(57)【要約】【課題】マイクロ波を導入するための誘電体窓が損傷するのを防止することが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１０は、基板Ｓを収容する処理チャンバ１１と、該処理チャンバ１１に隣接して配置されるプラズマ生成ユニット１２とを備え、該プラズマ生成ユニット１２は、マイクロ波を伝播させる導波管１５と、該導波管１５に接続されたプラズマ生成チャンバ１６と、導波管１５及びプラズマ生成チャンバ１６の間に介在し、導波管１５を伝播するマイクロ波をプラズマ生成チャンバ１６の内部へ導入する誘電体窓１７とを有し、プラズマ生成チャンバ１６のプラズマ発生空間Ｇは、半球体状の湾曲表面と、該半球体状の湾曲表面とは所定の間隔を隔てて同心状に対向配置された半球体状の径よりも径が大きい中空半球体状の内側湾曲面とによって挟まれた半球状湾曲空間部を備え、処理チャンバ１１の内部と連通する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を伝播させる導波管と、
該導波管に接続されたプラズマ生成室と、
前記導波管及び前記プラズマ生成室の間に介在し、前記導波管を伝播する前記マイクロ波を前記プラズマ生成室の内部へ導入する誘電体窓とを備え、
前記プラズマ生成室は、半球体状の湾曲表面と、該半球体状の湾曲表面とは所定の間隔を隔てて同心状に対向配置された前記半球体状の径よりも径が大きい中空半球体状の内側湾曲面とによって挟まれた半球状湾曲空間部を備えている
ことを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項２】
前記プラズマ生成室は基板を収容する処理室に隣接して配置され、前記プラズマ生成室の内部は前記処理室の内部と連通していることを特徴とする請求項１記載のプラズマ生成装置。
【請求項３】
前記導波管は前記プラズマ生成室の中心軸に関して対称的に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ生成装置。
【請求項４】
基板を収容する処理室と、
該処理室に隣接して配置されたプラズマ生成装置とを備え、
該プラズマ生成装置は、マイクロ波を伝播させる導波管と、該導波管に接続されたプラズマ生成室と、前記導波管及び前記プラズマ生成室の間に介在し、前記導波管を伝播する前記マイクロ波を前記プラズマ生成室の内部へ導入する誘電体窓とを有し、
前記プラズマ生成室は、半球体状の湾曲表面と、該半球体状の湾曲表面とは所定の間隔を隔てて同心状に対向配置された前記半球体状の径よりも径が大きい中空半球体状の内側湾曲面とによって挟まれた半球状湾曲空間部を備え、
当該プラズマ生成室の内部は前記処理室の内部と連通していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を用いてプラズマを生成するプラズマ生成装置及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、処理ガスからプラズマを生成し、該プラズマによって基板に処理を施す数々のプラズマ処理装置が用いられている。例えば、平行に配置された２つの平板状電極に高周波電力を供給することによって高周波電界を生じさせ、該電界によって加速された電子と処理ガスとが様々な反応を起こすことでプラズマを生成し、該プラズマによって基板へプラズマ処理を施す平行平板型のプラズマ処理装置が一般に用いられている。また、高周波ではなくマイクロ波を用いるプラズマ処理装置も用いられている。
【０００３】
図１１は、マイクロ波を用いるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【０００４】
図１１において、プラズマ処理装置６０は、真空チャンバ６２と、該真空チャンバ６２内へマイクロ波を導入する導波管６４と、真空チャンバ６２の内部に配置されて基板Ｓを載置する基板載置台６３と、導波管６４から真空チャンバ６２の内部へマイクロ波を導入する誘電体窓６５とを備える。
【０００５】
このプラズマ処理装置６０では、真空チャンバ６２の内部へ導入された処理ガスからマイクロ波によってプラズマが生成され、該プラズマ中のラジカルによって基板載置台６３上の基板Ｓにおいて、例えば、ダイヤモンドを成長させる（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
