(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密な処理容器内に配置された被処理基板を載置する載置台と、
この載置台に対向配置された平面アンテナ部材と、
この平面アンテナ部材に一端が接続されて他端が短絡された主同軸線路と、
この主同軸線路の軸方向に垂直な同一平面上の前記主同軸線路の周面に配置されて同一の周方向に離れるほど位相が遅れたマイクロ波が給電される複数の給電部と、
これら複数の給電部に所定の同一周波数のマイクロ波を各々給電するマイクロ波供給手段と
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記給電部に対する前記同一の周方向で隣の給電部の位相の遅れは、前記給電部が配置された同一平面と前記主同軸線路の中心線との交点からみた前記給電部と前記隣の給電部とのなす角の自然数倍であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項２記載のプラズマ処理装置において、複数の前記給電部が配置された同一平面と前記主同軸線路の中心線との交点からみた前記給電部と前記隣の給電部とのなす角は｛３６０／（Ｍ＋１）｝°（Ｍは給電部の数）以上であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１または２記載のプラズマ処理装置において、前記給電部は、前記主同軸線路の周面に等配されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、前記主同軸線路は、前記マイクロ波供給手段が供給するマイクロ波の前記主同軸線路内での波長をλgとしたとき、前記給電部から（２Ｎ−１）・λg／４（Ｎは自然数）の箇所で短絡されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、前記マイクロ波供給手段は、前記給電部と同数が前記給電部に対応して各々設けられ、各々が互いに同期して対応する前記給電部にマイクロ波を給電することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項４記載のプラズマ処理装置において、
前記給電部は、前記主同軸線路の周面に４等分に配置され、
前記マイクロ波供給手段は、
マイクロ波発生源と、
このマイクロ波発生源から出力されたマイクロ波を１８０°位相の異なる２つの分岐マイクロ波に分岐する主分岐手段と、
この分岐手段で分岐された一方の分岐マイクロ波の位相を他方の分岐マイクロ波の位相より９０°遅らせる位相遅延手段と、
前記主分岐手段で分岐された一方の分岐マイクロ波と前記位相遅延手段で位相が遅れた他方の分岐マイクロ波とを各々１８０°位相の異なる２つの供給マイクロ波に分岐する２つの副分岐手段と
から構成されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波によりプラズマを生成し、半導体装置製造におけるエッチングやアッシング、また成膜や膜改質などの処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造において、酸化膜の形成や半導体層の結晶成長，エッチング，またアッシングなどの処理のために、プラズマ装置が多用されている。これらのプラズマ装置の中に、比較的低い圧力でも安定してプラズマを生成することができるマイクロ波プラズマ装置がある。このマイクロ波プラズマ装置は、平面アンテナを介してマイクロ波を処理容器内に導入して高密度プラズマを発生させるようにしている。
【０００３】
上記プラズマ装置について、エッチング装置に適用した場合を例に図１１を用いて説明する。このエッチング装置は、まず、側壁や底部がアルミニウムなどの導電部材から構成された円筒形状の処理容器９０１と、この処理容器９０１の上部に配置される石英などの絶縁板９０２とを備え、処理容器９０１と絶縁板９０２とで密閉容器が構成されている。この密閉容器は、処理容器９０１の底部に設けた排気口９０３より、これに連通する図示していない排気手段により真空排気され、内部が所定の真空度となるように構成されている。
【０００４】
上記密閉容器内には、エッチング対象の基板が載置される載置台９０４とこれを支える冷却手段を備えた支持台９０５と絶縁板９０６が配置されている。絶縁板９０６は処理容器９０１底部に固定され、絶縁板９０６上に支持台９０５が固定され、支持台９０５上に載置台９０４が固定されている。載置台９０４は、給電線９０７を介してマッチングボックス９０８に接続され、マッチングボックス９０８は、バイアス用の高周波電源９０９に接続されている。この高周波電源９０９は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を発生する。
