(57)【要約】【課題】プラズマ処理装置に関して、面内の均一性が高い、安定した高品質なプラズマ処理を実現できる技術を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置は、電磁波発生部、円偏波発生部、円偏波伝播部、処理室、制御部を備える。円偏波伝播部は、円偏波を第１のモードで伝播させる導波管と、処理室の前段に設けられた空洞部と、導波管と空洞部とに接続され、導波管の内径よりも大きく空洞部の内径よりも小さい内径を有し、円偏波を第１のモードと第２のモードとを含む複数のモードで伝播させる分布調整器と、分布調整器の内部に設けられ、軸方向の位置の変更可能により分布調整器の空洞の軸方向の長さを変更可能とする可動部と、可動部の軸方向の位置を変更するように可動部を駆動する第１駆動部と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置であって、
電磁波を発生させる電磁波発生部と、
前記電磁波に基づいて、円偏波を発生させる円偏波発生部と、
前記円偏波を処理室へ伝播させる円偏波伝播部と、
前記円偏波に基づいて発生されるプラズマに基づいて、被処理基板に対する処理としてプラズマ処理が行われる前記処理室と、
前記処理を制御する制御部と、
を備え、
前記円偏波伝播部は、
前記円偏波を第１のモードで伝播させる導波管と、
前記処理室の前段に設けられた空洞部と、
前記導波管と前記空洞部とに接続され、前記導波管の内径よりも大きく前記空洞部の内径よりも小さい内径を有し、前記円偏波を前記第１のモードと第２のモードとを含む複数のモードで伝播させる分布調整器と、
前記分布調整器の内部に設けられ、軸方向の位置の変更可能により前記分布調整器の空洞の軸方向の長さを変更可能とする可動部と、
前記可動部の軸方向の位置を変更するように前記可動部を駆動する第１駆動部と、
を有する、プラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記分布調整器は、
前記導波管の一部が前記分布調整器に挿入された状態で固定されており、
前記導波管の一部の外側の側面と、前記分布調整器の内側の側面との間に、リング形状を持つ前記可動部が接触した状態で設けられ、
前記可動部の軸方向の位置の変更に応じて、前記分布調整器の前記空洞の前記長さが増加されると前記導波管の空洞の長さが減少され、前記分布調整器の前記空洞の前記長さが減少されると前記導波管の空洞の長さが増加される、
プラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記可動部は、導体部材で構成される、
プラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記可動部は、誘電体部材で構成される、
プラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記第１のモードはＴＥ１１モードであり、前記第２のモードはＴＭ１１モードである、
プラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記可動部と前記第１駆動部とを接続する支持棒を有し、
前記支持棒は、前記可動部の中心軸に対し軸対称の位置に複数本が設けられおり、
前記第１駆動部は、前記複数本の支持棒を軸方向で駆動する、
プラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記制御部は、
前記処理室での前記処理の処理状態をモニタする第１モニタ部と、
前記処理の処理条件及び前記処理状態のモニタ値に基づいて、所望の分布調整に対応したモード混合比に対応させて、前記分布調整器の前記空洞の前記長さを調整するように、前記第１駆動部を駆動制御する第１調整部と、
を有する、プラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項７記載のプラズマ処理装置において、
前記第１調整部は、前記処理条件または前記処理状態のモニタ値と、前記分布調整の値と、前記長さの値と、の関係を表す制御用情報を保持しており、前記処理の際に、前記処理条件または前記処理状態のモニタ値に基づいて、前記制御用情報を参照して、前記長さを決定する、
プラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項７記載のプラズマ処理装置において、
前記円偏波発生部は、
前記電磁波に基づいて、特定の円偏波を発生させる特定円偏波発生器と、
内部パラメータの変更により前記特定の円偏波の軸比を補正する円偏波補正器と、
当該円偏波発生部の位置での当該円偏波の軸比または負荷反射係数を検出する円偏波検出器と、
前記内部パラメータを変更するように前記円偏波補正器を駆動する第２駆動部と、
を有し、
前記制御部は、
前記円偏波発生部の位置での前記円偏波の軸比または前記負荷反射係数をモニタする第２モニタ部と、
前記第２モニタ部のモニタ値に基づいて、前記円偏波の軸比が最適となるように前記内部パラメータを決定し、当該内部パラメータに変更するように前記第２駆動部を駆動制御する第２調整部と、
を有する、プラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項９記載のプラズマ処理装置において、
前記第１調整部は、前記分布調整器の前記空洞の前記長さを決定すると共に、当該長さと関係付けられた前記内部パラメータを決定し、当該内部パラメータに変更するように前記第２調整部と連係する、
プラズマ処理装置。
【請求項１１】
プラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
電磁波を発生させる電磁波発生部と、
前記電磁波に基づいて、円偏波を発生させる円偏波発生部と、
前記円偏波を処理室へ伝播させる円偏波伝播部と、
前記円偏波に基づいて発生されるプラズマに基づいて、被処理基板に対する処理としてプラズマ処理が行われる前記処理室と、
前記処理を制御する制御部と、
を備え、
前記円偏波伝播部は、
前記円偏波を第１のモードで伝播させる導波管と、
前記処理室の前段に設けられた空洞部と、
前記導波管と前記空洞部とに接続され、前記導波管の内径よりも大きく前記空洞部の内径よりも小さい内径を有し、前記円偏波を前記第１のモードと第２のモードとを含む複数のモードで伝播させる分布調整器と、
前記分布調整器の内部に設けられ、軸方向の位置の変更可能により前記分布調整器の空洞の軸方向の長さを変更可能とする可動部と、
前記可動部の軸方向の位置を変更するように前記可動部を駆動する第１駆動部と、
を有し、
前記プラズマ処理方法は、前記プラズマ処理装置で実行するステップとして、
前記処理室での前記処理の処理状態をモニタするステップと、
前記処理の処理条件及び前記処理状態のモニタ値に基づいて、所望の分布調整に対応したモード混合比に対応させて、前記分布調整器の前記空洞の前記長さを調整するように、前記第１駆動部を駆動制御するステップと、
を有する、プラズマ処理方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のプラズマ処理方法において、
前記円偏波発生部は、
前記電磁波に基づいて、特定の円偏波を発生させる特定円偏波発生器と、
内部パラメータの変更により前記特定の円偏波の軸比を補正する円偏波補正器と、
当該円偏波発生部の位置での当該円偏波の軸比または負荷反射係数を検出する円偏波検出器と、
前記内部パラメータを変更するように前記円偏波補正器を駆動する第２駆動部と、
を有し、
前記プラズマ処理方法は、前記プラズマ処理装置で実行するステップとして、
前記円偏波発生部の位置での前記円偏波の軸比または前記負荷反射係数をモニタするステップと、
前記円偏波の軸比または前記負荷反射係数のモニタ値に基づいて、前記円偏波の軸比が最適となるように前記内部パラメータを決定し、当該内部パラメータに変更するように前記第２駆動部を駆動制御するステップと、
を有する、プラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理技術に関する。また、本発明は、プラズマを発生させるための電磁波を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路素子等の生産にプラズマ処理装置が用いられている。素子性能向上やコスト低減のために素子の微細化が進展している。２次元的な微細化については限界が言われており、新材料や３次元的な構造の適用が進展している。素子構造変更によりプラズマ処理を含む製造プロセスも複雑になり、製造難易度や製造コストが増大する。また、素子形成用のウエハについては、現在主流の直径３００ｍｍから拡大する動きがある。
【０００３】
上記動向から、プロセス開発の難しさが上がっている。例えば、プラズマエッチング処理では、所定の処理条件でウエハ面内の中心軸付近の内周部で所望の形状が得られても外周部では同様の形状が得られない面内形状差が発生する場合がある。即ち、面内全体での均一なエッチングレート等を実現できる均一な処理を実現できない場合がある。均一な処理を実現できるプロセスを開発するために、膨大な労力と期間を要することが多い。
【０００４】
プラズマ処理装置で電磁波から円偏波を発生させる円偏波発生器については公知である。円偏波発生器を用いて最適な軸比の円偏波を発生させることにより、処理における面内の方位角方向での均一性を高めることができる。
【０００５】
