(57)【要約】【課題】半径の異なる同心円状に配置された複数のスロットから放射されるマイクロ波の分布を所望の分布に調整すること。【解決手段】プラズマ処理装置は、処理容器と、処理容器の内部へプラズマ励起用のマイクロ波を放射する複数のスロットが半径の異なる同心円状に配置されて形成された複数のスロット群を有するスロット板と、スロット板上に設けられ、複数のスロット群へマイクロ波を伝播させる誘電体と、誘電体上に設けられた導電体であって、誘電体と対向する下面において、複数のスロット群のうち少なくとも１つのスロット群と、他のスロット群とで挟まれる領域に対応する領域に溝が形成された導電体と、導電体の溝に移動自在に挿入されるスタブを有し、スタブの挿入量に応じて、誘電体から少なくとも一つのスロット群及び他のスロット群へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更するパワー比変更機構とを備える。【選択図】図３Ａ
2016225047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器と、
前記処理容器の内部へプラズマ励起用のマイクロ波を放射する複数のスロットが半径の異なる同心円状に配置されて形成された複数のスロット群を有するスロット板と、
前記スロット板上に設けられ、前記複数のスロット群へ前記マイクロ波を伝播させる誘電体と、
前記誘電体上に設けられた導電体であって、前記誘電体と対向する下面において、前記複数のスロット群のうち少なくとも１つのスロット群と、当該少なくとも一つのスロット群に隣接する他のスロット群とで挟まれる領域に対応する領域に溝が形成された導電体と、
前記導電体の前記溝に移動自在に挿入されるスタブを有し、前記スタブの挿入量に応じて、前記誘電体から前記少なくとも一つのスロット群及び前記他のスロット群へそれぞれ伝播される前記マイクロ波のパワー比を変更するパワー比変更機構と
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記スロット板の径方向に沿った前記溝の幅は、前記マイクロ波の波長の１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記誘電体は、前記導電体と対向する上面の、前記導電体の前記溝に対向する領域から突出され、前記スタブの先端と対向するように前記導電体の前記溝に挿入される突起部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記導電体の前記溝は、前記導電体の前記誘電体と対向する下面の前記領域に形成された第１の溝部と、前記第１の溝部に連通され、前記第１の溝部よりも幅が狭い第２の溝部とを有し、
前記スタブは、前記第２の溝部に移動自在に挿入され、
前記突起部は、前記第１の溝部に挿入され、かつ、前記第２の溝部よりも幅が広いことを特徴とする請求項３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】
本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造プロセスでは、薄膜の堆積又はエッチング等を目的としたプラズマ処理が広く行われている。高性能かつ高機能な半導体を得るためには、被処理基板の被処理面全面に対し、均一なプラズマ処理を行うことが要求される。
【０００３】
近年のプラズマ処理においては、マイクロ波を利用してプラズマを生成するプラズマ処理装置が用いられている。このようなプラズマ処理装置は、複数のスロットが半径の異なる同心円状に配置されたスロット板と、スロット板上に設けられた誘電体製の遅波板と、遅波板上に設けられた導電体製の冷却ジャケットとを備える。スロット板は、複数のスロットから、プラズマ励起用のマイクロ波を処理容器の内部へ放射する。また、遅波板は、スロット板の複数のスロットへプラズマ励起用のマイクロ波を伝播させる。
【０００４】
ところで、このようなプラズマ処理装置においては、均一なプラズマ処理を行うために、処理容器の内部でマイクロ波により励起されるプラズマを均一に分布させることが求められる。この点、冷却ジャケットの遅波板との対向面に設けられた溝にスタブを挿入し、スタブの下端部にマイクロ波の腹の位置を固定し、スロット板の複数のスロットにマイクロ波の節の位置を固定して、マイクロ波をスロット板の複数スロットから均一に放射する従来技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０３２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、半径の異なる同心円状に配置された複数のスロットから放射されるマイクロ波の分布を所望の分布に調整することまでは考慮されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示するプラズマ処理装置は、１つの実施態様において、処理容器と、前記処理容器の内部へプラズマ励起用のマイクロ波を放射する複数のスロットが半径の異なる同心円状に配置されて形成された複数のスロット群を有するスロット板と、前記スロット板上に設けられ、前記複数のスロット群へ前記マイクロ波を伝播させる誘電体と、前記誘電体上に設けられた導電体であって、前記誘電体と対向する下面において、前記複数のスロット群のうち少なくとも１つのスロット群と、当該少なくとも一つのスロット群に隣接する他のスロット群とで挟まれる領域に対応する領域に溝が形成された導電体と、前記導電体の前記溝に移動自在に挿入されるスタブを有し、前記スタブの挿入量に応じて、前記誘電体から前記少なくとも一つのスロット群及び前記他のスロット群へそれぞれ伝播される前記マイクロ波のパワー比を変更するパワー比変更機構とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
