JP2001358127A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロ波を用いたプラズマを、処理容器内
で均一に生成できるようにする。 【解決手段】 主同軸線路１２３の軸方向に垂直な同一
平面上に等配された第１〜第４の給電部１４１ａ〜１４
１ｄに、第１〜第４のマイクロ波供給部１４２ａ〜１４
２ｄより、０°，９０°，１８０°，２７０°と位相の
異なる４つのマイクロ波を給電する。
で均一に生成できるようにする。 【解決手段】 主同軸線路１２３の軸方向に垂直な同一
平面上に等配された第１〜第４の給電部１４１ａ〜１４
１ｄに、第１〜第４のマイクロ波供給部１４２ａ〜１４
２ｄより、０°，９０°，１８０°，２７０°と位相の
異なる４つのマイクロ波を給電する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波により
プラズマを生成し、半導体装置製造におけるエッチング
やアッシング、また成膜や膜改質などの処理を行うプラ
ズマ処理装置に関する。
プラズマを生成し、半導体装置製造におけるエッチング
やアッシング、また成膜や膜改質などの処理を行うプラ
ズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造において、酸化膜の形
成や半導体層の結晶成長，エッチング，またアッシング
などの処理のために、プラズマ装置が多用されている。
これらのプラズマ装置の中に、比較的低い圧力でも安定
してプラズマを生成することができるマイクロ波プラズ
マ装置がある。このマイクロ波プラズマ装置は、平面ア
ンテナを介してマイクロ波を処理容器内に導入して高密
度プラズマを発生させるようにしている。
成や半導体層の結晶成長，エッチング，またアッシング
などの処理のために、プラズマ装置が多用されている。
これらのプラズマ装置の中に、比較的低い圧力でも安定
してプラズマを生成することができるマイクロ波プラズ
マ装置がある。このマイクロ波プラズマ装置は、平面ア
ンテナを介してマイクロ波を処理容器内に導入して高密
度プラズマを発生させるようにしている。
【０００３】上記プラズマ装置について、エッチング装
置に適用した場合を例に図１１を用いて説明する。この
エッチング装置は、まず、側壁や底部がアルミニウムな
どの導電部材から構成された円筒形状の処理容器９０１
と、この処理容器９０１の上部に配置される石英などの
絶縁板９０２とを備え、処理容器９０１と絶縁板９０２
とで密閉容器が構成されている。この密閉容器は、処理
容器９０１の底部に設けた排気口９０３より、これに連
通する図示していない排気手段により真空排気され、内
部が所定の真空度となるように構成されている。
置に適用した場合を例に図１１を用いて説明する。この
エッチング装置は、まず、側壁や底部がアルミニウムな
どの導電部材から構成された円筒形状の処理容器９０１
と、この処理容器９０１の上部に配置される石英などの
絶縁板９０２とを備え、処理容器９０１と絶縁板９０２
とで密閉容器が構成されている。この密閉容器は、処理
容器９０１の底部に設けた排気口９０３より、これに連
通する図示していない排気手段により真空排気され、内
部が所定の真空度となるように構成されている。
【０００４】上記密閉容器内には、エッチング対象の基
板が載置される載置台９０４とこれを支える冷却手段を
備えた支持台９０５と絶縁板９０６が配置されている。
絶縁板９０６は処理容器９０１底部に固定され、絶縁板
９０６上に支持台９０５が固定され、支持台９０５上に
載置台９０４が固定されている。載置台９０４は、給電
線９０７を介してマッチングボックス９０８に接続さ
れ、マッチングボックス９０８は、バイアス用の高周波
電源９０９に接続されている。この高周波電源９０９
は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を発生する。ま
た、処理容器９０１内には、導入管９１０を介して所望
のエッチングガスが導入できるようにされている。
板が載置される載置台９０４とこれを支える冷却手段を
備えた支持台９０５と絶縁板９０６が配置されている。
絶縁板９０６は処理容器９０１底部に固定され、絶縁板
９０６上に支持台９０５が固定され、支持台９０５上に
載置台９０４が固定されている。載置台９０４は、給電
線９０７を介してマッチングボックス９０８に接続さ
れ、マッチングボックス９０８は、バイアス用の高周波
電源９０９に接続されている。この高周波電源９０９
は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を発生する。ま
た、処理容器９０１内には、導入管９１０を介して所望
のエッチングガスが導入できるようにされている。
【０００５】一方、絶縁板９０２上部には、平面アンテ
ナ部材９２１が設けられている。この平面アンテナ部材
９２１は、高さの低い中空円筒容器よりなる導波箱９２
２の底板として構成されている。円板状の導波箱９２２
の中心には、同軸線路９２３が接続され、この同軸線路
９２３内部の内部導体９２４は、円板状の平面アンテナ
部材９２１の中央部に接続される。この同軸線路９２３
と内部導体９２４は、他端がマイクロ波発生器９２５に
接続されている。また、導波箱９２２内には、マイクロ
波の波長を短くして波長の短い管内波長とするために、
所定の誘電率の誘電体９２６を収容している。
ナ部材９２１が設けられている。この平面アンテナ部材
９２１は、高さの低い中空円筒容器よりなる導波箱９２
２の底板として構成されている。円板状の導波箱９２２
の中心には、同軸線路９２３が接続され、この同軸線路
９２３内部の内部導体９２４は、円板状の平面アンテナ
部材９２１の中央部に接続される。この同軸線路９２３
と内部導体９２４は、他端がマイクロ波発生器９２５に
接続されている。また、導波箱９２２内には、マイクロ
波の波長を短くして波長の短い管内波長とするために、
所定の誘電率の誘電体９２６を収容している。
【０００６】このプラズマ装置では、まず、処理容器９
０１内を例えば０．０１〜１０Ｐａ程度の真空度にした
後、次いで、導入管９１０よりエッチングガスを所定の
流量で処理容器９０１内に導入する。処理容器９０１内
にエッチングガスが導入されたら、マイクロ波発生器９
２５より例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生さ
せ、これを同軸線路９２３，導波箱９２２に伝搬させ、
平面アンテナ部材９２１より絶縁板９０２を介して処理
容器９０１内にマイクロ波を導入し、エッチングガスの
プラズマを発生させるようにしている。また、載置台９
０４にバイアス高周波電力を印加しておくことで、載置
台９０４に負の電位を発生させ、生成しているプラズマ
からイオンの引き出しを行うようにしている。
０１内を例えば０．０１〜１０Ｐａ程度の真空度にした
後、次いで、導入管９１０よりエッチングガスを所定の
流量で処理容器９０１内に導入する。処理容器９０１内
にエッチングガスが導入されたら、マイクロ波発生器９
２５より例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生さ
せ、これを同軸線路９２３，導波箱９２２に伝搬させ、
平面アンテナ部材９２１より絶縁板９０２を介して処理
容器９０１内にマイクロ波を導入し、エッチングガスの
プラズマを発生させるようにしている。また、載置台９
０４にバイアス高周波電力を印加しておくことで、載置
台９０４に負の電位を発生させ、生成しているプラズマ
