JP2005158852A - マイクロ波導入装置および表面波励起プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マイクロ波を均一にプラズマ処理室内に導入できるマイクロ波導入装置、およびプラズマダメージのない均一な処理ができるＳＷＰプラズマ処理装置を提供すること。
【解決手段】 マイクロ波導入部１０は、マイクロ波発生部１からマイクロ波を導入する導入口３ａと終端部３ｂとを有し、複数のスロットアンテナが所定間隔で形成された底板を内側面とする環状波導波管３と、筒状の外側面が環状導波管３の底板に接して配設され、環状導波管３内を伝搬するマイクロ波をスロットアンテナを通して導入する誘電体チューブ４とを備える。ＳＷＰ処理装置１００は、マイクロ波導入部１０により導入されたマイクロ波により気密空間に表面波励起プラズマを生成し、該表面波励起プラズマにより被処理物を処理する処理室とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロ波発生装置からプラズマ処理室へマイクロ波を導入するマイクロ波導入装置および表面波励起プラズマを利用してＣＶＤやエッチング等を行う表面波励起プラズマ処理装置に関する。

半導体製造プロセスでは、プラズマを利用してＣＶＤ成膜やエッチング等を行うプラズマ処理装置が用いられている。そのようなプラズマ処理装置としては、従来から平行平板型プラズマ処理装置や電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）プラズマ処理装置などが使用されている。さらに、近年では、より大面積のプラズマを容易に発生させることができる表面波励起（ＳＷＰ：Surface Wave Plasma）プラズマ処理装置が利用されるようになってきている。ＳＷＰプラズマ処理装置は、マイクロ波導波管に設けられたスロットアンテナから誘電体部材を介してマイクロ波電力をプラズマ生成室内に導入し、誘電体部材の表面に生じた表面波によってプラズマ生成室内のプロセスガスを励起し、表面波励起プラズマを生成し、このプラズマを利用して被処理物の処理を行うものである。

マイクロ波導波管の形状としては、直線状のものと環状のものがあり、被処理物の形状や処理目的などに応じて使い分けられている。環状の導波管を用いたマイクロ波導入装置は、マイクロ波を比較的均一にプラズマ生成室内に導入できるという長所がある。この種のマイクロ波導入装置としては、複数のスロットアンテナが形成された無終端環状導波管が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３４５９８２号公報（第２頁、図６，９）

特許文献１の無終端環状導波管は、終端部を有さないために特定のスロットアンテナにマイクロ波電力が集中する場合がある。この無終端環状導波管をＳＷＰプラズマ処理装置に使用すると、誘電体部材の特定の箇所でプラズマ密度が局在化し、被処理物にダメージを与えたり、処理が不均一になるという問題がある。

（１）請求項１のマイクロ波導入装置は、マイクロ波発生装置からマイクロ波を導入する導入口と終端部とを有し、複数のスロットアンテナが所定間隔で形成された底板を内側面とする環状のマイクロ波導波管と、筒状を呈し、その筒の外側面が環状のマイクロ波導波管の底板に接して配設され、環状のマイクロ波導波管内を伝搬するマイクロ波をスロットアンテナを通して導入する筒状誘電体部材とを備えることを特徴とする。このマイクロ波導入装置では、マイクロ波伝搬方向に沿って筒状誘電体部材を取り囲むマイクロ波導波管の中心線の長さを、マイクロ波の管内波長をλｇとし、０．９５λｇからλｇの範囲を定数ｋとしたとき、定数ｋの整数倍に設定することが好ましい。

（２）請求項２のマイクロ波導入装置は、請求項１のマイクロ波導入装置の環状のマイクロ波導波管を、導入口がマイクロ波導波管のほぼ中央にあって、導入口から導入したマイクロ波を２つに分岐して両終端部へ伝搬させるように構成することができる。このマイクロ波導入装置では、分岐した一方のマイクロ波伝搬方向に沿って筒状誘電体部材を取り囲むマイクロ波導波管の中心線の長さ、および分岐した他方のマイクロ波伝搬方向に沿って筒状誘電体部材を取り囲むマイクロ波導波管の中心線の長さを、マイクロ波の管内波長をλｇとし、０．９５λｇからλｇの範囲を定数ｋとしたとき、それぞれ定数ｋの整数倍に設定することが好ましい。