開示するプラズマ処理装置の１つの態様によれば、半径の異なる同心円状に配置された複数のスロットから放射されるマイクロ波の分布を所望の分布に調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示すプラズマ処理装置に備えられるスロット板を、図１中の矢印ＩＩＩの方向から見た平面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、一実施形態に係る冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ線における断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３ＡのＢ−Ｂ線における断面図である。
【図４】図４は、スタブの挿入量と、マイクロ波のパワー比との関係を説明するための図である。
【図５】図５は、スタブの挿入量と、マイクロ波のパワー比との関係のシミュレーション結果の一例である。
【図６Ａ】図６Ａは、スタブの挿入量と、マイクロ波の分岐比と、冷却ジャケットの溝の幅との関係のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、スタブの挿入量と、マイクロ波の分岐比と、冷却ジャケットの溝の幅との関係のシミュレーション結果の他の例を示す図である。
【図７】図７は、変形例１に係る遅波板、冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。
【図８】図８は、変形例２に係る遅波板、冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。
【００１１】
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。なお、図１においては、紙面上下方向を装置の上下方向とする。
【００１２】
図１に示すプラズマ処理装置１１は、処理容器１２、ガス供給部１３、保持台１４、マイクロ波発生器１５、マイクロ波透過窓１６、スロット板１８、遅波板１９、冷却ジャケット４３、マイクロ波供給手段２０及び制御部（図示せず）を備える。制御部は、ガス供給部１３におけるガス流量、処理容器１２内の圧力等、被処理基板Ｗをプラズマ処理するためのプロセス条件を制御する。なお、マイクロ波発生器１５については、図１中の一点鎖線で示している。
【００１３】
処理容器１２は、上部側が開口しており、その内部で被処理基板Ｗにプラズマ処理を行う。処理容器１２は、保持台１４の下方側に位置する底部２１と、底部２１の外周部から上方向に延びる側壁２２とを含む。側壁２２は、円筒状である。処理容器１２の底部２１の径方向中央側には、排気用の排気孔２３が設けられている。処理容器１２の上部側は開口しており、処理容器１２の上部側に配置されるマイクロ波透過窓１６、及びマイクロ波透過窓１６と処理容器１２との間に介在するシール部材としてのＯリング２４によって、処理容器１２は密封可能に構成されている。なお、上記したガス供給部１３の一部は、側壁２２に埋め込まれるようにして設けられており、処理容器１２の外部から処理容器１２内へガスを供給する。
【００１４】
保持台１４は、処理容器１２内に配置され、その上に被処理基板Ｗを保持する。
【００１５】
マイクロ波発生器１５は、処理容器１２の外部に配置され、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる。
【００１６】
マイクロ波透過窓１６は、処理容器１２の開口を覆うように配置されて処理容器１２を密封すると共に、マイクロ波を処理容器１２内へ透過させる。マイクロ波透過窓１６の下方側の面２５は、平らである。マイクロ波透過窓１６の材質は、誘電体である。マイクロ波透過窓１６の具体的な材質としては、石英やアルミナ等が挙げられる。
【００１７】
スロット板１８は、複数のスロット１７が設けられており、マイクロ波透過窓１６の上方側に配置され、マイクロ波透過窓１６を介して、処理容器１２の内部へマイクロ波を放射する。スロット板１８は、円板状に形成される。スロット板１８の板厚方向の両面は、それぞれ平らである。スロット板１８には、板厚方向に貫通する複数のスロット１７が設けられている。
【００１８】