からイオンの引き出しを行うようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
プラズマ処理装置では、プラズマが均一に形成されてい
ないという問題があった。上記プラズマ処理装置で処理
容器内に生成されているプラズマの状態を観察したとこ
ろ、上記平面アンテナの中心部下の領域が、周囲より高
密度となっていた。このため、従来では、処理対象基板
のプラズマの高密度になっている下の領域ほどエッチン
グ処理が速く進行するなどのように、処理量にバラツキ
が発生していた。一般には、上記円筒形の処理容器の中
心軸に、処理対象の基板およびこの基板を載置する載置
台の中心軸や平面アンテナの中心軸を合わせるように、
各々を配置している。このため、従来では、処理対象基
板の中心ほど、エッチング処理が速く進行するなどの問
題が発生していた。
プラズマ処理装置では、プラズマが均一に形成されてい
ないという問題があった。上記プラズマ処理装置で処理
容器内に生成されているプラズマの状態を観察したとこ
ろ、上記平面アンテナの中心部下の領域が、周囲より高
密度となっていた。このため、従来では、処理対象基板
のプラズマの高密度になっている下の領域ほどエッチン
グ処理が速く進行するなどのように、処理量にバラツキ
が発生していた。一般には、上記円筒形の処理容器の中
心軸に、処理対象の基板およびこの基板を載置する載置
台の中心軸や平面アンテナの中心軸を合わせるように、
各々を配置している。このため、従来では、処理対象基
板の中心ほど、エッチング処理が速く進行するなどの問
題が発生していた。
【０００８】本発明は、以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、マイクロ波を用いたプラズ
マを、処理容器内で均一に生成できるようにすることを
目的とする。
ためになされたものであり、マイクロ波を用いたプラズ
マを、処理容器内で均一に生成できるようにすることを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は、気密な処理容器内に配置された被処理基板を載置
する載置台と、この載置台に対向配置された平面アンテ
ナ部材と、この平面アンテナ部材に一端が接続されて他
端が短絡された主同軸線路と、この主同軸線路の軸方向
に垂直な同一平面上の主同軸線路の周面に配置されて同
一の周方向に離れるほど位相が遅れたマイクロ波が給電
される複数の給電部と、これら複数の給電部に所定の同
一周波数のマイクロ波を各々給電するマイクロ波供給手
段とを備えたものである。この発明によれば、主同軸線
路を伝搬するマイクロ波には、高次モードが励起する。
置は、気密な処理容器内に配置された被処理基板を載置
する載置台と、この載置台に対向配置された平面アンテ
ナ部材と、この平面アンテナ部材に一端が接続されて他
端が短絡された主同軸線路と、この主同軸線路の軸方向
に垂直な同一平面上の主同軸線路の周面に配置されて同
一の周方向に離れるほど位相が遅れたマイクロ波が給電
される複数の給電部と、これら複数の給電部に所定の同
一周波数のマイクロ波を各々給電するマイクロ波供給手
段とを備えたものである。この発明によれば、主同軸線
路を伝搬するマイクロ波には、高次モードが励起する。
【００１０】上記発明において、給電部に対する同一の
周方向に隣の給電部の位相の遅れは、給電部が配置され
た同一平面と主同軸線路の中心線との交点からみた給電
部と隣の給電部とのなす角の自然数倍となっていればよ
い。また、給電部が配置された同一平面と主同軸線路の
中心線との交点からみた給電部と隣の給電部とのなす角
は｛３６０／（Ｍ＋１）｝°（Ｍは給電部の数）以上と
すればよい。また、マイクロ波供給手段は、給電部と同
数が給電部に対応して各々設けられ、各々が互いに同期
して対応する給電部にマイクロ波を給電する構成として
もよい。
周方向に隣の給電部の位相の遅れは、給電部が配置され
た同一平面と主同軸線路の中心線との交点からみた給電
部と隣の給電部とのなす角の自然数倍となっていればよ
い。また、給電部が配置された同一平面と主同軸線路の
中心線との交点からみた給電部と隣の給電部とのなす角
は｛３６０／（Ｍ＋１）｝°（Ｍは給電部の数）以上と
すればよい。また、マイクロ波供給手段は、給電部と同
数が給電部に対応して各々設けられ、各々が互いに同期
して対応する給電部にマイクロ波を給電する構成として
もよい。
【００１１】上記発明において、給電部は、主同軸線路
の周面に等配してもよく、この中で、給電部を主同軸線
路の周面に４等分に配置する場合、マイクロ波供給手段
は、マイクロ波発生源と、このマイクロ波発生源から出
力されたマイクロ波を、１８０°位相の異なる２つの分
岐マイクロ波に分岐する主分岐手段と、この分岐手段で
分岐された一方の分岐マイクロ波の位相を他方の分岐マ
イクロ波の位相より９０°遅らせる位相遅延手段と、主
分岐手段で分岐された一方の分岐マイクロ波と、位相遅
延手段で位相が遅れた他方の分岐マイクロ波とを、各々
１８０°位相の異なる２つの供給マイクロ波に分岐する
２つの副分岐手段とから構成すればよい。また、上記発
明において、主同軸線路は、マイクロ波供給手段が供給
するマイクロ波の主同軸線路内での波長をλgとしたと
き、給電部から（２Ｎ−１）・λg／４（Ｎは自然数）
の箇所で短絡されている。
の周面に等配してもよく、この中で、給電部を主同軸線
路の周面に４等分に配置する場合、マイクロ波供給手段
は、マイクロ波発生源と、このマイクロ波発生源から出
力されたマイクロ波を、１８０°位相の異なる２つの分
岐マイクロ波に分岐する主分岐手段と、この分岐手段で
分岐された一方の分岐マイクロ波の位相を他方の分岐マ
イクロ波の位相より９０°遅らせる位相遅延手段と、主
分岐手段で分岐された一方の分岐マイクロ波と、位相遅
延手段で位相が遅れた他方の分岐マイクロ波とを、各々
１８０°位相の異なる２つの供給マイクロ波に分岐する
２つの副分岐手段とから構成すればよい。また、上記発
明において、主同軸線路は、マイクロ波供給手段が供給
するマイクロ波の主同軸線路内での波長をλgとしたと
き、給電部から（２Ｎ−１）・λg／４（Ｎは自然数）
の箇所で短絡されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。 ＜実施の形態１＞図１は、本発明の実施の形態における
マイクロ波処理装置の構成を概略的に示す断面図であ
る。ここでは、本発明をエッチング装置に適用した場合
を例にしている。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ
Ａ断面を示している。また、本実施の形態では、４つの
給電部を主同軸線路周面に等配した場合について説明す
る。
て図を参照して説明する。 ＜実施の形態１＞図１は、本発明の実施の形態における
マイクロ波処理装置の構成を概略的に示す断面図であ
る。ここでは、本発明をエッチング装置に適用した場合
を例にしている。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ
Ａ断面を示している。また、本実施の形態では、４つの
給電部を主同軸線路周面に等配した場合について説明す
る。
【００１３】はじめに、本実施の形態におけるエッチン
グ装置の構成に関して説明する。このエッチング装置
は、まず、側壁や底部がアルミニウムなどの導電部材か
ら構成された円筒形状の処理容器１０１と、円筒形状の
上部に配置される石英などの絶縁板１０２とを備え、処
