(57)【要約】      （修正有）【課題】大型の被処理体であっても均一にプラズマ処理可能な処理装置を提供する。【解決手段】真空容器の内部に電磁波を入射させる複数の電磁波放射用アンテナ２０とを備え、真空容器に入射された電磁波によって真空容器の内部にプラズマを生成させ、被処理体にプラズマ処理を施す処理装置１であって、複数の電磁波放射用アンテナ２０は、夫々、電磁波を発生させる発振器２２と、発振器２２で発生させた電磁波を伝送させる電磁波伝送部２３と、電磁波伝送部２３によって伝送された電磁波を真空容器の内部に放射する電磁波放射部２４とを有している。【選択図】図１
2007018819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を発生させる発振器と、
前記発振器によって発生された電磁波を伝播させる電磁波伝送部とからなる電磁波放射用アンテナと、
前記電磁波伝送部を伝播した電磁波が入射するように結合された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表面波プラズマを生成させ、被処理基板を処理する処理装置であって、
前記処理容器の前記電磁波入射面が複数の領域に分割され、分割された各領域毎に前記電磁波放射用アンテナを設けてなることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記電磁波伝送部は、電磁波を放射するためのスリットを有する導波管であることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記電磁波伝送部は、前記発振器が結合される第１の導波管と、前記第１の導波管と結合されているとともに、その長手方向が互いに平行となるように並べて配置された複数の第２の導波管とを有していることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項４】
分割された前記電磁波放射面の各領域に設けられる前記各電磁波放射用アンテナは、同一平面上に位置するように配置され、
互いに隣り合う電磁波放射用アンテナは、電磁波伝播方向が互いに直交するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項５】
互いに隣り合う前記電磁波放射用アンテナは、発振周波数が互いに異なる発振器を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項６】
互いに隣り合う前記電磁波放射用アンテナへの給電は、逆相給電となるように設定さ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項に記載の処理装置。
【請求項７】
電磁波を発生させる複数の発振器と、
前記各発振器によって発生された電磁波を伝播させる各電磁波伝送部とからなる複数の電磁波放射用アンテナと、
前記各電磁波伝送部を伝播した電磁波が領域分割された各電磁波入射面を介して入射するように結合された処理容器と、を具備してなる処理装置により被処理体を処理する方法であって、
前記複数の発振器に同時に発振駆動制御する工程と、
前記各電磁波伝送路から領域分割された各電磁波入射面を介して前記処理容器内に電磁波を放射する工程と、
前記処理容器の内部に入射された電磁波によって前記処理容器内に表面波プラズマを生成させる工程と、
生成された前記表面波プラズマにより処理ガスを励起して被処理基板を処理する工程と
を具備してなることを特徴とする処理方法。
【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して好適な処理装置および処理方法に関する。
【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用いられる処理装置としては、従来、平行平板電極の容量結合プラズマ（ＣＣＰ）や電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ）を用いたものが知られている。しかし、ＣＣＰは、電極間に発生するＲＦ電界によりプラズマを発生させるため、電子密度と電子温度とを別個に制御することができず、プロセス処理速度を向上させると基板へのイオン損傷が大きくなってしまうという問題がある。また、ＥＣＲは、プラズマ生成部と基板処理部とを分離することで、基板へのイオン損傷を小さくすることはできるが、直流磁気回路を用いるため、大面積で均一なプラズマを得ようとした場合、漏洩磁場を考慮し、磁気回路領域を長く取る必要がある。そのため、磁気回路が大きくなり、液晶基板等のような大面積への処理は実用的ではない。電磁波反射板によりリング状電磁波放射部を形成し、装置の小型化を図ることが行なわれているが、構造が複雑であり、液晶基板のような大面積角型基板への応用は困難である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような問題を解決する手段として、誘電体窓を通して、マイクロ波帯の電磁波を直接反応容器内に放射する無磁場のマイクロ波プラズマが注目されている。特に、プラズマの電子密度をカットオフ密度以上に高め、誘電体窓とプラズマとの界面で表面波を伝播させ、その電界によってプラズマを形成する表面波プラズマは、高密度で低イオン損傷なプラズマを得ることができる。そのため、高品質な薄膜を得る手段として大変有効である。
