JP2003109941A - プラズマ処理装置および表面処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置および表面処理方法

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plasma
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 条件によらずに均一なマイクロ波をプラズマ
処理室内に導入できるプラズマ処理装置およびそれを用
いた表面処理方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 排気手段１０７によりプラズマ処理室１
０１内を排気し、複数のスロット１１５がプラズマ処理
室１０１側の被処理体１０２の被処理面に対向した同一
平面の周方向に所定間隔で穿孔されて設けられる環状導
波管１１０を介して、プラズマ処理室１０１内にマイク
ロ波を供給し、プラズマ処理室１０１内でプラズマを発
生させるプラズマ処理装置において、環状導波管１１０
は入力側導波路１１１と出力側導波路１１２との２層に
分かれ、各導波路間には周方向に所定間隔でスロット１
１４が穿孔されて設けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理室側
に複数のスロットが設けられる環状導波管を介してプラ
ズマ処理室にマイクロ波を導入し、プラズマ処理室でプ
ラズマを発生させるプラズマ処理装置およびそれを用い
た表面処理方法、並びに素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波をプラズマ生起用の励起源と
して使用するプラズマ処理装置としては、エッチング装
置、アッシング装置、ＣＶＤ装置、ドーピング装置等が
知られている。
【０００３】トランジスタ、ダイオード、ＬＳＩなどの
半導体素子は、半導体素子が多数形成される半導体基板
（ウエハ）に上記プラズマ処理装置など多数の装置を用
いて各種表面処理が施されて製造される。
【０００４】マイクロ波プラズマエッチング装置を使用
する被処理体のエッチング処理は、例えば次のようにし
て行われる。即ち、マイクロ波プラズマエッチング装置
のプラズマ処理室内にエッチャントガスを導入し、同時
にマイクロ波エネルギーを投入してエッチャントガスを
励起、分解して、プラズマ処理室内に配された被処理体
の表面をエッチングする。
【０００５】また、マイクロ波プラズマアッシング装置
を使用する被処理体のアッシング処理は、例えば次のよ
うにして行われる。即ち、マイクロ波プラズマアッシン
グ装置のプラズマ処理室内にアッシングガスを導入し、
同時にマイクロ波エネルギーを投入してアッシングガス
を励起、分解して、プラズマ処理室内に配された被処理
体の表面をアッシングする。
【０００６】また、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を使
用する被処理体の成膜処理は、例えば次のようにして行
われる。即ち、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置のプラズ
マ処理室内に反応ガスを導入し、同時にマイクロ波エネ
ルギーを投入して反応ガスを励起、分解して、プラズマ
処理室内に配された被処理体上に堆積膜を形成する。
【０００７】また、マイクロ波プラズマドーピング装置
を使用する被処理体のドーピング処理は、例えば次のよ
うにして行われる。即ち、マイクロ波プラズマドーピン
グ装置のプラズマ処理室内にドーピングガスを導入し、
同時にマイクロ波エネルギーを投入して反応ガスを励
起、分解して、プラズマ処理室内に配された被処理体の
表面にドーピングを行う。
【０００８】マイクロ波プラズマ処理装置においては、
ガスの励起源として高い周波数を持つマイクロ波を使用
することから、電子加速の回数が増加するので電子密度
が高くなり、ガス分子を効率的に電離、励起させること
ができる。それゆえ、マイクロ波プラズマ処理装置につ
いては、ガスの電離効率、励起効率及び分解効率が高
く、高速に低温でも高品質処理できるといった利点を有
する。また、マイクロ波が誘電体を透過する性質を有す
ることから、プラズマ処理装置を無電極放電タイプのも
のとして構成でき、これがゆえに高清浄なプラズマ処理
を行い得るという利点もある。
【０００９】こうしたマイクロ波プラズマ処理装置の更
なる高速化のために、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）を利用したプラズマ処理装置も実用化されてきてい
る。ＥＣＲは、磁束密度が８７．５ｍＴの場合、磁力線
の周りを電子が回転する電子サイクロトロン周波数が、
マイクロ波の一般的な周波数２．４５ＧＨｚと一致し、
電子がマイクロ波を共鳴的に吸収して加速され、高密度
プラズマが発生する現象である。
【００１０】マイクロ波プラズマ処理装置の例として、
近年、マイクロ波の均一で効率的な導入装置として複数
の直線状スロットが平板状Ｈ面に放射状に形成された無
終端環状導波管を用いた装置が提案されている（特開平
１０−２３３２９５号公報）。このマイクロ波プラズマ
処理装置を図５（ａ）に、そのプラズマ発生機構を図５
（ｂ）に示す。９０１はプラズマ処理室、９０２は被処
理体、９０３は基体９０２の支持体、９０４は基体９０
２の温度を調節する手段、９０５は高周波バイアス印加
手段、９０６は処理用ガス導入手段、９０７は排気手
段、９０８は排気コンダクタンス調整手段、９０９はプ
ラズマ処理室９０１を大気側と分離する誘電体、９１０
はマイクロ波を誘電体９０９を透してプラズマ処理室９
０１に導入するためのスロット付無終端環状導波管、９
１２は無終端環状導波管９１０内のマイクロ波導波路、
９１３は無終端環状導波管９１０内に導入されたマイク
ロ波を左右に分配するＥ分岐、９１５はスロット、９１
６はスロット９１５を通して導入され誘電体９０９の表
面を伝播する表面波、９１７は隣接するスロットから導
入された表面波９１６同士の干渉により生じた表面定在
波、９１８は表面定在波９１７により生じた表面プラズ
マ、９１９は表面プラズマ９１８の拡散により生じたバ
ルクプラズマである。
【００１１】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行う。排気手段９０７を介してプラズマ処理室９０１
内を真空排気する。続いてプラズマ処理用ガスを処理用
ガス導入手段９０６を介して所定の流量でプラズマ処理
室９０１内に導入する。次にプラズマ処理室９０１と排
気手段９０７との間に設けられたコンダクタンス調整手
段９０８を調整し、プラズマ処理室９０１内を所定の圧
力に保持する。必要に応じて、高周波バイアス印加手段
９０５を介して被処理体９０２にバイアスを印加する。
【００１２】マイクロ波電源（不図示）より所望の電力
を無終端環状導波管９１０を介してプラズマ処理室９０
１内に供給する。この際、無終端環状導波管９１０内に
導入されたマイクロ波は、Ｅ分岐９１３で左右に二分配
され、自由空間よりも長い管内波長をもって導波路９１
２を伝搬する。分配されたマイクロ波同士は干渉しあ
い、管内波長の１／２毎に定在波９１７を生じる。
【００１３】電流が最大になる位置、即ち、隣接する２
つの定在波の間で無終端環状導波管９１０内のマイクロ
波導波路９１２の中央、に設置されたスロット９１５か
ら誘電体９０９を透してプラズマ処理室９０１に導入さ
れたマイクロ波は、スロット９１５近傍にプラズマを生
成する。生成したプラズマの電子密度が、 ｎec＝ε0ｍeω2／ｅ2 ［ε0：真空誘電率，ｍe：電子質量，ω：電源角周波
数，ｅ：電子電荷］で表されるカットオフ密度（電源周
波数２．４５ＧＨｚの場合、７×１０10cｍ- 3）を超え
ると、マイクロ波はプラズマ中を伝搬できなくなり、さ
らに電子密度が増加し、 ｎes＝（１＋εd）ε0ｍeω2／ｅ2 ［εd：誘電体窓比誘電率］で表される真正表面波モー
ドの閾値密度（石英窓［εd：３．８］の場合３．４×
１０11cｍ-3，ＡｌＮ窓［εd：９．８］の場合７．６×
１０11cｍ-3）を超え、 δ＝Ｃ／ωp＝Ｃ（ε0ｍe／ｅ2ｎe）1/2 ＝（２／ωμ0σ）1/2 ［Ｃ：光速，ωp：電子プラズマ角周波数，μ0：真空透
磁率，σ：プラズマ導電率］で表される表皮厚が十分薄
くなる（例えば、電子密度が１×１０12cｍ-3以上にな
ると、表皮厚は１０ｍｍ以下になる）と、誘電体９０９
の表面を表面波９１６として伝搬する。隣接するスロッ
ト９１５から導入された表面波９１６同士が干渉し、 λs＝λw｛１−（ε0ｍeω2／ｅ2ｎe）1/2｝ ［λw：完全導体間誘電体窓内マイクロ波波長］で表さ
れる表面波９１６の波長の１／２毎に表面定在波９１７
の腹を生じる。プラズマ処理室９０１にしみ出したこの
表面定在波９１７によって電子が加速され表面プラズマ
９１８が生じる。更に、表面プラズマ９１８の拡散によ
りバルクプラズマ９１９が生じる。このようにして生成
する表面波干渉プラズマ（ＳＩＰ：Surface-wave Inter
fered Plasma）は、表面プラズマ９１８とバルクプラズ
マ９１９の２層構造を有する。この時に処理用ガス導入
手段９０６を介して処理用ガスをプラズマ処理室９０１
内に導入しておくと処理用ガスは発生した高密度プラズ
マにより励起され、支持体９０３上に載置された被処理
体９０２の表面を処理する。
【００１４】このようなマイクロ波プラズマ処理装置を
用いることにより、圧力１．３３Ｐａ、マイクロ波パワ
ー３ｋＷの条件で、直径３００ｍｍ以上の大口径空間に
±３％以内の均一性をもって、電子密度２×１０12ｃｍ
-3以上、電子温度３ｅＶ以下、プラズマ電位１５Ｖ以下
の高密度低電子温度プラズマが発生できるので、ガスを
充分に反応させ活性な状態で基板に供給でき、かつ入射
