(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電源部から平面状のアンテナ及び高周波透過窓を通じて真空容器内にプラズマ生成用の高周波を供給し、真空容器内に供給された処理ガスを高周波のエネルギ−によってプラズマ化し、そのプラズマにより、真空容器内の載置台に載置された基板に対して処理を行うプラズマ処理装置において、
前記高周波透過窓の真空雰囲気側の面からアンテナに至るまでの領域の側周部を囲むように電磁波吸収体を設け、
前記電磁波吸収体は周方向に互いに空間部を置いて多数に分割されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
各電磁波吸収体の周方向の長さ及び空間部の周方向の長さは、高周波のその部位での波長をλgとすると（１／２）λgよりも小さいことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
高周波電源部から平面状のアンテナ及び高周波透過窓を通じて真空容器内にプラズマ生成用の高周波を供給し、真空容器内に供給された処理ガスを高周波のエネルギ−によってプラズマ化し、そのプラズマにより、真空容器内の載置台に載置された基板に対して処理を行うプラズマ処理装置において、
前記高周波透過窓の真空雰囲気側の面からアンテナに至るまでの領域の側周部を囲むように電磁波吸収体を設け、
前記電磁波吸収体は横断面で見た形状が内側に凸状であるかまたは内側に凸な多角形であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
高周波電源部から平面状のアンテナ及び高周波透過窓を通じて真空容器内にプラズマ生成用の高周波を供給し、真空容器内に供給された処理ガスを高周波のエネルギ−によってプラズマ化し、そのプラズマにより、真空容器内の載置台に載置された基板に対して処理を行うプラズマ処理装置において、
前記高周波透過窓とプラズマ発光領域との間から高周波透過窓のアンテナ側の面に至るまでの領域を、定在波の発生を抑えるために、導電体により高周波の伝搬方向と直交方向に複数領域に分割し、
前記導電体の載置台側の端部は、前記高周波透過窓から露出してプラズマ発光領域に食い込んでいることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記導電体の端部がプラズマ発光領域に食い込んでいる食い込み量は５ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
高周波電源部から平面状のアンテナ及び高周波透過窓を通じて真空容器内にプラズマ生成用の高周波を供給し、真空容器内に供給された処理ガスを高周波のエネルギ−によってプラズマ化し、そのプラズマにより、真空容器内の載置台に載置された基板に対して処理を行うプラズマ処理装置において、
前記高周波透過窓とプラズマ発光領域との間から高周波透過窓のアンテナ側の面に至るまでの領域を、定在波の発生を抑えるために、導電体により高周波の伝搬方向と直交方向に分割し、
前記導電体は、載置台の中心軸をほぼ中心とする円形またはリング状に形成された第１の導電体と、前記透過窓を周方向に分割するために各々放射状に伸びかつ周方向に複数設けられた導電体と、を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
第１の導電体の外側に第１の導電体と同心円状に設けられたリング状の第２の導電体を設けたことを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
第１の導電体の内径Ｒ１は、高周波の波長をλとすると（１／２）λ≦Ｒ１＜λであることを特徴とする請求項６または７記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