また、処理容器９０１内には、導入管９１０を介して所望のエッチングガスが導入できるようにされている。
【０００５】
一方、絶縁板９０２上部には、平面アンテナ部材９２１が設けられている。この平面アンテナ部材９２１は、高さの低い中空円筒容器よりなる導波箱９２２の底板として構成されている。円板状の導波箱９２２の中心には、同軸線路９２３が接続され、この同軸線路９２３内部の内部導体９２４は、円板状の平面アンテナ部材９２１の中央部に接続される。この同軸線路９２３と内部導体９２４は、他端がマイクロ波発生器９２５に接続されている。また、導波箱９２２内には、マイクロ波の波長を短くして波長の短い管内波長とするために、所定の誘電率の誘電体９２６を収容している。
【０００６】
このプラズマ装置では、まず、処理容器９０１内を例えば０．０１〜１０Ｐａ程度の真空度にした後、次いで、導入管９１０よりエッチングガスを所定の流量で処理容器９０１内に導入する。処理容器９０１内にエッチングガスが導入されたら、マイクロ波発生器９２５より例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させ、これを同軸線路９２３，導波箱９２２に伝搬させ、平面アンテナ部材９２１より絶縁板９０２を介して処理容器９０１内にマイクロ波を導入し、エッチングガスのプラズマを発生させるようにしている。また、載置台９０４にバイアス高周波電力を印加しておくことで、載置台９０４に負の電位を発生させ、生成しているプラズマからイオンの引き出しを行うようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のプラズマ処理装置では、プラズマが均一に形成されていないという問題があった。上記プラズマ処理装置で処理容器内に生成されているプラズマの状態を観察したところ、上記平面アンテナの中心部下の領域が、周囲より高密度となっていた。このため、従来では、処理対象基板のプラズマの高密度になっている下の領域ほどエッチング処理が速く進行するなどのように、処理量にバラツキが発生していた。一般には、上記円筒形の処理容器の中心軸に、処理対象の基板およびこの基板を載置する載置台の中心軸や平面アンテナの中心軸を合わせるように、各々を配置している。このため、従来では、処理対象基板の中心ほど、エッチング処理が速く進行するなどの問題が発生していた。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、マイクロ波を用いたプラズマを、処理容器内で均一に生成できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理装置は、気密な処理容器内に配置された被処理基板を載置する載置台と、この載置台に対向配置された平面アンテナ部材と、この平面アンテナ部材に一端が接続されて他端が短絡された主同軸線路と、この主同軸線路の軸方向に垂直な同一平面上の主同軸線路の周面に配置されて同一の周方向に離れるほど位相が遅れたマイクロ波が給電される複数の給電部と、これら複数の給電部に所定の同一周波数のマイクロ波を各々給電するマイクロ波供給手段とを備えたものである。
この発明によれば、主同軸線路を伝搬するマイクロ波には、高次モードが励起する。
【００１０】
上記発明において、給電部に対する同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れは、給電部が配置された同一平面と主同軸線路の中心線との交点からみた給電部と隣の給電部とのなす角の自然数倍となっていればよい。また、給電部が配置された同一平面と主同軸線路の中心線との交点からみた給電部と隣の給電部とのなす角は｛３６０／（Ｍ＋１）｝°（Ｍは給電部の数）以上とすればよい。また、マイクロ波供給手段は、給電部と同数が給電部に対応して各々設けられ、各々が互いに同期して対応する給電部にマイクロ波を給電する構成としてもよい。
【００１１】
上記発明において、給電部は、主同軸線路の周面に等配してもよく、この中で、給電部を主同軸線路の周面に４等分に配置する場合、マイクロ波供給手段は、マイクロ波発生源と、このマイクロ波発生源から出力されたマイクロ波を、１８０°位相の異なる２つの分岐マイクロ波に分岐する主分岐手段と、この分岐手段で分岐された一方の分岐マイクロ波の位相を他方の分岐マイクロ波の位相より９０°遅らせる位相遅延手段と、主分岐手段で分岐された一方の分岐マイクロ波と、位相遅延手段で位相が遅れた他方の分岐マイクロ波とを、各々１８０°位相の異なる２つの供給マイクロ波に分岐する２つの副分岐手段とから構成すればよい。