理容器１０１と絶縁板１０２とで密閉容器が構成されて
いる。この密閉容器は、処理容器１０１の底部に設けた
排気口１０３より、これに連通する図示していない排気
手段により真空排気されることで、内部が所定の真空度
となるように構成されている。
グ装置の構成に関して説明する。このエッチング装置
は、まず、側壁や底部がアルミニウムなどの導電部材か
ら構成された円筒形状の処理容器１０１と、円筒形状の
上部に配置される石英などの絶縁板１０２とを備え、処
理容器１０１と絶縁板１０２とで密閉容器が構成されて
いる。この密閉容器は、処理容器１０１の底部に設けた
排気口１０３より、これに連通する図示していない排気
手段により真空排気されることで、内部が所定の真空度
となるように構成されている。
【００１４】上記密閉容器内には、エッチング対象の基
板が載置される載置台１０４と、これを支える冷却手段
を備えた支持台１０５と絶縁板１０６が配置されてい
る。絶縁板１０６は、処理容器１０１底部に固定され、
絶縁板１０６上に支持台１０５が固定され、支持台１０
５上に載置台１０４が固定されている。載置台１０４
は、給電線１０７を介してマッチングボックス１０８に
接続され、マッチングボックス１０８は、バイアス用の
高周波電源１０９に接続されている。この高周波電源１
０９は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を発生する。
また、処理容器１０１内には、導入管１１０を介して所
望のエッチングガスが導入できる。
板が載置される載置台１０４と、これを支える冷却手段
を備えた支持台１０５と絶縁板１０６が配置されてい
る。絶縁板１０６は、処理容器１０１底部に固定され、
絶縁板１０６上に支持台１０５が固定され、支持台１０
５上に載置台１０４が固定されている。載置台１０４
は、給電線１０７を介してマッチングボックス１０８に
接続され、マッチングボックス１０８は、バイアス用の
高周波電源１０９に接続されている。この高周波電源１
０９は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を発生する。
また、処理容器１０１内には、導入管１１０を介して所
望のエッチングガスが導入できる。
【００１５】一方、絶縁板１０２上部には、円板状の金
属体からなる平面アンテナ部材１２１が設けられてい
る。平面アンテナ部材１２１は、図１（ｂ）に示すよう
に、複数のスロット１２１ａが設けられている。また、
平面アンテナ部材１２１は、高さの低い中空円筒容器よ
りなる導波箱１２２の底板として構成されている。円板
状の導波箱１２２の中心には、主同軸線路１２３が接続
され、この同軸線路内部の内部導体１２４は、円板状の
平面アンテナ部材１２１の中央部に接続されている。ま
た、導波箱１２２内には、マイクロ波の波長を短くして
波長の短い管内波長とするために、所定の誘電率の誘電
体１２６を収容している。
属体からなる平面アンテナ部材１２１が設けられてい
る。平面アンテナ部材１２１は、図１（ｂ）に示すよう
に、複数のスロット１２１ａが設けられている。また、
平面アンテナ部材１２１は、高さの低い中空円筒容器よ
りなる導波箱１２２の底板として構成されている。円板
状の導波箱１２２の中心には、主同軸線路１２３が接続
され、この同軸線路内部の内部導体１２４は、円板状の
平面アンテナ部材１２１の中央部に接続されている。ま
た、導波箱１２２内には、マイクロ波の波長を短くして
波長の短い管内波長とするために、所定の誘電率の誘電
体１２６を収容している。
【００１６】主同軸線路１２３には、この軸方向に垂直
な同一平面上の主同軸線路１２３の周面に等配された第
１給電部１４１ａ，第２給電部１４１ｂ，第３給電部１
４１ｃ，第４給電部１４１ｄを介し、同一周波数のマイ
クロ波を各々給電する第１のマイクロ波供給部１４２
ａ，第２のマイクロ波供給部１４２ｂ，第３のマイクロ
波供給部１４２ｃ，第４のマイクロ波供給部１４２ｄか
らマイクロ波が給電される。第１〜第４給電部１４１ａ
〜１４１ｄと第１〜第４のマイクロ波供給部１４２ａ〜
１４２ｄは、各々同軸線路１４３ａ〜１４３ｄにより接
続されている。各給電部より給電されるマイクロ波は、
例えば２．４５ＧＨｚである。
な同一平面上の主同軸線路１２３の周面に等配された第
１給電部１４１ａ，第２給電部１４１ｂ，第３給電部１
４１ｃ，第４給電部１４１ｄを介し、同一周波数のマイ
クロ波を各々給電する第１のマイクロ波供給部１４２
ａ，第２のマイクロ波供給部１４２ｂ，第３のマイクロ
波供給部１４２ｃ，第４のマイクロ波供給部１４２ｄか
らマイクロ波が給電される。第１〜第４給電部１４１ａ
〜１４１ｄと第１〜第４のマイクロ波供給部１４２ａ〜
１４２ｄは、各々同軸線路１４３ａ〜１４３ｄにより接
続されている。各給電部より給電されるマイクロ波は、
例えば２．４５ＧＨｚである。
【００１７】また、第２〜第４のマイクロ波供給部１４
２ｂ〜１４２ｄが供給するマイクロ波は、第１のマイク
ロ波供給部１４２ａが供給するマイクロ波とは各々９０
°，１８０°，２７０°位相が異なっている。なお、主
同軸線路１２３は、給電部からマイクロ波供給部が供給
するマイクロ波の主同軸線路内における波長の４分の１
の長さの箇所で、金属板１２３ａにより短絡されてい
る。これは、Ｎを自然数，λgをマイクロ波の主同軸線
路内における波長とすると、（２Ｎ−１）・λg／４の
ときに共振して効率がよくなるからである。
２ｂ〜１４２ｄが供給するマイクロ波は、第１のマイク
ロ波供給部１４２ａが供給するマイクロ波とは各々９０
°，１８０°，２７０°位相が異なっている。なお、主
同軸線路１２３は、給電部からマイクロ波供給部が供給
するマイクロ波の主同軸線路内における波長の４分の１
の長さの箇所で、金属板１２３ａにより短絡されてい
る。これは、Ｎを自然数，λgをマイクロ波の主同軸線
路内における波長とすると、（２Ｎ−１）・λg／４の
ときに共振して効率がよくなるからである。
【００１８】本実施の形態における上記エッチング装置
によるプラズマ生成では、まず、処理容器１０１内を例
えば０．０１〜１０Ｐａ程度の真空度にしたら、次い
で、導入管１１０よりエッチングガスを所定の流量で処
理容器１０１内に導入する。処理容器１０１内にエッチ
ングガスが導入されたら、各マイクロ波供給部１４２ａ
〜１４２ｄから供給されるマイクロ波を同軸線路１４３
ａ〜１４３ｄ−主同軸線路１２３−導波箱１２２に伝搬
させ、平面アンテナ部材１２１より絶縁板１０２を介し
て処理容器１０１内にマイクロ波を導入させる。この処
理容器１０１内に導入したマイクロ波により、エッチン
グガスのプラズマが発生する。また、本エッチング装置
では、載置台１０４にバイアス高周波電力を印加してお
くことで、載置台１０４に負の電位を発生させ、生成し
ているプラズマからイオンの引き出しを行うようにして
いる。
によるプラズマ生成では、まず、処理容器１０１内を例
えば０．０１〜１０Ｐａ程度の真空度にしたら、次い
で、導入管１１０よりエッチングガスを所定の流量で処
理容器１０１内に導入する。処理容器１０１内にエッチ
ングガスが導入されたら、各マイクロ波供給部１４２ａ
〜１４２ｄから供給されるマイクロ波を同軸線路１４３
ａ〜１４３ｄ−主同軸線路１２３−導波箱１２２に伝搬
させ、平面アンテナ部材１２１より絶縁板１０２を介し
て処理容器１０１内にマイクロ波を導入させる。この処
理容器１０１内に導入したマイクロ波により、エッチン
グガスのプラズマが発生する。また、本エッチング装置
では、載置台１０４にバイアス高周波電力を印加してお
くことで、載置台１０４に負の電位を発生させ、生成し
