(57)【要約】      （修正有）【課題】構造を単純化させることができ、しかも、角型の基板や大面積の基板のような被処理体であっても良好にプラズマ処理することができるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】真空容器４内に放射された電磁波によって真空容器４内にプラズマを生成させ、このプラズマよってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置１の前記真空容器４の壁が、電磁波を伝送する電磁波伝送路の少なくとも一部を有するようにする。【選択図】      図３
2005268652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に電磁波放射部より放射された電磁波によって前記処理容器内にプラズマを生成させ、このプラズマよってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記処理容器の壁は、電磁波を伝送する電磁波伝送路の少なくとも一部を有していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
電磁波を伝送する電磁波伝送路と、
前記電磁波伝送路に結合した電磁波放射のための電磁波放射部と、
処理容器とを具備し、
前記電磁波放射部から前記処理容器内に放射された電磁波によって前記処理容器内に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、
前記電磁波伝送路の少なくとも一部と前記処理容器を構成する壁とが一体であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
電磁波を伝送する電磁波伝送路と、
前記電磁波伝送路に結合した電磁波放射のための電磁波放射部と、
処理容器とを具備し、
前記電磁波放射部から前記処理容器内に放射された電磁波によって前記処理容器内に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、
前記電磁波伝送路を形成する管壁導体の少なくとも一部は、前記処理容器を構成する壁を兼ねていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記電磁波伝送路内に誘電体部材が設けられているとともに、該誘電体部材により前記処理容器の気密が保持されており、
電磁波は、この誘電体部材を通して、処理容器外から処理容器内に導入されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記電磁波伝送路内のうちの前記処理容器内に位置する領域の少なくとも一部に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】
前記電磁波放射部は、複数のスロットを有するスロット板であり、前記処理容器内に、前記スロット板が設けられているとともに、このスロット板を覆うように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乃至５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記スロット内に誘電体部材が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記電磁波伝送路は、複数の電磁波放射用の方形導波管を有しており、前記複数のスロットは、これら電磁波放射用の方形導波管のＥ面又はＨ面に夫々対応させて設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記複数の電磁波放射用の方形導波管の内断面寸法は、夫々、電磁波の周波数が方形導波管内の基本モードで伝送できるサイズに設定されており、
これら電磁波放射用の方形導波管は、互いに平行に並べて配置されているとともに、その間隔が５０ｃｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記電磁波放射用の方形導波管の管内誘電率をεとすると、前記電磁波放射用の方形導波管の内断面寸法の長径をａは、電磁波の波長λに対して、
（λ／ε０．５）＜２ａ
の関係にあり、
前記電磁波の角周波数をω、前記被覆用の誘電体部材の誘電率をεｄ、光速をｃ、電子の電荷量をｅ、真空の誘電率をε０、電子密度をｎｅ、電子の質量をｍｅとしたときに、これらとプラズマ角周波数ωＰ
ωＰ＝（ｅ２×ｎｅ／（ε０×ｍｅ））０．５
とによって定義される波数ｋ
ｋ＝ω／ｃ（（εｄ（ωｐ２−ω２））／（ωｐ２−（１＋εｄ）ω２））０．５
は、前記処理容器の各電磁波放射用の方形導波管と直交する方向の内寸Ｌに対して、
ｋ＝ｍπ／Ｌ    （ｍは、１≦ｍ≦２Ｌ／（λ／ε０．５）の整数）
の関係にあり、
これら電磁波放射用の方形導波管は、
λｓｗｐ＝π／ｋ
で導かれる定在波の波長λｓｗｐの間隔で、且つ、定在波の振幅が実質的に最大となる位置に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記電磁波伝送路内のうちの前記処理容器内に位置する領域の少なくとも一部に誘電体部材が設けられているとともに、前記スロット内に誘電体部材が設けられており、前記電磁波伝送路内の誘電体部材と前記スロット内の誘電体部材とは、電磁波の周波数帯域における誘電率が実質的に同じであることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記電磁波伝送路用の誘電体部材は、石英、アルミナ、及びフッ素樹脂のうちの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項５又は１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
電磁波源をさらに具備しているとともに、前記電磁波伝送路が、前記電磁波源で発生させた電磁波を前記複数の電磁波放射用の方形導波管に分配するための電磁波分配用の導波管を有しており、
前記電磁波伝送路内に誘電体部材が設けられているとともに、この誘電体部材により前記処理容器の気密が保持されており、
この誘電体部材を通して電磁波が前記処理容器外から処理容器内に導入されることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記複数の電磁波放射用の方形導波管は、前記電磁波分配用の導波管のＥ面又はＨ面から分岐するように設けられていることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記電磁波分配用の導波管は、電磁波の伝播方向が９０°変わるように直角に曲げられているとともに、伝播方向が９０°変えられた電磁波を前記複数の電磁波放射用の方形導波管に夫々分配するように形成されていることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記複数の電磁波放射用の方形導波管は、前記電磁波分配用の導波管のＥ面から分岐して設けられているとともに、前記複数の電磁波放射用の方形導波管と前記電磁波分配用の導波管とは、実質的に同一面上に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記電磁波伝送路内のうちの前記処理容器内に位置する領域の少なくとも一部に誘電体部材が設けられているとともに、前記スロット内に誘電体部材が設けられており、且つ、
前記電磁波伝送路内の誘電体部材と、前記スロット内の誘電体部材と、前記被覆用の誘電体部材とが一体に組上げられていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記被覆用の誘電体部材は、誘電体材料からなる固定具によって固定されていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記被覆用の誘電体部材は、前記スロット板を覆う板状に形成されているとともに、その厚さは、この被覆用の誘電体部材内における電磁波の波長の１／４よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記電磁波伝送路と、前記処理容器を気密に保持するための誘電体部材あるいは前記電磁波伝送路内の誘電体部材との間隔が１ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
周波数が１０ＭＨｚ〜２５ＧＨｚの電磁波を前記電磁波伝送路に供給する電磁波源をさらに具備す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２２】
前記電磁波源は、周波数が２．４５ＧＨｚ±５０ＭＨｚの電磁波を前記電磁波伝送路に供給するものであることを特徴とする請求項２１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２３】
プラズマ酸化、プラズマ成膜、又はプラズマエッチングを、表面波プラズマ条件下で行うものであることを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置を用いて、プラズマ酸化とプラズマＣＶＤ法による成膜とを真空を破らずに連続して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等に適用されるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法関する。
【背景技術】
【０００２】
