JP2004356587A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より均一なプラズマ処理を可能にするプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理室内に、被処理体保持手段と対向させて、プラズマを発生させるためのパッチアンテナを配置し、且つ、該被処理体保持手段とパッチアンテナとの間に、ガス拡散用のシャワープレートを配置する。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイス等を作製するために、被処理体に対して種々のプラズマ処理を行う際に好適に使用可能なプラズマ処理装置に関する。より詳しくは、本発明は、平面アンテナの１種たるパッチアンテナの特性を活かしつつ、且つ、均一なプラズマ処理を行うことが可能なプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明のプラズマ処理装置は、半導体ないし半導体デバイス、液晶デバイス等の電子デバイス材料の製造を始めとするプラズマ処理一般に広く適用可能であるが、ここでは説明の便宜のために、半導体デバイスの背景技術を例にとって説明する。
【０００３】
一般に、半導体デバイスの製造工程においては、被処理体たる半導体デバイス用の基材（例えば、ウエハ）に対して、ＣＶＤ（化学気相堆積）処理、エッチング処理、スパッタ処理等の種々の処理を施すことが行われる。
【０００４】
従来より、このような各種の処理のためにプラズマ処理装置が用いられる場合が多い。これは、プラズマ処理装置を用いた場合には、低温で処理できるという長所があるからである。
特に、上記の長所を行かして、半導体装置やフラットパネルディスプレイの製造においては、酸化膜の形成や半導体層の結晶成長、エッチング、またアッシング等の処理を行うために、プラズマ処理装置が多用されている。
これらのプラズマ処理装置の中に、アンテナから処理容器内へ高周波の電磁界を供給して高密度プラズマを発生させる高周波プラズマ処理装置がある。この高周波プラズマ処理装置は、プラズマガスの圧力が比較的低くても安定してプラズマを生成することができるため、用途が広いという特色がある。
【０００５】
最近、この高周波プラズマ処理装置において、処理容器内へ高周波の電磁界を供給するアンテナとして、パッチアンテナの使用が研究されている。このパッチアンテナを使用した際には、広い周波数帯域で使用できるという長所が得られるからである（このようなパッチアンテナ自体の構造、特性等の詳細に関しては、例えば特開２００２−１８０８１６号公報は、このようなパッチアンテナを利用したプラズマ処理装置を開示している。
図１は、この高周波プラズマ処理装置に使用される従来のパッチアンテナの一構成の一例を示す模式図である。ここで、図１（ａ）はパッチアンテナを放射面側からみたときの模式平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示したＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ′線方向の模式断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）に対応する座標系を示す模式図である。
【０００６】
このパッチアンテナは、図１（ｂ）に示すように、接地された導体板からなる地板５３１と、共振器を構成する導体板５３２とを有している。地板５３１及び導体板５３２は誘電体板５３５の両面にそれぞれ設けられ、誘電体板５３５を貫通する導体線５３３によって導体板５３２はその中心Ｏにおいて地板５３１に接続されている。導体板５３２の平面形状は、図１（ａ）に示すよう、長辺の長さがＬ１、短辺の長さがＬ２（Ｌ２＜Ｌ１）の長方形をしている。パッチアンテナ内の電磁界の波長をλｇ とすると、長辺の長さＬ１はＬ１≒（λｇ／２）×ｍ（ｍは自然数、望ましくは奇数）に設定されている。なお、説明の便宜を図るため、図１（ｃ）に示すように、導体板５３２の長辺及び短辺にそれぞれ平行にｘ軸及びｙ軸をとり、この座標系の原点を導体板５３２の中心Ｏにおくものとする。
【０００７】
このパッチアンテナは、図１（ｂ）に示すように、同軸線路５４１を介して高周波電源５４５に接続されている。ここで、同軸線路５４１の外部導体５４２は、地板５３１に接続され、同軸線路５４１の内部導体５４３は、地板５４２の開口部及び誘電体板５３５を貫通して、ｘ軸上の一点ＰＰにおいて導体板５３２に接続されている。
