(57)【要約】【課題】アンテナ内に均一な高周波を形成し、処理容器に均一なプラズマを生成できるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置１２１は、環状アンテナ７３に囲まれた封止板５５の中央部にガス供給管１２３が設けられたものである。このガス供給管は、その下部が漏斗状に拡径されており、下端部には多数のノズル１２５…が設けられている。このように、このプラズマ処理装置１２１にあっては、マイクロ波を処理容器５３に供給するアンテナ７３が円環状であるため、その中央開口部にガス供給管１２３を設けることができる。従って、反応性ガス等をウエハＷに対して均一に供給することができ、従ってガス供給の不均一による処理のむらを防止することができる。【選択図】  図３
2007180034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された処理容器内に設けられ、被処理体を保持する保持手段と、
この保持手段に対向配置され、前記保持手段と対向する面に複数形成されたスロットを介して前記処理容器内に高周波を導入する環状導波管と、
この環状導波管に設けられ、前記環状導波管内に無端環状の進行波を形成する進行波形成手段と、
を具備し、
前記処理容器は、有底筒状をなし、
さらに、前記処理容器の開口部に設けられ、前記処理容器を気密に密閉するとともに、前記環状導波管からの高周波を前記処理容器内部に透過させる誘電体窓を有し、
前記環状導波管の中央開口部から露出する前記誘電体窓の部分に、ガスを前記処理容器に供給するガス供給管の開口部が接続されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
有底筒状の処理容器と、
この処理容器内に設けられ、被処理体を保持するための保持手段と、
前記処理容器の開口部に設けられ、前記処理容器を気密に密閉するとともに前記処理容器内部に高周波を透過させる誘電体からなる誘電体窓と、
環状に形成され、前記誘電体窓を通して前記処理容器内に高周波を導入する環状導波管であって、その環状導波路を含む平面が前記誘電体窓に沿うように前記誘電体窓に設けられた環状導波管と、
この環状導波管に設けられ、前記環状導波管内に無端環状の進行波を形成する進行波形成手段と、
を具備し、
前記環状導波管の中央開口部から露出する前記誘電体窓の部分に、ガスを前記処理容器に供給するガス供給管の開口部が接続されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記環状導波管は、円環状であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記環状導波管は、矩形環状であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記環状導波管を略同軸状に複数設けるとともに、前記進行波形成手段により前記環状導波管のそれぞれの内部に無端環状の進行波を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記環状導波管に供給される高周波は、２００ＭＨｚから３５ＧＨｚまでであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波を用いたプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、処理容器の上面に環状の導波管からなるアンテナを設け、これによって処理容器内にマイクロ波を供給するプラズマ処理装置としては、例えば、図２４に示すようなものが知られている。
【０００３】
このプラズマ処理装置１１は、処理容器１３を有しており、この処理容器１３の上面にはアンテナ１５が載置されている。このアンテナ１５は、一端が閉鎖された導波管が円形にカールされて配設されたもので、処理容器１３側には、スロット１７…が形成されている。一方、このアンテナの他端には、マイクロ波発振器１９が接続されている。
【０００４】
このようなプラズマ処理装置１１において、マイクロ波発生器１９から供給されたマイクロ波は、アンテナ１５の終端部２１で反射され、導波管内に定在波を形成する。そして、スロット１７…から下方の処理容器１３に向かってマイクロ波を放出し、これによって処理容器内にプラズマを生成し処理を行う。
【０００５】
一方、図２５に示すような、プラズマ処理装置３１は、処理容器３３の側面外周に環状の導波管からなるアンテナ３５が巻き付けられ、このアンテナ３５には、導波管３７を介してマイクロ波発振器３９が接続されている。そして、マイクロ波発振器３９から供給されたマイクロ波は、導波管３７とアンテナ３５の接続部４１で左右に分割され、この分割されたマイクロ波は、その後この接続部４１の反対側の部分４３で再び出会い互いに反射してアンテナ内に定在波を形成する。そして、アンテナ３５の内周側に形成されたスロット４５…から内側の処理容器３３に向かってマイクロ波を放出し、これによって処理容器３３内にプラズマを生成し処理を行う。
【０００６】
また、図２６に示すプラズマ処理装置１２１は、処理容器１２３の上面に円環状の導波管からなるアンテナ１２５が設けられている。この円環状のアンテナ１２５の処理容器１３側には、複数のスロット１２７…が形成されている。また、この円環状のアンテナ１２５の上面には、マイクロ波を供給する導波管１２９が垂直に接続されている。そして、この導波管１２９とアンテナ１２５との接合部には、凸稜１３１が設けられている。そして、導波管１２９から伝搬してきたマイクロ波は、凸稜１３１で２手に分かれた後、この接合部と反対側で再び出会って互いに反射してアンテナ１２５内に定在波を形成する。そして、このプラズマ処理装置１２１にあっては、この定在波から処理容器１３に向かってマイクロ波を放出するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記プラズマ処理装置１１，３１、１２１にあっては、ともにアンテナ内に定在波を形成するようにしているため、定在波の腹と節の部分でマイクロ波の強度が異なる。このため、アンテナ内での腹と節の位置関係によって処理容器内の電磁界強度が不均一になるという問題点があった。また、定在波の腹の位置とアンテナに設けられたスロットとの位置がずれると処理容器内の電磁界の均一性を維持できず、プラズマの生成が不均一になるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、アンテナ内に均一な高周波を形成し、処理容器に均一なプラズマを生成できるプラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の特徴は、密閉された処理容器内に設けられ、被処理体を保持する保持手段と、この保持手段に対向配置され、保持手段と対向する面に複数形成されたスロットを介して処理容器内に高周波を導入する環状導波管と、この環状導波管に設けられ、環状導波管内に無端環状の進行波を形成する進行波形成手段とを具備したことである。
【００１０】
本発明の特徴は、処理容器は、有底筒状をなし、さらに、処理容器の開口部に設けられ、処理容器を気密に密閉するとともに、環状導波管からの高周波を処理容器内部に透過させる誘電体窓を有していることである。
【００１１】
本発明の特徴は、有底筒状の処理容器と、この処理容器内に設けられた被処理体を保持するための保持手段と、処理容器の開口部に設けられ、この処理容器を気密に密閉するとともに処理容器内部に高周波を透過させる誘電体からなる誘電体窓と、環状に形成され、誘電体窓を通して処理容器内に高周波を導入する環状導波管であって、その環状導波路を含む平面が誘電体窓に沿うように誘電体窓に設けられた環状導波管と、この環状導波管に設けられ、この環状導波管内に無端環状の進行波を形成する進行波形成手段とを具備したことである。
【００１２】