イオンやチャージアップによる基板表面ダメージも低減
するので、高品質で高速な処理が可能になる。
【００１５】また、アッシング処理などで使用する１３
３Ｐａ程度の高圧条件では電子密度５×１０12cｍ-3以
上の高密度プラズマが誘電体窓９０９近傍に局所的に発
生するので、高速で極めて低ダメージな処理が可能にな
る。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
装置においてプラズマ処理室にマイクロ波を導入した場
合、圧力やマイクロ波パワーなどの条件変化により導波
管の周方向におけるマイクロ波の均一性が低下し、発生
プラズマの均一性も低下する場合があった。
【００１７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、条件によらずに均一なマイクロ波をプラズマ処理
室内に導入できるプラズマ処理装置およびそれを用いた
表面処理方法、並びに素子の製造方法を提供することを
目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、プラズマ処理室内にガスを導入し、複
数のスロットが前記プラズマ処理室側の被処理体の被処
理面に対向した同一平面の周方向に所定間隔で設けられ
た環状導波管を介して、前記プラズマ処理室内にマイク
ロ波を供給し、前記プラズマ処理室内でプラズマを発生
させるプラズマ処理装置において、前記環状導波管は入
力側導波路と出力側導波路とを備え、該各導波路間には
周方向に所定間隔でスロットが穿孔されて設けられてい
ることを特徴とする。これにより、より一層高速かつ高
品質な処理を均一に行うことが可能になる。
【００１９】そして、前記入力側導波路には、前記環状
導波管の中心を軸に周方向に所定間隔で設けられた導入
口から導入された前記マイクロ波が導入されることが好
ましい。
【００２０】また、前記導入口からは分配されたマイク
ロ波が導入され、前記入力側導波路の一周長が該マイク
ロ波の管内波長の奇数倍のときはＨ分岐により分配さ
れ、偶数倍のときはＥ分岐により分配され、前記導入口
が設けられる所定間隔は１８０度であることが好まし
い。
【００２１】さらに、前記入力側の導波路に導入される
マイクロ波は矩形導波管を介して導入され、前記入力側
の導波路の内断面は該矩形導波管の内断面と同一寸法で
あることが好ましい。
【００２２】また、前記各導波路間に設けられたスロッ
トは放射状に設けられ、該スロットの中心半径ｒs2は、
前記各導波路の中心半径をそれぞれ、ｒg2、ｒg1とする
と、 ｒs2≒（ｒg2＋ｒg1）／２ であることが好ましい。
【００２３】そして、前記出力側の導波路の中心半径ｒ
g1は、前記プラズマ処理室側に設けられたスロットの中
心半径ｒs1と実質的に等しく、隣接する該スロット間に
励起される表面定在波の腹の数をｎl、表面波の波長を
λs、前記出力側の導波路の一周長の該出力側の導波路
内における前記マイクロ波の管内波長に対する倍率をｎ
gとすると、 ｒg1≒ｎlλs／２ｔａｎ[(π／２ｎg)][１＋ｃｏｓ（π
／ｎg）] であることが好ましい。
【００２４】さらに、前記導波管間のスロットの長さｌ
s1は、前記出力側の導波路内の管内波長をλg1とする
と、 ｌs1≒λg1／４ であることが好ましいものである。
【００２５】本発明の前記環状導波管と前記プラズマ処
理室間には誘電体窓が設けられていて、該誘電体窓の主
成分は窒化アルミニウムであることが好ましい。
【００２６】また、前記プラズマ処理室内で前記被処理
体を支持する基体支持手段に、高周波バイアスを印加す
る高周波バイアス印加手段をさらに有することが好まし
い。
【００２７】そして、本発明の表面処理方法は、上述し
たプラズマ処理装置を用いて、前記被処理体の被処理面
を表面処理することを特徴とする。
【００２８】本発明における前記表面処理は、エッチン
グ、アッシング、ＣＶＤ、ドーピング、酸化もしくは窒
化処理であることが好ましいものである。
【００２９】さらに、本発明の素子の製造方法は、上述
したプラズマ処理装置を用いて、素子を形成するための
前記被処理体の被処理面を表面処理する工程を含むこと
を特徴とする。
【００３０】本発明における前記表面処理は、エッチン
グ、アッシング、ＣＶＤ、ドーピング、酸化もしくは窒
化処理であることが好ましいものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の基本的な考え方に
ついて図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施形
態のプラズマ処理装置である。１０１はプラズマ処理
室、１０２は被処理体、１０３は基体１０２の支持体、
１０４は基体１０２の温度を調節する手段、１０５は高
周波バイアス印加手段、１０６は処理用ガス導入手段、
１０７は排気手段、１０８は排気コンダクタンス調整手
段、１０９はプラズマ処理室１０１を大気側と分離する
誘電体、１１０はマイクロ波を誘電体１０９を介してプ
ラズマ処理室１０１に導入するためのスロット付２層構
造の無終端環状導波管、１１１は２層構造の環状導波管
１１０内の入力側環状導波路、１１２は２層構造の無終
端環状導波管１１０内の出力側環状導波路、１１３は入
力側環状導波路１１１の２箇所の導入口からマイクロ波
を導入するためのＥ分岐若しくはＨ分岐などの２分岐導
波管、１１４は入力側環状導波路１１１と出力側環状導
波路１１２との間に穿孔されて設けられ、各導波路を結
合する導波路結合スロット、１１５は無終端環状導波路
のプラズマ処理室側に設けられる出力側スロット、１１
６は出力側スロットから導入され誘電体１０９表面を伝
播する表面波、１１７は隣接するスロットから導入され
た表面波１１６同士の干渉により生じた表面定在波、１
１８は表面定在波１１７により発生した表面プラズマ、
１１９は表面プラズマの拡散により生じたバルクプラズ
マである。
【００３２】図５に示す従来例の場合、スロット９１５
からマイクロ波が均一に導入されるためには、環状導波
路９１２内に均一に定在波が生じる必要がある。しか
し、圧力やマイクロ波パワーなどの条件変化により１ス
ロットを介したカップリング度が変化した場合、導入Ｅ
分岐９１３に近い方への偏りや逆に遠い方への偏りが生
じ、周方向不均一の原因になる。
【００３３】この不均一を解決するためには、環状導波
路９１２への導入口を軸対称に複数、できれば環状導波
路９１２内に生じる定在波９１７の腹の数、例えば一周
長が管内波長の４倍の環状導波路９１２の場合８個、設
ければよいと考えた。
【００３４】しかし、導入Ｅ分岐９１３を多数形成する
ことは構造的に難しく、各Ｅ分岐９１３へマイクロ波を
均一に分配することも容易ではない。そこで、導入Ｅ分
岐ではなくスロットを介して環状導波路９１２にマイク
ロ波を導入することを考え付いた。さらに、この入力側
スロットへの分配は、環状導波路が簡便であると考え、
その結果、環状導波管を２層構造にするという結論に達
した。また、入力側環状導波管１１１へは均等に導入さ
れることが望ましいので、環状導波管の中心に周方向に
所定間隔で設けられた導入口から導入されたマイクロ波
を導入することとした。特に、Ｅ分岐若しくはＨ分岐導
波管１１３を用いて分配してから導入すると、より均一
なマイクロ波の導入が可能となる。そのため、導入口は
１８０°間隔で設けられることが望ましい。
【００３５】また、入力側環状導波路１１１の断面寸法
は、真正反射の低減のため入力用２分岐導波管１１３の
断面寸法と同一であることが望ましい。出力側環状導波
路１１２の中心径は、表面定在波励起スロットの中心径
と同一であることが最も効率的であり望ましい。
【００３６】従ってこの場合、出力側環状導波路１１２
の断面寸法は、出力側環状導波路１１２の一周長／管内
波長比が入力側環状導波路１１１の一周長／管内波長比
と同一になるように管内波長が与えられる寸法が望まし
い。入射側環状導波路１１１と出力側環状導波路１１２
の中心径と断面寸法は一般的には異なるので、導波路結
合スロット１１４は両導波路の重なった部分にカップリ
ング率が充分高くなるように形成されることが望まし
い。
【００３７】プラズマの発生及び設置された基体の表面
処理は以下のようにして行う。排気手段１０７を介して
プラズマ処理室１０１内を真空排気する。続いてプラズ
マ処理用ガスを処理用ガス導入手段１０６を介して所定
の流量でプラズマ処理室１０１内に導入する。
【００３８】次にプラズマ処理室１０１と排気手段１０
７との間に設けられたコンダクタンス調整手段１０８を
調整し、プラズマ処理室１０１内を所定の圧力に保持す
る。必要に応じて、高周波バイアス印加手段１０５を介
して被処理体１０２にバイアスを印加する。マイクロ波
電源（不図示）より所望の電力を無終端環状導波管１１
０を介してプラズマ処理室１０１内に供給する。この
際、無終端環状導波管１１０内に導入されたマイクロ波
は、２分岐導波管１１３で分配されて入力側環状導波路
１１１に２箇所から導入され、入力側環状導波路１１１
内を伝搬して干渉しあい、管内波長の１／２ごとに
“腹”をもつ定在波がほぼ均一に生じる。導波路結合ス
ロット１１４を介して出力側環状導波路１１２に導入さ
れたマイクロ波も干渉しあってほぼ完全に均一な定在波
の“腹”を生じる。
【００３９】本発明におけるスロット１１５は、スロッ
ト板を流れる電流が最大になる位置に設けられることが
好ましい。そして、隣接する２つの定在波の間で無終端
環状の導波路１１２に設置された出力スロット１１５か
ら誘電体１０９を透してプラズマ処理室１０１に導入さ
れたマイクロ波は、スロット１１５近傍にプラズマを生
成する。生成したプラズマの電子密度が、 ｎec＝ε0ｍeω2／ｅ2 ［ε0：真空誘電率，ｍe：電子質量，ω：電源角周波
数，ｅ：電子電荷］で表されるカットオフ密度（電源周
波数２．４５ＧＨｚの場合、７×１０10cｍ- 3）を超え