【０００８】
図２は、このパッチアンテナによる電磁界の放射原理を説明するための図である。ここでは、上記のｍ＝１とし、Ｌ１≒（１／２）λｇの場合について説明する。ここで、図２（ａ）は導体板５３２を示す模式図、図２（ｂ）は導体板５３２におけるｘ軸方向の電流分布（点線）及び電圧分布（実線）を示す模式図である。導体板５３２の長辺の長さＬ１がおよそλｇ／２であるため、高周波電源５４５から導体板５３２に供給された電流は長辺方向すなわちｘ軸方向で共振して定在波となり、その電流分布は図２（ｂ）の点線で示すように両端が０（ゼロ）に固定された正弦波状となる。このように共振して定在波の電流となるとき、図２（ｂ）の実線で示すように、電圧の波形は電流の波形に対して位相が９０゜だけずれる。
【０００９】
図２（ｂ）に示した状態では、導体板５３２の左端の電圧は正であるため、電気力線は導体板５３２から地板５３１へ向かう。これに対して、導体板５３２の右端の電圧は負であるため、電気力線は地板５３１から導体板５３２へ向かう。電気力線の方向は変位電流の方向と同じであるため、図２（ａ）に示すように導体板５３２の左端及び右端に沿って磁流が同じ向きに流れる。この磁流を波源として電磁界が放射されるため、この電磁界は磁界がｙ軸に平行なＴＭ_１０モードを形成する。
【００１０】
図３は、このパッチアンテナが構成する電界強度分布の概念図であり、図３（ａ）はｘｚ面における電界強度分布、図３（ｂ）はｙｚ面における電界強度分布を示している。上述したように、このパッチアンテナから放射される電磁界は磁界がｙ軸に平行なＴＭ_１０モードを形成するため、その電界強度分布は図３に示すようなダイポールアンテナと同様の特性を示す。すなわち、ｘｚ面では図３（ａ）に示すように比較的均一であるが、ｙｚ面では図３（ｂ）に示すように大きな偏りが発生する。ｙｚ面における電界強度分布は、導体板５３２の中心Ｏにおける電界が最大であり、中心Ｏから離れるにしたがって電界が急激に弱まっている。
【特許文献１】
特開２００２−１８０８１６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、このような空間分布をもつ電磁界でプラズマを生成すると、ｘ軸上の電界強度がその周囲よりも大きいため、ｘ軸直下の領域のプラズマ密度がその周囲よりも高くなってしまう。このため、このようなダイポール的な動作をする単一のパッチアンテナを用いた従来のプラズマ処理装置でエッチング装置を構成した場合には、プラズマ密度が高くなっているｘ軸直下の領域ほどエッチング処理が速く進行するといったように、場所によって処理速度に偏りが生ずる場合があるという問題があった。
本発明の目的は、より均一なプラズマ処理を可能にするプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意研究の結果、プラズマ処理すべき被処理体と、電磁波を供給するためのパッチアンテナとの間に、ガス拡散用のシャワープレートを配置することが、上記目的の達成のために極めて効果的であることを見出した。
本発明のプラズマ処理装置は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と；前記被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と；該被処理体保持手段と対向してプラズマ処理室内に配置された、プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのパッチアンテナと；前記被処理体保持手段とパッチアンテナとの間に配置された、ガス拡散用のシャワープレートとを少なくとも含むものである。
上記構造を有する本発明のプラズマ処理装置を用いた場合には、シャワープレートからのガス供給の二次元的なコントロールが極めて容易となるため、パッチアンテナに基づく電界強度との組合せにおいて、被処理体に好適なプラズマ強度の二次元的なコントロール（例えば、二次元的に実質的に均一なプラズマ強度、および／又は二次元的な傾斜ないし分布を有するプラズマ強度）が極めて容易となる。
これに対して、本発明者の知見によれば、従来のパッチアンテナを用いたプラズマ処理装置（例えば、図４の模式断面図に示すような装置）においては、高電圧からの経線の点から、パッチアンテナの側からガスを導入すること（すなわち、電極を共有するという特性を有するシャワープレートと組み合わせること）は、一般的には困難と考えられていた。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載において量比を表す「部」および「％」は、特に断らない限り質量基準とする。