本発明の特徴は、進行波形成手段は、高周波を供給する高周波発生器と、この高周波発生器に接続され高周波発生器で発生した高周波を伝搬する伝搬導波管と、この伝搬導波管と環状導波管との間に設けられて伝搬導波管と環状導波管とを接続し、伝搬導波管内を伝搬してきた高周波を環状導波管に進行波として供給する方向性結合器とを有していることである。
【００１３】
本発明の特徴は、環状導波管の周長は、その環状導波管の管内波長の自然数倍であることである。
【００１４】
本発明の特徴は、方向性結合器は、環状導波管とこの環状導波管の接線方向に配設された伝搬導波管とが共有する管壁に上記接線に垂直方向に形成されたスリットを有することである。
【００１５】
本発明の特徴は、方向性結合器は、伝搬導波管を形成する同軸導波管と、この同軸導波管と環状導波管との接続位置から環状導波管に沿って管内波長の略｛（２ｎ−１）／４｝（ｎは自然数）離間した位置で環状導波管内に開口する分岐導波管とを有し、同軸導波管の外導体は、環状導波管に形成された開口の周囲に接続され、同軸導波管の内導体は、環状導波管に形成された開口から環状導波管内を通り分岐導波管に接続されていることである。なお、通常ｎ＝１とする。
【００１６】
本発明の特徴は、進行波形成手段は、環状導波管の周方向に離間した複数箇所に周方向に位相がずれた高周波を供給する多位相高周波供給手段を有し、環状導波管に周方向に位相がずれた高周波を供給することによって、環状導波管内に進行波を発生させることである。
【００１７】
本発明の特徴は、多位相高周波供給手段は、ＴＥ１１モードの高周波を発生する高周波発生器と、この高周波発生器に一端が接続された円筒導波管と、この円筒導波管の中程に設けられ、円筒導波管内を伝搬してきたＴＥ１１モードのマイクロ波を円筒導波管の軸線廻りに回転させる円偏波変換器と、円筒導波管の他端部の外周面の周方向に離間したそれぞれの位置に、一端がそれぞれ接続されるとともに、環状導波管の周方向に離間したそれぞれの位置に、他端がそれぞれ接続された複数の分岐導波管とを有していることである。
【００１８】
本発明の特徴は、多位相高周波供給手段は、導波管内にＴＥ１０モードの高周波を発生する高周波発生器と、導波管に一端が接続されるとともに、環状導波管の周方向に離間したそれぞれの位置に他端がそれぞれ接続された複数の分岐導波管と、これら複数の分岐導波管のそれぞれに設けられ、これら分岐導波管によって複数に分割された高周波の位相を、これら分割された高周波が環状導波管内に供給されたときに環状導波管内に進行波を発生させるように調整する移相器とを有することである。
【００１９】
本発明の特徴は、環状導波管の周長は、その環状導波管の管内波長の自然数倍であることである。
【００２０】
本発明の特徴は、環状導波管へ高周波を供給する導波管は、矩形導波管であることである。
【００２１】
本発明の特徴は、環状導波管へ高周波を供給する導波管は、同軸導波管であることである。
【００２２】
本発明の特徴は、環状導波管によって囲まれた誘電体窓の部分に、ガスを処理容器に供給するガス供給管の開口部が接続されていることである。
【００２３】
本発明の特徴は、環状導波管によって囲まれた誘電体窓の部分に、保持手段に対向して配置された対向電極が設けられていることである。
【００２４】
本発明の特徴は、環状導波管によって囲まれた誘電体窓の部分に、ガスを前記処理容器に供給するガス供給管の先端部が設けられ、この先端部にガスを前記処理容器ないに供給する開口部が形成され、このガス供給管の先端部が、前記保持手段に対向する対向電極になされていることである。
【００２５】
本発明の特徴は、対向電極はアースされていることである。
【００２６】
本発明の特徴は、対向電極は高周波電源に接続されていることである。
【００２７】
本発明の特徴は、環状導波管は円環状であることである。
【００２８】
本発明の特徴は、環状導波管は矩形環状であることである。
【００２９】
本発明の特徴は、環状導波管に沿ってそれぞれ離間して配設され、環状導波管内のリアクタンスを変化させるリアクタンス素子を複数有する位相調整手段を具備したことである。
【００３０】
本発明の特徴は、位相調整手段は、さらに、高周波発生器の出力周波数に影響を与える要素の物理量と、その物理量の下で環状導波管内に所定の高周波を形成するリアクタンス素子のリアクタンスとを対応づけて記録する記録手段と、設定された物理量に対応するリアクタンス素子のリアクタンスを記録手段から読み出し、リアクタンス素子のリアクタンスを読み出した値となるように制御する制御手段とを有することである。
【００３１】
本発明の特徴は、位相調整手段は、さらに、環状導波管に導入される高周波の位相と環状導波管内を伝搬する高周波の位相との差を検出する位相差検出手段と、この位相差検出手段により検出された位相差に基づきリアクタンス素子のリアクタンスを制御する制御手段とを有することである。
【００３２】
本発明の特徴は、リアクタンス素子は、環状導波管内に突出する長さが変更自在なスタブであることである。
【００３３】
本発明の特徴は、環状導波管を略同軸状に複数設けるとともに、進行波形成手段により環状導波管のそれぞれの内部に無端環状の進行波を形成することである。
【００３４】
本発明の特徴は、環状導波管へ供給される高周波は２００ＭＨｚから３５ＧＨｚまでであることである。
【発明の効果】
【００３５】
本発明にあっては、有底筒状の処理容器と、この処理容器内に設けられた被処理体を保持するための保持手段と、処理容器の開口部に設けられ、この処理容器を気密に密閉するとともに処理容器内部に高周波を透過させる誘電体からなる誘電体窓と、環状に形成され、誘電体窓を通して処理容器内に高周波を導入する環状導波管であって、その環状導波路を含む平面が誘電体窓に沿うように誘電体窓に設けられた環状導波管と、この環状導波管に設けられ、この環状導波管内に無端環状の進行波を形成する進行波形成手段とを有しているから、環状の導波管内に回転する進行波を形成することができ、このため処理容器内に均一な電磁界を放出することができる。従って、処理容器に均一なプラズマを生成することができ、被処理体に均一な処理を施すことができる。
【００３６】
また、本発明にあっては、環状導波管内のリアクタンスを変化させるリアクタンス素子を複数有する位相調整手段を具備しているから、環状導波管内の高周波の周波数が変化しても、高周波の位相を調整することにより、所望の進行波を形成することができる。
【００３７】
また、本発明にあっては、環状導波管を略同軸状に複数設けるとともに、進行波形成手段により環状導波管のそれぞれの内部に無端環状の進行波を形成することにより、環状導波管を１つだけ設けた場合と比較して、処理容器内の広範囲にわたって均一な電磁界を形成し、均一なプラズマを生成することができる。よって、大面積の処理対象に対しても、均一性のよいプラズマ処理を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明に係る処理装置の実施の形態を図１ないし図２３を参照して説明する。
【００３９】
図１（ａ）及び図２は、プラズマ処理装置の第１の参考例を示す構成図である。図１（ａ）において、このプラズマ処理装置５１は、側壁や底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が有底筒体状に形成された処理容器５３を有している。この処理容器５３の天井部は、開放されてこの部分にはＯリング等のシール部材を介して真空圧に耐え得る厚みを有する封止板５５が気密に設けられている。この封止板５５は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス又はアルミナや窒化アルミ製セラミック等の誘電体で形成されている。この封止板５５によって、処理容器５３内に処理空間５７が形成される。封止板５５には、導電性金属を円形蓋状に成形してなるカバー部材５９が外嵌してあり、このカバー部材５９は処理容器５３上に固定されている。
【００４０】