また、上記発明において、主同軸線路は、マイクロ波供給手段が供給するマイクロ波の主同軸線路内での波長をλgとしたとき、給電部から（２Ｎ−１）・λg／４（Ｎは自然数）の箇所で短絡されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態におけるマイクロ波処理装置の構成を概略的に示す断面図である。ここでは、本発明をエッチング装置に適用した場合を例にしている。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡＡ断面を示している。また、本実施の形態では、４つの給電部を主同軸線路周面に等配した場合について説明する。
【００１３】
はじめに、本実施の形態におけるエッチング装置の構成に関して説明する。このエッチング装置は、まず、側壁や底部がアルミニウムなどの導電部材から構成された円筒形状の処理容器１０１と、円筒形状の上部に配置される石英などの絶縁板１０２とを備え、処理容器１０１と絶縁板１０２とで密閉容器が構成されている。この密閉容器は、処理容器１０１の底部に設けた排気口１０３より、これに連通する図示していない排気手段により真空排気されることで、内部が所定の真空度となるように構成されている。
【００１４】
上記密閉容器内には、エッチング対象の基板が載置される載置台１０４と、これを支える冷却手段を備えた支持台１０５と絶縁板１０６が配置されている。絶縁板１０６は、処理容器１０１底部に固定され、絶縁板１０６上に支持台１０５が固定され、支持台１０５上に載置台１０４が固定されている。載置台１０４は、給電線１０７を介してマッチングボックス１０８に接続され、マッチングボックス１０８は、バイアス用の高周波電源１０９に接続されている。この高周波電源１０９は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を発生する。また、処理容器１０１内には、導入管１１０を介して所望のエッチングガスが導入できる。
【００１５】
一方、絶縁板１０２上部には、円板状の金属体からなる平面アンテナ部材１２１が設けられている。平面アンテナ部材１２１は、図１（ｂ）に示すように、複数のスロット１２１ａが設けられている。また、平面アンテナ部材１２１は、高さの低い中空円筒容器よりなる導波箱１２２の底板として構成されている。円板状の導波箱１２２の中心には、主同軸線路１２３が接続され、この同軸線路内部の内部導体１２４は、円板状の平面アンテナ部材１２１の中央部に接続されている。また、導波箱１２２内には、マイクロ波の波長を短くして波長の短い管内波長とするために、所定の誘電率の誘電体１２６を収容している。
【００１６】
主同軸線路１２３には、この軸方向に垂直な同一平面上の主同軸線路１２３の周面に等配された第１給電部１４１ａ，第２給電部１４１ｂ，第３給電部１４１ｃ，第４給電部１４１ｄを介し、同一周波数のマイクロ波を各々給電する第１のマイクロ波供給部１４２ａ，第２のマイクロ波供給部１４２ｂ，第３のマイクロ波供給部１４２ｃ，第４のマイクロ波供給部１４２ｄからマイクロ波が給電される。第１〜第４給電部１４１ａ〜１４１ｄと第１〜第４のマイクロ波供給部１４２ａ〜１４２ｄは、各々同軸線路１４３ａ〜１４３ｄにより接続されている。各給電部より給電されるマイクロ波は、例えば２．４５ＧＨｚである。
【００１７】
また、第２〜第４のマイクロ波供給部１４２ｂ〜１４２ｄが供給するマイクロ波は、第１のマイクロ波供給部１４２ａが供給するマイクロ波とは各々９０°，１８０°，２７０°位相が異なっている。なお、主同軸線路１２３は、給電部からマイクロ波供給部が供給するマイクロ波の主同軸線路内における波長の４分の１の長さの箇所で、金属板１２３ａにより短絡されている。これは、Ｎを自然数，λgをマイクロ波の主同軸線路内における波長とすると、（２Ｎ−１）・λg／４のときに共振して効率がよくなるからである。
【００１８】
本実施の形態における上記エッチング装置によるプラズマ生成では、まず、処理容器１０１内を例えば０．０１〜１０Ｐａ程度の真空度にしたら、次いで、導入管１１０よりエッチングガスを所定の流量で処理容器１０１内に導入する。処理容器１０１内にエッチングガスが導入されたら、各マイクロ波供給部１４２ａ〜１４２ｄから供給されるマイクロ波を同軸線路１４３ａ〜１４３ｄ−主同軸線路１２３−導波箱１２２に伝搬させ、平面アンテナ部材１２１より絶縁板１０２を介して処理容器１０１内にマイクロ波を導入させる。この処理容器１０１内に導入したマイクロ波により、エッチングガスのプラズマが発生する。また、本エッチング装置では、載置台１０４にバイアス高周波電力を印加しておくことで、載置台１０４に負の電位を発生させ、生成しているプラズマからイオンの引き出しを行うようにしている。