ると、マイクロ波はプラズマ中を伝搬できなくなり、さ
らに電子密度が増加し、 ｎes＝（１＋εd）ε0ｍeω2／ｅ2 ［εd：誘電体窓比誘電率］で表される真正表面波モー
ドの閾値密度（石英窓［εd：３．８］の場合３．４×
１０11cｍ-3，ＡｌＮ窓［εd：９．８］の場合７．６×
１０11cｍ-3）を超え、 δ＝Ｃ／ωp＝Ｃ（ε0ｍe／ｅ2ｎe）1/2 ＝（２／ωμ0σ）1/2 ［Ｃ：光速，ωp：電子プラズマ角周波数，μ0：真空透
磁率，σ：プラズマ導電率］で表される表皮厚が十分薄
くなる（例えば、電子密度が１×１０12cｍ-3以上にな
ると、表皮厚は１０ｍｍ以下になる）と、誘電体１０９
の表面を表面波１１６として伝搬する。隣接する出力ス
ロット１１５から導入された表面波１１６同士が干渉
し、 λs＝λw｛１−（ε0ｍeω2／ｅ2ｎe）1/2｝ ［λw：完全導体間誘電体窓内マイクロ波波長］で表さ
れる表面波１１６の波長の１／２ごとに表面定在波１１
７の腹を生じる。プラズマ処理室１０１にしみ出したこ
の表面定在波１１７によって電子が加速され表面プラズ
マ１１８が生じる。
【００４０】さらに、表面プラズマ１１８の拡散により
バルクプラズマ１１９が生じる。このようにして生成す
る表面波干渉プラズマ（ＳＩＰ：Surface-wave Interfe
redPlasma）は、表面プラズマ１１８とバルクプラズマ
１１９の２層構造を有する。この時に処理用ガス導入手
段１０６を介して処理用ガスをプラズマ処理室１０１内
に導入しておくと処理用ガスは発生した高密度プラズマ
により励起され、支持体１０３上に載置された被処理体
１０２の表面を処理する。
【００４１】無終端環状導波管１１０の材質は、導電体
であれば使用可能であるが、マイクロ波の伝搬ロスをで
きるだけ抑えるため導電率の高いＡｌ、Ｃｕ、 Ａｇ／
ＣｕメッキしたＳＵＳなどが最適である。マイクロ波導
入方法は、アンテナの軸対称性を向上させるため、アン
テナ中心で２分岐し、２箇所の導入口から無終端環状導
波管１１０に導入するのが望ましい。
【００４２】本発明においては、各導波路間に設けられ
たスロット１１４は放射状に設けられ、スロット１１４
の中心半径ｒs2は、各導波路の中心半径をそれぞれ、ｒ
g2、ｒg1とすると、 ｒs2≒（ｒg2＋ｒg1）／２ を実質的に満足する。
【００４３】そして、出力側の導波路の中心半径ｒ
g1は、プラズマ処理室１０１側に設けられたスロット１
１４の中心半径ｒs1と実質的に等しく、隣接するスロッ
ト間に励起される表面定在波１１７の腹の数をｎl、表
面波１１６の波長をλs、出力側の導波路の一周長の出
力側の導波路内におけるマイクロ波の管内波長に対する
倍率をｎgとすると、 ｒg1≒ｎlλs／２ｔａｎ[(π／２ｎg)][１＋ｃｏｓ（π
／ｎg）] を満足する。
【００４４】さらに、導波管間のスロットの長さｌ
s1は、出力側の導波路内の管内波長をλ g1とすると、 ｌs1≒λg1／４ を満足する。
【００４５】無終端環状導波管１１０の出力スロット１
１５から導入されるマイクロ波強度を調整したい場合に
は、スロットの開き角を変化させても良いし、内外スロ
ットを一緒に間隔を変えずに径方向にずらしても良い。
マイクロ波周波数は、０．８ＧＨｚから２０ＧＨｚの範
囲で適宜選択することができる。
【００４６】誘電体１０９としては、ＳｉＯ2系の石英
や各種ガラス、Ｓｉ3Ｎ4，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＬｉＦ，
ＣａＦ2，ＢａＦ2，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，ＭｇＯなどの無
機物が適当であるが、ポリエチレン，ポリエステル，ポ
リカーボネート，セルロースアセテート，ポリプロピレ
ン，ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレ
ン、ポリアミド、ポリイミドなどの有機物のフィルム、
シートなども使用可能である。
【００４７】磁界発生手段を用いてもよい。本実施形態
において用いられる磁界としては、ミラー磁界なども適
用可能であるが、スロット１１５近傍の磁界の磁束密度
は基板１０２近傍の磁界の磁束密度よりも大きいマグネ
トロン磁界が最適である。磁界発生手段としては、コイ
ル以外でも、永久磁石でも使用可能である。コイルを用
いる場合には過熱防止のため水冷機構や空冷など他の冷
却手段を用いてもよい。
【００４８】また、処理のより高品質化のため、紫外光
を基体表面に照射してもよい。光源としては、被処理体
１０２もしくは基体１０２上に付着したガスに吸収され
る光を放射するものなら適用可能で、エキシマレーザ、
エキシマランプ、希ガス共鳴線ランプ、低圧水銀ランプ
などが適当である。
【００４９】プラズマ処理室１０１内の圧力は１．３３
×１０-2Ｐａから１．３３×１０3Ｐａの範囲、より好
ましくは、ＣＶＤの場合１．３３×１０-1Ｐａから１
３．３Ｐａ、隔離ＣＶＤの場合１３．３Ｐａから１．３
３×１０2Ｐａ、エッチングの場合６．６５×１０-3Ｐ
ａから６．６５×１０-2Ｐａ、アッシングの場合１３．
３Ｐａから１．３３×１０2Ｐａの範囲で選択すること
ができる。
【００５０】堆積膜の形成は、使用するガスを適宜選択
することによりＳｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｔｉ
Ｏ2、ＴｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＭｇＦ2などの絶縁
膜、ａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓなど
の半導体膜、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属膜
等、各種の堆積膜を効率よく形成することが可能であ
る。
【００５１】処理される被処理体１０２は、半導体であ
っても、導電性のものであっても、あるいは電気絶縁性
のものであってもよい。
【００５２】導電性基体としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，
Ａｌ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｐｂ
などの金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレ
ス鋼などが挙げられる。
【００５３】絶縁性基体としては、ＳｉＯ2系の石英や
各種ガラス、Ｓｉ3Ｎ4，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＬｉＦ，Ｃ
ａＦ2，ＢａＦ2，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，ＭｇＯなどの無機
物、ポリエチレン，ポリエステル，ポリカーボネート，
セルロースアセテート，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニ
ル，ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、
ポリイミドなどの有機物のフィルム、シートなどが挙げ
られる。
【００５４】ＣＶＤ法により基板１０２上に薄膜を形成
する場合に用いられるガスとしては、一般に公知のガス
が使用できる。
【００５５】ａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉＣなどの
Ｓｉ系半導体薄膜を形成する場合の処理用ガス導入手段
１０６を介してプラズマ処理室１０１へ導入するＳｉ原
子を含有する原料ガスとしては、ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6な
どの無機シラン類，テトラエチルシラン（ＴＥＳ），テ
トラメチルシラン（ＴＭＳ），ジメチルシラン（ＤＭ
Ｓ），ジメチルジフルオロシラン（ＤＭＤＦＳ），ジメ
チルジクロルシラン（ＤＭＤＣＳ）などの有機シラン
類、ＳｉＦ4，Ｓｉ2Ｆ6，Ｓｉ3Ｆ8，ＳｉＨＦ3，ＳｉＨ
2Ｆ2，ＳｉＣｌ4，Ｓｉ2Ｃｌ6，ＳｉＨＣｌ3，ＳｉＨ2
Ｃｌ2，ＳｉＨ3Ｃｌ，ＳｉＣｌ2Ｆ2などのハロシラン類
等、常温常圧でガス状態であるものまたは容易にガス化
し得るものが挙げられる。また、この場合のＳｉ原料ガ
スと混合して導入してもよい添加ガスまたはキャリアガ
スとしては、Ｈ2、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒ
ｎが挙げられる。
【００５６】Ｓｉ3Ｎ4，ＳｉＯ2などのＳｉ化合物系薄
膜を形成する場合の処理用ガス導入手段１０６を介して
導入するＳｉ原子を含有する原料としては、ＳｉＨ4、
Ｓｉ2Ｈ6などの無機シラン類，テトラエトキシシラン
（ＴＥＯＳ），テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ），オ
クタメチルシクロテトラシラン（ＯＭＣＴＳ），ジメチ
ルジフルオロシラン（ＤＭＤＦＳ），ジメチルジクロル
シラン（ＤＭＤＣＳ）などの有機シラン類、ＳｉＦ4，
Ｓｉ2Ｆ6，Ｓｉ3Ｆ8，ＳｉＨＦ3，ＳｉＨ2Ｆ2，ＳｉＣ
ｌ4，Ｓｉ2Ｃｌ6，ＳｉＨＣｌ3，ＳｉＨ2Ｃｌ2，ＳｉＨ
3Ｃｌ，ＳｉＣｌ2Ｆ 2などのハロシラン類等、常温常圧
でガス状態であるものまたは容易にガス化し得るものが
挙げられる。また、この場合の同時に導入する窒素原料
ガスまたは酸素原料ガスとしては、Ｎ2、ＮＨ3、Ｎ
2Ｈ4、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、Ｏ2、
Ｏ3、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2などが挙げられる。