均一なプラズマ処理を実現するためのプラズマ処理装置に関する先行技術例として、特開２０１２−１５６２７６号公報（特許文献１）が挙げられる。特許文献１には、円偏波の伝播経路となる導波管や空洞部等の構成が記載されている。この構成では、処理室の前段の空洞部において、小径から大径に変化する２段の空洞が形成されている。特許文献１には、２段の空洞の高さを制御して処理の均一性を改善する旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１５６２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
プラズマ処理装置において、電磁波に基づいて発生した円偏波を導波管や空洞部で伝播させて、プラズマ処理の面内の均一性を確保または向上できる技術がより重要となっている。従来のプラズマ処理装置では、導波管や空洞部及びその高さを可変とする分布調整機能の構成に関して、改善余地がある。
【０００８】
特許文献１のように、導波管や処理室の前段の空洞部の高さ、言い換えると軸方向の長さ、伝播長を変更する技術がある。これにより、円偏波の伝播における特性を調整して、プラズマ処理における面内の半径方向の分布を調整することができ、例えばエッチングレートの均一性を高めることができる。
【０００９】
しかし、特許文献１のような技術では、大きい径を持つ空洞部の高さを変更する場合に、半径方向の各位置で高さが一定に保たれるように変更することが難しい。空洞部は、例えば被処理基板の直径３００ｍｍよりも大きい径を持つ。所定の駆動機構を用いて空洞部の天井の高さを変更する際に、天井板を空洞部の底面や導波管の端面と平行で動かすことが難しい。その結果、面内の半径方向の各位置で高さが異なりやすい。これにより、分布調整の特性に影響し、処理における面内の半径方向での均一性が低下する場合がある。
【００１０】
また、空洞部の高さの変更を高精度に実現するためには、駆動機構が複雑になるので、プラズマ処理装置の大型化や高コストにつながってしまう。
【００１１】
また、空洞部の高さを変更した場合、電磁波の伝播長が変わり、それによって処理室のプラズマの安定性が損なわれる場合がある。そのため、実用上、空洞部の高さを可変できる範囲及びその高さが実質的に限られる。プラズマの安定性を優先する場合、不安定が発生しない特定の高さにする必要がある。これでは、高さを可変とする分布調整機能を十分に活用できない。即ち、従来技術では、処理の安定性や均一性を実現するための空洞部等の寸法や構造の設計、及び高さの可変の制御に関して、改善余地がある。
【００１２】
また、導波管や空洞部の伝播長を変更した場合、その変更の影響によって、負荷の反射波が変化する。負荷は、処理室や伝播経路を含む。導波管や空洞部の前段にある円偏波発生器に、負荷からの反射波が戻り、その影響で円偏波の軸比が悪化する場合がある。予め単体の円偏波発生器で最適な軸比に設定されていたとしても、上記影響で軸比が低下して、処理の面内の方位角方向での均一性が低下する場合がある。即ち、従来技術では、面内全体での高い均一性を得ることができない場合がある。
【００１３】
本発明の目的は、プラズマ処理装置に関して、面内の均一性が高い、安定した高品質なプラズマ処理を実現できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のうち代表的な実施の形態は、プラズマ処理装置であって、以下に示す構成を有することを特徴とする。
【００１５】
一実施の形態のプラズマ処理装置は、電磁波を発生させる電磁波発生部と、前記電磁波に基づいて、円偏波を発生させる円偏波発生部と、前記円偏波を処理室へ伝播させる円偏波伝播部と、前記円偏波に基づいて発生されるプラズマに基づいて、被処理基板に対する処理としてプラズマ処理が行われる前記処理室と、前記処理を制御する制御部と、を備え、前記円偏波伝播部は、前記円偏波を第１のモードで伝播させる導波管と、前記処理室の前段に設けられた空洞部と、前記導波管と前記空洞部とに接続され、前記導波管の内径よりも大きく前記空洞部の内径よりも小さい内径を有し、前記円偏波を前記第１のモードと第２のモードとを含む複数のモードで伝播させる分布調整器と、前記分布調整器の内部に設けられ、軸方向の位置の変更可能により前記分布調整器の空洞の軸方向の長さを変更可能とする可動部と、前記可動部の軸方向の位置を変更するように前記可動部を駆動する第１駆動部と、を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のうち代表的な実施の形態によれば、プラズマ処理装置に関して、面内の均一性が高い、安定した高品質なプラズマ処理を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態のプラズマ処理装置の機能ブロック構成を示す図である。
【図２】実施の形態のプラズマ処理装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態における円偏波伝播部の構成を示す図である。
【図４】実施の形態における円偏波伝播部の長さ変更に関する構成を示す図である。
【図５】実施の形態における導波管の直径に対する遮断周波数及びモードの関係を示す図である。
【図６】実施の形態における遮断周波数が２．４５ＧＨｚになる各モードの導波管の直径を示す図である。
【図７】実施の形態における導波管を伝播する各モードの面内の電界分布を模式的に示す図である。
【図８】実施の形態における分布調整の分布の例を模式的に示す図である。
【図９】実施の形態における制御用テーブルの構成例を示す図である。
【図１０】実施の形態における円偏波発生部の構成を横から見た断面で示す図である。
【図１１】実施の形態における円偏波発生部の構成を上からの断面で示す図である。
【図１２】実施の形態における円偏波検出器の構成を上からの断面で示す図である。
【図１３】実施の形態の変形例における制御用テーブルの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
図１〜図１３を用いて、本発明の実施の形態のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法について説明する。実施の形態のプラズマ処理方法は、実施の形態のプラズマ処理装置で実行されるステップを含む方法である。
【００２０】
前述のように、従来のプラズマ処理装置では、導波管や空洞部及びその高さを可変とする分布調整機能の構成に関して、高さ可変の構造、プラズマ状態や分布調整に係わる寸法の設計、円偏波の軸比への影響、等の課題がある。
【００２１】
空洞部の高さによってプラズマの不安定が生じる原因は十分解明されていないが、本発明者等の検討によれば、以下のように考えられる。処理室の前段の空洞部は、大径の導波管とみなすことができる。径が大きい空洞では、電磁波の多くのモードが伝播可能となり、とり得る電磁界分布の自由度が高い。特定の高さの空洞部で不安定が生じた場合、この高さでは、不安定を誘発しやすいモードの割合が増加していると考えられる。逆に、安定になった場合、この高さでは、当該モードの割合が低下していると考えられる。
【００２２】
即ち、空洞部の高さと、その空洞を伝播する電磁波のモードの混合比には所定の関係がある。所望の分布調整の実現のために、適切なモード混合比となるように、空洞部の高さを適切に設定及び調整することができれば、処理の面内の分布を調整でき、均一性を実現できる。
【００２３】
また、従来のプラズマ処理装置の円偏波発生器の構成は、円偏波の軸比を最適に調整することに関して改善余地がある。前述のように、空洞部の高さを変更すると、円偏波の伝播経路における伝播長が変わり、負荷の反射係数が変わり、円偏波の軸比が低下する場合がある。従来の円偏波発生器は、面内の方位角方向の均一性に関して考慮されているが、面内の半径方向の均一性については考慮されていない。
【００２４】
なお、円偏波の軸比とは、一周期の間に回転する円偏波の電界の最大値に対する最小値の比をいう。軸比は、真円度合いを示し、面内の方位角方向の均一性に係わる値である。軸比をＸとすると、０≦Ｘ≦１である。Ｘ＝１の理想的な場合には、面内の方位角方向で位相が異なっても電界の大きさが完全に均一となり、処理における面内の方位角方向での均一性が高い。
【００２５】
［プラズマ処理装置（１）］
図１は、実施の形態のプラズマ処理装置の機能ブロック構成を示す。実施の形態のプラズマ処理装置は、電磁波発生部４１、円偏波発生部２０、円偏波伝播部１０、処理室３０、電力供給部４２、制御部５０を有する。制御部５０は、第１調整部５１、第２調整部５２、第１モニタ部５３、第２モニタ部５４、処理条件管理部５５等を有する。
【００２６】
制御部５０は、プラズマ処理装置全体を制御する。制御部５０は、計算機や回路基板等により構成される。電磁波発生部４１は、制御部５０からの制御に基づいて、電磁波としてマイクロ波を発生させる。
【００２７】
円偏波発生部２０は、電磁波発生部４１からのマイクロ波に基づいて、単一のモードの円偏波を発生させる。円偏波発生部２０は、特定円偏波発生器２１、円偏波補正器２２、円偏波検出器２３、及び第２駆動部６２を有する。円偏波発生部２０は、負荷反射係数の変動に対応して、円偏波の軸比を最適に調整する機能を実現する。
【００２８】
特定円偏波発生器２１は、入射されたマイクロ波に基づいて、特性が固定された特定の円偏波である概略円偏波を発生させる。特定円偏波発生器２１は、導波管とその内部に装荷された誘電体板とを有する。
【００２９】