ているプラズマからイオンの引き出しを行うようにして
いる。
【００１９】本実施の形態では、図２の断面図に示すよ
うに、主同軸線路１２３の軸方向に垂直な同一平面上に
第１〜第４給電部１４１ａ〜１４１ｄを備え、各々に同
軸線路１４３ａ〜１４３ｄを接続している。なお、図２
は、図１のＢＢ断面を示している。この同軸線路１４３
ａには、第１のマイクロ波供給部より、例えば２．４５
ＧＨｚのマイクロ波が給電されている。また、同軸線路
１４３ｂには、同軸線路１４３ａを導波しているマイク
ロ波と９０°位相が異なった同一の周波数のマイクロ波
が給電されている。また、同軸線路１４３ｃには、同軸
線路１４３ａを導波しているマイクロ波と１８０°位相
が異なった同一の周波数のマイクロ波が給電されてい
る。同様に、同軸線路１４３ｄには、同軸線路１４３ａ
を導波しているマイクロ波と２７０°位相が異なった同
一の周波数のマイクロ波が給電されている。すなわち、
隣り合う２つの給電部には、位相が９０°異なる同一の
周波数のマイクロ波が給電されている。
うに、主同軸線路１２３の軸方向に垂直な同一平面上に
第１〜第４給電部１４１ａ〜１４１ｄを備え、各々に同
軸線路１４３ａ〜１４３ｄを接続している。なお、図２
は、図１のＢＢ断面を示している。この同軸線路１４３
ａには、第１のマイクロ波供給部より、例えば２．４５
ＧＨｚのマイクロ波が給電されている。また、同軸線路
１４３ｂには、同軸線路１４３ａを導波しているマイク
ロ波と９０°位相が異なった同一の周波数のマイクロ波
が給電されている。また、同軸線路１４３ｃには、同軸
線路１４３ａを導波しているマイクロ波と１８０°位相
が異なった同一の周波数のマイクロ波が給電されてい
る。同様に、同軸線路１４３ｄには、同軸線路１４３ａ
を導波しているマイクロ波と２７０°位相が異なった同
一の周波数のマイクロ波が給電されている。すなわち、
隣り合う２つの給電部には、位相が９０°異なる同一の
周波数のマイクロ波が給電されている。
【００２０】このように主同軸線路１２３に給電するこ
とで、主同軸線路１２３を導波するマイクロ波では、図
３に示すような高次モードが励起する。図３は、ある時
点における主同軸線路１２３の断面における電界の状態
をみたものであり、上記のように給電された主同軸線路
では、点線で示す分布３０１のように電界が分布する。
この結果、本実施の形態によれば、図４（ｂ）に示すよ
うに、平面アンテナ部材１２１の中心に関して点対称の
位置にある２つのスロット１２１ａからの電界は、各々
同一の方向を向く成分となる。これに対し、従来では、
図４（ａ）に示すように、平面アンテナ部材６２１の中
心に対して点対称の位置にあるスロットからの電界は、
各々１８０°異なる方向を向く成分となっていた。
とで、主同軸線路１２３を導波するマイクロ波では、図
３に示すような高次モードが励起する。図３は、ある時
点における主同軸線路１２３の断面における電界の状態
をみたものであり、上記のように給電された主同軸線路
では、点線で示す分布３０１のように電界が分布する。
この結果、本実施の形態によれば、図４（ｂ）に示すよ
うに、平面アンテナ部材１２１の中心に関して点対称の
位置にある２つのスロット１２１ａからの電界は、各々
同一の方向を向く成分となる。これに対し、従来では、
図４（ａ）に示すように、平面アンテナ部材６２１の中
心に対して点対称の位置にあるスロットからの電界は、
各々１８０°異なる方向を向く成分となっていた。
【００２１】図４（ａ）に示すように、従来のように２
つの電界が１８０°異なる方向を向く成分の場合、平面
アンテナ部材６２１中心部において、２つの電界の垂直
成分が同一方向を向いているので、強調して強め合って
しまう。このため、図４（ｃ）に示すように、処理容器
内に生成されるプラズマ強度の分布をみると、処理容器
内の中心部分、すなわち平面アンテナ部材中心部が高い
状態となってしまう。
つの電界が１８０°異なる方向を向く成分の場合、平面
アンテナ部材６２１中心部において、２つの電界の垂直
成分が同一方向を向いているので、強調して強め合って
しまう。このため、図４（ｃ）に示すように、処理容器
内に生成されるプラズマ強度の分布をみると、処理容器
内の中心部分、すなわち平面アンテナ部材中心部が高い
状態となってしまう。
【００２２】これに対し、本実施の形態では、点対称な
スロットからの２つの電界が同一の方向を向いているの
で、図４（ｂ）に示すように、平面アンテナ部材１２１
中心部において、２つの電界の垂直成分が１８０°異な
る方向を向くようになり、垂直成分は打ち消し合う状態
となる。また、見方を変え、主同軸線路の中心部におけ
る４つの給電部から給電された各々の電界の垂直成分の
分布に注目する。ある時刻において、例えば、第１給電
部からの成分は１，第２給電部からの成分は０，第３給
電部からの成分は−１，第４給電部からの成分は０とな
る。このように、本実施の形態では、主同軸線路の中心
部における垂直成分の合成電界ＥZが０となる。このた
め、図４（ｄ）に示すように、処理容器内に生成される
プラズマ強度の分布をみると、処理容器内のほとんどの
領域で、プラズマ強度は均一な状態となる。
スロットからの２つの電界が同一の方向を向いているの
で、図４（ｂ）に示すように、平面アンテナ部材１２１
中心部において、２つの電界の垂直成分が１８０°異な
る方向を向くようになり、垂直成分は打ち消し合う状態
となる。また、見方を変え、主同軸線路の中心部におけ
る４つの給電部から給電された各々の電界の垂直成分の
分布に注目する。ある時刻において、例えば、第１給電
部からの成分は１，第２給電部からの成分は０，第３給
電部からの成分は−１，第４給電部からの成分は０とな
る。このように、本実施の形態では、主同軸線路の中心
部における垂直成分の合成電界ＥZが０となる。このた
め、図４（ｄ）に示すように、処理容器内に生成される
プラズマ強度の分布をみると、処理容器内のほとんどの
領域で、プラズマ強度は均一な状態となる。
【００２３】ところで、上記実施の形態では、異なる４
つのマイクロ波供給部を用い、０°，９０°，１８０
°，２７０°と位相の異なる同一周波数の４つのマイク
ロ波を、主同軸線路の軸方向に垂直な同一平面上に等配
された４つの給電部に各々給電するようにしたが、これ
に限るものではない。図５に示すように、１つのマイク
ロ波発生源５０１と９０°位相遅延手段５０２と矩形導
波管５１０とにより、０°，９０°，１８０°，２７０
°と位相の異なる４つのマイクロ波を生成して給電する
ようにしてもよい。
つのマイクロ波供給部を用い、０°，９０°，１８０
°，２７０°と位相の異なる同一周波数の４つのマイク
ロ波を、主同軸線路の軸方向に垂直な同一平面上に等配
された４つの給電部に各々給電するようにしたが、これ
に限るものではない。図５に示すように、１つのマイク
ロ波発生源５０１と９０°位相遅延手段５０２と矩形導
波管５１０とにより、０°，９０°，１８０°，２７０
°と位相の異なる４つのマイクロ波を生成して給電する
ようにしてもよい。
【００２４】以下、図５のマイクロ波供給手段について
説明する。マイクロ波発生源５０１より生成されたマイ
クロ波は、まず、矩形導波管５１０のＴ字分岐点（主分
岐手段）５１１で、位相０°のマイクロ波とこれより１
８０°位相が異なる位相１８０°のマイクロ波とに分岐
される。矩形導波管の場合、内部を導波するマイクロ波
はＴＥモードとなり、Ｔ字分岐点において自然と逆位相
となって（１８０°ずれて）１８０°異なる方向に導波
する。
説明する。マイクロ波発生源５０１より生成されたマイ