図２は、図１に示すプラズマ処理装置に備えられるスロット板を、図１中の矢印ＩＩＩの方向から見た平面図である。図２に示すように、スロット板１８は、ラジアルラインスロットアンテナを構成するスロット板である。スロット板１８には、処理容器１２の内部へプラズマ励起用のマイクロ波を放射する複数のスロット１７が形成される。各スロット１７は、２つの長孔が一対となって、略Ｔ字状となるように配置されて構成されている。また、複数のスロット１７は、径方向に所定の間隔で配置されており、また、周方向に所定の間隔で配置されている。
【００１９】
言い換えれば、スロット板１８は、複数のスロット１７が半径の異なる同心円状に配置されて形成された内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２を有する。内側スロット群１７−１は、互いに交差する方向に延びるスロット１７の対が、スロット板１８の円周方向に複数配置されて形成される。外側スロット群１７−２は、内側スロット群１７−１よりもスロット板１８の径方向の外側において、互いに交差する方向に延びるスロット１７の対が、スロット板１８の円周方向に沿って複数配置されて形成される。外側スロット群１７−２は、スロット板１８の径方向に沿って、内側スロット群１７−１に隣接している。
【００２０】
図１を再び参照する。遅波板１９は、スロット板１８上に設けられる。遅波板１９の材質は、誘電体である。誘電体としては、例えば石英やアルミナ等が挙げられる。遅波板１９は、スロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へマイクロ波を伝播させる。遅波板１９は、平板状である。遅波板１９の中央には、後述する同軸導波管３１に備えられる内導体３２を配置させるための孔が設けられている。遅波板１９は、「誘電体」の一例である。
【００２１】
冷却ジャケット４３は、遅波板１９上に設けられる。冷却ジャケット４３は、導電性を有する。冷却ジャケット４３は、遅波板１９等を冷却すると共に、マイクロ波のラジアル方向の導波路となる。冷却ジャケット４３の上部表面には、後述する同軸導波管３１の外導体３３の下端が電気的に接続されている。また、後述する同軸導波管３１の内導体３２の下端は、冷却ジャケット４３及び遅波板１９の中央部分に形成された孔を通って、スロット板１８に電気的に接続されている。
【００２２】
また、冷却ジャケット４３には、パワー比変更ユニット４４が設けられる。パワー比変更ユニット４４は、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更するユニットである。なお、冷却ジャケット４３及びパワー比変更ユニット４４の詳細については、後述する。
【００２３】
マイクロ波供給手段２０は、マイクロ波発生器１５により発生させたマイクロ波を処理容器１２内に供給する。マイクロ波供給手段２０は、一方端部３５がスロット板１８の中心２８に接続される略丸棒状の内導体３２、及び内導体３２と径方向のすき間３４を空けて内導体３２の外径側に設けられる略円筒状の外導体３３を含む同軸導波管３１を備える。すなわち、内導体３２の外周面３６と外導体３３の内周面３７とが対向するように内導体３２と外導体３３とを組み合わせて、同軸導波管３１が構成されている。同軸導波管３１は、図１中の紙面上下方向に延びるように設けられている。内導体３２及び外導体３３はそれぞれ、別体で製造される。そして、内導体３２の径方向の中心と外導体３３の径方向の中心とを一致させるようにして組み合わされる。
【００２４】
また、マイクロ波供給手段２０は、マイクロ波発生器１５に一方端部３８が接続される導波管３９と、マイクロ波のモードを変換するモード変換器４０とを含む。導波管３９は、横方向、具体的には、図１中の紙面左右方向に延びるように設けられている。なお、導波管３９としては、断面が円形状のものや断面が矩形状のものが使用される。
【００２５】
マイクロ波発生器１５において発生させたマイクロ波は、導波管３９、同軸導波管３１を介して、遅波板１９へ導入され、遅波板１９内を伝播し、スロット板１８のスロット１７からマイクロ波透過窓１６を介して、処理容器１２内に伝播される。マイクロ波発生器１５において発生させるマイクロ波の周波数としては、例えば、２．４５ＧＨｚが選択される。
【００２６】
例えば、マイクロ波発生器１５で発生させたＴＥモードのマイクロ波は、導波管３９内を図１中の矢印Ａ１で示す紙面左方向に伝播し、モード変換器４０によりＴＥＭモードへ変換される。そして、ＴＥＭモードへ変換されたマイクロ波は、同軸導波管３１内を図１中の矢印Ａ２で示す紙面下方向へ伝播する。具体的には、すき間３４が形成される内導体３２と外導体３３との間、及び内導体３２と冷却ジャケット４３の内径側端部との間において、マイクロ波は伝播する。同軸導波管３１を伝播したマイクロ波は、遅波板１９内を径方向に伝播し、スロット板１８に設けられた複数のスロット１７からマイクロ波透過窓１６に放射される。マイクロ波透過窓１６を透過したマイクロ波は、マイクロ波透過窓１６の直下に電界を生じさせ、処理容器１２内にプラズマを生成させる。
【００２７】