円偏波補正器２２は、特定円偏波発生器２１の後段に設けられ、内部パラメータの変更により、特定円偏波発生器２１で発生された円偏波の特性を補正する機能を有する。円偏波補正器２２は、導波管とその内部に装荷されたスタブとを有する。スタブは、導波管内に挿入されている。第２駆動部６２からの駆動によりスタブの挿入長が変更可能となっている。円偏波補正器２２の内部パラメータであるスタブ挿入長の変更により、円偏波の軸比が調整可能となっている。
【００３０】
円偏波検出器２３は、円偏波補正器２２の後段に設けられ、軸方向での円偏波発生部２０の位置における円偏波の軸比及び負荷反射係数を測定及び検出する機能を実現する。
【００３１】
円偏波伝播部１０は、円偏波発生部２０からの円偏波を処理室３０へ伝播させると共に、当該伝播する電磁波に関して面内の半径方向の分布を調整する分布調整機能を実現する。円偏波伝播部１０は、導波管１１、分布調整器１２、可動部１３、空洞部１４、及び第１駆動部６１を有する。分布調整器１２内には可動部１３を有する。円偏波伝播部１０の各部は、中心軸が同じで、円筒等の軸対称形状を有する。円偏波は、導波管１１、分布調整器１２、空洞部１４を経由して、処理室３０内に導入される。
【００３２】
処理室３０内には、載置電極３１を有し、載置電極３１上にウエハ等の被処理基板３２が載置及び保持される。処理室３０では、制御部５０からの制御に基づいて、処理条件に応じて、円偏波に基づいてプラズマが発生される。また、処理室３０では、制御部５０からの制御に基づいて、電力供給部２０から供給される高周波バイアス電力に基づいて、載置電極３１に高周波バイアス電圧が印加される。これにより、処理室３０内で被処理基板３２に対するプラズマエッチング処理等の処理が行われる。
【００３３】
分布調整器１２は、導波管１１の下端部と空洞部１４の上面との間に接続されている。分布調整器１２は、分布調整機能を構成する要素であり、その空洞の長さＬが変更可能な機構を有する。その機構として、分布調整器１２内には、導波管１１の下端部の外側の側面と、分布調整器１２の内側の側面との間の空間に、リング形状の可動部１３が設けられている。可動部１３は、導体部材である。可動部１３は、第１駆動部６１からの駆動に基づいて軸方向で動くことにより、その位置、高さが変更可能となっている。可動部１３の高さに応じて、分布調整器１２の空洞の長さＬである伝播長が変更可能になっている。
【００３４】
導波管１１の径及び全長は一定である。また、処理室３０の前段にある空洞部１４は、処理室３０の被処理基板３２の径に対応した一定の大きな径、及び固定された高さを有する。空洞部１４は、所定の分布調整機能に対応した寸法を有する。
【００３５】
分布調整器１２の空洞の長さＬ及び径を含む寸法は、当該空洞を伝播する円偏波のモードの混合比と関係を持つ。即ち、分布調整機能として、所望の分布調整に対応させて、分布調整器１２の空洞の長さＬの変更により、モード混合比を調整可能になっている。所定のモード混合比になるように長さＬを調整することにより、処理室３０のプラズマの安定性を損なわずに、言い換えると不安定の発生を抑制して、プラズマ処理の面内の半径方向の分布や均一性を制御することができる。
【００３６】
制御部５０は、第１調整部５１により、プラズマ処理の処理条件等に応じて、分布調整器１２の空洞の長さＬを設定する。また、制御部５０は、プラズマ処理中の処理状態を第１モニタ部５３によりモニタし、第１調整部５１により、そのモニタ値に応じて、分布調整器１２の空洞の長さＬを変更する。即ち、第１調整部５１は、処理条件や、モニタ値による処理状態に応じて、円偏波伝播部１０の分布調整機能に係わる調整として、分布調整器１２の空洞の長さＬを調整する。第１調整部５１は、所望の分布調整に対応したモード混合比となるように、長さＬを決定する。第１調整部５１は、決定した長さＬとなるように、第１駆動部６１を通じて、分布調整器１２を制御する。
【００３７】
処理条件管理部５５は、プラズマ処理の処理条件を管理する。処理条件管理部５５は、オペレータの操作に基づいて、処理条件を設定する。制御部５０は、設定された処理条件に従って、プラズマ処理装置全体を制御し、プラズマ処理のシーケンスを制御する。プラズマ処理のシーケンスは、複数の処理工程を有する。処理条件は、処理工程毎の条件を含む。
【００３８】
第１調整部５１は、処理条件管理部５４の処理条件、及び所望の分布調整に基づいて、分布調整器１２の空洞の長さＬを決定し、その長さＬに対応して、第１駆動部６１を駆動制御する。第１駆動部６１は、第１調整部５１からの駆動制御に従い、分布調整器１２の可動部１３を駆動し、可動部１３の位置、高さを変更する。これにより、分布調整器１２の空洞を指定された長さＬに設定する。
【００３９】
第１モニタ部６１は、プラズマ処理に伴い、処理室３０の処理状態を検出及びモニタする。モニタ対象の処理状態及びその検出手段は、各種の公知技術が適用可能である。一例として、第１モニタ部６１は、処理室３０内のプラズマ状態を検出し、載置電極３１に印加される高周波バイアス電圧等を検出する。第１モニタ部６１は、望ましくは、被処理基板３の面内における複数の位置について処理状態を検出する。第１モニタ部６１は、モニタ値を第１調整部５１に与える。
【００４０】
第１調整部５１は、モニタ値に基づいて、判断に応じて、分布調整器１２の空洞の長さＬを変更する場合、その変更後の長さＬを決定する。そして、第１調整部５１は、その長さＬに対応して、第１駆動部６１を駆動制御する。第１駆動部６１は、第１調整部５１からの駆動制御に従い、分布調整器１２の可動部１３を駆動し、可動部１３の位置、高さを変更する。これにより、分布調整器１２の空洞を指定された長さＬに変更する。分布調整器１２の空洞の長さＬの変更に伴い、導波管１１の軸方向の長さも変更される。長さＬの変更により、導波管１１及び分布調整器１２の内部の空洞を伝播する円偏波における複数のモードの混合比が調整される。
【００４１】
第２モニタ部５４は、円偏波検出器２３の検出値を入力し、その検出値に基づいて、円偏波発生部２０の位置における円偏波の軸比及び負荷反射係数をモニタする。第２モニタ部５４は、モニタ値を第２調整部５２へ与える。
【００４２】
第２調整部５２は、第２モニタ部５４からのモニタ値である負荷反射係数の変動等に基づいて、円偏波発生部２０で発生する円偏波の軸比が最適となるように調整する。第２調整部５２は、軸比が最適となるように、円偏波補正部２２の内部パラメータであるスタブ挿入長の値を決定する。そして、第２調整部５２は、その値となるように、第２駆動部６２を駆動制御する。第２駆動部６２は、第２調整部５２からの駆動制御に従い、円偏波補正器２２を駆動し、これにより内部パラメータであるスタブ挿入長を調整後の値となるようにする。
【００４３】
プラズマ処理装置では、プラズマ処理の面内の均一性を確保できること、及び面内の分布を容易に調整できることが望ましい。実施の形態のプラズマ処理装置は、マイクロ波の面内の分布調整の機能を、制御部５０、円偏波発生部２０及び円偏波伝播部１０等を用いて実現する。特に、実施の形態のプラズマ処理装置は、処理条件、所望の分布調整、モニタ値等に応じて、第１調整部５１から、円偏波伝播部１０の分布調整器１２の長さＬを調整する。これにより、処理の面内の半径方向における均一性を確保しつつ、分布を容易に調整できる。また、実施の形態のプラズマ処理装置は、分布調整を含む制御に伴い、第２調整部５２から、円偏波発生部２０の円偏波の軸比を最適になるように調整する。これにより、処理の面内の方位角方向の均一性が確保される。したがって、実施の形態のプラズマ処理装置は、処理条件等に応じて円偏波伝播部１０及び円偏波発生部２０を制御して、所望の分布調整を行い、処理の面内全体の均一性を高くできる。
【００４４】
［プラズマ処理装置（２）］
図２は、実施の形態のプラズマ処理装置の構成を示す。実施の形態のプラズマ処理装置は、マイクロ波電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）を用いたプラズマエッチング処理を行う機能を持つエッチング装置である。なお、説明上の方向として（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を示す。Ｘ方向及びＹ方向は、導波管１１や被処理基板３２の断面に対応した面内における半径方向に対応し、Ｚ方向は、導波管１１や被処理基板３２の中心軸方向に対応する。
【００４５】
実施の形態のプラズマ処理装置は、マイクロ波源１０１、アイソレータ１１１、自動整合器１０２、方形導波管１０３、導波管変換器１０４、円偏波発生器２０、導波管１１、分布調整器１２、空洞部１４、窓部１０７、シャワープレート１０８、処理室３０、静磁界発生装置１０９、ガス供給機構１１０、整合器１１３、高周波バイアス電源１１４、バルブ１１５、圧力制御機構１１６、真空排気装置１１７、等を有する。
【００４６】
マイクロ波源１０１は、電磁波であるマイクロ波を発生させる。マイクロ波源１０１としては、発振周波数が２．４５ＧＨｚであるマグネトロンを用いた。アイソレータ１１１は、マイクロ波源１０１の保護の機能を有し、負荷からの反射波がマイクロ波源１０１に入射することを防止する。自動整合器１０２は、負荷からのマイクロ波源１０１への反射波に関して、負荷インピーダンスを調整して、当該反射波を自動的に抑制する。自動整合機１０２は、負荷インピーダンスを計測する機能を有する。自動整合機１０２の整合機構としては、挿入長が可変である３本のスタブを用いた。
【００４７】
