を介して、複数の電磁波放射用導波管に電磁波を供給することができる。したがって、各電磁波放射用導波管に周波数の同じ電磁波を供給することができるため、均一電磁波を放射可能な導波管アンテナを設計し易い。
【００８５】
また、プラズマ処理装置が備える電磁波放射窓には、ほぼ大気圧とほぼ真空に近い圧力とのガス圧力差、つまり約１ｋｇ／ｃｍ２（９．８０６６５×１０４Ｐａ）の力がかかる。このため、各電磁波放射窓の厚さｔ１は、この力に耐え得るような厚さにする必要がある。このプラズマ処理装置では、各電磁波放射窓が、２以上の電磁波放射用導波管と対応するように設けられているとともに、電磁波放射窓と処理容器との間に、前記処理容器の真空を保持するための封止手段が設けられている。そのため、全ての電磁波放射用導波管と対応するように１つの電磁波放射窓を設ける場合と比べて、各電磁波放射窓の厚さｔ１を薄くすることができる。また、１つの電磁波放射用導波管に対応するように１つの電磁波放射窓を設ける場合と比べて、電磁波放射窓を支持する梁の数を少なくすることができるため、処理容器内への電磁波の放射効率を向上させることができる。したがって、処理容器内において均一にプラズマを発生させることができる。
【００８６】
本発明の請求項１４に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、この電磁波分配用導波管から分岐して設けられた複数の電磁波放射用導波管と、導波管アンテナを構成する複数のスロットが設けられているとともに、各電磁波放射用導波管の一部を規定するスロット板と、これらスロットと対向するように設けられた誘電体材料からなる電磁波放射窓と、内部に前記スロットから放射された電磁波が前記電磁波放射窓を介して入射される処理容器とを具備し、前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記複数のスロットが、前記電磁波放射窓が配置されている全領域に対応して周期的に配置されている。
【００８７】
なお、ここで言う「電磁波放射窓が配置されている全領域」とは、電磁波放射窓が１つである場合には、その電磁波放射窓に対応する領域、電磁波放射窓が複数である場合には、これら電磁波放射窓の全てを含む最小の矩形で囲まれる領域をさしている。
【００８８】
本発明の請求項１４に記載のプラズマ処理装置によれば、複数の電磁波放射用電磁波が、電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管から分岐するように構成されている。また、このプラズマ処理装置は、各電磁波放射用導波管の一部を規定するスロット板を備えている。スロット板には、導波管アンテナを構成する複数のスロットが設けられている。このような構成のプラズマ処理装置では、プラズマ処理を施す被処理体の大きさや形状によらず、被処理体を均一にプラズマ処理することができる。しかも、装置のフットプリントが小さく、装置高さが低い、コンパクトなプラズマ処理装置を得ることができる。
【００８９】
また、導波管は、同軸管のように電磁波の伝播損失の原因となる中心導体を有していないため、電磁波の伝播損失が小さく、大電力で電磁波を伝播させることができる。したがって、電磁波を大電力で伝播するようなプラズマ処理装置であっても容易に設計することができる。
【００９０】
さらに、１台の電磁波源から、電磁波分配用導波管を介して、複数の電磁波放射用導波管に電磁波を供給することができる。したがって、各電磁波放射用導波管に周波数の同じ電磁波を供給することができるため、均一電磁波を放射可能な導波管アンテナを設計し易い。
【００９１】
加えて、このプラズマ処理装置では、複数のスロットが、電磁波放射窓が配置されている全領域に対応して周期的に配置されているため、処理容器内により均一に電磁波を入射させることができる。したがって、処理容器内においてより均一にプラズマを発生させることができる。
【００９２】
本発明の請求項１５に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管と、この電磁波分配用導波管から分岐して設けられた複数の電磁波放射用導波管と、これら電磁波放射用導波管に夫々設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、内部に前記スロットから放射された電磁波が入射される処理容器とを具備し、前記スロットから前記処理容器の内部に入射された電磁波によってプラズマを生成させ、このプラズマによってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記電磁波分配用導波管及び前記複数の電磁波放射用導波管のうちの少なくとも１つの導波管に対応させて、チョークが設けられている。
【００９３】
本発明の請求項１５に記載のプラズマ処理装置によれば、複数の電磁波放射用電磁波が、電磁波源から出力された電磁波を伝播する電磁波分配用導波管から分岐するように構成されている。そして、導波管アンテナを構成する複数のスロットが電磁波放射用導波管に夫々設けられている。そのため、プラズマ処理を施す被処理体の大きさや形状によらず、この被処理体を均一にプラズマ処理することができる。しかも、装置のフットプリントが小さく、装置高さが低い、コンパクトなプラズマ処理装置を得ることができる。
【００９４】
また、導波管は、同軸管のように電磁波の伝播損失の原因となる中心導体を有していないため、電磁波の伝播損失が小さく、大電力で電磁波を伝播させることができる。したがって、電磁波を大電力で伝播するようなプラズマ処理装置であっても容易に設計することができる。
【００９５】
さらに、１台の電磁波源から、電磁波分配用導波管を介して、複数の電磁波放射用導波管に電磁波を供給することができる。したがって、各電磁波放射用導波管に周波数の同じ電磁波を供給することができるため、均一電磁波を放射可能な導波管アンテナを設計し易い。
【００９６】
加えて、このプラズマ処理装置では、電磁波分配用導波管及び複数の電磁波放射用導波管のうちの少なくとも１つの導波管に対応させて、チョークが設けられている。そのため、上記導波管を構成する際に生じる接合面等から電磁波が漏洩するのを抑制することができる。したがって、上記導波管を構成する際の加工精度や接合方法を簡易なものとすることができる。
【００９７】
なお、本発明の請求項１乃至１５に記載のプラズマ処理が備える電磁波分配用導波管及び各電磁波放射用導波管としては、矩形導波管を好適に用いることができる。また、本発明の請求項１乃至１４に記載のプラズマ処理が備える電磁波分配用導波管及び各電磁波放射用導波管は、いずれも、中空、すなわち、内部が空気で満たされている状態としてもよく、また、内部が誘電体部材で満たされている状態としてもよい。したがって、「電磁波分配用導波管内の誘電体」及び「電磁波放射用導波管内の誘電体」は空気を含む。
【００９８】
「電磁波分配用導波管内の誘電体」及び「電磁波放射用導波管内の誘電体」としては、電磁波の損失が少ないものを選択するのが好ましい。電磁波の損失は、誘電体の誘電率と誘電体損失角（誘電正接tanδ）との積で決まり、その積が小さいほど電磁波の損失は小さい。したがって、「電磁波分配用導波管内の誘電体」及び「電磁波放射用導波管内の誘電体」としては、誘電率と誘電体損失角との積が小さい誘電体、例えば、石英（合成石英）やフッ素樹脂等を用いるのが好ましい。また、アルミナは、石英やフッ素樹脂等と比べると、誘電率と誘電体損失角との積が若干大きいが、機械的強度が大きく、しかも、安価である点から、「電磁波分配用導波管内の誘電体」及び「電磁波放射用導波管内の誘電体」として好ましい。
【００９９】
ところで、本発明の請求項１乃至６、請求項９乃至１２、並びに、請求１５に記載のプラズマ処理装置は、例えば、電磁波放射用導波管を処理容器の外部に設けるとともに、処理容器に電磁波放射窓を設け、スロットから放射された電磁波を電磁波放射窓を介して処理容器内に入射させるものと、電磁波放射用導波管を処理容器の内部に設け、スロットから放射された電磁波をダイレクトに処理容器内に入射させるものとの双方を設計することが可能である。また、本発明の請求項７，８，１３，１４に記載のプラズマ処理装置は、上述した前者のように設計することが可能である。
【０１００】
上述した前者の場合、電磁波放射窓は、例えば、導電性部材からなる梁によって支持することで、処理容器の壁の一部として設けることができる。しかしながら、この場合、電磁波が処理容器に入射される際に入射面となる電磁波放射窓の内面近傍に導電性部材からなる梁が設けられることとなり、プラズマが処理容器内に広がり難い。
【０１０１】
一方、上述した後者の場合、複数のスロットが処理容器内に開放している状態で、これらスロットを各電磁波放射用導波管に設ける必要があるが、これは、各電磁波放射用導波管の壁の一部を兼ねるようなスロット板にスロットを形成することで、比較的容易に実現することができる。しかしながら、この場合、スロットの出口近傍が導体で形成されることとなり、プラズマが処理容器内に広がり難い。
【０１０２】