径方向に互いに隣り合う導電体の離間距離Ｒ２は高周波の波長をλとすると（１／２）λ≦Ｒ２＜λであることを特徴とする請求項７または８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、マイクロ波などの高周波のエネルギーによりプラズマを発生させ、そのプラズマにより半導体ウエハなどの被処理基板に対して処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程の中に、半導体ウエハ（以下ウエハという）に対してプラズマを用いて処理を行う工程がある。このようなプラズマ処理を行うための装置として図１７に示すようなマイクロ波プラズマ処理装置が知られている。この装置は、ウエハＷの載置台９０を備えた真空容器９の天井部に例えば石英よりなるマイクロ波透過窓９１を設けると共に、このマイクロ波透過窓９１の上方に平面スロットアンテナ９２を設け、マイクロ波透過窓９１の上方側に電磁シールド部材９６、例えば真空容器９の上端に連続する円筒部分を設けて構成されている。そしてマイクロ波電源部９３からマイクロ波を導波管９４を介して前記アンテナ９２に導き、このアンテナ９２から真空容器９内にマイクロ波を供給して、ガス供給部９５からの処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより例えばウエハＷの表面に成膜あるいはエッチング処理を施すように構成されている。
【０００３】
このような装置において、ウエハＷに対して面内均一性の高い処理を行うためには、均一性の高いプラズマを生成することが必要である。プラズマの均一性を左右する要因の一つとしてマイクロ波の電界強度分布が挙げられ、特開平３−６８７７１号公報には、マイクロ波の放射分布（電界強度分布）はアンテナの構造により任意に変更できるが、アンテナに入る前に定在波が存在すると定在波の強弱に応じてマイクロ波が放射されるので、アンテナの直前位置（マイクロ波伝搬路の最終端）にマイクロ波吸収体を設けて定在波を抑えれば放射分布が均一になる旨の記載がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで本発明者はアンテナ９２に金属テープを貼り付けてマイクロ波の放射状態を種々変え、載置台９１の位置に取り付けたＣＣＤカメラによりプラズマを観察したところ、プラズマの明るさ分布の様子にさほど変化がなかった。このことからアンテナ９２によりマイクロ波の電界強度分布を調整できても、アンテナ９２からプラズマ発生領域までの間に電界強度分布が乱れる要因があるといえる。即ち本発明者はアンテナ９２から電界強度分布が均一なマイクロ波が出力されていても、アンテナ９２からシース領域（プラズマと透過窓９１とプラズマ発光領域との間における発光が見えない領域）までの間に定在波が発生しているという知見を得た。定在波は横方向に広がるいわば横波であって、マイクロ波伝搬空間が大きくなると側壁部分からの電磁波の反射などに基づいて発生すると考えられる。このためこの定在波に対応してマイクロ波の電界分布の均一性が悪くなり、プラズマの立ち方に強弱が起こって面内均一性の高い処理が困難になる。
【０００５】
本発明はこのような事情の下になされたものでありその目的はアンテナとプラズマ発光領域との間において定在波の発生を抑え、均一性の高いプラズマを発生させて均一性の高い処理を行うことのできるプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の装置は、高周波電源部から平面状のアンテナ及び高周波透過窓を通じて真空容器内にプラズマ生成用の高周波を供給し、真空容器内に供給された処理ガスを高周波のエネルギ−によってプラズマ化し、そのプラズマにより、真空容器内の載置台に載置された基板に対して処理を行うプラズマ処理装置において、定在波の発生を抑えるように構成したものであり、請求項１の発明は、前記高周波透過窓の真空雰囲気側の面からアンテナに至るまでの領域の側周部を囲むように電磁波吸収体を設け、電磁波吸収体は周方向に互いに空間部を置いて多数に分割されたことを特徴とする。各電磁波吸収体の周方向の長さ及び空間部の周方向の長さは、高周波のその部位での波長をλgとすると（１／２）λgよりも小さいことが好ましい。また電磁波吸収体は横断面で見た形状が内側に凸状であるかまたは内側に凸な多角形である構成とすることができる。
【０００７】
更に本発明の他の装置は、前記高周波透過窓とプラズマ発光領域との間から高周波透過窓のアンテナ側の面に至るまでの領域を、定在波の発生を抑えるために、導電体により高周波の伝搬方向と直交方向に複数領域に分割し、前記導電体の載置台側の端部は、前記高周波透過窓から露出してプラズマ発光領域に食い込んでいることを特徴とする。前記導電体の端部がプラズマ発光領域に食い込んでいる食い込み量は例えば５ｍｍ〜１０ｍｍである。
【０００８】