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、従来、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、同心円状に配されたスロットを有する円形マイクロ波放射板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、同軸管から円形マイクロ波放射板の中心に向けて導入させたマイクロ波を、この円形マイクロ波放射板の径方向に伝播させつつスロットから放射させるように構成されている。これにより、マイクロ波が電磁波放射窓を介して真空容器内に導入されるため、この真空容器内においてプラズマが生成される（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が等間隔に平行に配設されてなる表面波プラズマ装置が知られている。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。）。
【特許文献１】特許第２７２２０７０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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、マイクロ波を同軸管や円形マイクロ波放射板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、同軸伝送距離や放射板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、円形マイクロ波放射板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。
【０００９】
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。
【００１０】
しかも、特許文献１又は２に記載の技術では、電磁波放射窓（誘電体窓）を、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の力に耐える厚さ（強度）に設計する必要がある。これは、プラズマ処理を行う場合、一般に、真空容器（チャンバ）内を一旦真空排気した後に、この真空容器内にプロセスガス等を導入するためである。したがって、特許文献１又は２に記載の技術を用いて、１ｍ角となるような大型基板をプラズマ処理するようなプラズマ処理装置を設計する場合、合成石英等からなる電磁波透過窓の厚さが非常に厚くなるため、実用的ではない。
【００１１】
さらに、特許文献３に記載の技術では、導波管同士が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、装置価格が増加するという問題もある。
【００１２】
本発明は、このような事情にもとづいてなされたもので、構造を単純化させることができるとともに、大面積で均一なプラズマを生成することができ、角型の基板や大面積の基板のような被処理体であっても良好にプラズマ処理することができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法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】
【００１３】
本発明の請求項１に記載のプラズマ処理装置は、処理容器内に電磁波放射部より放射された電磁波によって前記処理容器内にプラズマを生成させ、このプラズマよってプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記処理容器の壁は、電磁波を伝送する電磁波伝送路の少なくとも一部を有している。
【００１４】
本発明及び以下の発明において、「電磁波伝送路」とは、電磁波を高効率に伝送するための線路をいう。電磁波伝送路としては、同軸管、導波管、空洞共振器等が挙げられる。
【００１５】
同軸管は、導波管と比較して損失（伝播損失）は大きいが、遮断周波数を持たないため、伝送可能な周波数範囲が広く、また、波長が大きい場合でも伝送路を小型化できる。
【００１６】
導波管は、同軸管での損失の原因となる中心導体が無いため、損失が小さく、大電力の伝送に向いている。しかし、遮断周波数が存在し、伝送可能な周波数範囲が狭い。また、その形状は、伝送させる電磁波の周波数でほぼ規定される。
【００１７】
空洞共振器は、特定の周波数に対して定在波が立つように設計され、その波長の電磁波を強める作用を持つ。
【００１８】
「電磁波放射部」は、電磁波伝送路で伝送してきた電磁波を電磁波伝送路の外部に放出する部分をいう。電磁波放射部としては、スロット、導体ロッド、電磁ホーン等が挙げられる。
【００１９】
本発明の請求項１に記載のプラズマ処理装置によれば、処理容器の壁が電磁波伝送路の少なくとも一部を有しているため、処理容器及びプラズマ装置自体の構成を単純化させることができる。しかも、電磁波伝送路の形状や配置を調整することで、処理容器の大きさや形状によらず、処理容器内に安定で均一なプラズマを生成させることができる。したがって、角型の基板や大面積の基板のような被処理体であっても良好にプラズマ処理することができる。また、本発明の請求項１に記載のプラズマ処理装置によれば、大面積で均一なプラズマを生成することが可能である。
【００２０】
本発明の請求項２に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を伝送する電磁波伝送路と、
前記電磁波伝送路に結合した電磁波放射のための電磁波放射部と、処理容器とを具備し、前記電磁波放射部から前記処理容器内に放射された電磁波によって前記処理容器内に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、前記電磁波伝送路の少なくとも一部と前記処理容器を構成する壁とが一体である。
【００２１】
本発明の請求項２に記載のプラズマ処理装置によれば、電磁波伝送路と処理容器を構成する壁とが一体である。つまり、電磁波を導入するための電磁波伝送路を処理容器の一部とすることができるため、処理容器及びプラズマ装置自体の構成を単純化させることができる。しかも、電磁波伝送路の形状や配置を調整することで、処理容器の大きさや形状によらず、処理容器内に安定で均一なプラズマを生成させることができる。したがって、角型の基板や大面積の基板のような被処理体であっても良好にプラズマ処理することができる。また、これにより、プロセスガスの流れ等を考慮した装置設計が容易になるとともに、処理容器内の脱ガス、クリーニング等も容易になる。このため、安定で均一なプラズマにより被処理体をプラズマ処理することができる。さらに、本発明の請求項２に記載のプラズマ処理装置によれば、大面積で均一なプラズマを生成することが可能である。
【００２２】
本発明の請求項３に記載のプラズマ処理装置は、電磁波を伝送する電磁波伝送路と、前記電磁波伝送路に結合した電磁波放射のための電磁波放射部と、処理容器とを具備し、前記電磁波放射部から前記処理容器内に放射された電磁波によって前記処理容器内に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、前記電磁波伝送路を形成する管壁導体の少なくとも一部は、前記処理容器を構成する壁を兼ねている。
【００２３】
本発明の請求項３に記載のプラズマ処理装置によれば、電磁波伝送路を形成する管壁導体の少なくとも一部が、処理容器を構成する壁を兼ねているため、処理容器及びプラズマ装置自体の構成を単純化させることができる。しかも、電磁波伝送路の形状や配置を調整することで、処理容器の大きさや形状によらず、処理容器内に安定で均一なプラズマを生成させることができる。したがって、角型の基板や大面積の基板のような被処理体であっても良好にプラズマ処理することができる。また、これにより、プロセスガスの流れ等を考慮した装置設計が容易になるとともに、処理容器内の脱ガス、クリーニング等も容易になる。このため、安定で均一なプラズマにより被処理体をプラズマ処理することができる。さらに、本発明の請求項３に記載のプラズマ処理装置によれば、大面積で均一なプラズマを生成することが可能である。
【００２４】
本発明の請求項１乃至３に記載のプラズマ処理装置を実施する場合、電磁波伝送路の少なくとも一部は、例えば、処理容器の壁中に設けることができる。つまり、本発明の請求項１乃至３に記載のプラズマ処理装置では、例えば、壁を貫通するようなトンネル状の空間をこの壁に沿って設けることで、処理容器の壁中に電磁波伝送路の少なくとも一部を設けることができる。
【００２５】
ただし、壁の加工の容易性等を考慮すると、被処理体がプラズマ処理される処理室を有する処理容器を採用するとともに、電磁波伝送路の少なくとも一部を、処理容器の壁のうちの処理室を規定する壁の内面に設けるのが好ましい。この場合、処理容器の壁の内面によって電磁波伝送路の少なくとも一部を規定することができるため、処理容器の壁を貫通するように電磁波伝送路の一部を設けるよりも簡単に、処理容器の壁に電磁波伝送路の一部を設けることができる。
【００２６】
また、電磁波伝送路の少なくとも一部を、処理容器の壁のうちの処理室を規定する壁の内面に設ける場合、この壁の内面に電磁波伝送路の少なくとも一部を規定する凹部を設けるとともに、電磁波放射部として、複数のスロットを有するスロット板を採用し、このスロット板によって処理室側から凹部を覆うとよい。なお、このとき、複数のスロットは、夫々、凹部と対応させておく。このようにすることにより、凹部を規定する壁面とスロット板とによって囲まれる空間に電磁波伝送路を設けることができる。しかも、この電磁波伝送路によって伝送された電磁波を、スロットを介して、処理室内に放射させることができる。
【００２７】
また、壁の内面に電磁波伝送路の少なくとも一部を規定する凹部を設けるとともに、スロット板によって処理室側から凹部を覆うように構成すると、電磁波伝送路は処理室内と同じ閉空間内に設けられることとなる。したがって、処理容器に合成石英等からなる電磁波透過窓を設けることなく、処理室内に電磁波を入射させることができる。
