(57)【要約】      （修正有）【課題】透過窓内に形成されるマイクロ波の定在波波形の再現性を高め、その結果、発生するプラズマの分布や密度の均一化、プラズマ処理装置間に生じる再現性などの差の問題を解決できうるマイクロ波透過窓、マイクロ波プラズマ発生装置及びマイクロ波プラズマ処理装置を提供すること。【解決手段】誘電体からなる透過窓３０と、透過窓３０の外周部の全周に当接するように設けられマイクロ波を反射させる材料からなる周辺部材３１と、を備え、周辺部材３１は、少なくとも一箇所の可動の接合部を有する。【選択図】図１
2007220700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体からなる透過窓と、
前記透過窓の外周部の全周に当接するように設けられマイクロ波を反射させる材料からなる周辺部材と、
を備え、
前記周辺部材は、少なくとも一箇所の可動の接合部を有することを特徴とするマイクロ波透過窓。
【請求項２】
前記接合部は、可動の当接部を有することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波透過窓。
【請求項３】
前記周辺部材は、弾性体からなることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波透過窓。
【請求項４】
前記周辺部材の外側に、前記周辺部材を前記透過窓に向けて付勢するための付勢手段をさらに設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のマイクロ波透過窓。
【請求項５】
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内のプラズマを生成する空間に処理ガスを導入する手段と、
前記処理チャンバに取り付けられた請求項１〜４のいずれか１つに記載のマイクロ波透過窓と、
を備え、
前記マイクロ波透過窓を介して導入されるマイクロ波により前記プラズマを生成する空間においてプラズマを生成可能としたことを特徴とするマイクロ波プラズマ発生装置。  
【請求項６】
前記プラズマ発生装置を備え、
前記生成された前記プラズマによって被処理物のプラズマ処理を実施可能としたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波透過窓、マイクロ波プラズマ発生装置及びマイクロ波プラズマ処理装置に関し、特に、マイクロ波透過窓内に発生する定在波の再現性に優れたマイクロ波透過窓及びこれを備えたマイクロ波プラズマ発生装置、マイクロ波プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを利用したドライプロセスは、半導体製造装置、金属部品の表面硬化、プラスチック部品の表面活性化、無薬剤殺菌など、幅広い技術分野において活用されている。例えば、半導体や液晶ディスプレイなどの製造に際しては、アッシング、ドライエッチング、薄膜堆積あるいは表面改質などの各種のプラズマ処理が用いられている。プラズマを利用したドライプロセスは、低コストで、高速であり、薬剤を用いないために環境汚染を低減できる点でも有利である。
【０００３】
このようなプラズマ処理を行う装置の代表的なものして、波長数１００ＭＨｚ〜数１０ＧＨｚのマイクロ波によりプラズマを励起する「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置がある。マイクロ波励起型のプラズマ源は、高周波プラズマ源などに比べてプラズマ電位が低いので、ダメージ無しのレジスト・アッシング（resist ashing）や、バイアス電圧を印加した異方性エッチングなどに広く使われる。
【０００４】
処理すべき半導体ウェーハや液晶ディスプレイ用ガラス基板は、年々大面積化が進められているため、これらをプラズマ処理するために大面積にわたって密度が高く且つ均一なプラズマ発生装置が必要とされている。
【０００５】
このような要求に対して、各種のプラズマ処理装置が提案されている。  