【０００４】
無磁場のマイクロ波プラズマ処理装置としては例えば、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２参照）。
【０００５】
また、処理装置としては、矩形状の導波管のＨ面に配された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３参照）。
【０００６】
さらに、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４参照）。
【０００７】
また、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５参照）。
【０００８】
さらに、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６参照。）。
【０００９】
さらに、大面積に亘って強く均一なプラズマ処理をする処理装置としては、マイクロ波導入窓を複数の透過窓に区切り、この区切られた各透過窓にそれぞれマイクロ波発振器および導波管からなるマイクロ波導入部を設けた処理装置がある（例えば、特許文献７参照）。
【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９−１４８０９７号公報
【特許文献２】特開平９−０６３７９３号公報
【特許文献３】特許第２８５７０９０号公報
【特許文献４】特開２００２−２８０１９６公報
【特許文献５】特開平１１−４５７９９号公報
【特許文献６】特開平１１−１１１４９３号公報
【特許文献７】特開２００３−１４２４６０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】
ところで、処理装置としては、大型の被処理体であっても均一にプラズマ処理することができるものが求められている。上記したように大型の被処理体に対処した文献としては、特許文献７に記載された処理装置がある。しかしながら、マイクロ波導入窓を複数の透過窓に区切り、この区切られた各透過窓にそれぞれ独立にマイクロ波発振器を設けて、各マイクロ波発振器の発振電力を制御しても、各マイクロ波発振器間に間隙が生じる。
【００１２】
この各マイクロ波発振器の間隙は、マイクロ波電力の谷（電力の低下）を生じ、プラズマの均一性に限度が生ずる。このプラズマの山谷は、プラズマ処理される被処理面においては、成膜むら、酸化膜ムラ、エッチングムラ、アッシングムラなどのムラとなって生ずる課題があった。
【００１３】
本発明は、このような事情にもとづいてなされたもので、大型の被処理体であっても均一に処理することができる処理装置および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】
【００１４】
本発明の一形態にかかる処理装置は、電磁波を発生させる発振器と、前記発振器によって発生された電磁波を伝播させる電磁波伝送部とからなる電磁波放射用アンテナと、前記電磁波伝送部を伝播した電磁波が入射するように結合された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表面波プラズマを生成させ、被処理基板を処理する処理装置であって、前記処理容器の前記電磁波入射面が複数の領域に分割され、分割された領域毎に前記電磁波放射用アンテナを有している。
【００１５】
この処理装置によれば、電磁波鶴が入射するように結合された処理容器を備えて、前記発振器で発生させた電磁波を伝送させて前記処理容器の内部に放射する前記電磁波入射面が複数の領域に分割され、分割された領域毎に均一に電磁波を入射させて表面波プラズマを生成する電磁波放射用アンテナを有し、大型の被処理体に対する電磁波放射用アンテナを簡単な構成で容易に変更可能に実現する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、大型の被処理体であっても均一に処理することができる処理装置および方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。この実施形態は、処理容器の電磁波入射面を複数の領域に分割し、分割された領域毎に前記電磁波放射用アンテナを設けて大型の被処理体面の粗の均一化を行い、表面波プラズマによって密なる均一化処理を実行する処理装置および処理方法である。
【００１８】