【００１９】
本実施の形態では、図２の断面図に示すように、主同軸線路１２３の軸方向に垂直な同一平面上に第１〜第４給電部１４１ａ〜１４１ｄを備え、各々に同軸線路１４３ａ〜１４３ｄを接続している。なお、図２は、図１のＢＢ断面を示している。この同軸線路１４３ａには、第１のマイクロ波供給部より、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が給電されている。また、同軸線路１４３ｂには、同軸線路１４３ａを導波しているマイクロ波と９０°位相が異なった同一の周波数のマイクロ波が給電されている。また、同軸線路１４３ｃには、同軸線路１４３ａを導波しているマイクロ波と１８０°位相が異なった同一の周波数のマイクロ波が給電されている。同様に、同軸線路１４３ｄには、同軸線路１４３ａを導波しているマイクロ波と２７０°位相が異なった同一の周波数のマイクロ波が給電されている。すなわち、隣り合う２つの給電部には、位相が９０°異なる同一の周波数のマイクロ波が給電されている。
【００２０】
このように主同軸線路１２３に給電することで、主同軸線路１２３を導波するマイクロ波では、図３に示すような高次モードが励起する。図３は、ある時点における主同軸線路１２３の断面における電界の状態をみたものであり、上記のように給電された主同軸線路では、点線で示す分布３０１のように電界が分布する。
この結果、本実施の形態によれば、図４（ｂ）に示すように、平面アンテナ部材１２１の中心に関して点対称の位置にある２つのスロット１２１ａからの電界は、各々同一の方向を向く成分となる。これに対し、従来では、図４（ａ）に示すように、平面アンテナ部材６２１の中心に対して点対称の位置にあるスロットからの電界は、各々１８０°異なる方向を向く成分となっていた。
【００２１】
図４（ａ）に示すように、従来のように２つの電界が１８０°異なる方向を向く成分の場合、平面アンテナ部材６２１中心部において、２つの電界の垂直成分が同一方向を向いているので、強調して強め合ってしまう。このため、図４（ｃ）に示すように、処理容器内に生成されるプラズマ強度の分布をみると、処理容器内の中心部分、すなわち平面アンテナ部材中心部が高い状態となってしまう。
【００２２】
これに対し、本実施の形態では、点対称なスロットからの２つの電界が同一の方向を向いているので、図４（ｂ）に示すように、平面アンテナ部材１２１中心部において、２つの電界の垂直成分が１８０°異なる方向を向くようになり、垂直成分は打ち消し合う状態となる。また、見方を変え、主同軸線路の中心部における４つの給電部から給電された各々の電界の垂直成分の分布に注目する。ある時刻において、例えば、第１給電部からの成分は１，第２給電部からの成分は０，第３給電部からの成分は−１，第４給電部からの成分は０となる。このように、本実施の形態では、主同軸線路の中心部における垂直成分の合成電界ＥZが０となる。
このため、図４（ｄ）に示すように、処理容器内に生成されるプラズマ強度の分布をみると、処理容器内のほとんどの領域で、プラズマ強度は均一な状態となる。
【００２３】
ところで、上記実施の形態では、異なる４つのマイクロ波供給部を用い、０°，９０°，１８０°，２７０°と位相の異なる同一周波数の４つのマイクロ波を、主同軸線路の軸方向に垂直な同一平面上に等配された４つの給電部に各々給電するようにしたが、これに限るものではない。図５に示すように、１つのマイクロ波発生源５０１と９０°位相遅延手段５０２と矩形導波管５１０とにより、０°，９０°，１８０°，２７０°と位相の異なる４つのマイクロ波を生成して給電するようにしてもよい。
【００２４】
以下、図５のマイクロ波供給手段について説明する。
マイクロ波発生源５０１より生成されたマイクロ波は、まず、矩形導波管５１０のＴ字分岐点（主分岐手段）５１１で、位相０°のマイクロ波とこれより１８０°位相が異なる位相１８０°のマイクロ波とに分岐される。矩形導波管の場合、内部を導波するマイクロ波はＴＥモードとなり、Ｔ字分岐点において自然と逆位相となって（１８０°ずれて）１８０°異なる方向に導波する。
【００２５】
上記Ｔ字分岐点５１１で分岐した位相１８０°のマイクロ波は、９０°位相遅延手段（位相遅延手段）５０２により位相９０°のマイクロ波となり、Ｔ字分岐点（副分岐手段）５１２で位相９０°のマイクロ波とこれより１８０°位相が異なる位相２７０°のマイクロ波とに分岐される。また、Ｔ字分岐点５１１で分岐された位相０°のマイクロ波は、このままＴ字分岐点（副分岐手段）５１３で位相０°のマイクロ波とこれより１８０°位相が異なる位相１８０°のマイクロ波とに分岐される。