【００２８】
つまり、上述のように構成することで、処理容器に合成石英等からなる電磁波透過窓を設ける必要がなくなるため、電磁波透過窓や電磁波透過窓と処理容器の壁との間の封止機構を全て省略することができる。したがって、処理容器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。
【００２９】
しかも、電磁波透過窓自体を省略できることから、当然のことながら電磁波透過窓の強度（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、大面積の被処理体に対応する大型の処理容器を備えたプラズマ処理装置を容易に設計することができる。しかも、電磁波透過窓の大型化に伴うコストアップも無い。さらに、電磁波透過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、処理容器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が得られる。
【００３０】
壁の内面に電磁波伝送路の少なくとも一部を規定する凹部を設けるとともに、スロット板によって処理室側から凹部を覆うように構成する場合、処理室内にスロット板を覆うように被覆用の誘電体部材を設けるとよい。このようにすることにより、電磁波放射部から放射された電磁波によって、処理室内に良好にプラズマを生成させることができる。
【００３１】
ところで、スロット板を覆うように処理室内に被覆用の誘電体部材を設けると、処理室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（処理室内）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面近傍（処理室内におけるスロットの近傍）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になり、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。
【００３２】
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化合物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。
【００３３】
したがって、スロット板を覆うように処理室内に被覆用の誘電体部材を設けることにより、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。
【００３４】
また、処理容器としては、処理室内のクリーニングやメンテナンス等のために、容器本体から蓋が取り外せるようになっているものがある。このように、容器本体と蓋とが別体となっている処理容器では、容器本体に電磁波伝送路を設けるよりも蓋に電磁波伝送路を設ける方が、電磁波伝送路を形成するための加工や装置の設計を容易に行うことが可能である。
【００３５】
したがって、本発明の請求項１乃至３に記載のプラズマ処理装置を実施する場合、処理室を有する処理容器として、底壁及び周壁を有し、少なくとも一方に開口した容器本体と、容器本体の開口を閉塞する蓋とを備えているとともに、処理容器の壁のうちの処理室を規定する壁が、容器本体の底壁及び周壁と蓋とを有するものを採用し、電磁波伝送路の少なくとも一部を、処理容器の蓋に設けるのが好ましい。
【００３６】
本発明の請求項４に記載のプラズマ処理装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置であって、前記電磁波伝送路内に誘電体部材が設けられているとともに、該誘電体部材により前記処理容器の気密が保持されており、電磁波は、この誘電体部材を通して、処理容器外から処理容器内に導入される。
【００３７】
例えば、処理容器の壁に設けられた電磁波伝送路の一部としての電磁波放射用の導波管と、処理容器外に設けられ、電磁波放射用の導波管に電磁波を伝送する前記電磁波伝送路の一部としての電磁波分配用の導波管とを接続するような場合には、処理容器の気密を保つために、処理容器と電磁波分配用の導波管のような部材との間に封止機構を設ける必要がある。本発明の請求項４に記載のプラズマ処理装置は、上述のような場合、すなわち、処理容器の壁に設けられた電磁波放射用の導波管と、処理容器外に設けられた電磁波分配用の導波管とを接続させることで、処理容器と電磁波分配用の導波管とを一体化させるような場合に好適である。
【００３８】
このようにすることにより、処理容器及びプラズマ処理装置自体の構成を複雑化させることなく、かつ、処理容器の気密を保ちながら、処理容器外から処理容器の壁に設けられた電磁波伝送路の一部に電磁波を導入させることができる。また、一般に、誘電体部材は、破損し易く高価である。これに対し、上述のような構成とすることで、処理容器の気密を保持する誘電体部材に大気圧がかかる領域を導波管の断面積程度とすることができる。つまり、この構成とすることで、処理容器の気密を保持する誘電体部材に与える負荷を比較的小さくすることができるため、この誘電体部材の破損を抑制することができる。しかも、電磁波伝送路内に処理容器の気密を保持する誘電体部材が設けられているため、電磁波伝送路内に処理容器内で生成されたプラズマが侵入するのを抑制することができる。さらに、プロセスガスの流れ等を考慮した装置設計が容易になるとともに、処理容器内の脱ガス、クリーニング等も容易になる。
【００３９】
本発明の請求項５に記載のプラズマ処理装置は、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であって、前記電磁波伝送路内のうちの前記処理容器内に位置する領域の少なくとも一部に誘電体部材が設けられている。言い換えると、電磁波伝送路は、電磁波伝送路内に誘電体部材を有しており、この電磁波伝送路内の誘電体部材内を電磁波が伝送することとなる。さらに言い換えると、電磁波伝送路内の誘電体部材自体が電磁波伝送路の一部となる。
【００４０】
このようにすることにより、電磁波伝送路内に処理容器内で生成されたプラズマが侵入するのを抑制することができる。
【００４１】
本発明の請求項６に記載のプラズマ処理装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置であって、前記電磁波放射部は、複数のスロットを有するスロット板であり、前記処理容器内に、前記スロット板が設けられているとともに、このスロット板を覆うように被覆用の誘電体部材が設けられている。
【００４２】
このように、スロット板を覆うように処理室内に被覆用の誘電体部材を設けることで、表面波を伝播させることができるようになる。したがって、表面波を利用した高密度であって、被処理体へのイオン損傷が少ない表面波プラズマによってプラズマ処理を行うことができる。さらに、大面積基板のような被処理体においても、安定で均一であり、被処理体への損傷が少ない表面波プラズマによるプラズマ処理を行うことができる。さらに、スロットは被覆用の誘電体部材によって閉塞されるため、生成されたプラズマがスロットを介して電磁波伝送路に侵入し、電磁波伝送路を規定する壁面に損傷を与えるといったことが無い。しかも、投入した電磁波の電力を高効率で処理容器内に供給することができる。
【００４３】
また、処理容器の壁に設けられた電磁波伝送路の一部が、処理容器内（処理容器の処理室内）と同じ閉空間内に設けられている場合、通常、被覆用の誘電体部材もまた、処理容器内と同じ閉空間内に設けられることとなる。このような場合、被覆用の誘電体部材には、ほぼ大気圧とほぼ真空に近い圧力とのガス圧力差のような大きな力がかかることは無い。そのため、プラズマ処理装置を大型化させても、被覆用の誘電体に強度を持たせる必要が無い。したがって、被覆用の誘電体部材を高強度にすること（厚みを厚くすること）に伴うコストアップが無い。また、被覆用の誘電体部材は、比較的薄く設計することができるので、この被覆用の誘電体部材が電磁波の伝播に与える影響も小さくてすむ。そのため、電磁波を処理容器内に均一に放射するための装置設計も容易である。
【００４４】
なお、被覆用の誘電体部材としては、処理容器内側の面が平坦面となるように形成したものを用いることができる。この場合、表面波プラズマ発生時に、被覆用の誘電体部材の露出面が表面波の伝播を遮ってしまうといったことを抑止できるため、プラズマが電磁波の放出されるスロット周辺だけでなく、全面に拡がり易くなる。したがって、大面積基板のような被処理体をプラズマ処理することが可能な大型のプラズマ処理装置を容易に設計することができる。また、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。
【００４５】
一方、被覆用の誘電体部材としては、処理容器内側の面が凹凸を有しているようなものを用いてもよい。この場合、表面波の特定のモードだけが伝播するのを抑制できる。したがって、モードに起因するプラズマの面内分布を改善することができる。この場合も、大面積基板のような被処理体をプラズマ処理することが可能な大型のプラズマ処理装置を容易に設計することができる。また、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。
【００４６】
また、処理容器の壁のうちの互いに隣り合うスロットの間に対応する領域に冷却機構としての冷却管を設け、この冷却管中に冷媒（流体）を流通させるようにしてもよい。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、前記冷媒により電磁波伝送路を効率良く冷却することができる。
【００４７】