【００１４】
（プラズマ処理装置）
本発明のプラズマ処理装置は、処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と；該被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と；該被処理体保持手段と対向してプラズマ処理室内に配置された、プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのパッチアンテナと；前記被処理体保持手段とパッチアンテナとの間に配置された、ガス拡散用のシャワープレートとを少なくとも含む。
【００１５】
（パッチアンテナ）
後述するシャワープレートと組み合わせて配置することが可能である限り、該パッチアンテナの材質、形状、形態、配置位置、配置方法等は、特に制限されない。ここに、パッチアンテナとは、縦／横のアスペクト比の大きくない、少なくとも一方向で共振現象が意図されたアンテナを言う。
該パッチアンテナへの好適な給電、ないしはシャワープレートと組み合わせにおいて、プラズマ処理室内にガスを拡散させる際のガスの供給状態のコントロールを容易とする点からは、パッチアンテナは以下のような態様であることが好ましい。
パッチアンテナを構成する好適な部材の個数：１個ないしは複数個のいずれでもよい。簡略化の点からは、１個の方が好ましい。
パッチアンテナの好適な平面形状：フラット
パッチアンテナの好適な立体形状：地板５３１に対向する面が略平面であれば他は関係ない。
パッチアンテナの好適な材質：導電性に優れた材料、Ｃｕ，Ａｌなど
【００１６】
（シャワープレート）
本発明のプラズマ処理装置においては、前記被処理体保持手段とパッチアンテナとの間に、ガス拡散用のシャワープレートが配置されることが特徴である。本発明に使用可能なシャワープレートは、プラズマ処理室内にガスを拡散させるための孔を複数有するプレートであって、且つ、被処理体保持手段とパッチアンテナとの間に配置される限り、その形状、形態、配置位置、配置方法等は、特に制限されない。
プラズマ処理室内にガスを拡散させる際のガスの供給状態のコントロールを容易とする点からは、シャワープレートの孔の個数は５個以上であることが好ましく、更には９個以上（特に２１個以上）であることが好ましい。
ガス供給状態のコントロールが可能である限り、複数の孔の個々の形状・面積、孔の配置も、特に制限されない。プラズマ処理に好適なガス供給状態のコントロールを容易とする点からは、下記の態様が好ましい。なお、後述する態様に示すように、個々の孔の形状・面積は全て同じであってもよく、また個々の孔の全部または一部を、相似形、異なる形状としてもよい。更には、シャワープレートはパッチアンテナと別の部材として配置してもよく、また後述する態様に示すように、シャワープレートとパッチアンテナとを一体的な部材として構成してもよい。
個々の孔の好適な形状：円形、角形、楕円形、ガス流の均一性からは円形あるいはダ円形状が良い。
孔の好適な配置：同心円状で（面積／半径）が略一定が良い。
孔の好適な材質：金属でも絶縁物でもかまわない。
孔の面積が、シャワープレート全体の面積に占める割合も特に制限されないが、プラズマ処理に好適なガス供給状態のコントロールを容易とする点からは、（孔の面積の合計）／（シャワープレート全体の面積）の割合は、１０面積％以上であることが好ましく、更には２０〜９０面積％であることが好ましい。
本発明においては、パッチアンテナと組み合わせて、上記のようなシャワープレートを配置することにより、シャワープレートからのガス供給の二次元的なコントロールが極めて容易となるため、パッチアンテナに基づく電界強度との組合せにおいて、被処理体に好適なプラズマ強度の二次元的なコントロール（例えば、二次元的に実質的に均一なプラズマ強度、および／又は二次元的な傾斜ないし分布を有するプラズマ強度）が極めて容易となる。
【００１７】
（プラズマ処理装置の一態様）
図５は、本発明の一態様を示す模式断面図である。ここでは、本発明によるプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した場合について説明する。本発明のプラズマ処理装置は、上述したように被処理体に好適なプラズマ強度の二次元的なコントロールが極めて容易という特徴を有する。したがって、この特徴を活かしつつ、他のプラズマ処理（例えば、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理、プラズマ酸化および／又はプラズマ窒化処理）にも本発明のプラズマ処理装置（例えば、図５の構成の装置）を適用可能であることは言うまでもない。