クロ波は、まず、矩形導波管５１０のＴ字分岐点（主分
岐手段）５１１で、位相０°のマイクロ波とこれより１
８０°位相が異なる位相１８０°のマイクロ波とに分岐
される。矩形導波管の場合、内部を導波するマイクロ波
はＴＥモードとなり、Ｔ字分岐点において自然と逆位相
となって（１８０°ずれて）１８０°異なる方向に導波
する。
【００２５】上記Ｔ字分岐点５１１で分岐した位相１８
０°のマイクロ波は、９０°位相遅延手段（位相遅延手
段）５０２により位相９０°のマイクロ波となり、Ｔ字
分岐点（副分岐手段）５１２で位相９０°のマイクロ波
とこれより１８０°位相が異なる位相２７０°のマイク
ロ波とに分岐される。また、Ｔ字分岐点５１１で分岐さ
れた位相０°のマイクロ波は、このままＴ字分岐点（副
分岐手段）５１３で位相０°のマイクロ波とこれより１
８０°位相が異なる位相１８０°のマイクロ波とに分岐
される。
０°のマイクロ波は、９０°位相遅延手段（位相遅延手
段）５０２により位相９０°のマイクロ波となり、Ｔ字
分岐点（副分岐手段）５１２で位相９０°のマイクロ波
とこれより１８０°位相が異なる位相２７０°のマイク
ロ波とに分岐される。また、Ｔ字分岐点５１１で分岐さ
れた位相０°のマイクロ波は、このままＴ字分岐点（副
分岐手段）５１３で位相０°のマイクロ波とこれより１
８０°位相が異なる位相１８０°のマイクロ波とに分岐
される。
【００２６】以上のことにより、図５のマイクロ波供給
手段により、１つのマイクロ波発生源から０°，９０
°，１８０°，２７０°と位相の異なる４つのマイクロ
波を生成することができる。この場合、Ｔ字分岐点５１
２，５１３の先の４つのマイクロ波出力部が、前述した
第１〜第４のマイクロ波供給部に相当するものとも考え
られる。前述した実施の形態のように、４つの異なるマ
イクロ波供給部を用いて０°，９０°，１８０°，２７
０°と位相の異なる４つのマイクロ波を生成する場合、
４つのマイクロ波供給部を同期させる必要がある。しか
しながら、図５に示すように、１つのマイクロ波発生源
より４つの位相の異なるマイクロ波を生成すれば、上記
のように同期させる必要が無くなり、装置を安価に構成
できるようになる。
手段により、１つのマイクロ波発生源から０°，９０
°，１８０°，２７０°と位相の異なる４つのマイクロ
波を生成することができる。この場合、Ｔ字分岐点５１
２，５１３の先の４つのマイクロ波出力部が、前述した
第１〜第４のマイクロ波供給部に相当するものとも考え
られる。前述した実施の形態のように、４つの異なるマ
イクロ波供給部を用いて０°，９０°，１８０°，２７
０°と位相の異なる４つのマイクロ波を生成する場合、
４つのマイクロ波供給部を同期させる必要がある。しか
しながら、図５に示すように、１つのマイクロ波発生源
より４つの位相の異なるマイクロ波を生成すれば、上記
のように同期させる必要が無くなり、装置を安価に構成
できるようになる。
【００２７】＜実施の形態２＞つぎに、本発明の他の形
態について説明する。上記実施の形態では、給電部を主
同軸線路の周面に４等分に配置する構成としたが、これ
に限るものではなく、例えば３等分に配置するようにし
てもよい。図６（ａ）は、本実施の形態における主同軸
線路１２３と、この主同軸線路１２３の周面に等配され
た３つの給電部６４１ａ，６４１ｂ，６４１ｃと、これ
ら給電部に接続される同軸線路１４３ａ，１４３ｂ，１
４３ｃとを示す断面図である。給電部６４１ａ，６４１
ｂ，６４１ｃは、主同軸線路１２３の周面に１２０°の
間隔で等配され、給電部６４１ｂには、給電部６４１ａ
より位相が１２０°遅れたマイクロ波が給電され、給電
部６４１ｃには、給電部６４１ａより位相が２４０°遅
れたマイクロ波が給電されている。
態について説明する。上記実施の形態では、給電部を主
同軸線路の周面に４等分に配置する構成としたが、これ
に限るものではなく、例えば３等分に配置するようにし
てもよい。図６（ａ）は、本実施の形態における主同軸
線路１２３と、この主同軸線路１２３の周面に等配され
た３つの給電部６４１ａ，６４１ｂ，６４１ｃと、これ
ら給電部に接続される同軸線路１４３ａ，１４３ｂ，１
４３ｃとを示す断面図である。給電部６４１ａ，６４１
ｂ，６４１ｃは、主同軸線路１２３の周面に１２０°の
間隔で等配され、給電部６４１ｂには、給電部６４１ａ
より位相が１２０°遅れたマイクロ波が給電され、給電
部６４１ｃには、給電部６４１ａより位相が２４０°遅
れたマイクロ波が給電されている。
【００２８】なお、図示していないが、前述した実施の
形態と同様に、各同軸線路には、各々マイクロ波供給部
より同一周波数のマイクロ波が、供給される構成となっ
ている。ただし、本実施の形態の場合は、各マイクロ波
供給部より１２０°ずつ位相が遅れたマイクロ波が、供
給される構成となっている。なお、図示していない他の
構成は、図１と同様であり、本実施の形態でも本発明を
エッチング装置に適用した場合を例にしている。
形態と同様に、各同軸線路には、各々マイクロ波供給部
より同一周波数のマイクロ波が、供給される構成となっ
ている。ただし、本実施の形態の場合は、各マイクロ波
供給部より１２０°ずつ位相が遅れたマイクロ波が、供
給される構成となっている。なお、図示していない他の
構成は、図１と同様であり、本実施の形態でも本発明を
エッチング装置に適用した場合を例にしている。
【００２９】本実施の形態によれば、３つのマイクロ波
供給部より供給されるマイクロ波Ａ，Ｂ，Ｃの主同軸線
路１２３における電界は、例えば図６（ｂ）に示すよう
に、マイクロ波Ａの位相が０°で、このマイクロ波Ａの
主同軸線路中心部における電界が「０」なら、マイクロ
波Ｂとマイクロ波Ｃは符号が異なり絶対値が同一の電界
となり、これらの合計は「０」となる。また、例えば図
６（ｃ）に示すように、マイクロ波Ａの位相が９０°
で、このマイクロ波Ａの主同軸線路中心部における電界
が「１」なら、マイクロ波Ｂとマイクロ波Ｃの電界は各
々「−０．５」となり、これらの合計は「０」となる。
どちらからも明らかなように、本実施の形態において
も、中心部の合成電界の垂直成分（ＥZ）は０となる。
供給部より供給されるマイクロ波Ａ，Ｂ，Ｃの主同軸線
路１２３における電界は、例えば図６（ｂ）に示すよう
に、マイクロ波Ａの位相が０°で、このマイクロ波Ａの
主同軸線路中心部における電界が「０」なら、マイクロ
波Ｂとマイクロ波Ｃは符号が異なり絶対値が同一の電界
となり、これらの合計は「０」となる。また、例えば図
６（ｃ）に示すように、マイクロ波Ａの位相が９０°
で、このマイクロ波Ａの主同軸線路中心部における電界
が「１」なら、マイクロ波Ｂとマイクロ波Ｃの電界は各
々「−０．５」となり、これらの合計は「０」となる。
どちらからも明らかなように、本実施の形態において
も、中心部の合成電界の垂直成分（ＥZ）は０となる。
【００３０】また、３つの給電部を主同軸線路の周面に
等配した場合、主同軸線路の中心部における合成電界Ｅ
Zは、以下に示す計算からも０となることがわかる。 ＥZ＝ｓｉｎＡ＋ｓｉｎＢ＋ｓｉｎＣ ＝ｓｉｎＡ＋ｓｉｎ（Ａ−１２０）＋ｓｉｎ（Ａ−２４０） ＝ｓｉｎＡ＋ｓｉｎ（Ａ＋６０−１８０）＋ｓｉｎ（Ａ−６０−１８０） ＝ｓｉｎＡ−ｓｉｎ（Ａ＋６０）−ｓｉｎ（Ａ−６０） ＝ｓｉｎＡ−｛ｓｉｎ（Ａ＋６０）＋ｓｉｎ（Ａ−６０）｝ ＝ｓｉｎＡ−２ｓｉｎＡｃｏｓ６０ ＝ｓｉｎＡ−ｓｉｎＡ ＝０
等配した場合、主同軸線路の中心部における合成電界Ｅ