（３）請求項５のマイクロ波導入装置は、請求項３または４のマイクロ波導入装置において、複数のスロットアンテナの所定間隔を、定数ｋの整数倍に設定することが好ましい。また、複数のスロットアンテナは、マイクロ波導波管の中心線を基準に、マイクロ波導波管の底板の中央付近に形成された第１のスロットアンテナ群とマイクロ波導波管の底板の周辺付近に形成された第２のスロットアンテナ群とを有し、第１のスロットアンテナ群と第２のスロットアンテナ群とを、マイクロ波導波管の中心線方向にｋ／４の整数倍だけ位置をずらして並行配置することが好ましい。さらに上記のマイクロ波導入装置では、マイクロ波導波管の各終端部に終端整合器をそれぞれ設けてもよい。

（４）請求項８の表面波励起プラズマ処理装置は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置と、請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロ波導入装置と、筒状誘電体部材を保持して気密空間を形成し、筒状誘電体部材を介して導入されたマイクロ波により気密空間に表面波励起プラズマを生成し、該表面波励起プラズマにより被処理物を処理する処理室とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、マイクロ波を均一にプラズマ処理室内に導入できるマイクロ波導入装置、およびプラズマダメージのない均一な処理ができるＳＷＰプラズマ処理装置を提供することができる。

以下、本発明によるマイクロ波導入装置および表面波励起プラズマ処理装置（以下、ＳＷＰ処理装置という）について図１〜１４を参照しながら説明する。
〈第１の実施の形態〉
図１は、本発明の第1の実施の形態によるＳＷＰ処理装置を模式的に示す全体構成図である。図２は、第1の実施の形態によるＳＷＰ処理装置の主要部の概略構成図である。図３は、図２のＩ−Ｉ断面図であり、マイクロ波導入部の構成を示す平面図である。

図１，２を参照すると、ＳＷＰ処理装置１００は、マイクロ波発生部１と、筺体２と、マイクロ波導入部１０とを備える。マイクロ波導入部１０は、マイクロ波を伝搬させる環状導波管３と、筺体２の側面に組み込まれ、マイクロ波を筺体２内に導入する筒状の誘電体チューブ４とを備える。筺体２には、上面からプロセスガスを導入するための上面ガス導入管６、側面から材料ガスまたはプロセスガスを導入するための側面ガス導入管７、真空排気管８および被処理基板Ｓを保持する基板ホルダー９が配設されている。

マイクロ波発生部１は、マイクロ波電源１１、マイクロ波発振器１２、アイソレータ１３、方向性結合器１４および整合器１５を備える。マイクロ波発生部１は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を生成し、環状導波管３の導入口３ａへ送出する。

環状導波管３は、例えばアルミニウム合金や非磁性のステンレス鋼で作製され、底板３ｄを内側面とする環状のマイクロ波導波管である。環状導波管３の底板３ｄには、複数のスロットアンテナ５が所定の間隔で形成されている。底板３ｄの内面が磁界面（Ｈ面）と呼ばれる面である。環状導波管３の終端部３ｂには、終端位置を変化させるための終端整合器３ｃが設けられている。

誘電体チューブ４は、石英やアルミナなどで作製され、その両端面でＯリング２ａを介して筺体２に取り付けられているとともに、誘電体チューブ４の外側面が環状導波管３の底板３ｄに接して配設されている。これにより、筺体２内に気密空間が形成される。上面ガス導入管６および側面ガス導入管７からＮ_２ガス、Ｈ_２ガス、Ｏ_２ガス、Ａｒガス等のプロセスガスやＳｉＨ_４ガス、Ｓｉ_２Ｈ_６ガス等の材料ガスを導入しながら、真空排気管８を通して排気することにより、筺体２内は、所定圧力に保持される。後述するように、マイクロ波電力を環状導波管３から誘電体チューブ４に導入し、筺体２の内部空間にプラズマを生成する。

図３を参照して、マイクロ波導入部１０の構成を詳しく説明する。環状導波管３のマイクロ波伝搬方向に沿った中心線をＣＬ１で示し、誘電体チューブ４を取り囲む中心線ＣＬ１の長さをＬ１で表わすと、長さＬ１は、始点Ａから終点Ｂまでの距離である。始点Ａは、マイクロ波Ｍの導入口近傍にあり、終点Ｂは、終端Ｅ１から距離ｂ１だけ離れている。スロットアンテナ５１〜５８は、環状導波管３のマイクロ波伝搬方向に沿って所定間隔で形成された長矩形状の開口である。
以下、簡単のために、環状導波管３および誘電体チューブ４は円形状とし、両者の中心位置をＯとする。また、スロットアンテナ５１〜５８は、中心位置Ｏから中心線ＣＬ１に投影された５１ａ〜５８ａの位置にあるものとする。