【００１８】
図５に示したエッチング装置は、上部が開口した円筒形状の処理容器１１を有している。この処理容器１１は、アルミニウム等の導電部材で形成されている。処理容器１１の上部開口近傍（処理容器１１の上部壁と、パッチアンテナとの間）には、必要に応じて、厚さ２０〜３０ｍｍ程度の石英ガラス又はセラミック（例えばＡｌ_２ Ｏ_３ やＡｌＮ）等からなる誘電板１２を配置してもよい。このように誘電板１２を配置した場合には、電磁界の波長が短かくなり、アンテナを小さく作る事ができるという利点を得ることができる。
処理容器１１と誘電板１２との接合部にはＯリング等のシール部材１３を介在させており、これにより処理容器１１内部の気密性を確保している。
【００１９】
図５においては、処理容器１１の底部には、セラミック等からなる絶縁板１４が設けられている。このように絶縁板１４を配置した場合には、サセプター部とチャンバー底面とを絶縁するという利点を得ることができる。
この絶縁板１４及び処理容器１１底部を貫通する排気口１５が設けられており、この排気口１５に連通する真空ポンプ（図示せず）により、処理容器１１内を所望の真空度にすることができる。
【００２０】
誘電板１２の下部には、処理容器１１内に高周波の電磁界を供給するパッチアンテナ３０が配置されている。このパッチアンテナ３０は、上述した誘電板１２により、処理容器１１から隔離されていてもよい。
パッチアンテナ３０の下側には、シャワープレート５０が配置されている。この図５の態様においては、シャワープレート５０は、パッチアンテナ３０と一体的に形成された部材となっている。このようにシャワープレート５０とパッチアンテナ３０とを一体的に形成した場合には、構造が簡略化できるという利点を得ることができる。
このシャワープレート５０から、処理容器１１内に所定のガス（例えば、Ａｒ等のプラズマガス、および／又はＣＦ_４ 等のエッチングガス）が導入される。これらのガスは、処理ガス供給パイプ５１から、シャワープレート５０に供給される。このパイプ５１は、石英パイプ等の絶縁性材料でも、Ｃｕ，Ａｌ，ＳｕＳ等の金属性材料でチャンバー壁面と共に接地されていてもかまわない性の材料から形成される。処理ガス供給パイプ５１と、処理容器１１の上壁との間には、Ｏ−リング等の材料からなる真空シールド５２が配置されている。
【００２１】
処理容器１１内には、エッチング対象の基板（被処理体）２１を上面（載置面）に置く載置台（被処理体保持手段）２２が収容されている。この載置台２２は、処理容器１１の底部を貫通自在に構成された昇降軸２３によって支持されており、上下動自在となっている。
載置台２２はまた、マッチングボックス２５を介して、バイアス用の高周波電源２６に接続されている。この高周波電源２６の出力周波数は数百ｋＨｚ〜十数ＭＨｚの範囲内の所定周波数とする。なお、処理容器１１内の気密性を確保するため、載置台２１と絶縁板１４との間に、昇降軸２３を囲むようにベローズ２４が設けられている。
【００２２】
（パッチアンテナの一態様）
図５に示したパッチアンテナ３０は、３０ａおよび３０ｂの２個の部材からなる。これらのアンテナ部材３０ａおよび３０ｂのそれぞれに接続された同軸線路４１ａ〜４１ｂは、電力の使用効率を向上させるための負荷整合器５３を介して、高周波電源４５に接続されている。同軸線路４１ａおよび４１ｂと、処理容器１１の上壁との間には、セラミック等の絶縁材料からなる真空シールド５６が配置されている。
ただし、同軸線路４１ｂにおいては、負荷整合器５３と高周波電源４５と間に９０°移相器５４が配置されているため、略９０゜ずつずれた位相で各パッチアンテナ３０ａ〜３０ｂへの給電が行われることになる。このとき、各パッチアンテナ３０ａ〜３０ｂへの給電電力を等しくする。給電用の高周波電源４５の出力周波数はおよそ１００ＭＨｚ〜８ＧＨｚの範囲内の所定周波数であることが好ましい。
【００２３】
次に、図５に示したエッチング装置の動作の一態様を説明する。基板２１を載置台２２の上面に置いた状態で、処理容器１１内を例えば０．０１〜１０Ｐａ程度の真空度にする。この真空度を維持しつつ、シャワープレート５０から所定のガス（例えば、プラズマガスとしてＡｒを供給し、エッチングガスとしてＣＦ_４ 等）を流量制御して供給する。処理容器１１内にプラズマガス及びエッチングガスが供給された状態で、高周波電源４５からパッチアンテナ３０に給電を開始する。このとき、パッチアンテナ３０ａ〜３０ｂのそれぞれは、９０゜ずつ異なる位相で給電される。