Zは、以下に示す計算からも０となることがわかる。 ＥZ＝ｓｉｎＡ＋ｓｉｎＢ＋ｓｉｎＣ ＝ｓｉｎＡ＋ｓｉｎ（Ａ−１２０）＋ｓｉｎ（Ａ−２４０） ＝ｓｉｎＡ＋ｓｉｎ（Ａ＋６０−１８０）＋ｓｉｎ（Ａ−６０−１８０） ＝ｓｉｎＡ−ｓｉｎ（Ａ＋６０）−ｓｉｎ（Ａ−６０） ＝ｓｉｎＡ−｛ｓｉｎ（Ａ＋６０）＋ｓｉｎ（Ａ−６０）｝ ＝ｓｉｎＡ−２ｓｉｎＡｃｏｓ６０ ＝ｓｉｎＡ−ｓｉｎＡ ＝０
【００３１】したがって、図１に示した平面アンテナ部
材１２１中心部において、電界成分ＥZは打ち消し合う
状態となる。このため、処理容器１０１内に生成される
プラズマ強度の分布をみると、処理容器１０１内のほと
んどの領域で、プラズマ強度は均一な状態となる。
材１２１中心部において、電界成分ＥZは打ち消し合う
状態となる。このため、処理容器１０１内に生成される
プラズマ強度の分布をみると、処理容器１０１内のほと
んどの領域で、プラズマ強度は均一な状態となる。
【００３２】なお、本実施の形態では、３つの給電部を
主同軸線路の周面に等配したが、５つの給電部を主同軸
線路の周面に等配するようにしても、上記実施の形態と
同様である。５つの給電部を主同軸線路の周面に等配し
た場合、主同軸線路の中心部における合成電界ＥZは、
以下に示す計算からも０となることがわかる。なお、こ
こでは、上記実施例とは周面逆の方向に給電部の位相を
遅らせた場合に関して計算した。
主同軸線路の周面に等配したが、５つの給電部を主同軸
線路の周面に等配するようにしても、上記実施の形態と
同様である。５つの給電部を主同軸線路の周面に等配し
た場合、主同軸線路の中心部における合成電界ＥZは、
以下に示す計算からも０となることがわかる。なお、こ
こでは、上記実施例とは周面逆の方向に給電部の位相を
遅らせた場合に関して計算した。
【００３３】 ＥZ=sinA+sin(A+72)+sin(A+144)+sin(A+216)+sin(A+288) =sinA+sin(A-18+90)+sin(A-36+180)+sin(A+36+180)+sin(A+18+270) =sinA+cos(A-18)-sin(A-36)-sin(A+36)-cos(A+18) =sinA+｛cos(A-18)-cos(A+18)｝-｛sin(A-36)+sin(A+36)｝ =sinA+2sinAsin18-2sinAcos36 =sinA+0.618sinA-1.618sinA =０
【００３４】以上説明したことから明らかなように、４
つの給電部を主同軸線路の周面に等配した場合、給電部
に対する同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れは、３
６０°／４＝９０°とし、また３つの給電部を主同軸線
路の周面に等配した場合、給電部に対する同一の周方向
に隣の給電部の位相の遅れは、３６０°／３＝１２０°
とし、また５つの給電部を主同軸線路の周面に等配した
場合、給電部に対する同一の周方向に隣の給電部の位相
の遅れは、３６０°／５＝７２°とすれば、主同軸線路
の中心部における合成電界ＥZは「０」となる。すなわ
ち、２以上の自然数であるＭ個の給電部を主同軸線路の
周面に等配した場合、給電部に対する同一の周方向に隣
の給電部の位相の遅れは、３６０°／Ｍとすれば、上記
実施の形態と同様の効果が得られるようになる。
つの給電部を主同軸線路の周面に等配した場合、給電部
に対する同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れは、３
６０°／４＝９０°とし、また３つの給電部を主同軸線
路の周面に等配した場合、給電部に対する同一の周方向
に隣の給電部の位相の遅れは、３６０°／３＝１２０°
とし、また５つの給電部を主同軸線路の周面に等配した
場合、給電部に対する同一の周方向に隣の給電部の位相
の遅れは、３６０°／５＝７２°とすれば、主同軸線路
の中心部における合成電界ＥZは「０」となる。すなわ
ち、２以上の自然数であるＭ個の給電部を主同軸線路の
周面に等配した場合、給電部に対する同一の周方向に隣
の給電部の位相の遅れは、３６０°／Ｍとすれば、上記
実施の形態と同様の効果が得られるようになる。
【００３５】＜実施の形態３＞つぎに、本発明の他の形
態について説明する。上記実施の形態では、給電部を主
同軸線路の周面に等配する構成としたが、これに限るも
のではない。以下、互いに異なる間隔に、３つの給電部
を配置した場合を例に説明する。図７（ａ）は、本実施
の形態における主同軸線路１２３と、この主同軸線路１
２３の周面に配置された３つの給電部７４１ａ，７４１
ｂ，７４１ｃと、これら給電部に接続される同軸線路１
４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃとを示す断面図である。
態について説明する。上記実施の形態では、給電部を主
同軸線路の周面に等配する構成としたが、これに限るも
のではない。以下、互いに異なる間隔に、３つの給電部
を配置した場合を例に説明する。図７（ａ）は、本実施
の形態における主同軸線路１２３と、この主同軸線路１
２３の周面に配置された３つの給電部７４１ａ，７４１
ｂ，７４１ｃと、これら給電部に接続される同軸線路１
４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃとを示す断面図である。
【００３６】本実施の形態では、各給電部の配置間隔は
不均等であり、まず各給電部が配置された同一平面と主
同軸線路１２３の中心線との交点からみた給電部７４１
ａと隣の給電部７４１ｂとのなす角が、１３０°となっ
ている。また、各給電部が配置された同一平面と主同軸
線路１２３の中心線との交点からみた給電部７４１ａと
隣の給電部７４１ｃとのなす角が、２４０°となってい
る。
不均等であり、まず各給電部が配置された同一平面と主
同軸線路１２３の中心線との交点からみた給電部７４１
ａと隣の給電部７４１ｂとのなす角が、１３０°となっ
ている。また、各給電部が配置された同一平面と主同軸
線路１２３の中心線との交点からみた給電部７４１ａと
隣の給電部７４１ｃとのなす角が、２４０°となってい
る。
【００３７】加えて、本実施の形態では、給電部７４１
ｂには、給電部７４１ａより位相が１３０°遅れたマイ
クロ波が給電され、給電部７４１ｃには、給電部７４１
ａより位相が２４０°遅れたマイクロ波が給電されてい
る。なお、図示していないが、前述した実施の形態と同
様に、各同軸線路には、各々マイクロ波供給部より同一
周波数のマイクロ波が供給される構成となっている。ま
た、図示していない他の構成は、図１と同様であり、本
実施の形態でも本発明をエッチング装置に適用した場合
を例にしている。
ｂには、給電部７４１ａより位相が１３０°遅れたマイ
クロ波が給電され、給電部７４１ｃには、給電部７４１
ａより位相が２４０°遅れたマイクロ波が給電されてい
る。なお、図示していないが、前述した実施の形態と同
様に、各同軸線路には、各々マイクロ波供給部より同一
周波数のマイクロ波が供給される構成となっている。ま
た、図示していない他の構成は、図１と同様であり、本
実施の形態でも本発明をエッチング装置に適用した場合
を例にしている。
【００３８】本実施の形態によれば、３つのマイクロ波
供給部より供給されるマイクロ波Ａ，Ｂ，Ｃの主同軸線
路１２３における電界は、例えば図７（ｂ）に示すよう
に、マイクロ波Ａの位相が０°で、このマイクロ波Ａの
主同軸線路中心部における電界が「０」なら、マイクロ
波Ｂとマイクロ波Ｃは符号が異なる電界となる。したが
って、給電部を等配しなくても、主同軸線路１２３の中
心部の合成電界の垂直成分ＥZの強度が、前述した従来
の技術に比較して、緩和されるようになる。