さらにプラズマ処理装置１１は、側壁２２の開口側の上方端部の上方側に配置され、マイクロ波透過窓１６を上方側から押さえるマイクロ波透過窓押さえリング４１と、マイクロ波透過窓押さえリング４１の上方側に配置され、スロット板１８等を上方側から押さえるアンテナ押さえ４２と、アンテナ押さえ４２と冷却ジャケット４３との間に介在するように配置され、処理容器１２内外で電磁界を遮蔽する電磁遮蔽弾力体４５と、スロット板１８の外周部を固定する外周固定リング４６と、スロット板１８の中心を固定する中心固定板４７とを備える。
【００２８】
なお、マイクロ波透過窓１６の上方側の面のうち、径方向の中央には、中心固定板４７を受け入れるように、マイクロ波透過窓１６の上方側の面から板厚を減ずるように凹んだ中心固定板受け入れ凹部４９が設けられている。
【００２９】
次に、図１に示した冷却ジャケット４３及びパワー比変更ユニット４４の詳細について説明する。図３Ａは、一実施形態に係る冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ線における断面図である。図３Ｃは、図３ＡのＢ−Ｂ線における断面図である。
【００３０】
図３Ａ〜図３Ｂに示すように、冷却ジャケット４３の遅波板１９と対向する下面において、スロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２で挟まれる領域に対応する領域には、溝４３１が環状に形成される。また、冷却ジャケット４３には、溝４３１に連通され、パワー比変更ユニット４４のスタブ４４１を収容するためのスタブ収容空間４３２と、スタブ収容空間４３２に連通される複数の貫通孔４３３が形成される。冷却ジャケット４３は、「導電体」の一例である。
【００３１】
パワー比変更ユニット４４は、スタブ４４１と、スタブ支持部材４４２とを有する。スタブ４４１は、導電体により形成され、冷却ジャケット４３の溝４３１に移動自在に挿入される。スタブ４４１は、溝４３１に対応する環状に形成された第１本体部４４１ａと、第１本体部４４１ａよりも幅が広い第２本体部４４１ｂと、第２本体部４４１ｂから延出され、複数の貫通孔４３３にそれぞれ挿通される複数の棒状部４４１ｃとを有する。第２本体部４４１ｂは、スタブ４４１が冷却ジャケット４３の溝４３１を移動する場合に、スタブ収容空間４３２の一部の平面と係合されることによって、スタブ４４１の移動範囲を規制する。複数の棒状部４４１ｃの外周面には、ねじ山が形成されている。
【００３２】
スタブ支持部材４４２は、内面にねじ溝が形成された環状部材であり、スタブ４４１の棒状部４４１ｃの表面に形成されたネジ部に螺合されることによって、スタブ４４１を移動自在に支持する。スタブ支持部材４４２を回転させることにより、その回転量に応じて、冷却ジャケット４３の溝４３１において、第１本体部４４１ａを含むスタブ４４１全体を移動させることができる。これにより、冷却ジャケット４３の溝４３１に対するスタブ４４１の挿入量が調整される。
【００３３】
パワー比変更ユニット４４は、スタブ４４１の挿入量に応じて、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更する。具体的には、パワー比変更ユニット４４は、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面との間の距離であるスタブギャップの調整によって、内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更する。パワー比変更ユニット４４は、「パワー比変更機構」の一例である。
【００３４】
図４は、スタブの挿入量と、マイクロ波のパワー比との関係を説明するための図である。図４に示す例では、遅波板１９の内部を伝播するマイクロ波として、進行波Ｗ１と、反射波ＲＷ１とが存在するものとする。進行波Ｗ１は、冷却ジャケット４３の溝４３１に進入することなく遅波板１９の内部を伝播するマイクロ波である。反射波ＲＷ１は、冷却ジャケット４３の溝４３１に進入し、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端で反射されるマイクロ波である。また、図４に示す例では、遅波板１９の内部を伝播するマイクロ波の波長がλであるものとする。また、図４では、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面との間の距離であるスタブギャップＬが示されている。
【００３５】
図４に示すように、スタブギャップＬがλ／４である場合、進行波Ｗ１の位相に対して、反射波ＲＷ１の位相は、λ／２、すなわち、１８０°だけずれる。すると、進行波Ｗ１と、反射波ＲＷ１とは、互いに打ち消し合う。すると、遅波板１９から外側スロット群１７−２へ伝播されるマイクロ波のパワーが相対的に減少し、一方で、遅波板１９から内側スロット群１７−１へ伝播されるマイクロ波のパワーが相対的に増加する。
【００３６】
これに対して、スタブギャップＬがλ／４から変化する場合、進行波Ｗ１の位相と、反射波ＲＷ１の位相とのずれは、１８０°から離れる。すると、進行波Ｗ１と、反射波ＲＷ１とは、互いに打ち消し合わなくなる。すると、遅波板１９から外側スロット群１７−２へ伝播されるマイクロ波のパワーが相対的に増加し、一方で、遅波板１９から内側スロット群１７−１へ伝播されるマイクロ波のパワーが相対的に減少する。すなわち、スタブ４４１の挿入量を制御することで、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更することができる。