真空チャンバ６２の内部においてプラズマの電子密度が高まると、プラズマは誘電体窓６５を透過したマイクロ波を遮断する。これに加えて、高密度の不均一なプラズマ中では、電子プラズマ（角）周波数とマイクロ波周波数が一致する領域で、共鳴吸収が起こる。その結果、誘電体窓６５の近傍で積極的にプラズマが生成される。比較的圧力の高い条件下でプラズマを生成すると処理ガスの温度が非常に高温となり、誘電体窓６５を溶融等によって損傷させるおそれがあり、又、被処理体である基板Ｓ周辺に所望のプラズマを生成することができなくなるおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、マイクロ波を導入するための誘電体窓が損傷するのを防止すること及び被処理体である基板Ｓの周辺の所望の領域にプラズマを生成することができるプラズマ生成装置及びプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載のプラズマ生成装置は、マイクロ波を伝播させる導波管と、該導波管に接続されたプラズマ生成室と、前記導波管及び前記プラズマ生成室の間に介在し、前記導波管を伝播する前記マイクロ波を前記プラズマ生成室の内部へ導入する誘電体窓とを備え、前記プラズマ生成室は、半球体状の湾曲表面と、該半球体状の湾曲表面とは所定の間隔を隔てて同心状に対向配置された前記半球体状の径よりも径が大きい中空半球体状の内側湾曲面とによって挟まれた半球状湾曲空間部（半球状湾曲空間部の半球状部分は、多面体形状もしくは高次の関数で表される曲面である場合を含む。）を備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載のプラズマ生成装置は、請求項１記載のプラズマ生成装置において、前記プラズマ生成室は基板を収容する処理室に隣接して配置され、前記プラズマ生成室の内部は前記処理室の内部と連通していることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載のプラズマ生成装置は、請求項１又は２記載のプラズマ生成装置において、前記導波管は前記プラズマ生成室の中心軸に関して対称的に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項４記載のプラズマ処理装置は、基板を収容する処理室と、該処理室に隣接して配置されたプラズマ生成装置とを備え、該プラズマ生成装置は、マイクロ波を伝播させる導波管と、該導波管に接続されたプラズマ生成室と、前記導波管及び前記プラズマ生成室の間に介在し、前記導波管を伝播する前記マイクロ波を前記プラズマ生成室の内部へ導入する誘電体窓とを有し、前記プラズマ生成室は、半球体状の湾曲表面と、該半球体状の湾曲表面とは所定の間隔を隔てて同心状に対向配置された前記半球体状の径よりも径が大きい中空半球体状の内側湾曲面とによって挟まれた半球状湾曲空間部を備え、当該プラズマ生成室の内部は前記処理室の内部と連通していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、マイクロ波が導入されるプラズマ生成室が、半球体状の湾曲表面と、該半球体状の湾曲表面とは所定の間隔を隔てて同心状に対向配置された半球体状の径よりも径が大きい中空半球体状の内側湾曲面とによって挟まれた半球状湾曲空間部を備えているので、電磁波の境界条件となる半球状湾曲空間部の内径及び外径を適切に設定することで、特定のモードの電磁波を励起できる。その結果、モードに応じた任意の領域で強電界領域を生じさせることができる。強電界領域は処理ガスからプラズマを生成する。したがって、誘電体窓から離れ且つ被処理体である基板周辺の所望の領域において強電界領域を生じさせることにより、プラズマを誘電体窓から離れた領域で生成することができ、もって、誘電体窓がプラズマによって損傷するのを防止することができ、更に被処理体である基板Ｓ周辺の所望の領域にプラズマを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマ生成装置を備えるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置における局所的な断面図であり、図２（Ａ）は、図１における円筒状容器及び円柱状部材の間に形成される誘電体窓の断面形状を示す図、図２（Ｂ）は、図１における導波管の断面形状を示す図である。