そのため、前者のようなプラズマ処理装置を設計したい場合には、本発明の請求項１７に記載のプラズマ処理装置のように、梁を処理容器の内側から被覆用の誘電体部材で覆うのが好ましい。また、この場合、梁とともに電磁波放射窓を処理容器の内側から被覆用の誘電体部材で覆ってもよい。このようにすることにより、処理容器内において、プラズマを良好に拡散させることができるとともに、表面波を伝播させることができる。なお、被覆用の誘電体部材は、一体に形成したものであっても、分割して形成したものであってもよい。
【０１０３】
また、後者のようなプラズマ処理装置を設計したい場合には、本発明の請求項１６に記載のプラズマ処理装置のように、処理容器内に、複数のスロットを処理容器の内側から覆う被覆用の誘電体部材を設けるのが好ましい。このようにすることにより、処理容器内において、プラズマを良好に拡散させることができる。なお、被覆用の誘電体部材は、一体に形成したものであっても、分割して形成したものであってもよい。
【０１０４】
また、複数のスロットを覆うように処理容器内に被覆用の誘電体部材を設けると、処理容器内において表面波プラズマを生成させることができる。すなわち、処理容器の内部に所定のプロセスガスを導入するとともに、この処理容器の内部に電磁波を入射させると、プロセスガスが励振されてプラズマが生じ、電磁波を入射させた領域近傍（スロットの出口近傍）のプラズマ内の電子密度が増加する。電磁波を入射させた領域近傍のプラズマ内の電子密度が増加していくと、電磁波は、プラズマ内を伝播することが困難となり、このプラズマ内で減衰する。したがって、電磁波を入射させた領域近傍から離れた領域には電磁波が届かなくなるため、プロセスガスが電磁波によって励振される領域は、電磁波を入射させた領域近傍に限られるようになる。これにより、表面波プラズマが生じる。
【０１０５】
表面波プラズマを用いたプラズマ処理では、イオンによる被処理体の損傷を抑制することができる。すなわち、表面波プラズマが生成されている状態では、電磁波によるエネルギーが与えられてプロセスガス等の電離が生じる領域が、電磁波を入射させた領域の近傍に局在する。そのため、電磁波を入射させた領域から所定の距離だけ離れた位置に被処理体を設けることで、被処理体の被処理面近傍の電子温度を低く保つことができる。つまり、被処理体の被処理面近傍に生じるシースの電界の増大を抑制することができるため、被処理体へのイオンの入射エネルギーが低くなり、イオンによる被処理体の損傷が抑制される。
【０１０６】
したがって、複数のスロットを処理容器の内側から覆うように被覆用の誘電体部材を設けることにより、プラズマ処理を施す被処理体に与えるイオン損傷を抑制することが可能なプラズマ処理装置を得ることができる。
【０１０７】
本発明の請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置を実施する場合、電磁波源としては、工業用周波数帯（ＩＳＭ周波数帯）である１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、２４．１２５ＧＨｚの周波数の電磁波を供給するものを好適に用いることができる。このようにすることにより、通信用周波数帯への影響を小さくすることができるので、漏洩電磁波の遮蔽等を容易に行うことができる。
【０１０８】
電磁波としてマイクロ波を処理容器内に供給したい場合には、本発明の請求項１８に記載のプラズマ処理装置のように、周波数が２．４５ＧＨｚの電磁波源を用いるのが好ましい。電磁波源の周波数としては、２．４５ＧＨｚが現在標準となっている。したがって、このような電磁波源は、安価であり、種類も豊富である。また、周波数範囲を２．４５ＧＨｚ±５０ＭＨｚとすることで、工業用周波数帯となり、通信用周波数帯への影響を小さくすることができ、装置の漏洩電磁波の遮蔽等が容易になる。したがって、周波数が２．４５ＧＨｚの電磁波源を採用することにより、電磁波としてマイクロ波を処理容器内に供給することができる。
【０１０９】
本発明の請求項１乃至１８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置を実施する場合、本発明の請求項１９に記載のプラズマ処理装置のように、各電磁波放射用導波管に設けられた複数のスロットが、互いに平行な一対の仮想線上に交互に配置されるようにするのが好ましい。このようにすることにより、電磁波放射用導波管で導かれる電磁波を、該電磁波放射用導波管に設けられた複数のスロットから良好に処理容器内に放出することができる。
【０１１０】
本発明の請求項２０に記載のプラズマ処理方法では、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置を用いて、被処理体に、プラズマ酸化、プラズマ成膜、又は、プラズマエッチングを行う。
【０１１１】
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置を用いて、被処理体にプラズマ処理（プラズマ酸化、プラズマ成膜、又は、プラズマエッチング）を行うことで、被処理体の形状や大きさによらず、この被処理体に均一にプラズマ処理を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１２】
以下、本発明の第１の実施形態を、図１乃至図４を参照して説明する。  
図１乃至図４に示すように、本実施形態のプラズマ処理装置１は、電磁波源２、電磁波分配用導波管３、複数個例えば１０個の電磁波放射用導波管４、スロット板５、処理容器としての真空容器６、及び、複数個例えば１０個の電磁波放射窓７等を備えている。電磁波放射用導波管４及びスロット板５により、平面導波管アレイ１０が構成されている。このプラズマ処理装置１は、平面導波管アレイ１０が真空容器６の外部に設けられている。
【０１１３】
前記電磁波源２としては、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を供給するマイクロ波源を用いることができる。この電磁波源２は、前記電磁波分配用導波管３の一端部と結合している。
【０１１４】
前記電磁波分配用導波管３及び前記複数の電磁波放射用導波管４としては、夫々、矩形導波管を用いることができる。各電磁波放射用導波管４は、内形の高さｂ２が内形の幅ａ１の１／２以下となるように、その大きさ（内形）が設定されている。また、電磁波分配用導波管３の内形は各電磁波放射用導波管４の内形と実質的に同じ大きさに設定されている。
【０１１５】
各電磁波放射用導波管４は、電磁波分配用導波管３の電界面（Ｅ面）又は磁界面（Ｈ面）から垂直方向に分岐し、且つ、互いに平行に並べて設けられている。上述のように、本実施形態においては、電磁波分配用導波管３は矩形導波管であるため、長辺を含む導波管面が電磁波の電界方向に対して垂直なＨ面となり、短辺を含む導波管面が電磁波の電界方向に対して平行なＥ面となる。本実施形態では、各電磁波放射用導波管４は、電磁波分配用導波管３の短辺を含む導波管面（Ｅ面）から垂直方向に分岐している。
【０１１６】
また、このプラズマ処理装置１は、各電磁波放射用導波管４に、夫々、同一量の電力がπ分岐によって同相給電されるように構成されている。詳しくは、図１及び図４に示すように、電磁波分配用導波管３を構成する壁のうち、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４の間の領域に対応させて、給電窓２１を設けている。本実施形態では、電磁波放射用導波管４が１０個設けられているため、給電窓２１はその半分の５個設けられることとなる。また、これら給電窓２１と対応するように、電磁波分配用導波管３内には、５個の誘導性柱２２が設けられている。このようにすることにより、図１に矢印で示すように、電磁波源２にて発振され、電磁波分配用導波管３によって伝播された電磁波は、実質的に垂直に曲げられ、各電磁波放射用導波管４に、同位相且つ同一量の電力でπ分岐される。
【０１１７】
また、このプラズマ処理装置１では、電磁波放射用導波管４同士が隣接して配置され、且つ、各電磁波放射用導波管周期ｐが、電磁波源２から出力された電磁波（本実施形態では電磁波）の自由空間波長をλ０、電磁波源２から出力された電磁波の電磁波分配用導波管３内における波長をλｇ１としたとき、
λ０＞ｐ＞ａ２＞ｂ２
且つ
ｐ＝（λｇ１／２）±α  （ただし、αはλｇ１の５％以内とする）
を満たすように設定されている。
【０１１８】
なお、電磁波の電磁波分配用導波管３内における波長λｇ１は、[課題を解決する手段]で記載した（１）式から求めることができる。本実施形態では、電磁波分配用導波管３内は空洞なので、（１）式中の比誘電率εｒ１は略１である。
【０１１９】
図１に示すように、各電磁波放射用導波管４には、導波管アンテナを夫々構成する前記複数のスロット５ａが電磁波伝播方向に沿って互いに並べて配置されている。詳しくは、複数のスロット５ａは、図２及び図３に示すように、各電磁波放射用導波管４の底面を規定する（各電磁波放射用導波管４の底壁をなす）スロット板５に形成されている。
【０１２０】
各電磁波放射用導波管４に設けられた複数のスロット５ａは、互いに平行な一対の仮想線Ｉ上に交互に配置されている。そして、電磁波伝播方向に沿って互いに隣り合うスロット５ａの間隔ｄは、電磁波源２から発振される電磁波の自由空間波長λ０よりも小さくなるように設定されている。
【０１２１】