【００３７】
図５は、スタブの挿入量と、マイクロ波のパワー比との関係のシミュレーション結果の一例である。図５において、横軸は、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面との間の距離であるスタブギャップ［ｍｍ］を示し、縦軸は、マイクロ波透過窓１６の下面の各エリアにおいて測定されたマイクロ波のパワーの総和［Ｗ］を示す。なお、図５に示したシミュレーションでは、マイクロ波のパワーの測定点として、マイクロ波透過窓１６の径方向に沿って中心側から、エリア（Ａｒｅａ）１〜６が設定されたものとする。
【００３８】
図５のシミュレーション結果から明らかなように、スタブギャップを変化させることで、マイクロ波透過窓１６の下面の各エリアから放射されるマイクロ波の分布が変化する。すなわち、スタブ４４１の挿入量を制御することで、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更することができることが分かった。
【００３９】
図６Ａは、スタブの挿入量と、マイクロ波の分岐比と、冷却ジャケットの溝の幅との関係のシミュレーション結果の一例である。図６Ａにおいて、横軸は、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面との間の距離であるスタブギャップ［ｍｍ］を示す。また、図６Ａにおいて、縦軸は、遅波板１９へ導入されるマイクロ波の全パワーに対する、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１へ伝播されるマイクロ波のパワーの比である分岐比を示す。
【００４０】
また、図６Ａにおいて、「５ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が５ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「１０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が１０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「２０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が２０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「３０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が３０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「４０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が４０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「５０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が５０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「６０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「７０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が７０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。
【００４１】
また、図６Ａに示したシミュレーションにおける遅波板１９の材質は、石英である。
【００４２】
図６Ａのシミュレーション結果から明らかなように、溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍ以下である場合、スタブギャップを変化させることで、分岐比が０〜１の範囲で変化する。ここで、空間中を伝播するマイクロ波の波長が１２０ｍｍであるので、マイクロ波の波長の１／２が６０ｍｍに相当する。すなわち、溝４３１の幅Ｗ１がマイクロ波の波長の１／２以下である場合、スタブ４４１の挿入量を制御することで、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更することができることが分かった。
【００４３】
これに対して、溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍを超える場合、スタブギャップを変化させたとしても、分岐比が１に到達しなかった。すなわち、溝４３１の幅Ｗ１がマイクロ波の波長の１／２を超える場合、スタブ４４１の挿入量を制御したとしても、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比の変更の幅が縮減されることが分かった。
