CN101622912B - 等离子体处理装置及等离子体处理装置的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的提供一种等离子体处理装置及等离子体处理装置的使用方法。等离子体处理装置(10)，具有：由金属形成的处理容器(100)、输出微波的微波源(900)、面向处理容器(100)的内壁并向处理容器内透过自微波源(900)输出的微波的电介质板(305)、和在处理容器的内面设置的作为传播阻碍部发挥功能的槽(300a)。在供给低频微波的情况下，通过槽(300a)抑制导体表面波的传播。

Description

等离子体处理装置及等离子体处理装置的使用方法

技术领域

本发明涉及通过电磁波激发气体而对被处理体实施等离子处理的等离子体处理装置，特别是涉及具备对电磁波的传播进行控制的机构的等离子体处理装置。

背景技术

在使用电磁波生成的等离子体中，微波等离子体是通过将微波经由电介质板导入到减压状态的处理室内而发生的。在微波等离子体处理装置中，当等离子体的电子密度n_e大于截止(cut-off)密度n_c时，微波无法进入到等离子体内，而在电介质板和等离子体之间传播。在传播过程中，微波的一部分作为消减波被等离子体吸收，用于维持等离子体。如此，在电介质板和等离子体之间传播的微波被称为表面波。

就表面波而言，根据微波的频率、等离子体的电子密度、电介质板的形状与尺寸、电介质板的介电常数等来决定所激发的传播模式。即通常，作为用于发生等离子体的激发机构，使用2.45GHz的微波，由该微波在电介质板的正下方生成的表面波通常被体现为多模的重合。特别是在适于被处理体的处理的1×10¹¹cm^-3～1×10¹²cm^-3左右的电子密度的区域，集中了多个表面波模式。

另一方面，表面波模式相对于等离子体的电子密度是离散的。由此，有可能由表面波生成不适合于处理的不均匀的等离子体，所述表面波由多模生成。

针对此，公开有通过与电介质板的基板侧的面邻接地配置具有多个线状凸起的导体板来控制传播模式的技术(例如参照专利文献1)。由此，当微波被导入处理室时，微波会避开导体板的线状凸起而选择性地通过狭缝。此时，通过进行模式的选择，可以提高所生成的等离子体的均匀性。

专利文献1：日本特开2000-273646号公报

然而，在将低频的电磁波提供给等离子体处理装置的情况下，不仅发生在电介质板和等离子体之间传播的表面波(以下称为表面波)，还发生在处理容器内面的金属面和等离子体之间传播的表面波(以下称为导体表面波)。在等离子体中的电子密度低于截止密度n_c的2倍时，导体表面波无法传播。截止密度n_c与电磁波频率的二次方成正比例，所以导体表面波在频率低电子密度不高时，无法传播。进而，导体表面波具有频率越低而越难以衰减的特征。

在等离子体的生成中通常使用的2450MHz的频率，截止密度n_c的值为7.5×10¹⁰cm^-3，如果电子密度不是1.5×10¹¹cm^-3以上，则导体表面波不传播。例如，在表面附近的电子密度为1×10¹¹cm^-3左右的低密度等离子体中，导体表面波完全不传播。即便在电子密度最高的情况下，由于衰减大，所以大多数情况下导体表面波的传播不成为问题。

另一方面，例如在915MHz的频率下，即便是表面附近的电子密度为1×10¹¹cm^-3左右的低密度等离子体，导体表面波也会在处理室的内面长距离地传播。

由此，在利用低频电磁波执行等离子体处理的情况下，一直以来除了控制正在进行的表面波的传播的机构之外，还有需要采取控制导体表面波的传播的机构。

发明内容

为了解决上述课题，根据本发明的某技术方案，提供一种等离子体处理装置，是通过电磁波激发气体而对被处理体实施等离子体处理的等离子体处理装置，具备：由金属形成的处理容器、输出电磁波的电磁波源、面向上述处理容器的内壁并向上述处理容器内透过从上述电磁波源输出的电磁波的电介质板、和在上述处理容器的内面设置的传播阻碍部。

如图8所示，导体表面波TM在到达槽300a时，被分成在槽300a的底面传播的导体表面波TM₁₁和跳过槽300a而直接在等离子体中传播的透过波TM₁₂。导体表面波TM₁₁和透过波TM₁₂在槽300a的端部P再次合流。此时，导体表面波的一部分发生反射，成为反射波(导体表面波TM₂₂)，剩余部分成为行波(导体表面波TM₂₁)并进一步传播。

此时，当导体表面波TM₁₁和透过波TM₁₂的相位错开180度时，该两种波在合流地点P处相互抵消，几乎全被反射。此时，行波(导体表面波TM₂₁)是不存在的，即导体表面波TM未在槽300a之前传播。

如此，上述传播阻碍部具有对沿着上述处理容器的内面传播的电磁波进行抑制的机构。由此，导体表面波沿着处理容器的内面传播至被处理体的周围，可以避免处理的均匀性受损。另外，可以避免导体表面波在电介质板之间传播、相互干涉而使等离子体的均匀性、稳定性受损。另外，等离子体产生在无法用于被处理体的处理的位置，由此可以防止电磁波的能量被白白浪费。进而，可以抑制导体表面波向有可能因导体表面波的能量损伤设备的区域传播。

需要说明的是，作为处理容器的内面，例如可以举出等离子体接触的处理容器的内壁的金属面、处理容器的内壁中划成对被处理体实施等离子体处理的空间的内壁的金属面、与载置有被处理体的位置相比位于上部(电介质板侧)的处理容器的内壁的金属面。

上述传播阻碍部可以含有使沿着上述处理容器的内面传播的电磁波的至少一部分反射的槽部。上述槽部可以按照在上述处理容器的内面包围在上述电介质板的周围的方式设置。另外，上述槽的截面大致为矩形，上述槽的宽度W和深度D可以满足0.26＜D/W＜2.3的关系。通过模拟求出导体表面波在槽中以何种程度衰减，其结果，如图9及图10所示，导体表面波的90％发生衰减(也就是说，导体表面波的90％通过槽发生反射，仅有10％的导体表面波越过槽而传播)时的深度比(aspect ratio)D/W，其下限值为0.26，上限值为2.3。根据该结果，将槽的形状(D/W)最佳化为0.26＜D/W＜2.3，由此可以通过槽来抑制导体表面波的传播。

上述槽的宽度可以小于电磁波向等离子体的进入深度的2倍，大于在上述处理容器的内面和等离子体之间形成的鞘层(sheath)的厚度的2倍。在槽的宽度W为鞘层厚度d_s的2倍以下时(2d_s≥W)，如图11A所示，槽的内部空间全部成为鞘层区域。其结果，即便设置槽也不会在鞘层厚度d_s中发生段差，对于导体表面波TM来说，与没有槽的相同。因此，为了通过槽来抑制导体表面波的传播，如图11B所示，以槽的宽度W大于鞘层厚度的2倍为好。