方形導波管１０３は、マイクロ波源１０１で発生されたマイクロ波をＸ方向で伝播させる。導波管変換器１０４は、方形導波管１０３のマイクロ波を、導波管１１に伝播させる。導波管変換器１０４は、導波管及び伝播の方向を９０度曲げるコーナーを兼ねている。これによりプラズマ処理装置の小型化に寄与する。導波管変換器１０４の下には、円偏波発生器２０が設けられている。
【００４８】
円偏波発生器２０は、導波管変換器１０４からＺ方向で上から入射されたマイクロ波に基づいて、単一のモードとしてＴＥ１１モードの円偏波を発生させ、Ｚ方向で下の導波管１１へ出射する。この円偏波は、中心軸周りの方位角方向に右旋または左旋で電界が回転しながら下方へ伝播する特性を有する。円偏波発生器２０では、第２調整部５２からの制御に従い、円偏波の軸比が最適となるように調整される。
【００４９】
導波管１１は、上面である円形の開口部が、円偏波発生器２０の下端の導波管の開口部と連続的に接続されている。導波管１１は、円偏波発生器２０からのＴＥ１１モードの円偏波を、Ｚ方向で分布調整器１２へ伝播させる。導波管１１は、分布調整器１２を通じて空洞部１４に接続されている。
【００５０】
分布調整器１２は、前述のように可動部１３により空洞の長さＬが可変となっている。分布調整器１２の下面である円形の開口部は、空洞部１４の上面の開口部と連続的に接続されている。
【００５１】
空洞部１４は、処理室３０の前段に設けられ、処理室３０とは窓部１０７及びシャワープレート１０８で隔てられている。空洞部１４は、円筒形状の筐体の内部に形成されている。空洞部１４は、分布調整器１２からの円偏波におけるマイクロ波電磁界分布を、プラズマ処理に適した分布に調整する。空洞部１４までの伝播経路は、媒質が大気である。
【００５２】
空洞部１４のＺ方向の下には、窓部１０７及びシャワープレート１０８を介して、処理室３０が設けられている。窓部１０７は、円板形状を持つマイクロ波導入窓であり、マイクロ波電界を透過する特性を持ち、空洞部１４のマイクロ波を処理室３０内へ導入する。シャワープレート１０８には、ガスを供給するために微細な複数の孔が設けられている。窓部１０７とシャワープレート１０８との間には、Ｘ方向に延在する間隙が設けられている。シャワープレート１０８は、処理室３０に発生するプラズマに直接曝されるため、プラズマ耐性が高く、プラズマ処理に悪影響を及ぼさない材質が望ましい。窓部１０７及びシャワープレート１０８の材質としては、マイクロ波を効率よく透過する誘電体等が望ましく、本実施の形態では石英を用いた。
【００５３】
処理室３０は、プラズマ処理室である。処理室３０の内部は真空に制御される。処理室３０の径と空洞部１０６の径は概略同じである。円偏波発生器２０、円偏波伝播部１０、処理室３０、載置電極３１、被処理基板３２等の中心軸は一致している。中心軸を一点鎖線で示す。処理室３０及び空洞部１４等は、被処理基板３２が円板形状であることに対応して、軸対称形状として、概略円筒形状を有する。
【００５４】
ガス供給機構１１０は、制御部５０からの制御に基づいて、プラズマ処理に用いるガスを処理室３０へ供給する。ガス供給機構１１０から供給されるガスは、窓部１０７とシャワープレート１０８との間隙、及びシャワープレート１０８の孔を通じて、処理室３０内にシャワー状に供給される。
【００５５】
処理室３０内には、載置電極３１、内筒１２３、アース１２２等が設けられている。制御部５０からの搬送制御に基づいて、載置電極３１上に被処理基板３１が戴置される。被処理基板３１としては、例えば直径３００ｍｍを持つ円板形状のウエハが用いられる。載置電極３１上に被処理基板３１が戴置される際には、制御部５０からの制御に基づいて、載置電極３１へ電圧が印加され、静電吸着作用により、載置電極３１の中心軸に合わせた所定位置に被処理基板３１が保持される。
【００５６】
内筒１２３は、処理室３０の内面を保護する。内筒１２３は、プラズマに曝されてもプラズマ処理に悪影響を与えず、耐久性の高い材料であることが望ましく、例えば石英を用いた。内筒１２３の下部には、プラズマの電位を安定させるためのアース電極１２２が設けられている。
【００５７】
載置電極３１には、プラズマ処理の際に、プラズマに作用させるための高周波バイアス電圧が印加される。そのため、載置電極３１には、電力供給線路を通じて、整合器１１３を介し、高周波バイアス電源１１４が接続されている。本実施の形態では、高周波バイアス電源１１４から出力する高周波バイアス電源電力に関する周波数を４００ｋＨｚとした。整合器１１３は、高周波バイアス電源１１４側と載置電極３１側とでインピーダンスを整合させる。高周波バイアス電源１１４は、制御部５０からの制御に基づいて、高周波バイアス電源電力を供給し、これにより載置電極３２に高周波バイアス電圧が印加される。
【００５８】
静磁界発生装置１０９は、ＥＣＲに対応して、プラズマ処理の際に、処理室３０内に静磁界を加えるために静磁界を発生させる。静磁界発生装置１０９は、多段の電磁石と磁性材料で構成される。静磁界発生装置１０９により、磁性材料を用いて、処理室３０の外部への不要な磁場漏洩を防止し、それと共に、磁力線を処理室３０に集中させて効率よく磁場を印加する。静磁界発生装置１０９により、多段の電磁石を用いて、各電磁石に流す電流を制御することで、処理室３０内の静磁界分布を容易に調整できる。静磁界発生装置１０９は、その静磁界を処理室３０の中心軸に対して平行に印加するように配置されている。分布調整器１２及び空洞部１４の側面の近くに静磁界発生装置１０９が配置されている。
【００５９】
静磁界中を運動する電子は、ローレンツ力を受けてサイクロトロン運動をすることが知られている。マイクロ波の周波数とサイクロトロン運動の周波数とを一致させると、マイクロ波の電力が電子に共鳴的に吸収されるＥＣＲ現象が起きることが知られている。マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合、０．０８７５テスラの静磁界でＥＣＲ現象を起こすことができる。通常はプラズマが発生しにくい低い圧力でも、ＥＣＲ現象によりプラズマが発生しやすくなる。また、ＥＣＲ現象を起こす場所で主にプラズマが発生する。そのため、静磁界の調節により、プラズマ発生領域を制御することができ、プラズマの制御性が増す。更に、プラズマは、静磁界に垂直な方向に拡散が抑制される性質がある。そのため、静磁界の調節によってプラズマ分布を最適に制御できる。
【００６０】
また、処理室３０の一端には、真空排気系を構成する要素として、排気管を通じて、バルブ１１５、圧力制御機構１１６、真空排気装置１１７が順に設けられている。また、処理室３０には、処理室３０内の圧力を測定するための図示しない圧力計が接続されている。制御部５０は、圧力計及び圧力制御機構１１６により、真空排気装置１１７の排気速度を調整する。制御部５０は、ガス供給機構１０９からのガスの排気速度を制御しながら、処理室３０内の圧力を制御する。
【００６１】
［円偏波伝播部］
図３は、円偏波伝播部１０の付近の構成を拡大して、円偏波伝播部１０をＹ方向から見た断面を示す。円偏波伝播部１０における導波管１１、分布調整器１２、可動部１３、及び空洞部１４の各部は、Ｘ−Ｙ方向での断面が円形であり、それぞれの中心軸を一致させて、同心状に接続されている。円偏波伝播部１０の各部は、所定の分布調整機能を実現しつつ、円偏波の伝播を阻害しないように、即ち軸比を悪化させないように、軸対称形状である円筒やリング等の形状の部品で構成されている。
【００６２】
導波管１１のＺ方向の下面を含む一部は、分布調整器１２のＺ方向の上面であるリング形状の天井面１２ａに対して所定位置まで挿入された状態で固定されている。中心軸に対し、導波管１１は内周に配置され、分布調整器１２は外周に配置されている。分布調整器１２の上面において、中心軸付近の内周部は、導波管１１が挿入された開口となっており、外周部は、閉じられた天井面１２ａとなっている。他方、分布調整器１２のＺ方向の下面は、空洞部１４に対する開口になっている。
【００６３】
分布調整器１２の径は、導波管１１の径よりも大きく、空洞部１４の径よりも小さい。分布調整器１２は、導波管１１からみると、Ｚ方向で径が拡大された２段目の導波管となっている。また、分布調整器１２は、空洞部１４からみると、径が小さい１段目の空洞室に相当し、空洞部１４が２段目の大径の空洞室に相当する。
【００６４】
分布調整器１２内の空洞２０１において、導波管１１の下端の外側の側面と、分布調整器１２の内側の側面とに接触する状態で、可動部１３であるリング形状の導体部材が配置されている。
【００６５】
本実施の形態では、可動部１３は、導体部材で構成されており、電磁波を伝播しない。可動部１３の材質は、導電率の高い材料が望ましく、アルミニウムを用いた。可動部１３と導波管１１及び分布調整器１２との接触部分については、マイクロ波が漏洩しないように、管側面の全周にわたって電気的に接触するようにした。
【００６６】
可動部１３の上面には、Ｚ方向に延在する支持棒１５が接続されている。可動部１３は、支持棒１５を通じて、第１駆動部６１と接続されている。支持棒１５は、分布調整器１２のリング形状の天井面１２ａの一部の孔を通じて外に出て、その端部が第１駆動部６１と接続されている。
【００６７】
第１駆動部６１は、第１調整部５１からの駆動制御に基づいて、支持棒１５を駆動することにより、可動部１３をＺ方向の上下に所定範囲内で移動させる。第１駆動部６１は、モータ等により構成される。第１駆動部６１は、モータ等の駆動により、支持棒１５をＺ方向で上に引き上げたり、下に押し下げたりする。この駆動により、導波管１１と分布調整器１２との空間で、可動部１３がＺ方向で上下に移動する。これにより、分布調整器１２内の空洞２０１のＺ方向の長さＬ、伝播長が、実効的に調整可能となっている。