この処理容器５３内には、上面に被処理体としての半導体ウエハＷを載置する載置台（保持手段）６１が収容される。この載置台６１は、アルミニウムからなり、処理容器５３内の底部に絶縁材を介して設置されている。この載置台６１は給電線６３を介してマッチングボックス６５及びバイアス用高周波電源６７に接続されている。処理容器５３の側壁には、その処理容器５３内に処理ガスを導入するための石英パイプ製のガス供給ノズル６９が設けられている。また、処理容器５３の底部には、図示されない真空ポンプに接続された排気口７１が設けられており、必要に応じて処理容器５３内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。
【００４１】
一方、カバー部材５９の上面には、処理空間５７にマイクロ波を導入するための環状アンテナ７３が設けられている。この環状アンテナ７３は、断面矩形状の導波管を無端円環状に形成したものであり、その環状の導波管によって形成される環状の導波路を含む平面が封止板５５に略平行になるように配設されている。
この環状アンテナ７３の処理空間５７側（すなわち、載置台６１と対向する側）の管壁には、半径方向に延在するスロット７５が周方向に離間して複数個形成されている。また、このスロット７５に対応するカバー部材５９の部分には、開口部７７が同様に形成されている。
【００４２】
この環状アンテナ７３の外周面には、方向性結合器７９を介して伝搬導波管８１が接線方向に接続されている。この伝搬導波管８１の他端側には、マイクロ波発振器８３が接続されマイクロ波を供給するようになっている。前記方向性結合器７９は、伝搬導波管８１中をマイクロ波発振器８３から図中矢印Ａ方向に伝搬してきたマイクロ波を環状アンテナ７３内において矢印Ｂ方向にのみ伝搬するものである。これによって、マイクロ波は、無端円環状の環状アンテナ７３内において、進行波として一方向（矢印Ｂ方向）にのみ伝搬する。また、伝搬導波管８１の方向性結合器７９の側の端部内側には、マイクロ波吸収材８５が着脱可能に装着されている。このマイクロ波吸収材８５は、伝搬導波管８１内を矢印Ａ方向に進んできたマイクロ波が伝搬導波管８１の端部で反射して定在波になるのを防止し、進行波を維持するためのものである。なお、このマイクロ波吸収材をマイクロ波反射材に替えることによって、進行波モードを定在波モードに替えることも可能である。このような構成において、上記環状アンテナ７３と方向性結合器７９と伝搬導波管８１は、リング共振器７４を構成するが、このリング共振器７４では、方向性結合器７９として、結合度３ｄＢのいわゆるショートスロットハイブリッドを用いるのがよい。また、複数の方向性結合器を前記環状導波管の周方向に配置する場合は、前記環状導波路内に一方向の進行波が形成されるように、隣合った各方向性結合器間の導波路長と供給されるマイクロ波の位相とを調整すればよい。
【００４３】
次に、以上のように構成された本参考例の動作について説明する。まず、図示しないゲートバルブを介して半導体ウエハＷを搬送アームにより処理容器５３内に収容し、ウエハＷを載置台６１の上面に載置する。そして、処理容器５３内を所定のプロセス圧力に維持しつつ、ガス供給ノズル６９から処理ガスを流量制御しつつ供給する。同時に、マイクロ波発振器８３から、高周波として例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を処理空間５７に導入してプラズマを発生させ処理を行う。またこの場合、載置台６１にバイアス高周波電力を印加しておくことにより、載置台６１に負の電位を発生させることができ、プラズマからのイオンの引出しを効率的に行うことができる。
【００４４】
このような構成において、マイクロ波発振器８３から供給されたマイクロ波は、伝搬導波管８１内を矢印Ａ方向に伝搬し、方向性結合器７９において環状アンテナ７３内に供給される。ここで、マイクロ波発振器８３から環状アンテナ７３に供給されるマイクロ波は、２００ＭＨｚから３５ＧＨｚまでであることが望ましい。これは、２００ＭＨｚの波長は１．４７ｍであり、１波長の環状導波路を構成する場合、その直径が４６．８ｃｍであるので、チャンバーの寸法から考慮して、構成可能な最大サイズと思われる。また、３５ＧＨｚの波長は、８．４ｍｍであり、現在は板厚０．８ｍｍ、開口幅２ｍｍ、間隔２ｍｍのスロットを用いているので、その様なスロットを形成する可能な最小の長さになる。ここで伝搬導波管８１と環状アンテナ７３との接続部に方向性結合器７９が設けられているので、伝搬導波管８１中を矢印Ａ方向に伝搬してきたマイクロ波は、環状アンテナ７３中をＢ方向にのみ伝搬し、無端円環状の環状アンテナ７３内を回転する進行波が生成される。そして、この環状アンテナ７３内を進行波として伝搬するマイクロ波は、環状アンテナ７３に形成された多数のスロット７５から処理容器５３内に放出される。ここで、環状アンテナ７３内を伝搬するマイクロ波は、定在波ではなく無端環状の環状アンテナ内を回転する進行波であるため、スロット７５から放出される電磁界は、環状アンテナ７３の周方向に均一になる。従って、処理容器５３内に極めて均一なプラズマを生成することができ、大口径のウエハに対してもその全域にわたって均一な処理を施すことができる。
【００４５】
このように本参考例にあっては、処理容器５３と、この処理容器５３内に設けられたウエハＷを保持するための載置台６１と、この載置台６１によって保持されたウエハＷに対向して設けられた封止板５５と、この封止板５５に設けられ、この封止板５５を通して処理容器５３内にマイクロ波を導入する環状に形成された導波管からなるアンテナであって、その環状の導波路を含む平面が前記封止板５５に略平行になるように配設された環状アンテナ７３と、この環状アンテナ７３の外周に設けられた方向性結合器７９と、この方向性結合器７９に接続された伝搬導波管８１と、この伝搬導波管８１に接続されたマイクロ波発振器８３とを有しているから、環状アンテナ７３内に無端環状の進行波を形成することができ、従って、周方向に均一な電磁界を処理容器５３内に放出することができる。このため、処理容器５３内に均一なプラズマを生成することができ、大口径ウエハであっても均一な処理を行うことができる。
【００４６】
プラズマの生成条件を変えたいときは、環状アンテナ７３のスロット７５が形成された面を封止板５５に対して傾斜させ、両者のなす角度を変化させてもよい。例えば、チャンバー中心部のプラズマ生成を強くする場合は、図１（ｂ）のように、スロット７５が形成された面が中心部に向くようにする。逆に、チャンバーの周辺部でプラズマの生成を強くする場合は、図１（ｃ）のようにスロット７５が形成された面が周辺部に向くようにすればよい。
【００４７】
図３は、本発明の第１の実施の形態であるプラズマ処理装置１２１を示す図である。このプラズマ処理装置１２１は、第１の参考例であるプラズマ処理装置５１において、環状アンテナ７３に囲まれた封止板５５の中央部にガス供給管１２３が設けられたものである。このガス供給管は、その下部が漏斗状に拡径されており、下端部には多数のノズル１２５…が設けられている。このように、このプラズマ処理装置１２１にあっては、マイクロ波を処理容器５３に供給するアンテナ７３が円環状であるため、その中央開口部にガス供給管１２３を設けることができる。従って、反応性ガス等をウエハＷに対して均一に供給することができ、従ってガス供給の不均一による処理のむらを防止することができる。
【００４８】
図４は、本発明の第２の参考例であるプラズマ処理装置１３１を示す図である。このプラズマ処理装置１３１は、第１の参考例であるプラズマ処理装置５１において、環状アンテナ７３に囲まれた封止板５５の中央部に、載置台６１に対向して対向電極１３３が設けられたものである。この対向電極１３３は、アースされており、このようにすることによって、載置台６１と対向電極１３３との間に均一かつ強力な電界を形成することができ、従ってプラズマからのイオンの引き出しを効率的に行うことができるとともに均一な処理を行うことができる。
【００４９】