【００２６】
以上のことにより、図５のマイクロ波供給手段により、１つのマイクロ波発生源から０°，９０°，１８０°，２７０°と位相の異なる４つのマイクロ波を生成することができる。この場合、Ｔ字分岐点５１２，５１３の先の４つのマイクロ波出力部が、前述した第１〜第４のマイクロ波供給部に相当するものとも考えられる。
前述した実施の形態のように、４つの異なるマイクロ波供給部を用いて０°，９０°，１８０°，２７０°と位相の異なる４つのマイクロ波を生成する場合、４つのマイクロ波供給部を同期させる必要がある。しかしながら、図５に示すように、１つのマイクロ波発生源より４つの位相の異なるマイクロ波を生成すれば、上記のように同期させる必要が無くなり、装置を安価に構成できるようになる。
【００２７】
＜実施の形態２＞
つぎに、本発明の他の形態について説明する。上記実施の形態では、給電部を主同軸線路の周面に４等分に配置する構成としたが、これに限るものではなく、例えば３等分に配置するようにしてもよい。
図６（ａ）は、本実施の形態における主同軸線路１２３と、この主同軸線路１２３の周面に等配された３つの給電部６４１ａ，６４１ｂ，６４１ｃと、これら給電部に接続される同軸線路１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃとを示す断面図である。給電部６４１ａ，６４１ｂ，６４１ｃは、主同軸線路１２３の周面に１２０°の間隔で等配され、給電部６４１ｂには、給電部６４１ａより位相が１２０°遅れたマイクロ波が給電され、給電部６４１ｃには、給電部６４１ａより位相が２４０°遅れたマイクロ波が給電されている。
【００２８】
なお、図示していないが、前述した実施の形態と同様に、各同軸線路には、各々マイクロ波供給部より同一周波数のマイクロ波が、供給される構成となっている。ただし、本実施の形態の場合は、各マイクロ波供給部より１２０°ずつ位相が遅れたマイクロ波が、供給される構成となっている。なお、図示していない他の構成は、図１と同様であり、本実施の形態でも本発明をエッチング装置に適用した場合を例にしている。
【００２９】
本実施の形態によれば、３つのマイクロ波供給部より供給されるマイクロ波Ａ，Ｂ，Ｃの主同軸線路１２３における電界は、例えば図６（ｂ）に示すように、マイクロ波Ａの位相が０°で、このマイクロ波Ａの主同軸線路中心部における電界が「０」なら、マイクロ波Ｂとマイクロ波Ｃは符号が異なり絶対値が同一の電界となり、これらの合計は「０」となる。また、例えば図６（ｃ）に示すように、マイクロ波Ａの位相が９０°で、このマイクロ波Ａの主同軸線路中心部における電界が「１」なら、マイクロ波Ｂとマイクロ波Ｃの電界は各々「−０．５」となり、これらの合計は「０」となる。どちらからも明らかなように、本実施の形態においても、中心部の合成電界の垂直成分（ＥZ）は０となる。
【００３０】
また、３つの給電部を主同軸線路の周面に等配した場合、主同軸線路の中心部における合成電界ＥZは、以下に示す計算からも０となることがわかる。
ＥZ＝ｓｉｎＡ＋ｓｉｎＢ＋ｓｉｎＣ
＝ｓｉｎＡ＋ｓｉｎ（Ａ−１２０）＋ｓｉｎ（Ａ−２４０）
＝ｓｉｎＡ＋ｓｉｎ（Ａ＋６０−１８０）＋ｓｉｎ（Ａ−６０−１８０）
＝ｓｉｎＡ−ｓｉｎ（Ａ＋６０）−ｓｉｎ（Ａ−６０）
＝ｓｉｎＡ−｛ｓｉｎ（Ａ＋６０）＋ｓｉｎ（Ａ−６０）｝
＝ｓｉｎＡ−２ｓｉｎＡｃｏｓ６０
＝ｓｉｎＡ−ｓｉｎＡ
＝０
【００３１】
したがって、図１に示した平面アンテナ部材１２１中心部において、電界成分ＥZは打ち消し合う状態となる。このため、処理容器１０１内に生成されるプラズマ強度の分布をみると、処理容器１０１内のほとんどの領域で、プラズマ強度は均一な状態となる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、３つの給電部を主同軸線路の周面に等配したが、５つの給電部を主同軸線路の周面に等配するようにしても、上記実施の形態と同様である。５つの給電部を主同軸線路の周面に等配した場合、主同軸線路の中心部における合成電界ＥZは、以下に示す計算からも０となることがわかる。なお、ここでは、上記実施例とは周面逆の方向に給電部の位相を遅らせた場合に関して計算した。
【００３３】
ＥZ=sinA+sin(A+72)+sin(A+144)+sin(A+216)+sin(A+288)
=sinA+sin(A-18+90)+sin(A-36+180)+sin(A+36+180)+sin(A+18+270)