また、本実施形態では、電磁波放射用導波管４の各スロット５ａで分配しきれなかった余分な電磁波を前記真空容器６内に放射するため、各電磁波放射用導波管４に設けられた複数のスロット５ａのうち、電磁波分配用導波管３から最も離れた位置に、マッチングスロット５ｂを設けている。このマッチングスロット５ｂの面積は、他のスロット５ａの面積よりも大きく設定されている。
【０１２２】
なお、本実施形態のプラズマ処理装置１では、上述のように、電磁波放射用導波管４の高さｂ２が電磁波放射用導波管４の幅ａ２の１／２以下となるようにしているため、マッチングスロット５ｂのパラメータを所定の値とすることにより、入射電力を実質的に１００％真空容器６内に放射するように設計することが可能である。
【０１２３】
また、マッチングスロット５ｂのパラメータを所定の値としても、電磁波のごく一部が電磁波放射用導波管４の終端４ａで反射されるおそれがある。このように、電磁波放射用導波管４の終端４ａで反射してくる電磁波（反射波）の影響を抑えるため、本実施形態では、各電磁波放射用導波管４の終端４ａと各マッチングスロット５ｂとの距離ｒを、電磁波源２から出力された電磁波の電磁波放射用導波管４内における波長λｇ２の１／４となるように設定している。
【０１２４】
また、本実施形態のプラズマ処理装置１では、上述のように、電磁波放射用導波管４同士が隣接して配置されるように設計されている。このようにすることにより、複数のスロット５ａは、電磁波放射窓７が配置されている全領域に対応して周期的に配置されることとなる。複数のスロット５ａを電磁波放射窓７が配置されている全領域に対応させて周期的に配置することにより、前記真空容器６内に電磁波を均一に供給することができる。したがって、真空容器６内において、プラズマを均一に生成することができる。
【０１２５】
前記平面導波管アレイ１０は、以下のようにして形成することができる。まず、アルミニウムブロック等の金属ブロックから各電磁波放射用導波管４の一部となる断面矩形状の溝を所定本数削り出す。金属ブロックの溝を削り出した面と略同面積を有する金属製の板材を用意する。この板材に、各溝に対応するように複数のスロット５ａを形成することでスロット板５とする。金属ブロックに形成された複数の溝を前記スロット板５で覆う。これにより、各溝とスロット板５とにより囲まれた領域に、電磁波放射用導波管４としての矩形導波管が形成されるとともに、各電磁波放射用導波管４に複数のスロット５ａが設けられる。この場合、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４を仕切る壁は、これら電磁波放射用導波管４で共有することとなる。なお、平面導波管アレイ１０は、電磁波放射用導波管４となる矩形導波管を所定本数作製し、これらを組み立てるようにして形成してもよい。
【０１２６】
図２に示すように、前記真空容器６は、容器本体３１と天板３２とを備えて、その内部に、被処理体１００をプラズマ処理するための処理室６ａを有している。容器本体３１は、底壁３１ａ及び側壁３１ｂを有して上方に開口している。天板３２は、容器本体３１が有する前記開口を閉塞するように、この容器本体３１を上方から覆っている。容器本体３１と天板３２との間は、封止手段としてのＯ−リング（図示せず）によって気密が保持されている。
【０１２７】
真空容器６は、前記処理室６ａ内を真空状態或いはその近傍にまで減圧することが可能な強度に形成されている。真空容器６を形成する材料としては、例えばアルミニウム等の金属材料を用いることができる。また、処理室６ａ内には、被処理体１００を支持する支持台３３が設けられている。
【０１２８】
容器本体３１は、処理室６ａ内にプロセスガスを導入するためのガス導入口３４と、処理室６ａ内のガスを排気するためのガス排気口３５とを有している。処理室６ａ内は、ガス導入口３４を介してプロセスガスを収容するガスシリンダ（図示せず）と連通されている。一方、処理室６ａ内は、ガス排気口３５を介して、真空排気システム（図示せず）と連通されている。真空排気システムとしては、例えば、ターボ分子ポンプを用いることができる。したがって、この真空排気システムを稼動させることにより、処理室６ａ内を所定の真空度に達するまで排気することができる。
【０１２９】
図２及び図３に示すように、天板３２は、開口部３６を有しており、この開口部３６を跨ぐように、金属製の複数の梁３７が所定の間隔をあけて掛け渡されている。これらの梁３７は、真空容器６の一部を構成している。これにより、開口部３６は、複数の電磁波放射窓７に夫々対応するように、複数の細長小開口３８に分割されている。本実施形態では、開口部３６は、１０個の電磁波放射窓７に夫々対応するように１０個の細長小開口３８に分割されている。各梁３７は、その下部側に寄せて側面から細長小開口３８の中心側に向かって水平に張出す窓受け部３７ａを有している。
【０１３０】
図２及び図３に示すように、前記電磁波放射窓７は、夫々、その上部側に寄せて外周面から水平方向に張出す張出し部７ａを有して、断面略Ｔ字状に形成されている。各電磁波放射窓７は、細長小開口３８に嵌合するとともに、梁３７に支持された状態で、細長小開口３８を閉塞させるように、天板３２に設けられている。梁３７の窓受け部３７ａと電磁波放射窓７の張出し部７ａとの間（電磁波放射窓７と真空容器６との間）は、封止手段としてのＯ−リング４６により気密が保たれている。
【０１３１】
電磁波分配用導波管３及び複数の電磁波放射用導波管４のうちの少なくとも１つ、例えば、所定の電磁波放射用導波管４に対応させて、チョーク４０が設けられている。このようにすることにより、該電磁波放射用導波管４を構成する際に生じる接合面等から電磁波が漏洩するのを抑制することができる。したがって、電磁波放射用導波管４を構成する際の加工精度や接合方法を簡易なものとすることができる。
【０１３２】
また、プラズマにより、真空容器６５の梁３７や、電磁波放射窓７の気密を保持するＯ−リングが加熱され、変形したり損傷したりするおそれがある。そのため、このようなプラズマ処理装置１では、冷却手段を設けるのが好ましい。本実施形態のプラズマ処理装置１では、電磁波放射窓７同士の間、すなわち、電磁波放射窓７を保持する梁３７内に冷却手段としての水冷管３９を設けている。このようにすることにより、プラズマの発生を妨げることなく、効率良く梁３７や真空容器６と電磁波放射窓７との間の気密を保持するＯ−リング等を冷却することができる。
【０１３３】
ところで、上述のように、電磁波放射窓７を分割する場合、電磁波が真空容器６内に入射する電磁波入射面Ｆ、すなわち、電磁波放射窓７の外面のうちの真空容器６の内側となる面の近傍に、導体製（金属製）の梁３７が露出することとなる。そのため、梁３７及び梁３７の近傍にプラズマが広がり難い。
【０１３４】
梁３７及び梁３７の近傍にもプラズマが広がり易くするためには、梁３７（金属）においてプラズマ中の電子等が消滅するのを抑制するために、少なくとも梁３７が真空容器６内（処理室６ａ内）に露出している部分を被覆用の誘電体部材４１によって覆うのが好ましい。本実施形態のプラズマ処理装置１では、梁３７が真空容器６内に露出している部分及び電磁波放射窓７の電磁波入射面Ｆを被覆用の誘電体部材４１で覆っている。被覆用の誘電体部材４１としては、例えば、石英、フッ素樹脂、或いは、アルミナ等を好適に用いることができるが、これらに限定されるものではない。このようにすることにより、真空容器６内においてプラズマを良好に拡散させることができる。
【０１３５】
また、真空容器６内を低圧力状態とすると、電磁波放射窓７には、ほぼ大気圧と、ほぼ真空に近い圧力とのガス圧力差、つまり、約９．８０６６５×１０４Ｐａ（１ｋｇ／ｃｍ２）の力がかかる。このため、電磁波放射窓７の厚さｔ１は、この差圧に耐え得るような厚さにする必要がある。
【０１３６】
下記表１に示すように、電磁波放射窓７を例えば直径３００ｍｍの円形状あるいは２５０ｍｍ角の矩形状の合成石英板で形成すると、該電磁波放射窓７の厚さは約３０ｍｍ必要になる。ところが、電磁波放射窓７の厚さが厚くなると、電磁波の損失が大きくなる。ましてや、１ｍ角程度の大型基板に対応するプラズマ処理装置１の場合では、電磁波放射窓７の厚さが厚くなり過ぎ、実現不可能である。
【表１】
2005317462.tif 000005
【０１３７】
このため、本実施形態では、１００ｃｍ×９ｃｍの電磁波放射窓７を１０個設け、１０個の電磁波放射窓７と真空容器６との間で夫々真空が保持されているようになっている。
【０１３８】
図２及び図３に示すように、各電磁波放射用導波管４は、真空容器６の外部に、各電磁波放射用導波管４と夫々対向するように設けられている。すなわち、各電磁波放射用導波管４に設けられた複数のスロット５ａは、夫々、電磁波放射窓７と対向するように設けられることとなる。
【０１３９】
次に、本実施形態のプラズマ処理装置１における各電磁波放射窓７と各電磁波放射用導波管４との関係を説明する。
【０１４０】
