CN101313390B - 微波导入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微波导入装置，具备：产生规定频率的微波的微波发生器、将上述微波转换为规定振动模式的模式转换器、朝向规定空间而设置的平面天线构件、连结上述模式转换器和上述平面天线构件并传播上述微波的同轴波导管，其特征是，上述同轴波导管的中心导体形成为筒状，上述中心导体的内径(D1)在第一规定值以上，上述同轴波导管的外侧导体也形成为筒状，上述外侧导体的内径的半径(r1)与上述中心导体的外径的半径(r2)之比(r1/r2)被维持为第二规定值，上述外侧导体的内径(D2)在第三规定值以下。

Description

微波导入装置

技术领域

本发明涉及一种在对半导体晶片等作用利用微波产生的等离子体而实施处理之时所使用的微波导入装置。

背景技术

近年来，伴随着半导体产品的高密度化及高微细化，在半导体产品的制造工序中，为了进行成膜、蚀刻、灰化(ashing)等处理而使用等离子体处理装置。特别是，由于即使是在0.1mTorr(13.3mPa)～数十mTorr(数Pa)左右的压力比较低的高真空状态下也可以稳定地产生等离子体，因此使用利用微波来产生高密度等离子体的微波等离子体装置成为趋势。

此种等离子体处理装置已被日本特开平3-191073号公报、日本特开平5-343334号公报、日本特开平9-181052号公报、日本特开2003-332326号公报等所公开。这里，参照图7对使用了微波的一般的微波等离子体处理装置进行概略性的说明。图7是表示以往的一般的微波等离子体处理装置的概略构成图。

如图7所示，该等离子体处理装置102具备：可以被抽真空的处理容器104、设于处理容器104内的放置半导体晶片W的放置台106。在与放置台106相对的顶板部，气密性地设有透过微波的圆板状的由氮化铝或石英等制成的顶板108。

在顶板108的上表面或上方，设有厚数mm左右的圆板状的平面天线构件110。为了缩短平面天线构件110的半径方向的微波的波长，例如在平面天线构件110的上表面或上方设置了由例如电介质制成的慢波材料112。

在平面天线构件110上，形成有多个例如由长槽状的通孔构成的微波辐射孔114。该微波辐射孔114一般来说被以同心圆状配置或以螺旋状配置。另外，在平面天线构件110的中心部，连接有同轴波导管116的中心导体118，从而可以对由微波发生器120产生的例如2.45GHz的微波在利用模式转换器122转换为规定的振动模式后进行导引。这样，微波一边以放射状向天线构件110的半径方向传播，一边从设于平面天线构件110的微波辐射孔114进行辐射，透过顶板108而导入处理容器104的内部。利用该微波，可以在处理容器104内的处理空间S中产生等离子体，对放置台106上的半导体晶片W实施蚀刻或成膜等规定的等离子体处理。

但是，为了在使用上述等离子体处理装置进行的某种处理，例如等离子体蚀刻处理中，识别作为蚀刻处理终点的结束点(endpoint)，有时要实时地计测晶片表面的蚀刻对象膜的膜厚。

一般来说，膜厚测定中所用的膜厚测定器采用如下的方式(结构)，即，向测定对象物发射检查用的激光，通过检测出其反射光来测定膜厚。在将此种膜厚测定器设于处理容器104的顶板部的情况下，可以考虑在平面天线构件110上形成激光的通过孔，穿过该通过孔向晶片表面照射激光的方式。但是，如果除了恰当且精度优良地找正位置而设置的多个微波照射孔114以外，还在平面天线构件110上设置新的激光用通过孔，则有可能使微波泄漏，对微波的辐射造成不良影响。

所以，可以考虑将穿过同轴波导管116的中心的中心导体118设为空腔状态，在其内部设置空心通路的方式。在日本特开2003-332326号公报中，公开了在内部导体118中形成了气体通路的方式。