【図３】図１におけるプラズマ処理装置の変形例の構成を概略的に示す図であり、図３（Ａ）は第１の変形例を示し、図３（Ｂ）は第２の変形例を示し、図３（Ｃ）は第３の変形例を示す。
【図４】図１におけるプラズマ処理装置の別の変形例の構成を概略的に示す図であり、図４（Ａ）は第４の変形例を示し、図４（Ｂ）は第５の変形例を示す。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る、プラズマ生成装置を備えるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図６】図５におけるプラズマ処理装置の変形例の構成を概略的に示す図であり、図６（Ａ）は第１の変形例を示し、図６（Ｂ）は第２の変形例を示し、図６（Ｃ）は第３の変形例を示す。
【図７】図５のプラズマ処理装置におけるプラズマ生成装置の構成を概念的に示す図であって、具体的実施例に供するプラズマ生成装置の基本的な構造を示す図である。
【図８】図７におけるプラズマ発生空間の内側半径を変更した場合の電界強度分布の計算結果を示す図であり、図８（Ａ）はプラズマ発生空間の外側半径が１０ｃｍ、内側半径が４ｃｍの場合を示し、図８（Ｂ）はプラズマ発生空間の外側半径が１０ｃｍ、内側半径が８ｃｍの場合を示す。
【図９】プラズマ発生空間と処理チャンバとを一体化させた場合の電界強度分布の計算の結果を示す図であり、図９（Ａ）はプラズマ発生空間と処理チャンバとを一体化させた図５の場合を示し、図９（Ｂ）は、図５におけるステージに深さ２ｃｍの窪みを設け、当該窪み上に基板を配置した場合を示し、図９（Ｃ）は図５におけるステージに深さ３ｃｍの窪みを設け、当該窪み上に基板を配置した場合を示す。
【図１０】プラズマ発生空間と処理チャンバとを連結させた場合の電界強度分布の計算の結果を示す図であり、図１０（Ａ）はプラズマ発生空間と処理チャンバとを連結させた図１の場合を示し、図１０（Ｂ）は、図１において、チャンバの上端からステージの表面までの隙間を２．５ｃｍに設定した場合、図１０（Ｃ）は、図１において、チャンバの上端からステージの表面までの隙間を１．５ｃｍに設定した場合を示す。
【図１１】マイクロ波を用いるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、プラズマ生成装置がマイクロ波を伝播させる導波管と、該導波管に接続された半球状湾曲空間部を有するプラズマ生成室と、導波管及びプラズマ生成室の間に介在し、導波管を伝播するマイクロ波をプラズマ生成室の内部へ導入する誘電体窓とを備えれば、電磁波の境界条件となる半球状湾曲空間部の内径及び外径を適切に設定することで、特定のモードの電磁波を励起でき、該特定モードに応じた任意の領域で強電界領域を生じさせることができ、もって、プラズマを誘電体窓から離し、且つ被処理体である基板周辺の所望の領域において生成することができ、その結果、誘電体窓がプラズマによって損傷するのを防止することができること及び被処理体である基板Ｓ周辺の所望の領域にプラズマを生成することができることを見出した。
【００１６】
本発明は、上記研究の結果に基づいてなされたものである。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係るプラズマ生成装置を備えるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００１９】
図１において、プラズマ処理装置１０は、基板Ｓにプラズマ処理を施す処理チャンバ１１（処理室）と、該処理チャンバ１１に隣接して配置されるプラズマ生成ユニット１２（プラズマ生成装置）とを備える。
【００２０】
処理チャンバ１１は、基板Ｓを載置するステージ１３を内部に有し、排気管１４が連結されている。排気管１４は真空ポンプや圧力制御バルブ（ともに図示しない）に接続され、真空ポンプや圧力制御バルブは処理チャンバ１１の内部の圧力を制御する。ステージ１３は内部にヒータや冷却機構（ともに図示しない）を有し、載置された基板Ｓを適切な温度になるように制御する。
【００２１】
プラズマ生成ユニット１２は、マイクロ波ジェネレータ（図示しない）が発生させるマイクロ波を伝播させる導波管１５と、該導波管１５に接続されたプラズマ生成チャンバ１６（プラズマ生成室）と、導波管１５及びプラズマ生成チャンバ１６の間に介在する誘電体窓１７とを有する。