【００５７】Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａなどの金属薄
膜を形成する場合の処理用ガス導入手段１０６を介して
導入する金属原子を含有する原料としては、トリメチル
アルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム
（ＴＥＡｌ）、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡ
ｌ）、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡｌ
Ｈ）、タングステンカルボニル（Ｗ(ＣＯ)6）、モリブ
デンカルボニル（Ｍｏ(ＣＯ)6）、トリメチルガリウム
（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、テト
ライソプロポキシチタン（ＴＩＰＯＴｉ）、ペンタエト
キシタンタル（ＰＥＯＴａ）などの有機金属、ＡｌＣｌ
3、ＷＦ6、ＴｉＣｌ3、ＴａＣｌ5などのハロゲン化金属
等が挙げられる。また、この場合のＳｉ原料ガスと混合
して導入してもよい添加ガスまたはキャリアガスとして
は、Ｈ2、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎが挙げ
られる。
【００５８】Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、
ＴｉＮ、ＷＯ3などの金属化合物薄膜を形成する場合の
処理用ガス導入手段１０６を介して導入する金属原子を
含有する原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、トリイ
ソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジメチルアルミ
ニウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）、タングステンカル
ボニル（Ｗ(ＣＯ)6）、モリブデンカルボニル（Ｍｏ(Ｃ
Ｏ)6）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチル
ガリウム（ＴＥＧａ）、テトライソプロポキシチタン
（ＴＩＰＯＴｉ）、ペンタエトキシタンタル（ＰＥＯＴ
ａ）などの有機金属、ＡｌＣｌ3、ＷＦ6、ＴｉＣｌ3、
ＴａＣｌ5などのハロゲン化金属等が挙げられる。ま
た、この場合の同時に導入する酸素原料ガスまたは窒素
原料ガスとしては、Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、Ｎ
Ｏ2、Ｎ2、ＮＨ3、Ｎ2Ｈ4、ヘキサメチルジシラザン
（ＨＭＤＳ）などが挙げられる。
【００５９】基体表面をエッチングする場合の処理用ガ
ス導入口１０６から導入するエッチング用ガスとして
は、Ｆ2、ＣＦ4、ＣＨ2Ｆ2、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8、ＣＦ2Ｃ
ｌ2、ＳＦ6、ＮＦ3、Ｃｌ2、ＣＣｌ4、ＣＨ2Ｃｌ2、Ｃ2
Ｃｌ6、Ｏ2、Ｎ2、ＮＨ3、Ｈ2などが挙げられる。
【００６０】フォトレジストなど基体表面上の有機成分
をアッシング除去する場合の処理用ガス導入口１０６か
ら導入するアッシング用ガスとしては、Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2
Ｏ、Ｈ2、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2などが挙げられる。
【００６１】また、マイクロ波プラズマ処理装置及び表
面処理方法を表面改質にも適用する場合、使用するガス
を適宜選択することにより、例えば基体１０２もしくは
表面層としてＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｔａなどを使用
してこれら基体１０２もしくは表面層の酸化処理あるい
は窒化処理さらにはＢ、Ａｓ、Ｐなどのドーピング処理
等が可能である。さらに、採用する成膜技術はクリーニ
ング方法にも適用できる。その場合酸化物あるいは有機
物や重金属などのクリーニングに使用することもでき
る。
【００６２】基体１０２を酸化表面処理する場合の処理
用ガス導入口１０６を介して導入する酸化性ガスとして
は、Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2などが挙げ
られる。また、基体１０２を窒化表面処理する場合の処
理用ガス導入口１０６を介して導入する窒化性ガスとし
ては、Ｎ2、ＮＨ3、Ｎ2Ｈ4、ヘキサメチルジシラザン
（ＨＭＤＳ）などが挙げられる。
【００６３】基体１０２表面の有機物をクリーニングす
る場合、またはフォトレジストなど基体１０２表面上の
有機成分をアッシング除去する場合の処理用ガス導入口
１０６から導入するクリーニング／アッシング用ガスと
しては、Ｏ2、Ｏ3、Ｈ2Ｏ、Ｈ2、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2な
どが挙げられる。また、基体１０２表面の無機物をクリ
ーニングする場合の処理用ガス導入口１０６から導入す
るクリーニング用ガスとしては、Ｆ2、ＣＦ4、ＣＨ
2Ｆ2、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8、ＣＦ2Ｃｌ2、ＳＦ6、ＮＦ3など
が挙げられる。
【００６４】（実施形態）以下、本発明の一実施形態を
より具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されな
い。
【００６５】（実施形態１）導波路周長／管内波長の倍
率ｎgが４、スロット間表面定在波個数ｎlが３、誘電体
が石英（εd：３．８）の場合の実施形態について図２
を用いて説明する。２０１はプラズマ処理室、２０２は
被処理体、２０３は基体２０２の支持体、２０４は基体
２０２の温度を調節する手段、２０５は高周波バイアス
印加手段、２０６は処理用ガス導入手段、２０７は排気
手段、２０８は排気コンダクタンス調整手段、２０９は
プラズマ処理室２０１を大気側と分離する誘電体、２１
０はマイクロ波を誘電体２０９を透してプラズマ処理室
２０１に導入するためのスロット付２層構造の無終端環
状導波管、２１１は２層構造の無終端環状導波管２１０
内の入力側環状導波路、２１２は２層構造の無終端環状
導波管２１０内の出力側環状導波路、２１３は入力側環
状導波路２１１の２箇所の導入口からマイクロ波を導入
するためのＥ分岐導波管、２１４は入力側環状導波路２
１１と出力側環状導波路２１２とを結合する導波路結合
スロット、２１５は出力側スロット、２１６は出力側ス
ロットから導入され誘電体２０９表面を伝播する表面
波、２１７は隣接するスロットから導入された表面波２
１６同士の干渉により生じた表面定在波、２１８は表面
定在波２１７により発生した表面プラズマ、２１９は表
面プラズマの拡散により生じたバルクプラズマである。
【００６６】プラズマの発生及び表面処理は以下のよう
にして行う。排気手段２０７を介してプラズマ処理室２
０１内を真空排気する。続いてプラズマ処理用ガスを処
理用ガス導入手段２０６を介して所定の流量でプラズマ
処理室２０１内に導入する。次にプラズマ処理室２０１
と排気手段２０７との間に設けられたコンダクタンス調
整手段２０８を調整し、プラズマ処理室２０１内を所定
の圧力に保持する。必要に応じて、高周波バイアス印加
手段２０５を介して被処理体２０２にバイアスを印加す
る。
【００６７】マイクロ波電源（不図示）より所望の電力
を無終端環状導波管２１０を介してプラズマ処理室２０
１内に供給する。この際、無終端環状導波管２１０内に
導入されたマイクロ波は、Ｅ分岐導波管２１３で分配さ
れて入力側環状導波路２１１に２箇所から導入され、入
力側環状導波路２１１内を伝搬して干渉しあい、管内波
長の１／２ごとに“腹”をもつ定在波がほぼ均一に生じ
る。導波路結合スロット２１４を介して出力側環状導波
路２１２に導入されたマイクロ波も干渉しあってほぼ完
全に均一な定在波の“腹”を生じる。
【００６８】出力スロット２１４から誘電体２０９を透
してプラズマ処理室２０１に導入されたマイクロ波は、
スロット２１４近傍にプラズマを生成する。生成したプ
ラズマの電子密度が、 ｎec＝ε0ｍeω2／ｅ2 ［ε0：真空誘電率，ｍe：電子質量，ω：電源角周波
数，ｅ：電子電荷］で表されるカットオフ密度（電源周
波数２．４５ＧＨｚの場合、７×１０10cｍ- 3）を超え
ると、マイクロ波はプラズマ中を伝搬できなくなり、さ
らに電子密度が増加し、 ｎes＝（１＋εd）ε0ｍeω2／ｅ2 ［εd：誘電体窓比誘電率］で表される真正表面波モー
ドの閾値密度（石英窓［εd：３．８］の場合３．４×
１０11cｍ-3）を超え、 δ＝Ｃ／ωp＝Ｃ（ε0ｍe／ｅ2ｎe）1/2 ＝（２／ωμ0σ）1/2 ［Ｃ：光速，ωp：電子プラズマ角周波数，μ0：真空透
磁率，σ：プラズマ導電率］で表される表皮厚が十分薄
くなる（例えば、電子密度が１×１０12cｍ-3以上にな
ると、表皮厚は１０ｍｍ以下になる）と、誘電体２０９
の表面を表面波２１６として伝搬する。隣接する出力ス
ロット２１５から導入された表面波２１６同士が干渉
し、 λs＝λw｛１−（ε0ｍeω2／ｅ2ｎe）1/2｝ ［λw：完全導体間誘電体窓内マイクロ波波長］で表さ
れる表面波２１６の波長の１／２ごとに表面定在波２１
７の腹を生じる。プラズマ処理室２０１にしみ出したこ
の表面定在波２１７によって電子が加速され表面プラズ
マ２１８が生じる。さらに、表面プラズマ２１８の拡散
によりバルクプラズマ２１９が生じる。
【００６９】このようにして生成される表面波干渉プラ
ズマ（ＳＩＰ：Surface-wave Interfered Plasma）は、
表面プラズマ２１８とバルクプラズマ２１９の２層構造