但是，由于模式转换器122及与之连接的同轴波导管116的各设计尺寸是针对利用它们进行传播的微波进行了最优化的尺寸，因此，即使只是轻微地改变各尺寸，也会在微波中混杂不需要的振动模式，或者微波的反射率发生很大的变动。

特别是在以往的等离子体处理装置中所用的用于例如2.45GHz的微波传播的同轴波导管116中，被最优化了的该中心导体118的直径达到16mm左右。然而，为了使由膜厚测定器发射的激光通过并使膜厚测定器接收其反射光所必需的激光通过孔的内径，最小也需要18mm左右。由此，对于以往的等离子体处理装置的中心导体118的16mm这样的设计而言，无法应对如上所述的尺寸变更的要求。

发明内容

本发明人等对微波的传播进行了深入研究。其结果是，发现了新的设计基准，按照该新的设计基准可以在维持与微波传播有关的基本性能的同时，扩大形成于中心导体中的空心通路的内径，从而得到了本发明。

本发明是着眼于如上所述的问题，为了有效地解决它而创造的发明。本发明的目的在于，基于新的设计基准，提供一种可以在维持与微波传播有关的基本性能的同时在同轴波导管的中心导体内形成内径大的空心通路的微波导入装置及使用了它的等离子体处理装置。

另外，本发明的其他目的在于，提供一种可以通过使来自膜厚测定器的激光在形成于中心导体中的空心通路内通过，来实时地测定被处理体的表面膜厚的等离子体处理装置。

本发明提供一种微波导入装置，具备：产生规定频率的微波的微波发生器、将上述微波转换为规定振动模式的模式转换器、朝向规定空间设置的平面天线构件、连结上述模式转换器和上述平面天线构件并传播上述微波的同轴波导管，其特征是，上述同轴波导管的中心导体被形成为筒状，上述中心导体的基端部，其圆锥形状的接合部的大径侧连接于上述模式转换器的划分壁内侧，上述中心导体的内径D1在16mm以上，上述同轴波导管的外侧导体也被形成为筒状，上述外侧导体的内径的半径r1与上述中心导体的外径的半径r2之比r1/r2被维持在e^2/3至e(e是自然对数的底)范围内，上述外侧导体的内径D2在上述微波在大气中的波长λo×0.49以下。

根据本发明，特别是通过将外侧导体的内径的半径r1与上述中心导体的外径的半径r2之比r1/r2维持为第二规定值，可以维持与微波传播有关的基本性能，另一方面，可以在同轴波导管的中心导体内形成内径大的空心通路。

例如，可以在上述平面天线构件的中心部，形成与上述筒状的中心导体的内部连通的通孔。

另外，例如上述规定振动模式为TEM模式。

另外，例如基于上述比r1/r2求得的特性阻抗在40～60Ω的范围内。

另外，例如包括上述模式转换器和上述同轴波导管的整体长度可以设定为上述微波在大气中的波长λo的1/4波长的奇数倍。

另外，例如上述中心导体的基端部通过形成为圆锥形状的接合部安装于上述模式转换器的划分壁上，位于与进入上述模式转换器的微波的行进方向相反侧的端面和上述圆锥形状的接合部的斜面的中间点之间的距离，被设定为上述微波在大气中的波长λo的1/2波长的整数倍长度。

另外，例如上述中心导体的内径D1在18mm以上。

另外，例如上述微波的频率为2.45GHz。

另外，例如在上述平面天线构件的上表面侧，设有慢波材料。

另外，本发明提供一种等离子体处理装置，其特征是，具备：处理容器，其顶板部形成了开口，内部可被抽真空；放置台，为了放置被处理体而设于上述处理容器内；顶板，气密性地安装于上述顶板部的开口，透过微波，由电介质制成；气体导入机构，向上述处理容器中导入规定气体；设于上述顶板上的具有任意一个上述特征的微波导入装置，用于在上述处理容器内利用微波产生等离子体。