また前記導電体は、例えば中央部が円形またはリング状に形成された第１の導電体を含み、更に放射状に伸びる導電体を複数設けて前記透過窓を周方向に分割するようにしてもよい。第１の導電体の外側に第１の導電体と同心円状にリング状の第２の導電体を設けても良い。互いに径方向に隣合う導電体の径方向の離間距離Ｒ２は例えば高周波の波長をλとすると（１／２）λ≦Ｒ２＜λである。また第１の導電体の内径Ｒ１は、例えば（１／２）λ≦Ｒ１＜λである。前記導電体を設ける領域は例えば高周波透過窓のみであってもよく、この場合高周波透過窓が導電体により分割される。
本発明の更にまた他の装置は、高周波電源部から平面状のアンテナ及び高周波透過窓を通じて真空容器内にプラズマ生成用の高周波を供給し、真空容器内に供給された処理ガスを高周波のエネルギ−によってプラズマ化し、そのプラズマにより、真空容器内の載置台に載置された基板に対して処理を行うプラズマ処理装置において、
前記高周波透過窓とプラズマ発光領域との間から高周波透過窓のアンテナ側の面に至るまでの領域を、定在波の発生を抑えるために、導電体により高周波の伝搬方向と直交方向に分割し、
前記導電体は、載置台の中心軸をほぼ中心とする円形またはリング状に形成された第１の導電体と、前記透過窓を周方向に分割するために各々放射状に伸びかつ周方向に複数設けられた導電体と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のプラズマ処理装置の実施の形態を示す断面図である。このプラズマ処理装置は例えばアルミニウム製の円筒状の真空容器１を備えており、この真空容器１には基板であるウエハＷの載置台２が設けられると共に、底部には真空排気を行うための排気管１１が接続され、また例えば側壁にはガス供給部１２が設けられている。前記載置台２には例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス電源部２１に接続されたバイアス印加用の電極２２が埋設されると共に、図示しない温度調整部が設けられていてウエハＷを所定の温度に調整できるように構成されている。真空容器１の天井部には誘電体例えば石英やＡｌ2Ｏ3又はＡｌＮなどのセラミックよりなるマイクロ波透過窓３が下方側の領域を真空雰囲気とするようにシール材３ａにより気密に封止して配置されており、この窓３の上方には多数のスロット３１が形成された平面状のアンテナ３２が当該窓３に対向するように設けられている。
【００１０】
前記アンテナ３２の中央部には導波路である同軸の導波管３３の軸部３３ａの一端部が接続されている。同軸の導波管３３の外管３３ｂの下端部は外側に折り曲げられて広げられ更に下側に屈曲して偏平な円筒状の拡径部３４をなしている。同軸の導波管３３の他端部の側面には導波路である矩形状の導波管３５の一端部が接続されており、この矩形状の導波管３５の他端部にはインピーダンス整合部３６を介してマイクロ波電源部３７が設けられている。
【００１１】
一方前記マイクロ波透過窓３の周囲には例えば真空容器１の上部に連続する電磁シールド部材に相当する円筒部２３が設けられ、この円筒部２３の上部は前記拡径部３４の上面レベルに位置しており、この中に拡径部３４が収まっている。前記円筒部２３の内周面にはマイクロ波を吸収する電磁波吸収体４が積層されており、マイクロ波の反射を抑制し、それによって定在波が立つのを抑えている。電磁波吸収体４としては例えばカーボン等を含む抵抗体や水などの誘電損失の大きい誘電体例えば商品名ニコライト（日本高周波株式会社製）を用いることができ、またはフェライト系セラミックスなどの磁性体を用いてもよく、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。例えば水を電磁波吸収体４として用いる場合には、円筒部２３の内周面にマイクロ波伝搬領域を囲むように筒状のジャケット部を形成すると共にマイクロ波伝搬領域側を例えばガラス板で構成し，ジャケット部の中に水を通すようにすればよい。
【００１２】
次に上述実施の形態の作用について、基板上にポリシリコン膜を形成する場合を例にとって説明する。先ず図示しないゲートバルブを開いて図示しない搬送アームによりウエハＷを載置台２上に載置する。次いで前記ゲートバルブを閉じた後、真空容器１内を排気して所定の真空度まで真空引きし、ガス供給部１２から成膜ガスである例えばＳｉＨ4 ガス及びキャリアガスである例えばＡｒガスを真空容器１内に供給する。そしてマイクロ波電源部３７から例えば２．４５ＧＨｚ、２．５ｋｗのマイクロ波を出力すると共に、バイアス電源部２１から載置台２に例えば１３．５６ＭＨｚ、１．５ｋｗのバイアス電力を印加する。