本発明の請求項７に記載のプラズマ処理装置は、請求項６に記載のプラズマ処理装置であって、前記スロット内に誘電体部材が設けられている。
【００４８】
処理容器の壁が有する電磁波伝送路内（電磁波伝送路が電磁波放射用の導波管を有している場合には電磁波放射用の導波管内）に誘電体部材を設ける場合、電磁波伝送路内は、誘電体部材で満たされ、スロット内は、例えば、空気で満たされることとなる。つまり、電磁波伝送路内の誘電率とスロット内の誘電率とが異なっている状態となるため、電磁波伝送路によって伝送された電磁波は、スロットとの界面においてその一部が反射されてしまう。また、スロットと被覆用の誘電体部材との界面においても、電磁波の一部が反射されてしまう。
【００４９】
これに対し、スロット内に誘電体部材を設けると、電磁波伝送路内の誘電率とスロット内の誘電率との差を小さくすることができるため、電磁波伝送路とスロットとの界面における電磁波の反射を抑制することができる。また、スロット内の誘電率と被覆用の誘電体部材との誘電率との差もまた小さくすることができるため、スロットと被覆用の誘電体部材との界面における電磁波の反射を抑制することができる。
【００５０】
本発明の請求項８に記載のプラズマ処理装置は、請求項６又は７に記載のプラズマ処理装置であって、前記電磁波伝送路は、複数の電磁波放射用の方形導波管を有しており、前記複数のスロットは、これら電磁波放射用の方形導波管のＥ面（電界面）又はＨ面（磁界面）に夫々対応させて設けられている。
【００５１】
このようにすることにより、構造を単純化させることができるとともに、角型の基板や大面積の基板のような被処理体であっても良好にプラズマ処理することができるプラズマ処理装置を実現できる。
【００５２】
前記複数のスロットをＨ面に設けた場合、方形導波管断面の長辺を１辺とした面にスロットを設けることになるので、スロットの加工、スロットの位置の調整が容易になる。また、スロット幅を大きく取れるので、より多くの電磁波を放射させることができるようになる。
【００５３】
前記複数のスロットをＥ面に設けた場合、方形導波管断面の短辺を１辺とした面にスロットを設けることになるので、ある面積に方形導波管を一定の間隔で互いに平行に並べる場合に、複数のスロットをＨ面に設けた場合と比べて多くの方形導波管を配置することができる。これにより、電磁波の均一性を高くすることができる。
【００５４】
本発明の請求項９に記載のプラズマ処理装置は、請求項８に記載のプラズマ処理装置であって、前記複数の電磁波放射用の方形導波管の内断面寸法は、夫々、電磁波の周波数が方形導波管内の基本モードで伝送できるサイズに設定されており、これら電磁波放射用の方形導波管は、互いに平行に並べて配置されているとともに、その間隔が５０ｃｍ以下に設定されている。
【００５５】
電磁波の周波数が方形導波管内の基本モードで伝送できるようにする場合、例えば、電磁波放射用の方形導波管の管内誘電率をε、電磁波放射用の方形導波管の内断面寸法の長径をａ、電磁波の波長λとしたときに、
（λ／ε０．５）＜２ａ    …（１）
の条件を満たすように設計することで実現可能である。
【００５６】
電磁波放射用の方形導波管の間隔（ピッチ）ｄは、プラズマの拡散の度合いを考慮して設定するのが好ましい。図１１は、粒子発生点からの距離と粒子密度との関係を示している。図１１に示すように、プロセスガスの圧力が低いほど、粒子は遠くまで拡散することがわかる。
【００５７】
プロセスガスの圧力が０．１Ｐａ以下となるような場合には、プラズマが拡散し易いので、電磁波放射用の方形導波管の間隔ｄは５０ｃｍを越えてもよい。ただし、プラズマ処理装置においては、プロセスガスの圧力は、概ね１Ｐａ以上とするのが一般的である。本願発明者らは、プロセスガスの圧力が１Ｐａ以上となるような場合には、５０ｃｍを上限とし、且つ、想定されるプロセスガスの圧力に対応するように電磁波放射用の方形導波管の間隔ｄを設定すれば、プラズマが拡散しにくい条件においても均一なプラズマを発生させることが容易となることを見出した。
【００５８】
上述のように、電磁波の周波数が方形導波管内の基本モードで伝送できるようにすることで、プラズマを発生させるための電磁波が電磁波放射用の方形導波管内で伝播損失する量を低減させることができる。しかも、電磁波放射用の方形導波管の間隔ｄを５０ｃｍ以下とすることで、プラズマが拡散しに難い条件、例えば、処理容器内におけるプロセスガスの圧力が高い場合等においても、プラズマを良好且つ均一に拡散させることができる。
【００５９】
本発明の請求項１０に記載のプラズマ処理装置は、請求項９に記載のプラズマ処理装置であって、前記電磁波放射用の方形導波管の管内誘電率をεとすると、前記電磁波放射用の方形導波管の内断面寸法の長径をａは、電磁波の波長λに対して、
（λ／ε０．５）＜２ａ    …（１）
の関係にあり、前記電磁波の角周波数をω、前記被覆用の誘電体部材の誘電率をεｄ、光速をｃ、電子の電荷量をｅ、真空の誘電率をε０、電子密度をｎｅ、電子の質量をｍｅとしたときに、これらとプラズマ角周波数ωＰ
ωＰ＝（ｅ２×ｎｅ／（ε０×ｍｅ））０．５    …（２）
とによって定義される波数ｋ
ｋ＝ω／ｃ（（εｄ（ωｐ２−ω２））／（ωｐ２−（１＋εｄ）ω２））０．５    …（３）
は、前記処理容器の各電磁波放射用の方形導波管と直交する方向の内寸Ｌに対して、
ｋ＝ｍπ／Ｌ    （ｍは、１≦ｍ≦２Ｌ／（λ／ε０．５）の整数）    …（４）
の関係にあり、これら電磁波放射用の方形導波管は、
λｓｗｐ＝π／ｋ    …（５）
で導かれる定在波の波長λｓｗｐの間隔で、且つ、定在波の振幅が実質的に最大となる位置に配置されている。
【００６０】
図１２は、処理容器内におけるｍ＝１の定在波を模式的に示しており、図１３には、処理容器内におけるｍ＝２Ｌ／（λ／ε０．５）の定在波を模式的に示している。図１２及び図１３からもわかるように、（４）式におけるｍの範囲を１≦ｍ≦２Ｌ／（λ／ε０．５）の整数とすることで、定在波の波長λｓｗｐを求めることができる。
【００６１】
このように、表面波の低次数の定在波の波長λｓｗｐ間隔であって、定在波の振幅が最大となる位置付近に電磁波放射用の方形導波管を夫々配置することで、効率良く表面波に電磁波のエネルギーを供給することができる。
【００６２】
なお、電磁波がスロットを介して処理容器内に均一に放射されるように、隣り合う電磁波放射用の方形導波管の内面間の距離を１つの電磁波放射用の方形導波管の内面間の幅よりも小さくなるように設定してもよい。このようにすることにより、大面積基板のような被処理体をプラズマ処理する大型のプラズマ処理装置を容易に設計することができる。また、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。
【００６３】
本発明の請求項１１に記載のプラズマ処理装置は、請求項６に記載のプラズマ処理装置であって、前記電磁波伝送路内のうちの前記処理容器内に位置する領域の少なくとも一部に誘電体部材が設けられているとともに、前記スロット内に誘電体部材が設けられており、前記電磁波伝送路内の誘電体部材と前記スロット内の誘電体部材とは、電磁波の周波数帯域における誘電率が実質的に同じである。
【００６４】
上述のように、スロット内に誘電体部材を設けることで、電磁波伝送路内に誘電体部材を有する電磁波伝送路とスロット内との間の誘電率差を小さくすることができる。したがって、電磁波伝送路内に誘電体部材を有する電磁波伝送路内を伝播してきた電磁波がスロットとの界面において反射されるのを抑制することができるため、電磁波を処理容器内に効率良く放射させることができる。
【００６５】
しかも、電磁波伝送路内の誘電体部材とスロット内の誘電体部材とが電磁波の周波数帯域において実質的に同じ誘電率を有するようにすることで、電磁波伝送路とスロットとの界面における電磁波の反射を実質的に無くすことができる。これにより、さらに効率良く電磁波を処理容器内に供給することができる。
【００６６】
本発明の請求項１２に記載のプラズマ処理装置は、請求項６に記載のプラズマ処理装置であって、前記電磁波伝送路用の誘電体部材は、石英、アルミナ、及びフッ素樹脂のうちの少なくとも１つからなる。
【００６７】
このようにすることにより、誘電損失による電磁波の損失を抑制することができる。また、電磁波伝送路内の誘電体部材としてフッ素樹脂を用いることで、誘電損失による電磁波の損失を抑制しつつ、石英等の無機の誘電体部材を用いる場合と比較して、導波管重量を軽減することができる。しかも、石英等の無機の誘電体部材を用いる場合と比較して、衝撃等による破損が起こり難くすることができる。
【００６８】
本発明の請求項１３に記載のプラズマ処理装置は、請求項８に記載のプラズマ処理装置であって、電磁波源をさらに具備しているとともに、前記電磁波伝送路が、前記電磁波源で発生させた電磁波を前記複数の電磁波放射用の方形導波管に分配するための電磁波分配用の導波管を有しており、前記電磁波伝送路内に誘電体部材が設けられているとともに、この誘電体部材により前記処理容器の気密が保持されており、この誘電体部材を通して電磁波が前記処理容器外から処理容器内に導入される。
【００６９】
このようにすることにより、処理容器及びプラズマ処理装置自体の構成を複雑化させることなく、かつ、処理容器の気密を保ちながら、処理容器外から処理容器内に電磁波を導入させることができる。また、一般に、誘電体部材は、破損し易く高価であるが、上述のような構成とすることで、処理容器を気密に保持する誘電体部材に大気圧がかかる領域を前記複数の電磁波放射用の導波管の断面積程度とすることができる。しかも、電磁波伝送路内に処理容器を気密に保持するの誘電体部材が設けられているため、電磁波伝送路内に処理容器内で生成されたプラズマが侵入するのを抑制することができる。さらに、プロセスガスの流れ等を考慮した装置設計が容易になるとともに、処理容器内の脱ガス、クリーニング等も容易になる。