供給部より供給されるマイクロ波Ａ，Ｂ，Ｃの主同軸線
路１２３における電界は、例えば図７（ｂ）に示すよう
に、マイクロ波Ａの位相が０°で、このマイクロ波Ａの
主同軸線路中心部における電界が「０」なら、マイクロ
波Ｂとマイクロ波Ｃは符号が異なる電界となる。したが
って、給電部を等配しなくても、主同軸線路１２３の中
心部の合成電界の垂直成分ＥZの強度が、前述した従来
の技術に比較して、緩和されるようになる。
【００３９】同様に、２以上の自然数であるｎ個の給電
部を主同軸線路の周面に配置した場合、給電部に対する
同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れを、給電部が配
置された同一平面と主同軸線路の中心線との交点からみ
た給電部と隣の給電部とのなす角とすれば、主同軸線路
の中心部の合成電界ＥZの強度が、前述した従来の技術
に比較して、緩和されるようになる。ただし、給電部が
配置された同一平面と主同軸線路の中心線との交点から
みた各々の給電部間のなす角度は、｛３６０／（Ｍ＋
１）｝°（Ｍは給電部の数）以上としたほうがよい。こ
の角度をあまり狭くすると、上記合成電界ＥZの強度緩
和効果があまり得られない。
部を主同軸線路の周面に配置した場合、給電部に対する
同一の周方向に隣の給電部の位相の遅れを、給電部が配
置された同一平面と主同軸線路の中心線との交点からみ
た給電部と隣の給電部とのなす角とすれば、主同軸線路
の中心部の合成電界ＥZの強度が、前述した従来の技術
に比較して、緩和されるようになる。ただし、給電部が
配置された同一平面と主同軸線路の中心線との交点から
みた各々の給電部間のなす角度は、｛３６０／（Ｍ＋
１）｝°（Ｍは給電部の数）以上としたほうがよい。こ
の角度をあまり狭くすると、上記合成電界ＥZの強度緩
和効果があまり得られない。
【００４０】ところで、上記実施の形態では、複数の給
電部における主同軸線路を１周したときの位相差を３６
０°とし、主同軸線路の有効周囲長（図８）をおよそ波
長程度（約λgから１．５λg程度が望ましい）とした
が、これに限るものではない。例えば４つの給電部を主
同軸線路の周面に等配した場合、給電部に対する同一の
周方向に隣の給電部の位相の遅れを７２０°／４＝１８
０°としてもよい。この場合、主同軸線路の有効周囲長
をおよそ２波長程度（約２λgから２．５λg程度が望ま
しい）とすれば、４つの給電部から給電されたマイクロ
波の中心部分における電界強度は、図９に示すようにな
り、主同軸線路１２３の中心部の合成電界の垂直成分Ｅ
Zの強度が０になる。
電部における主同軸線路を１周したときの位相差を３６
０°とし、主同軸線路の有効周囲長（図８）をおよそ波
長程度（約λgから１．５λg程度が望ましい）とした
が、これに限るものではない。例えば４つの給電部を主
同軸線路の周面に等配した場合、給電部に対する同一の
周方向に隣の給電部の位相の遅れを７２０°／４＝１８
０°としてもよい。この場合、主同軸線路の有効周囲長
をおよそ２波長程度（約２λgから２．５λg程度が望ま
しい）とすれば、４つの給電部から給電されたマイクロ
波の中心部分における電界強度は、図９に示すようにな
り、主同軸線路１２３の中心部の合成電界の垂直成分Ｅ
Zの強度が０になる。
【００４１】このように、Ｍ個の給電部を主同軸線路の
周面に配置した場合、給電部に対する同一の周方向に隣
の給電部の位相の遅れを、給電部が配置された同一平面
と主同軸線路の中心線との交点からみた給電部と隣の給
電部とのなす角のＬ（自然数）倍とすれば、上記実施の
形態と同様の効果が得られるようになる。この場合、主
同軸線路の有効周囲長は、およそＬ×λg〜（Ｌ＋１）
×λg、特にＬ×λgから｛Ｌ＋（１／２）｝×λg程度
が望ましい。λgは、主同軸線路内のマイクロ波の波長
である。
周面に配置した場合、給電部に対する同一の周方向に隣
の給電部の位相の遅れを、給電部が配置された同一平面
と主同軸線路の中心線との交点からみた給電部と隣の給
電部とのなす角のＬ（自然数）倍とすれば、上記実施の
形態と同様の効果が得られるようになる。この場合、主
同軸線路の有効周囲長は、およそＬ×λg〜（Ｌ＋１）
×λg、特にＬ×λgから｛Ｌ＋（１／２）｝×λg程度
が望ましい。λgは、主同軸線路内のマイクロ波の波長
である。
【００４２】なお、上記実施の形態は、本発明に係るプ
ラズマ処理装置をエッチング装置に適用した場合を例に
説明したが、例えば、プラズマＣＶＤ装置などの他のプ
ラズマ処理装置に適用してもよいことはいうまでもな
い。また、図１０に示すように、第１〜第４給電部１４
１ａ〜１４１ｄに接続する同軸線路１４３ａ〜１４３ｄ
の途中に、各々負荷整合器１００１を設置するようにし
てもよい。加えて、負荷整合器１００１に複数の方向性
結合器から構成された電力検出器を付加し、自動負荷整
合器とすれば、さらによい結果が得られる。
ラズマ処理装置をエッチング装置に適用した場合を例に
説明したが、例えば、プラズマＣＶＤ装置などの他のプ
ラズマ処理装置に適用してもよいことはいうまでもな
い。また、図１０に示すように、第１〜第４給電部１４
１ａ〜１４１ｄに接続する同軸線路１４３ａ〜１４３ｄ
の途中に、各々負荷整合器１００１を設置するようにし
てもよい。加えて、負荷整合器１００１に複数の方向性
結合器から構成された電力検出器を付加し、自動負荷整
合器とすれば、さらによい結果が得られる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
平面アンテナ部材にマイクロ波を給電する主同軸線路に
おいては、高次モードが励起した状態となるので、平面
アンテナ部材から放射されるマイクロ波の垂直方向の電
界成分が均一となり、マイクロ波を用いたプラズマを、
処理容器内で均一に生成できるようになるという優れた
効果が得られる。
平面アンテナ部材にマイクロ波を給電する主同軸線路に
おいては、高次モードが励起した状態となるので、平面
アンテナ部材から放射されるマイクロ波の垂直方向の電
界成分が均一となり、マイクロ波を用いたプラズマを、
処理容器内で均一に生成できるようになるという優れた
効果が得られる。
【図１】 本発明の実施の形態におけるプラズマ処理装
置の構成を示す断面図（ａ）と平面アンテナ部材（ｂ）
である。
置の構成を示す断面図（ａ）と平面アンテナ部材（ｂ）
である。
【図２】 図１のＢＢ断面を示す断面図である。
【図３】 図１の主同軸線路１２３における電界分布を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】 平面アンテナ部材から放射されるマイクロ波
の電界を示す説明図とこのマイクロ波により生成するプ
ラズマの分布を示す分布図である。
の電界を示す説明図とこのマイクロ波により生成するプ
ラズマの分布を示す分布図である。
【図５】 本発明の他の形態におけるマイクロ波供給手
段の構成を示す構成図である。
段の構成を示す構成図である。
【図６】 本発明の他の形態におけるプラズマ処理装置
の一部構成を示す断面図（ａ）と電界の分布を示す説明
図（ｂ），（ｃ）である。
の一部構成を示す断面図（ａ）と電界の分布を示す説明
図（ｂ），（ｃ）である。
【図７】 本発明の他の形態におけるプラズマ処理装置
の一部構成を示す断面図（ａ）と電界の分布を示す説明
図（ｂ）である。
の一部構成を示す断面図（ａ）と電界の分布を示す説明
図（ｂ）である。
【図８】 主同軸線路の有効周囲長を説明する説明図で
ある。
ある。
【図９】 本発明の他の形態におけるプラズマ処理装置