図１は、処理装置の実施形態を説明するための平面図であり、図２は、図１の断面図であり、図３は、図２の発振器の取り付け状態説明図であり、図４は、図３のマグネトロンの構造説明図である。図１乃至図４に示すように、本実施形態の処理装置１は、プラズマ処理に好適するものであり、その処理容器として例えば真空容器１０と、発振器、導波管、電磁波を放射するスリットなどからなる電磁波放射用アンテナ２０とを備えている。この処理装置１は、一つの真空容器１０に対して複数の電磁波放射用アンテナ２０と、表面波プラズマにより大形の被処理体を均一に処理することを可能にする。
【００１９】
真空容器１０は、外壁としての上壁１１ａ、底壁１１ｂ、及び、上壁１１ａの周縁と底壁１１ｂの周縁とを繋ぐ周壁１１ｃを有して、内部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。上壁１１ａ、底壁１１ｂ、及び周壁１１ｃ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。
【００２０】
この真空容器１０は、プラズマを発生させるためのガスと、被処理基板を処理するためのガスを真空容器１０内に導入するガス導入系としてのガス導入部１２と、真空容器１０内のガスを排気するガス排出部１３とを有している。ガス導入部１２には、ガスシリンダ（図示せず）が着脱自在に取付けられるようになっている。ガス排出部１３は、排気ポンプ例えばターボ分子ポンプのような真空排気装置（図示せず）と連通している。真空容器１０の内部には、被処理体として例えば矩形状の被処理基板１００を支持する基板支持台１４が設けられている。基板支持台１４には、被処理基板１００を所定の温度に保つための加熱手段（例えば、ヒーター）を設けて（内蔵）もよい。
【００２１】
アンテナ部２１は、一つの真空容器１０に対して１列又は複数列に配列された複数の電磁波放射用アンテナ２０を備えている。各電磁波放射用アンテナ２０は、夫々、電磁波を発生する発振器２２と、発振器２２で発生された電磁波を伝播させる電磁波伝送部２３と、電磁波伝送部２３によって伝播された電磁波を真空容器１０の内部に放射する電磁波放射部２４とを有している。アンテナ部２１は、被処理体としての被処理基板１００の大きさと対応するように、電磁波放射用アンテナ２０の数や配置を任意に設定することで構成されている。本実施形態の処理装置１では、アンテナ部２１を構成する電磁波放射用アンテナ２０の各電磁波放射部２４の電磁波放射面が同一平面上に位置するように、６つの電磁波放射用アンテナ２０を２行３列に並べて配置することで構成されている。
【００２２】
換え言すれば、真空容器１０の電磁波入射面は、複数の領域例えば均等面積に分割された６つの領域に仮想分割される。この仮想分割された各領域には、夫々電磁波放射用アンテナ２０が設けられている。
【００２３】
これに伴い、真空容器１０の電磁波入射面例えば上壁１１ａには、真空容器１０の気密容器壁の一部を構成するように、６つの平面矩形状の誘電体部材１５が設けられている。これら誘電体部材１５は、夫々、電磁波入射窓であり、電磁波放射用アンテナ２０と対向するように設けられている。これらの誘電体部材１５は、真空容器１０の内部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一体に形成されている。誘電体部材１５を形成する誘電体材料としては、例えば合成石英やアルミナを用いることができる。
【００２４】
詳しくは、上壁１１ａは、６つの開口部１６を有する断面逆Ｔ字状支持枠を有している。断面逆Ｔ字状支持枠は、夫々、横断面（ｘ−ｙ断面）が略逆Ｔ字状の構造体である。この構造体は、耐熱性と圧力および電磁波放射用アンテナ２０を支持する強度とを有し、材料は例えば金属でステンレスやアルミニウムなどである。誘電体部材１５（開口部１６）は、各アンテナ部２１と夫々対向するように、２行３列に並んで設けられている。
【００２５】
６つの誘電体部材１５は、夫々、前記開口部１６に嵌合するような横断面（ｘ−ｙ断面）略Ｔ字状の部材とされている。これら誘電体部材１５は、対応する開口部１６に嵌合させることで、該開口部１６を夫々気密に閉塞させている。つまり、真空容器１０の上壁１１ａには、真空容器１０の気密容器壁の一部を構成するように、複数の誘電体部材１５が支持枠に一体に設けられている。支持枠は、真空容器１０の壁の一部であるとともに、誘電体部材１５を支持する梁としても機能している。以下、誘電体部材１５を誘電体窓と言う。なお、誘電体部材１５は、電磁波放射用アンテナ２０全体と対応する大きさの１枚板としてもよい。
【００２６】
支持枠と各誘電体窓１５との間には、夫々、気密容器壁を形成するための封止機構が設けられている。封止機構は、例えば、各開口部１６を規定する内面（梁の周面）にその周方向に沿って夫々設けられた溝（図示せず）と、これら溝に沿って夫々設けられたシール部材としてのＯ−リング１７とを有して構成されている。このような封止機構は、支持枠とこれに嵌合する誘電体窓１５との間を気密にシールする。