最好在上述微波导入装置中，设有膜厚测定器，该膜厚测定器通过沿着该微波导入装置的同轴波导管的中心导体的空心通路射出激光，来测定上述被处理体的表面的薄膜厚度。

该情况下，可以在维持与微波传播有关的基本性能的同时，实时地测定被处理体表面的薄膜厚度。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的等离子体处理装置的构成图。

图2是表示图1所示的等离子体处理装置的平面天线构件的俯视图。

图3是表示图1所示的等离子体处理装置的微波导入装置的放大剖视图。

图4是图3的A-A线剖视图。

图5是表示图1所示的等离子体处理装置的模式转换器的俯视图。

图6A是表示针对本发明的一个实施方式的微波导入装置的利用模拟得到的电场分布的照片。图6B是表示针对以往的微波导入装置的利用模拟得到的电场分布的照片。

图7是表示以往的一般的等离子体处理装置的概略构成图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的微波导入装置及等离子体处理装置的实施方式进行详述。

图1是表示本发明的一个实施方式的等离子体处理装置的构成图。图2是表示图1所示的等离子体处理装置的平面天线构件的俯视图。图3是表示图1所示的等离子体处理装置的微波导入装置的放大剖视图。图4是图3的A-A线剖视图。图5是表示图1所示的等离子体处理装置的模式转换器的俯视图。这里，作为等离子体处理，以蚀刻处理为例进行说明。

如图1所示，本实施方式的等离子体处理装置(等离子体蚀刻装置)32具有整体形成为筒体状的处理容器34。处理容器34的侧壁和底部由铝等导体构成并被接地。处理容器34的内部构成为密闭了的处理空间S，从而可以在该处理空间S内形成等离子体。

在处理容器34内，收容有在上表面放置作为被处理体的例如半导体晶片W的放置台36。放置台36例如被形成为由进行了氧化铝膜处理的铝等构成的平坦圆板状。放置台36由从处理容器34的底部立起的例如由绝缘性材料制成的支柱38支承。

在放置台36的上表面，设有用于保持半导体晶片W的静电卡盘或夹钳机构(未图示)。另外，放置台36例如可以与13.56MHz的偏压用高频电源连接。另外，根据需要，还可以在放置台36的内部设置加热用加热器。

在处理容器34的侧壁上，作为气体导入机构40，设有用于向处理容器34内供给等离子体用气体，例如氩气的例如石英管制的等离子体气体供给喷嘴40A，另外，设有用于向处理容器34内导入处理气体，例如蚀刻气体的例如石英管制的处理气体供给喷嘴40B。可以根据需要一边控制从这些喷嘴40A、40B流出的上述气体的流量一边供给上述各气体。

另外，在处理容器34的侧壁上，设有为了向处理容器34的内部送入晶片、从处理容器34的内部送出晶片而开闭的闸阀44。另外，在处理容器34的底部，设有排气口46。在排气口46上，连接有夹设了未图示的真空泵的排气路48。这样，可以根据需要将处理容器34内抽真空至规定的压力。

另外，处理容器34的顶板部是开口的(具有开口部)。在这里，利用O形圈等密封构件52气密性地设有对微波具有透过性的顶板50。顶板50例如由石英或陶瓷材料等制成。考虑到耐压性，顶板50的厚度例如设定为20mm左右。

此外，在顶板50的上表面，设有本实施方式的微波导入装置54。具体来说，微波导入装置54具有与顶板50的上表面接触地设置的圆板状的平面天线构件56。平面天线构件56朝向处理空间S配置，从而可以如后所述地向处理空间S中导入微波。此外，进而在平面天线构件56的上表面侧，设有具有高介电常数特性的板状的慢波材料57。慢波材料57会缩短所传播的微波的波长。