を有する。この時に処理用ガス導入手段２０６を介して
処理用ガスをプラズマ処理室２０１内に導入しておくと
処理用ガスは発生した高密度プラズマにより励起され、
支持体２０３上に載置された被処理体２０２の表面を処
理する。
【００７０】石英窓２０９は、直径３７８ｍｍ、厚さ１
６ｍｍの無水合成石英を用いた。２層構造の無終端環状
導波管２１０の材質は、マイクロ波の伝搬損失を抑える
ため、すべてＡｌを用いている。無終端環状導波管内の
入力側環状導波路２１１は、断面寸法が２７ｍｍ×９６
ｍｍであって、中心径が２０２．２ｍｍ（導波路周長が
管内波長の４倍）である。
【００７１】出力側環状導波路２１２は、断面寸法が２
７ｍｍ×８０．４ｍｍであって、中心径が２４０ｍｍ
（導波路周長が管内波長［１８８．５ｍｍ］の４倍）で
ある。導波路結合スロット２１４は、入力側環状導波路
２１１と出力側環状導波路２１２との重なり部分（半径
７９．８ｍｍ〜１４９．１ｍｍ）の中心半径２２８．９
ｍｍの位置に５０ｍｍ×４ｍｍの寸法で８個放射状に形
成されている。出力スロット２１５は中心半径が出力側
環状導波管２１２と同一の２４０ｍｍの位置に５２×４
ｍｍの寸法でやはり８個放射状に形成されている。２分
岐導波管２１３には、４Ｅチューナ、方向性結合器、ア
イソレータ、２．４５ＧＨｚの周波数を持つマイクロ波
電源（不図示）が順に接続されている。
【００７２】図２に示したマイクロ波プラズマ処理装置
を使用して、Ａｒ流量５００ｓｃｃｍ、圧力１３．３×
１０-2Ｐａ、マイクロ波パワー３．０ｋＷの条件でプラ
ズマを発生させ、得られたプラズマの計測を行った。
【００７３】プラズマ計測は、シングルプローブ法によ
り以下のようにして行った。プローブに印加する電圧を
−１０から＋３０Ｖの範囲で変化させ、プローブに流れ
る電流をＩ−Ｖ測定器により測定し、得られたＩ−Ｖ曲
線からラングミュアらの方法により電子密度，電子温
度，プラズマ電位を算出した。
【００７４】その結果、電子密度は、１３．３×１０-2
Ｐａの場合２．１×１０12／ｃｍ3±２．９％（φ３０
０面内）であり、均一で高電子密度の安定したプラズマ
が形成されていることが確認された。
【００７５】（実施形態２）導波路周長／管内波長倍率
ｎgが３、スロット間表面定在波個数ｎlが３、誘電体が
石英（εd：３．８）の場合の実施形態について図３を
用いて説明する。３０１はプラズマ処理室、３０２は被
処理体、３０３は基体３０２の支持体、３０４は基体３
０２の温度を調節する手段、３０５は高周波バイアス印
加手段、３０６は処理用ガス導入手段、３０７は排気手
段、３０８は排気コンダクタンス調整手段、３０９はプ
ラズマ処理室３０１を大気側と分離する誘電体、３１０
はマイクロ波を誘電体３０９を透してプラズマ処理室３
０１に導入するためのスロット付２層構造の無終端環状
導波管、３１１は２層構造の無終端環状導波管３１０内
の入力側環状導波路、３１２は２層構造の無終端環状導
波管３１０内の出力側環状導波路、３１３は入力側環状
導波路３１１の２箇所の導入口からマイクロ波を導入す
るためのＨ分岐導波管、３１４は入力側環状導波路３１
１と出力側環状導波路３１２の間に穿孔されて設けら
れ、各導波路を結合する導波路結合スロット、３１５は
無終端環状導波路３１０のプラズマ処理室側に設けられ
る出力側スロット、３１６は出力側スロットから導入さ
れ誘電体３０９表面を伝播する表面波、３１７は隣接す
るスロットから導入された表面波３１６同士の干渉によ
り生じた表面定在波、３１８は表面定在波３１７により
発生した表面プラズマ、３１９は表面プラズマの拡散に
より生じたバルクプラズマである。
【００７６】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行う。排気手段３０７を介してプラズマ処理室３０１
内を真空排気する。続いてプラズマ処理用ガスを処理用
ガス導入手段３０６を介して所定の流量でプラズマ処理
室３０１内に導入する。
【００７７】次にプラズマ処理室３０１と排気手段３０
７との間に設けられたコンダクタンス調整手段３０８を
調整し、プラズマ処理室３０１内を所定の圧力に保持す
る。必要に応じて、高周波バイアス印加手段３０５を介
して被処理体３０２にバイアスを印加する。マイクロ波
電源（不図示）より所望の電力を無終端環状導波管３１
０を介してプラズマ処理室３０１内に供給する。この
際、無終端環状導波管３１０内に導入されたマイクロ波
は、Ｈ分岐導波管３１３で分配されて入力側環状導波路
３１１に２箇所から導入され、入力側環状導波路３１１
内を伝搬して干渉しあい、管内波長の１／２ごとに
“腹”をもつ定在波がほぼ均一に生じる。導波路結合ス
ロット３１４を介して出力側環状導波路３１２に導入さ
れたマイクロ波も干渉しあってほぼ完全に均一な定在波
の“腹”を生じる。
【００７８】出力スロット３１４から誘電体３０９を透
してプラズマ処理室３０１に導入されたマイクロ波は、
スロット３１４近傍にプラズマを生成する。生成したプ
ラズマの電子密度が、 ｎec＝ε0ｍeω2／ｅ2 ［ε0：真空誘電率，ｍe：電子質量，ω：電源角周波
数，ｅ：電子電荷］で表されるカットオフ密度（電源周
波数２．４５ＧＨｚの場合、７×１０10cｍ- 3）を超え
ると、マイクロ波はプラズマ中を伝搬できなくなり、さ
らに電子密度が増加し、 ｎes＝（１＋εd）ε0ｍeω2／ｅ2 ［εd：誘電体窓比誘電率］で表される真正表面波モー
ドの閾値密度（石英窓［εd：３．８］の場合３．４×
１０11cｍ-3，ＡｌＮ窓［εd：９．８］の場合７．６×
１０11cｍ-3）を超え、 δ＝Ｃ／ωp＝Ｃ（ε0ｍe／ｅ2ｎe）1/2 ＝（２／ωμ0σ）1/2 ［Ｃ：光速，ωp：電子プラズマ角周波数，μ0：真空透
磁率，σ：プラズマ導電率］で表される表皮厚が十分薄
くなる（例えば、電子密度が１×１０12cｍ-3以上にな
ると、表皮厚は１０ｍｍ以下になる）と、誘電体３０９
の表面を表面波３１６として伝搬する。隣接する出力ス
ロット３１５から導入された表面波３１６同士が干渉
し、 λs＝λw｛１−（ε0ｍeω2／ｅ2ｎe）1/2｝ ［λw：完全導体間誘電体窓内マイクロ波波長］で表さ
れる表面波３１６の波長の１／２ごとに表面定在波３１
７の腹を生じる。プラズマ処理室３０１にしみ出したこ
の表面定在波３１７によって電子が加速され表面プラズ
マ３１８が生じる。更に、表面プラズマ３１８の拡散に
よりバルクプラズマ３１９が生じる。
【００７９】このようにして生成される表面波干渉プラ
ズマ（ＳＩＰ：Surface-wave Interfered Plasma）は、
表面プラズマ３１８とバルクプラズマ３１９の２層構造
を有する。この時に処理用ガス導入手段３０６を介して
処理用ガスをプラズマ処理室３０１内に導入しておくと
処理用ガスは発生した高密度プラズマにより励起され、
支持体３０３上に載置された被処理体３０２の表面を処
理する。
【００８０】石英窓３０９は、直径３３０ｍｍ、厚さ１
６ｍｍの無水合成石英を用いた。２層構造の無終端環状
導波管３１０の材質は、マイクロ波の伝搬損失を抑える
ため、すべてＡｌを用いている。入力側環状導波路３１
１は、断面寸法が２７ｍｍ×９６ｍｍであって、中心径
が１５１．６ｍｍ（導波路周長が管内波長の３倍）であ
る。出力側環状導波路３１２は、断面寸法が２７ｍｍ×
７４ｍｍであって、中心径が２０８ｍｍ（導波路周長が
管内波長［２１７．８ｍｍ］の３倍）である。導波路結
合スロット３１４は、入力側環状導波路３１１と出力側
環状導波路３１２との重なり部分（半径６７ｍｍ〜１２
３．８ｍｍ）の中心半径９５．４ｍｍの位置に５０ｍｍ
×４ｍｍの寸法で６個放射状に形成されている。出力ス
ロット３１５は中心半径が出力側環状導波管３１２と同
一の２０８ｍｍの位置に５６×４ｍｍの寸法で形成され
ている。Ｈ分岐導波管３１３には、４Ｅチューナ、方向
性結合器、アイソレータ、２．４５ＧＨｚの周波数を持
つマイクロ波電源（不図示）が順に接続されている。
【００８１】図３に示したマイクロ波プラズマ処理装置
を使用して、Ａｒ流量５００ｓｃｃｍ、圧力１３．３Ｐ
ａ、マイクロ波パワー３．０ｋＷの条件でプラズマを発
生させ、得られたプラズマの計測を行った。
【００８２】プラズマ計測は、シングルプローブ法によ
り以下のようにして行った。プローブに印加する電圧を
−１０から＋３０Ｖの範囲で変化させ、プローブに流れ
る電流をＩ−Ｖ測定器により測定し、得られたＩ−Ｖ曲
線からラングミュアらの方法により電子密度，電子温
度，プラズマ電位を算出した。
【００８３】その結果、電子密度は、１３．３Ｐａの場
合３．１×１０12/cｍ3±３．９％（φ３００面内）で
あり、均一で高電子密度の安定したプラズマが形成され
ていることが確認された。
【００８４】（実施形態３）導波路周長／管内波長倍率
ｎgが３、スロット間表面定在波個数ｎlが５、誘電体が
ＡｌＮ（εd：９．８）の場合の装置例を図４に示す。
４０１はプラズマ処理室、４０２は被処理体、４０３は
基体４０２の支持体、４０４は基体４０２の温度を調節
する手段、４０５は高周波バイアス印加手段、４０６は
処理用ガス導入手段、４０７は排気手段、４０８は排気
コンダクタンス調整手段、４０９はプラズマ処理室４０
１を大気側と分離する誘電体、４１０はマイクロ波を誘
電体４０９を透してプラズマ処理室４０１に導入するた
めのスロット付２層構造の無終端環状導波管、４１１は
２層構造の無終端環状導波管４１０内の入力側環状導波
路、４１２は２層構造の無終端環状導波管４１０内の出
力側環状導波路、４１３は入力側環状導波路４１１の２
箇所の導入口からマイクロ波を導入するためのＨ分岐導
波管、４１４は入力側環状導波路４１１と出力側環状導
波路４１２とを結合する導波路結合スロット、４１５は
出力側スロット、４１６は出力側スロットから導入され
誘電体４０９表面を伝播する表面波、４１７は隣接する
スロットから導入された表面波４１６同士の干渉により