図１４は、本発明者が本発明に至る過程で検討したマイクロ波励起型プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。  
この装置は、処理チャンバ１０と、この処理チャンバ１０の上面に設けられた平板状の誘電体板からなる透過窓３０と、透過窓３０の外側に設けられたマイクロ波導波管２０と、透過窓３０の下方の処理空間において半導体ウェーハなどの被処理物Ｗを載置して保持するためのステージ１６と、を有する。
【０００６】
処理チャンバ１０は、真空排気系Ｅにより形成される減圧雰囲気を維持可能であり、処理空間に処理ガスを導入するためのガス導入管（図示せず）が適宜設けられている。    
例えば、このプラズマ処理装置を用いて被処理物Ｗの表面にエッチング処理を施す際には、まず、被処理物Ｗが、その表面を上方に向けた状態でステージ１６の上に載置される。次いで、真空排気系Ｅによって処理空間が減圧状態にされた後、この処理空間に、処理ガスとしてのエッチングガスが導入される。その後、処理空間に処理ガスの雰囲気が形成された状態で、マイクロ波導波管２０からスロットアンテナ２０Ｓにマイクロ波Ｍが導入される。
【０００７】
マイクロ波Ｍは、スロットアンテナ２０Ｓから透過窓３０に向けて放射される。透過窓３０は石英やアルミナなどの誘電体からなり、マイクロ波Ｍは、透過窓３０を伝搬して、処理チャンバ１０内の処理空間に放射されるが、この時、透過窓３０内に定在波が形成される。処理チャンバ１０内の処理空間に放射されたマイクロ波Ｍのエネルギーにより、処理ガスのプラズマＰが形成される。
【０００８】
このようにして励起されたプラズマＰ中においては、イオンや電子が処理ガスの分子と衝突することにより励起された原子や分子、遊離原子（ラジカル）などの励起活性種（プラズマ生成物）が生成される。これらプラズマ生成物は、矢印Ａで表したように処理空間内を拡散して被処理物Ｗの表面に飛来し、エッチングなどのプラズマ処理が行われる。
【０００９】
ところで、前述のようにマイクロ波Ｍは、透過窓３０を伝搬して、チャンバ１０内の処理空間に放射される。そのため、透過窓３０はマイクロ波Ｍの導入に係わる重要要素と位置づけられ、その外周部分においても下記の技術が提案されている。
【００１０】
特許文献１には、透過窓の外周部部分を金属で被覆する技術が開示されている。特許文献１に開示されている技術は、透過窓の外周部部分におけるマイクロ波の漏洩を防止し、昇温効率とパッキングシール部の長寿命化を図るものである。  
特許文献２には、透過窓の外周部部分をシールド材で覆う技術が開示されている。特許文献２に開示されている技術は、シールド材によりチャンバの外部に電磁界が漏れないようにしたものである。  
特許文献３には、透過窓の外周部部分に定在波制御部を設ける技術が開示されている。特許文献３に開示されている技術は、定在波制御部により透過窓内部の定在波電界分布を適正化し、プラズマ処理の均一化を図るものである。
【００１１】
ところが、これまで透過窓の熱膨張と透過窓内に形成される定在波に関しては、配慮がされていなかった。
【００１２】
図１５は、図１４に表したマイクロ波励起型プラズマ処理装置のマイクロ波透過窓取り付け部分の拡大図である。同図については、図１４と同じ部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。  
透過窓３０は、Ｏリングのようなシール部材５０により処理チャンバ１０に気密に取り付けられる。前記のように透過窓３０内には定在波４０が形成される。
【００１３】
前述したように、プラズマ処理装置においては、処理ガスのプラズマが形成されるが、この時、プラズマからの輻射熱を受けて透過窓３０の温度が上昇する。その結果、透過窓３０は膨張するが、誘電体製の透過窓３０と金属製の透過窓取り付け部分との熱膨張率が異なるため、膨張時の相互干渉が防止できるよう、透過窓３０の外周部分と処理チャンバ１０との間に隙間ｄを設けている。
【００１４】