平面天线构件56在对应8英寸大小的晶片的情况下，例如由直径300～400mm、厚1～数mm左右的导电性材料构成。更具体来说，例如可以由表面镀银的铜板或铝板构成。在平面天线构件56上，如图2所示，形成有例如由长槽状的通孔构成的多个微波辐射孔58。微波辐射孔58的配置方式没有特别限定。例如可以以同心圆状、螺旋状、辐射状等配置。或者可以均匀地分布于平面天线构件的整个面。例如，图2所示的例子中，将2个微波辐射孔58略为分离地以T字形配置，将如此配置而形成的组在中心部侧配置6组，在周边部侧配置24组，由此在整体上实现了2个同心圆状的配置。

在平面天线构件56的中心部，形成有规定大小的通孔60。如后所述，膜厚测定用的激光穿过该通孔60。

回到图1，慢波材料57的上方及侧方的大致整个面被由导电性的空心圆筒状容器制成的波导箱62覆盖。平面天线构件56构成为波导箱62的底板，与放置台36相面对。

波导箱62及平面天线构件56的周边部都与处理容器34导通并被接地。在波导箱62的上表面，连接有作为本发明的特征的同轴波导管64的外侧导体68。同轴波导管64由中心导体66和例如截面为圆形的筒状的外侧导体68构成，其中，外侧导体68设置成以规定间隔与该中心导体66分开且同轴状地包围该中心导体66的周围。这些中心导体66及外侧导体68例如由不锈钢或铜等导体制成。在波导箱62的上部中心，连接有同轴波导管64的筒状的外侧导体68，内部的中心导体66穿过形成于慢波材料57的中心的孔70与平面天线构件56的中心部连接。

同轴波导管64通过夹设有模式转换器72及匹配电路78的波导管74，与例如2.45GHz的微波发生器79连接。由此可以向平面天线构件56传播微波。微波的频率并不限定于2.45GHz，也可以是其他频率，例如为8.35GHz等。

作为波导管74，可以使用截面为圆形或截面为矩形的波导管。另外，在波导箱62的上部，也可以设置未图示的顶板冷却套。此外，设于波导箱62内且是设于平面天线构件56的上表面侧的具有高介电常数特性的慢波材料57，利用其波长缩短效应，将微波的波长缩短。另外，作为慢波材料57，例如可以使用石英或氮化铝等。

这里，参照图3至图5对作为本发明的特征的同轴波导管64的结构进行更为详细的说明。

本实施方式中，在模式转换器72中，由微波发生器79产生的微波的振动模式，被从TE模式转换为TEM模式，并且微波的行进方向被弯曲90度。如图5所示，模式转换器72的外侧划分壁80被形成为矩形的箱体。此外，作为同轴波导管64的中心导体66的上端部的基端部，成为上方侧形成为大径的圆锥形状的接合部82，与作为模式转换器72的顶板的划分壁80A接合。为了将从波导管74侧传播过来的微波的行进方向弯曲90度而朝向下方，该圆锥形状的接合部82的圆锥面的倾斜角度θ被设定为45度。

此外，同轴波导管64的中心导体66与外侧导体68的直径，与以往的等离子体处理装置的情况相比，在可以维持与微波传播有关的基本性能的范围内，都被设定得更大。此外，中心导体66被设为空心(空腔)，在中心导体66内沿着其长度方向形成有内径D1在第一规定值以上的空心通路84。该空心通路84的下端部与平面天线构件56的中央的通孔60(参照图2)连通。这里，第一规定值是作为以往的微波发生装置的中心导体的一般粗细的16mm左右。即，内径D1被设定为16mm以上的较大的值。

另外，中心导体66及外侧导体68的厚度都至少被设定为2mm左右。如果厚度比之更小，则会导致被微波加热。

这里，如果只是单纯地将中心导体66和外侧导体68的直径设定得较大，则会产生在微波中混杂多个振动模式，或者微波的反射特性变差等不良状况。所以，需要满足如下说明所示的设计基准。