図５は、本発明の第３の参考例であるプラズマ処理装置１４１を示す図である。このプラズマ処理装置１４１は、図４に示す第２の参考例であるプラズマ処理装置１３１において、対向電極１３３のアースを高周波電源１４３に替えたものである。このように対向電極１３３を高周波電源１４３に接続することによって、載置台６１との間に所望の強力かつ均一な電界を形成することができる。従って、プラズマからのイオンの引き出しをさらに効率的に行うことができるとともに均一な処理を行うことができる。
【００５０】
図６は、本発明の第４の参考例を示す図である。この図のプラズマ処理装置１５１は、上記第１の実施の形態のガス供給管の下端部を対向電極としたものである。このガス供給管１５３は、筒状のガス供給管本体１５５と、その下端部に接続された中空円盤状のノズル部１５７とを有している。このノズル部１５７の下面には複数のノズル孔１５９…が形成されており、またこのノズル部１５７は載置台６１と対向して配置されている。また、このガス供給管１５３は、導体からなり、アース線を介して接地されている。このようなガス供給管１５３において、ガス供給管本体１５５を通ってきた処理ガスは、ノズル部１５７で半径方向に広がり、ノズル孔１５９から処理容器５３内に均一に供給される。また、このガス供給管は、アースされているので、載置台６１に対向して対向電極としても作用する。あるいは、ガス供給管は、途中で分離絶縁され、ノズル部に高周波電源を接続してもよい。
【００５１】
このように、このプラズマ処理装置１５１にあっては、ガス供給管１５３が、処理ガスの供給機能と、載置台に対する対向電極としての機能を有しているので、反応性ガス等をウエハＷに対して均一に供給することができるとともに、載置台６１と対向電極１５３との間に均一かつ強力な電界を形成することができ、従って、均一なプラズマの生成を行うことができる。
【００５２】
図７及び図８は、本発明の第５の参考例の形態を示す図である。この図のプラズマ処理装置９１は、伝搬導波管８１が方向性結合器９３を介して円環状の環状アンテナ７３の上面に接続されている点を除いて、図１及び図２に示すプラズマ処理装置５１と同様である。
【００５３】
このプラズマ処理装置９１においても、上記プラズマ処理装置５１と同様の作用効果を奏する。
【００５４】
図９は、方向性結合器９３の一構成例を示す断面図である。この図に示す方向性結合器９３Ａは、環状アンテナ７３とこの環状アンテナ７３の接線方向に配設された伝搬導波管８１とが共有する管壁、すなわち環状アンテナ７３の上面および伝搬導波管８１の下面に、上記接線に垂直方向に延びる矩形のスリット９４を形成したものである。スリット９４の上記接線方向の長さＬにより、結合度を調整することができる。
伝搬導波管８１は矩形導波管で形成されており、スリット９４の付近で湾曲し側面視Ｕ字形をなしている。
【００５５】
マイクロ波発振器８３から伝搬導波管８１中を図中矢印Ａ方向に伝搬してきたマイクロ波は、スリット９４を介して環状アンテナ７３内に結合し、矢印Ｂ方向に伝搬する。これにより無端円環状の環状アンテナ７３内を回転する進行波が生成される。環状アンテナ７３内を回転するマイクロ波の一部は、スリット９４を介して伝搬導波路８１に結合するが、矢印Ｃ方向に進み、伝搬導波管８１の端部に設けられたマイクロ波吸収材８５により吸収されるので、矢印Ａの逆方向に伝搬するマイクロ波は極めて少ない。
【００５６】
図１０は、方向性結合器９３の他の構成例を示す断面図である。この図１０に示す方向性結合器９３Ｂは、伝搬導波管８１が同軸導波管８１Ａで形成された場合に用いられる。同軸導波管８１Ａは、内導体８１Ｂと外導体８１Ｃとが同軸に配設された導波管である。環状アンテナ７３には開口９５が形成され、この開口９５の周囲に同軸導波管８１Ａの外導体８１Ｃが接続されている。また、開口９５から環状アンテナ７３に沿ってその管内波長λg の略１／４（すなわち略λg/４）離間した位置で環状アンテナ７３内に開口する分岐導波管９６が配設されている。なお、開口９５と分岐導波管９６の開口との間隔を、略｛（２ｎ−１）／４｝×λg （ｎは自然数）としてもよい。分岐導波管９６の終端にはマイクロ波吸収材９７が着脱可能に装着されている。同軸導波管８１Ａの内導体Ｂは、開口９５から環状アンテナ７３内を通り、分岐導波管９６内のマイクロ波吸収材９７に接続されている。
【００５７】
マイクロ波発振器８３から同軸導波管８１Ａ中を図中矢印Ａ方向に伝搬してきたマイクロ波は、環状アンテナ７３内に導入され、矢印Ｂ方向に伝搬する。これにより無端円環状の環状アンテナ７３内を回転する進行波が生成される。環状アンテナ７３内を回転するマイクロ波の一部は分岐導波管９７に結合し、同軸導波管８１Ａにはほとんど結合しないので、同軸導波管８１Ａ中を矢印Ａの逆方向に伝搬するマイクロ波は極めて少ない。なお、分岐導波管９７に結合したマイクロ波は、マイクロ波吸収材８５により吸収される。
なお、図２に示した方向性結合器７９として、図９，図１０に示した方向性結合器９３Ａ，９３Ｂと同様の構成のものを用いてもよい。
【００５８】
図１１は、本発明の第２の実施の形態を示す図である。この図のプラズマ処理装置１０１では、処理容器５３に設けられた円環状の環状アンテナ１１７に、給電装置１０３が設けられている。この給電装置１０３は、円筒導波管１０５を有している。この円筒導波管１０５には、図示しないマイクロ波発振器が接続されており、このマイクロ波発振器は、ＴＥ１１モードのマイクロ波を供給するようになっている。この円筒導波管１０５の中程には、円偏波変換器１０７が設けられており、供給されてきたＴＥ１１モードのマイクロ波を、円筒導波管１０５の軸線廻りに回転させるようになっている。円筒導波管１０５の下端部外周面には、軸線廻りに互いに９０度の間隔をおいて第１ないし第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５がそれぞれ半径方向外方に突出して接続されている。これら第１ないし第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５は、半径方向外方に突出した後、それぞれ下方に屈曲して延在する。そして、これら第１ないし第４の分岐導波管は、円環状の環状アンテナ１１７の周方向に９０度ずつ離間した位置にそれぞれ接続されいる。
【００５９】
このような構成において、マイクロ波発振器（図示せず）から円筒導波管１０５内を伝搬してきたＴＥ１１モードのマイクロ波は、円偏波変換器１０７に到達する。この円偏波変換器１０７で、ＴＥ１１モードのマイクロ波は、円筒導波管１０５の軸線廻りに回転せしめられ、円筒導波管１０５の下端部に達する。ここで、回転するＴＥ１１モードのマイクロ波は、第１から第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５へ進入する。そして、マイクロ波は、それぞれの分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５内を伝搬して環状アンテナ１１７に進入する。ここで、円筒導波管１０５を伝搬してきたマイクロ波は回転する円偏波であり、また第１から第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５が、円筒導波管１０５の外周面に周方向に９０度ずつずれて接続されていることから、それぞれの分岐導波管に進入したマイクロ波はその位相が９０度ずつずれていることになる。このため、第１から第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５から環状アンテナ１１７に進入するそれぞれのマイクロ波の位相も９０度ずつずれる。従って、環状アンテナ１１７内に進入したマイクロ波は、全体として、周方向に回転する進行波を形成する。このようにして、環状アンテナ１１７内に形成された回転する進行波は、その後アンテナ下面に形成されたスロット（図示せず）から処理容器５３内に均一に放出され、均一なプラズマを形成する。
【００６０】