【００１３】
マイクロ波電源部３７からのマイクロ波は導波管３５、３３を介して拡径部３４内に伝播され、アンテナ３２のスロット３１を通って真空容器１内に供給され、このマイクロ波により処理ガスがプラズマ化される。そしてＳｉＨ4 ガスが電離して生成された活性種がウエハＷ表面に付着してポリシリコン膜が成膜される。
【００１４】
ここでアンテナ３２から放射されたマイクロ波において、マイクロ波透過窓３の下面（真空雰囲気側の面）に至るまでに定在波（横波）が立とうとしても、マイクロ波の伝搬空間が電磁波吸収体４により囲まれているので、マイクロ波がこの電磁波吸収体４により吸収され、このため定在波の発生が抑えられる。
【００１５】
従って上述の実施の形態によれば、定在波の発生が抑えられた状態でマイクロ波がマイクロ波透過窓３を透過して真空容器１内に導入されるので、定在波による電界強度分布の影響が少なくなり、この結果プラズマ密度が均一になり、ウエハＷに対して面内分布が均一なプラズマ処理、この例では成膜処理を行うことができる。
【００１６】
本発明はアンテナ３２から放射されたマイクロ波が真空容器１内でプラズマを発生させるに至るまでの領域における定在波の発生を抑えることが目的であるため、上述の例のようにアンテナ４からマイクロ波透過窓３の下面に至るまでの領域全体を電磁波吸収体４で囲むことが望ましいが、高さ方向（マイクロ波の伝搬方向）における一部の領域例えばアンテナ３２とマイクロ波透過窓３との間の空間のみを電磁波吸収体４で囲むようにしてもよいし、マイクロ波透過窓３のみを囲むようにしてもよい。
【００１７】
ここで本発明では、アンテナ４からマイクロ波透過窓３の下面に至るまでの領域の側周部の全周に亘って電磁波吸収体４を設けてもよいが、図２及び図３に示すように電磁波吸収体４を周方向に互いに空間部４１を置いてつまり間隙を介して多数に分割してもよい。このような構成の着眼点及び作用効果について説明する。本発明者は、導波管３３の外管３３ｂの途中に導波管を分岐させてそこにプロ−ブを設置し（図示せず）、アンテナ４側からの反射波を検出したところ、電磁波吸収体４を設けることにより、電磁波吸収体４を全く設けない場合に比べて反射波が抑えられることを把握している。このことは、電磁波吸収体４を設けることにより、アンテナ４からマイクロ波透過窓３の下面に至るまでの領域における横方向の定在波（横波）が抑えられていることに対応していると考えられる。
【００１８】
一方、電磁波吸収体４によりマイクロ波の反射を抑えることはできるが、マイクロ波が空間から電磁波吸収体４に当たるときに、マイクロ波が伝搬している領域のインピ−ダンスが急激に変わることになる。例えば電磁波吸収体４として既述の商品名ニコライトを用いたとすると、この材質は比誘電率εがおよそ「９」であるため、空間に対する電磁波吸収体４のインピ−ダンスの比は、１／（εの平方根）、つまりおよそ１／３に下がることになる。このためマイクロ波は誘電率が急激に変わる媒質の境界でマイクロ波の一部が跳ね返されてしまうと考えられる。
【００１９】
そこで電磁波吸収体４を分割してその間に空間部４１を形成すれば、横波からみると、誘電率が急激に変わるのではなく緩やかに変わるといえる。一方電磁波吸収体４とこれに隣接する空間部４１とは、上下方向に厚さをもつコンデンサとして等価的にとらえられる。このためこのコンデンサの比誘電率εr は、図３に示すように互いに隣接する電磁波吸収体４及び空間部４１の横断面積の合計に対する電磁波吸収体４の横断面積の割合（電磁波吸収体４の占有率）をｘとし、電磁波吸収体４及び空間部４１の夫々の比誘電率εr をεr1、εr2とすると、コンデンサの比誘電率εr つまり電磁波吸収体４及び空間部４１を合わせた等価的な電磁波吸収部の比誘電率εr は、
εr ＝εr1・ｘ＋εr2・（１−ｘ）
となる。
【００２０】
このように電磁波吸収体４をいわば間引きすれば、横波からみると、上述の等価的な電磁波吸収部の誘電率が緩やかに変わるのでつまりインピ−ダンスが緩やかに変わるので、反射波が少なくなり、結果としてアンテナ３２の下方側の空間のマイクロ波の乱れが少なく、横方向に見たときに均一性の高いプラズマが得られる。
【００２１】