作为第一基准，是外侧导体68的内径的半径r1与中心导体66的外径的半径r2之比r1/r2被维持为第二规定值，并且外侧导体68的内径D2(＝2×r1)被设定为第三规定值以下。

该情况下，可以求出基于下述式1和上述比r1/r2求得的特性阻抗Zo例如落入40～60Ω的范围内。具体来说，满足此种特性阻抗值的第二规定值是e^2/3～e(e＝2.718...)范围内的一定值。

Zo＝h/2π·ln(r1/r2)......式1

h：电波阻抗(电场与磁场之比)

ln：自然对数

(式1中，如果设40≤Zo≤60，则比r1/r2的范围将确定。)

而且，对于同轴线路的特性阻抗的求法及限定为TEM模式的微波传播，在文献“マイクロ波工学”(森北電気工学シリ一ズ3，マイクロ波光学-基礎と原理-著者：中島将光，発光所：森北出版，1998年12月18日発行)的“同軸線路”(67-70頁)中已详细给出。所以，在这里省略其说明。

另外，作为第三规定值，考虑到经验性的安全系数，是所传播的微波在大气中的波长λo的“0.59-0.1”(＝0.49)波长。所以，如下述式2所示，将上述内径D2设定为达到0.49×λo以下的值。

D2≤λo(0.59-0.1)......式2

通过满足该条件，可以使模式转换后的在同轴波导管64内传播的微波的振动模式仅为TEM模式，即，可以设定成不混杂其他的振动模式的状态。

式2所示的条件式可以如下求得。即，除了TEM模式以外最容易在圆形波导管(并非同轴波导管)中传播的模式，从传播系数高的方面考虑是TE11模式，该情况下的截止频率fc为以下的式子。

$\mathrm{fc}=1.841/2\mathrm{\πr}\sqrt{}\left(\mathrm{\μ\ϵ}\right)$

这里，上述fc、r、μ、ε分别为截止频率、圆形波导管的半径、大气中的导磁率、大气中的介电常数。

如果将该式变形，则变成r＝0.295λo(λo：微波在大气中的波长)，圆形波导管的直径：2r＝0.59λo。

这里，如果使用波长比λo更长的微波，则会仅传播TEM模式。另外，如果将圆形波导管看作同轴波导管，则在

这样的条件下会仅传播TEM模式。另外，如果考虑经验性的安全系数，则变成“D2≤(0.59-0.1)λo”，从而可以导出上述式2。

其结果是，可以使外侧导体68的内径D2：(2×r1)最大为60mm，另外，可以使中心导体66的外径(2×r2)最大为30mm左右，如果将中心导体66的厚度设为2mm，则可以使其内径D1为26mm左右。

另外，优选作为第二基准，如下述式3所示，将包括模式转换器72和同轴波导管64的整体长度H1设定为微波在大气中的波长λo的1/4波长的奇数倍。

H1＝1/4×λo×(2n-1)......式3

n：正整数

高度H1具体来说是模式转换器72的顶板的划分壁80A与波导箱62的顶板之间的距离。通过满足该第二基准，可以使在同轴波导管64内行进的行波与来自平面天线构件56侧的反射波有效地相互抵消。

另外，进一步优选作为第三基准，如下述式4所示，将位于进入模式转换器72的微波的行进方向的里侧的端面(图3的左端面)、也就是短路板80B与接合部82的该侧的圆锥面的中间点之间的距离H3，设定为微波在大气中的波长λo的1/2波长的整数倍的长度。

H3＝1/2×λo×n......式4

n：正整数

这里，接合部82的圆锥状斜面的中间点的位置，位于同轴波导管64的筒状的外侧导体68的铅垂方向的延长线上。

通过满足该第三基准，可以将从波导管74内传播来的行波和由模式转换器72的短路板80B反射的反射波同步地有效合成，其合成波可朝向下方的同轴波导管64(将行进方向改变90度)行进。