【００４４】
図６Ｂは、スタブの挿入量と、マイクロ波の分岐比と、冷却ジャケットの溝の幅との関係のシミュレーション結果の他の例である。図６Ｂにおいて、横軸は、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面との間の距離であるスタブギャップ［ｍｍ］を示す。また、図６Ｂにおいて、縦軸は、遅波板１９へ導入されるマイクロ波の全パワーに対する、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１へ伝播されるマイクロ波のパワーの比である分岐比を示す。
【００４５】
また、図６Ｂにおいて、「５ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が５ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「１０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が１０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「２０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が２０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「３０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が３０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「４０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が４０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「５０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が５０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「６０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「７０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が７０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。
【００４６】
また、図６Ｂに示したシミュレーションにおける遅波板１９の材質は、アルミナである。
【００４７】
図６Ｂのシミュレーション結果から明らかなように、溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍ以下である場合、スタブギャップを変化させることで、分岐比が０〜１の範囲で変化する。ここで、空間中を伝播するマイクロ波の波長が１２０ｍｍであるので、マイクロ波の波長の１／２が６０ｍｍに相当する。すなわち、溝４３１の幅Ｗ１がマイクロ波の波長の１／２以下である場合、スタブ４４１の挿入量を制御することで、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更することができることが分かった。
【００４８】
これに対して、溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍを超える場合、スタブギャップを変化させたとしても、分岐比が１に到達しなかった。すなわち、溝４３１の幅Ｗ１がマイクロ波の波長の１／２を超える場合、スタブ４４１の挿入量を制御したとしても、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比の変更の幅が縮減されることが分かった。
【００４９】
図６Ａ及び図６Ｂのシミュレーション結果から、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１は、マイクロ波の波長の１／２以下であることが好ましい。
【００５０】
以上、一実施形態のプラズマ処理装置１１によれば、冷却ジャケット４３の溝４３１に移動自在にスタブ４４１を挿入し、スタブ４４１の挿入量に応じて、スロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更する。その結果、一実施形態によれば、内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２から放射されるマイクロ波のパワーを変更することができるので、複数のスロット１７から放射されるマイクロ波の分布を所望の分布に調整することができる。
【００５１】
（変形例１）
次に、変形例１について説明する。変形例１に係るプラズマ処理装置は、遅波板１９が突起部を有する点を除き、上記一実施形態に係るプラズマ処理装置１１と同様の構成を有する。したがって、変形例１では、上記一実施形態と共通する構成要素には、同一の参照符号を用いるとともに、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