定在波４０は、透過窓３０の外周部分と処理チャンバ１０との間に存在する隙間ｄの影響を受ける。すなわち、隙間ｄの有無、大きさによりマイクロ波の反射状況が異なり定在波の波形が変化してしまうという問題があった。そして、定在波波形が変化するとプラズマＰの分布や密度に影響を与え、処理能力や製品品質にも影響を及ぼす。
【００１５】
理論的には、隙間ｄが一定ならば同じ定在波波形を再現し得る。そのため、プロセス条件を調整することで各処理プロセスにおける対応が可能なようにもみえるが、実際には、プラズマ処理装置の輸送、経時的変化、メンテナンスなどで隙間ｄが変わってしまい、前述したような定在波波形の再現性に問題が生じる。
【００１６】
ここで、特許文献１〜３には、透過窓の外周を金属やシールド材などで覆う技術が記載されている。このように、透過窓の外周部分を覆えば、前記の隙間ｄは０（ゼロ）となり、定在波波形の再現性に関する問題は解消できるようにも思える。しかし、透過窓の外周を金属やシールド材などの構造体で覆うと、透過窓とこれら構造体との熱膨張率の差により熱応力が発生したり、また、隙間が発生するという問題がある。この場合、熱応力が発生すると透過窓や構造体の破損を招き、また、隙間ができると電磁界が漏れたり、特許文献３のようなものでは流動体が漏れ出すなどの問題を生じる。
【００１７】
また、特許文献１に記載されているように、透過窓の外周部部分を蒸着膜の様な薄膜で覆うものでは、前述の熱応力の問題は起きにくい。しかし、透過窓が膨張と収縮を繰り返す間にこの薄膜が剥がれるなどして、電磁界が漏れ出すなどの問題が生ずる。
【特許文献１】特開昭５９−１００５３６号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６３７２号公報
【特許文献３】特開２００２−２８０３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、透過窓内に形成されるマイクロ波の定在波波形の再現性を高め、その結果、発生するプラズマの分布や密度の均一化、プラズマ処理装置間に生じる再現性などの差の問題を解決できうるマイクロ波透過窓、マイクロ波プラズマ発生装置及びマイクロ波プラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一態様によれば、
誘電体からなる透過窓と、
前記透過窓の外周部の全周に当接するように設けられマイクロ波を反射させる材料からなる周辺部材と、
を備え、
前記周辺部材は、少なくとも一箇所の可動の接合部を有することを特徴とするマイクロ波透過窓が提供される。
【００２０】
また、本発明の他の一態様によれば、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内のプラズマを生成する空間に処理ガスを導入する手段と、
前記処理チャンバに取り付けられた前記マイクロ波透過窓と、
を備え、
前記マイクロ波透過窓を介して導入されるマイクロ波により前記プラズマを生成する空間においてプラズマを生成可能としたことを特徴とするマイクロ波プラズマ発生装置が提供される。
【００２１】
また、本発明の他の一態様によれば、
前記プラズマ発生装置を備え、
前記生成された前記プラズマによって被処理物のプラズマ処理を実施可能としたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、透過窓内に形成されるマイクロ波の定在波波形の再現性を高めることができる。その結果、発生するプラズマの分布や密度の均一化、プラズマ処理装置間に生じる再現性などの差の問題を解決できうるマイクロ波透過窓、マイクロ波プラズマ発生装置及びマイクロ波プラズマ処理装置を提供することができ、産業上のメリットは多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、具体例を参照しつつ詳細に説明する。  
図１は、本発明の実施の態様にかかるマイクロ波透過窓の取り付け部分の拡大断面図である。すなわち、同図は、図１５に表したようなプラズマ処理装置の処理チャンバ１０の上部の一部を表す。同図については、図１５に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。  