この図５の態様においては、中心部ガス供給、および２点の給電の態様を示しているが、円偏波を必要としない場合には、いずれか１点の給電で足りる。また、パッチアンテナが後述するような丸欠きアンテナ、または楕円形アンテナの場合には、基本的に図１と同様の態様を使用することができる。楕円形アンテナを用いる場合には、アンテナの長方向の長さを短軸方向の長さより多少短く（例えば、Ａ側の長さを基準として２〜１０％程度短く）形成することが好ましい。
【００２４】
このように、パッチアンテナ３０から放射された電磁界は円偏波を形成し、処理容器１１内に導入される。そして、処理容器１１内に電界を形成してＡｒを電離させることにより、処理対象の基板２１の上部空間Ａにプラズマを生成する。このプラズマは処理容器１１内に拡散して行き、載置台２２に印加されたバイアス電圧によってプラズマのエネルギーや異方性がコントロールされて、エッチング処理に利用される。パッチアンテナ３０ａ、３０ｂからの放射に基づき円偏波が形成されて載置台２２上面に垂直な軸の周りに電界が回転される。これにより、この電界によって生成されるプラズマの分布も回転するため、時間平均で従来よりも均一なエッチング処理が可能となる。
加えて、本発明においては、シャワープレート５０の存在に基づき、上部空間Ａに形成されるプラズマ強度も、好適な態様（例えば、二次元的に実質的に均一）とすることができる。
【００２５】
（シャワープレートとパッチアンテナの態様）
以下、本発明において好適に使用可能なシャワープレートとパッチアンテナとの態様について説明する。
【００２６】
（アンテナの寸法）
定在波が形成される空間（アンテナ背面の印加空間）の比誘電率をεｒとした場合に、定在波が形成される軸の寸法は、ほぼ（λｇ／２）×ｍとなる。ここに、ｍは自然数であり、望ましくは奇数である。λｇは上記空間における管内波長である。ｍが奇数の時アンテナの中心部の電位はＧＮＤ電位となる。
【００２７】
（アンテナの形状）
図６に、（ａ）丸形、（ｂ）角形、（ｃ）丸形切欠き、（ｄ）楕円形のぞれぞれのアンテナ形状における、給電とガス供給位置の関係を模式的に示す。
これらのうち、（ａ）丸形および（ｂ）角形アンテナにおいては、給電１と給電２とで位相が約９０°異なっている（円偏波を使用する場合）。円偏波を使用ない場合には、給電１と給電２とのいずれか一方の給電でも良い。
また、（ｃ）丸形切欠きおよび（ｄ）楕円形アンテナにおいても、基本的には、上記（ａ）丸形および（ｂ）角形アンテナの場合と同様の給電方法を使用することができる。なお、上記した各形状とそれらの特性等の詳細に関しては、例えば、特開２００２−１８０８１６号を参照することができる。
なお、アンテナ寸法がｍ≧２の場合には、必ずしもアンテナ中心部にガス供給しなくても良い。この場合には、異常放電防止の点から、他のＧＮＤ電位となる場所にガスを供給することが好ましい。
【００２８】
（シャワープレートの態様）
本発明においては、上記したパッチアンテナとシャワープレートとを組み合わせているため、パッチアンテナに基づく電界強度の分布に応じて、シャワープレートからのガス供給を変化させることができる。例えば、パッチアンテナに基づく電界強度の分布がほぼ均一ならば、シャワープレートからも均一にガスを供給することにより、結果的に均一なプラズマ強度を得ることができる。
他方、パッチアンテナに基づく電界強度の分布がほぼ均一でないならば、該電界の弱い位置に、シャワープレートからガスを多めに供給することにより、結果的に均一なプラズマ強度を得ることができる。
【００２９】
（ガス孔径の分布および／又はガス孔数の分布）
ガス供給量に径方向で分布を形成することが好ましい場合（例えば、パッチアンテナに基づく電界強度の分布が、径方向で強弱がある場合）、例えば、外周部に向かって徐々にガス供給量を増大させる場合には、シャワープレート内で中心部に比較してプレート周辺部でガス供給を徐々に大きくするか、および／又はガス孔数を徐々に多くすればよい。また、シャワープレートの厚さを、プレート周辺部に向かって徐々に薄くすればよい。
これとは逆に、例えば、外周部に向かって徐々にガス供給量を減少させる場合には、シャワープレートに上記と逆の特性を付与すればよい。