电磁波的进入深度δ表示在有电磁波入射时，电磁波能以何种程度入射到等离子体内部。由此，如图12A所示，在槽的宽度W为进入深度δ的2倍以上时(2δ≤W)，导体表面波TM₁₂无法比进入深度δ深地进入到等离子体内部，无法跳过槽而进行传播。其结果，即便设置槽在端部P也不会发生导体表面波的反射，导体表面波TM₁₁在其传播未受抑制的情况下向槽之前行进(导体表面波TM₂₁)。因此，为了通过槽来抑制导体表面波的传播，如图12B所示，以槽的宽度W小于电磁波的进入深度的2倍为好。

上述槽的角部的曲率半径可以小于在处理容器的内面和等离子体之间传播的电磁波的波长λ的1/40。

将利用模拟计算导体表面波通过一处曲率半径为R的角部时的透过量的结果示于图13。将电子密度n_e设为1×10¹²cm^-3，将等离子体的电位设为24V，此时的鞘层厚度t为0.07mm，导体表面波的波长λ为30.4mm，进入深度δ为5.3mm。

导体表面波的透过量在曲率半径为0mm、即角部为直角的情况下最小，随曲率半径R增加的同时增大。如果相对于角部为直角时的透过量达到10％透过量增加，槽300a具有传播抑制功能，则角部的曲率半径的允许范围为0.77mm。0.77mm是导体表面波TM的波长30.4mm的约1/40(＝0.77/30.4)。根据以上的模拟结果及考察，发明人等得出如下结论，即槽300a的角部的曲率半径R有必要小于导体表面波TM的波长λ的1/40。

上述传播阻碍部可以含有使沿着上述处理容器的内面传播的电磁波的至少一部分反射的凸部。上述凸部可以按照在上述处理容器的内面包围在上述电介质板的周围的方式设置。如图14所示，关于导体表面波TM沿着凸部300b的表面的传播，四个角C₁～C₄是阻抗的间断点，角C₁～C₄之间的三个平面部被看作是具有某种特性阻抗的传输线路，可以认为是四个阻抗的间断点通过三个某种长度的传输线路结合的传输线路。即使仅凭单个的角C₁～C₄无法充分反射导体表面波TM，通过使凸部300b的平面部的长度(传输线路的长度)最佳化，也可以实现整体较小的透过量。

如果凸部的高度高于需要的高度，则在凸部的壁面使等离子体的电子和离子再结合，等离子体密度降低，所以以尽量降低凸部的高度为好。但是，凸部的高度有必要高于鞘层厚度。这是因为，如果不是以凸部为段差能够阻碍导体表面波TM的高度，则凸部无法发挥传播抑制功能。另外，关于传输线路的反射系数的相位，以电磁波的波长的1/2的长度旋转360°，所以凸部的高度为导体表面波TM的波长的1/2以下就可以实现全部的阻抗。

由此，在上述凸部的截面大致为矩形时，上述凸部的高度小于沿着上述处理容器的内面传播的电磁波的波长的1/2、大于在上述处理容器的内面和等离子体之间形成的鞘层的厚度即可。

其中，作为槽的形状，其截面可以大致为矩形，大致为半圆形，大致为锥形。另外，作为凸部的形状，其截面可以大致为矩形，为C字形、T字形。

上述电介质板由多个电介质板构成，上述传播阻碍部可以按照分别包围各电介质板的方式设置在上述处理容器的内面。由此，避免在各电介质板的下部生成的表面波传播至处理容器的内面，成为导体表面波而传播至相邻的电介质板附近，从而可以提高等离子体的均匀性。

上述传播阻碍部可以按照包围上述多个电介质板全体的方式设置在上述处理容器的内面。此时，上述传播阻碍部可以按照包围上述处理容器的开口的方式设置在上述处理容器的内面。另外，上述传播阻碍部可以按照包围在上述处理容器的内壁设置的设备的方式设置在上述处理容器的内面。

由此，通过设置在适当位置的槽或凸部，可以防止在处理容器的内壁设置的闸阀或观察口(viewport)等设备因导体表面波的功率而发生故障或破损。另外，可以避免导体表面波在电介质板之间传播、相互干涉而使等离子体的均匀性受损。进而，等离子体产生在无法用于被处理体的处理的位置，由此可以防止电磁波的能量被白白浪费。

上述的多个电介质板，可以分别形成为大致正方形，等间隔配置。上述传播阻碍部可以等间隔形成在位于上述多个电介质板之间的处理容器的内面。另外，上述电介质板以构成圆形或多边形的方式连续或不连续地延伸而配置，上述传播阻碍部按照包围上述圆形或多边形的内部的中心部的方式设置在上述处理容器的内面。由此，通过从具有对称性的多个电介质导入的电磁波，均匀地生成等离子体，通过位于多个电介质板之间的传播阻碍部来抑制导体表面波的传播，可以更均匀地生成等离子体。

上述传播阻碍部可以设置在从相邻的电介质板的外周面起等间隔的位置。由此，可以避免导体表面波在电介质板之间传播而相互干涉，使等离子体的均匀性、稳定性受损。

上述电磁波源可以输出频率为1.9GHz以下的电磁波。如图7所示，在1.9GHz以下的频率下，导体表面波沿着处理容器的内面传播至被处理体的周围，会在被处理体的周围生成意想不到的等离子体而给处理造成不良影响，传播阻碍部特别有效地发挥功能。

上述槽部或凸部可以大致平行地设置多个。另外，关于上述槽部或凸部，可以是上述槽部的截面越小就越形成在远离上述金属电极的位置。

如图10所示，根据电子密度而最合适的槽的尺寸、深度比不同。为此，通过并列配置尺寸、深度比不同的多个槽，可以与更广的电子密度的范围相对应。另外，通过并列配置多个相同尺寸的槽，可以更加确实可靠地抑制导体表面波的传播。

另外，如图18所示，在导体表面波TM中，除了基波成分之外，还含有高次谐波。由此，优选将高次谐波用的槽或凸部设置在与基波用的槽或凸部不同的位置。

另外，为了解决上述课题，根据本发明的其他技术方案，提供等离子体处理装置的使用方法，其是从电磁波源输出频率为1.9GHz以下的电磁波，使从上述电磁波源输出的电磁波在导体棒中传输，使已在上述导体棒中传输的电磁波透过面向处理容器的内壁的电介质板，由此使上述电磁波向上述处理容器内传输，一边通过在处理容器的内面设置的传播阻碍部控制导体表面波的传播，一边通过电磁波激发被导入到上述处理容器内的处理气体而对被处理体实施需要的等离子体处理。