また、図２は、図１のＢ−Ｂ断面を表す模式図である。  
図１及び図２に表したように、透過窓３０の外周部には、その全周に当接するように周縁部材３１が設けられている。周縁部材３１は、通常、アルミニウムなどの金属で形成することができるが、これに限定されるものではなくマイクロ波を反射する材料であれば良い。このように、透過窓３０の外周部に周縁部材３１を当接させることにより、透過窓３０の設置位置が変わったとしてもマイクロ波Ｍは当接面で反射され、定常波波形は安定する。その結果、プラズマＰの密度や分布も安定し、均一性の高いプラズマ処理（例えば、前記のアッシング処理）が行えることとなる。
【００２４】
そして、図２に表したように、周縁部材３１には、可動の接合部分３２が設けられている。このような接合部分３２を設けることにより、前述した熱応力の問題を解決できる。すなわち、プラズマＰからの輻射熱で透過窓３０が膨張しても接合部分３２がずれることで熱応力の発生をなくしたり、緩和することができる。そのため、透過窓３０や周縁部材３１の破損を防止しつつ、安定した定常波波形を維持させ、均一性の高いプラズマ処理をすることができる。
【００２５】
周縁部材３１は、弾性体により形成することが望ましい。弾性体で作れば、透過窓３０との密着性が増す上、熱応力の緩和にもさらに効果を発揮することができるからである。周縁部材３１の厚みは、弾性変形や耐久性などを考慮して１〜５ｍｍ程度に選ばれるが、これに限定されるわけではない。また、周縁部材３１の内周寸法を、常温時の透過窓３０の外周寸法より若干小さめにするとさらに透過窓３０との密着性を上げることができる。
【００２６】
以下、本実施形態のマイクロ波透過窓の取り付け部の作用効果について、実験例を参照しつつ説明する。  
図３は、透過窓３０の外周部分と処理チャンバ１０との間に存在する隙間ｄの影響を説明するための概念図である。すなわち、同図は、図１４に表したようなプラズマ処理装置の処理チャンバ１０の上部を表す。図３については、図１４、図１５で説明したものと同じ部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００２７】
本具体例の場合、透過窓３０の左外周部（Ａ部）は処理チャンバ１０の内壁面と当接し、逆に右外周部（Ｂ部）は処理チャンバ１０内壁から離れて隙間ｄが生じている。
【００２８】
マイクロ波Ｍは、図示しないマイクロ波発生手段で発生した後、マイクロ波導波管２０内を伝搬する。マイクロ波導波管２０を伝搬したマイクロ波Ｍは、スロットアンテナ２０Ｓから透過窓３０に向けて放射される。透過窓３０に向けて放射されたマイクロ波Ｍは透過窓３０内を伝搬し、定在波を形成する。
【００２９】
ここで、定在波は透過窓３０の外周部分と処理チャンバ１０との間の隙間ｄの影響を受ける。すなわち、隙間ｄの有無、大きさによりマイクロ波の反射状況が異なり定在波の波形が変化する。  
図４（ａ）は、透過窓３０の左外周部（Ａ部）の拡大図である。  
同図に例示したように、透過窓３０と処理チャンバ１０の内壁面（金属面）が当接している場合には、当接面で入射波６０ａが全反射する。  
図４（ｂ）は、透過窓３０の右外周部（Ｂ部）の拡大図である。  
同図に例示したように、透過窓３０と処理チャンバ１０の内壁面（金属面）との間に隙間ｄがある場合には、入射波６０ａの入射角度θが浅くなると屈折波６０ｂが発生する。屈折波が発生するときの条件は透過窓の材料である誘電体の誘電率、隙間（空気）の誘電率が関係する。例えば、透過窓の材質を石英とすれば誘電率は３．５８であり、隙間（空気）の誘電率は１であるので、屈折波６０ｂが発生する限界の入射波６０ａの入射角度θ、いわゆる臨界角は約３２°となる。
【００３０】
入射波６０ａの入射角度θが浅いと（前記の例では、約３２°より小さいと）屈折波が発生し、反射面は透過窓３０の端面とはならず、隙間ｄの先にある処理チャンバ１０の内壁面（金属面）となる。そして、隙間ｄの距離が変動すれば、屈折波６０ｂが処理チャンバ１０の内壁面（金属面）にあたる位置が変わり反射波６０ｃの位置も変動してしまう。このように、隙間ｄの有無、大きさによりマイクロ波の反射状況が異なり定在波の波形が変化することとなる。