【００７０】
また、複数の電磁波放射用の導波管に１つの電磁波分配用の導波管から電磁波を分配するような構成とする場合、処理容器の気密を保つための封止箇所は、電磁波分配用の導波管の断面積程度の１個所とすることができる。このような構成とすることにより、プラズマ処理装置の構成を簡略化させることができる。なお、このような場合であっても、処理容器を気密に保持する誘電体部材によって処理容器の気密を保つことができる。
【００７１】
なお、「前記複数の電磁波放射用の方形導波管と処理容器を構成する壁とが一体である」とは、前記複数の電磁波放射用の方形導波管と処理容器を構成する壁とが一体に形成されているものだけはでなく、電磁波放射用の導波管が処理容器を構成する壁と連結されて一体構造物となっているものも含む。また、処理容器を気密に保持する誘電体部材は、電磁波伝送路内の誘電体部材と一体成型物であってもよい。すなわち、電磁波伝送路内の誘電体部材の一部が処理容器を気密に保持する誘電体部材を兼ねていてもよい。
【００７２】
本発明の請求項１４に記載のプラズマ処理装置は、請求項１３に記載のプラズマ処理装置であって、前記複数の電磁波放射用の方形導波管は、前記電磁波分配用の導波管のＥ面又はＨ面から分岐するように設けられている。
【００７３】
本発明の請求項１５に記載のプラズマ処理装置は、請求項１３に記載のプラズマ処理装置であって、前記電磁波分配用の導波管は、電磁波の伝播方向が９０°変わるように直角に曲げられているとともに、伝播方向が９０°変えられた電磁波を前記複数の電磁波放射用の方形導波管に夫々分配するように形成されている。
【００７４】
これらのようにすることにより、大面積基板のような被処理体をプラズマ処理することが可能な大型のプラズマ処理装置を容易に設計することができる。また、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。
【００７５】
本発明の請求項１６に記載のプラズマ処理装置は、請求項１４に記載のプラズマ処理装置であって、前記複数の電磁波放射用の方形導波管は、前記電磁波分配用の導波管のＥ面から分岐して設けられているとともに、前記複数の電磁波放射用の方形導波管と前記電磁波分配用の導波管とは、実質的に同一面上に配置されている。
【００７６】
複数の方形導波管と電磁波分配用の導波管とが実質的に同一面上に配置させるため、プラズマ処理装置を大型化させたり、処理容器の気密を保つための封止箇所の断面積を大きく設計したりすることなく、大面積基板のような被処理体をプラズマ処理することが可能な大型のプラズマ処理装置を容易に設計することができる。また、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。
【００７７】
本発明の請求項１７に記載のプラズマ処理装置は、前記電磁波伝送路内のうちの前記処理容器内に位置する領域の少なくとも一部に電磁波伝送路用の誘電体部材が設けられているとともに、前記スロット内に誘電体部材が設けられており、且つ、前記電磁波伝送路内の誘電体部材と、前記スロット内の誘電体部材と、前記被覆用の誘電体部材とが一体に組上げられている。
【００７８】
このようにすることにより、スロット内の誘電体部材が破損したり、スロットの再設計等によってスロット内の誘電体部材を交換する必要が生じたりした場合等に、スロット内の誘電体部材の交換を容易に行うことができる。したがって、メンテナンスが容易なプラズマ処理装置を提供することができる。
【００７９】
本発明の請求項１８に記載のプラズマ処理装置は、請求項６に記載のプラズマ処理装置であって、前記被覆用の誘電体部材は、誘電体材料からなる固定具によって固定されている。
【００８０】
このようにすることにより、被覆用の誘電体部材を固定する箇所における電磁波の擾乱を抑制することができる。したがって、大面積基板のような被処理体をプラズマ処理することが可能な大型のプラズマ処理装置を容易に設計することができる。また、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。
【００８１】
本発明の請求項１９に記載のプラズマ処理装置は、請求項６に記載のプラズマ処理装置であって、前記被覆用の誘電体部材は、前記スロット板を覆う板状に形成されているとともに、その厚さは、この被覆用の誘電体部材内における電磁波の波長の１／４よりも小さく設定されている。
【００８２】
このようにすることにより、電磁波が被覆用の誘電体部材の厚さ方向に伝播するのを抑止することができる。つまり、被覆用の誘電体部材中において、表面波のみを選択的に伝播させることができる。したがって、大面積基板のような被処理体をプラズマ処理することが可能な大型のプラズマ処理装置を容易に設計することができる。また、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。
【００８３】
本発明の請求項２０に記載のプラズマ処理装置は、請求項４又は５に記載のプラズマ処理装置であって、前記電磁波伝送路と、前記処理容器を気密に保持するための誘電体部材あるいは前記電磁波伝送路内の誘電体部材との間隔が１ｍｍ以下に設定されている。
【００８４】
電磁波伝送路は、一般に、導電体材料により形成されているため、前記処理容器を気密に保持するための誘電体部材あるいは前記電磁波伝送路内の誘電体部材との間隔が１ｍｍを越えると、電磁波伝送路の内面と処理容器を気密に保持するための誘電体部材あるいは電磁波伝送路内の誘電体部材との間で異常放電が起こるおそれがある。
【００８５】
したがって、電磁波伝送路と、処理容器を気密に保持するための誘電体部材あるいは電磁波伝送路内の誘電体部材との間隔は、１ｍｍ以下に設定するのが好ましく、このようにすることにより、電磁波伝送路と、処理容器を気密に保持するための誘電体部材あるいは電磁波伝送路内の誘電体部材との隙間で発生する異常放電を抑制することができる。したがって、処理容器内において安定なプラズマを発生させることができる。
【００８６】
本発明の請求項２１に記載のプラズマ処理装置は、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であって、周波数が１０ＭＨｚ〜２５ＧＨｚの電磁波を前記電磁波伝送路に供給する電磁波源をさらに具備する。
【００８７】
電磁波源は、少なくとも１以上であればよいが、複数の電磁波源を用いることにより、各電磁波源の最大出力を大きくすることなく、所望の出力を得ることができる。だたし、複数の電磁波源を用いる場合、互いに隣接する電磁波源同士が同じ周波数であると、生成されるプラズマ同士で干渉が起こり易くなる。したがって、複数の電磁波源を用いる場合には、互いに隣接する電磁波源は夫々異なる周波数としておくのが好ましい。
【００８８】
また、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。
【００８９】
本発明の請求項２２に記載のプラズマ処理装置は、請求項２１に記載のプラズマ処理装置であって、前記電磁波源は、周波数が２．４５ＧＨｚ±５０ＭＨｚの電磁波を前記電磁波伝送路に供給するものである。
【００９０】
マイクロ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。このようにすることにより、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。
【００９１】
本発明の請求項２３に記載のプラズマ処理装置としては、請求項１乃至２１のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置であって、プラズマ酸化、プラズマ成膜、又はプラズマエッチングを、表面波プラズマ条件下で行うものである。
【００９２】
請求項２３に記載のプラズマ処理装置によれば、被処理体にイオン損傷が与えられるのを抑制しつつ、この被処理体に、酸化処理、成膜、或いは、エッチング処理を施すことができる。
【００９３】
請求項１乃至２３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置は、処理容器の内部に被処理体を配置し、この処理容器の内部にプラズマを生成させることで、このプラズマによって前記被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、前記処理容器の壁が有する電磁波伝送路で電磁波を伝送させるとともに、この電磁波伝送路と電磁的に結合された電磁波放射部によって電磁波を前記処理容器の内部に向けて放射させることで、前記処理容器の内部にプラズマを生成させるようなプラズマ処理方法を実施する際に好適に用いることができる。
【００９４】
本発明の請求項２４に記載のプラズマ処理方法は、請求項１乃至２３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置を用いて、プラズマ酸化とプラズマＣＶＤ法による成膜とを真空を破らずに連続して行う。
【００９５】
このプラズマ処理方法によれば、被処理体に酸化処理を施した後、大気に晒すことなく、成膜処理を行うことができる。したがって、被処理体と膜との界面を汚染の少ない良好な界面とすることができるとともに、被処理体に品質の良好な膜を形成することができる。また、同一の装置により両方のプロセスを行うことも可能であり、フットプリントを小さくできると共に装置を安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９６】
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に示すプラズマ処理装置１は、電磁波源としての高周波電源２にて発振され、電磁波伝送路３によって伝送され、処理容器としての真空容器４の内に放射された電磁波によって、この真空容器４内にプラズマを生成させ、このプラズマよって被処理体５にプラズマ処理を行うものである。