【００６８】
空洞部１４は、被処理基板３２の径よりも大きい径を持つが、それに比べ、分布調整器１２は、比較的小さい径に抑えられている。そのため、分布調整器１２の空洞２０１の長さＬを変更するための駆動機構としては、比較的単純な構造の駆動機構を採用することができる。本実施の形態は、この駆動機構として、可動部１３及び第１駆動部６１を有する。この駆動機構により、分布調整器１２の空洞２０１の長さＬを変更する際に、面内の半径方向の各位置での高さを一定に保ちつつ、高精度に変更することができる。
【００６９】
また、本実施の形態では、支持棒１５として、複数本の支持棒が、リング形状の可動部１３に対して、軸対象の位置に設けられている。これにより、可動部１３の位置を変更して分布調整器１２の長さＬを変更する際に、半径方向の各位置で高さを一定に保ちながら長さＬを変更することが容易である。
【００７０】
導波管１１の直径をＲ１、分布調整器１２の直径をＲ２とする。空洞部１４の直径をＲ４とする。可動部１３の外径は分布調整器１２の直径Ｒ２と概略同じであり、内径は導波管１１の直径Ｒ１と概略同じである。直径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４は、それぞれ、管内の空洞の直径とする。また、導波管１１の管自体のＺ方向の全長をＬ１０、分布調整器１２の管自体の全長をＬ２０とする。可動部１３のＺ方向の全長をＬ３０、空洞部１４の空洞の高さ、全長をＬ４０とする。
【００７１】
分布調整器１２の長さＬは、分布調整器１２の直径Ｒ２に対応する空洞２０１における可動部１３により可変されるＺ方向の長さ、伝播長であり、分布調整器１２の下面及び空洞部１４の上面の位置から、可動部１３の下面の位置までの高さに相当する。
【００７２】
導波管１１の上端面と分布調整器１２の下端面との各位置は固定であり、両者の境界の位置が可動部１３によって変化する。分布調整器１２の長さＬの変更に伴い、導波管１１の実質的な長さＬ１も変更される。分布調整器１２の長さＬの変更は、長さＬと長さＬ１との割合の変更に相当する。可動部１３がＺ方向で上方の位置に移動すると、分布調整器１２の長さＬが増加し、その分、導波管１１の長さＬ１が減少する。可動部１３がＺ方向で下方の位置に移動すると、分布調整器１２の長さＬが減少し、その分、導波管１１の長さＬ１が増加する。
【００７３】
長さＬ１は、導波管１１の直径Ｒ１に対応する空洞における、全長Ｌ１０に、可動部１３により延長される長さＬ３を加えた長さ、伝播長である。長さＬ３は、導波管１１の下面の位置から可動部１３がＺ方向へ出る長さである。Ｌ１＝（Ｌ１０＋Ｌ３）である。
【００７４】
図４は、可動部１３の移動に応じた、分布調整器１２の長さＬの変更、特に、長さＬ及び長さＬ１の最小値と最大値について示す。Ｚ方向の位置として、位置ｚ１は、導波管１１の上面の位置、位置ｚ２は、分布調整器１２の上面の位置、位置ｚ３は、導波管１１の下面の位置、位置ｚ４は、分布調整器１２の下面及び空洞部１４の上面の位置である。
【００７５】
図４の（Ａ）は、可動部１３がＺ方向で一番下にある状態を示す。可動部１３の下面が位置ｚ４にあり、可動部１３の上面が位置ｚ３にある。この状態では、分布調整器１２の長さＬが最小値であるＬmin＝０になり、導波管１１の長さＬ１が最大値であるＬ１maxとなる。長さＬ１maxは、（Ｌ１０＋Ｌ２０）に相当する。
【００７６】
図４の（Ｂ）は、可動部１３がＺ方向で一番上にある状態を示す。可動部１３の下面が位置ｚ３にあり、可動部１３の上面が位置ｚ２にある。この状態では、分布調整器１２の長さＬが最大値であるＬmaxになり、導波管１１の長さＬ１が最小値であるＬ１min＝Ｌ１０となる。
【００７７】
導波管１１、分布調整器１２、空洞部１４等の径や長さを含む寸法については、分布調整機能に対応して伝播させる電磁波のモードを考慮して、以下のように設計される。
【００７８】
導波管１１は、単一のモードの円偏波が伝播する形状及び寸法を有する導波路であり、分布調整器１２は、導波管１１で励振される、複数のモードの円偏波が伝播可能な形状及び寸法を有する導波路である。分布調整器１２の空洞２０１の長さＬに応じて、複数のモードの混合比が決まる。
【００７９】
導波管１１は、単一のモードとして、最低次のモードであるＴＥ１１モードを伝播する。導波管１１は、ＴＥ１１モードのみ伝搬させる径及び長さを含む寸法を持つ。導波管１１内の空洞では、ＴＥ１１モード以外のモードが混在しないので、マイクロ波の電磁界を安定させる。
【００８０】
導波管１１の直径Ｒ１は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波に対して最低次のモードであるＴＥ１１モードのみが伝播可能な直径とする。本実施の形態では、導波管１１の外径を１００ｍｍ、内径である直径Ｒ１を９０ｍｍとした。
【００８１】
分布調整器１２の空洞２０１は、複数のモードとして、特定の２つのモード、具体的には第１モードであるＴＥ１１モード、及び第２モードであるＴＭ１１モードを伝播する。ＴＭ１１モードは、ＴＥ１１モードよりも高次のモードである。長さＬに応じて、ＴＥ１１モードとＴＭ１１モードとのモード混合比が変更可能になっており、そのモード混合比に応じた分布調整の効果が得られる。分布調整器１２は、高次のモードを伝播させないように、長さ及び径を含む寸法が設計されている。
【００８２】
分布調整器１２の直径Ｒ２は、導波管１１の直径Ｒ１より大きく、上記２つのモードに限定して伝播可能な直径とする。本実施の形態では、その直径Ｒ２として、１８０ｍｍとした。
【００８３】
また、本実施の形態では、分布調整器１２の長さＬのとり得る範囲として、図４のように最小値Ｌminを０ｍｍとし、最大値Ｌmaxを１００ｍｍとした。それに合わせて、導波管１１の長さＬ１のとり得る範囲として、最小値Ｌ１minを全長Ｌ１０とし、最大値Ｌ１maxを（Ｌ１０＋Ｌ３０）とした。可動部１３の全長Ｌ３０については約１００ｍｍとした。分布調整器１２内の導波管１１が挿入された部分の長さについては約１００ｍｍとした。分布調整器１２の全長Ｌ２０については約２００ｍｍとした。
【００８４】
長さＬ及び長さＬ１の範囲は、伝播させる電磁波のモードを考慮して設計されている。例えば、導波管１１及び分布調整器１２で伝播させるＴＥ１１モードの波長を約２００ｍｍとし、分布調整器１２で伝播させるＴＭ１１モードの波長を約２００ｍｍとする。一般に導波管の長さは伝播させる波長の１／２が好適である。ＴＭ１１モードの波長の１／２は約１００ｍｍである。よって、分布調整器１２の長さＬの最大値Ｌmaxを１００ｍｍとする。分布調整器１２の長さＬを最大値Ｌmaxよりも小さくした状態にすれば、その分、ＴＭ１１モードの影響、即ちＴＭ１１モードの混合率が小さくなるので、分布調整機能を実現できる。
【００８５】
なお、長さＬ，Ｌ１の範囲は、図４の構成に限らず、各管や可動部１３の全長等の設計に応じて、他の範囲にすることも勿論可能である。
【００８６】
駆動機構の変形例としては、支持棒１５を単一とし、その支持棒１５が管の中心軸から偏心した位置に設けられてもよい。分布調整器１２の径は空洞部１４の径よりも小さいので、駆動機構としては、従来技術よりも簡易で低コストのものが採用できる。また、駆動機構の精度を十分に高くすれば、単一の支持棒１５でも、長さＬの変更の精度として十分な精度を確保できる。
【００８７】
また、可動部１３は、リング形状に限らず、導波管１１の側面と分布調整器１２の側面との間をつないで長さＬ及び長さＬ１を形成できる形状であればよい。例えば、可動部１３のＸ−Ｚ方向の断面の形状として、Ｌ字形状や凹形状の部品でもよい。Ｌ字形状の部品の場合、導波管１１の側面に沿って延長される円筒形状の壁の部分と、下面のリング形状の壁の部分とを有する。凹形状の部品の場合、更に、分布調整器１２の側面に沿って移動する円筒形状の壁の部分を有する。
【００８８】
また、第１駆動部６１の駆動方式としては、支持棒１５を用いた駆動方式に限らず、圧力制御による駆動方式等でもよい。例えば、導波管１１と分布調整器１２と可動部１３とで囲まれた空間に気体を設け、第１駆動部６１から、その空間の気体の圧力を制御する。これにより、当該圧力に応じて、可動部１３をＺ方向で移動させる。
【００８９】
［電磁波のモード］
円偏波伝播部１０における電磁波のモードに関する伝播及び遮断等の設計についてより詳しく説明する。一般に導波管における遮断周波数や、伝播する電磁波のモードであるＴＥ１１モードやＴＭ１１モード等の基本特性については公知である。実施の形態の導波管１１及び分布調整器１２は、公知の基本特性に基づいて設計されている。
【００９０】
図５は、公知の方法に基づいて求めた、導波管の直径に対する各モードの遮断周波数を示す。本実施の形態では、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚであるので、図５で遮断周波数が２．４５ＧＨｚを下回る直径の導波管を用いる。導波管の直径を大きくするにつれて、順次、ＴＥ１１モード、ＴＭ０１モード、ＴＥ２１モード、ＴＭ１１モードとＴＥ０１モード、ＴＥ３１モード、といったように各モードが伝播可能となる。ＴＭ１１モードとＴＥ０１モードは縮退しており、遮断周波数が同一である。
【００９１】