【００２７】
次に、アンテナ部２１について詳しく説明する。アンテナ部２１を構成する各電磁波放射用アンテナ２０は、夫々、電磁波伝送部２３としての導波管３０を有している。この導波管３０は、誘電体窓１５と対向する面がＥ面となるように配置されている。導波管３０は、平面矩形状の各誘電体窓１５の短辺方向の略中央部であって且つ長辺方向と平行となるように設けられている。
【００２８】
また、各電磁波放射用アンテナ２０は、夫々、電磁波を発生させる発振器２２としてマグネトロン４０を有している。このマグネトロン４０は、導波管３０の磁界面（Ｈ面）であって且つ導波管３０の長手方向の略中央部となる位置に設けられている。マグネトロン４０と導波管３０との結合は、プローブによる結合とされている。図３に示すように、マグネトロン４０は、例えば、チューブマウント２５によって取付けられている。なお、発振器２２と電磁波伝送部２３との結合は、ループコイルによる結合であってもよい。ループコイルの場合、マグネトロンはＥ面に設けられる。
【００２９】
このようにすることにより、マグネトロン４０で発生された電磁波は、導波管３０の一端方向及び他端方向に夫々基本モード（ＴＥ１０）で伝播される。導波管３０の誘電体窓１５と対向するＥ面には、電磁波放射部２４としての複数のスロット３１が設けられている。本実施形態では、互いに隣り合うスロット３１が電磁波の伝播方向に対して互いに異なる方向に傾くように形成されている。なお、スロット３１は、電磁波の伝播方向と平行に設けてもよい。その場合、互いに隣り合うスロット３１は、導波管３０の幅方向の一側寄りに設けられた状態と他側寄りに設けられた状態とに交互に設けられるようにするとよい（後述する第４の実施形態の図８参照）。
【００３０】
図４は、マグネトロン４０の一例を示している。マグネトロン４０は、陽極部４１、陰極部４２、アンテナ４６、放熱部４７、ケーシング５６、及び、磁気回路部（図示せず）等を備えている。陽極部４１は、円筒部材４８の内側にベイン４４を並べることにより、例えば、２．４５ＧＨｚで共振する空間を形成している。ベイン４４は、ストラップリング４５を１つおきに接続している。ベイン４４とストラップリング４５との寸法を調整することにより、共振周波数をマッチングさせている。
【００３１】
陰極部４２は、フィラメント４９及びフィラメント端子５０を有している。フィラメント端子５０の両端に電圧を印加してフィラメント４９を点灯させることで、フィラメント４９から電子を放出させる。フィラメント端子５０の両端には、電子を遮蔽するためのエンドシールド（図示せず）が設けられている。なお、図中符号５７はコンデンサー、符号５８はフィルターケースを示している。
【００３２】
このようなマグネトロン４０では、ベイン４４とフィラメント４９とエンドシールドとによって囲まれた空間が作用空間５２となる。この作用空間５２では、フィラメント４９から放出された電子がサイクロイド運動を起こす。
【００３３】
磁気回路部は、一対の永久磁石５３を有している。これら永久磁石５３によって、作用空間５２に陰極軸と平行な磁力が形成される。陽極部４１は、磁気回路部に、電気的に同電位となるように接続されている。アンテナ部２１に設けた状態では、アンテナ部２１と同じ電位となるため、陽極部４１と陰極部４２との間にかける電圧は、陽極部４１を０電位とするとともに、陰極部４２にマイナスの電圧を与える。
【００３４】
アンテナ４６は、アンテナリード５４とセラミックドーム５５とを有している。アンテナリード５４は、ペイン４４の端面に接続されている。これにより、発振された電磁波が、アンテナリード５４に結合し、セラミックドーム５５を突き抜けて放射伝播する。
【００３５】
次に、上記処理装置１を用いた処理方法の実施形態を説明する。この処理装置１では、以下のようにして、被処理基板１００を処理する。真空容器１０の内部の気体を所定の真空度に達するまで外部に排出する。真空容器１０の内部にプラズマを発生させるための所定のガスをガス導入口１２から導入する。各電磁波放射用アンテナ２０の各マグネトロン４０を同時に制御して稼動させ、電磁波を発生させる。各マグネトロン４０で発生された電磁波は、当該各導波管３０内を両端方向に基本モード（ＴＥ１０）で伝播される。その結果、伝播された電磁波は、導波管３０に設けられた各スロット３１から誘電体窓１５に向けて同時に放射される。すなわち、真空容器１０上壁である誘電体窓１５の内面は、電磁波入射面Ｆとなる。この処理装置１は、各電磁波放射用アンテナ２０から放射される電磁波例えばマイクロ波電力が電磁波入射面Ｆにおいて均一になるように各マグネトロン４０のフィラメント端子５０の両端に電圧を調整する。
【００３６】