各電磁波放射窓７は、電磁波放射用導波管４の１本毎に対応して、該電磁波放射用導波管４の幅ａ２とほぼ同等の幅或いは電磁波放射用導波管４の幅ａ２よりも狭い幅を有するように形成されている。また、電磁波放射用導波管４の長手方向の長さと電磁波放射窓７の長手方向の長さとがほぼ一致するように、電磁波放射窓７及び電磁波放射用導波管４が設計されている。そして、電磁波放射用導波管４の長手方向と電磁波放射窓７の長手方向とはほぼ一致するようにその位置関係が決定されている。このようにすることにより、電磁波放射窓７を複数に分割しながら、しかも、梁３７で電磁波が遮られることなく、電磁波を有効的に真空容器６内に導入させることができる。
【０１４１】
なお、電磁波放射窓７の長手方向の長さが電磁波放射用導波管４の長手方向の長さよりも短くなるようにしてもよい。この場合、電磁波放射窓７を支持する真空容器６の天板３２の梁３７を縦横方向に交差して形成することができる。つまり、電磁波放射用導波管４の長手方向の長さよりも短い小さな電磁波放射窓７を形成できるので、電磁波放射窓７の厚さｔ１をさらに薄くすることができる。
【０１４２】
次に、１０００ｍｍ×１０００ｍｍサイズの平面導波管アレイ１０に用いる電磁波放射用導波管４のサイズについて検討結果を示す。電磁波源２の周波数としては、２．４５ＧＨｚのものが最も量産され、現在、標準となっており、安価であり、種類も豊富である。このため、周波数は２．４５ＧＨｚとして、次の手順で電磁波放射用導波管４のサイズとスロット５ａの数等を設計した。なお、ここでは、金属製の梁３７の影響が無いとして設計した。
【０１４３】
電磁波放射用導波管４の幅ａ２と、それとほぼ対応する電磁波放射用導波管周期ｐの設計し得る最小値と最大値について検討した。検討した結果、プラズマが無い自由空間中に置いた通信用のアンテナで一様開口分布を実現するならば、電磁波放射用導波管周期ｐの設計可能範囲は大体６５ｍｍ以上１１０ｍｍ以内とするのが好適であることがわかった。
【０１４４】
以上のように、本実施形態のプラズマ処理装置１によれば、電磁波の伝播方向が電磁波分配用導波管３から各電磁波放射用導波管４にほぼ直角に曲げられて分配される。したがって、上述した特許文献４や特許文献５に記載のプラズマ処理装置１よりも多数の電磁波放射用導波管４に電磁波を良好に分配することができる。したがって、大面積の被処理体１００に対応可能なプラズマ処理装置１を設計することができる。また、分岐部分のフットプリントが小さいため、装置のフットプリントを小さくすることができる。しかも、電磁波分配用導波管３と各電磁波放射用導波管４とは、夫々、同一平面上にある。すなわち、本実施形態のプラズマ処理装置１は１層型である。したがって、電磁波分配用導波管３と各電磁波放射用導波管４とが重なるように設けられる多層型と比較して、装置高さを低く、コンパクトにすることができる。
【０１４５】
しかも、各電磁波放射用導波管４に、夫々、同一量の電力をπ分岐により同相給電するように構成しているため、電磁波分配用導波管３と各電磁波放射用導波管４との分岐箇所の数を、電磁波放射用導波管４の本数の半分にすることができる。したがって、電磁波分配用導波管３の構造を簡略化することができる。
【０１４６】
さらに、複数の電磁波放射用導波管４に夫々対応するように複数の電磁波放射窓７を設けているため、電磁波放射窓７の厚さｔ１を従来よりも薄くすることができる。したがって、大型のプラズマ処理装置１を実現でき、大面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。
【０１４７】
さらに、上記特許文献４に記載の技術では、結合孔から等しい電磁波電力が放射され、プラズマが形成されるため、所定間隔を設けて導波管を配置するようにしている。また、プラズマは拡散により拡がるため、プラズマ密度はガウス分布を持つ。そのため、上記特許文献４に記載の技術では、このガウス分布を重ね合わせて、均一化を図るようにしている。
【０１４８】
これに対し、本実施形態のプラズマ処理装置１では、電磁波を、直線状の電磁波分配用導波管３により、これらとほぼ直角に分岐し、且つ、互いに接触するように並べて複数の電磁波放射用導波管４に分配している。そのため、スロット５ａから電磁波放射窓７を通して、角型で大面積の被処理体１００であっても、この被処理体１００側に向けて、均一なエネルギー密度で電磁波を放射することができる。したがって、均一なプラズマ密度のプラズマを発生させることができる。
【０１４９】
また、本実施形態のプラズマ処理装置１によれば、電磁波放射用導波管周期ｐが、λ０＞ｐ＞ａ２＞ｂ２、且つ、ｐ＝（λｇ１／２）±α（ただし、αはλｇ１の５％以内とする）の関係を満たすようにしている。そのため、いわゆるグレーティングローブと呼ばれるサイドローブ（指向性の悪化）の発生を抑えることができる。しかも、電磁波の波長の振幅が常に一定となる位置に各電磁波放射用導波管４を配置することができる。したがって、各電磁波放射用導波管４への給電の調整を容易に行うことができる。
【０１５０】
また、スロット間隔ｄが、λ０＞ｄの関係を満たすようにしている、そのため、いわゆるグレーティングローブと呼ばれるサイドローブ（指向性の悪化）の発生を抑えることができる。
【０１５１】
さらに、本実施形態では、１台の電磁波源２から、電磁波分配用導波管３を通じて、複数の電磁波放射用導波管４に電磁波を供給するようにしているため、すべての電磁波放射用導波管４において電磁波の周波数を同一とすることができる。したがって、均一なエネルギー密度を放射するようなアンテナを設計し易い。なお、各電磁波放射用導波管４に供給される電磁波の周波数が異なると、アンテナを電磁波の干渉を考慮して設計する必要があるため、面倒である。
【０１５２】
また、各電磁波放射窓７は複数のスロット５ａに対応するように設けられているので、真空容器６の天板３２の加工費を低減でき、装置価格を低減することができる。
【０１５３】
なお、本実施形態のプラズマ処理装置１では、プラズマ処理として、プラズマ酸化、プラズマ成膜、プラズマエッチング、あるいはプラズマアッシングを行うことが可能である。また、本実施形態のプラズマ処理装置１を用いることにより、角型大面積の被処理体１００のプラズマ処理を良好に行うことができる。さらに、本実施形態のプラズマ処理装置１で生成されるプラズマは、高電子密度で電子温度が低くかつ均一性が良いため、非常に良好なプラズマ酸化、プラズマエッチング、プラズマ成膜のプラズマ処理方法を提供できる。
【０１５４】
以下、本発明の第２の実施形態を、図５を参照して説明する。  
本実施形態のプラズマ処理装置１では、第１の実施形態のプラズマ処理装置１に用いた平面導波管アレイ１０を４つ組み合わせることで１つの大型平面導波管アレイ１１を構成している。真空容器６は、この大型平面導波管アレイ１１に対応するように形成されている。なお、他の構成は、図示しない構造も含めて第１の実施形態と同様であるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１５５】
本実施形態のように、電磁波源２を４台にすることにより、電磁波源２が１台の場合に比較して４倍の面積に対応できる。つまり、同形状の平面導波管アレイ１０を複数組み合わせることで、さらに大面積の被処理体１００をプラズマ処理可能なプラズマ処理装置１を容易に設計することができる。
【０１５６】
以下、本発明の第３の実施形態を、図６乃至図９を参照して説明する。  
本実施形態のプラズマ処理装置１では、各電磁波放射用導波管４を真空容器６の内部に設けている。また、真空容器６の内部で生成されたプラズマが各電磁波放射用導波管４内や電磁波分配用導波管３内に侵入するのを抑制するために、各電磁波放射用導波管４内に、第１の誘電体部材４２を夫々設けている。
【０１５７】
詳しくは、本実施形態のプラズマ処理装置１は、図６乃至９に示すように、電磁波源２、電磁波分配用導波管３、複数個例えば２０個の電磁波放射用導波管４、スロット板５、及び、真空容器６等を備えている。電磁波放射用導波管４及びスロット板５により、平面導波管アレイ１０が構成されている。このプラズマ処理装置１は、平面導波管アレイ１０が真空容器６の内部に設けられており、真空容器６の側壁３１ｂを介して、電磁波分配用導波管３と各電磁波放射用導波管４とが結合されている。
【０１５８】
前記電磁波分配用導波管３及び前記複数の電磁波放射用導波管４としては、夫々、例えば、矩形導波管を用いることができる。各電磁波放射用導波管４は、その内部が第１の誘電体部材４２で満たされている。第１の誘電体部材４２としては、例えば、石英（合成石英）、フッ素樹脂、或いは、アルミナ等を好適に用いることができるが、これらに限定されるものではない。本実施形態のプラズマ処理装置１では、電磁波放射用導波管４は、内形の高さｂ２が内形の幅ａ２の１／２以下となるように、その大きさが設定されており、内部に合成石英からなる第１の誘電体部材４２が設けられている。
【０１５９】
ところで、電磁波の周波数が矩形導波管内の基本モードで伝送できるようにするためには、矩形導波管の管内比誘電率をε、矩形導波管の内形寸法の長径をａ、電磁波の波長λとしたときに、
（λ／ε０．５）＜２ａ    …（８）
の条件を満たすように設計することで実現可能である。
【０１６０】
上述のように、電磁波分配用導波管３内は、空気（比誘電率ε＝約１）で満たされており、各電磁波放射用導波管４内は、第１の誘電体部材４２（合成石英、比誘電率ε＝約３．８）によって満たされている。すなわち、電磁波分配用導波管３内の誘電体の比誘電率εｒ１は約１、各電磁波放射用導波管４内の誘電体の比誘電率εｒ２は約３．８である。そして、電磁波分配用導波管３から分配された電磁波は、各電磁波放射用導波管４内に設けられた第１の誘電体部材４２内を伝播する。