図６は、図５に関して、遮断周波数が２．４５ＧＨｚになる各モードの導波管の直径を示す。各モードの電磁波は、対応する直径を超えると伝播可能となる。分布調整器１２において第１のモードとしてＴＥ１１モード、第２のモードとしてＴＭ１１モードを伝播可能とするためには、以下の設計とする。マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚ、導波管内が大気、または比誘電率が１であるとする。この場合、図５から、２．４５ＧＨｚと、ＴＭ１１モードの曲線との交点にあたる直径は、１４９．３ｍｍである。即ち、分布調整器１２の直径Ｒ２として、ＴＭ１１モードを伝播可能とするために、約１５０ｍｍ以上とする。
【００９２】
また、高次のモードであるＴＭ２１モード以上が伝播しないように設計することで、プラズマの分布の安定化を図る。この場合、図５から、２．４５ＧＨｚと、ＴＭ２１モードの曲線との交点にあたる直径は、２００ｍｍである。即ち、分布調整器１２の直径Ｒ２として、ＴＭ２１モードを遮断するために、約２００ｍｍ以下とする。本実施の形態では、分布調整器１２の直径Ｒ２として、上記約１４０ｍｍ以上で約２００ｍｍ以下の範囲から選択し、例えば１８０ｍｍとする。
【００９３】
また、導波管１１及び分布調整器１２内の空洞に、比誘電率が１以上の媒質を有する構成としてもよい。その場合、その媒質による波長短縮効果により、導波管１１及び分布調整器１２の直径及び長さを含む寸法を、比誘電率が１の媒質の構成の場合よりも小さくできる。これにより装置の小型化に寄与できる。
【００９４】
［電界分布］
図７は、上記ＴＥ１１モードからＴＥ３１モードまでの各モードについて、導波管の断面の面内での電界分布を模式的に示す。図７で、（Ａ）はＴＥ１１モード、（Ｂ）はＴＭ０１モード、（Ｃ）はＴＥ２１モード、（Ｄ）はＴＭ１１モード、（Ｅ）はＴＥ３１モードを示す。矢印の方向は、電界の方向を示す。各モードにおける、円の中心軸付近の電界に着目すると、図７の（Ａ）のＴＥ１１モードでは、図示のＹ方向の矢印のように、面内の半径方向成分を持つ。それに対し、図７の（Ｂ）のＴＭ０１モード、（Ｃ）のＴＥ２１モード、（Ｅ）のＴＥ３１モード、の各モードでは、半径方向成分を実効的には持たない。図７に示すモードの範囲では、（Ａ）のＴＥ１１モード以外では、（Ｄ）のＴＭ１１モードのみが半径方向成分を持つ。
【００９５】
上記モードの電界分布に基づいて、まず、導波管１１については、ＴＥ１１モードのみが伝播可能な寸法とする。この寸法として、導波管１１の直径Ｒ１については、前述のように、外径を１００ｍｍ、内径を９０ｍｍとした。分布調整器１２については、半径方向成分を持つＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードを伝播可能な寸法とする。この寸法として、分布調整器１２の直径Ｒ２については、前述のように、約１５０ｍｍ以上で約２００ｍｍ以下の範囲から選択された径、例えば１８０ｍｍとした。
【００９６】
分布調整器１２の直径Ｒ２を１８０ｍｍとした場合、上記のように２．４５ＧＨｚでＴＥ１１モードからＴＥ３１モードまでの全モードが基本的には伝播可能となり、特にその中に含まれているＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードがよく伝播される。この直径を更に拡大した場合、次に伝播を始めるモードはＴＭ２１モードである。分布調整器１２の直径Ｒ２が１８０ｍｍの場合、上記のように２．４５ＧＨｚではＴＭ２１モードの電磁波は遮断され伝播しない。分布調整器１２内では、ＴＭ２１モード等の高次のモードが伝播せず、低次のモードと混在しない。これにより、プラズマの分布が安定する効果が得られる。
【００９７】
分布調整器１２内の電磁界分布は、導波管１１内のＴＥ１１モードにより励振される。本実施の形態では、同じ中心軸で、相対的に径が小さい導波管１１の後段に、相対的に径が大きい分布調整器１２が接続されている。よって、分布調整器１２の内周部では、半径方向成分を持つＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが励振されやすく、逆に実効的に半径方向成分を持たないＴＭ０１モード，ＴＥ２１モード，ＴＥ３１モードの各モードは励振されにくい。
【００９８】
本実施の形態の構成の場合、分布調整器１２内では主にＴＥ１１モードとＴＭ１１モードが混合した電磁界となっていると推定できる。この状態で、前述の分布調整器１２の長さＬを変更すると、導波管１１と分布調整器１２との端面の位置が変わる。そのため、分布調整器１２内でのＴＥ１１モード及びＴＭ１１モードが伝播する特性が変わる。即ち、分布調整器１２内でのＴＥ１１モードとＴＭ１１モードとのモード混合比が変わる。長さＬが大きい場合にはＴＭ１１モードの混合率が大きく、長さＬが小さい場合にはＴＭ１１モードの混合率が小さい。これにより、空洞部１４の電磁界分布を調整することができる。
【００９９】
［イオン電流密度分布］
図３の分布調整器１２の長さＬを０ｍｍから１００ｍｍまでの範囲で変化させて、Ｚ方向の被処理基板３２の位置におけるＸ方向で直径３００ｍｍの範囲でのイオン電流密度分布を測定した。
【０１００】
図８は、そのイオン電流密度分布を模式的に示す。図８の（Ａ）は、長さＬが小さい、例えば０ｍｍの場合の分布を示し、凸分布となる。即ち、被処理基板３２に対応した面内における中心軸付近である内周部では密度が大きく、外周部では密度が相対的に小さい。この長さＬが小さい状態では、ＴＥ１１モードの影響が大きくなり、分布調整器１２の空洞２０１におけるモード混合比としてＴＥ１１モードの混合率が高い。
【０１０１】
上記長さＬを大きくするに従い、外周部の密度が増加し、内周部の密度が減少する。ある程度の長さＬでは、内周部と外周部とで平らに近い分布となる。その平らな分布を経由して、長さＬが大きい、例えば１００ｍｍの場合には、図７の（Ｂ）のように、凹分布になる。この長さＬが大きい状態では、ＴＭ１１モードの影響が大きくなり、分布調整器１２の空洞２０１におけるモード混合比としてＴＥ１１モードの混合率が低く、言い換えるとＴＭ１１モードの混合率が高い。
【０１０２】
従来のプラズマ処理装置の構成で、導波管または空洞部の長さを可変にして、その長さを変えて実験を行った。その結果、その長さの増大に伴い、同時に、分布の軸対称性が低下して、Ｘ方向とＹ方向とで分布が異なる、いわゆる鞍型の分布になる場合があった。この結果から、導波管または空洞部の長さが大きい場合に円偏波の軸比が悪化する場合があることがわかった。
【０１０３】
従来の円偏波発生器により、高い軸比、即ち１に近い値で、円偏波が発生できている場合、基本的には軸対称性が高いプラズマを生成できる。しかし、円偏波の伝播経路における導波管や空洞部の長さによっては、負荷の反射波の影響を受けて、軸比が悪化する場合がある。
【０１０４】
一般に、無損失の線路を介して負荷の高周波インピーダンスを測定すると、当該線路の長さに応じて大きさは同じで位相の異なる測定値となることが知られている。従来の円偏波発生器については、反射波の無い整合負荷で、高い軸比の円偏波を発生するように設計されており、負荷の反射波の影響を考慮していない。しかし、円偏波発生器に対して負荷からの反射波が生じると、言い換えると負荷インピーダンスがあると、それによって、円偏波の軸比が、整合負荷での軸比に対して悪化する。即ち、軸比が低下して、面内の方位角方向における均一性が低下する。負荷インピーダンスが変化すると、反射波の大きさと位相も変化する。即ち、負荷インピーダンスに相関して負荷反射係数が変化する。
【０１０５】
また、ある反射波に対して最適な高い軸比となるように設計されている円偏波発生器を用いたプラズマ処理装置の構成でも、上記のように導波管や空洞部の長さの変更によって負荷の反射波が変動し、その影響で最適な軸比の円偏波が得られなくなる。
【０１０６】
本実施の形態では、所望の処理条件に応じて所望のモード混合比での分布調整を実現できるように、分布調整器１２の長さＬを調整する機能を有する。この場合も、上記実験結果から、そのままでは、円偏波発生部２０の位置での負荷インピーダンス及び負荷反射係数が変化し、その影響で円偏波の軸比が低下する場合があると推定される。
【０１０７】
そこで、本実施の形態では、分布調整器１２の長さＬの変更に伴う負荷反射係数の変動に対応して、最適な軸比の円偏波が得られるように、円偏波発生部２０及び第２調整部５２等を有する構成である。この円偏波発生部２０は、前述のように、内部パラメータとしてスタブ挿入長が変更可能である。
【０１０８】
従来の構成に対し、円偏波発生部２０を含む本実施の形態のプラズマ処理装置で、再度実験を行った。この結果、本実施の形態では、分布調整機能として、分布調整器１２の長さＬを０ｍｍから１００ｍｍの範囲で変更した場合に、直径３００ｍｍの範囲で、イオン電流密度分布を、平らな分布を含め凸分布から凹分布まで、連続的に変化させることができた。
【０１０９】
分布調整の際の長さＬの変更に応じて、マイクロ波の負荷インピーダンスが変化し、負荷反射係数が変動する。それに対応して、本実施の形態では、その負荷反射係数の変動を、円偏波検出器２３及び第２モニタ部５４を通じてモニタする。そして、第２調整部５２は、そのモニタ値等に基づいて、最適な軸比を保つように、円偏波補正器２２の内部パラメータを即時に調整する。
【０１１０】
即ち、実施の形態のプラズマ処理装置は、円偏波伝播部１０の分布調整器１２の長さＬの変更による分布調整の制御を行うと共に、円偏波発生部２０の内部パラメータの変更による円偏波の軸比の調整の制御を行う。これにより、本実施の形態では、所望の処理条件に応じた好適な分布調整、例えば面内の半径方向で均一な分布等を実現すると共に、円偏波の軸比を最適に維持して、面内の方位角方向での均一性を維持できる。