この場合電磁波吸収体４の周方向の長さＬ１及び空間部４１の長さＬ２はいずれも、マイクロ波のその部位での波長をλgとすると（１／２）λgよりも小さいことが好ましい。その理由については、もし前記Ｌ１が（１／２）λgよりも大きいと、横波の（１／２）波長分が電磁波吸収体４に当たってそこで急激にインピ−ダンスが変わるので反射される確率が高くなるし、前記Ｌ２が（１／２）λgよりも大きいと、横波の１波長分が空間部４１を通り抜けてその外側のアルミニウムの円筒部２３に当たって跳ね返されてしまい、結果として反射波が多くなるからである。なおＬ１、Ｌ２があまり小さいと製作コストが増加するため例えば（１／４）λgよりも大きいことが好ましい。
【００２２】
更に電磁波吸収体４は横断面形状が内側に向けた凸状の形状、例えば図４（ａ）に示すように５角形状であってもよいし、例えば図４（ｂ）に示すように三角形状であってもよいし、あるいは例えば図４（ｃ）に示すように円弧形状であってもよい。このように構成すれば、横波からみると各電磁波吸収体４の誘電率が徐々に変わっているのでより一層横波の反射を抑えることができる。
【００２３】
なおこのように電磁波吸収体４の横断面形状を凸状に形成する構成は、例えば図５に示すように電磁波吸収体４を全周に亘って設ける例に適用してもよい。
【００２４】
以上において、既述のように電磁波吸収体４を多数に分割して各々の間に空間部を形成した場合にマイクロ波がどのようになるのかを評価するために行った実験の結果について述べておく。この実験は、図１の装置においてアンテナ３１と透過窓３との間における領域の側周部に、横幅（周方向の長さ）が２ｃｍ、縦の長さがおよそ４．５ｃｍ、厚さ１ｃｍの前記商品名ニコライトからなる直方体状の誘電体を周方向に沿って間隔をおいて並べ、既述の電磁波吸収体の占有率を０％（電磁波吸収体を用いない）、３３％（互いに隣接する電磁波吸収体の間隔が４ｃｍ）、６７％（互いに隣接する電磁波吸収体の間隔が１ｃｍ）の３通りに設定して行った。
【００２５】
各々の条件下でプロ−ブを用いてイオン飽和電流を測定したところ夫々図６〜図８の結果が得られた。プロ−ブ１は円筒体２３の中心部、プロ−ブ２はプロ−ブ１から半径方向外側に３ｃｍ離れた位置、プロ−ブ３はプロ−ブ１から半径方向外側に１２ｃｍ離れた位置に設けられ、プロ−ブ１〜３を同じ方向に向け、その方向を同時に順次変えていって、イオン飽和電流を測定した値である。従って各図においてプロ−ブ１〜３の検出電流値のずれ（３本のグラフのずれ）は径方向の電流密度の分布に対応し、プラズマの直径方向の密度分布の指標となる。このグラフから占有率が０％つまり電磁波吸収体を設けない場合に比べて、電磁波吸収体を間隔をおいて設ける場合の方が電解強度の分布の均一性が高いといえる。
【００２６】
図９及び図１０は本発明の他の実施の形態を示す図であり、この例ではマイクロ波透過窓３内に小径のリング状の第１の導電体５１及び大径のリング状の第２の導電体５２を、載置台２上のウエハＷの中心軸を中心として同心円状に設け、これによりマイクロ波透過窓３をマイクロ波の伝播方向と直交する方向この例では水平方向に同心円状に分割している。導電体５１、５２はマイクロ波透過窓３の上面から下面まで突き抜けるように設けられ、その材質としては例えばアルミニウムなどを用いることができる。マイクロ波透過窓３を同心円状に分割するとは、中心部が円形またはリング状の領域であり、更にその外側がリング状の領域という意味である。また分割された領域Ａ１、Ａ２の径方向の長さＲはおよそマイクロ波の半波長（１／２）λの長さに設定されている。
【００２７】
このような実施の形態によればマイクロ波の縦方向の波は、導電体５１、５２で分割された領域を通るが、分割領域の径方向の長さが（１／２）λに設定されているので横波が立とうとしても両側に導電体５１、５２があるため立ちにくい。即ち定在波の発生が抑えられる。定在波を立ちにくくするためには、上記のＲは（１／２）λ≦Ｒ＜λであることが好ましい。マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合λはおよそ１２ｃｍであり、導電体５２の直径はおよそ１８ｃｍである。なお２０ｃｍサイズのウエハＷを処理する場合、導電体５２の外側から例えば（１／２）λ〜１λ程度の距離に円筒部２３が存在するので、導電体５２よりも外側の窓部分においても定在波が立ちにくい。従ってマイクロ波の電界強度の均一性が高いので、結果として面内均一性の高い処理をウエハＷに施すことができる。