このように本実施の形態にあっては、ＴＥ１１モードのマイクロ波を発振するマイクロ波発振器と、このマイクロ波発振器に接続された円筒導波管１０５と、この円筒導波管１０５の中程に設けられＴＥ１１モードのマイクロ波を回転させる円偏波変換器１０７と、円筒導波管１０５の下端部外周に、軸線廻りに互いに９０度の間隔をおいて接続された第１ないし第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５と、これらの第１ないし第４の分岐導波管が周方向に９０度ずつ離間して接続された環状アンテナ１１７と、この環状アンテナ１１７が封止板に設けられた処理容器５３を有しているから、環状アンテナ１１７内に周方向に回転する進行波を形成することができる。従って、処理容器５３内に対して均一な電磁界を供給することができ、均一なプラズマを生成することができる。このため、大口径のウエハに対しても均一な処理を行うことができる。
【００６１】
図１２ないし図１６は、本発明の第３の実施の形態を示すものであり、図１２はその斜視図、図１３はその回路図を示している。これらの図において、プラズマ処理装置１６１は、導波管１６３を有している。この導波管１６３は、マイクロ波導入口１６５を有する第１の矩形導波管１６７を有している。この第１の矩形導波管１６７は、第１のマジックＴ１６９によって第２の矩形導波管１７１と第３の矩形導波管１７３と、第１のダミーロード１７５に分岐されている。この第２の矩形導波管１７１は、第２のマジックＴ１７７によって、第４の矩形導波管１７９、第５の矩形導波管１８１と第２のダミーロード１８３に分岐されている。一方、第３の矩形導波管１７３も第３のマジックＴ１８５によって第６の矩形導波管１８７、第７の矩形導波管１８９と第３のダミーロード１９１に分岐されている。
【００６２】
第４の矩形導波管１７９、第５の矩形導波管１８１、第６の矩形導波管１８７、第７の矩形導波管１８９のそれぞれの下端部１９３…は、直角に屈曲しており、図１４に示すように、同軸導波管１９５を介して環状アンテナ１９７に接続されている。これら４つの矩形導波管１７９，１８１，１８７，１８９の前記環状アンテナ１９７に対する接続位置は、図１２、図１３に示すように、周方向に９０度ずつ離間している。
【００６３】
また、図１３に示すように、第４の矩形導波管１７９、第５の矩形導波管１８１、第６の矩形導波管１８７には、それぞれ、移相器１９９，２０１，２０３が介装されている。これら移相器１９９，２０１，２０３は、それぞれの導波管を伝搬するマイクロ波の位相を所定量ずらすことによって、環状アンテナ１９７に到達したときのそれぞれのマイクロ波の位相を順次ずらし、全体として、環状アンテナ内に進行波が形成されるようにするためのものである。
【００６４】
このようなプラズマ処理装置１６１において、ＴＥ１０モードのマイクロ波発生器（図示せず）からマイクロ波導入口に導入されたマイクロ波は、第１のマジックＴ１６９で分岐され、さらに第２及び第３のマジックＴ１７７，１８５で分岐され、最終的には４分岐される。このうち、第４の矩形導波管１７９、第５の矩形導波管１８１、第６の矩形導波管１８７を伝搬するマイクロ波は、それぞれ、移相器１９９，２０１，２０３によってその位相を調整され、最終的に、環状アンテナ１９７内に進行波を形成する。
【００６５】
このように、このプラズマ処理装置１６１にあっては、ＴＥ１０モードのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、この発生器に一端が接続されるとともに、前記環状アンテナ１９７の周方向に離間したそれぞれの位置に他端がそれぞれ接続された導波管１６３と、この導波管の分岐導波管のそれぞれに設けられ、これら分岐導波管によって複数に分割されたマイクロ波の位相を、これら分割されたマイクロ波が環状アンテナ１９７に供給されたときに前記環状アンテナ１９７内に進行波を発生させるように調整する移相器１９９，２０１，２０３を有しているから、環状アンテナ１９７から処理容器に対して均一なマイクロ波を放出することができ、従って、処理容器内に均一なプラズマを生成することができる。
【００６６】
なお、この第３の実施の形態においては、第４の矩形導波管１７９、第５の矩形導波管１８１、第６の矩形導波管１８７、第７の矩形導波管１８９は、図１４に示すように、同軸導波管１９５を介して環状アンテナ１９７に接続されているが、これに限る必要はなく、例えば、図１５に示すように、矩形導波管１７９等を直接環状アンテナ１９７に接続し、接続部にバンプ２０５を設け、環状アンテナ１９７にマイクロ波を導入するようにしてもよい。
【００６７】
また、上記第３の実施の形態においては、３つの移相器１９９，２０１，２０３を設けているが、これに限る必要はなく、図１６に示すように、マジックＴの基本的な特性を考慮して、４分岐された導波管２１１が環状アンテナ１９７に接続する配置を選択すれば、２つの移相器２１３、２１５を設けるだけで目的を達成することができる。
【００６８】
なお、上記図１１に示す第２の実施の形態、及び図１２に示す第３の実施の形態においては、複数の導波管を環状導波管に接続し、多位相のマイクロ波を供給することによって環状導波管内に進行波を形成しているが、これには、以下のような条件がある。
【００６９】
図１７に示すように、環状導波管３０１に、マイクロ波の供給口Ａ３０３及び供給口Ｂ３０５がある場合について考える。
【００７０】
位相の基準は供給口Ａ３０３とし、ここでは位相は０゜とする。供給口Ｂ３０５での位相遅れを−θtとすると、逆に供給口Ｂ３０５が基準とすると供給口Ａ３０３での位相はθt進んでいる。また、供給口ＡとＢとの導波路長３０７をマイクロ波が伝搬する際の供給口Ａ３０３での位相変化はθLとする。
【００７１】
マイクロ波が供給口Ａから供給口Ｂ方向へ伝搬するための条件は以下のとおりである。
【００７２】
−θt＋θL＝３６０°×Ｎ（ここでＮは、０又は自然数）
θt＋θL＝１８０°×（２Ｍ＋１）（ここでＭは、０又は自然数）
上式より
２θL＝３６０°×Ｎ＋１８０°×（２Ｍ＋１）
θL＝１８０°×Ｎ＋９０°×（２Ｍ＋１）
＝１８０°×（Ｍ＋Ｎ）＋９０°                    ・・・（１）
これは、初期値９０°、差分１８０°の等差数列を構成する。環状導波管上の各供給口の間隔は上記値のどれを選んでもかまわない。
【００７３】
また、例えば供給口Ａから供給されたマイクロ波が環状導波管内を伝搬して再び供給口Ａへ戻ってきたとき、位相が合致するためには、環状導波管の周長は管内波長の自然数倍でなければならない。なお、ここでいう周長とは、図１８に示すように、環状導波管４０１の断面の中心線４０３の長さをいう。
【００７４】
環状導波管内に定在波状の波動を形成するには、マイクロ波が供給口Ａ、供給口Ｂ間で双方向に伝搬するための条件が必要である。すなわち、
−θt＋θL＝３６０°×Ｎ（ここでＮは０又は自然数）
θt＋θL＝３６０°×Ｍ（ここでＭは０又は自然数）
２θL＝３６０°×Ｋ（ここでＫは自然数）
θL＝１８０°×Ｋ                            ・・・（２）
さらに、環状導波管の周長は、管内波長の自然数倍でなければならない。
【００７５】
第２及び第３の実施の形態においては、マイクロ波の供給口を４個設ける例を示したが、環状導波管内に進行波を形成するには（１）式の条件を満たし、定在波を形成するには（２）式の条件を満たせばよいので、いずれの場合も供給口を２個以上の偶数個設ければ所望の高周波を形成することができる。
【００７６】
図１１に示したプラズマ処理装置１０１及び図１２に示したプラズマ処理装置１６１では、マイクロ波発振器をクライストロン又はマグネトロンなどで構成することができる。クライストロンは安定した出力が得られるが高価である。これに対しマグネトロンは安価であるが、出力電力や負荷などにより出力周波数が変化しやすい。例えば環状導波管内に進行波を形成する場合には上述した（１）式を満たす必要があるが、（１）式をある周波数で満たすように環状導波管を設計しても、周波数が変化すれば（１）式が満たされなくなり、環状導波管内に所望の進行波を形成できなくなる。以下、マイクロ波発振器の出力周波数が変化しても、環状導波管内に所望の高周波を形成することができる例を、本発明の第９及び第１０の実施の形態として説明する。