【０１６１】
したがって、電磁波放射用導波管４の内形寸法（幅ａ２及び高さｂ２）は、電磁波放射用導波管４の内形寸法（幅ａ１及び高さｂ１）を第１の誘電体部材４２の比誘電率の平方根で割ったサイズとする必要がある。具体的には、合成石英は、比誘電率が約４であるため、電磁波放射用導波管４の幅ａ１及び高さｂ１は、電磁波放射用導波管４の幅ａ２及び高さｂ２の約２倍の大きさに設定するのが好ましい。真空容器６内には、各電磁波放射用導波管４の底面を規定する（底壁をなす）スロット板５が設けられている。各電磁波放射用導波管４内に第１の誘電体部材４２を設けることで、真空容器６内で生成されたプラズマが各電磁波放射用導波管４内や電磁波分配用導波管３内に侵入するのを抑制することができる。
【０１６２】
真空容器６内には、金属製のスロット板５を覆うように被覆用の誘電体部材４１が設けられている。このようにすることにより、真空容器６内において、プラズマを良好に拡散させることができる。なお、被覆用の誘電体部材４１としては、例えば、石英（合成石英）、フッ素樹脂、或いは、アルミナ等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【０１６３】
また、電磁波放射用導波管４と真空容器６との間には、封止手段としてのＯ−リング（図示せず）が設けられており、このＯ−リングにより、真空容器６の気密が保持されるようになっている。なお、他の構成は、図示しない構造も含めて第１の実施形態と同様であるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１６４】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、大面積の被処理体１００を均一に処理でき、フットプリントが小さく装置高さが低いコンパクトなプラズマ処理装置１を得ることができる。
【０１６５】
また、各電磁波放射用導波管４内に第１の誘電体部材４２が設けられている。そのため、真空容器６内で生成されたプラズマが各電磁波放射用導波管４内や電磁波分配用導波管３内に侵入するのを抑制することができる。
【０１６６】
さらに、真空容器６の気密は、電磁波放射用導波管４と真空容器６との間で保持されるように構成されている。そのため、封止手段を電磁波放射用導波管４の断面積程度とすることができる。
【０１６７】
また、スロット板５を被覆用の誘電体部材４１によって覆っているため、表面波を伝播させることができる。また、被覆用の誘電体部材４１は真空容器６内に設けられているため、装置が大型化した場合でも、被覆用の誘電体部材４１の板厚を厚くして強度を高める等の必要がない。そのため、被覆用の誘電体部材４１に起因するコストアップが無い。しかも、被覆用の誘電体部材４１の板厚が厚くなることによる影響、すなわち、電磁波の伝播に対する被覆用の誘電体部材４１の影響も変化しないため、電磁波を均一に放射するための装置設計も容易になる。したがって、大面積基板においても、安定で均一なプラズマにより基板を処理することができる。
【０１６８】
さらに、真空容器６に合成石英等の誘電体材料からなる電磁波放射窓（第１の実施形態の電磁波放射窓７に相当）を設ける必要がなくなるため、電磁波放射窓や、電磁波放射窓と真空容器６の壁との間の封止手段を全て省略することができる。したがって、真空容器６及びプラズマ装置自体の構成をさらに単純化させることができる。
【０１６９】
しかも、電磁波放射窓自体を省略できることから、当然のことながら電磁波放射窓の強度（合成石英窓の厚さ）についても考慮する必要がなくなる。したがって、大面積の被処理体１００に対応する大型の真空容器６を備えたプラズマ処理装置１を容易に設計することができる。また、電磁波放射窓の大型化に伴うコストアップも無い。さらに、電磁波放射窓が電磁波の伝播に与える影響も無くすことができるため、真空容器６内に電磁波を均一に放射可能な装置設計も容易になる。したがって、大面積基板のような被処理体１００であっても、安定で均一なプラズマによりプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置１が得られる。
【０１７０】
また、スロット板５を覆うように被覆用の誘電体部材４１を設けることにより、真空容器６内において表面波を伝播させることができる。しかも、被覆用の誘電体部材４１は、真空容器６の内部側からスロット板５を覆っている。装置が大型化した場合でも、被覆用誘電体部材の板厚等を変更する必要が無い。したがって、被覆用の誘電体部材４１のコストアップが無く、しかも、被覆用の誘電体部材４１が電磁波に与える影響も変化しない。しかも、電磁波を均一に放射するための装置設計も容易であるため、大面積基板においても、安定で均一なプラズマにより被処理体１００をプラズマ処理することができる。
【０１７１】
以下、本発明の第４の実施形態を、図１０を参照して説明する。
【０１７２】
本実施形態のプラズマ処理装置１では、各電磁波放射用導波管４を真空容器６の内部に設けている。複数個例えば１０個の電磁波放射用導波管４は、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４の間に間隙を設けた状態で、平行に並べて配置されている。本実施形態では、電磁波放射用導波管４の幅ａ２が９ｃｍあるのに対し、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４の内面間距離を３ｃｍとしている。各電磁波放射用導波管４内には、第１の誘電体部材４２が設けられている。なお、図１０では、理解を容易にするために、第１の誘電体部材４２が設けられている領域に斜線を付している。
【０１７３】
また、各電磁波放射用導波管４と電磁波分配用導波管３との結合部分に給電窓２１が設けられている。そして、各電磁波放射用導波管４には、夫々、電磁波分配用導波管３からＴ分岐により同相給電又は逆相給電されるように構成されている。なお、他の構成は、図示しない構造も含めて第３の実施形態と同様であるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１７４】
互いに隣り合う電磁波放射用導波管４の間隔を種々に変化させ、発生したプラズマ特性の発光状態を、真空容器６の下面に設置したＣＣＤカメラで観察した。この結果、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４の距離が電磁波放射用導波管４の内形の長辺（本実施形態では幅ａ２）よりも近接している状態では、真空容器６内に均一にプラズマを発生させることができることがわかった。この結果から、隣り合う電磁波放射用導波管４の内面間の距離が電磁波放射用導波管４の長いほうの内径以内で近接するように、各電磁波放射用導波管４を配置するのが好ましいことがわかった。
【０１７５】
本実施形態のプラズマ処理装置１のように、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４の間には間隙を設けてもよく、このようにしても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１７６】
以下、本発明の第５の実施形態を、図１１を参照して説明する。
【０１７７】
本実施形態のプラズマ処理装置１では、各電磁波放射用導波管４を真空容器６の内部に設けている。複数個例えば２０個の電磁波放射用導波管４は、互いに隣接するように、平行に並べて配置されている。各電磁波放射用導波管４内には、第１の誘電体部材４２が設けられており、電磁波分配用導波管３内には、第２の誘電体部材４３が設けられている。なお、図１１では、理解を容易にするために、第１及び第２の誘電体部材４２，４３が設けられている領域に斜線を付している。
【０１７８】
第２の誘電体部材４３としては、例えば、石英（合成石英）、フッ素樹脂、或いは、アルミナ等を好適に用いることができるが、これらに限定されるものではない。本実施形態では、電磁波分配用導波管３の内部に、合成石英からなる第２の誘電体部材４３が設けられている。したがって、電磁波源２で発振された電磁波は、電磁波分配用導波管３内の第２の誘電体部材４３中を伝播し、各電磁波放射用導波管４に分配され、各電磁波放射用導波管４内の第１の誘電体部材４２中を伝播し、各スロット５ａ内を通って、スロット５ａから真空容器６内に放射される。
【０１７９】
また、本実施形態のプラズマ処理装置１では、電磁波分配用導波管３内の比誘電率εｒ１と各電磁波放射用導波管４内の比誘電率εｒ２とが実質的に同じである。したがって、電磁波分配用導波管３の内形は各電磁波放射用導波管４の内形と実質的に同じ大きさに設定することができる。
【０１８０】
さらに、各電磁波放射用導波管４と電磁波分配用導波管３との結合部分には、夫々、給電窓２１が設けられている。そして、各電磁波放射用導波管４には、夫々、電磁波分配用導波管３からＴ分岐により同相給電又は逆相給電されるように構成されている。なお、他の構成は、図示しない構造も含めて第３の実施形態と同様であるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１８１】