生じた表面定在波、４１８は表面定在波４１７により発
生した表面プラズマ、４１９は表面プラズマの拡散によ
り生じたバルクプラズマである。
【００８５】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行う。排気手段４０７を介してプラズマ処理室４０１
内を真空排気する。続いてプラズマ処理用ガスを処理用
ガス導入手段４０６を介して所定の流量でプラズマ処理
室４０１内に導入する。次にプラズマ処理室４０１と排
気手段４０７との間に設けられたコンダクタンス調整手
段４０８を調整し、プラズマ処理室４０１内を所定の圧
力に保持する。
【００８６】必要に応じて、高周波バイアス印加手段４
０５を介して被処理体４０２にバイアスを印加する。マ
イクロ波電源（不図示）より所望の電力を無終端環状導
波管４１０を介してプラズマ処理室４０１内に供給す
る。この際、無終端環状導波管４１０内に導入されたマ
イクロ波は、Ｈ分岐導波管４１３で分配されて入力側環
状導波路４１１に２箇所から導入され、入力側環状導波
路４１１内を伝搬して干渉しあい、管内波長の１／２ご
とに“腹”をもつ定在波がほぼ均一に生じる。導波路結
合スロット４１４を介して出力側環状導波路４１２に導
入されたマイクロ波も干渉しあってほぼ完全に均一な定
在波の“腹”を生じる。
【００８７】出力スロット４１４から誘電体４０９を透
してプラズマ処理室４０１に導入されたマイクロ波は、
スロット４１４近傍にプラズマを生成する。生成したプ
ラズマの電子密度が、 ｎec＝ε0ｍeω2／ｅ2 ［ε0：真空誘電率，ｍe：電子質量，ω：電源角周波
数，ｅ：電子電荷］で表されるカットオフ密度（電源周
波数２．４５ＧＨｚの場合、７×１０10cｍ- 3）を超え
ると、マイクロ波はプラズマ中を伝搬できなくなり、さ
らに電子密度が増加し、 ｎes＝（１＋εd）ε0ｍeω2／ｅ2 ［εd：誘電体窓比誘電率］で表される真正表面波モー
ドの閾値密度（ＡｌＮ窓［εd：９．８］の場合７．６
×１０11cｍ-3）を超え、 δ＝Ｃ／ωp＝Ｃ（ε0ｍe／ｅ2ｎe）1/2 ＝（２／ωμ0σ）1/2 ［Ｃ：光速，ωp：電子プラズマ角周波数，μ0：真空透
磁率，σ：プラズマ導電率］で表される表皮厚が十分薄
くなる（例えば、電子密度が１×１０12cｍ-3以上にな
ると、表皮厚は１０ｍｍ以下になる）と、誘電体４０９
の表面を表面波４１６として伝搬する。隣接する出力ス
ロット４１５から導入された表面波４１６同士が干渉
し、 λs＝λw｛１−（ε0ｍeω2／ｅ2ｎe）1/2｝ ［λw：完全導体間誘電体窓内マイクロ波波長］で表さ
れる表面波４１６の波長の１／２毎に表面定在波４１７
の腹を生じる。プラズマ処理室４０１にしみ出したこの
表面定在波４１７によって電子が加速され表面プラズマ
４１８が生じる。さらに、表面プラズマ４１８の拡散に
よりバルクプラズマ４１９が生じる。
【００８８】このようにして生成する表面波干渉プラズ
マ（ＳＩＰ：Surface-wave Interfered Plasma）は、表
面プラズマ４１８とバルクプラズマ４１９の２層構造を
有する。この時に処理用ガス導入手段４０６を介して処
理用ガスをプラズマ処理室４０１内に導入しておくと処
理用ガスは発生した高密度プラズマにより励起され、支
持体４０３上に固定して置かれた被処理体４０２の表面
を処理する。
【００８９】ＡｌＮ窓４０９は、直径３２０ｍｍ、厚さ
１０ｍｍのイットリア助剤入り高熱伝導型を用いた。無
終端環状導波管４１０の材質は、マイクロ波の伝搬損失
を抑えるため、すべてＡｌを用いている。無終端環状導
波管内の入力側環状導波路４１１は、断面寸法が２７ｍ
ｍ×９６ｍｍであって、中心径が１５１．６ｍｍ（導波
路周長が管内波長の３倍）である。
【００９０】出力側環状導波路４１２は、断面寸法が２
７ｍｍ×７３ｍｍであって、中心径が２１４ｍｍ（導波
路周長が管内波長［２２４．１ｍｍ］の３倍）である。
導波路結合スロット４１４は、入力側環状導波路４１１
と出力側環状導波路４１２との重なり部分（半径７０．
５ｍｍ〜１２３．８ｍｍ）の中心半径９７．２ｍｍの位
置に５０ｍｍ×４ｍｍの寸法で６個放射状に形成されて
いる。出力スロット４１５は中心半径が出力側環状導波
管４１２と同一の２１４ｍｍの位置に５６×４ｍｍの寸
法で形成されている。Ｈ分岐導波管４１３には、４Ｅチ
ューナ、方向性結合器、アイソレータ、２．４５ＧＨｚ
の周波数を持つマイクロ波電源（不図示）が順に接続さ
れている。
【００９１】図４に示したマイクロ波プラズマ処理装置
を使用して、Ａｒ流量５００ｓｃｃｍ、圧力１３．３Ｐ
ａ、マイクロ波パワー３．０ｋＷの条件でプラズマを発
生させ、得られたプラズマの計測を行った。
【００９２】プラズマ計測は、シングルプローブ法によ
り以下のようにして行った。プローブに印加する電圧を
−１０から＋３０Ｖの範囲で変化させ、プローブに流れ
る電流をＩ−Ｖ測定器により測定し、得られたＩ−Ｖ曲
線からラングミュアらの方法により電子密度，電子温
度，プラズマ電位を算出した。
【００９３】その結果、電子密度は、１３．３Ｐａの場
合１．７×１０12／ｃｍ3±３．２％（φ３００面内）
であり、均一で高電子密度の安定したプラズマが形成さ
れていることが確認された。
【００９４】（プラズマ処理例）以下、上記のプラズマ
処理装置を用いて行った表面処理例について説明する
が、処理例はこれらに限定されない。
【００９５】（処理例１）図３に示すマイクロ波プラズ
マ処理装置を使用し、フォトレジストのアッシングを行
った。基体３０２としては、層間ＳｉＯ2膜をエッチン
グし、ビアホールを形成した直後のシリコン（Ｓｉ）基
板（φ８インチ）を使用した。まず、Ｓｉ基板３０２を
基体支持体３０３上に設置し、温度調節手段３０４を介
してＳｉ基板３０２を２５０℃に加熱した後、排気系３
０７を介してプラズマ処理室３０１内を真空排気し、
１．３３×１０-5Ｐａまで減圧させた。プラズマ処理用
ガス導入口３０６を介して酸素ガスを１．５ｓｌｍの流
量でプラズマ処理室３０１内に導入した。
【００９６】ついで、プラズマ処理室３０１と排気系３
０７との間に設けられたコンダクタンスバルブ３０８を
調整し、処理室３０１内を１３３Ｐａに保持した。プラ
ズマ処理室３０１内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電
源より１．５ｋＷの電力を無終端環状導波管３１０を介
して供給した。
【００９７】このようにして、プラズマ処理室３０１内
にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス
導入口３０６を介して導入された酸素ガスはプラズマ処
理室３０１内で励起、分解、反応して酸素ラジカルとな
り、Ｓｉ基板３０２の方向に輸送され、Ｓｉ基板３０２
上のフォトレジストを酸化し、気化・除去された。アッ
シング後、アッシング速度と基板表面電荷密度などにつ
いて評価した。
【００９８】得られたアッシング速度及び均一性は、
５．６μｍ／ｍｉｎ±４．２％と極めて良好で、表面電
荷密度も−１．３×１０11／ｃｍ2と充分低い値を示し
た。
【００９９】（処理例２）図４に示したマイクロ波プラ
ズマ処理装置を使用し、フォトレジストのアッシングを
行った。基体４０２としては、５Ｅ１５cｍ-2の高濃度
インプラ後のフォトレジストが表面硬化したシリコン
（Ｓｉ）基板（φ８インチ）を使用した。
【０１００】まず、Ｓｉ基板４０２を基体支持体４０３
上に設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ処
理室４０１内を真空排気し、１．３３×１０-5ｍｂａｒ
まで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口４０６を介
して酸素ガスを１ｓｌｍ、ＣＦ4を１０ｓｃｃｍの流量
でプラズマ処理室４０１内に導入した。
【０１０１】ついで、プラズマ処理室４０１と排気系４
０７との間に設けられたコンダクタンスバルブ４０８を
調整し、処理室４０１内を０．６Ｔｏｒｒに保持した。
プラズマ処理室４０１内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ
波電源より１．５ｋＷの電力を無終端環状導波管４０３
を介して供給した。このようにして、プラズマ処理室４
０１内にプラズマを発生させた。
【０１０２】この際、プラズマ処理用ガス導入口４０６
を介して導入されたＣＦ4添加酸素ガスはプラズマ処理
室４０１内で励起、分解、反応して弗素ラジカルを含む
酸素ラジカルとなり、Ｓｉ基板４０２の方向に輸送さ
れ、基板４０２上のフォトレジストを酸化し、気化・除
去された。アッシング後、アッシング速度と基板表面電
荷密度などについて評価した。
【０１０３】得られたアッシング速度及び均一性は、
３．１μｍ／ｍｉｎ±４．４％と極めて大きく、表面電
荷密度も−１．７×１０11／ｃｍ2と充分低い値を示し
た。
【０１０４】（処理例３）図３に示したマイクロ波プラ
ズマ処理装置を使用し、半導体素子保護用窒化シリコン
膜の形成を行った。基体３０２としては、Ａｌ配線パタ
ーン（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形成された
層間ＳｉＯ2膜付きＰ型単結晶シリコン基板（面方位
〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シ
リコン基板３０２を基体支持台３０３上に設置した後、
排気系３０７を介してプラズマ処理室３０１内を真空排
気し、１．３３×１０-7ｍｂａｒの値まで減圧させた。
【０１０５】続いてヒータ（不図示）に通電し、シリコ
ン基板３０２を３００℃に加熱し、基板をこの温度に保
持した。プラズマ処理用ガス導入口３０６を介して窒素
ガスを６００ｓｃｃｍの流量で、また、モノシランガス
を２００ｓｃｃｍの流量で処理室３０１内に導入した。