マイクロ波Ｍは、導入口３ａから環状導波管３内に入り、終端部３ｂに向かって終端Ｅ１まで伝搬し、マイクロ波Ｍの一部は、終端Ｅ１で反射する。環状導波管３内を伝搬するマイクロ波Ｍは、スロットアンテナ５１〜５８を通って誘電体チューブ４へ放射し、誘電体チューブ４を介して筺体２内に導入される。マイクロ波Ｍは表面波となって、この表面波エネルギーにより筺体２内のプロセスガスが電離、解離されてプラズマが生成する。表面波は、誘電体チューブ４の内面に沿って伝搬し、誘電体チューブ４の内面全域に拡がる。その結果、誘電体チューブ４の内面に対応する領域にプラズマが生成する。このプラズマを利用して、成膜、エッチング、アッシングなどのプラズマ処理が行われる。

この様子を図４を用いて説明する。図４は、プラズマＰの領域で生じる化学反応の素過程を示す模式図である。図示されるように、円形状の誘電体チューブ４の軸線方向、すなわち被処理基板Ｓと直交する方向をＺ方向とする。誘電体チューブ４の上端面４Ａを基準とすると、ｈｔは、誘電体チューブ４の管の長さであり、ｈｇは、上端面４Ａと側面ガス導入管７による材料ガス導入位置との距離であり、ｈｓは、上端面４Ａと被処理基板Ｓとの距離である。また、上面ガス導入管６によるプロセスガス導入位置は、上端面４Ａと同じ高さである。

誘電体チューブ４を介してマイクロ波Ｍが筺体内に導入されると、誘電体チューブ４の内面近傍では、プラズマ密度が高いためにイオン、電子、ラジカルが多数生成する。イオンと電子は、誘電体チューブ４の内面に沿って伝搬する表面波ＳＷの作用を受けて、矢印で示されるように、被処理基板Ｓの被処理面と平行方向に運動する。従って、被処理基板Ｓの被処理面に対しては、高い運動エネルギーをもつ荷電粒子がほとんど入射しないので、プラズマダメージの非常に少ない処理が可能となる。電荷をもたないラジカルは、被処理基板Ｓの方向（Ｚ方向）に拡散し、材料ガス分子と衝突して、分解、励起、再結合などの多岐にわたる気相反応を引き起こし、生成分子が薄膜状になって被処理基板Ｓの表面に堆積する。

上記のプラズマ処理中の状態を図５〜７により説明する。
図５は、Ｚ方向のプラズマ電位分布を定性的に示すグラフ、図６は、Ｚ方向の筺体内の雰囲気温度分布を定性的に示すグラフ、図７は、被処理基板Ｓの直上での電子密度分布を定性的に示すグラフである。

図５において、プラズマ電位は、誘電体チューブ４の管の長さｈｔに対応する領域では、高く一定であり、誘電体チューブ４の下端面（位置ｈｔ）を越えると急激に低下し、基板位置（ｈｓ）では非常に低くなる。そのために、被処理基板Ｓの表面はほとんどプラズマダメージを受けない。

図６において、筺体内の雰囲気温度は、誘電体チューブ４の下端面（位置ｈｔ）近傍では高いが、誘電体チューブ４の下端面からＺ方向に離れるに連れて低下し、基板位置（ｈｓ）では低くなる。そのために、被処理基板Ｓの表面は、高温に曝されることがないので、被処理基板Ｓに形成されたデバイスの熱ダメージや膜質の劣化等を防止することができる。

図７は、基板直上での電子密度分布について、本実施の形態のプラズマ処理の場合（ａ）と比較例（ｂ）との相違を示すグラフである。図７（ａ）の横軸の矢印範囲は、誘電体チューブ４の内径を表わす。比較例は、マイクロ波を直進伝搬させる直線状の導波管と、ｘ×ｙの面積をもつ平板状の誘電体とを用いた、いわゆる平面型ＳＷＰ処理装置によるプラズマ処理の場合である。図７（ｂ）では、導波管の延在方向の誘電体板の長さをｘ、延在方向に直交する方向の誘電体板の長さをｙで表わす。

図７（ａ）のグラフでは、被処理基板Ｓの直上の各点で電子密度の変化が小さい。一方、図７（ｂ）のグラフでは、ｘ方向、ｙ方向ともに、被処理基板の直上の各点で電子密度の変化が大きい。被処理基板の中心部と周辺部との変化量Δρ１とΔρ２とを比べると、Δρ１＜Δρ２である。すなわち、本実施の形態は、比較例に対して、均一なプラズマを生成でき、被処理基板の全面に均一なプラズマ処理ができる。