如上所述，通过满足上述第一基准，可以在维持有关微波的基本性能的同时，扩大形成于中心导体中的空心通路84的内径。另外，通过满足上述第二及第三基准，可以进一步提高上述作用效果。

此外，回到图1，在模式转换器72的上端部，设有用于使用激光测定晶片表面的膜厚的膜厚测定器86。这样，可以沿着设于中心导体66中的空心通路84，射出膜厚检查用的激光。此外，膜厚测定器86通过接收来自晶片的反射光，可以测定膜厚。

下面，对使用如上述那样构成的等离子体处理装置32进行的处理方法(蚀刻方法)进行说明。

首先，经由闸阀44，将半导体晶片W利用输送臂(未图示)收容于处理容器34内。通过使升降销钉上下移动，将半导体晶片W放置于作为放置台36的上表面的放置面上。

另外，从气体导入机构40的等离子体气体供给喷嘴40A向处理容器34内，在控制流量的同时供给例如氩气。同时，从气体导入机构40的处理气体供给喷嘴40B向处理容器34内，在控制流量的同时供给例如蚀刻气体。此外，将处理容器34内维持为规定的处理压力，例如维持在0.01～数Pa的范围内。

与此同时，由微波导入装置54的微波发生器79产生的TE模式的微波经由波导管74向模式转换器72传播，在该处将振动模式转换为TEM模式后，经由同轴波导管64向平面天线构件56供给。从平面天线构件56向处理空间S导入利用慢波材料57将波长缩短了的微波。由此在处理空间S内产生等离子体，从而进行规定的蚀刻处理。

这里，由微波发生器79产生的例如2.45GHz的微波如上所述，在同轴波导管64内传播，并向波导箱62内的平面天线构件56传播。此外，在从圆板状的平面天线构件56的中心部向周边部以放射状传播的期间，微波从形成于平面天线构件56上的多个微波辐射孔58，透过顶板50，导入到平面天线构件56的正下方的处理空间S。氩气被该微波激发而等离子体化，向下方扩散，使蚀刻气体活化而制成活性种。此后，利用该活性种的作用，蚀刻晶片W表面的薄膜。

这里，在上述蚀刻处理中，从安装于模式转换器72的上部的膜厚测定器86中射出膜厚检查用的激光。该激光在设于同轴波导管64的中心导体66的空穴通路84内穿过，然后，穿过设于平面天线构件56的中心部的通孔60，继而透过由石英制成的透明的顶板50，向放置台36上的晶片W的表面照射。此后，来自晶片W表面的该激光的反射光穿过与上述路径相反的路径，射入膜厚测定器86。由此可以实时地测定蚀刻中的薄膜的厚度。

此外，在膜厚测定器86的测定值减少到预先设定的膜厚时，即可知晓作为终点的结束点。此时，未图示的控制机构会结束该蚀刻处理。这里，在利用膜厚测定器86以激光测定膜厚的情况下，中心导体66的空心通路84的内径D1需要在16mm以上，优选在18mm以上。在这一点上，根据本实施方式，如前所述，可以在维持与微波传播有关的基本性能的同时，也就是可以在不混杂TEM模式以外的其他振动模式的情况下有效地消去反射波的同时，进而可以在有效地供给微波的同时，扩大空心通路84的内径D1。

具体来说，如前所述，如果只是单纯地将中心导体66和外侧导体68的直径设定得较大，则会产生在微波中混杂多个振动模式，或者微波的反射特性变差等不良状况。所以，需要满足作为本发明的特征的设计基准。

作为第一基准，是外侧导体68的内径的半径r1与中心导体66的外径的半径r2之比r1/r2被维持为第二规定值，并且外侧导体68的内径D2(＝2×r1)被设为第三规定值以下。

该情况下，可以求出基于上述式1和上述比r1/r2求得的特性阻抗Zo例如落入40～60Ω的范围内。具体来说，满足这样的特性阻抗值的第二规定值是e^2/3～e(e＝2.718...)范围内的一定值。