誘電体窓１５を介して、真空容器１０の内部に電磁波入射面Ｆから電磁波を入射させると、真空容器１０内のガスが励振されてプラズマが生じ、電磁波入射面Ｆ近傍のプラズマ内の電子密度が増加する。電磁波入射面Ｆ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、電磁波入射面Ｆから離れた領域には電磁波が届かなくなり、ガスが電磁波によって励振される領域は、電磁波入射面Ｆの近傍に限られるようになる。この状態は、表面波プラズマが生じている状態である。
【００３７】
表面波プラズマが生じている状態では、被処理基板１００の表面近傍に生じるシースの電界が小さい。そのため、被処理基板１００へのイオンの入射エネルギーが低く、イオンによる被処理基板１００の損傷が少ない。
【００３８】
表面波プラズマが発生する領域の境界は、電磁波入射面Ｆ（ここでは誘電体窓１５の内面）と真空容器１０の内部空間との界面である。また、表面波プラズマが発生している状態において、プラズマのエネルギーが高い領域は、表皮厚さによって知ることができる。表皮厚さは、電磁波入射面Ｆから電磁波の電界が１／ｅに減衰する位置までの距離を示しており、その値は電磁波の入射面近傍の電子密度に依存する。
【００３９】
つまり、表面波プラズマが発生している状態において、電磁波入射面Ｆからの距離が表皮厚さよりも小さい領域では、高密度のプラズマが発生している。また、電磁波入射面Ｆからの距離が表皮厚さよりも大きい領域（表皮厚さを外れた領域）では、電磁波は高密度のプラズマによって遮蔽されて到達しない。したがって、この処理装置１では、プラズマは、電磁波入射面Ｆの近傍の全域に広がる。そのため、真空容器１０の内部には、均一なにプラズマを生成させることができる。
【００４０】
この表面波プラズマは、処理ガスを励起して活性化された処理ガス分子を発生させる。活性化された処理ガス分子は、被処理基板１００の表面を処理する。処理分子が、成膜用ガスであれば、処理装置１は、被処理基板１００の表面にＣＶＤ膜が形成する。処理分子が、酸化用ガスであれば、処理装置１は、被処理基板１００の表面を酸化し酸化膜が形成する。処理分子が、エッチング用ガスであれば、処理装置１は、被処理基板１００の表面の当該膜をエッチング処理する。処理分子が、アッシング用ガスであれば、処理装置１は、被処理基板１００の表面の当該膜をアッシング処理する。この実施形態の処理装置１は、電磁波入射面Ｆからの距離が表皮厚さよりも大きい領域に被処理基板１００を配置することで、被処理基板１００に与えられるイオン損傷を抑止することができる。
【００４１】
以上のように、本実施形態の処理装置１は、内部に電磁波が入射される真空容器１０と、この真空容器１０の内部に電磁波を入射させる電磁波放射用アンテナ２０とを備えている。そして、真空容器１０に入射された電磁波によって真空容器１０の内部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ものである。電磁波放射用アンテナ２０は、複数のアンテナ部２１を備えており、複数のアンテナ部２１は、夫々、電磁波を発生させる発振器２２と、発振器２２で発生させた電磁波を伝送させる電磁波伝送部２３と、電磁波伝送部２３によって伝送された電磁波を真空容器１０の内部に放射する電磁波放射部２４とを有している。
【００４２】
そのため、大型の被処理基板１００に対する電磁波放射用アンテナ２０を簡単な構成で実現できる。また、このような電磁波放射用アンテナ２０を用いることにより、真空容器１０の内部に均一に電磁波を入射させることができる。しかも、電磁波放射用アンテナ２０の大きさや形状は、アンテナ部２１の数や配置等によって簡単且つ任意に設定することができる。したがって、この処理装置１によれば、大型の被処理基板１００（例えば、大型の液晶表示装置等に用いる角型で面積の大きい基板）であっても均一に処理することができる。
【００４３】
また、本実施形態の処理装置１は、電磁波伝送部２３が導波管３０を有しており、電磁波放射部２４はスロット３１とされている。金属で形成された導波管スロットアンテナは、一般に、誘電体で形成されたアンテナを用いた場合と比べて誘電損失が少なく、大電力に対する耐性が高い。しかも、導波管スロットアンテナは、構造が単純で放射特性の設計が比較的正確に行える。したがって、本実施形態の処理装置１は、誘電損失が少なく、大電力に対する耐性が高い。しかも、本実施形態の処理装置１は、大型の被処理基板１００をプラズマ処理するような場合であっても装置の設計が容易である。
【００４４】
上記実施形態では、処理装置１の隣合う電磁波放射用アンテナ２０の、各導波管３０が互いに平行となるように配置した例について説明したが、互いに隣り合う電磁波放射用アンテナ２０への給電は、逆相給電となるように設定するとよい。また、互いに隣り合う電磁波放射用アンテナ２０は、発振周波数が互いに異なる発振器２２を有するようにしてもよい。発振周波数の違いは若干でよい。このようにすることにより、互いに隣り合う電磁波放射用アンテナ２０間における電磁波の干渉を抑制することができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態を、図５を参照して説明する。  