【０１０６】ついで、プラズマ処理室３０１と排気系３
０７との間に設けられたコンダクタンスバルブ３０８を
調整し、処理室３０１内を２６６Ｐａに保持した。つい
で、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より
３．０ｋＷの電力を無終端環状導波管３０３を介して供
給した。
【０１０７】このようにして、プラズマ処理室３０１内
にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス
導入口３０６を介して導入された窒素ガスはプラズマ処
理室３０１内で励起、分解されて窒素ラジカルとなり、
シリコン基板３０２の方向に輸送され、モノシランガス
と反応し、窒化シリコン膜がシリコン基板３０２上に
１．０μｍの厚さで形成した。成膜後、成膜速度、応力
などの膜質について評価した。応力は成膜前後の基板の
反り量の変化をレーザ干渉計Ｚｙｇｏ（商品名）で測定
し求めた。
【０１０８】得られた窒化シリコン膜の成膜速度及び均
一性は、５１０ｎｍ／ｍｉｎ±３．２％と極めて大き
く、膜質も応力１．１×１０9ｄｙｎｅ／ｃｍ2（圧
縮）、リーク電流１．３×１０-10Ａ／ｃｍ2、絶縁耐圧
９ＭＶ／ｃｍの極めて良質な膜であることが確認され
た。
【０１０９】（処理例４）図４に示したマイクロ波プラ
ズマ処理装置を使用し、プラスチックレンズ反射防止用
酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の形成を行った。
【０１１０】基体４０２としては、直径５０ｍｍプラス
チック凸レンズを使用した。レンズ４０２を基体支持台
４０３上に設置した後、排気系４０７を介してプラズマ
処理室４０１内を真空排気し、１．３３×１０-5Ｐａの
値まで減圧させた。プラズマ処理用ガス導入口４０６を
介して窒素ガスを２４０ｓｃｃｍの流量で、また、モノ
シランガスを１００ｓｃｃｍの流量で処理室４０１内に
導入した。ついで、プラズマ処理室４０１と排気系４０
７との間に設けられたコンダクタンスバルブ４０８を調
整し、処理室４０１内を９．３１×１０-1Ｐａに保持し
た。
【０１１１】ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源
（不図示）より３．０ｋＷの電力を無終端環状導波管４
１０を介してプラズマ処理室４０１内に供給した。この
ようにして、プラズマ処理室４０１内にプラズマを発生
させた。この際、プラズマ処理用ガス導入口４０６を介
して導入された窒素ガスは、プラズマ処理室４０１内で
励起、分解されて窒素原子などの活性種となり、レンズ
４０２の方向に輸送され、モノシランガスと反応し、窒
化シリコン膜がレンズ４０２上に２１ｎｍの厚さで形成
された。
【０１１２】次に、プラズマ処理用ガス導入口４０６を
介して酸素ガスを２００ｓｃｃｍの流量で、また、モノ
シランガスを１００ｓｃｃｍの流量で処理室４０１内に
導入した。ついで、プラズマ処理室４０１と排気系４０
７との間に設けられたコンダクタンスバルブ４０８を調
整し、処理室４０１内を３ｍＴｏｒｒに保持した。つい
で、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より
２．０ｋＷの電力を無終端環状導波管４１０を介してプ
ラズマ発生室４０１内に供給した。このようにして、プ
ラズマ処理室４０１内にプラズマを発生させた。
【０１１３】この際、プラズマ処理用ガス導入口４０６
を介して導入された酸素ガスは、プラズマ処理室４０１
内で励起、分解されて酸素原子などの活性種となり、ガ
ラス基板４０２の方向に輸送され、モノシランガスと反
応し、酸化シリコン膜がガラス基板４０２上に８６ｎｍ
の厚さで形成された。成膜後、成膜速度、反射特性につ
いて評価した。
【０１１４】得られた窒化シリコン膜及び酸化シリコン
膜の成膜速度及び均一性はそれぞれ３１０ｎｍ／ｍｉｎ
±２．３％、３３０ｎｍ／ｍｉｎ±２．５と良好で、膜
質も、５００ｎｍ付近の反射率が０．２％と極めて良好
な光学特性であることが確認された。
【０１１５】（処理例５）図２に示したマイクロ波プラ
ズマ処理装置を使用し、半導体素子層間絶縁用酸化シリ
コン膜の形成を行った。
【０１１６】基体２０２としては、最上部にＡｌパター
ン（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形成されたＰ
型単結晶シリコン基板（面方位〈１００〉，抵抗率１０
Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン基板２０２を基体
支持体２０３上に設置した。排気系２０７を介してプラ
ズマ処理室２０１内を真空排気し、１．３３×１０-5Ｐ
ａの値まで減圧させた。続いて基体温度調節手段２０４
に通電し、シリコン基板２０２を３００℃に加熱し、基
板をこの温度に保持した。
【０１１７】プラズマ処理用ガス導入口２０６を介して
酸素ガスを５００ｓｃｃｍの流量で、また、モノシラン
ガスを２００ｓｃｃｍの流量で処理室２０１内に導入し
た。ついで、プラズマ処理室２０１と排気系２０７との
間に設けられたコンダクタンスバルブ２０８を調整し、
プラズマ処理室２０１内を３９．９×１０-1Ｐａに保持
した。
【０１１８】ついで、高周波印加手段２０５を介して、
周波数１３．５６ＭＨｚ程度、３００Ｗ程度の電力を基
板支持体２０２に印加するとともに、マイクロ波電源よ
り、周波数２．４５ＧＨｚ程度、２．０ｋＷ程度の電力
を無終端環状導波管２１０を介してプラズマ処理室２０
１内に供給した。
【０１１９】このようにして、プラズマ処理室２０１内
にプラズマを発生させた。プラズマ処理用ガス導入口２
０６を介して導入された酸素ガスはプラズマ処理室２０
１内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板２
０２の方向に輸送され、モノシランガスと反応し、酸化
シリコン膜がシリコン基板２０２上に０．８μｍの厚さ
で形成された。この時、イオン種はＲＦバイアスにより
加速されて基板２０２に入射しパターン上の膜を削り平
坦性を向上させる。
【０１２０】処理後、成膜速度、均一性、絶縁耐圧、及
び段差被覆性について評価した。段差被覆性は、Ａｌ配
線パターン上に成膜した酸化シリコン膜の断面を走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測し、ボイドを観測すること
により評価した。
【０１２１】得られた酸化シリコン膜の成膜速度及び均
一性は２５０ｎｍ／ｍｉｎ±２．８％と良好で、膜質も
絶縁耐圧８．７ＭＶ／ｃｍ、ボイドフリーであって良質
な膜であることが確認された。
【０１２２】（処理例６）図４に示したマイクロ波プラ
ズマ処理装置を使用し、半導体素子層間ＳｉＯ2膜のエ
ッチングを行った。
【０１２３】基体４０２としては、Ａｌパターン（ライ
ンアンドスペース０．１８μｍ）上に１μｍ厚の層間Ｓ
ｉＯ2膜が形成されたＰ型単結晶シリコン基板（面方位
〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シ
リコン基板４０２を基体支持台４０３上に設置した後、
排気系４０７を介してプラズマ４０１内を真空排気し、
１．３３×１０-5Ｐａの値まで減圧させた。プラズマ処
理用ガス導入口４０６を介してＣ4Ｆ8を１００ｓｃｃｍ
の流量でプラズマ処理室４０１内に導入した。
【０１２４】ついで、プラズマ処理室４０１と排気系４
０７との間に設けられたコンダクタンスバルブ４０８を
調整し、プラズマ処理室４０１内を１．３３Ｐａの圧力
に保持した。ついで、１３．５６ＭＨｚの高周波印加手
段を介して３００Ｗの電力を基板支持体４０２に印加す
るとともに、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より２．
０ｋＷの電力を無終端環状導波管４１０を介してプラズ
マ処理室４０１内に供給した。このようにして、プラズ
マ処理室４０１内にプラズマを発生させた。
【０１２５】プラズマ処理用ガス導入口４０６を介して
導入されたＣ4Ｆ8ガスはプラズマ処理室４０１内で励
起、分解されて活性種となり、シリコン基板４０２の方
向に輸送され、自己バイアスによって加速されたイオン
によって層間ＳｉＯ2膜がエッチングされた。クーラ４
０４により基板温度は８０℃までしか上昇しなかった。
エッチング後、エッチング速度、選択比、及びエッチン
グ形状について評価した。エッチング形状は、エッチン
グされた酸化シリコン膜の断面を走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）で観測し、評価した。
【０１２６】エッチング速度及び均一性と対ＰＲ選択比
は４４０ｎｍ／ｍｉｎ±４．２％、１２と良好で、エッ
チング形状もほぼ垂直で、マイクロローディング効果も
少ないことが確認された。
【０１２７】（処理例７）図２に示したマイクロ波プラ
ズマ処理装置を使用し、半導体素子層間絶縁用ポリアリ
ールエーテル（ＰＡＥ）膜のエッチングを行った。
【０１２８】基体２０２としては、０．５μｍ厚のＰＡ
Ｅ膜上にハードマスクとして０．１３μｍＳｉＯ2膜パ
ターンが０．１μｍ厚形成されたｐ型単結晶シリコン基
板（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用し
た。
【０１２９】まず、シリコン基板２０２を基体支持台２
０３上に設置し、クーラ２０４により基板温度を０℃に
冷却した後、排気系２０７を介してプラズマ２０１内を
真空排気し、１．３３×１０-5Ｐａの値まで減圧させ
た。プラズマ処理用ガス導入口２０６を介してＮＨ3を
２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室２０１内に導入
した。
【０１３０】ついで、プラズマ処理室２０１と排気系２