【００７７】
図１９及び図２０は、本発明の第６の参考例を示す図である。なお図２０の一部には、図１９におけるＸＸ−ＸＸ′線方向の断面が示されている。
図１９及び図２０に示すプラズマ処理装置５０１は、図１１に示したプラズマ処理装置１０１に、環状アンテナ１１７内を伝搬するマイクロ波の位相を調整する位相調整装置５０３を設けたものである。この位相調整装置５０３は、リアクタンス素子として作用する複数のスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃと、記録装置５１３と、入力装置５１５と、制御装置５１７とから構成されている。
【００７８】
スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃは、環状アンテナ１１７の上面からその面に対して垂直方向に環状アンテナ１１７内に突出する断面が円形の棒体からなる。棒体は金属製でも誘電体製でもよい。スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃは環状アンテナ１１７内に突出する長さである突出長が変更自在に構成されている。スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長によりスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃのリアクタンスを変化させることができる。その結果、環状アンテナ１１７内のリアクタンスを変化させ、環状アンテナ１１７内を伝搬するマイクロ波の位相を変化させることができる。
【００７９】
スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃは、環状アンテナ１１７を構成する環状の導波管の管軸に沿って配設されている。スタブ５１１Ａとスタブ５１１Ｂとの間隔およびスタブ５１１Ｂとスタブ５１１Ｃとの間隔は、環状アンテナ１１７内における管内波長λg の１／４の奇数倍（Ｊを自然数とすると、（２Ｊ−１）／４×λg ）に設定されている。３本スタブの動作理論はよく知られているので、これらのスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃによりマイクロ波の反射を低減することができる。
スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃは３本１組として、隣り合う２つの供給口の間（供給口１０９Ａ，１１１Ａ間、供給口１１１Ａ，１１３Ａ間、供給口１１３Ａ，１１５Ａ間、供給口１１５Ａ，１０９Ａ間）にそれぞれ配置される。
【００８０】
記録装置５１３は、マイクロ波発振器の出力電力や、処理容器５３内に生成されるプラズマの負荷など、マイクロ波発振器の出力周波数に影響を与える要素の物理量と、その物理量の下で（１）式を成り立たせるスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃのリアクタンスを実現する突出長とを対応づけたデータベースを記録するものである。記録装置５１３はメモリなどにより構成される。
入力装置５１５は、上述したマイクロ波発振器の出力周波数に影響を与える要素の物理量の設定値をオペレータが入力するためのものであり、キーボード又はタッチパネルなどにより構成される。
制御装置５１７は、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃ、記録装置５１３及び入力装置５１５に接続され、入力装置５１５から入力された設定値に対応するスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を記録装置５１５から読み出し、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃを駆動しその突出長を読み出した値とするものであり、ＣＰＵ（central processing unit ）などにより構成される。
【００８１】
次に、プラズマ処理装置５０１の動作について説明する。ここでは、マイクロ波発振器は、出力電力５ｋＷで出力周波数２．４５ＧＨｚとなるマグネトロンで構成されているものとする。また、環状アンテナ１１７は、２．４５ＧＨｚの周波数下で進行波ができるように形成されているものとする。すなわち、隣り合う２つの供給口間を２．４５ＧＨｚのマイクロ波が伝搬したときの位相変化θLが１８０°×（Ｍ＋Ｎ）＋９０°となるように設計されている。
【００８２】
まず、ＬＣＤ（liquid crystal desplay）基板を処理対象とし、マイクロ波発振器の出力電力を５ｋＷとした場合、マイクロ波発振器の出力電力５ｋＷを設定値として入力装置５１５から入力する。設定値が入力されると、制御装置５１７により、その設定値に対応するスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を記録装置５１３から読み出す。この場合は設計どおりであるから突出長は０であり、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃは駆動しない。
【００８３】
次に、半導体ウエハを処理対象とし、マイクロ波発振器の出力電力を２ｋＷとした場合、マイクロ波発振器の出力電力２ｋＷを設定値として入力装置５１５から入力する。設定値が入力されると、制御装置５１７により、その設定値に対応するスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を記録装置５１５から読み出す。そしてスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃを駆動し、その突出長を読み出した値とする。マイクロ波発振器の出力電力を２ｋＷに変更すると、出力周波数が数ＭＨｚ若干低下し、隣り合う供給口間でのマイクロ波の位相変化θLが小さくなるが、環状アンテナ１１７内に突出するスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの作用でマイクロ波の位相を遅らせ位相変化θLを大きくすることにより、位相変化θLを１８０°×（Ｍ＋Ｎ）＋９０°とすることができる。従って、マイクロ波発振器の出力周波数が変化しても、（１）式を成立させ、環状アンテナ１１７内に進行波を形成することができる。
【００８４】
なお、図１９及び図２０では３本のスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃを１組とする例を示したが、少なくとも２本のスタブを１組とし、環状アンテナ１１７を構成する環状の導波管の管軸に沿ってそれぞれ離間して配設することにより、環状アンテナ１１７内のマイクロ波の位相を調整することが可能である。
また、リアクタンス素子として、一端が環状アンテナ１１７内に開口し、他端が電気機能的にショートされた終端であり、開口から終端までの長さが変更自在な分岐導波管を用いてもよい。
【００８５】
図２１は、本発明の第７の参考例を示す図である。この図には、要部構成のみを示している。また、図１９及び図２０と同一部分または相当部分を同一符号で示しており、その説明を適宜省略する。
図２１に示すプラズマ処理装置５５１は、２つの方向性結合器５６１，５６３と、位相差検出器５６５と、制御装置５６７と、複数のスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃとから構成される位相調整装置５５３を有している。
【００８６】
２つの方向性結合器５６１，５６３は、ともに第１の分岐導波管１０９と環状アンテナ１１７との接続部である供給口１０９Ａ付近に配置されている。ただし、方向性結合器５６１は第１の分岐導波管１０９側に配置され、第１の分岐導波管１０９から環状アンテナ１１７内に導入されるマイクロ波の一部を取り出し、位相差検出器５６５に供給する。また、方向性結合器５６３は環状アンテナ１１７側に配置され、環状アンテナ１１７内を図中矢印Ｅ方向に伝搬するマイクロ波の一部を取り出し、位相差検出器５６５に供給する。方向性結合器５６１，５６３の結合度は通常−数１０ｄＢ、例えば−５０ｄＢ程度となっている。