本実施形態のプラズマ処理装置１によれば、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態のプラズマ処理装置１では、電磁波分配用導波管３内に第２の誘電体部材４３が設けられている。このようにすることにより、電磁波分配用導波管３の内形を各電磁波放射用導波管４の内形と実質的に同じ大きさとすることができるため、電磁波分配用導波管３と各電磁波放射用導波管４との間の結合構造を簡単な構造とすることができる。
【０１８２】
以下、本発明の第６の実施形態を、図１２乃至１５を参照して説明する。  
本実施形態のプラズマ処理装置１では、各電磁波放射用導波管４を真空容器６の外部に設けている。また、このプラズマ処理装置１では、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４に、夫々、同一量の電力を逆相給電するように構成されている。
【０１８３】
詳しくは、電磁波放射用導波管周期ｐは、電磁波源２から出力された電磁波の電磁波分配用導波管３内における波長λｇ１の１／２となるように設定されている。電磁波分配用導波管３と各電磁波放射用導波管４との結合部分には、夫々、電磁波分配用導波管３と各電磁波放射用導波管４とを連通させる複数の給電窓２１が設けられている。電磁波分配用導波管３内には、各電磁波放射用導波管４に夫々対応させて複数の誘導性壁２３が設けられている。このようにすることにより、図１２に矢印で示すように、電磁波源２にて発振され、電磁波分配用導波管３によって伝播された電磁波は、実質的に垂直に曲げられ、互いに隣接する電磁波放射用導波管４に、夫々、同一量の電力が逆相給電される。
【０１８４】
すなわち、図１５に模式的に示すように、電磁波の波長は半波長毎に磁界の向きが反転する。そのため、電磁波放射用導波管周期ｐを上記波長λｇ１の１／２とするとともに、半波長毎に給電窓２１を設けることで、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４に給電される電磁波の磁界の向きを逆相とすることができる。
【０１８５】
また、電磁波分配用導波管３内には、電磁波放射用導波管４が分岐している面と対向する面に、夫々対応する電磁波放射用導波管４側に向かって張出すように複数の誘導性壁２３が設けられている。このようにすることにより、給電窓２１を設けたことにより生じる反射波を、誘導性壁２３で生じる反射波によって打ち消すことができる。
【０１８６】
また、本実施形態のプラズマ処理装置１では、電磁波放射窓７の厚さｔ１が、電磁波源２から出力された電磁波の該電磁波放射窓７内における波長λｗの１／２の整数倍に設定されている。また、電磁波放射窓７とこれに対向するスロット５ａとの距離ｔ２が、電磁波源２から出力された電磁波の自由空間波長λ０の１／８以上となるように設定されている。なお、他の構成は、図示しない構造も含めて第１の実施形態と同様であるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１８７】
本実施形態のプラズマ処理装置１によれば、互いに隣接する電磁波放射用導波管４に、夫々、同一量の電力を逆相給電するように構成されているため、電磁波放射量の周波数に対する変化を小さくすることができる。また、共振特性も単峰性となるため、アンテナとしてのスロット５ａの設計が容易になる。さらに、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４に位相の異なる電磁波が供給されるため、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４の間における電磁波もれを抑制することができる。また、逆相給電は同相給電と比べて電磁波の周波数に対してさほど敏感ではないため、装置の設計が容易であり、しかも、比較的広い周波数範囲の電磁波を使用することができる。
【０１８８】
本実施形態のプラズマ処理装置１によれば、電磁波放射窓７の厚さｔ１を上記波長λｗの１／２の整数倍としているため、電磁波放射窓７の表面における電磁波の反射を抑制することができる。したがって、電磁波を効率良く真空容器６内に導くことができる。しかも、電磁波放射窓７とこれに対向するスロット５ａとの距離ｔ２を上記自由空間波長λ０の１／８以上としているため、誘電体部材からなる電磁波放射窓７がスロット５ａ近傍に位置することに起因するスロット５ａの結合への影響を抑制することができる。
【０１８９】
以下、本発明の第７の実施形態を、図１６乃至２５を参照して説明する。  
本実施形態のプラズマ処理装置１では、第６の実施形態と同様、各電磁波放射用導波管４が真空容器６の外部に設けられているとともに、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４に、夫々、同一量の電力を逆相給電するように構成されている。
【０１９０】
以下、説明を容易にするために、電磁波放射用導波管４に導波管番号Ｎを付すとともに、各電磁波放射用導波管４に設けられた複数のスロット５ａにスロット番号Ｍを付す。導波管番号Ｎは、電磁波分配用導波管３の終端３ａ側から、Ｎ＝１，Ｎ＝２・・・と番号を付す。スロット番号は、電磁波分配用導波管３側から、Ｍ＝１，Ｍ＝２・・・と番号を付す。また、本実施形態のプラズマ処理装置１に関する各パラメータは、以下、表２に示すとおりである。
【表２】
2005317462.tif 000006
【０１９１】
また、本実施形態のプラズマ処理装置１では、各給電窓２１は、電磁波伝播方向側に配置されているものほど、開口幅ｗが大きくなるように設定されている。さらに、各給電窓２１は、電磁波伝播方向側とは反対側に配置されているものほど、前記電磁波放射用導波管４の長手方向と平行な中心軸ｌ２が、対応する電磁波放射用導波管４の長手方向に沿う中心軸ｌ２に対して電磁波伝播方向側にオフセットしている。
【０１９２】
各誘導性壁２３は、電磁波伝播方向側に配置されているものほど、張出し長さｈが長くなるように設定されている。また、各誘導性壁２３は、電磁波伝播方向側に配置されているものほど、前記電磁波放射用導波管４の長手方向と平行な中心軸ｌ３が、対応する給電窓２１の前記電磁波放射用導波管４の長手方向と平行な中心軸ｌ２に対して電磁波伝播方向側にオフセットするように設定されている。
【０１９３】
誘導性壁２３の電磁波放射用導波管４の長手方向と平行な中心軸ｌ３が、対応する給電窓２１の電磁波放射用導波管４の長手方向と平行な中心軸ｌ２に対して電磁波伝播方向側にオフセットする量を、以下、誘導性壁２３のオフセット量Ｓ３という。また、給電窓２１の電磁波放射用導波管４の長手方向と平行な中心軸ｌ３が、対応する電磁波放射用導波管４の長手方向に沿う中心軸ｌ１に対して電磁波伝播方向側にオフセットする量を、以下、給電窓２１のオフセット量Ｓ２という。
【０１９４】
各電磁波放射用導波管４と、対応する給電窓２１の幅ｗ、対応する給電窓２１のオフセット量ｓ２、対応する誘導性壁２３の張出し長さｈ、及び対応する誘導性壁２３のオフセット量ｓ３との関係は、以下、表３に示すとおりとしている。
【表３】
2005317462.tif 000007
【０１９５】
なお、表３で示した給電窓２１の幅ｗ、給電窓２１のオフセット量ｓ２、誘導性壁２３の張出し長さｈ、及び誘導性壁２３のオフセット量ｓ３は、上記表２に記載の各パラメータ等を考慮して解析した値の一例であり、これらに限定されるものではない。
【０１９６】
また、スロット５ａの電磁波放射用導波管４の長手方向と平行な中心軸ｌ４が電磁波放射用導波管４の長手方向に沿う中心軸ｌ１に対して外側にオフセットする量（以下、スロット５ａのオフセット量ｓ１という）を調整することで、各スロット５ａからの電磁波放射量を制御することができる。また、各スロット５ａの長さ（以下、スロット長ｘという）を調整することで、共振（透過位相が０の）の状態を保つように制御することができる。本実施形態のプラズマ処理装置１では、スロット長ｘ及びスロットのオフセット量ｓ１を、表４に示すように調整している。
【表４】
2005317462.tif 000008
【０１９７】
なお、表４で示したスロット長ｘ及びオフセット量ｓ１は、上記表２に記載の各パラメータ等を考慮して解析した値の一例であり、これらに限定されるものではない。
【０１９８】
また、図１７及び図１８に示すように、各電磁波放射窓７は、２以上の電磁波放射用導波管４と対応するように設けられている。また、電磁波放射窓７と真空容器６との間には、夫々、真空容器６の真空を保持するための封止手段、例えばＯ−リングが設けられている。なお、他の構成は、図示しない構造も含めて第１の実施形態と同様であるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１９９】