【００９７】
図２及び図３に示すように、前記真空容器４は、容器本体１１と蓋１２とを備えている。容器本体１１は、底壁１１ａ及び周壁１１ｂを有して上方に開口している。蓋１２は、容器本体１１が有する前記開口を閉塞するように、この容器本体１１を上方から覆っている。つまり、真空容器４は、壁として、容器本体１１の底壁１１ａ及び周壁１１ｂと蓋１２とを有している。容器本体１１と蓋１２との間は、Ｏ−リング１３によって気密が保持されている。
【００９８】
この真空容器４は、内部に、被処理体５をプラズマ処理するための処理室４ａを有している。処理室４ａは、真空容器４が有する壁によって規定されている。言い換えると、処理室４ａは、容器本体１１の底壁１１ａの内面及び周壁１１ｂの内面と蓋１２の内面とにより規定されている。
【００９９】
真空容器４は、処理室４ａ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４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。処理室４ａ内には、後述するように、電磁波放射部としての金属製のスロット板１４と、このスロット板１４を覆う被覆用の誘電体部材１６とが設けられている。また、真空容器４の処理室４ａ内には、被処理体５を支持する支持台１７が設けられている。
【０１００】
真空容器４は、処理室４ａ内にプロセスガスを導入するためのガス導入口１８と、処理室４ａ内のガスを排気するためのガス排気口１９とを有している。また、処理室４ａ内は、ガス排気口１９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４ａ内を所定の真空度に達するまで排気することができる。
【０１０１】
前記電磁波伝送路３は、電磁波を伝送するためのものであって、例えば、１つの電磁波分配用の方形導波管２１と、３つの電磁波放射用の方形導波管２２とを有している。真空容器４の壁のうちの処理室４ａを規定する壁、例えば、蓋１２は、各電磁波放射用の方形導波管２２の一部を有している。つまり、各電磁波放射用の方形導波管２２の一部と真空容器４を構成する壁とが一体とされている。言い換えると、各電磁波放射用の方形導波管２２の管壁導体の一部は、真空容器４を構成する壁を兼ねている。
【０１０２】
詳しくは、蓋１２の内面は、３つの電磁波放射用の方形導波管２２の夫々の一部となる３つの溝状の凹部２３を有している。これら凹部２３は、前記スロット板１４によって、処理室４ａ側から覆われている。このようにすることにより、３つの凹部２３を規定する壁面とスロット板１４とによって囲まれる３つの空間によって、３つの電磁波放射用の方形導波管２２が構成される。
【０１０３】
スロット板１４は、金属製の板材によって形成されており、電磁波を処理室４ａ内に放射する複数のスロット１５ａを有している。これらスロット１５ａは、凹部２３と対応する位置に形成されている。詳しくは、スロット１５ａは、市松模様状、つまり、互いに平行な一対の仮想線上に交互に配置されることで、１つのスロット群１５を成している。１つのスロット群１５の中においては、スロット１５ａ同士の縦方向のピッチ及び横方向のピッチは均一である。スロット板１４には、３つのスロット群１５が、３つの凹部２３に夫々対応するように設けられている。
【０１０４】
また、処理室４ａ内には、このスロット板１４を覆うように被覆用の誘電体部材１６が設けられている。被覆用の誘電体部材１６は、例えば、石英、アルミナ、及びフッ素樹脂等の誘電体材料によって形成することができる。なお、電磁波が被覆用の誘電体部材１６の厚さ方向に伝播するのを抑止するため、被覆用の誘電体部材１６は、この被覆用の誘電体部材１６内における電磁波の波長の１／４よりも小さく設定するのが好ましい。
【０１０５】
図２及び図３に示すように、スロット板１４と被服用の誘電体部材１６とは、真空容器４の蓋１２にその内面側から固定具としての雄ねじ２４によってねじ止めされている。なお、雄ねじ２４として、金属製のものを用いる場合、雄ねじ２４の頭部を処理室４ａに露出させていると、この雄ねじ２４の頭部近傍で電磁波が擾乱されてしまうことがある。したがって、雄ねじ２４として金属製のものを用いる場合には、その頭部を誘電体キャップ２５によって覆い隠すようにするとよい。このようにすることによって、雄ねじ２４の頭部近傍で生じる電磁波の擾乱を抑制することができる。
【０１０６】
図４に示すように、各凹部２３の断面形状は、深さ方向の長さｘ１が幅方向の長さｘ２よりも短い横長矩形状をなしている。すなわち、このように形成された電磁波放射用の方形導波管２２では、夫々、凹部２３の底面及びスロット板１４の上面が電磁波の電界方向に対して垂直な面（Ｈ面）となり、凹部２３の底面から下方向に垂直に立ち上がる面が電磁波の電界方向に対して平行な面（Ｅ面）となる。つまり、本実施形態では、各電磁波放射用の方形導波管２２のＨ面にスロット１５ａが設けられるように構成されている。
【０１０７】
なお、各凹部２３の断面形状は、深さ方向の長さｘ１が幅方向の長さｘ２よりも長い縦長矩形状をなすようにしてもよい。このように形成された電磁波放射用の方形導波管２２では、夫々、凹部２３の底面及びスロット板１４の上面が電磁波の電界方向に対して平行なＥ面となり、凹部２３の底面から下方向に垂直に立ち上がる面が電磁波の電界方向に対して垂直なＨ面となる。したがって、このようにすることにより、各電磁波放射用の方形導波管２２のＥ面にスロット１５ａが設けられるように構成することができる。
【０１０８】
これら電磁波放射用の方形導波管２２の内断面寸法は、電磁波の周波数が方形導波管内の基本モードで伝送できるサイズに設定されている。本実施形態では、電磁波放射用の方形導波管２２の管内誘電率をε、方形導波管の内断面寸法の長径をｘ２＝ａ、電磁波の波長λとしたときに、
（λ／ε０．５）＜２ａ    …（１）
の条件を満たすように設計されている。なお、本実施形態では、電磁波放射用の方形導波管２２の管内誘電率は空気の誘電率と等しく、ε＝１である。
【０１０９】
また、これら電磁波放射用の方形導波管２２は、その間隔ｄが５０ｃｍ以下となるように、互いに平行に並べて配置されている。さらに具体的には、これら電磁波放射用の方形導波管２２の位置は、以下のようにして設定されている。
【０１１０】
すなわち、高周波電源２により発せられる電磁波の角周波数をω、被覆用の誘電体部材１６の誘電率をεｄ、光速をｃ、電子の電荷量をｅ、真空の誘電率をε０、電子密度をｎｅ、電子の質量をｍｅとすると、プラズマ角周波数ωＰは、
ωＰ＝（ｅ２×ｎｅ／（ε０×ｍｅ））０．５    …（２）
で求められ、波数ｋは、
ｋ＝ω／ｃ（（εｄ（ωｐ２−ω２））／（ωｐ２−（１＋εｄ）ω２））０．５    …（３）
で求められる。
【０１１１】
波数ｋが真空容器４の各方形導波管と直交する方向の内寸Ｌに対して、
ｋ＝ｍπ／Ｌ    （ｍは、１≦ｍ≦２Ｌ／（λ／ε０．５）の整数）    …（４）
の関係にあるとき、電磁波放射用の方形導波管２２の間隔ｄは、
λｓｗｐ＝π／ｋ    …（５）
で導かれる定在波の波長λｓｗｐの間隔としている。また、電磁波放射用の方形導波管２２は、定在波の振幅が実質的に最大となる位置に配置されている。
【０１１２】
各電磁波放射用の方形導波管２２は、これら方形導波管２２に電磁波を分配するための電磁波分配用の方形導波管２１を介して高周波電源２と結合されている。
【０１１３】
高周波電源２としては、例えば、周波数が１０ＭＨｚ〜２５ＧＨｚの電磁波を電磁波伝送路３に供給するものを用いることができる。本実施形態では、高周波電源２として、周波数が２．４５ＧＨｚ±５０ＭＨｚの電磁波を電磁波伝送路３に供給する１台のマイクロ波源を採用している。周波数が２．４５ＧＨｚの高周波電源２は、量産されており、安価で、種類も豊富であるので好ましい。
【０１１４】
電磁波分配用の方形導波管２１は、真空容器４の蓋１２と連結されて、真空容器４の壁と一体に構成されている。詳しくは、電磁波分配用の方形導波管２１は、真空容器４の外部に設けられている。この電磁波分配用の方形導波管２１は、各電磁波放射用の方形導波管２２と直交する管本体２１ａと、この管本体２１ａから電磁波の伝播方向が９０°変わるように直角に曲げられた３つの分配管部２１ｂとを有しており、伝播方向が９０°変えられた電磁波を各電磁波放射用の方形導波管２２に夫々分配するように形成されている。
【０１１５】
また、電磁波分配用の方形導波管２１の断面形状は、深さ方向の長さｘ１が幅方向の長さｘ２よりも長い矩形状をなしている。本実施形態では、電磁波分配用の方形導波管２１は、電磁波放射用の方形導波管２２と同じ大きさに形成されている。すなわち、この電磁波分配用の方形導波管２１では、夫々、底面及び上面が電磁波の電界方向に対して垂直な面（Ｈ面）となり、互いに対向する一対の側面が電磁波の電界方向に対して平行な面（Ｅ面）となる。
【０１１６】
また、本実施形態では、３つの電磁波放射用の方形導波管２２と電磁波分配用の方形導波管２１とは、実質的に同一面上に配置されており、電磁波分配用の方形導波管２１のＥ面から各電磁波放射用の方形導波管２２に電磁波が分配されるようになっている。なお、電磁波伝送路３は、電磁波分配用の方形導波管２１のＨ面にから各電磁波放射用の方形導波管２２が分岐するように構成してもよい。
【０１１７】
電磁波分配用の方形導波管２１は、以下のようにして、各電磁波放射用の方形導波管２２と結合されている。真空容器４の蓋１２に設けられた凹部２３は、蓋１２の周面にも開口している。電磁波分配用の方形導波管２１は、蓋１２の周面の開口を介して、各電磁波分配用の方形導波管２１と連通されるようになっている。電磁波分配用の方形導波管２１の先端部と蓋１２の周面（真空容器４の外面）との間は、Ｏ−リング２７によって気密が保持されている。