【００２２】
導波管１５は、同軸管（図２（Ｂ）参照）もしくは円形導波管からなり、円形導波管の場合、諸寸法が所定の周波数のマイクロ波、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を最低次のモードで伝播できるように設定されている。
【００２３】
図１に戻り、プラズマ生成チャンバ１６は、図中における下端が半球状に形成された円筒容器１６ａと、図中における下端が半球状の凸部１６ｅに形成された円柱部材１６ｂとで挟まれた半球状湾曲空間部を有する。すなわち、円柱部材１６ｂは円筒容器１６ａの内部に同軸で収容され、円柱部材１６ｂの下端の凸部１６ｅと円筒容器１６ａの下端の内壁面１６ｄとで半球状湾曲空間部としてのプラズマ発生空間Ｇ（プラズマ生成室の内部）を形成する。また、円筒容器１６ａの内側面と円柱部材１６ｂの側面の隙間には、誘電体窓１７が配されている（例えば、図２（Ａ）参照。）。
【００２４】
本実施の形態において、半球状湾曲空間部とは、半球体状の湾曲表面（１６ｅ）と、該半球体状の湾曲表面（１６ｅ）とは所定の間隔を隔てて同心状に対向配置された当該半球体状の径よりも径が大きい中空半球体状の内側湾曲面（１６ｄ）とによって挟まれた空間部をいう。
【００２５】
プラズマ生成チャンバ１６としてのプラズマ発生空間Ｇへ図示しない処理ガス導入口から処理ガスが導入される。また、円筒容器１６ａの下端の一部が開放されてプラズマ発生空間Ｇと処理チャンバ１１の内部とが連通している。さらに、円筒容器１６ａの上面中心には導波管１５が接続されている。すなわち、導波管１５は円筒容器１６ａの中心軸上に配置されている。
【００２６】
プラズマ生成ユニット１２では、導波管１５を伝播するマイクロ波が誘電体窓１７によってプラズマ導入路１６ｃに導入され、該プラズマ導入路１６ｃに導入されたマイクロ波はさらにプラズマ発生空間Ｇへ導入される。ここで、プラズマ導入路１６ｃはプラズマ発生空間Ｇの中心軸に関して対称的に形成されているので、マイクロ波はプラズマ発生空間Ｇの中心軸に関して対称的に導入される。
【００２７】
プラズマ発生空間Ｇは半球状湾曲空間部を有するので、半球状湾曲空間部の内径及び外径を適切に設定することによって特定のモードの電磁波を励起でき、結果として空間中の任意の領域、例えば、プラズマ発生空間Ｇの中心において強電界領域を形成できる。当該強電界領域では、マイクロ波から電子へのエネルギー移行量が大きいため電子温度が高くなり、十分なエネルギーを持つ電子が処理ガス中の原子や分子と衝突を繰り返すことで高密度のプラズマが局所的に生成される。すなわち、強電界領域では他の領域よりもプラズマの生成が積極的に起こるため、強電界が生じた領域では密度の高いプラズマＰが生じる。換言すれば、本実施の形態では磁界等を利用することなく、マイクロ波の導入のみで処理ガスからプラズマＰを生じさせる。
【００２８】
ここで、プラズマ生成チャンバ１６としてのプラズマ発生空間Ｇと処理チャンバ１１の内部は連通しているので、プラズマ発生空間Ｇで生じたプラズマＰの一部は処理チャンバ１１のステージ１３に載置された基板Ｓに到達し、該基板Ｓにプラズマ処理を施す。例えば、プラズマ処理装置１０では、処理ガスとして、水素ガス、炭素含有ガス、例えば、メタンガス、プロパンガスやアセチレンガス、及び不純物含有ガス、例えば、ホスフィンガスやジボランガスを含む混合ガスを用い、プラズマ発生空間Ｇや処理チャンバ１１の内部の圧力を１０〜２００Ｔｏｒｒに維持し、基板Ｓをステージ１３によって７００〜１２００℃に加熱することにより、処理ガスから生じたプラズマＰ中のラジカルによって基板Ｓ上でダイヤモンドを成長させる。
【００２９】
図１のプラズマ処理装置１０によれば、マイクロ波が導入されるプラズマ生成チャンバ１６としてのプラズマ発生空間Ｇが半球状湾曲空間部を備えているので、半球状湾曲空間部の内径及び外径を適切に設定することにより特定のモードの電磁波を励起でき、該特定のモードに応じた任意の領域に強電界領域を生じさせることができ、もって、プラズマＰを誘電体窓１７から離れた領域で生成することができる。その結果、誘電体窓１７がプラズマＰによって損傷するのを防止することができる。
【００３０】