０７との間に設けられたコンダクタンスバルブ２０８を
調整し、プラズマ処理室２０１内を１３．３Ｐａの圧力
に保持した。ついで、高周波印加手段２０５を介して、
約２ＭＨｚ、約３００Ｗの電力を基板支持体２０２に印
加するとともに、マイクロ波電源より約２．４５ＧＨｚ
約２．０ｋＷの電力を無終端環状導波管２１０を介して
プラズマ処理室２０１内に供給した。このようにして、
プラズマ処理室２０１内にプラズマを発生させた。
【０１３１】プラズマ処理用ガス導入口２０６を介して
導入されたＮＨ3ガスはプラズマ処理室２０１内で励
起、分解されて活性種となり、シリコン基板２０２の方
向に輸送され、自己バイアスによって加速されたイオン
によってＰＡＥ膜がエッチングされた。エッチング後、
エッチング速度、選択比、及びエッチング形状について
評価した。エッチング形状は、エッチングされた酸化シ
リコン膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測
し、評価した。
【０１３２】エッチング速度及び均一性と対ＳｉＯ2選
択比は４６０ｎｍ／ｍｉｎ±３．７％、１０と良好で、
エッチング形状もほぼ垂直で、マイクロローディング効
果も少ないことが確認された。
【０１３３】本発明の素子は、素子が形成されるべき半
導体基板に、エッチング、ドーピング、CVD、酸化、窒
化、アッシング、などの各種表面処理を施すことによっ
て、多数の素子を作製し、それをチップ化することによ
って得られる。本発明のプラズマ処理装置は、これらの
各種表面処理のうち少なくとも１工程に利用されるもの
である。
【０１３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラズマ処理室側に複数のスロットが設けられる環状導
波管を介してプラズマ処理室にマイクロ波を導入し、プ
ラズマ処理室でプラズマを発生させるプラズマ処理装置
において、環状導波管は入力側導波路と出力側導波路と
を備え、各導波路間には周方向に所定間隔でスロットが
穿孔されて設けられていることにより、周方向に均一な
マイクロ波をプラズマ処理室内に導入することが可能と
なり、プラズマ処理室内で均一かつ高品質なプラズマを
発生させることが可能となった。それにより高速かつ高
品質なプラズマ処理を行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の一例を示す模式図
である。
【図２】本発明の一実施形態としての石英窓使用定在波
３個励起４λｇＤＭＡアンテナを用いたマイクロ波プラ
ズマ処理装置の模式図である。
【図３】本発明の一実施形態としての石英窓使用定在波
３個励起３λｇＤＭＡアンテナを用いたマイクロ波プラ
ズマ処理装置の模式図である。
【図４】本発明の一実施形態としてのＡｌＮ窓使用定在
波５個励起３λｇＤＭＡアンテナを用いたマイクロ波プ
ラズマ処理装置の模式図である。
【図５】従来例としてのプラズマ処理装置の一例の模式
図である。
【符号の説明】
１０１ プラズマ処理室 １０２ 被処理体 １０３ 基体支持体 １０４ 基体温度調節手段 １０５ 高周波バイアス印加手段 １０６ 処理用ガス導入手段 １０７ 排気手段 １０８ コンダクタンス調節手段 １０９ 誘電体 １１０ 無終端環状導波管 １１１ 入力側環状導波路 １１２ 出力側環状導波路 １１３ マイクロ波導入二分岐導波管 １１４ 導波路結合スロット １１５ 出力スロット １１６ 表面波 １１７ 表面定在波 １１８ 表面プラズマ １１９ バルクプラズマ ９１２ 無終端環状導波路 ９１３ 導入部Ｅ分岐 ９１５ スロット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ Ｈ０５Ｈ 1/46 21/265 Ｆ Ｆターム(参考） 4G075 AA30 BA06 BA10 BC04 BC06 BC07 BC10 CA26 CA47 DA02 DA18 EB01 EE15 EE31 FA01 FB04 FC15 4K030 AA06 AA09 AA11 AA13 AA14 AA18 BA02 BA12 BA17 BA18 BA20 BA29 BA30 BA38 BA40 BA42 BA43 BA44 CA02 CA04 CA05 CA06 CA07 FA01 KA30 KA45 KA46 LA15 5F004 AA05 AA09 BA20 BB13 BB14 BB26 BB29 BD01 BD04 DA00 DA01 DA02 DA04 DA05 DA15 DA17 DA18 DA24 DA25 DA26 DB03 DB23 EB01 5F045 AA09 AB03 AB04 AB06 AB32 AB33 AC01 AC02 AC03 AC05 AC11 AC12 AC15 AD07 AE21 BB02 DP03 EH11

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマ処理室内にガスを導入し、複数
    のスロットが前記プラズマ処理室側の被処理体の被処理
    面に対向した同一平面の周方向に所定間隔で設けられた
    環状導波管を介して、前記プラズマ処理室内にマイクロ
    波を供給し、前記プラズマ処理室内でプラズマを発生さ
    せるプラズマ処理装置において、 前記環状導波管は入力側導波路と出力側導波路とを備
    え、該各導波路間には周方向に所定間隔でスロットが穿
    孔されて設けられていることを特徴とするプラズマ処理
    装置。
  2. 【請求項２】 前記入力側導波路には、前記環状導波管
    の中心を軸に周方向に所定間隔で設けられた導入口から
    導入された前記マイクロ波が導入されることを特徴とす
    る請求項１記載のプラズマ処理装置。
  3. 【請求項３】 前記導入口からは分配されたマイクロ波
    が導入され、前記入力側導波路の一周長が該マイクロ波
    の管内波長の奇数倍のときはＨ分岐により分配され、偶
    数倍のときはＥ分岐により分配され、前記導入口が設け
    られる所定間隔は１８０度であることを特徴とする請求
    項２記載のプラズマ処理装置。
  4. 【請求項４】 前記入力側の導波路に導入されるマイク
    ロ波は矩形導波管を介して導入され、前記入力側の導波
    路の内断面は該矩形導波管の内断面と同一寸法であるこ
    とを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の
    プラズマ処理装置。
  5. 【請求項５】 前記各導波路間に設けられたスロットは
    放射状に設けられ、該スロットの中心半径ｒs2は、前記
    各導波路の中心半径をそれぞれ、ｒg2、ｒg1とすると、 ｒs2≒（ｒg2＋ｒg1）／２ であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項
    に記載のプラズマ処理装置。
  6. 【請求項６】 前記出力側の導波路の中心半径ｒg1は、
    前記プラズマ処理室側に設けられたスロットの中心半径
    ｒs1と実質的に等しく、隣接する該スロット間に励起さ
    れる表面定在波の腹の数をｎl、表面波の波長をλs、前
    記出力側の導波路の一周長の該出力側の導波路内におけ
    る前記マイクロ波の管内波長に対する倍率をｎgとする
    と、 ｒg1≒ｎlλs／２ｔａｎ[(π／２ｎg)][１＋ｃｏｓ（π
    ／ｎg）] であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項
    に記載のプラズマ処理装置。
  7. 【請求項７】 前記導波管間のスロットの長さｌs1は、
    前記出力側の導波路内の管内波長をλg1とすると、 ｌs1≒λg1／４ であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項
    に記載のマイクロ波導入装置。
  8. 【請求項８】 前記環状導波管と前記プラズマ処理室間
    には誘電体窓が設けられていて、該誘電体窓の主成分は
    窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項１から
    ７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 【請求項９】 前記プラズマ処理室内で前記被処理体を
    支持する基体支持手段に、高周波バイアスを印加する高
    周波バイアス印加手段をさらに有することを特徴とする
    請求項１から８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装
    置。
  10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか１項に記載
    のプラズマ処理装置を用いて、前記被処理体の被処理面
    を表面処理することを特徴とする表面処理方法。
  11. 【請求項１１】 前記表面処理は、エッチング、アッシ
    ング、ＣＶＤ、ドーピング、酸化もしくは窒化処理であ
    る請求項１０に記載の表面処理方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１から９のいずれか１項に記載
    のプラズマ処理装置を用いて、素子を形成するための前
    記被処理体の被処理面を表面処理する工程を含む素子の
    製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記表面処理は、エッチング、アッシ
    ング、ＣＶＤ、ドーピング、酸化もしくは窒化処理であ
    る請求項１０に記載の素子の製造方法。
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