另外，为了解决上述课题，根据本发明的其他技术方案，提供等离子体处理装置的清洁方法，其是从电磁波源输出频率为1.9GHz以下的电磁波，使从上述电磁波源输出的电磁波在导体棒中传输，使已在上述导体棒中传输的电磁波透过面向处理容器的内壁的电介质板，由此使上述电磁波向上述处理容器内传输，一边通过在处理容器的内面设置的传播阻碍部控制导体表面波的传播，一边通过电磁波激发被导入到上述处理容器内的清洁气体而对等离子体处理装置进行清洁。

由此，例如在利用频率为915MHz的微波作为频率为1.9GHz以下的电磁波的情况下，与利用频率为2450MHz的微波的情况相比，可以使用于得到稳定且电子温度低的等离子体的下限的电子密度为约1/7，得到迄今为止尚未使用的在范围更广的条件下适于等离子体处理的等离子体，可以使处理装置的通用性显著升高。其结果，可以用一台处理装置进行处理条件不同的多个连续处理，可以短时间、低成本地制造高品质的产品。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式涉及的等离子体处理装置的纵截面图。

图2是表示该实施方式涉及的等离子体处理装置的顶棚面的图。

图3是顶棚面的放大图。

图4是将该实施方式涉及的等离子体处理装置的分支板附近放大的截面图。

图5是将该实施方式涉及的金属电极附近放大的截面图。

图6是导体表面波的传播模型的说明图。

图7是表示导体表面波的衰减量的频率依赖性的曲线图。

图8是在槽内传播的导体表面波的说明图。

图9是表示在改变电子密度的情况下槽的D/W和透过量的关系的曲线图。

图10是表示在改变槽的宽度的情况下槽的D/W和透过量的关系的曲线图。

图11A是用于说明槽的宽度和鞘层厚度的关系的图。

图11B是用于说明槽的宽度和鞘层厚度的关系的图。

图12A是用于说明槽的宽度和进入深度的关系的图。

图12B是用于说明槽的宽度和进入深度的关系的图。

图13是表示曲率半径和透过量的关系的曲线图。

图14是用于说明在凸部中传播的导体表面波的图。

图15A是传播阻碍部的其他例子。

图15B是传播阻碍部的其他例子。

图15C是传播阻碍部的其他例子。

图15D是传播阻碍部的其他例子。

图15E是传播阻碍部的其他例子。

图15F是传播阻碍部的其他例子。

图15G是表示基波用和高次谐波用的槽部的图。

图16是等离子体处理装置的其他例子。

图17是等离子体处理装置的其他例子。

图18是表示导体表面波的波形的曲线图。

图中：10-等离子体处理装置，100-处理容器，200-容器主体，200-盖体，300a-槽，300b-凸部，305-电介质板，305a-贯通孔，310-金属电极，315a-内部导体，500-固定装置，900-微波源，U-处理室，SW-表面波，TM-导体表面波。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，在参考附图的情况下，首先，边参考示意地示出本装置的纵截面的图1(图2的截面O-O)及示出处理容器的顶棚面的图2，边对本发明的第一实施方式涉及的等离子体处理装置进行说明。需要说明的是，在以下的说明及附图中，关于具有相同构成或功能的构成要素，通过附加相同的符号来省略重复说明。

(等离子体处理装置的构成)

等离子体处理装置10在其内部具有用于对玻璃基板(以下称为“基板G”)进行等离子体处理的处理容器100。处理容器100由容器主体200和盖体300构成。容器主体200具有其上部开口的有底立方体形状，其开口被盖体300闭塞。在容器主体200和盖体300的接触面上设置有O环205，由此，容器主体200和盖体300被密闭而形成处理室U。容器主体200及盖体300例如由铝等金属构成，并被电接地。

在处理容器100的内部设置有用于载置基板G的基座105(载物台：stage)。基座105例如由氮化铝构成，在其内部设置有供电部110热器115。

供电部110借助匹配器120(例如电容)与高频电源125连接。另外，供电部110借助线圈130与高压直流电源135连接。匹配器120、高频电源125、线圈130及高压直流电源135，设置在处理容器100的外部。另外，高频电源125及高压直流电源135被接地。

供电部110通过从高频电源125输出的高频电力向处理容器100的内部施加规定的偏压。另外，供电部110通过从高压直流电源135输出的直流电压对基板G进行静电吸附。

加热器115与在处理容器100的外部设置的交流电源140连接，通过从交流电源140输出的交流电压保持基板G为规定温度。基座105被支承体145支承，在其周围设置有用于将处理室U的气流控制在优选状态的挡板150。

在处理容器100的底部设置有排气管155，使用在处理容器100的外部设置的真空泵(未图示)从排气管155排出处理容器100内的气体，由此将处理室U减压至需要的真空度。

在盖体300上设置具有多个电介质板305、多个金属电极310及多个同轴管的内部导体315a。如图2所示，关于电介质板305，由氧化铝(Al₂O₃)形成的148mm×148mm的大致正方形板，在将分支同轴管670的管内波长设为λg(在915MHz下为328mm)时，以λg/2的整数倍(在这里为1倍)的等间隔纵横配置。由此，224块(＝14×16)电介质板305被均匀配置在2277.4mm×2605mm的处理容器100的顶棚面上。

如此，电介质板305的形状具有良好的对称性，所以容易在一块电介质板305中产生均匀的等离子体。另外，多个电介质板305以λg/2的整数倍等间隔配置，由此在使用同轴管的内部导体315a导入微波的情况下，可以生成均匀的等离子体。

如果参考从AP方向将图2放大的图3，在各电介质板305的周围的处理容器的内面，形成有大致为矩形的槽300a。槽300a设置在从相邻的电介质板305的外周面起等间隔的位置，包围各电介质板305。由此，槽300a抑制导体表面波的传播。

在电介质板305的下面(等离子体侧的面)，以包围金属电极310的方式设置有相对于金属电极310大致轴对称的8个凹部305b，由此，向处理容器内均匀放出微波。

在微波透过电介质板305时，微波的电场能集中于在电介质板305上形成的凹部305b的侧壁(与电介质板305的长边方向垂直的壁面)。向电介质板305的下部提供的微波的电场能因其厚度而异。当在电介质板305设置凹部305b时，其内部的电场强度特别增强，在凹部305b的附近稳定生成高密度等离子体，所以等离子体的稳定性和等离子体激发效率提高。另外，电介质板305下部的微波的电场强度因其厚度而异。