本実施形態の処理装置１では、電磁波放射用アンテナ２０についてはが、第１の実施形態で説明した電磁波放射用アンテナ２０と同様に構成されている。この実施形態の特徴は、電磁波放射用アンテナ２０は、互いに隣り合う電磁波放射用アンテナ２０の電磁波の伝播方向が直交するように配置する例である。この実施例は、互いに隣り合う電磁波放射用アンテナ２０を構成する導波管３０の長手方向が互いに直交するよう並べて配置することである。なお、他の構成は上述した第１の実施形態の処理装置１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。
【００４６】
本実施形態の処理装置１によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、本実施形態の処理装置１によれば、互いに隣り合うアンテナ部２１への給電を逆相給電としたり、発振周波数を互いに異ならせたりしなくても、互いに隣り合うアンテナ部２１間における電磁波の干渉を抑制することができる。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施形態を、図６及び図７を参照して説明する。  
本実施形態の処理装置１では、電磁波放射用アンテナ２０が有する各アンテナ部２１が、夫々、ホーンアンテナ６０を有している。
【００４８】
詳しくは、各アンテナの電磁波伝送部２３（ホーンアンテナ６０）は、夫々、第１の伝送部６１と第２の伝送部６２とを有している。第１の伝送部６１は、矩形状の導波管であり、その一端が円錐状に広がっている。発振器２２は、第１の伝送部６１の他端に取付けられている。第２の伝送部６２は、誘電体窓１５の上面と略同じ大きさの端面を有する偏平な箱状に形成されている。第２の伝送部６２の誘電体窓１５と対向する面には、電磁波放射部２４としての複数の孔部６３が設けられている。
【００４９】
このようにすることにより、発振器２２としてのマグネトロン４０で発生された電磁波は、電磁波伝送部２３中において、ＴＭ１１モードで伝播される。なお、他の構成は上述した第１の実施形態の処理装置１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。本実施形態の処理装置１によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、本実施形態の処理装置１によれば、電磁波の伝播方向の指向性を低減させることができる。
【００５０】
以下、本発明の第４の実施形態を、図８乃至図１０を参照して説明する。  
本実施形態の処理装置１では、電磁波放射用アンテナ２０が有する各アンテナ部２１が、発振器２２が結合される第１の導波管７１と、第１の導波管７１と結合されているとともに、その長手方向が互いに平行となるように並べて配置された複数の第２の導波管７２とを有している。  
電磁波放射用アンテナ２０は、電磁波放射部２４としての複数のスロット７３が同一平面上に位置するように、上記アンテナ部２１を３行３列に並べて配置することで構成されている。これに伴い、真空容器１０の上壁１１ａには、真空容器１０の壁の一部を構成するように、９つの平面略正方形状の誘電体窓１５が設けられている。なお、誘電体窓１５は、電磁波放射用アンテナ２０全体と対応する大きさの１枚板としてもよい。
【００５１】
詳しくは、発振器２２としてのマグネトロン４０は、第１の導波管７１の上面の長手方向の中央部に設けられている。第１の導波管７１と各第２の導波管７２とは、夫々、直交し且つ重なるように配置されている。各第２の導波管７２は、断面の長辺方向を水平方向と平行にした姿勢で、その長手方向が互いに平行となるように並べて配置されている。したがって、各第２の導波管７２の両側面が電界面（Ｅ面）、上下面が磁界面（Ｈ面）となる。各第２の導波管７２は、その上面、すなわち、磁界面（Ｈ面）（電界面（Ｅ面）に垂直な面）において、第１の導波管７１と結合されている。
【００５２】
各第２の導波管７２の下面には、電磁波放射部２４としてのスロット７３が設けられている。スロット７３は、電磁波の伝播方向と平行に設けられている。互いに隣り合うスロット７３は、導波管３０の幅方向の一側寄りに設けられた状態と他側寄りに設けられた状態とに交互に配置されている。
【００５３】
第１の導波管７１と各第２の導波管７２とを直交させると磁界の結合が無くなるが、カップリングが可能となる。カップリング方法の一例としては、第１の導波管７１と各第２の導波管７２との結合部分に、電磁波の伝播方向に対して互いに異なる方向に傾くように形成されたスロット７４を設ける方法が挙げられる。第２の導波管７２の数が奇数である場合には、スロット７４は、互いに隣り合う第２の導波管７２を跨ぐように設けるとよい。第２の導波管７２の数が偶数である場合には、スロット７４は、各第２の導波管７２に対応するように設けるとよい。