通常来说，同轴波导管64的特性阻抗Zo被设定为50Ω，来构建微波发生装置的整体。所以，这里也最好将特性阻抗Zo的值例如设定为50Ω。由此可以实现微波在传播路径中的阻抗匹配。另外，在不满足上述式1的情况下，会产生阻抗不匹配，使功率利用系数明显地降低。

另外，作为第三规定值，考虑到经验性的安全系数，是所传播的微波在大气中的波长λo的“0.59-0.1”(＝0.49)波长。所以，如上述式2所示，将上述内径D2设定为0.49×λo以下的值。

通过满足式2的条件，可以使模式转换后的在同轴波导管64内传播的微波的振动模式仅为TEM模式，即，可以成为不混杂其他振动模式的状态。即，利用上述式2，可以不产生TEM模式以外的高次模式，例如TE模式或TM模式，而使这些模式截止。在不满足上述式2的条件的情况下，就会混杂高次模式，由平面天线构件56辐射出的微波就会变为不均匀分布，因而不够理想。其结果是，可以使外侧导体68的内径D2：(2×r1)最大为60mm，另外，可以使中心导体66的外径(2×r2)最大为30mm左右，如果将中心导体66的厚度设定为2mm，则可以将其内径D1设定为26mm。

另外，优选作为第二基准，如上述式3所示，将包括模式转换器72和同轴波导管64的整体长度H1设定为微波在大气中的波长λo的1/4波长的奇数倍。

如前所述，高度H1具体来说是模式转换器72的顶板的划分壁80A与波导箱62的顶板之间的距离。通过满足该第二基准，可以使在同轴波导管64内行进的行波和来自平面天线构件56侧的反射波有效地相互抵消。其结果是，可以将用于等离子体产生的微波的功率利用系数维持得较高。在不满足上述式3的条件的情况下，由于无法抵消反射波，因此会降低微波的功率利用系数。

另外，进一步优选作为第三基准，如上述式4所示，将位于进入模式转换器72的微波的行进方向的里侧的端面(图3的左端面)、也就是短路板80B与接合部82的该侧的圆锥面的中间点之间的距离H3，设定为微波在大气中的波长λo的1/2波长的整数倍的长度。这里，接合部82的圆锥状斜面的中间点的位置位于同轴波导管64的筒状的外侧导体68的铅垂方向的延长线上。

通过满足该第三基准，可以将从波导管74内传播来的行波和由模式转换器72的短路板80B反射的反射波同步地有效合成，其合成波可朝向下方的同轴波导管64(将行进方向改变90度)行进。在不满足上述式4的条件的情况下，由于行波与来自短路板80B的反射波不能被同步地有效合成，因此会降低微波的功率利用系数。

如上所述，通过满足上述第一基准，可以在维持有关微波的基本性能的同时，扩大形成于中心导体中的空心通路84的内径。另外，通过满足上述第二及第三基准，可以进一步提高上述作用效果。

而且，上述第一～第三基准中所说明的各尺寸的公差在第一基准中为±λo/20左右，在第二及第三基准中为±λo/10(λo：微波在大气中的波长)左右。如果是这样的公差，则基本上不会对作为传播TEM模式的同轴波导管的性能造成影响。

这里，对基于上述第一～第三基准制作的微波导入装置实施模拟，进行了它的评价。对其评价结果进行说明。

图6A是表示针对本发明的微波导入装置的利用模拟得到的电场分布的照片。图6B是表示针对以往的微波导入装置的利用模拟得到的电场分布的照片。为了使理解更为容易，同时给出示意图。

图6A中，电场的分布以中心导体66为中心轴而左右对称。即，可以确认产生了良好的电场分布。这里，图6A的微波导入装置的各尺寸为r1＝30mm，r2＝15mm，H1＝100mm，H3＝50mm，满足第一～第三基准。