具体而言，存在电介质板305越薄的部分其表面的电场强度越强的趋势。因此，通过增厚等离子体密度容易升高的部分的电介质板305的厚度，而减薄容易降低的部分的厚度，可以在电介质板305的整个面生成更均匀的等离子体。

特别是在本实施方式中，在电介质板305的基板侧的面上，在大致中央部配置金属电极310，在该金属电极310的周围，8个上述凹部或凸部设置在大致点对称的位置。在本实施方式中，8个凹部305b中，将因远离电介质板305的中心而等离子体密度容易降低的角部的凹部305b的深度设定得较深(4mm)，将其以外的凹部305b的深度设定得较浅(2mm)，由此将凹部305b的电介质板305的厚度最佳化，可以生成更均匀的等离子体。

如图5所示，微波成为表面波SW而在电介质板305和等离子体之间传播。在供给低频微波的情况下，已到达电介质板305的端部的表面波SW进而作为导体表面波TM在处理容器100的内面(例如处理容器的内壁的金属面)和等离子体之间传播。

导体表面波TM在传播至图3所示的相邻的电介质板305时，与在相邻的电介质板305的表面传播的表面波SW相互干涉，有可能使等离子体的均匀性、稳定性受损。

与此相对，按照包围各电介质板305的方式，在从相邻的电介质板305的外周面起等间隔的位置设置槽300a，由此可以避免导体表面波在电介质板之间传播、相互干涉而使等离子体的均匀性、稳定性受损。另外，可以避免导体表面波沿着处理容器内面传播至基板G的周围而使工艺的均匀性受损。另外，等离子体产生在无法用于被处理体的处理的位置，由此，可以防止微波的能量被白白浪费。进而，可以抑制导体表面波向有可能因导体表面波的能量而使设备受损的区域传播。

在电介质板305的中央设置有借助贯通孔305a与内部导体315a的前端连结的金属电极310并使其向基板侧露出，通过内部导体315a及金属电极310保持电介质板305。在金属电极310的露出部分的一部分上设置电介质罩320，防止电场的集中。

边参考示出图2的AA’A截面的图4边继续说明。同轴管315由筒状的内部导体(轴部)315a和外部导体315b构成，由金属(优选铜)形成。在盖体300和内部导体315a之间，设置有环状的电介质410和用电介质410的两端对处理室U的内部进行真空密封的O环415a、415b。

内部导体315a贯穿与盖体300一体形成的盖部300d并向处理容器100的外部突出。内部导体315a通过由连结部510、弹簧构件515及短路部520构成的固定装置500，使用弹簧构件515的弹力，朝向处理容器100的外侧吊挂起来。

在内部导体315a的贯通部分设置短路部520，使同轴管315的内部导体315a和盖部300d电短路。短路部520由密封螺旋体构成，设置成可以使内部导体315a上下滑动。需要说明的是，短路部520也可以使用金属刷。

需要说明的是，用短路部520对盖部300d和内部导体315a之间进行真空密封，用O环(未图示)对后述的电介质615和盖部300d之间进行真空密封，向盖部300d内的空间填充惰性气体，由此可以防止大气中的杂质混入到处理室内。

图1的制冷剂供给源700与制冷剂配管705连接，从制冷剂供给源700供给的制冷剂在制冷剂配管705内循环，再次返回至制冷剂供给源700，由此将处理容器100保持在规定的温度。气体供给源800借助输气管道805从图4所示的内部导体315a内的气体流路导入处理室内。

从两台微波源900输出的120kW(＝60kW×2(2W/cm²))的微波，在分支波导管905、变换器605、同轴管620、同轴管600、分支板610及同轴管315中传输，透过多个电介质板305被提供给处理室内。从处理室U放出的微波激发从气体供给源800供给的处理气体，使用由此生成的等离子体，对基板G上实施规定的等离子体处理。

(导体表面波的传播抑制)

接着，对微波的传播进行说明，随后，对导体表面波的传播抑制进行详细说明。以下，对导体表面波TM的传播和频率的关系进行说明。

(导体表面波的传播和频率的关系)

等离子体的介电常数用ε_r’-j ε_r”来表示。由于等离子体的介电常数中也有损失部分，所以等离子体的介电常数用复数表示。等离子体的介电常数的绝对值ε_r’通常小于-1。等离子体的介电常数用下述式(1)表示。

(式1)

${\mathrm{\ϵ}}_r^{\′}-j{\mathrm{\ϵ}}^{\′\′}=1-\frac{{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{pe}}/\mathrm{\ω})}^2}{1-j(v_c/\mathrm{\ω})},....\left(1\right)$

另外，向等离子体入射微波时的传播特性用下述式(2)表示。

(式2)

$k=k_0{(1-\frac{{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{pe}}/\mathrm{\ω})}^2}{1-j(v_c/\mathrm{\ω})})}^{1/2}.....\left(2\right)$

在这里，k是波数，k₀是真空中的波数，ω是导体表面波的频率，v _c是电子碰撞频率，ω_pe是用下述式(3)表示的电子等离子体频率。

(式3)

${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{pe}}=\sqrt{\frac{e^2{n}_e}{{\mathrm{\ϵ}}_0{m}_e}}.....\left(3\right)$

在这里，e是元电荷，n_e是等离子体的电子密度，ε₀是真空中的介电常数，m_e是电子的质量。

进入深度δ表示在有微波入射时，微波能以何种程度入射到等离子体内部。具体而言，直至微波的电场强度E衰减至等离子体的边界面的电场强度E₀的1/e为止所进入的距离，是进入深度δ。进入深度δ用下述式(4)表示。

(式4)

δ＝-1/Im(k)…(4)

k如上所述是波数。

在电子密度n_e大于用下述式(5)表示的截止密度n_c时，微波无法在等离子体中传播，入射到等离子体上的微波急速衰减。

(式5)

n_c＝ε₀m_eω²/e²…(5)

根据式(4)，进入深度δ为数mm～数十mm，电子密度越高则进入深度δ越短。另外，在电子密度n_e与截止密度n_c相比足够大时，进入深度δ不大依赖频率。

另一方面，等离子体的鞘层厚度d_s用下述式(6)表示。

(式6)

$d_s=0.606{\mathrm{\λ}}_D{\left\{\frac{{2\mathrm{eV}}_p}{k_B{T}_e}\right\}}^{4/3}.....\left(6\right)$

在这里，V_P是等离子体电位，K_B是波耳兹曼常数，T_e是电子温度，λ_D使用下述式(7)表示的德拜长度(Debye length)。德拜长度λ_D表示等离子体中的电位的紊动如何迅速衰减。

(式7)

${\mathrm{\λ}}_D=\sqrt{\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0{k}_B{T}_e}{n_e{e}^2}}.....\left(7\right)$