=sinA+cos(A-18)-sin(A-36)-sin(A+36)-cos(A+18)
=sinA+｛cos(A-18)-cos(A+18)｝-｛sin(A-36)+sin(A+36)｝
=sinA+2sinAsin18-2sinAcos36
=sinA+0.618sinA-1.618sinA
=０
【００３４】
以上説明したことから明らかなように、４つの給電部を主同軸線路の周面に等配した場合、給電部に対する同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れは、３６０°／４＝９０°とし、また３つの給電部を主同軸線路の周面に等配した場合、給電部に対する同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れは、３６０°／３＝１２０°とし、また５つの給電部を主同軸線路の周面に等配した場合、給電部に対する同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れは、３６０°／５＝７２°とすれば、主同軸線路の中心部における合成電界ＥZは「０」となる。すなわち、２以上の自然数であるＭ個の給電部を主同軸線路の周面に等配した場合、給電部に対する同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れは、３６０°／Ｍとすれば、上記実施の形態と同様の効果が得られるようになる。
【００３５】
＜実施の形態３＞
つぎに、本発明の他の形態について説明する。上記実施の形態では、給電部を主同軸線路の周面に等配する構成としたが、これに限るものではない。以下、互いに異なる間隔に、３つの給電部を配置した場合を例に説明する。
図７（ａ）は、本実施の形態における主同軸線路１２３と、この主同軸線路１２３の周面に配置された３つの給電部７４１ａ，７４１ｂ，７４１ｃと、これら給電部に接続される同軸線路１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃとを示す断面図である。
【００３６】
本実施の形態では、各給電部の配置間隔は不均等であり、まず各給電部が配置された同一平面と主同軸線路１２３の中心線との交点からみた給電部７４１ａと隣の給電部７４１ｂとのなす角が、１３０°となっている。また、各給電部が配置された同一平面と主同軸線路１２３の中心線との交点からみた給電部７４１ａと隣の給電部７４１ｃとのなす角が、２４０°となっている。
【００３７】
加えて、本実施の形態では、給電部７４１ｂには、給電部７４１ａより位相が１３０°遅れたマイクロ波が給電され、給電部７４１ｃには、給電部７４１ａより位相が２４０°遅れたマイクロ波が給電されている。
なお、図示していないが、前述した実施の形態と同様に、各同軸線路には、各々マイクロ波供給部より同一周波数のマイクロ波が供給される構成となっている。また、図示していない他の構成は、図１と同様であり、本実施の形態でも本発明をエッチング装置に適用した場合を例にしている。
【００３８】
本実施の形態によれば、３つのマイクロ波供給部より供給されるマイクロ波Ａ，Ｂ，Ｃの主同軸線路１２３における電界は、例えば図７（ｂ）に示すように、マイクロ波Ａの位相が０°で、このマイクロ波Ａの主同軸線路中心部における電界が「０」なら、マイクロ波Ｂとマイクロ波Ｃは符号が異なる電界となる。したがって、給電部を等配しなくても、主同軸線路１２３の中心部の合成電界の垂直成分ＥZの強度が、前述した従来の技術に比較して、緩和されるようになる。
【００３９】
同様に、２以上の自然数であるｎ個の給電部を主同軸線路の周面に配置した場合、給電部に対する同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れを、給電部が配置された同一平面と主同軸線路の中心線との交点からみた給電部と隣の給電部とのなす角とすれば、主同軸線路の中心部の合成電界ＥZの強度が、前述した従来の技術に比較して、緩和されるようになる。ただし、給電部が配置された同一平面と主同軸線路の中心線との交点からみた各々の給電部間のなす角度は、｛３６０／（Ｍ＋１）｝°（Ｍは給電部の数）以上としたほうがよい。この角度をあまり狭くすると、上記合成電界ＥZの強度緩和効果があまり得られない。
【００４０】
ところで、上記実施の形態では、複数の給電部における主同軸線路を１周したときの位相差を３６０°とし、主同軸線路の有効周囲長（図８）をおよそ波長程度（約λgから１．５λg程度が望ましい）としたが、これに限るものではない。