の主同軸線路における電界の分布を示す説明図である。
の主同軸線路における電界の分布を示す説明図である。
【図１０】 本発明の他の形態におけるプラズマ処理装
置の一部構成を示す構成図である。
置の一部構成を示す構成図である。
【図１１】 従来よりあるプラズマ処理装置の構成を示
す断面図である。
す断面図である。
１０１…処理容器、１０２…絶縁板、１０３…排気口、
１０４…載置台、１０５…支持台、１０６…絶縁板、１
０７…給電線、１０８…マッチングボックス、１０９…
高周波電源、１１０…導入管、１２１…平面アンテナ部
材、１２１ａ…スロット、１２２…導波箱、１２３…主
同軸線路、１２４…内部導体、１２６…誘電体、１４１
ａ…第１給電部、１４１ｂ…第２給電部、１４１ｃ…第
３給電部、１４１ｄ…第４給電部、１４２ａ…第１のマ
イクロ波供給部、１４２ｂ…第２のマイクロ波供給部、
１４２ｃ…第３のマイクロ波供給部、１４２ｄ…第４の
マイクロ波供給部、１４３ａ〜１４３ｄ…同軸線路、９
０１…処理容器、９０２…絶縁板、９０３…排気口、９
０４…載置台、９０５…支持台、９０６…絶縁板、９０
７…給電線、９０８…マッチングボックス、９０９…高
周波電源、９１０…導入管、９２１…平面アンテナ部
材、９２２…導波箱、９２３…同軸線路、９２４…内部
導体、９２３…同軸線路、９２４…内部導体、９２５…
マイクロ波発生器、９２６…誘電体。
１０４…載置台、１０５…支持台、１０６…絶縁板、１
０７…給電線、１０８…マッチングボックス、１０９…
高周波電源、１１０…導入管、１２１…平面アンテナ部
材、１２１ａ…スロット、１２２…導波箱、１２３…主
同軸線路、１２４…内部導体、１２６…誘電体、１４１
ａ…第１給電部、１４１ｂ…第２給電部、１４１ｃ…第
３給電部、１４１ｄ…第４給電部、１４２ａ…第１のマ
イクロ波供給部、１４２ｂ…第２のマイクロ波供給部、
１４２ｃ…第３のマイクロ波供給部、１４２ｄ…第４の
マイクロ波供給部、１４３ａ〜１４３ｄ…同軸線路、９
０１…処理容器、９０２…絶縁板、９０３…排気口、９
０４…載置台、９０５…支持台、９０６…絶縁板、９０
７…給電線、９０８…マッチングボックス、９０９…高
周波電源、９１０…導入管、９２１…平面アンテナ部
材、９２２…導波箱、９２３…同軸線路、９２４…内部
導体、９２３…同軸線路、９２４…内部導体、９２５…
マイクロ波発生器、９２６…誘電体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠原 己拔 神奈川県横浜市緑区中山町1119 日本高周 波株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 FA01 JA19 KA30 KA46 LA15 5F004 AA01 BA13 BB14 BB18 CA03 5F045 AA09 BB02 EH02 EH03 EH04 EH19
Claims (7)
- 【請求項１】 気密な処理容器内に配置された被処理基
板を載置する載置台と、 この載置台に対向配置された平面アンテナ部材と、 この平面アンテナ部材に一端が接続されて他端が短絡さ
れた主同軸線路と、 この主同軸線路の軸方向に垂直な同一平面上の前記主同
軸線路の周面に配置されて同一の周方向に離れるほど位
相が遅れたマイクロ波が給電される複数の給電部と、 これら複数の給電部に所定の同一周波数のマイクロ波を
各々給電するマイクロ波供給手段とを備えたことを特徴
と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、前記給電部に対する前記同一の周方向で隣の給電部
の位相の遅れは、前記給電部が配置された同一平面と前
記主同軸線路の中心線との交点からみた前記給電部と前
記隣の給電部とのなす角の自然数倍であることを特徴と
するプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 請求項２記載のプラズマ処理装置におい
て、複数の前記給電部が配置された同一平面と前記主同
軸線路の中心線との交点からみた前記給電部と前記隣の
給電部とのなす角は｛３６０／（Ｍ＋１）｝°（Ｍは給
電部の数）以上であることを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項４】 請求項１または２記載のプラズマ処理装
置において、前記給電部は、前記主同軸線路の周面に等
配されたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のプ
ラズマ処理装置において、前記主同軸線路は、前記マイ
クロ波供給手段が供給するマイクロ波の前記主同軸線路
内での波長をλgとしたとき、前記給電部から（２Ｎ−
１）・λg／４（Ｎは自然数）の箇所で短絡されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載のプ
ラズマ処理装置において、前記マイクロ波供給手段は、
前記給電部と同数が前記給電部に対応して各々設けら
れ、各々が互いに同期して対応する前記給電部にマイク
ロ波を給電することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項７】 請求項４記載のプラズマ処理装置におい
て、 前記給電部は、前記主同軸線路の周面に４等分に配置さ
れ、 前記マイクロ波供給手段は、 マイクロ波発生源と、 このマイクロ波発生源から出力されたマイクロ波を１８
０°位相の異なる２つの分岐マイクロ波に分岐する主分
岐手段と、 この分岐手段で分岐された一方の分岐マイクロ波の位相
を他方の分岐マイクロ波の位相より９０°遅らせる位相
遅延手段と、 前記主分岐手段で分岐された一方の分岐マイクロ波と前
記位相遅延手段で位相が遅れた他方の分岐マイクロ波と
を各々１８０°位相の異なる２つの供給マイクロ波に分
岐する２つの副分岐手段とから構成されたことを特徴と
するプラズマ処理装置。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000178821A JP4523118B2 (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | プラズマ処理装置 |
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|---|---|
| JP2001358127A true JP2001358127A (ja) | 2001-12-26 |
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| US20060233682A1 (en) * | 2002-05-08 | 2006-10-19 | Cherian Kuruvilla A | Plasma-assisted engine exhaust treatment |
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-
2000
- 2000-06-14 JP JP2000178821A patent/JP4523118B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-06-13 US US09/879,205 patent/US6657151B2/en not_active Expired - Fee Related
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