【０１１１】
［第１調整部］
第１調整部５１による制御例を説明する。まず、第１モニタ部５３は、プラズマ処理中、処理室３０内の状態、例えばプラズマの発光強度や密度、圧力、高周波バイアス電圧、等を測定、検出する。この検出は、面内の半径方向の複数の位置で行うと、より高精度な制御ができるので好ましい。また、発光強度等のモニタ値からは、ウエハの表面状態、エッチング膜や露出層の材質等がわかる。
【０１１２】
第１調整部５１は、処理条件、及び第１モニタ部５３のモニタ値に応じて、所望の分布調整、例えば平らな分布、の適用に対応したモード混合比となるように、分布調整器１２の長さＬを決定する。前述のようにモード混合比と長さＬとが所定の関係を持つので、第１調整部５１は、その関係に基づいて長さＬを決定する。第１調整部５１で長さＬを決定する処理としては、各種の方式が適用可能であるが、第１調整部５１は、例えば以下のような処理を行う。
【０１１３】
予め、実験等で、処理条件に応じたプラズマ処理が実施され、処理状態のモニタ値を含め、各変数のデータが収集され、ＤＢに格納される。その変数として、分布調整器１２の長さＬや、円偏波発生部２０の内部パラメータであるスタブ挿入長、等を含む。また、その変数として、モード混合比や軸比等についても計算される。そして、ＤＢのデータに基づいて、第１調整部５１での調整処理を含む制御用の情報が予め作成される。この情報は、例えば、制御用テーブルや計算式の形で作成される。制御用テーブルとする場合、複数の変数値の関係を表す情報が格納される。計算式とする場合、入力値から関数等によって出力値である長さＬ等が得られるようにする。
【０１１４】
図９は、第１調整部５１における制御用テーブルの構成例を示す。この制御用テーブルには、変数として、入力値である処理条件やモニタ値、処理内容である分布調整の値、モード混合比、出力値である長さＬの駆動制御値、等を関係付ける情報が設定されている。入力値である処理条件やモニタ値をＡ１〜Ａ３等で示す。Ａ１〜Ａ３等は、例えばモニタ値として、面内の半径方向の位置に応じた発光強度や密度を示す。Ａ１〜Ａ３は、例えば３つの状態のパターンを示す。Ａ１は、面内の内周部よりも外周部で発光強度が小さいことを示し、Ａ２は、内周部と外周部とで概ね均一を示し、Ａ３は、内周部よりも外周部で発光強度が大きいことを示す。
【０１１５】
処理内容である分布調整の値をＢ１〜Ｂ３等で示す。例えば、Ｂ１は、凹分布を示し、Ｂ２は、平らな分布を示し、Ｂ３は、凸分布を示す。また、ＴＥ１１モードとＴＭ１１モードとのモード混合比の値をＣ１〜Ｃ３等で示す。例えば、Ｃ１は、ＴＭ１１モードの混合率が大きい場合を示し、Ｃ３は、ＴＭ１１モードの混合率が小さい場合を示す。出力値である長さＬの駆動制御値をＤ１〜Ｄ３等で示す。例えば、Ｄ１は、長さＬが大きい場合を示し、Ｄ３は、長さＬが小さい場合を示す。
【０１１６】
この制御用テーブルで、例えば第１行は、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１が関連付けられた１つの制御を示し、例えば以下のような制御内容を示す。プラズマ処理中、モニタによる入力値がＡ１である場合、外周部の発光強度やプラズマ密度が、処理条件での基準値よりも小さい。この場合に、外周部の発光強度や密度を高めて、面内で平らな分布となるように調整するために、分布調整としてＢ１で示す凹分布を適用する。この凹分布は内周部に比べて外周部で値が高くなるように補正する制御を示す。Ｂ１の制御に対応して、Ｃ１のようにＴＭ１１モードの混合率が大きくなるように、出力値としてＤ１で示す相対的に大きな長さＬに決定される。同様に、第２行は、分布調整として平らな分布を適用する制御例であり、第３行は、分布調整として凸分布を適用する制御例である。
【０１１７】
上記例のように、制御用テーブルで代表的な制御のパターンを予め規定しておき、入力値に応じてパターンの中から制御を選択して適用してもよい。また、入力値から制御用テーブルや計算式を用いてその都度細かい制御内容に対応した出力値を決めてもよい。その場合、長さＬを決定する際、例えば基準となるパターンの値に対して、モニタ値の大きさに応じた補正係数を乗算する等の計算によって決定可能である。
【０１１８】
制御部５０は、プラズマ処理の開始の際、処理条件に応じて初期設定用の長さＬを決定し、分布調整器１２に設定する。制御部５０は、プラズマ処理中、第１モニタ部５３により処理状態をリアルタイムでモニタし、処理状態のモニタ値に基づいて、制御用テーブルや計算式から、当該処理状態及び分布調整に応じた好適な長さＬを決定する。そして、制御部５０は、長さＬを変更すべきである場合、即時に、その変更後の長さＬに対応する駆動制御値を第１駆動部６１へ与える。第１駆動部６１は、それに従い、分布調整器１２の可動部１３を駆動して、変更後の長さＬになるようにする。
【０１１９】
また、プラズマ処理中、処理工程等に応じて条件や処理状態が変化した場合にも、制御部５０は、モニタ値等に基づいて、その変化を把握し、所望の分布調整に対応して、長さＬを変更する場合には、その変更後の長さＬを決定する。そして、制御部５０は、変更後の長さＬとなるように、第１駆動部５３を通じて分布調整器１２を制御する。
【０１２０】
［円偏波発生器］
図１０〜図１１は、円偏波発生部２０の詳細構成を示す。円偏波発生部２０における特性である円偏波の軸比を変更可能な機構について説明する。図１０は、円偏波発生部２０の特定円偏波発生器２１及び円偏波補正器２２の部分の断面を、導波管の中心軸に対して直角な方向であるＹ方向から見た構成を示す。図１１は、当該円偏波発生部２０の断面を、導波管の中心軸に対して平行な方向であるＺ方向から見た構成を示す。なお、断面として、Ｚ方向の各位置での断面を重ねた形で模式的に示している。
【０１２１】
図１０で、円偏波発生部２０は、主な筐体として、断面が円形の導波管６００を有する。この導波管６００は、Ｚ方向で下方にある円偏波伝播部１０の導波管１１と連続しており、導波管１１と中心軸及び径が同じである。この導波管６００内の空洞において、Ｚ方向の所定の位置に、特定円偏波発生器２１を構成する誘電体板６０１と、円偏波補正器２２を構成するスタブ６０３とが設けられている。
【０１２２】
特定円偏波発生器２１は、単一のモードを伝播させる寸法を持つ導波管６００と、その内部に装荷された平板形状の誘電体板６０１とにより構成されている。誘電体板６０１の材質は、マイクロ波に対して損失の小さい誘電体を用いることが望ましく、本実施の形態では石英を用いた。誘電体板６０１は、図７の（Ａ）のようなＴＥ１１モードのマイクロ波の電界の方向（図示するＹ方向の矢印）に対して略４５度傾斜させた配置で装荷されている。なお、図１０では、この誘電体板６０１の平面及び下記の第１のスタブであるスタブ６０３Ａが延在する方向をＸ方向としている。なお、特定円偏波発生器２１は、誘電体板６０１に限らず、公知の各種の構造が適用可能である。
【０１２３】
円偏波補正器２２は、特定円偏波発生器２１で発生された円偏波の特性を補正する。円偏波補正器２２は、導波管６００、管６０２、スタブ６０３、駆動装置６０４により構成されている。
【０１２４】
スタブ６０３は、断面が円形で小径の棒状であり、長軸が水平方向に配置されている。スタブ６０３は、その一部が導波管６００内に挿入されている。スタブ６０３は、複数本、本実施の形態では２本のスタブとして、スタブ６０３Ａ、スタブ６０３Ｂを有する。Ｚ方向で上側の第１のスタブとしてスタブ６０３Ａ、すぐ下側の第２のスタブとしてスタブ６０３Ｂを有する。スタブ６０３の材質としては、マイクロ波に対する損失が小さい誘電体を用いることが望ましく、本実施の形態では、高純度のアルミナセラミックを用いた。
【０１２５】
複数本のスタブ６０３は、導波管６００の中心軸に対して方位角方向で異なる位相で取り付けられている。本実施の形態では、図１０のように、２本のスタブであるスタブ６０３Ａ、スタブ６０３Ｂが、直交して９０度を成す位置関係で配置されている。スタブ６０３Ａは、誘電体板６０１の主面のＺ方向のすぐ下の位置で、誘電体板６０１の主面に平行な方向であるＸ方向に長軸が延在するように配置されている。スタブ６０３Ｂは、誘電体板６０１及びスタブ６０３Ａに対して９０度を成すＹ方向に長軸が延在するように配置されている。２本のスタブ６０３は、挿入部分が干渉、接触しないように、Ｚ方向で異なる高さの位置に取り付けられている。
【０１２６】
駆動装置６０４と導波管６００とが管６０２を通じて接続されている。管６０２は、材質が導体であり、その内部をスタブ６０３が貫通している。駆動装置６０４は、第２駆動部６２を構成する要素であり、スタブ６０３を駆動する。駆動装置６０４は、第２調整部５２からの駆動制御に従い、スタブ６０３を駆動して、水平方向で移動させる。これにより、円偏波発生部２０の特に円偏波補正器２２の内部パラメータとして、スタブ挿入長を変更可能である。スタブ挿入長は、導波管６００内の空洞にスタブ６０３の一部が挿入されている長さである。図１０のように、スタブ６０３Ａの挿入長をｓ１、スタブ６０３Ｂの挿入長をｓ２で示す。各駆動装置６０４により、対応するスタブ６０３の挿入長が変更可能である。
【０１２７】
なお、円偏波補正器２２として、スタブ６０３を用いたが、これに限らず、他の構造を適用可能である。その場合、内部パラメータは、その円偏波補正器に対応したものとなる。また、変形例として、複数本のスタブが、Ｚ方向で同じ位置に取り付けられた形態でもよい。また、変形例として、２本のスタブに対し、互いに導波管６００の中心軸に対して対向する位置に、更に２本のスタブが追加されて、合計４本のスタブが設けられた形態でもよい。この場合、中心軸に対する電磁界の軸対称性がより高くなる。