図７は、変形例１に係る遅波板、冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。
【００５３】
図７に示すように、遅波板１９は、突起部１９ａを有する。突起部１９ａは、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面の、冷却ジャケット４３の溝４３１に対向する領域から突出される。突起部１９ａは、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と対向するように、冷却ジャケット４３の溝４３１に挿入される。
【００５４】
遅波板１９の突起部１９ａが冷却ジャケット４３の溝４３１に挿入される場合、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上端との間の距離であるスタブギャップが短縮される。これにより、スタブ４４１の挿入量の調整幅が抑制される。
【００５５】
以上、変形例１のプラズマ処理装置１１によれば、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と対向するように、冷却ジャケット４３の溝４３１に突起部１９ａを挿入することによって、スタブ４４１の挿入量の調整幅を抑制することができる。その結果、変形例１によれば、冷却ジャケット４３の厚みが比較的に薄い場合であっても、スタブ４４１の挿入量に応じて、複数のスロット１７から放射されるマイクロ波の分布を所望の分布に調整することができる。
【００５６】
（変形例２）
次に、変形例２について説明する。変形例２に係るプラズマ処理装置は、冷却ジャケット４３の溝４３１の形状と、遅波板１９の突起部１９ａの形状とを除き、上記変形例１に係るプラズマ処理装置１１と同様の構成を有する。したがって、変形例２では、上記変形例１と共通する構成要素には、同一の参照符号を用いるとともに、その詳細な説明は省略する。
【００５７】
図８は、変形例２に係る遅波板、冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。
【００５８】
図８に示すように、冷却ジャケット４３の溝４３１は、第１の溝部４３１ａと、第２の溝部４３１ｂとを有する。第１の溝部４３１ａは、冷却ジャケット４３の遅波板１９と対向する下面のうち、スロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２で挟まれる領域に対応する領域に形成される。第２の溝部４３１ｂは、第１の溝部４３１ａに連通され、第１の溝部４３１ａよりも幅が狭い。スタブ４４１の第１本体部４４１ａは、第２の溝部４３１ｂに移動自在に挿入される。
【００５９】
遅波板１９の突起部１９ａは、第１の溝部４３１ａに挿入される。また、遅波板１９の突起部１９ａは、第２の溝部４３１ｂよりも幅が広い。
【００６０】
変形例２のプラズマ処理装置１１によれば、冷却ジャケット４３の第２の溝部４３１ｂよりも幅が広い突起部１９ａを遅波板１９に設けることによって、マイクロ波を突起部１９ａを介してスロット板１８の外側スロット群１７−２へ効率良く導くことができる。
【００６１】
なお、上述した説明では、スロット板１８が、２つのスロット群（内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２）を有する例を示したが、スロット板は、３つ以上のスロット群を有してもよい。この場合、冷却ジャケット４３の遅波板１９と対向する下面において、スロット板の３つ以上のスロット群のうち少なくとも一つのスロット群と、当該少なくとも一つのスロット群に隣接する他のスロット群とで挟まれる領域に対応する領域には、溝が環状に形成される。そして、パワー比変更ユニット４４は、冷却ジャケット４３の溝に移動自在に挿入されるスタブを有する。そして、パワー比変更ユニット４４は、スタブの挿入量に応じて、スロット板の少なくとも一つのスロット群及び他のスロット群へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更する。
【符号の説明】
【００６２】
１１  プラズマ処理装置
１２  処理容器
１３  ガス供給部
１４  保持台
１５  マイクロ波発生器
１６  マイクロ波透過窓
１７  スロット
１７−１  内側スロット群
１７−２  外側スロット群
１８  スロット板
１９  遅波板
１９ａ  突起部
２０  マイクロ波供給手段
４３  冷却ジャケット
４４  パワー比変更ユニット
４３１  溝
４３１ａ  第１の溝部
４３１ｂ  第２の溝部
４３２  スタブ収容空間
４３３  貫通孔
４４１  スタブ
４４１ａ  第１本体部
４４１ｂ  第２本体部
４４１ｃ  棒状部
４４２  スタブ支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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