【００５４】
なお、カップリング方法としては、この他に、第１の導波管７１と各第２の導波管７２との結合部分に、結合孔を設ける方法が挙げられる。この構成は、当業者にはベーテ孔形の方向性結合器として知られている。カップリングの方法としては、さらにこの他に、第１の導波管７１と各第２の導波管７２との結合部分の四隅に、十字型の結合孔を設ける方法が挙げられる。この構成は、当業者には十字型方向性結合器として知られている。第１の導波管７１と各第２の導波管７２とは、プローブによって結合させてもよい。
【００５５】
互いに隣り合うアンテナ部２１への給電は、逆相給電となるように設定するとよい。すなわち、図８及び図１０において太線で記載したアンテナ部２１への給電と、細線で記載したアンテナ部２１への給電とは、逆相給電となるように設定するとよい。また、互いに隣り合うアンテナ部２１は、発振周波数が互いに異なる発振器２２を有するようにしてもよい。発振周波数の違いは若干でよい。このようにすることにより、互いに隣り合うアンテナ部２１間における電磁波の干渉を抑制することができる。なお、他の構成は上述した第１の実施形態の処理装置１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。
【００５６】
本実施形態の処理装置１によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、本実施形態の処理装置１によれば、第１の実施形態の処理装置１と比べて電磁波放射部２４であるスロット７３を密に配置することができる。したがって、真空容器１０の内部に、より均一に電磁波を入射することができる。すなわち、真空容器１０の内部により均一にプラズマを生成することができるため、被処理基板１００をより均一にプラズマ処理することができる。
【００５７】
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。  
本実施形態の処理装置１では、アンテナ部２１が、第４の実施形態で説明したアンテナ部２１と同様に構成されている。電磁波放射用アンテナ２０は、互いに隣り合うアンテナ部２１を第２の導波管７２の長手方向が直交するように配置することで構成されている。太線で記載した各アンテナ部２１は、第２の導波管７２の長手方向が互いに平行であり、細線で記載した各アンテナ部２１は、第２の導波管７２の長手方向が互いに平行である。
【００５８】
電磁波放射用アンテナ２０は、電磁波放射部２４としての複数のスロット７３が同一平面上に位置するように、上記アンテナ部２１を３行３列に並べて配置することで構成されている。これに伴い、真空容器１０の上壁１１ａには、真空容器１０の壁の一部を構成するように、９つの平面略正方形状の誘電体窓１５が設けられている。なお、他の構成は上述した第１の実施形態の処理装置１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。
【００５９】
本実施形態の処理装置１によれば、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、本実施形態の処理装置１によれば、互いに隣り合うアンテナ部２１への給電を逆相給電としたり、発振周波数を互いに異ならせたりしなくても、互いに隣り合うアンテナ部２１間における電磁波の干渉を抑制することができる。
【００６０】
以下、本発明の第５の実施形態を、図１２及び図１３を参照して説明する。  
本実施形態の処理装置１では、各アンテナ部２１の電磁波伝送部２３が同軸管８０を有している。同軸管８０には、発振器２２としてのマグネトロン４０が結合されている。マグネトロン４０は、誘電体窓１５の上方であって且つ誘電体窓１５の中心と対応する位置に設けられている。
【００６１】
同軸管８０は１以上例えば２股に分かれている。同軸管８０の先端部は、内部導体を露出させている。この内部導体を露出させた内部導体露出部８１が、各アンテナ部２１の電磁波放射部２４となる。各誘電体窓１５の外面には、電磁波放射部２４としての内部導体露出部８１を挿入するための複数の凹部１８が形成されている。図１３に示すように、真空容器１０の上壁１１ａ（誘電体窓１５の上面）は、シールド部材１９によって覆われている。
【００６２】
電磁波放射用アンテナ２０は、内部導体露出部８１の先端部が同一平面上に位置するように、上記アンテナ部２１を３行３列に並べて配置することで構成されている。これに伴い、真空容器１０の上壁１１ａには、真空容器１０の壁の一部を構成するように、９つの平面略正方形状の誘電体窓１５が設けられている。なお、他の構成は上述した第１の実施形態の処理装置１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。本実施形態の処理装置１によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