図２２は、電磁波放射窓７からの距離と電子密度・電子温度との関係を示している。図２２に示すように、本実施形態のプラズマ処理装置１では、電磁波放射窓７との距離が離れているほど、電子密度及び電子温度を低くすることができることがわかった。したがって、このプラズマ処理装置１では、電磁波を入射させた領域から所定の距離だけ離れた位置に被処理体１００を設けることで、被処理体１００の被処理面近傍に生じるシースの電界の増大を抑制することができる。したがって、被処理体１００へのイオンの入射エネルギーが低くなるため、プラズマ処理中において、イオンが被処理体１００に損傷を与えるのを抑制することができる。
【０２００】
以上のように、本実施形態のプラズマ処理装置１では、以下のような効果を奏する。すなわち、電磁波源２から離れている電磁波放射用導波管４ほど、電磁波の供給量が低減し易いが、各給電窓２１の開口幅ｗを、電磁波伝播方向側に配置されているものほど大きく設定することにより、各電磁波放射用導波管４に均一に電磁波を供給することができる。
【０２０１】
各給電窓２１のオフセット量（シフト量）Ｓ２を、電磁波伝播方向側とは反対側に配置されているものほど大きくすることにより、電磁波の位相のずれを補正することができる。したがって、互いに隣り合う電磁波放射用導波管４を１８０度ずれた位相で良好に結合させることができる。
【０２０２】
各誘導性壁２３の張出し長さｈ及び各誘導性壁２３のオフセット量（シフト量）Ｓ３を調整することにより、誘導性壁２３において、所望の振幅及び位相に制御した反射波を発生させることができる。これにより、給電窓２１を設けたことにより生じる反射波を打ち消すことができる。
【０２０３】
各給電窓２１の開口幅ｗを電磁波伝播方向側に配置されているものほど大きく設定するとともに、各給電窓２１のオフセット量Ｓ２を電磁波伝播方向側とは反対側に配置されているものほど大きく設定する場合には、各誘導性壁２３の張出し長さｈを、電磁波伝播方向側に配置されているものほど長く設定し、各誘導性壁２３のオフセット量Ｓ３を、電磁波伝播方向側に配置されているものほど大きく設定することにより、誘導性壁２３において、給電窓２１を設けたことにより生じる反射波を打ち消すように制御された反射波を生じさせることができる。
【０２０４】
各スロット５ａのオフセット量ｓ１を調整する（各スロット５ａのオフセット量ｓ１を互いに異ならせる）ことにより、電磁波放射量を制御することができる。また、各スロット長ｘを調整する（各スロットのスロット長ｘ互いに異ならせる）ことにより、共振（透過位相が０の）の状態を保つように制御することができる。
【０２０５】
さらに、各電磁波放射窓７は、２以上の電磁波放射用導波管４と対応するように設けられている。また、電磁波放射窓７と真空容器６との間には、夫々、真空容器６の真空を保持するための封止手段、例えばＯ−リングが設けられている。そのため、全ての電磁波放射用導波管４と対応するように１つの電磁波放射窓７を設ける場合と比べて、各電磁波放射窓７の厚さｔ１を薄くすることができる。また、１つの電磁波放射用導波管４に対応するように１つの電磁波放射窓７を設ける場合と比べて、電磁波放射窓７を支持する梁３７の数を少なくすることができるため、真空容器６内への電磁波の放射効率を向上させることができる。したがって、真空容器６内において均一にプラズマを発生させることができる。
【０２０６】
以下、ｎチャンネル型及びｐチャンネル型の多結晶シリコン薄膜トランジスタの形成する場合を例にとって、本実施形態のプラズマ処理装置１を用いたプラズマ処理方法を説明する。
【０２０７】
図２４は、ｎチャンネル型及びｐチャンネル型の多結晶シリコン薄膜トランジスタの形成する際のプロセスフローの一例を示す図であり、図２５（Ａ）〜（Ｅ）は、ｎチャンネル型及びｐチャンネル型の多結晶シリコン薄膜トランジスタを形成する際の各プロセスにおける素子断面図を示している。
【０２０８】
まず、被処理体１００としての基板２００を用意する。基板２００としては、例えば、大きさ３２０ｍｍ×４００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス板を用いることができる。
【０２０９】
図２５（Ａ）に示すように、洗浄した基板２００上に、ＴＥＯＳガスを用いたＰＥ−ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）により、厚さ２００ｎｍの酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）をベースコート膜２０１（図２５（Ａ）参照）として形成する（図２４のＳ１）。
【０２１０】
その後、ＳｉＨ４及びＨ２ガスを用い、ＰＥ−ＣＶＤ法によりアモルファスシリコン膜を厚さ５０ｎｍ成膜する（図２４のＳ２）。このアモルファスシリコン膜は、５〜１５原子％の水素を含むため、そのままレーザーを照射すると、水素が気体となり、急激に体積膨張して、膜が吹き飛ぶ。このため、アモルファスシリコン膜を形成した基板２００を、水素の結合が切れる３５０℃以上で約１時間保って水素を逃がす（図２４のＳ３）。
【０２１１】
その後、キセノンクロライド（ＸｅＣｌ）エキシマレーザー光源から波長３０８ｎｍのパルス光（６７０ｍＪ／パルス）を、光学系により０．８ｍｍ×１３０ｍｍに成形する。前記レーザー光を３６０ｍJ／ｃｍ２の強度で、前記基板２００上のアモルファスシリコン膜に照射する。アモルファスシリコンは、レーザー光を吸収して溶融し、液相となる。その後、アモルファスシリコンは、温度が下がって固化する。これにより、多結晶シリコンが得られる。前記レーザー光は２００Ｈｚのパルスであり、溶融と固化は１パルスの時間内で終了する。このため、レーザー照射により、１パルス毎に溶融と固化とを繰り返すことになる。基板２００を移動させながらレーザー照射することにより、大面積を結晶化できる。特性のバラツキを抑えるため、個々のレーザーパルス光の照射領域を９５〜９７．５％重ね合わせて照射するとよい（図２４のＳ４）。
【０２１２】
この多結晶シリコン層を、フォトリソグラフィー工程（図２４のＳ５）、エッチング工程（図２４のＳ６）により、図２５（Ａ）に示すように、ソース、チャネル、ドレインに対応する島状多結晶シリコン層２１６にパターンニングし、ｎチャネルＴＦＴ領域２０２、ｐチャネルＴＦＴ領域２０３、画素部ＴＦＴ領域２０４を形成する（ここまでが、図２５（Ａ）に対応）。
【０２１３】
この後、Poly-Ｓｉ ＴＦＴで最も重要なゲート絶縁膜（図２４のＳ７）の成膜を本実施形態のプラズマ処理装置１を用いて行う。上記ベースコート膜２０１（図２４（Ａ））上に島状多結晶シリコン層２１６を有する基板２００を、温度を３５０℃にした支持台３３にセットする。その後、Ａｒガスと酸素ガスをＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）＝９５％の比率で混合したガスをガス導入口３４から処理室６ａ内に導入して８０Ｐａに保つ。２．４５ＧＨｚの電磁波源２から５ｋＷの電力を投入し、酸素プラズマを立てて、プラズマ酸化を行う。酸素プラズマは、酸素ガスを反応性の高い酸素原子活性種に分解するため、この酸素原子活性種により島状多結晶シリコン層２１６が酸化され、第１のゲート絶縁膜２０５としての光酸化膜（ＳｉＯ２膜）が形成される（図２４（Ｂ）参照）。このプラズマ処理装置１では、３分間で膜厚約３ｎｍの第１のゲート絶縁膜２０５を形成することができた（Ｓ８）。
【０２１４】
次に、プラズマ酸化用のガスを排気し、連続して、第２のゲート絶縁膜２０６となるＳｉＯ２膜を成膜するために、基板温度３５０℃のまま、ＴＥＯＳガスを流量３０ｓｃｃｍ、酸素ガス流量を流量７５００ｓｃｃｍ、圧力が２６７Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）となるように処理室６ａに導入するとともに、電磁波源２から４５０Ｗの電力を投入し、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ２膜からなる第２のゲート絶縁膜２０６を成膜する。このプラズマ処理装置１では、２分間で膜厚３０ｎｍの第２ゲート絶縁膜２０６を形成することができた（Ｓ９）。
【０２１５】
このプラズマ処理方法によれば、プラズマ酸化による第１のゲート絶縁膜２０５の成膜工程（Ｓ８）及び高密度・低損傷なプラズマＣＶＤ法による第２ゲート絶縁膜２０６の成膜工程（Ｓ９）を、連続して真空中で、しかも生産性を落とすことなく行うことができる。また、これにより、半導体（島状多結晶シリコン層２１６）と第１ゲート絶縁膜２０５との界面を良好な界面とすることができるとともに、厚くて実用に耐える絶縁膜を速く形成することができる。
【０２１６】
この後は、従来と同じ工程によりPoly-Ｓｉ ＴＦＴを形成する。まず、基板２００を基板温度３５０℃で、２時間、窒素ガス中でのアニールにより、ＳｉＯ２膜からなる第１ゲート絶縁膜２０５の高密度化を行う（Ｓ１０）。高密度化処理で、ＳｉＯ２膜の密度が高くなり、リーク電流、耐圧が向上する。
【０２１７】
その後、スパッタ法によりＴｉをバリア金属として１００ｎｍ成膜した後、同様にスパッタ法によりＡｌを４００ｎｍ成膜した（Ｓ１１）。このＡｌからなる金属層を、フォトリソグラフィー法（Ｓ１２）によりパターニング（エッチング）を行い（Ｓ１３）、図２４（Ｃ）に示すように、ゲート電極２０７を形成する。
【０２１８】