【００２８】
またこのような実施の形態において、図１１に示すように第１の導電体５１と第２の導電体５２との間に放射状に複数の導電体５３を設けて、周方向に領域を分割してもよいし、更には第２の導電体５２の外側の領域に放射状に複数の導電体５４を設けて、周方向に領域を分割してもよい。この場合分割領域の大きさについては、径方向の中点（例えば導電体５３の中点）を通る周方向の長さＳ（導電体５１をなす円の中心を中心とし、前記中点を半径としたときの円弧の長さ）が（１／２）λ≦Ｓ＜λであることが好ましく、このような構成によれば周方向に立とうとする定在波の発生を抑えることができるという利点がある。
【００２９】
ここで導電体５１〜５４の下端部は、図１２（ａ）に示すようにプラズマ発光領域に食い込んでいることが好ましい。プラズマ発光領域はマイクロ波透過窓３の下面よりも若干下方側例えば５〜１０ｍｍ程度下方側に存在し、その間の領域はシ−ス領域１００となっており、例えば図１２（ｂ）に示すように導電体５１〜５４の下端部がプラズマ発光領域の上面とほぼ同じ位置とすると、横波が導電体５１〜５４の下側のシ−ス領域をすり抜けて結果として定在波が発生してしまう。これに対して導電体５１〜５４の下端部をプラズマ発光領域に食いませておけば、プラズマ発光領域の上面に段差ができるので横波がすり抜けにくくなり、つまり伝搬効率が悪くなり、定在波が立ちにくくなる。なお導電体５１〜５４がプラズマ発光領域に食い込んでいる食い込み量は例えば５ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。
【００３０】
図１３及び図１４は本発明の更に他の実施の形態を示す図であり、この例ではマイクロ波透過窓３の下面（真空雰囲気側の面）とプラズマ発光領域との間（シース領域）に導電体例えばアルミニウムよりなるガス供給部６が設けられている。このガス供給部６は載置台２上のウエハＷの中心軸（真空容器１の中心軸）を軸とし、第１の導電体に相当する円形部分６１と、この円形部分６１の外側に当該円形部分６１と同心円状に設けられた第２の導電体に相当するリング状部分６２と、円形部分６１とリング状部分６２との間に径方向に伸びる４本の支持管６３とを備えている。円形部分６１及びリング状部分６２は内部にガス流路が形成されており、これらガス流路は導電体よりなる支持管６３の内部空間を介して連通している。円形部分６１及びリング状部分６２の下面側には多数のガス吐出孔６４が形成され、ガス流路を通ってきた処理ガスがガス吐出孔６４から真空容器１内に供給される。円形部分６１の上面には導電体よりなるガス導入管６５が垂直に接続されており、このガス導入管６５はマイクロ波透過窓３及びアンテナ３２を貫通し、内管３３ａの中を通って導波管３５を介して外部に伸び、図示しないガス供給源に接続されている。前記円形部分６１はマイクロ波透過窓３を貫通する構造であってもよいし、更にアンテナ３２の下面に接続された構造であってもよい。また円形部分６１の代りにリング状体を用いてもよく、その場合これらの内径は、（１／２）λ≦内径＜λの大きさであることが好ましい。またガス導入管６５を用いる場合、マイクロ波から見るとガス導入管６５と軸部３３ａとが同軸導波管になり、この間をマイクロ波が伝搬するので、例えばアンテナ３２と透過窓３との間において、軸部３３ａの内径よりも大きな径で、ガス導入管６５をシールド部材で囲むようにすることが好ましい。
【００３１】
プラズマ発生時にはシース領域は例えばマイクロ波透過窓３の下面から１ｃｍ下方ぐらいまで存在し、ガス供給部６はこのシース領域が形成される領域内に収まる大きさに構成されている。ガス供給部６はシース領域で定在波が発生するのを抑えるために円形部分６１及びリング状部分６２によりマイクロ波の伝搬領域を分割する役割をもっており、このため円形部分６１とリング状部分６２との径方向の離間距離Ｑはλ／２≦Ｑ＜λの大きさに設定されている。
【００３２】
プラズマ発光領域におけるウエハＷと平行な面方向のプラズマ密度分布（活性粒子の密度分布）は、プラズマ発光領域にさしかかる直前のマイクロ波の電界強度分布に大きく依存するので、シース領域にて定在波の発生を抑制することはプラズマ密度の均一性を高める上で有効である。また上述のようにガス供給部６を構成することにより真空容器１内へのマイクロ波（縦波）の導入を妨げることなく広い範囲に亘って処理ガスをウエハＷに供給することができ、この点からもウエハＷに対するプラズマ処理についての高い面内均一性が得られる。