【００３１】
発明者は、隙間ｄの有無が与える影響（定在波波形の変動が与える影響）を、アッシングレートの変動により定量的に評価した。  
図５は、処理チャンバ１０を上方から眺めた図である。同図に表したように、導入されるマイクロ波Ｍは、チャンバ１０のＹ１からＹ２に向かって進行する。  
図６及び図７は、透過窓３０の位置（隙間ｄの有無）とアッシングレートとの関係を表すグラフである。  
ここで、アッシングの条件としては、アッシングガスとして酸素を３００ｓｃｃｍ、処理圧力を４０．５Ｐａ、マイクロ波パワーを２ｋｗとした。
【００３２】
図６（ａ）は、透過窓３０を図５に表したＹ２側の処理チャンバ１０の内壁面（金属面）に当接させた場合のアッシングレートの変動を示すグラフである。図６（ａ）におけるＸ軸は図５におけるＸ１−Ｘ２軸に対応し、図６（ａ）におけるＹ軸は図５におけるＹ１−Ｙ２軸に対応する。グラフの横軸はアッシングレートの測定位置を示し、０点は処理チャンバ１０の中心すなわち図５のｃ点に対応する。図６（ａ）から明らかなように、この場合のアッシングレートの変動はその平均値からプラスマイナス１４．５％となっている。
【００３３】
図６（ｂ）は、透過窓３０を図５のｃ、すなわち処理チャンバ１０の中心に配置した場合のアッシングレートの変動を示すグラフである。図６（ｂ）から明らかなように、この場合のアッシングレートの変動はその平均値からプラスマイナス１９．１％となっている。
【００３４】
図６（ｃ）は、透過窓３０を図５のＹ１側の処理チャンバ１０の内壁面（金属面）に当接させた場合のアッシングレートの変動を示すグラフである。図６（ｃ）から明らかなようにこの場合のアッシングレートの変動はその平均値からプラスマイナス２２．２％となっている。
【００３５】
図７（ａ）は、透過窓３０を図５のＸ１側の処理チャンバ１０の内壁面（金属面）に当接させた場合のアッシングレートの変動を示すグラフである。同図から明らかなようにこの場合のアッシングレートの変動はその平均値からプラスマイナス１６．８％となっている。
【００３６】
図７（ｂ）は、透過窓３０を図５のＸ２側の処理チャンバ１０の内壁面（金属面）に当接させた場合のアッシングレートの変動を示すグラフである。同図から明らかなようにこの場合のアッシングレートの変動はその平均値からプラスマイナス１５．８％となっている。
【００３７】
図６及び図７から、まず第一に、透過窓３０の設置位置が変わればアッシングレートの変動幅も変わることがわかる。これは、前記したように透過窓３０の設置位置が変われば隙間ｄが変わり定在波波形も変わるためである。また第二に、マイクロ波Ｍの進行方向手前側に隙間ｄがあれば影響が小さく、進行方向奥側に隙間ｄがあれば影響が大きくなり、マイクロ波Ｍの進行方向に直角方向の隙間ｄは進行方向の隙間ｄよりも影響が少ないことがわかる。このことは、特定の方向（進行方向奥側）の隙間ｄを無くしたり制御することでアッシングレートの変動を抑えることができることを意味する。
【００３８】
これに対して、図１及び図２に例示した本実施形態の構造によれば、透過窓３０の外周部に周縁部材３１を当接させることにより、透過窓３０の設置位置が変わったとしてもマイクロ波Ｍは当接面で反射され、定常波波形は安定する。その結果、プラズマＰの密度や分布も安定し、均一性の高いプラズマ処理（例えば、前記のアッシング処理）が行えることとなる。
【００３９】
図８は、図１及び図２に例示した周縁部材３１の接合部分３２の構造を例示する拡大図である。  
本具体例の場合、接合部分３２は斜面３２ａ、斜面３２ｂで形成され、互いに当接しつつ摺動可動とされている。このように、接合部分３２が当接するような構成となっているため、この部分からマイクロ波Ｍが外部に漏洩することはない。そして、透過窓３０が熱膨張したときは、斜面３２ａ、斜面３２ｂがずれることで熱応力の発生をなくしたり、緩和することができる。なお、説明の便宜上、斜面３２ｂが透過窓３０側にあることにしたが、斜面３２ａが透過窓３０側にあっても良い。