根据式(6)，鞘层厚度d_s为数十μm～数百μm，另外，鞘层厚度d_s与德拜长度λ_D成比例。另外，在式(7)中，可以理解为电子密度n_e越高德拜长度λ_D越短。

“导体表面波TM的波长、衰减量”

作为导体表面波TM的传播模型，如图6所示，对导体表面波TM沿着z方向在形成于作为导体的盖体300(表面波传播部51)的下面和等离子体P之间的无限宽的厚度为d_s的鞘层g中传播的情况进行说明。将鞘层g的介电常数设为ε_r＝1、将等离子体P的介电常数设为ε_r’-jε_r”。如果从麦克斯韦方程式导出图6的y方向的磁场Hy所满足的方程式，则为如下所示。

(式8)

$\frac{{\∂}^2{H}_y}{{\∂x}^2}+{\mathrm{hH}}_y=0......\left(8\right)$

其中，h为特征值，在鞘层的内外被表示成如下所示。

(式9、10)

$h^2=\left\{\begin{array}{ccc}{k}_0^2+{\mathrm{\&gamma;}}^2\&equiv;h_i^2& 0<x<t& \left(9\right)\\ ({\mathrm{\&epsiv;}}_r^{\&prime;}-{\mathrm{j\&epsiv;}}_r^{\mathrm{\&pi;}})k_0^2+{\mathrm{\&gamma;}}^2\&equiv;h_e^2& x>t& \left(10\right)\end{array}\right.$

在这里，γ为传播常数，hi是鞘层中的特征值，he是等离子体P中的特征值。特征值hi及he通常成为复数。

在作为导体的盖体300的下面从z方向的电场强度成为0的边界条件出发，式(8)的通解如下所示。

(式11、12)

H_y＝Acos(h_ix)e^-γz               0＜x＜t  (11)

$H_y={\mathrm{Be}}^{-j{h}_{e}x}{e}^{-\mathrm{\&gamma;z}},x>t---\left(12\right)$

在这里，A及B为任意常数。

在鞘层g和等离子体P的边界，磁场和电场的切线成分变成连续的，所以如果消去任意常数，则导出以下的特性方程式。

(式13)

$({\mathrm{\&epsiv;}}_r^{\&prime;}-{\mathrm{j\&epsiv;}}_r^{\&prime;\&prime;})h_i\tan \left(h_t{d}_s\right)={\mathrm{jh}}_e$

(13)

$h_i^2-h_e^2=(1-{\mathrm{\&epsiv;}}_r^{\&prime;}+{\mathrm{j\&epsiv;}}_r^{\&prime;\&prime;})k_0^2$

特性方程式(13)中，鞘层厚度d_s根据式(6)求出，等离子体P的介电常数ε_r’-jε_r”根据式(1)求出。因此，通过对联立方程(13)求解而分别求出特征值hi和he。在存在多个解的情况下，选择鞘层内的磁场分布成为双曲线函数的解即可。进而，根据式(9)求出传播常数γ。

传播常数γ通过衰减常数α和相位常数β表示为γ＝α+jβ。根据传播常数的定义，等离子体的电场强度E用下述式(14)表示

(式14)

E＝E0×e^-jγ2＝E0e^-αze^jβz  …(14)

在这里，z表示导体表面波TM的传播距离，E₀表示传播距离z为0时的电场强度。e^-αZ表示导体表面波TM在传播的同时以指数函数的形式衰减的效果，e^jβZ表示导体表面波TM的相位的旋转。另外，由于β＝2π/λ，所以从相位常数β求出导体表面波TM的波长λ。由此，如果知道了传播常数γ，则可以算出导体表面波TM的衰减量和导体表面波TM的波长λ。需要说明的是，衰减常数α的单位为Np(奈培/m)，后面所述的各曲线的单位dB/m是指以下的关系。

1Np/m＝20/ln(10)dB/m＝8.686dB/m

使用这些式子，分别计算微波频率为915MHz、电子温度Te为2eV、等离子体电位Vp为24V、电子密度n_e为1×10¹¹cm^-3、4×10¹¹cm^-3、1×10¹²cm^-3时的进入深度δ、鞘层厚度d_s、导体表面波TM的波长λ。将其结果示于下表。

[表1]

电子密度ne	进入深度δ	鞘层厚度ds	导体表面波波长λ
				1×1011cm-3	17.8mm	0.22mm	11.7mm
4×1011cm-3	8.5mm	0.11mm	23.6mm
				1×1012cm-3	5.3mm	0.07mm	30.4mm

导体表面波在某电子密度以下时变为截止而无法传播。将该电子密度称为导体表面波共振密度n_r，成为用式(5)表示的截止密度n_c2倍的值。截止密度n_c与频率的二次方成正比例，所以就导体表面波而言，频率越低，也越会以低电子密度传播。

如果计算导体表面波共振密度n_r的值，在2.45GHz时为1.5×10¹¹cm^{- 3}。在实际的等离子体处理条件中，表面附近的电子密度会成为1×10¹¹cm^-3以下，但在这样的条件下导体表面波不会传播。另一方面，在915MHz时为2.1×10¹⁰cm^-3，为2.45GHz的约1/7。在915MHz时，即便表面附近的电子密度为为1×10¹¹cm^-3，导体表面波也会传播。

“频率的限定”

如图7所示的曲线图是指以下的代表性条件下的导体表面波TM的衰减量的频率依赖性。根据图7可知，如果降低频率则衰减量减小。这可以如下所示进行说明。根据式(1)可知，如果降低频率则等离子体P的介电常数的实部ε_r’负向增大，等离子体阻抗减小。因此，等离子体相关的微波电场与鞘层相关的微波电场相比减弱，等离子体中的微波的损失减小，所以导体表面波TM的衰减量减小。条件是处理容器内壁附近的电子密度为4×10¹¹cm^-3、电子温度为2eV、鞘层电压为24V、压力为13.3Pa、气体为氩气。

在如图1所示的等离子体处理装置10中，当从电介质305放出的导体表面波TM沿着处理容器100的内壁(盖体300下面及容器主体200内面)传播至基板G的周边时，在处理容器100内生成的等离子体P变得不均匀，会出现工艺的均匀性恶化、或使基板G搬入到处理容器100内开闭的闸阀、载置基板G的基座105劣化等弊端。在导体表面波TM传播了电介质305和基板G之间的距离的期间未充分衰减的情况(衰减量为20dB以下)下，使导体表面波TM反射，不需要除此之外的传播的机构。在本实施方式涉及的等离子体处理装置10中，电介质305和基板G之间的标准间隔约为0.1m，如果传播了该距离时的衰减量为20dB，则每1m的衰减量为200dB/m。此时的频率根据图7可知为1.9GHz。即，在为1.9GHz以下时，需要使导体表面波TM反射的机构。