与之不同，图6B中，电场的分布不是以中心导体66为中心轴而左右对称，产生了偏移。即，可以确认电场分布变得不均匀，不够好。这里，图6B的微波导入装置的各尺寸为r1＝75mm，r2＝32mm，H1＝135mm，H3＝40mm，不满足第一～第三基准。

如上说明所述，通过至少满足第一基准，可以在一定程度上维持与微波传播有关的基本性能的同时，扩大形成于中心导体66中的空心通路84的内径。

另外，通过进一步满足第二和/或第三基准，可以使模式转换器72内和同轴波导管64内的电场分布更加均匀化、恰当化，可以将与微波传播有关的基本性能维持得更高。

另外，这里作为等离子体处理装置，以等离子体蚀刻装置为例进行了说明，然而并不限定于此。也可以将本发明应用于等离子体CVD装置、等离子体灰化装置、氧化装置、氮化装置等中。另外，当然可以根据需要来设置膜厚测定器86。

另外，上述的实施方式中，虽然作为被处理体以半导体晶片为例进行了说明，然而并不限定于此。也可以将本发明应用于LCD基板、玻璃基板、陶瓷基板等。

Claims (11)

1.一种微波导入装置，具备：产生规定频率的微波的微波发生器、将上述微波转换为规定振动模式的模式转换器、朝向规定空间而设置的平面天线构件、连结上述模式转换器和上述平面天线构件并传播上述微波的同轴波导管，其特征是，

上述同轴波导管的中心导体形成为筒状，

上述中心导体的基端部，其圆锥形状的接合部的大径侧连接于上述模式转换器的划分壁内侧，

上述中心导体的内径D1在16mm以上，

上述同轴波导管的外侧导体也形成为筒状，

上述外侧导体的内径的半径r1与上述中心导体的外径的半径r2之比r1/r2被维持在e^2/3至e的范围内，其中e是自然对数的底，

上述外侧导体的内径D2在上述微波在大气中的波长λo×0.49以下。

2.根据权利要求1所述的微波导入装置，其特征是，在上述平面天线构件的中心部，形成有与上述筒状的中心导体的内部连通的通孔。

3.根据权利要求1或2所述的微波导入装置，其特征是，上述规定振动模式为TEM模式。

4.根据权利要求1所述的微波导入装置，其特征是，基于上述比r1/r2求得的特性阻抗在40～60Ω的范围内。

5.根据权利要求1所述的微波导入装置，其特征是，包括上述模式转换器和上述同轴波导管的整体长度被设定为上述微波在大气中的波长λo的1/4波长的奇数倍。

6.根据权利要求1所述的微波导入装置，其特征是，

位于进入上述模式转换器的微波的行进方向的里侧的端面、与上述圆锥形状的接合部的斜面的中间点之间的距离，被设定为上述微波在大气中的波长λo的1/2波长的整数倍长度。

7.根据权利要求1所述的微波导入装置，其特征是，上述中心导体的内径D1在18mm以上。

8.根据权利要求1所述的微波导入装置，其特征是，上述微波的频率为2.45GHz。

9.根据权利要求1所述的微波导入装置，其特征是，在上述平面天线构件的上表面侧，设有慢波材料。

10.一种等离子体处理装置，其特征是，具备：

处理容器，其顶板部形成有开口，内部可被抽真空，

放置台，设于上述处理容器内，以便放置被处理体，

顶板，气密性地安装于上述顶板部的开口，可透过微波，由电介质制成，

气体导入机构，向上述处理容器内导入规定气体，以及

权利要求1所述的微波导入装置，设于上述顶板上，以便在上述处理容器内利用微波产生等离子体。

11.根据权利要求10所述的等离子体处理装置，其特征是，在上述微波导入装置中，设有膜厚测定器，该膜厚测定器通过沿着该微波导入装置的同轴波导管的中心导体的空心通路射出激光，来测定上述被处理体的表面的薄膜厚度。

Images