【００４０】
図９は、接合部分３２の第２の具体例を表す模式図である。  
本具体例の場合、接合部分３２は段差３２ｃ、段差３２ｄで形成され、互いに当接するようになっている。このように、接合部分３２が当接するような構成となっているため、この部分からマイクロ波Ｍが外部に漏洩することはない。透過窓３０が熱膨張したときは、段差３２ｃ、段差３２ｄがずれることで熱応力の発生をなくしたり、緩和することができる。隙間Ｓ１は、段差３２ｃ、段差３２ｄがずれたときの干渉を防止するためのものである。説明の便宜上、二箇所の隙間Ｓ１は同寸法としているが、必ずしも同寸法である必要はない。また、常温の透過窓３０の外周に周縁部材３１を装着したとき、隙間Ｓ１は、０またはこれより大きな寸法となるよう適宜選択することができる。なお、説明では、段差３２ｄが透過窓３０側にあることにしたが、段差３２ｃが透過窓３０側にあっても良い。
【００４１】
図１０は、接合部分３２の第３の具体例を表す模式図である。  
本具体例の場合、接合部分３２は重ね合わせ部３２ｅ、重ね合わせ部３２ｆで形成され、互いに当接するようになっている。このように、接合部分３２が当接するような構成となっているため、この部分からマイクロ波Ｍが外部に漏洩することはない。透過窓３０が熱膨張したときは、重ね合わせ部３２ｅ、重ね合わせ部３２ｆがずれることで熱応力の発生をなくしたり、緩和することができる。重ね合わせ部３２ｅ、重ね合わせ部３２ｆの寸法は、透過窓３０の熱膨張寸法を考慮しつつ適宜選択することができる。本実施形態の場合、周縁部材３１の厚みをある程度薄くすれば、部材自身の有するたわみ性で重ね合わせ部３２ｅを形成することができる。そのため、接合部分３２のための特別な加工が必要なくなるという利点をも有する。なお、説明の便宜上、重ね合わせ部３２ｆが透過窓３０側にあることにしたが、重ね合わせ部３２ｅが透過窓３０側にあっても良い。
【００４２】
図９及び図１０に表した具体例においては、周縁部材３１と透過窓３０の間に空間（Ｓ１またはＳ２の部分）ができる。そのため、この部分で屈折波が生じることとなるが、この空間はわずかなためその影響は少ない。また、図３に関して説明したように、マイクロ波Ｍの進行方向によっては影響を受けにくい方向が存在する。そのため、この空間の設置方向を影響を受けにくい方向とすれば、さらに屈折波の影響を抑えることができる。
【００４３】
なお、接合部分３２の形状は図８〜図１０に例示したものには限られず、同様の機能を有するものを適宜選択することができる。また、図８〜図１０に例示したものは接合部分３２が一箇所のものであるがこれに限定されるものではなく、適宜接合数を決めることができる。
【００４４】
図１１（ａ）は、本発明の他の実施の態様にかかるマイクロ波透過窓取り付け部分の拡大図である。また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す図である。  
図４に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して、説明は省略する。  
透過窓３０の外周部には、周縁部材３１が当接するように設けられる。ここで、説明の便宜上、接合部分（３２ｅ、３２ｆ）の形状を図１０に例示したものとしたがこれに限定されるわけではなく、前記した他の例も含めて、同様の機能を有するものを適宜選択することができる。  
本具体例においては、周縁部材３１と処理チャンバ１０の内壁面（金属面）との間に付勢部材３４が設けられている。このような付勢部材３４により周縁部材３１は透過窓３０に当接されるので、密着性を高めた上、熱応力の緩和にも効果を期待することができる。また、接合部分を複数箇所設けるような場合や周縁部材３１の弾性力が小さい場合などでも、このような付勢部材３４を設けることで周縁部材３１と透過窓３０の密着性を高く保つことができる。付勢部材３４は、例えば、コイルバネ、板バネ、ねじりコイルバネ、ゴムなどの弾性体が考えられるが、これに限定されるものではない。例えば、空気圧や電磁力などで付勢力を発生させる部材を設けるようにしても良い。付勢部材３４の数も図示したものに限定されず、配置位置も適宜選択が可能であるが、対称配置とした方が望ましい。