“槽300a的深度比D/W”

发明人等为了提高传播抑制的效果而实现了槽300a的形状的最佳化。在将槽300a的形状最佳化时，如何设定计算中使用的电子密度比较重要。导体表面波进入到等离子体中的深度为进入深度δ左右，是数mm～数十mm(参照表1)。当如此在各种处理条件下对接近等离子体表面的部分的电子密度进行实测时，为1×10¹¹cm^-3～1×10¹²cm^-3。因此，在1×10¹¹cm^-3～1×10¹²cm^-3的范围内确定电子密度n_e以进行研究。如图8所示，选择截面大致为矩形的槽300a。将等离子体电位设为24V，将电子温度设为2eV。将槽300a的宽度设为W，深度设为D。

为了导出槽的深度比D/W的最佳值，在电子密度n_e为1×10¹¹cm^-3、4×10¹¹cm^-3、1×10¹²cm^-3的情况下，通过模拟求出导体表面波TM因槽300a衰减了何种程度。此时，将槽300a的宽度W设定为4mm。将其结果如图9所示，同时边参考图10边如下考察其结果。

如图8所示，导体表面波TM在到达槽300a时，被分成在槽300a的底面传播的导体表面波TM₁₁和跳过槽300a而直接在等离子体中传播的透过波TM₁₂。导体表面波TM₁₁和透过波TM₁₂在槽300a的端部P再次合流。此时，导体表面波的一部分发生反射，成为反射波(导体表面波TM₂₂)，剩余部分成为行波(导体表面波TM₂₁)而进一步传播。

此时，当导体表面波TM₁₁和透过波TM₁₂的相位错开180度时，该两种波在合流地点P处相互抵消，几乎全被反射。此时，行波(导体表面波TM₂₁)是不存在的，即导体表面波TM未传播到槽300a的顶端。

例如，在图9中，当导体表面波TM的透过量为-10dB时，导体表面波TM的90％被槽300a反射，成为反射波TM₂₂而返回，仅剩余的10％成为导体表面波TM，并越过槽300a进行传播。即，此时，由于槽300a的阻碍，导体表面波的90％因槽300a而发生衰减。

根据图9可知，电子密度n_e越高，透过量为最小的深度比D/W的值越向大的一方偏移。另外，在电子密度n_e为1×10¹¹cm^-3、4×10¹¹cm^-3、1×10¹²cm^-3的所有情况下，只要深度比D/W为0.26以上，则能够通过槽300a反射导体表面波TM的90％以上。如果导体表面波TM的90％被槽300a反射，则可以说该槽300a充分发挥了导体表面波TM的传播抑制功能。由此，发明人等将所有的电子密度下导体表面波TM的90％被反射的0.26规定为深度比D/W的下限值。

接着，求出在将槽300a的宽度W设为4mm、6mm、12mm时的导体表面波TM的透过量相对于深度比D/W的结果，如图10所示。在这里，将电子密度n_e设为1×10¹²cm^-3。如前所述，电子密度n_e越高，透过量为最小的深度比D/W的值越向大的一方偏移。由此，在进行模拟时，通过将导体表面波TM的电子密度n_e设定成最高，可以求出深度比D/W的上限值。

在改变槽的宽度W时，透过量为最小的深度比D/W的值采用最大值且W＝6mm。此时，可知导体表面波TM的90％被槽300a反射的深度比D/W成为2.3。如此，发明人等得出如下结论，即为了抑制导体表面波TM的传播，有必要将槽300a的深度比D/W设定成满足0.26≤D/W≤2.3。

<槽的宽度W>

接着，发明人等着眼于槽300a的宽度W与鞘层厚度d_s的关系、及槽300a的宽度W与进入深度δ的关系，对于槽300a的宽度W的最佳值，如下所示进行考察。如图11A所示，在槽300a的宽度W为鞘层厚度d_s的2倍以下时(2d_s≥W)，槽300a的内部空间均成为鞘层区域。其结果，有槽300a的部分和没有的部分的鞘层厚度d_s不会出现段差，即便设置槽300a，对于导体表面波TM来说，也与没有槽300a的相同。因此，在为2d_s≥W时，槽300a未发挥传播抑制功能。

另一方面，如图11B所示，在槽300a的宽度W大于鞘层厚度d_s的2倍的情况(2d_s＜W)下。沿着槽300a的底面生成的鞘层区域，其宽度仅为0.1mm左右，所以通过设置槽300a而在鞘层区域产生段差。其结果，通过沿着槽300a的底面附近传播的导体表面波TM₁₁和跳过槽而传播的透过波TM₁₂，在槽300a的端部P发生反射，导体表面波TM的一部分成为反射波(导体表面波TM₂₂)，仅有剩余的导体表面波TM₂₁越过槽300a进行传播。根据以上的考察，发明人等发现，为了使槽300a具有导体表面波TM的传播抑制功能，槽300a的宽度W有必要大于鞘层厚度d_s的2倍以上(2d_s＜W)。

接着，发明人等作为将槽300a的宽度W最佳化的其他方法，而关注槽300a的宽度W和进入深度δ的关系。如前所述，进入深度δ表示微波能以何种程度入射到等离子体P中。

导体表面波TM无法从等离子体P的边界面以比进入深度δ深的深度入射到等离子体内部。因此，在槽300a的宽度W为进入深度δ的2倍以上时(2δ≤W)，如图12A所示，透过波TM₁₂不会以比进入深度δ深的深度进入到等离子体内部，无法跳过槽而进行传播。为此，即便设置宽度W为进入深度δ的2倍以上的槽300a，也不会在端部P发生对导体表面波TM的传播的抑制有效的反射，导体表面波TM越过槽300a传播到槽300a的顶端部。

另一方面，如图12B所示，在槽300a的宽度W小于进入深度δ的2倍时(2δ＞W)，未出现透过波TM₁₂无法传播的区域。其结果，通过沿着槽300a的底面传播的导体表面波TM₁₁和跳过槽300a而传播的导体表面波TM₁₂，在槽300a的端部P发生反射，导体表面波TM的一部分成为反射波(导体表面波TM₂₂)，仅有剩余的导体表面波TM₂₁越过槽300a进行传播。根据以上的考察，发明人等发现，为了使槽300a具有抑制导体表面波TM传播的功能，槽300a的宽度W有必要小于鞘层厚度d_s的2倍(2d_s＞W)。

再次参考图10，此时的电子密度n_e为1×10¹²cm^-3，进入深度δ为5.3mm。在槽300a的宽度W为4mm及6mm的情况下，由于槽300a的宽度W小于进入深度δ的2倍，所以当将深度比D/W最佳化时，可以将透过量抑制得非常小，为-40dB以下。另一方面，在W＝12mm的情况下，可知由于大于进入深度δ的2倍，所以即便将深度比D/W最佳化，也无法使透过量为-10dB以下。