また、プラズマ処理装置１０では、マイクロ波がプラズマ発生空間Ｇの中心軸に関して対称的に導入されるので、特定のモードの電磁波を励起するために必要な半球状湾曲空間部の内径及び外径の適切な設定、及び強電界領域が生じる領域の予測が容易となり、もって、生成されるプラズマＰの領域を容易に制御することができる。
【００３１】
プラズマ処理装置１０において、マイクロ波の境界条件となる円筒容器１６ａの下端の内壁面１６ｄが半球状を呈するため、半球状湾曲空間部の内径及び外径により電磁波のモードを特定できることが、プラズマ発生空間Ｇにおいてモードに応じた局所的な強電界領域が生じることの主要因であると考えられる。したがって、プラズマ発生空間Ｇさえ半球状湾曲空間部を有していれば、プラズマ発生空間Ｇに対するマイクロ波の導入形態がどのようなものであろうとも、例えば、マイクロ波がプラズマ発生空間Ｇの中心に関して対称的に導入されていなくとも、プラズマ発生空間Ｇの任意の領域において概ね局所的な強電界領域を生じさせることができる。
【００３２】
以上の理由から、導波管１５の配置には自由度があり、図１のプラズマ処理装置１０のように、導波管１５を円筒容器１６ａの中心軸上に配置する必要はない。例えば、図３（Ａ）に示すように、１つの導波管１５を円筒容器１６ａの中心軸からオフセットして配置してもよく、また、図３（Ｂ）に示すように、複数、例えば、２つの導波管１５を円筒容器１６ａの中心軸からオフセットして配置してもよい。また、図３（Ｃ）に示すように、１つの導波管１５を円筒容器１６ａの側面に配置してもよい。
【００３３】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すプラズマ生成ユニット１２においても、プラズマ発生空間Ｇが半球状湾曲空間部を有するため、プラズマ発生空間Ｇの内部の任意の領域において概ね局所的な強電界領域を生じさせることができる。
【００３４】
また、図３（Ｂ）のプラズマ生成ユニット１２のように複数の導波管１５を備える場合には、各導波管１５を円筒容器１６ａの中心軸に関して対称的に配置するのが好ましい。これにより、結果的にプラズマ発生空間Ｇの中心軸に関して対称的にマイクロ波を導入することができ、生成されるプラズマＰの領域を容易に制御することができる。
【００３５】
また、プラズマ処理装置１０において処理チャンバ１１内のステージ１３を、図４（Ａ）に示すように、図中上下方向に移動可能に構成してもよい。これにより、プラズマＰと基板Ｓとの距離を制御することができ、もって、プラズマＰを利用した成膜時には、基板Ｓにおける成膜速度や膜の厚さ分布を制御することができる。また、プラズマＰを利用したエッチング時には、基板Ｓにおけるエッチングレートや該エッチングレートの分布を制御することができると考えられる。
【００３６】
さらに、図４（Ｂ）に示すように、円柱部材１６ｂの下端の凸部１６ｅと、円筒容器１６ａの下端の内壁面１６ｄとの間を広げることによって、プラズマ発生空間Ｇの内容積を大きくすることもできる。この場合であっても、円筒容器１６ａの下端の内壁面１６ｄが半球面を呈し、それらが境界条件となるため、定在波を形成できると予想され、半球状湾曲空間部の形状を調整することで、プラズマ発生空間Ｇにおいて局所的な強電界領域を生じさせることができると考えられる。
【００３７】
図５は、本発明の他の実施の形態に係る、プラズマ生成装置を備えるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。このプラズマ処理装置は、基板Ｓにプラズマ処理を施す処理チャンバ（処理室）と、プラズマ生成装置のプラズマ発生空間Ｇとを一体化させたものである。
【００３８】
図５において、プラズマ処理装置２０は、図中における上端が半球状に形成された円筒容器２６ａと、図中における上端の半球状の凸部が水平に切除された上部平面（ステージ）２６ｅを有する円柱部材２６ｂとを備えている。円柱部材２６ｂは円筒容器２６ａの内部に同軸で収容され、円柱部材２６ｂのステージ２６ｅと円筒容器２６ａの上端の内壁面２６ｄとの間に半球状の空間部が形成されている。この半球状の空間部は、半球状湾曲空間部からなるプラズマ発生空間Ｇと円柱部材２６ｂから切除された凸部に相当する半球状の空間部からなる処理チャンバ２１とが一体化されたものである。また、円筒容器２６ａの内側面及び円柱部材２６ｂの側面の間には誘電体窓２７が配置されている。