【００４５】
以上図１〜図１１を参照しつつ、本発明において用いることができるマイクロ波透過窓の具体例について説明した。しかし、本発明は、これら具体例を用いたものに限定されるものではない。例えば、マイクロ波透過窓の形状を円盤状としたが、平面形状は三角形、矩形、多角形、楕円など任意に選択が可能である、また、厚さ方向の寸法も一定である必要はなく中央部が厚いもの、周縁部が厚いものなど任意に選択が可能である。
【００４６】
図１２は、本発明の実施例のマイクロ波プラズマ発生装置の構造を表す模式図である。このプラズマ発生装置は、処理チャンバ１０と、この処理チャンバ１０の上面に設けられた平板状の誘電体板からなる透過窓３０と、透過窓３０の外側に設けられたマイクロ波導波管２０と、を有する。
【００４７】
処理チャンバ１０は、図示しない真空排気系により形成される減圧雰囲気を維持可能であり、処理空間に処理ガスを導入するためのガス導入管（図示せず）が適宜設けられている。      
このマイクロ波プラズマ発生装置においては、まず、図示しない真空排気系によって処理空間が減圧状態にされた後、この処理空間に処理ガスが導入される。その後、処理空間に処理ガスの雰囲気が形成された状態で、マイクロ波導波管２０からスロットアンテナ２０Ｓにマイクロ波Ｍが導入される。
【００４８】
マイクロ波Ｍは、スロットアンテナ２０Ｓから透過窓３０に向けて放射される。透過窓３０は石英やアルミナなどの誘電体からなり、マイクロ波Ｍは、透過窓３０を伝搬して、透過窓３０内に定在波を形成する。この時、前記したように、周縁部材３１が透過窓３０の外周部に当接しているので、反射面が安定し定在波波形も安定する。そのため、プラズマＰの密度や分布も安定し、均一性の高いプラズマが生成できる。なお、便宜上、周縁部材３１を図１１で説明したものとしているが、これに限定されるものではなく、前記説明したものも含めて同様の機能を有するものを適宜選択して用いることができる。
【００４９】
透過窓３０に向けて放射されたマイクロ波Ｍは、処理チャンバ１０内の処理空間に放射される。そして、この放射されたマイクロ波Ｍのエネルギーにより、処理ガスのプラズマＰが形成される。このようにして励起されたプラズマＰ中においては、イオンや電子が処理ガスの分子と衝突することにより、励起された原子や分子、遊離原子（ラジカル）などの励起活性種（プラズマ生成物）が生成される。
【００５０】
図１３は、本発明の実施例のマイクロ波プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。マイクロ波プラズマ発生装置の部分は、図１２で説明したものと同様のため、同じ要素には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。  
透過窓３０の下方の処理空間において半導体ウェーハなどの被処理物Ｗを載置して保持するためのステージ１６を有する。また、処理チャンバ１０の底部には、処理チャンバ１０内を減圧排気するための真空排気系Ｅが接続されている。
【００５１】
このマイクロ波プラズマ処理装置においては、前記のマイクロ波プラズマ発生装置で生成した、励起された原子や分子、遊離原子（ラジカル）などの励起活性種（プラズマ生成物）を矢印Ａで表したように処理空間内を拡散させ、被処理物Ｗの表面に飛来させ、エッチングなどのプラズマ処理を行う。この時、前記したように、周縁部材３１が透過窓３０の外周部に当接しているので、反射面が安定し定在波波形も安定する。そのため、プラズマＰの密度や分布も安定し均一性の高いプラズマが生成でき、その結果安定したプラズマ処理ができる。なお、便宜上、周縁部材３１を図１１で説明したものとしているが、これに限定されるものではなく、前記説明したものも含めて同様の機能を有するものを適宜選択して用いることができる。
【００５２】
以上具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００５３】