【０１１８】
このように、このプラズマ処理装置１では、１台の高周波電源２から、電磁波分配用の方形導波管２１を介して、複数（本実施形態では３つ）の電磁波放射用の方形導波管２２に電磁波が供給されるようになっている。したがって、電磁波伝送路３の全域において周波数を同一とすることができるため、均一なエネルギー密度を放射するようなアンテナ（スロット板１４）を設計し易い。
【０１１９】
また、真空容器４の壁のうちの互いに隣り合うスロット１５ａの間に対応する領域には、冷却機構としての冷却管２８が設けられている。この冷却管２８中には、冷媒としての冷却液が流通されるようになっている。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、前記冷媒により電磁波伝送路３（電磁波放射用の方形導波管２２）を効率良く冷却することができる。
【０１２０】
以上のように、このプラズマ処理装置１によれば、真空容器４の壁としての蓋１２が、電磁波を伝送する電磁波伝送路３の少なくとも一部である電磁波放射用の方形導波管２２を有しているため、構造を単純化させることができるとともに、角型の基板や大面積の基板のような被処理体５であっても良好にプラズマ処理することができる。
【０１２１】
また、このプラズマ処理装置１によれば、電磁波透過窓を省略することができるとともに、真空容器４の真空を保持するためのシール箇所を、電磁波分配用の方形導波管２１と真空容器４とを連結させる連結部分と、蓋１２と容器本体１１とを連結させる連結部分との２箇所とすることができる。したがって、従来のように、真空容器４に電磁波透過窓を設けたプラズマ処理容器と比べて単純な構造とすることができるとともに、安価に製造することができる。
【０１２２】
以下、本発明の第２の実施形態を、図５乃至図８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、電磁波伝送路３内のうちの真空容器４内に位置する領域、つまり、電磁波放射用の方形導波管２２内に、電磁波伝送路用の誘電体部材３１を設けている。電磁波伝送路用の誘電体部材３１は、例えば、合成石英、アルミナ、フッ素樹脂等によって形成することができる。本実施形態では、電磁波伝送路用の誘電体部材３１を、合成石英によって形成している。
【０１２３】
電磁波放射用の方形導波管２２内に電磁波伝送用の誘電体部材３１を設ける場合、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、予め、電磁波伝送用の誘電体部材３１を形成しておき、電磁波放射用の方形導波管２２内に嵌め込むことで実現できる。その後、スロット板１４及び被覆用の誘電体部材１６をこの順序で蓋１２の内面に積層させ、固定具２６で蓋１２に固定すればよい。本実施形態では、スロット板１４及び被覆用の誘電体部材１６を誘電体材料からなる固定具（例えば雄ねじ）２６によって真空容器４の蓋１２に固定するようにしている。
【０１２４】
ところで、電磁波放射用の方形導波管２２内を電磁波伝送路用の誘電体部材３１で満たす場合、電磁波放射用の方形導波管２２のサイズ（内断面寸法）は、電磁波伝送路用の誘電体部材３１中において電磁波の周波数が方形導波管内の基本モードで伝送できるサイズとする必要がある。言い換えると、本実施形態の電磁波放射用の方形導波管２２は、空気中において電磁波の周波数が方形導波管内の基本モードで伝送できるサイズに形成された方形導波管の内断面寸法（長径及び短径）を、電磁波伝送路３内の誘電体部材３１の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、誘電率εが約４であるため、本実施形態の電磁波放射用の方形導波管２２は、空気中において電磁波の周波数が方形導波管内の基本モードで伝送できるサイズに形成された方形導波管に対して、長径及び短径を夫々約１／２の長さにする必要がある。
【０１２５】
一方、電磁波分配用の方形導波管２１内は、空気で満たされているため、電磁波分配用の方形導波管２１の管本体２１ａは、空気中において電磁波の周波数が方形導波管内の基本モードで伝送できるサイズ（第１の実施形態の管本体２１ａのサイズと同じ）とする必要がある。そのため、本実施形態のプラズマ処理装置１では、３つの分配管部２１ｂにテーパを設けることで、電磁波分配用の方形導波管２１と電磁波放射用の方形導波管２２とを接続するようにしている。
【０１２６】
また、このプラズマ処理装置１では、電磁波伝送路３内、例えば、電磁波分配用の方形導波管２１の分配管部２１ｂ内に、真空容器４を気密に保持するための誘電体部材３２を設け、この誘電体部材３２によって、真空容器４の気密が保持たれるように構成されている。なお、真空容器４を気密に保持するための誘電体部材３２は、電磁波伝送路３内であればよく、例えば、電磁波放射用の方形導波管２２内に設けてもよい。また、この場合、前記誘電体部材３１にその機能を兼ねさせてもよい。
【０１２７】
電磁波分配用の方形導波管２１と真空容器４を気密に保持するための誘電体部材３２との間隔は１ｍｍとなるように設定されている。また、電磁波分配用の方形導波管２１の内面と真空容器４を気密に保持するための誘電体部材３２との間は、Ｏ−リング３３によって気密が保持されている。電磁波は、この真空容器４を気密に保持するための誘電体部材３２を通して、真空容器４外から真空容器４内に導入される。なお、本実施形態では、真空容器４を気密に保持するための誘電体部材３２と電磁波伝送路３内の誘電体部材３１とを一体成型物としているが、真空容器４を気密に保持するための誘電体部材３２と電磁波伝送路３内の誘電体部材３１とは別体としてもよい。他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１２８】
このプラズマ処理装置１を用いれば、例えば、表面波プラズマ条件下で被処理体５をプラズマ酸化することができる。また、このプラズマ処理装置１を用いれば、例えば、表面波プラズマ条件下で被処理体５にプラズマ成膜することができる。さらに、このプラズマ処理装置１を用いれば、表面波プラズマ条件下で被処理体５をプラズマエッチングすることができる。また、このプラズマ処理装置１を用いれば、プラズマ酸化とプラズマＣＶＤ法による成膜とを真空を破らずに連続して行うことができる。以下、被処理体５のプラズマ処理方法の一例として、プラズマ酸化とプラズマＣＶＤ法による成膜とを真空を破らずに行うプラズマ処理方法について説明する。
【０１２９】
被処理体５として、例えば、シリコン基板を用意する。被処理体５を真空容器４内の支持台１７上に設ける。真空排気システムを稼動させ、真空容器４内（処理室４ａ内）の空気を排出する。その後、第１のガスを、ガス導入口１８を介して、真空容器４の内部に供給する。第１のガスとしては、例えば、酸素ガス、又は、酸素と、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノンのうちの少なくとも１種を含む希ガスとの混合ガスを用いる。本実施形態では、第１のガスとして酸素ガスを採用するとともに、酸素ガスが４００ＳＣＣＭ、全圧が２０Ｐａとなるように、このガスを真空容器４内に供給している。
【０１３０】
真空容器４内のガス圧が所定のガス圧に達した後、電磁波の照射を開始する。電磁波伝送路３を介して、スロット１５ａに送られた電磁波は、各スロット１５ａから真空容器４内に放射される。
【０１３１】
真空容器４内に放射された電磁波は、第１のガスとしての酸素ガスを励振させる。被服用の誘電体部材１６近傍のプラズマ内の電子密度がある程度まで増加すると、電磁波はプラズマ内を伝播することができなくなってプラズマ内で減衰する。したがって、被服用の誘電体部材１６から離れた領域には電磁波が届かなくなり、被服用の誘電体部材１６近傍に表面波プラズマが生じる。
【０１３２】
表面波プラズマが生じている状態では、被服用の誘電体部材１６近傍で高い電子密度が達成されるため、それに伴って高密度の酸素原子活性種が発生する。この高密度の酸素原子活性種が被処理体５にまで拡散し、効率よく被処理体５を酸化する。これにより、被処理体５の表面に第１の絶縁膜が形成される。なお、表面波プラズマが生じている状態では、被処理体５の表面近傍での電子温度は低い（電子エネルギーが低い）ため、被処理体５の表面近傍のシースの電界もまた弱い。したがって、被処理体５へのイオンの入射エネルギーが低減されるため、酸化処理中における被処理体５のイオン損傷は抑制される。
【０１３３】
さらに、ガス導入口１８から第２のガスを真空容器４内に供給する。第２のガスとしては、例えば、シラン、有機シリコン化合物（テトラアルコキシシラン、ビニルアルコキシシラン、アルキルトリアルコキシシラン、フェニルトリアルコキシシラン、ポリメチルジシロキサン、ポリメチルシクロテトラシロキサン等）、又は、有機金属化合物（トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、テトラプロポキシジルコニウム、ペンタエトキシタンタル、テトラプロポキシハフニウム等）を含むガスを用いることができる。本実施形態では、第１のガスとして引き続き酸素ガスを用いるとともに、第２のガスとしてテトラアルコキシシランの一種であるテトラエトキシシランガスを用いている。そして、第１のガスとしての酸素ガスが４００ＳＣＣＭ、第２のガスとしてのテトラエトキシシランガスが１０ＳＣＣＭ、全圧が２０Ｐａとなるように、これらのガスを真空容器４内に供給する。
【０１３４】