例えば４つの給電部を主同軸線路の周面に等配した場合、給電部に対する同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れを７２０°／４＝１８０°としてもよい。
この場合、主同軸線路の有効周囲長をおよそ２波長程度（約２λgから２．５λg程度が望ましい）とすれば、４つの給電部から給電されたマイクロ波の中心部分における電界強度は、図９に示すようになり、主同軸線路１２３の中心部の合成電界の垂直成分ＥZの強度が０になる。
【００４１】
このように、Ｍ個の給電部を主同軸線路の周面に配置した場合、給電部に対する同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れを、給電部が配置された同一平面と主同軸線路の中心線との交点からみた給電部と隣の給電部とのなす角のＬ（自然数）倍とすれば、上記実施の形態と同様の効果が得られるようになる。この場合、主同軸線路の有効周囲長は、およそＬ×λg〜（Ｌ＋１）×λg、特にＬ×λgから｛Ｌ＋（１／２）｝×λg程度が望ましい。λgは、主同軸線路内のマイクロ波の波長である。
【００４２】
なお、上記実施の形態は、本発明に係るプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した場合を例に説明したが、例えば、プラズマＣＶＤ装置などの他のプラズマ処理装置に適用してもよいことはいうまでもない。また、図１０に示すように、第１〜第４給電部１４１ａ〜１４１ｄに接続する同軸線路１４３ａ〜１４３ｄの途中に、各々負荷整合器１００１を設置するようにしてもよい。加えて、負荷整合器１００１に複数の方向性結合器から構成された電力検出器を付加し、自動負荷整合器とすれば、さらによい結果が得られる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、平面アンテナ部材にマイクロ波を給電する主同軸線路においては、高次モードが励起した状態となるので、平面アンテナ部材から放射されるマイクロ波の垂直方向の電界成分が均一となり、マイクロ波を用いたプラズマを、処理容器内で均一に生成できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図（ａ）と平面アンテナ部材（ｂ）である。
【図２】  図１のＢＢ断面を示す断面図である。
【図３】  図１の主同軸線路１２３における電界分布を示す説明図である。
【図４】  平面アンテナ部材から放射されるマイクロ波の電界を示す説明図とこのマイクロ波により生成するプラズマの分布を示す分布図である。
【図５】  本発明の他の形態におけるマイクロ波供給手段の構成を示す構成図である。
【図６】  本発明の他の形態におけるプラズマ処理装置の一部構成を示す断面図（ａ）と電界の分布を示す説明図（ｂ），（ｃ）である。
【図７】  本発明の他の形態におけるプラズマ処理装置の一部構成を示す断面図（ａ）と電界の分布を示す説明図（ｂ）である。
【図８】  主同軸線路の有効周囲長を説明する説明図である。
【図９】  本発明の他の形態におけるプラズマ処理装置の主同軸線路における電界の分布を示す説明図である。
【図１０】  本発明の他の形態におけるプラズマ処理装置の一部構成を示す構成図である。
【図１１】  従来よりあるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１…処理容器、１０２…絶縁板、１０３…排気口、１０４…載置台、１０５…支持台、１０６…絶縁板、１０７…給電線、１０８…マッチングボックス、１０９…高周波電源、１１０…導入管、１２１…平面アンテナ部材、１２１ａ…スロット、１２２…導波箱、１２３…主同軸線路、１２４…内部導体、１２６…誘電体、１４１ａ…第１給電部、１４１ｂ…第２給電部、１４１ｃ…第３給電部、１４１ｄ…第４給電部、１４２ａ…第１のマイクロ波供給部、１４２ｂ…第２のマイクロ波供給部、１４２ｃ…第３のマイクロ波供給部、１４２ｄ…第４のマイクロ波供給部、１４３ａ〜１４３ｄ…同軸線路、９０１…処理容器、９０２…絶縁板、９０３…排気口、９０４…載置台、９０５…支持台、９０６…絶縁板、９０７…給電線、９０８…マッチングボックス、９０９…高周波電源、９１０…導入管、９２１…平面アンテナ部材、９２２…導波箱、９２３…同軸線路、９２４…内部導体、９２３…同軸線路、９２４…内部導体、９２５…マイクロ波発生器、９２６…誘電体。
【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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