【００８７】
位相差検出器５６５は、入力された２つの信号を位相検波し、２つの信号の位相差を検出し、制御装置５６７に出力するものである。
制御装置５６７は、位相差検出器５６５により検出された位相差の値が１８０°×（２Ｍ＋１）となるように、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を制御するものであり、ＣＰＵなどにより構成される。
また、環状アンテナ１１７は、図中矢印Ｄ方向に進行波が回転するように形成されている。すなわち、隣り合う２つの分岐導波管の供給口間を所定周波数のマイクロ波が伝搬したときの位相変化θLが１８０°×（Ｍ＋Ｎ）＋９０°となるように形成されている。
【００８８】
次に、プラズマ処理装置５５１の動作について説明する。
第１ないし第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５から環状アンテナ１１７内にマイクロ波を導入する。このとき第４の分岐導波管１１５からは、第１の分岐導波管１０９より９０°遅れた位相でマイクロ波を導入する。
方向性結合器５６１により第１の分岐導波管１０９から環状アンテナ１１７内に導入されるマイクロ波の一部を取り出し、方向性結合器５６３により環状アンテナ１１７内を矢印Ｅ方向に伝搬するマイクロ波の一部を取り出し、両者を位相差検出器５６５に供給する。そして位相差検出器５６５で、２つの方向性結合器５６１，５６３により取り出されたマイクロ波の位相差を検出し、制御装置５６７により位相差の値が１８０°×（２Ｍ＋１）となるようにスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を制御する。
【００８９】
ここでマイクロ波発振器の出力周波数が若干小さくなっていると、供給口１１５Ａと１０９Ａとの間をマイクロ波が矢印Ｅ方向に伝搬したときの位相変化θLが１８０°×（Ｍ＋Ｎ）＋９０°より若干小さくなり、位相差検出器５６５で検出される位相差が１８０°×（２Ｍ＋１）より若干小さくなる。よって、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を大きくし、マイクロ波の位相を遅らせ、位相変化θLを大きくする。これにより、マイクロ波発振器の出力周波数が変化しても、環状アンテナ１１７内に進行波を形成することができる。
【００９０】
なお、第６及び第７の参考例において、マイクロ波発振器の出力周波数が所定周波数よりも大きくなった場合には、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの作用による位相遅れを３６０°より若干小さい値とし、見かけの上で位相が進んだのと同等の状態にすることにより、環状アンテナ１１７内に進行波を形成することができる。
また、第６及び第７の参考例において、環状アンテナ１１７内にスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃが突出した状態で、所定周波数に対し進行波ができるように環状アンテナ１１７を形成してもよい。この場合、マイクロ波発振器の出力周波数が所定周波数よりも大きくなった場合には、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を小さくし、マイクロ波の位相遅れを小さくすることにより、環状アンテナ１１７内に進行波を形成することができる。
また、環状アンテナ１１７内に進行波を形成する場合について説明したが、定在波を形成する場合にも適用できる。
また、マイクロ波発振器の出力周波数が変化した場合に、環状アンテナ１１７内を１周する前後でマイクロ波の位相が合致するように制御することもできる。
【００９１】
また、図１２に示したプラズマ処理装置１６１に位相調整装置５０３，５５３を設けても、同様の効果を得ることができる。
また、上述したプラズマ処理装置５１，９１，１２１，１３１，１４１，１５１に位相調整装置５０３，５５３を設け、マイクロ波発振器の出力周波数が変化した場合に、環状アンテナ１１７内を１周する前後でマイクロ波の位相が合致するように制御することもできる。
【００９２】
図２２は、本発明の第４の実施の形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。この図の処理装置６０１では、処理容器５３上に２つの環状アンテナ６０３，６０５が設けられている。環状アンテナ６０３，６０５はともに図１に示した環状アンテナ７３と同様の構成を有し、断面矩形の導波管を無端円環状に形成したものであるが、それぞれがなす円環の半径が異なっている。より正確に言えば、環状アンテナ６０３がなす円環の内径が、環状アンテナ６０５がなす円環の外径とほぼ等しいか、それより大きい。ただし、環状アンテナ６０３，６０５の周長は、それぞれの管内波長の自然数倍となっている。このような２つの環状アンテナ６０３，６０５が、環状アンテナ６０３を外側に、環状アンテナ６０５を内側にして、略同軸状に配設されている。
【００９３】
２つの環状アンテナ６０４，６０５には、給電装置６０７が接続されている。この給電装置６０７は、マイクロ波発振器に接続された円筒導波管６０９と、円筒導波管６０９を伝搬するＴＥ１１モードのマイクロ波を円筒導波管６０９の軸線廻りに回転させ円偏波にする円偏波変換器６１１とを有している。また、円偏波変換器６１１の下側に、円筒導波管６０９と外側環状アンテナ６０３とを接続する４本の外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９と、円筒導波管６０９と内側環状アンテナ６０５とを接続する４本の内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９とが設けられている。
【００９４】
４本の外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９及び４本の内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９は、図１１に示した第１ないし第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５に対応し、これらと同様に配設されている。すなわち、４本の外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９は、円筒導波管６０９の外周面にその軸線廻りに９０度の角度間隔をおいて接続されるとともに、外側環状アンテナ６０３の周方向に９０度の角度間隔をおいて接続される。また、４本の内側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９は、円筒導波管６０９の外周面にその軸線廻りに９０度の角度間隔をおいて接続されるとともに、内側環状アンテナ６０５の周方向に９０度の角度間隔をおいて接続される。
【００９５】
ただし、外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９と内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９とは、円筒導波管６０９に対し異なる高さに接続されている。すなわち、円筒導波管６０９に設けられた整合器６２１を挟んで、例えば外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９が上側に、内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９が下側に接続される。このように両者を円筒導波管６０９の異なる高さに接続することにより、円筒導波管６０９と分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９，６２３，６２５，６２７，６２９とを結合するための開口が同一面上に形成されることによる円筒導波管６０９の強度低下を防止することができる。また、両者の間に整合器６２１を設けてインピーダンスの整合をとることにより、円筒導波管６０９から２つの環状アンテナ６０３，６０５へのマイクロ波の供給効率を向上させることができる。なお、円偏波変換器６１１の直下部に整合器を設けるようにしてもよい。