第１のガスから生成された酸素ラジカルは、第２のガスとしてのテトラエトキシシランと反応する。これにより、テトラエトキシシランの分解は促進され、被処理体５の表面に酸化シリコンが堆積する。これにより、第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜（ＣＶＤにより形成された酸化シリコン膜）が形成される。以上により、被処理体５への絶縁膜の形成が完了する。このプラズマ処理方法によれば、被処理体５に酸化処理を施した後、大気に晒すことなく、成膜処理を行うことができる。したがって、被処理体と膜との界面を汚染の少ない良好な界面とすることができるとともに、被処理体５に品質の良好なＣＶＤ膜を形成することができる。
【０１３５】
以上のように、このプラズマ処理装置１によれば、第１の実施形態と同様に、真空容器４の壁としての蓋１２が、電磁波を伝送する電磁波伝送路３の少なくとも一部である電磁波放射用の方形導波管２２を有しているため、構造を単純化させることができるとともに、角型の基板や大面積の基板のような被処理体５であっても良好にプラズマ処理することができる。
【０１３６】
また、このプラズマ処理装置１によれば、電磁波透過窓を省略することができるとともに、真空容器４の真空を保持するためのシール箇所を、電磁波分配用の方形導波管２１と真空容器４とを連結させる連結部分と、蓋１２と容器本体１１とを連結させる連結部分との２箇所とすることができる。したがって、従来のように、真空容器４に電磁波透過窓を設けたプラズマ処理容器と比べて単純な構造とすることができるとともに、安価に製造することができる。
【０１３７】
さらに、本実施形態のプラズマ処理装置１によれば、被処理体５を表面波プラズマによってプラズマ処理することができる。また、電磁波放射用の方形導波管２２が電磁波伝送路用の誘電体部材３１を有しているため、電磁波伝送路３内に、真空容器４内で生成されたプラズマが侵入するのを抑制することができる。
【０１３８】
以下、本発明の第３の実施形態を、図９及び図１０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、電磁波伝送路３内のうちの真空容器４内に位置する領域、つまり、電磁波放射用の方形導波管２２内に、電磁波伝送路用の誘電体部材３１を設けている。電磁波伝送路用の誘電体部材３１は、例えば、合成石英、アルミナ、フッ素樹脂等によって形成することができる。本実施形態では、電磁波伝送路用の誘電体部材３１を、フッ素樹脂によって形成している。フッ素樹脂は合成石英よりも軽い（比重が小さい）ため、電磁波伝送路用の誘電体部材３１をフッ素樹樹脂によって形成することで、プラズマ処理装置１を軽量化することができる。
【０１３９】
ところで、本実施形態では、電磁波放射用の方形導波管２２内をフッ素樹脂で満たすようにしている。フッ素樹脂は合成石英よりも誘電率が小さいため、第２の実施形態ほどは電磁波放射用の方形導波管２２のサイズを小さくする必要はない。したがって、本実施形態では、電磁波放射用の方形導波管２２の内断面寸法と電磁波分配用の方形導波管２１の内断面寸法とを同寸法としている。
【０１４０】
さらに、電磁波放射用の方形導波管２２とスロット１５ａとの界面、及び、スロット１５ａと誘電体部材１６との界面における電磁波の反射を抑制するために、スロット１５ａ内に誘電体部材３４を設けている。誘電体部材３４は、例えば、合成石英、アルミナ、フッ素樹脂等によって形成することができる。本実施形態では、誘電体部材３４を、フッ素樹脂によって形成している。なお、被覆用の誘電体部材１６を合成石英で形成する場合、スロット１５ａと誘電体部材１６との界面において、若干の電磁波の反射が起こるが、スロット用の誘電体部材３４を省略した場合（スロット１５ａ内が空気で満たされている状態）と比べると、スロット用の誘電体部材３４を設けることで、スロット１５ａと誘電体部材１６との界面における反射を低減することができる。
【０１４１】
電磁波放射用の方形導波管２２内に誘電体部材３１を設ける場合、第２の実施形態と同様に、予め、誘電体部材３１を形成しておき、電磁波放射用の方形導波管２２内に嵌め込むことで実現できる。その後、スロット１５ａに誘電体部材３４を嵌め込んだスロット板１４及び被覆用の誘電体部材１６をこの順序で蓋１２の内面に積層させ、固定具２６で蓋１２に固定すればよい。本実施形態では、スロット板１４及び被覆用の誘電体部材１６を誘電体材料からなる固定具２６によって真空容器４の蓋１２に固定するようにしている。
【０１４２】
なお、電磁波伝送路３内の誘電体部材３１とスロット内の誘電体部材３４とが一体に組上げられるようにしてもよい。このようにすることにより、スロット１５ａに１つ１つ誘電体部材３４を詰め込むといった手間を省くことができる。また、電磁波伝送路３内の誘電体部材３１と、スロット内の誘電体部材３４と、被覆用の誘電体部材１６とが一体に組上げられるようにしてもよい。
【０１４３】
また、このプラズマ処理装置１では、電磁波伝送路３内、例えば、電磁波分配用の方形導波管２１の分配管部２１ｂ内に、電磁波伝送路用の誘電体部材３１とは別体の気密容器４を気密に保持するための誘電体部材３２を設け、この誘電体部材３２によって、真空容器４の気密が保持されるように構成している。この誘電体部材３２は、例えば、合成石英、フッ素樹脂、又は、アルミナ等とすることができる。電磁波分配用の方形導波管２１の内面と気密容器４を気密に保持するための誘電体部材３２との間は、Ｏ−リング３３によって気密が保持されている。
【０１４４】
なお、本実施形態のプラズマ処理装置１を用いても、第２の実施形態で説明したような表面波プラズマを用いたプラズマ処理方法を実現することができる。他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第２の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１４５】
以上のように、このプラズマ処理装置１によれば、第１の実施形態と同様に、真空容器４の壁としての蓋１２が、電磁波を伝送する電磁波伝送路３の少なくとも一部である電磁波放射用の方形導波管２２を有しているため、構造を単純化させることができるとともに、角型の基板や大面積の基板のような被処理体５であっても良好にプラズマ処理することができる。
【０１４６】
また、このプラズマ処理装置１によれば、電磁波透過窓を省略することができるとともに、真空容器４の真空を保持するためのシール箇所を、電磁波分配用の方形導波管２１と真空容器４とを連結させる連結部分と、蓋１２と容器本体１１とを連結させる連結部分との２箇所とすることができる。したがって、従来のように、真空容器４に電磁波透過窓を設けたプラズマ処理容器と比べて単純な構造とすることができるとともに、安価に製造することができる。
【０１４７】
さらに、本実施形態のプラズマ処理装置１によれば、被処理体５を表面波プラズマによってプラズマ処理することができる。
【０１４８】
また、スロット１５ａ内に誘電体部材３４を設けているため、電磁波放射用の方形導波管２２とスロット１５ａとの界面における電磁波の反射、及び、スロット１５ａと被覆用の誘電体部材１６との界面における電磁波の反射を抑制することができる。
【０１４９】
なお、電磁波伝送路３内の誘電体部材３１、スロット内の誘電体部材３４、被覆用の誘電体部材１６、及び、処理容器としての気密容器４を気密に保持するための誘電体部材３２を形成する誘電体材料は、合成石英、フッ素樹脂、アルミナ等に限定されるものではなく、種々の誘電体材料を用いることができる。
【０１５０】
本発明のプラズマ処理装置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】
【０１５１】
【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１中III−III線に沿う断面図。
【図４】図１のプラズマ処理装置の真空容器の一部を切り欠いて示す斜視図。
【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】図５中VI−VI線に沿う断面図。
【図７】図５中VII−VII線に沿う断面図。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は、図５のプラズマ処理装置が備える蓋を形成する工程を示す製造工程図。
【図９】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の方形導波管方向に沿って断面して示す図。
【図１０】図９のプラズマ処理装置を電磁波放射用の方形導波管を横切る方向に沿って断面して示す図。
【図１１】粒子発生点からの距離と粒子密度との関係を示す図。
【図１２】真空容器内におけるｍ＝１の定在波を模式的に示す図。
【図１３】真空容器内におけるｍ＝２Ｌ／（λ／ε０．５）の定在波を模式的に示す図。
【符号の説明】
【０１５２】
１…プラズマ処理装置、  ２…高周波電源（電磁波源）、  ３…電磁波伝送路、  ４…真空容器（処理容器）、  １４…電磁波放射部（スロット板）、  １５ａ…スロット、  １６…被覆用の誘電体部材、  ２１…電磁波分配用の方形導波管、  ２２…電磁波放射用の方形導波管、  ２６…固定具、  ３１…誘電体部材、  ３２…誘電体部材、  ３４…誘電体部材
【図１】
2005268652.tif 000003
【図２】
2005268652.tif 000004
【図３】
2005268652.tif 000005
【図４】
2005268652.tif 000006
【図５】
2005268652.tif 000007
【図６】
2005268652.tif 000008
【図７】
2005268652.tif 000009
【図８】
2005268652.tif 000010
【図９】
2005268652.tif 000011
【図１０】
2005268652.tif 000012
【図１１】
2005268652.tif 000013
【図１２】
2005268652.tif 000014
【図１３】
2005268652.tif 000015