【００３３】
ガス供給部６は既述の理由から下端側がプラズマの発光領域内に多少入り込んでいることが好ましい。またシース領域を分割する導電体にガス供給部の機能を持たせなくてもよく、例えばマイクロ波透過窓３の下面に例えば導電体をなす金属テープを貼り付けてマイクロ波伝搬領域を既述のように分割してもよい。更に本発明では図１のように電磁波吸収体４を用いる構成、マイクロ波透過窓３に導電体５１、５２、５３、５４を設ける構成、シ−ス領域に導電体を設ける構成の２つ以上を組み合わせてもよい。
【００３４】
更にまた本発明はウエハＷのみならず液晶ディスプレイ用ガラス基板上にプラズマ処理を施す場合にも適用でき、この場合には真空容器１を方形状に形成し、例えば図１５に示すようにマイクロ波透過窓３を複数の導電体５５によりＸ方向に分割してもよいし、あるいは複数の導電体５５、５６により図１６に示すようにＸ、Ｙ方向に分割してもよい。この場合互に隣接する導電体５５（５６）の離間距離Ｂ１（Ｂ２）は（１／２）λ≦Ｂ１（Ｂ２）＜λであることが好ましい。
【００３５】
なお処理ガスをプラズマ化するための電源部としてはマイクロ波電源部に限らずＲＦ電源部やＵＨＦ電源部でもよく、本明細書では、これらを高周波電源部として扱っている。またプラズマを生成する手法は、例えばマイクロ波と磁場とにより電子サイクロトロン共鳴を起こして処理ガスをプラズマ化する方法でもよい。更にまた本発明は成膜処理に限らずエッチングやアッシング処理を行う場合に適用してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば高周波の電界強度分布の均一性が高く、従って基板と平行な面においてプラズマ密度の均一性が高く、この結果基板に対して均一性の高いプラズマ処理を施すことができる。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】図１の実施の形態の変形例を示す横断平面図である。
【図３】図２の実施の形態の要部を示す説明図である。
【図４】図２の実施の形態で用いれる電磁波吸収体の変形例を示す横断面図である。
【図５】図１の実施の形態の他の変形例を示す横断平面図である。
【図６】図２の実施の形態の実験結果を示す特性図である。
【図７】図２の実施の形態の実験結果を示す特性図である。
【図８】電磁波吸収体を用いない場合の実験結果を示す特性図である。
【図９】本発明の他の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図１０】図９の実施の形態で用いた導電体を示す平面図である。
【図１１】図９の実施の形態で用いた導電体の変形例を示す平面図である。
【図１２】導電体を用いた場合における、導電体とプラズマ発光領域との位置関係の例を示す説明図である。
【図１３】本発明の更に他の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図１４】図１３の実施の形態で用いた導電体（ガス供給部）を下側から見た底面図である。
【図１５】本発明の更にまた他の実施の形態に係る導電体を示す平面図である。
【図１６】図１５に示す導電体の変形例を示す平面図である。
【図１７】従来のプラズマ処理装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１              真空容器
２              載置台
Ｗ              半導体ウエハ
３              マイクロ波透過窓
３３、３５      導波管
３７            マイクロ波電源部
４              電磁波吸収体
４１            空間部
５１            第１の導電体
５２            第２の導電体
６              ガス供給部
６１            円形部分（第１の導電体）
６２            リング状部分（第２の導電体）
【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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