“曲率半径”

在槽的角部(图8的角Ca、Cb)、边缘部，由于阻抗变得不连续，所以传播的导体表面波的一部分发生反射。如果角部、边缘部的角变圆，阻抗的不连续性得到缓和，所以透过量增加。特别是当角部、边缘部的曲率半径R相对于导体表面波的波长大到无法忽视的程度时，透过量大大增加。

通过模拟计算导体表面波通过一处的曲率半径R的角部时的透过量，其结果如图13所示。将电子密度n_e设为1×10¹²cm^-3，将等离子体电位设为24V。此时的鞘层厚度d_s为0.07mm，导体表面波的波长λ为30.4mm，进入深度δ为5.3mm。

可知导体表面波的透过量在曲率半径为0mm即角部为直角时最小，随着曲率半径R的增加而增大。如果透过量相对于角部为直角时的透过量增加了10％以下，则槽300a具有传播抑制功能，角部的曲率半径的允许范围达0.77mm。0.77mm是导体表面波TM的波长30.4mm的约1/40(＝0.77/30.4)。根据以上的模拟结果及考察，得出如下结论，即槽300a的角部的曲率半径R需要小于导体表面波TM的波长λ的1/40。

“槽的位置”

如上所述，通过设置槽300a，可以由在整个表面波传播部51上传播的导体表面波TM生成等离子体P。即，可以在由槽300a包围的表面波传播部51的整个下面生成等离子体P，所以通过槽300a的位置，可以控制在处理容器4内生成的等离子体P的区域。

通常，在等离子体处理装置10的处理容器100内，在基板G的上方，直至超过基板尺寸的外侧的范围为止，生成等离子体P，对基板G的整个上面(处理面)进行均匀的等离子体处理。因此，优选在盖体300的下面，在超过基板尺寸的外侧位置配置槽300a，在基板G的上方，使导体表面波传播至超过基板尺寸的外侧范围为止。

另外，可以代替槽300a或除此之外还设置凸部(参考图14的凸部300b)。在是槽的情况下，难以以后改变形状，但如果是凸部，通过更换来改变形状是比较容易的。

如图14所示，对沿着凸部300b的表面的导体表面波TM的传播进行说明。四个角C₁～C₄是阻抗的间断点，角C₁～C₄之间的三个平面部被看作是具有某种特性阻抗的传输线路，可以认为是四个阻抗的间断点通过三个某种长度的传输线路结合的传输线路滤波器。即便无法仅由单个的角C₁～C₄使导体表面波TM充分反射，但通过将凸部300b的平面部的长度(传输线路的长度)最佳化，可以整体地实现小透过量。

然而，以尽可能降低凸部300b的高度H_Z为好。这是因为，如果使凸部300b的高度H_Z为必要值以上，在凸部300b的壁面，等离子体P的电子和离子再结合，等离子体密度降低，所以不优选。关于传输线路的反射系数的相位，由于以波长的1/2的长度旋转360°，所以凸部300b的高度H_Z为导体表面波TM的波长的1/2以下就可以实现全部的阻抗。

另外，与为槽时的情况相同，凸部300b的高度H_Z有必要高于鞘层厚度d_s。这是因为，如果不是能够以凸部300b作为段差阻碍导体表面波TM的高度，则凸部300b无法发挥传播抑制功能。

综上，发明人等得出如下结论，即为了抑制导体表面波TM的传播，有必要使凸部300b的高度H高于鞘层厚度d_s，小于导体表面波TM的波长λ的1/2。

关于槽300a、凸部300b，为了抑制导体表面波的传播，是在处理容器的内面设置的传播阻碍部的一例。作为其他例子，可以举出图15A的半圆矩形槽、图15B的榫槽、图15C的凹口(槽300a及凸部300b的融合)、图15D的C形状(槽300a及凸部300b的融合例)、使用了图15E的法兰的槽300a等。

槽部或凸部可以大致平行地设置多个。另外，就槽部或凸部而言，上述槽部或凸部的截面越小，就可以在距离金属电极越远的位置形成。

如图10所示，根据电子密度而最佳的槽的尺寸、深度比有不同。为此，例如如图15F所示，通过配置将宽3mm×深3mm的槽300a1和宽2mm×深5mm的槽300a2平行并列设置等的尺寸或深度比不同的多个槽，可以与更宽的电子密度的范围相对应。

图18是导入Ar气且用导体表面波激发等离子体并对导体表面波TM的电压波形进行实测的结果。如果观察图18，可知无论在低密度的情况(投入的微波的功率为0.5kW时)下，还是在高密度的情况(投入的微波的功率为1kW时)下，在导体表面波TM的波形中，除了基波成分之外，还含有高次谐波成分。如此，之所以在导体表面波的波形中含有高次谐波成分，是因为施加给鞘层的电压和电流的关系为非线性，所以波形会失真。

由此，为了确实可靠地使导体表面波反射，如前所述，优选设置图15G的基波用的槽部300a1和高次谐波用的槽部300a2。槽部或凸部可以按基波用的及2次以上的高次谐波用的设置两条以上。如图15G所示，关于高次谐波用的槽，相对于基波用的槽，宽度及深度可以为1/l(l是高次谐波次数)。

如以上的说明所示，根据本实施方式的等离子体处理装置10，特别是在投入低频微波的等离子体处理中，可以抑制导体表面波传播到无需供给能量的位置。

在上述实施方式中，各部的动作相互关联，可以边考虑相互的关联边作为一系列的动作进行置换。此外，通过如此置换，可以使等离子体处理装置的发明的实施方式成为等离子体处理的使用方法和等离子体处理装置的清洁方法的实施方式。

需要说明的是，在电气学会、微波等离子体研究专门委员会编“マイク口波プラズマの技術”オ一ム公司出版、平成15年9月25日发行的序文中，在本书中，有“微波带’是指UHF带的300MHz以上的频率区域”，所以即便在本说明书中，微波的频率也为300MHz以上。

不过，在上述实施方式中，可以举出输出915MHz的微波的微波源900，但也可以是输出896MHz、922MHz、2.45GHz的微波的微波源。另外，微波源是发生用于激发等离子体的电磁波(能量)的电磁波源的一例，如果是输出100MHz以上的电磁波的电磁波源，也包括磁控管、高频电源。

以上，边参考附图边对本发明的一个实施方式进行说明，但本发明当然不限于该例，只要是本领域的普通技术人员，在技术方案记载的范畴内，可以想到各种变更例或修正例，对于这些，当然属于本发明的技术方案。