【０１２８】
［円偏波検出器］
本実施の形態では、円偏波発生部２０のＺ方向の下部、円偏波補正器２２のすぐ下に、円偏波検出器２３が設けられている。円偏波検出器２３は、円偏波発生部２０の位置における円偏波の軸比、及び負荷インピーダンスを検出する。この負荷インピーダンスは、円偏波発生部２０の位置からＺ方向の下に存在する伝播経路や処理室３０等を含む負荷のインピーダンスである。負荷反射係数は、この負荷インピーダンスと相関している。
【０１２９】
図１２は、円偏波検出器２３の構成として、円偏波検出器２３のＸ−Ｙ平面での断面を示す。円偏波検出器２３は、導波管６００の外側の側面に装荷される、複数の電界検出器６１０により構成される。複数の電界検出器６１０として、７個の電界検出器６１０を有する。
【０１３０】
複数の電界検出器６１０は、導波管６００の中心軸に対して方位角方向で異なる位相で、一定のピッチで設けられている。図１２の構成では、７個の電界検出器６１０が、Ｙ方向を０度としたときに１８０度までの範囲内に、３０度のピッチで設けられている。複数の電界検出器６１０は、各電界検出器６１０の一方端のプローブが導波管６００の中心軸を向く配置で設けられている。各電界検出器６１０は、プローブにより、導波管６００の内面の付近の電界の大きさを検出する。各電界検出器６１０は、第２モニタ部６２と接続されている。
【０１３１】
また、円偏波検出器２３は、図示しないが、Ｚ方向の複数の位置で、同様に電界検出器６１０が設けられている。これにより、Ｚ方向の各位置の検出値を用いて、直接的に負荷インピーダンス及び負荷反射係数を測定可能である。
【０１３２】
この円偏波検出器２３の構成では、電界検出器６１０のプローブの設置による導波管６００内の電磁界の乱れは極小に抑えられる。この円偏波検出器２３は、複数の電界検出器６１０の検出値を用いて、プラズマ処理中にリアルタイムで円偏波の軸比及び負荷インピーダンスを検出可能である。
【０１３３】
円偏波検出器２３及び第２モニタ部６２は、ＴＥ１１モードに関する振幅及び位相と、ＴＭ１１モードに関する振幅及び位相とを検出する。２つのモードの振幅が同じで、位相差が９０度である場合、最適な軸比に相当する。第２調整部５２は、検出値による電界の最大値と最小値との差が極小となるように、即ち、軸比の値が１になるように、円偏波補正器２２の内部パラメータであるスタブ挿入長の補正値を決定する。
【０１３４】
円偏波検出器２３の電界検出器６１０の数や位置は、図１２の構成に限らず可能である。例えば、複数の電界検出器６１０は、３６０度の範囲で配置されてもよいし、４５度の範囲で配置されてもよい。配置する電界検出器６１０の数を増やすことで、検出の精度を上げることができる。
【０１３５】
変形例として、円偏波検出器２３は、伝播経路上に存在すればよく、円偏波発生部２０の外に配置されていてもよい。ただし、その場合、検出位置が異なるので、その円偏波検出器２３の位置での検出値は、円偏波発生部２０の位置での検出値とは少し異なってくる。円偏波発生部２０の位置での負荷反射係数を得ることがより望ましい。円偏波発生部２０の外に円偏波検出器２３を配置した場合には、例えば、第２モニタ部６２で、モニタ値から、検出位置の違いを考慮した補正計算を適用して、円偏波発生部２０の位置での検出値に相当する近似値を得てもよい。
【０１３６】
また、円偏波発生部２０よりも前段の位置にある自動整合器１０２に備える負荷インピーダンス計測機能を利用してもよい。この場合、第２モニタ部６２は、自動整合器１０２の位置での負荷インピーダンス及び負荷反射係数の検出値を取得し、検出位置の違いを考慮した補正計算を適用して、円偏波発生部２０の位置での検出値に相当する近似値を得る。
【０１３７】
［効果等］
以上のように、実施の形態のプラズマ処理装置によれば、面内の均一性が高い、安定した高品質なプラズマ処理を実現できる。本実施の形態によれば、処理条件等に応じて、面内半径方向の均一性が高くなるように、好適かつ容易に分布調整ができ、更に、それに伴い、面内方位角方向の均一性が高くなるように、常に最適な軸比に調整できる。本実施の形態によれば、被処理基板３２の径が大きい場合でも、被処理基板３２の面上に、所望の分布調整に応じた均一性が高いプラズマ処理を容易に施すことができ、高品質な加工形状を得ることができる。
【０１３８】
実施の形態のプラズマ処理装置は、第１調整部５１により分布調整器１２の長さＬを変更することで分布調整を行い、かつ、第２調整部５２により円偏波補正器２２の内部パラメータを変更することで軸比の調整を行う。プラズマ処理中、２種類の調整が自動的に行われるので、面内全体で均一な処理が実現できる。
【０１３９】
実施の形態のプラズマ処理装置の変形例として、以下が挙げられる。
【０１４０】
（１）  図３の円偏波伝播部１０の構成において、寸法や形状等の構造は同じで、可動部１３として、導体部材の代わりに、絶縁材である誘電体部材としてもよい。この誘電体部材としては、マイクロ波に対する損失が小さく、比誘電率が安定した材質が望ましく、例えば高純度の石英を用いる。分布調整器１２内の空洞は導波管とみなせるが、この構成では、可動部１３としての誘電体部材による波長短縮効果が生じる。当該空洞を伝播する電磁波は、可動部１３が導体部材である場合には反射されるが、可動部１３が誘電体部材である場合には透過される。即ち、この誘電体部材は、空洞における伝播長、分布調整に係わる特性に影響し、電磁界分布を変化させる。
【０１４１】
この構成は、導波管１１の側面が内部導体として機能し、分布調整器１２の側面が外部導体として機能し、分布調整器１２の上面の天井面１２ａが短絡した同軸線路として機能する。この同軸線路内でも、種々のモードでマイクロ波が伝播する。前述の実施の形態と同様に、可動部１３である誘電体部材のＺ方向の位置の変更により、空洞２０１の長さＬが変更される。この長さＬの変更に応じて、この同軸線路内の電磁界分布が変化し、モード混合比が変化し、所定の分布調整を実現できる。
【０１４２】
この構成では、可動部１３である誘電体部材の波長短縮効果等を考慮して、所望の特性となるように、前述の実施の形態と同様に、分布調整器１２の寸法が設計される。また、誘電体部材として、比誘電率が低い物質を用いる場合、上記変化の度合いを小さくし、逆に比誘電率が高い物質を用いる場合、上記変化の度合いを大きくすることができる。所望の特性に応じて、この誘電体部材の比誘電率を含めて、分布調整器１２の寸法を設計すればよい。この誘電体部材の材質としては、石英以外に、フッ素樹脂やアルミナセラミック等を適用できる。
【０１４３】
（２）  制御部５０は、第１調整部５１の分布調整器１２の長さＬの調整の制御に伴い、連係して、即時に、第２調整部５２の円偏波発生部２０の軸比の調整の制御を実行してもよい。前述の実施の形態では、ある長さＬに設定した結果のモニタ値をみてから軸比を調整する。この変形例では、長さＬの決定に応じて、同時に内部パラメータを決定して軸比を調整する。
【０１４４】
図１３は、この変形例の制御に関する制御用テーブルを示す。制御部５０は、前述の図９の制御用テーブルに加え、図１３の制御用テーブルを用いて、第１調整及び第２調整を同時に実行する。図１３の制御用テーブルは、列として、第１調整用の出力値、第２調整用の出力値を有し、これら２つの値が関連付けられている。第１調整用の出力値は、分布調整器１２の長さＬの駆動制御値である。第２調整用の出力値は、円偏波補正器２２の内部パラメータの駆動制御値である。
【０１４５】
制御部５０は、第１調整部５１により、前述の実施の形態と同様に、処理条件や、第１モニタ部６１のモニタ値等の入力値に基づいて、分布調整器１２の長さＬを決定する。そして、制御部５０は、図１３の制御用テーブルを参照し、その長さＬに関係付けて、最適な軸比に調整するための円偏波補正器２２の内部パラメータ値を決定する。例えば、第１調整部５１で決定した内部パラメータ値を即時に第２調整部５２へ与える。そして、それに従い、第２調整部５２から即時に第２駆動部６２を通じて円偏波補正器２２を制御して、その内部パラメータ値になるようにする。これにより、長さＬによる分布調整と共に、円偏波の軸比が最適に保たれる。
【０１４６】
図１３の制御用テーブルについては、例えば図９の制御用テーブルと同様に、予め実験のプラズマ処理に基づいて収集したデータ｛長さＬ、モード混合比、内部パラメータ値、軸比等｝に基づいて、制御用に、長さＬと内部パラメータ値との関係を規定しておく。この変形例でも、面内全体で均一なプラズマ処理を実現できる。
【０１４７】
以上、本発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【０１４８】
１０…円偏波伝播部、１１…導波管、１２…分布調整器、１３…可動部、１４…空洞部、２０…円偏波発生部、２１…特定円偏波発生器、２２…円偏波補正器、２３…円偏波検出器、３０…処理室、３１…載置電極、３２…被処理基板、４１…電磁波発生部、４２…電力供給部、５０…制御部、５１…第１調整部、５２…第２調整部、５３…第１モニタ部、５４…第２モニタ部、５５…処理条件管理部、６１…第１駆動部、６２…第２駆動部。
【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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