例えば、本発明において用いる導波管などの要素は、図示した形状、サイズのものには限定されず、その断面形状、壁面厚、開口の形状やサイズなどは適宜変更して同様の作用効果が得られ、本発明の範囲に包含される。
【００５４】
また、処理チャンバの形状やサイズ、あるいはステージなどの配置関係についても、図示したものには限定されず、プラズマ処理の内容や条件などを考慮して適宜決定することができる。また、透過窓はプラズマ発生室の上面だけでなく側面や下面に付設してもよく、または、これらを組み合わせてもよい。つまり、プラズマ発生室に複数の透過窓を付設してもよい。このようにすれば、被処理物の形状やサイズに合わせて均一あるいは所定の密度分布を有する大面積のプラズマを形成することが可能となる。
【００５５】
マイクロ波の導入に関しても、導波管を使用するものに限定されず、例えば、ラジアルラインスロットアンテナのようなものを使用したものでも良い。
【００５６】
さらにまた、上述した具体例においては、マイクロ波透過窓部の要部構成のみ説明したが、本発明は、このようなマイクロ波透過窓部を有する全てのマイクロ波プラズマ発生装置、マイクロ波プラズマ処理装置も包含し、例えば、エッチング装置、アッシング装置、薄膜堆積装置、表面処理装置、プラズマドーピング装置などとして実現したマイクロ波プラズマ発生装置、マイクロ波プラズマ処理装置のいずれもが本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の態様にかかるマイクロ波透過窓取り付け部分の拡大図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図３】透過窓の外周部分と処理チャンバとの間に存在する隙間の影響を説明するための概念図である。
【図４】透過窓外周部の拡大図である。
【図５】処理チャンバ１０を上方から眺めた図である。
【図６】透過窓３０の位置（隙間ｄの有無）とアッシングレートとの関係を表すグラフである。
【図７】透過窓３０の位置（隙間ｄの有無）とアッシングレートとの関係を表すグラフである。
【図８】周縁部材３１の接合部分の拡大図である。
【図９】接合部分の第２の実施例を示す図である。
【図１０】接合部分の第３の実施例を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施の態様にかかるマイクロ波透過窓取り付け部分の拡大図である。
【図１２】本発明の実施例のマイクロ波プラズマ発生装置の構造を表す模式図である。
【図１３】本発明の実施例のマイクロ波プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。
【図１４】本発明者が本発明に至る過程で検討したマイクロ波励起型プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。
【図１５】図１４に表したマイクロ波励起型プラズマ処理装置のマイクロ波透過窓取り付け部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０              処理チャンバ
２０              マイクロ波導波管
２０Ｓ            スロットアンテナ
３０              透過窓
３１              周縁部材
３２              接合部分
３２ａ、３２ｂ    斜面
３２ｃ、３２ｄ    段差
３２ｅ、３２ｆ    重ね合わせ部
３４              付勢部材
４０              定在波
６０ａ            入射波
６０ｂ            屈折波
６０ｃ            反射波
Ｍ                マイクロ波
Ｐ                プラズマ
Ｗ                被処理物
【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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