これらの場合、ガス供給量の変化は必ずしも単調増加または単調減少である必要はなく、結果的に所望のプラズマ強度分布が得られるものであれば足りる。シャワープレートにおけるガス孔の個々の径は、プラズマのシャワープレートへの逆流防止の点からは直径φ５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
（ガス供給部の構造）
プラズマ処理のために使用すべきガスが複数種類ある場合（例えば、プラズマ生成用ガスと、エッチングガス）であって、且つ、これらのガスが事前に混合することが不可能であるか、または著しく不適当な場合には、シャワープレートに対してガスを供給するためのガス供給部を多層構造とすることができる。
このような態様の一例を、図７の模式断面図に示す。図７を参照して、この態様においては、ガス１は第１のガス入口７１から、（パッチアンテナ３０とシャワープレート５０とを含む）ガス拡散部８０内の第１の流路７１ａを介して、第１のガス出口７１ｂから、プラズマ処理室内に拡散される。他方、ガス２は第２のガス入口７２から、ガス拡散部８０内の第２の流路７２ａを介して、第２のガス出口７２ｂからプラズマ処理室内に拡散される。
【００３１】
（ガス流量分布の制御）
本発明においては、必要に応じて、シャワープレート５０からプラズマ処理室内に拡散されるガスの流量分布を制御することもできる。このような態様の一例を、図８の模式平面図および図９の模式断面図を用いて説明する。
図８を参照して、この態様においては、第１のガス板５５（図８（ａ））および第２のガス板５６（図８（ｂ））の２種類のガス板を用いる。これらのガス板は図９に示すように、少なくとも一方のガス板を外部から駆動（例えば、回転）させる。例えば、第２のガス板５６を、ｏ−リング等の真空シールを介して、回転可能に配置すればよい。このような態様によれば、これら２枚のガス板におけるガス孔相互の重なり面積制御による各ガス孔からのガス流量の制御に基づき、プラズマ処理室内に拡散されるガスの流量分布を制御することができる。
例えば、図８を参照して、これらの第１および第２のガス板のガス供給孔の位置および／又は孔サイズは、径方向で外周に近づく程に大きくなるように配置されている。このような第１および第２のガス板を図９に示すように同軸で重ね合わせて配置し、例えば第１のガス板５５を軸方向に回転させると、これら２枚の板の孔の一致する箇所が中心部であったり、周辺部であったりする（すなわち、ガスが多く吹き出す位置が、中心部であったり、周辺部であったりする）ため、プラズマ処理室内に拡散されるガス供給量をコントロールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高周波プラズマ処理装置に使用される従来のパッチアンテナの構成の一例を示す模式図である。図１（ａ）はパッチアンテナを放射面側からみたときの模式平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示したＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ′線方向の模式断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）に対応する座標系を示す模式図である。
【図２】図１のパッチアンテナによる電磁界の放射原理を説明するための図である。図２（ａ）は導体板５３２を示す模式図、図２（ｂ）は導体板５３２におけるｘ軸方向の電流分布（点線）及び電圧分布（実線）を示す模式図である。
【図３】パッチアンテナが構成する電界強度分布の概念図である。図３（ａ）はｘｚ面における電界強度分布、図３（ｂ）はｙｚ面における電界強度分布を示す。
【図４】パッチアンテナを用いる従来のプラズマ処理装置の構成の一例を示す模式断面図である。
【図５】本発明のプラズマ処理装置の構成の一例を示す模式断面図である。
【図６】（ａ）丸形、（ｂ）角形、（ｃ）丸形切欠き、（ｄ）楕円形のぞれぞれのアンテナ形状における給電とガス供給位置の関係を模式的に示す図である。
【図７】ガス供給部を多層構造とした態様の一例を示す模式断面図である。
【図８】プラズマ処理室内に拡散されるガスの流量分布を制御可能な態様に使用可能なプレートの一例示す模式平面図である。
【図９】プラズマ処理室内に拡散されるガスの流量分布を制御可能な態様に使用可能な構成の一例示す模式断面図である。

Claims (16)

1. 被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と、