その後、フォトリソグラフィー工程でｐチャネルＴＦＴ２５０のみをフォトレジスト（図示せず）で覆う（図２４のＳ１４）。次に、イオンドーピング法により、ゲート電極２０７をマスクとして、燐を８０ｋｅＶで６×１０１５／ｃｍ２をｎチャネルＴＦＴ２６０のｎ＋ソース・ドレインコンタクト部２０９にドープする（図２４のＳ１５）。
【０２１９】
その後、フォトリソグラフィー工程でｎチャネルＴＦＴ領域２０２及び画素部ＴＦＴ領域２０４のｎチャネルＴＦＴ２６０をフォトレジストで覆う（図２４のＳ１６）。イオンドーピング法により、ゲート電極２０７をマスクとして、ボロンを６０ｋｅＶ、１×１０１６／ｃｍ２でｐチャネルＴＦＴ領域２０３（図２５（Ａ）参照）のｐチャネルＴＦＴ２５０（図２５（Ｃ）参照）のＰ＋ソース・ドレインコンタクト部２１０にドープする（図２４のＳ１７）。
【０２２０】
その後、上述のように処理した基板２００を基板温度３５０℃で２時間アニールし、イオンドープした燐とボロンを活性化させる（図２４のＳ１８）。そして、ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２からなる層間絶縁膜２０８を成膜する（図２４のＳ１９）（図２５（Ｃ）参照）。
【０２２１】
次に、フォトリソグラフィー工程（図２４のＳ２０）及びエッチング工程（図２４のＳ２１）で、ｎ＋ソース・ドレインコンタクト部２０９及びＰ＋ソース・ドレインコンタクト部２１０へのコンタクトホールを図２５（Ｄ）に示すようにパターニングする。そして、Ｔｉをバリア金属（図示せず）として膜厚１００ｎｍスパッタした後、Ａｌを膜厚４００ｎｍスパッタする（図２４のＳ２２）。さらに、フォトリソグラフィー法（図２４のＳ２３）及びエッチング工程（図２４のＳ２４）により、ソース電極２１３、ドレイン電極２１２をパターニングする（図２５（Ｄ）参照）。
【０２２２】
さらに、図２５（Ｅ）に示すように、プラズマＣＶＤ法でＳｉＯ２膜からなる保護膜２１１を膜厚３００ｎｍ成膜する（図２４ＢのＳ２５）。さらに、画素部ＴＦＴ領域２０４（図２５（Ａ）参照）のｎチャネルＴＦＴ２６０（図２５（Ｃ）参照）のドレイン電極２１２を露出させるように、ＩＴＯからなる画素電極２１４（後述する）との接続用のコンタクトホールを、フォトリソグラフィー工程（図２４のＳ２６）及びエッチング工程（図２４のＳ２７）によってパターニングする。
【０２２３】
この後、水素アニール炉内に、窒素ガス流量：水素ガス流量＝９７：３として混合したガスを略大気圧で流し、基板温度４００℃で８０分処理する。前記水素プラズマ処理を省略した場合は、前記と同一条件で、１時間処理する必要がある。
【０２２４】
その後、別の反応室に移動させ、ＩＴＯを１５０ｎｍ成膜する（図２４のＳ２９）。ＩＴＯをフォトリソグラフィー工程（図２４のＳ３０）及びエッチング工程（図２４のＳ３１）でパターニングすることにより、画素電極２１４を形成する。これにより、ＴＦＴ基板２１５は完成する（図２５（Ｅ）参照）。その後、基板検査を行う（図２４のＳ３２）。
【０２２５】
このＴＦＴ基板２１５及びカラーフィルタ（図示せず）が形成されたガラス基板（図示せず）に対し、ポリイミドを塗布し、ラビングした後、これらの基板を貼り合わせた。その後、この貼り合わせた基板を、各パネルに分断する。
【０２２６】
これらのパネルを真空槽に入れ、皿に入れた液晶の中にパネルの注入口を浸し、槽に空気を導入することにより、その圧力で液晶をパネルに注入する。その後、注入口を樹脂で封止することにより、液晶パネルが完成する（図２４のＳ３３）。
【０２２７】
その後、偏向板の貼り付け、周辺回路、バックライト、ベゼル等の取り付けにより、液晶モジュールが完成する（図２４のＳ３４）。
【０２２８】
この液晶モジュールは、パソコン、モニター、テレビ、携帯端末等に使用できる。従来のように、ラズマ酸化膜が無く、通常のプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ２膜を成膜した場合、ＴＦＴの閾値電圧は、１．９Ｖ±０．８Ｖであったが、本実施形態のプラズマ処理装置１により、上述のようにプラズマ処理することにより、シリコン酸化膜と多結晶シリコン（島状多結晶シリコン層２１６）の界面特性と、絶縁膜バルク特性の改善により、ＴＦＴの閾値電圧は、１．５Ｖ±０．６Ｖに改善された。また、閾値電圧のバラツキが減少したため、良品率が大きく向上した。さらに、プラズマ酸化膜と、高密度・低損傷なプラズマＣＶＤ膜との積層構造により、カバレッジが良く、かつＣＶＤ膜の特性がよいため、ゲート絶縁膜の膜質を従来の８０〜１００ｎｍから、３０ｎｍと約１／３に薄くでき、オン電流を約３倍に向上できた。
【０２２９】
以上のように、本実施形態のプラズマ処理方法によれば、上述したようなプラズマ処理装置１を用いているため、被処理体１００としての基板を良好にプラズマ酸化することができるとともに、良好にプラズマ成膜することができる。なお、本実施形態のプラズマ処理装置１を用いることで、被処理体１００としての基板をプラズマエッチングすることも可能である。
【０２３０】
なお、本実施形態のプラズマ処理方法は、第７の実施形態で説明したプラズマ処理装置１だけでなく、第１乃至第６の実施形態で説明したプラズマ処理装置１のいずれを用いても、被処理体１００としての基板を良好にプラズマ酸化することができるとともに、良好にプラズマ成膜することができる。また、第１乃至第６のプラズマ処理装置１のいずれを用いても、被処理体１００としての基板をプラズマエッチングすることができる。
【０２３１】
本発明のプラズマ処理装置１及びプラズマ処理方法は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において種々に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す上面図。
【図２】図１中II−II線に沿う断面図。
【図３】図２中一点鎖線IIIで囲まれた領域を拡大して示す断面図。
【図４】図１中一点鎖線IVで囲まれた領域を導波管を規定する上壁を省略した状態で示す斜視図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す上面図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置を電磁波放射用導波管と直交する方向に沿って断面して示す図。
【図７】図６中一点鎖線VIIで囲まれた領域を拡大して示す断面図。
【図８】図６のプラズマ処理装置を電磁波放射用導波管と平行な方向に沿って断面して示す図。
【図９】図８中一点鎖線IXで囲まれた領域を拡大して示す断面図。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るプラズマ処理装置を模式的に示す図。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係るプラズマ処理装置を模式的に示す図。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す上面図。
【図１３】図１２中XIII−XIII線に沿って示す断面図。
【図１４】図１３中一点鎖線XIVで囲まれた領域を拡大して示す断面図。
【図１５】逆相給電を模式的に示す図。
【図１６】本発明の第７の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す上面図。
【図１７】図１６中XVII−XVII線に沿って示す断面図。
【図１８】図１７中一点鎖線XVIIIで囲まれた領域を拡大して示す断面図。
【図１９】図１６のプラズマ処理装置が備える電磁波分配用導波管及び電磁波放射用導波管の一部を水平方向に沿って断面して示す図。
【図２０】図１９の拡大図。
【図２１】図１６のプラズマ処理装置が備える電磁波放射用導波管の一部を示す下面図。
【図２２】図１６のプラズマ処理装置を用いて発生させたアルゴンプラズマにおける電子密度・電子温度の誘電体窓からの距離依存性を示す図。
【図２３】図１６のプラズマ処理装置を用いてアルゴンプラズマと酸素との混合ガスから発生させたプラズマにより形成したプラズマ酸化膜の膜厚分布を示す図。
【図２４】図１６のプラズマ処理装置を用いてｎチャンネル型及びｐチャンネル型の多結晶シリコン薄膜トランジスタの形成する際のプロセスフローの一例を示す図。
【図２５】（Ａ）〜（Ｅ）は、図１６のプラズマ処理装置を用いて多結晶シリコン薄膜トランジスタを形成する際の各プロセスにおける素子断面図。
【符号の説明】
【０２３３】
１…プラズマ処理装置、  ２…電磁波源、  ３…電磁波分配用導波管、  ４…電磁波放射用導波管、  ５…スロット板、  ５ａ…スロット、  ６…真空容器（処理容器）、  ７…電磁波放射窓、  ２１…給電窓、  ２３…誘導性壁、  ４０…チョーク、  ４１…被覆用の誘電体部材、  ４６…Ｏ−リング（封止手段）
【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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【図２４】
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【図２５】
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