【００３９】
プラズマ処理装置２０では、プラズマ処理を施す処理チャンバ２１と一体化されたプラズマ発生空間Ｇへ図示しない処理ガス導入口から処理ガスが導入される。円筒容器２６ａは下端の中心部において開口部２６ｆを有し、該開口部２６ｆには導波管２５が連結されている。
【００４０】
プラズマ処理装置２０では、導波管２５を伝播するマイクロ波が誘電体窓２７によって導入路２６ｃに導入され、該導入路２６ｃに導入されたマイクロ波はさらにプラズマ発生空間Ｇへ導入される。導入路２６ｃはプラズマ発生空間Ｇの中心軸に関して対称的に配置されているので、マイクロ波はプラズマ発生空間Ｇの中心に関して対称的に導入される。
【００４１】
プラズマ発生空間Ｇは半球状湾曲空間部を備えているので、半球状湾曲空間部の内径及び外径を適切に設定することにより特定のモードの電磁波を励起でき、該特定のモードに応じた任意の領域、例えば、プラズマ発生空間Ｇの中心において局所的な強電界領域を生じさせる。
【００４２】
ここで、プラズマ発生空間Ｇと処理チャンバ２１とが一体化されているので、プラズマ発生空間Ｇで生じたプラズマＰの一部は処理チャンバ２１のステージ２６ｅに載置された基板Ｓに到達し、図１の実施の形態と同様、基板Ｓにプラズマ処理を施す。
【００４３】
図５のプラズマ処理装置２０によれば、基板Ｓにプラズマ処理を施す処理チャンバ（処理室）２１と、プラズマ生成装置におけるプラズマ発生空間Ｇとを一体化すると共に、プラズマ発生空間Ｇを半球状湾曲空間部を有するものとしたので、プラズマ発生空間Ｇの任意の領域で強電界領域を生じさせることができ、もって、プラズマＰを誘電体窓２７から離れた領域で生成することができる。その結果、誘電体窓２７がプラズマＰによって損傷するのを防止することができる。
【００４４】
図６は、上記他の実施の形態に係るプラズマ処理装置の変形例を示す図である。本実施の形態においては、図１に記載した実施の形態と同様、導波管２５の配置には自由度があり、例えば、図６（Ａ）に示すように、１つの導波管２５を円筒容器２６ａの中心軸からオフセットして配置してもよく、また、図６（Ｂ）に示すように、複数、例えば、２つの導波管２５を円筒容器２６ａの中心軸からオフセットして配置してもよい。また、図６（Ｃ）に示すように、１つの導波管２５を円筒容器２６ａの側面に配置してもよい。
【００４５】
この場合であっても、円筒容器２６ａの上端の内壁面２６ｄが半球面であるために、それらが電磁波の境界条件となり、その結果、プラズマ発生空間Ｇにおいて局所的な強電界領域を生じさせられると考えられる。
【００４６】
以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４８】
まず、プラズマ発生空間Ｇの形状の違いによる局所的な強電界領域の発生形態への影響を検討するために、図７に示したように、プラズマ処理装置２０（図５参照）における円柱部材２６ｂの上端が凸部形状であり、ステージ２６ｅが設けられていないプラズマ生成ユニットを想定して実施例１及び実施例２の２次元モデルを作成し、実施例１ではプラズマ発生空間Ｇにおける外側半球の半径を１０ｃｍ、内側半球の半径を４ｃｍに設定し、実施例２ではプラズマ発生空間Ｇにおける外側半球の半径を１０ｃｍ、内側半球の半径を８ｃｍに設定した。
【００４９】
次いで、プラズマ発生空間Ｇ内にω＞ωｐｅを満たすne＝１０１６ｍ−３の分布が一様な低密度のプラズマが既に存在し（ωはマイクロ波（角）周波数、ωｐｅは電子プラズマ（角）周波数、neは電子密度を示す。）、且つ運動量移行衝突周波数νｍはωに等しいと仮定した上で、ＣＯＭＳＯＬ社製の電磁界計算モジュールを用いて実施例１及び実施例２における電界強度分布を計算し、その結果を図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示した。なお、図８（Ａ）は実施例１における電界強度分布を示し、図８（Ｂ）は実施例２における電界強度分布を示す。
【００５０】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、プラズマ発生空間Ｇの形状が異なっていても、プラズマ発生空間Ｇが半球状湾曲空間部を備えていれば、局所的な強電界領域を生じさせられることが分かった。また、プラズマ発生空間Ｇの形状を変更すれば、生じる局所的な強電界領域の形状が変わることも分かった。これにより、局所的な強電界領域の発生はプラズマ発生空間Ｇの形状が主要因であることが推察された。