   前記被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と、
   該被処理体保持手段と対向してプラズマ処理室内に配置された、プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのパッチアンテナと、
   前記被処理体保持手段とパッチアンテナとの間に配置された、ガス拡散用のシャワープレートとを少なくとも含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記パッチアンテナが、その中心から外れた位置に給電点を有している請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記パッチアンテナが、その中心部にガス供給用の孔を有する請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記パッチアンテナが長方形であり、且つ、プラズマ処理室内へのガス供給管が、該パッチアンテナ長手方向の中心軸上で、端面から略｛（２ｎ−１）／４｝・λｇ（ｎは自然数）の位置でパッチアンテナへ接続されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記パッチアンテナが略正方形であり、且つ、プラズマ処理室内へのガス供給管が、該パッチアンテナの少なくとも一方向の中心軸上で、その端面から略｛（２ｎ−１）／４｝・λｇ（ｎは自然数）の位置でパッチアンテナへ接続されている請求項２に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記パッチアンテナが略正方形であり、且つ、プラズマ処理室内へのガス供給管が、該パッチアンテナ長軸方向の軸上で、端部から略｛（２ｎ−１）／４｝・λｇ（ｎは自然数）の位置でパッチアンテナへ接続されている請求項２に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記パッチアンテナが略円形であり、且つ、プラズマ処理室内へのガス供給管が、該パッチアンテナの少なくとも一方の端面から、各端面の中心軸上で、略｛（２ｎ−１）／４｝・λｇ（ｎは自然数）の位置でパッチアンテナへ接続されている請求項２に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記パッチアンテナを上面とし、前記シャワープレートを下面として一体化されたアンテナ／シャワープレート部材がプラズマ処理室内に配置されている請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
9. 前記パッチアンテナが、給電点を少なくとも２ヶ所に有している請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
10. 前記シャワープレートが、プラズマ処理室内に複数種類のガスを独立に供給可能に形成されている請求項１〜９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
11. 前記シャワープレートが駆動可能に配置されている請求項１〜１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
12. 前記駆動が、シャワープレートの回転である請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
13. 前記シャワープレートが、プラズマ処理室内に複数枚配置されている請求項１〜１２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
14. 前記複数枚のシャワープレートのうち、少なくとも一方が駆動可能に配置されている請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
15. 前記複数枚のシャワープレートには、前記パッチアンテナの端面から略｛（２ｎ−１）／４｝・λｇ（ｎは自然数）に対応する位置でガス供給管が接続されている請求項１３または１４に記載のプラズマ処理装置。
16. 前記複数枚のシャワープレート相互の位置関係を変化させて各孔の実効的な面積を可変とし、プラズマ処理室へのガス供給量分布を制御させる請求項１３に記載のプラズマ処理装置。

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