なお、本発明の処理装置及び処理方法は、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。上記実施形態では、電磁波入射面が分割された電磁波放射領域は、同一形状、同一面積にした例について説明したが、同一形状、同一面積でなくてもよい。例えば図１４に示すように中央部の電磁波放射領域を大きくし、周辺の電磁波放射領域を小さくしてもよい。  
電磁波伝送路は、同軸管と導波管とを有していてもよい。その場合、同軸管の内部導体と外部導体との比率を導波管内でも維持することで整合をとるのが好ましい。
【００６４】
ガスを処理容器（真空容器）の内部に導入するためのガス導入系（ガス導入部）は、誘電体部材（誘電体窓）と一体化に形成してもよい。また、上記第１乃至第６の実施形態の処理装置１では、ガスを処理容器（真空容器）に導入させるガス導入系（ガス導入部）を１系統としているが、本発明の処理装置では、ガスを処理容器（真空容器）に導入させるガス導入系を複数系統設けてもよい。ガス導入系は、被処理体に対する処理（例えば、膜堆積（成膜）、表面改質、エッチング、酸化等）や、使用するガスの数や種類等によって、任意に選択することができる。
【００６５】
被処理体としては、例えば、ガラス基板、石英ガラス基板、セラミックス基板、樹脂基板、又は、シリコンウエハ等の基板を用いることができる。また、被処理体としては、上述のような基板上に、単結晶シリコン、レーザ結晶化や固相結晶化等により形成した多結晶シリコン、微結晶シリコン、又は、アモルファスシリコン等の半導体層が形成されたものを用いてもよい。さらに、被処理体としては、上述のような基板上に、半導体層と絶縁膜とを順不同で積層させたものや、上述のような基板上に、半導体層と絶縁膜とが順不同で積層されてなる部分を有する回路素子や回路素子の一部を形成したもの等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る処理装置を示す上面図。
【図２】図１に示すII−II線に沿って切断して示す断面図。
【図３】図１に示す処理装置にマグネトロンを取付けた状態を示す断面図。
【図４】マグネトロンの一例を示す断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る処理装置を示す上面図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る処理装置を示す上面図。
【図７】図６に示すVII-VII線に沿って切断して示す断面図。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る処理装置を示す上面図。
【図９】図８に示す処理装置の電磁波放射用アンテナが備えるアンテナ部を示す上面図。
【図１０】図８に示すX-X線に沿って切断して示す断面図。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る処理装置を示す上面図。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る処理装置を示す上面図。
【図１３】図１２に示すXIII-XIII線に沿って切断して示す断面図。
【符号の説明】
【００６７】
１…処理装置、０…真空容器（処理容器）、  ２０…電磁波放射用アンテナ、  ２１…アンテナ部、  ２２…発振器、  ２３…電磁波伝送部、  ２４…電磁波放射部、  ３０…導波管（電磁波伝送部）、  ３１…スロット（電磁波放射部）、  ４０…マグネトロン（発振器）、  ６０…ホーンアンテナ（アンテナ部）、  ６１…第１の伝送部（電磁波伝送部）、  ６２…第２の伝送部（電磁波伝送部）、  ６３…孔部（電磁波放射部）、  ７１…第１の導波管（電磁波伝送部）、  ７２…第２の導波管（電磁波伝送部）、  ７３…スロット（電磁波放射部）、  ８０…同軸管（電磁波伝送部）、  ８１…内部導体露出部（電磁波放射部）
【図１】
2007018819.tif 000003
【図２】
2007018819.tif 000004
【図３】
2007018819.tif 000005
【図４】
2007018819.tif 000006
【図５】
2007018819.tif 000007
【図６】
2007018819.tif 000008
【図７】
2007018819.tif 000009
【図８】
2007018819.tif 000010
【図９】
2007018819.tif 000011
【図１０】
2007018819.tif 000012
【図１１】
2007018819.tif 000013
【図１２】
2007018819.tif 000014
【図１３】
2007018819.tif 000015