【００５１】
次に、プラズマ発生空間Ｇの内側に処理チャンバを設けてプラズマ発生空間Ｇと処理チャンバとを一体化させた場合の局所的な強電界領域の発生形態への影響を検討するために、図５のプラズマ処理装置２０を想定して実施例３乃至実施例５の２次元モデルを作成した。実施例３では円柱部材２６ｂの上端にステージ２６ｅを設け、また、プラズマＰと基板Ｓとの隙間の影響を調べるべくステージ２６ｅに窪みを設け、実施例４はステージ２６ｅの表面から基板Ｓが載置される窪みの底部までの深さを２ｃｍに設定し、実施例５ではステージ２６ｅの表面から基板Ｓが載置される窪み底部までの深さを３ｃｍに設定した。
【００５２】
次いで、実施例１及び２と同じ条件で同じＣＯＭＳＯＬ社製の電磁界計算モジュールを用いて実施例３乃至実施例５における電界強度分布を計算し、その結果を図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）に示した。なお、図９（Ａ）は実施例３における電界強度分布を示し、図９（Ｂ）は実施例４における電界強度分布を示し、図９（Ｃ）は実施例５における電界強度分布を示す。
【００５３】
図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）に示すように、プラズマ発生空間Ｇと処理チャンバ２１とを一体化させても、プラズマ発生空間Ｇが半球状湾曲空間部を有すれば、局所的な強電界領域を生じさせることができるのが分かった。これによっても、局所的な強電界領域の発生はプラズマ発生空間Ｇの形状が主要因であることが推察された。また、ステージ２６ｅを上下動させても局所的な強電界領域の領域が殆ど変わらないことも分かった。これにより、ステージ２６ｅを上下動させるだけで所望の成膜速度やエッチングレートを容易に実現できる可能性がある。
【００５４】
次に、プラズマ発生空間Ｇの外側湾曲部に処理チャンバを連結した場合の局所的な強電界領域の発生形態への影響を検討するために、図１のプラズマ処理装置１０を想定して実施例６乃至実施例８の２次元モデルを作成した。
【００５５】
実施例６では、プラズマ生成装置１０におけるプラズマ発生空間Ｇの外側（図中下側）に処理チャンバ１１（処理室）を連結させたものであり（図１参照）、実施例７及び８は、図１のプラズマ処理装置におけるプラズマＰと基板Ｓとの間の隙間の影響を調べるべく、図１のステージ１３を上下駆動自在に設け、実施例７はチャンバ１１の上端からステージ１３の表面までの間隔を２．５ｃｍに設定し、実施例８ではチャンバ１１の上端からステージ１３の表面までの隙間を１．５ｃｍに設定した。
【００５６】
次いで、実施例１〜５と同じ条件で同じＣＯＭＳＯＬ社製の電磁界計算モジュールを用いて実施例６乃至実施例８における電界強度分布を計算し、その結果を図１０（Ａ）乃至図１０（Ｃ）に示した。なお、図１０（Ａ）は実施例６における電界強度分布を示し、図１０（Ｂ）は実施例７における電界強度分布を示し、図１０（Ｃ）は実施例８における電界強度分布を示す。
【００５７】
図１０（Ａ）乃至図１０（Ｃ）に示すように、プラズマ発生空間Ｇと処理チャンバ１１とを連通させても、プラズマ発生空間Ｇが半球状湾曲空間部を有すれば、局所的な強電界領域を生じさせられることが分かった。これによっても、局所的な強電界領域の発生はプラズマ発生空間Ｇの形状が主要因であることが推察された。また、ステージ１３を上下動させても局所的な強電界領域の領域が殆ど変わらないことも分かった。これにより、ステージ１３を上下動させるだけで所望の成膜速度やエッチングレートを容易に実現できる可能性がある。
【符号の説明】
【００５８】
Ｇ  プラズマ発生空間
Ｐ  プラズマ
１０、２０  プラズマ処理装置
１１、２１  処理チャンバ
１２  プラズマ生成ユニット
１３、２６ｅ  ステージ
１５、２５  導波管
１６、２６  プラズマ生成チャンバ
１７、２７  誘電体窓
【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１１】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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