【００９６】
このような構成とすることにより、２つの環状アンテナ６０３，６０５のそれぞれの内部に周方向に回転する進行波を形成することができる。従って、各環状アンテナ６０３，６０５の配置、各環状アンテナ６０３，６０５への給電電力などを調整することにより、環状アンテナを１つだけ用いた場合と比較して、処理対象に平行な面内で広範囲にわたり均一な電磁界を形成し、均一なプラズマを生成することができる。よって、例えば１ｍ×１ｍといった大面積のＬＣＤ基板が処理対象であっても、その全域にわたり均一性のよいプラズマ処理を施すことができる。
ここで、環状アンテナ６０３，６０５への給電電力は、円筒導波管６０９と分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９，６２３，６２５，６２７，６２９とを結合するための開口の形状や寸法により、調整することができる。
【００９７】
なお、外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９及び内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９の接続位置を調整するなどして、２つの環状アンテナ６０３，６０５内でのマイクロ波の位相を径方向で一致させてもよい。これにより処理容器５３内における径方向の電界強度分布を均一にし、プラズマの均一性を更に向上させることができる。
また、円筒導波管６０９の強度について考慮する必要がない場合には、図２３に示す給電装置６０７Ａのように、外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９と内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９とを円筒導波管６０９の同じ高さに接続してもよい。この場合、整合器６２１を設ける必要はない。
【００９８】
また、処理容器５３上に３つ以上の環状アンテナ６０３，６０５を略同軸状に設けてもよい。これにより、処理容器５３内のより広い範囲で均一なプラズマを生成し、より大面積の処理対象に対し均一性のよいプラズマ処理を施すことができる。
また、処理対象がＬＣＤ基板の場合には、円環状の環状アンテナ６０３，６０５に代えて、矩形環状の環状アンテナを用いるとよい。
【００９９】
また、図１１及び図１２と同様に導波管と移相器とを組み合わせたものを用いて、複数の環状アンテナに給電するようにしてもよい。
また、図９又は図１０に示したような方向性結合器を用いて、複数の環状アンテナに給電するようにしてもよい。
【０１００】
また、本発明に係る装置は、エッチング、アッシング、ＣＶＤ、膜改質等に用いることができる。
【０１０１】
なお、上記実施の形態においては、環状導波管として、円環状のアンテナを採用しているが、これに限る必要はなく、矩形状、多角形状のアンテナであってもよい。また、被処理体としても、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ用基板でもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の第１の参考例を示す側断面図であって、（ａ）はその典型例、（ｂ）はチャンバー中心部のプラズマを強くする場合の装置、（ｃ）はチャンバーの外周部のプラズマを強くする場合の装置を示す図である。
【図２】図１に示す処理装置の平面図。
【図３】図１に示す処理装置において、環状導波管の中央部にガス供給管を設けた第１の実施の形態を示す側断面図。
【図４】図１に示す処理装置において、環状導波管の中央部に対向電極を設けこの対向電極をアースした第２の参考例を示す側断面図。
【図５】図１に示す処理装置において、環状導波管の中央部に対向電極を設けこの対向電極を高周波電源に接続した第３の参考例を示す側断面図。
【図６】図１に示す処理装置において、環状導波管の中央部に対向電極としても機能するガス供給管を設けこのガス供給管をアースした第４の参考例を示す側断面図。
【図７】図１に示す処理装置において、環状導波管の上面に方向性結合器を介して伝搬導波管を接続した第５の参考例を示す側断面図。
【図８】図７に示す処理装置の平面図。
【図９】図７に示す方向性結合器の一構成例を示す断面図であって、（ａ）は図８におけるIX−IX′線方向の断面を、（ｂ）は図９（ａ）におけるIXb−IXb′線方向の断面を示している。
【図１０】図７に示す方向性結合器の他の構成例を示す断面図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を示す斜視図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態を示す斜視図。
【図１３】図１２に示す処理装置の回路図。
【図１４】図１２に示す処理装置において分岐導波管と環状アンテナとの接続部分を示す一部切り欠き断面図。
【図１５】図１４に示す分岐導波管と環状アンテナとの接続部分の他の一例を示す断面図。
【図１６】図１３に示す処理装置の回路の他の一例を示す回路図。
【図１７】環状導波管とマイクロ波の供給口との関係を示す図。
【図１８】環状導波管の周長を示す図。
【図１９】本発明の第６の参考例を説明するための図。
【図２０】図１９に示す位相調整装置の構成を示す図。
【図２１】本発明の第７の参考例を説明するための図。
【図２２】本発明の第４の実施の形態を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２３】図２２に示す処理装置の変形例を示す側面図。
【図２４】関連技術のプラズマ処理装置を示す平面図。
【図２５】関連技術のプラズマ処理装置を示す平断面図。
【図２６】関連技術のプラズマ処理装置を示す斜視図。
【符号の説明】
【０１０３】
５１…プラズマ処理装置、５３…処理容器、５５…封止板、６１…載置台、６７…高周波電源、７３…環状アンテナ、７９…方向性結合器、８１…伝搬導波管、８１Ａ…同軸導波管、８１Ｂ…内導体、８１Ｃ…外導体、８３…マイクロ波発振器、９１…プラズマ処理装置、９３，９３Ａ，９３Ｂ…方向性結合器、９４…スリット、９５…開口、９６…分岐導波管、１０１…プラズマ処理装置、１０３…給電装置、１０５…円筒導波管、１０７…円偏波変換器、１０９…第１の分岐導波管、１１１…第２の分岐導波管、１１３…第３の分岐導波管、１１５…第４の分岐導波管、１１７…環状アンテナ、１２１…プラズマ処理装置、１２３…ガス供給管、１２５…ノズル、１３１…プラズマ処理装置、１３３…対向電極、１４１…プラズマ処理装置、１４３…高周波電源、１５１…プラズマ処理装置、１５３…ガス供給管、１５７…ノズル部、１６１…プラズマ処理装置、１７９…矩形導波管、１８１…矩形導波管、１８７…矩形導波管、１８９…矩形導波管、１９５…同軸導波管、１９７…環状アンテナ、１９９…移相器、２０１…移相器、２０３…移相器、２１３…移相器、２１５…移相器、５０１…プラズマ処理装置、５０３…位相調整器、５１１Ａ〜５１１Ｃ…スタブ（リアクタンス素子）、５１３…記録装置、５１７…制御装置、５５１…プラズマ処理装置、５５３…位相調整器、５６５…位相差検出器、５６７…制御装置、６０１，６０１Ａ…プラズマ処理装置、６０３，６０５…環状アンテナ、Ｗ…半導体ウエハ。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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