另外，例如本发明涉及的等离子体处理装置，如上所述不限于具有同轴结构的等离子体处理装置，如图16所示，可以是对波导管350下部的狭缝天线切割狭缝355a，使微波通过狭缝355a，由此从电介质板305向处理容器内供给微波的等离子体处理装置10。在等离子体处理装置10的处理容器的内面设置包围整个电介质或整个顶棚面的槽300a，由此抑制导体表面波的传播，可以避免处理的均匀性受损。

在电介质板305的基板侧的面设置的凹部305e，并非深度全部相同，设定成随着远离狭缝355a而变深。通过在供电点附近加厚电介质板305，在电介质板305的下部均匀地供给微波的能量，由此可以均匀地生成等离子体。关于电介质板305在各凹部305e的位置的厚度，被设成当微波在电介质板305的内部传播时实质上并不妨碍微波传播的厚度。

就槽300a而言，只要是在等离子体处理中等离子体相接的处理容器100的内面，就可以设在任意处。例如，如图17所示，可以按照包围闸阀210、观察口215、排气管155等开口的方式形成槽300a。由此，能够避免各设备的损失、反应产物的附着等不良情况。

另外，内部导体315a是与多个电介质板相邻或邻接且使微波在多个电介质板中传播的多个导体棒的一例，导体棒可以与电介质板电磁连接，还可以机械连结。另外，如图17所示，可以与多个电介质板相邻，虽未图示，但可以是与多个电介质板相邻而电磁连接而非机械连结的状态。另外，导体棒可以是板状，还可以是锥状。

特别是，由于间隙的机械性较差，不能控制热膨胀而发生，而使装置的电特性不稳定，与此相反，使导体棒如此邻近电介质板，由此在导体棒和电介质板305之间设置可被控制的间隙时，可以在不使装置的电特性不稳定的情况下，而使微波有效地在电介质板中传播。

本发明的等离子体处理装置，可以对大面积的玻璃基板、圆形的硅晶片或方形的SOI(Silicon On Insulator)基板进行处理。

另外，利用本发明涉及的等离子体处理装置，可以执行成膜处理、扩散处理、蚀刻处理、灰化处理等等离子体处理。

Claims (24)

1.一种等离子体处理装置，通过电磁波激发气体而对被处理体实施等离子体处理，其特征在于，具备：

由金属形成的处理容器、

输出电磁波的电磁波源、

面向上述处理容器的内壁并向上述处理容器内透过从上述电磁波源输出的电磁波的电介质板、和

在上述处理容器的内面设置的传播阻碍部，

上述传播阻碍部具有对沿着上述处理容器的内面传播的电磁波进行抑制的机构，

沿着上述处理容器的内面传播的上述电磁波是导体表面波。

2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述传播阻碍部含有使沿着上述处理容器的内面传播的电磁波的至少一部分反射的槽部。

3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述槽部按照在上述处理容器的内面包围在上述电介质的周围的方式设置。

4.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述槽部的截面大致为矩形，

上述槽部的宽度W和深度D满足0.26＜D/W＜2.3的关系。

5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述槽部的宽度，小于电磁波向等离子体的进入深度的2倍，大于在上述处理容器的内面和等离子体之间形成的鞘层的厚度的2倍。

6.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述槽部的角部的曲率半径，小于在处理容器的内面和等离子体之间传播的电磁波的波长λ的1/40。

7.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述槽部，其截面形成为大致矩形、大致半圆形、大致锥形中的至少任意一种。

8.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述传播阻碍部含有使沿着上述处理容器的内面传播的电磁波的至少一部分反射的凸部。

9.根据权利要求8所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述凸部按照在上述处理容器的内面包围在上述电介质的周围的方式设置。

10.根据权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述凸部的截面大致为矩形，

上述凸部的高度小于沿着上述处理容器的内面传播的电磁波的波长的1/2、但大于在上述处理容器的内面和等离子体之间形成的鞘层的厚度。

11.根据权利要求8所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述凸部，其截面形成为大致矩形、C字形、T字形中的任意一种。

12.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述电介质板由多个电介质板构成，

上述传播阻碍部按照分别包围各电介质板的方式设置在上述处理容器的内面。

13.根据权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述传播阻碍部按照包围上述多个电介质板全体的方式设置在上述处理容器的内面。

14.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述传播阻碍部按照包围上述处理容器的开口的方式设置在上述处理容器的内面。

15.根据权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述多个电介质板被等间隔地配置。

16.根据权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述传播阻碍部设置在从相邻的电介质板的外周面起等间隔的位置。

17.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述电磁波源输出频率为1.9GHz以下的电磁波。

18.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述电介质板以构成圆形或多边形的方式连续或不连续地延伸而配置，上述传播阻碍部按照包围上述圆形或多边形的内部的中心部的方式设置在上述处理容器的内面。

19.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述槽部大致平行地设置多个。

20.根据权利要求19所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述槽部的截面越小，上述槽部就形成在越远离金属电极的位置，

上述金属电极配置在上述电介质板的基板侧的面的中央部。

21.根据权利要求8所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述凸部大致平行地设置多个。

22.根据权利要求21所述的等离子体处理装置，其特征在于，

上述传播阻碍部含有使沿着上述处理容器的内面传播的电磁波的至少一部分反射的槽部，

上述槽部的截面越小，上述凸部就形成在越远离金属电极的位置，

上述金属电极配置在上述电介质板的基板侧的面的中央部。

23.一种等离子体处理装置的使用方法，其特征在于，

从电磁波源输出频率为1.9GHz以下的电磁波，

使从上述电磁波源输出的电磁波在导体棒中传输，

通过使已在上述导体棒中传输的电磁波透过面向处理容器的内壁的电介质板，使上述电磁波传输到上述处理容器内，

一边通过在上述处理容器的内面设置的传播阻碍部控制电磁波在由金属形成的处理容器的内面和等离子体之间的传播，一边通过电磁波激发被导入到上述处理容器内的处理气体而对被处理体实施需要的等离子体处理，其中，上述电磁波是导体表面波。

24.一种等离子体处理装置的清洁方法，其特征在于，

从电磁波源输出频率为1.9GHz以下的电磁波，

使从上述电磁波源输出的电磁波在导体棒中传输，

使已在上述导体棒中传输的电磁波透过面向处理容器的内壁的电介质板，由此使上述电磁波传输到上述处理容器内，

一边通过在上述处理容器的内面设置的传播阻碍部控制电磁波在由金属形成的处理容器的内面和等离子体之间传播，一边通过电磁波激发被导入到上述处理容器内的清洁气体而对等离子体处理装置进行清洁，其中，上述电磁波是导体表面波。

Images