以下、環状導波管３の寸法およびスロットアンテナ５１〜５８の位置関係について説明する。
再び図３を参照すると、環状導波管３の中心線ＣＬ１の長さＬ１は、導波管内を伝搬するマイクロ波Ｍの波長をλgとし、０．９５λｇからλｇの範囲を定数ｋとしたとき、定数ｋの整数倍に設定されている。ここで、定数ｋは、実験的に得られた数値である。ｎを正の整数とするとき、Ｌ１＝ｎ×ｋに設定することにより、環状導波管３内ではマイクロ波Ｍの定在波が形成される。定在波の形成により、常に環状導波管３の一定の位置から同位相のマイクロ波Ｍを強く放射させることができる。

次に図８，９を参照して、スロットアンテナ５１〜５８の形状、配置について説明する。図８および図９は、図１〜３で説明した環状導波管３を展開し、スロットアンテナの形状、配置を模式的に示す図である。前述したように、スロットアンテナ５１〜５８の位置を中心線上の各位置５１ａ〜５８ａで表わすものとする。

図８において、スロットアンテナ同士の間隔ｐ１は、定数ｋの整数倍に設定されている。始点Ａとこれに近接するスロットアンテナ５１ａとの距離、および終点Ｂとこれに近接するスロットアンテナ５８ａとの距離は、いずれもｐ２であり、距離ｐ２は、ｎを正の整数とすると、Ｌ１＝ｎ×ｋを満たすように、例えばｋまたはｋ／２に設定されている。このように設定することにより、マイクロ波の定在波の位相にスロットアンテナ５１〜５８の位置を合わせることができ、マイクロ波電力を効率良く誘電体チューブ４に吸収させることができる。

スロットアンテナの形状、寸法については、スロットアンテナの長手方向の長さＲ１と幅方向の長さＲ２の比をｒ（＝Ｒ１／Ｒ２）とすると、ｒは、２．５〜６０の範囲、且つＲ２は、１．０〜２０．０ｍｍの範囲に設定される。このような形状、寸法をとることにより、誘電体チューブ４へのマイクロ波の放射が効率的になる。なお、環状導波管３の幅（底板３ｄの幅）の内寸は、約１０９ｍｍである。

また、スロットアンテナ５３の長手方向が中心線ＣＬ１となす角度はθであり、隣接するスロットアンテナ５４の長手方向が中心線ＣＬ１となす角度は１８０°−θである。スロットアンテナ５１〜５８は、交互に角度を変えて配列している。このように、中心線ＣＬ１に対してスロットアンテナを傾斜させて配置することにより、誘電体チューブ４の内面において、マイクロ波伝搬方向にも直交方向にもバランスよく表面波を伝搬させ、均一なプラズマを生成することができる。

図９は、図８とは別のスロットアンテナの配置例を示す。図９では、環状導波管３の中心付近には第１のスロットアンテナ群（５１〜５３）が配設されている。また、第１のスロットアンテナ群を挟んで、上下には、上側のスロットアンテナ群（６１〜６３）と下側のスロットアンテナ群（６４〜６６）の２列配置された第２のスロットアンテナ群が配設されている。

第１のスロットアンテナ群（５１〜５３）の中で、スロットアンテナ同士の間隔ｐ１は、定数ｋの整数倍に設定されている。同様に、列を同じくする第２のスロットアンテナ群の中でも、スロットアンテナ同士の間隔ｐ１は、定数ｋの整数倍に設定されている。また、第１のスロットアンテナ群と第２のスロットアンテナ群とは、図中ではｋ／４だけずらして示されているが、ｋ／４の整数倍ずらして配置するように設定されている。さらに、始点Ａとスロットアンテナ５１ａとの距離ｐ２は、Ｌ１＝ｎ×ｋを満たすように、例えばｋまたはｋ／２に設定されている。

以上のようにスロットアンテナ位置を設定することにより、マイクロ波Ｍの定在波の位相に総てのスロットアンテナの位置を合わせることができ、マイクロ波電力を効率良く誘電体チューブ４に吸収させることができる。また、図９の場合は、図８の場合よりも、誘電体チューブ４の内面において、マイクロ波伝搬方向にも直交方向にもバランスよく表面波を伝搬させ、より一層均一なプラズマを生成することができる。

図９におけるスロットアンテナの形状、寸法は、図８と同様である。傾斜角度については、スロットアンテナ５１〜５３、６１〜６６は、中心線ＣＬ１に対して傾斜させて配置することができる。スロットアンテナの長手方向が中心線ＣＬ１に対して傾斜する角度は、第１のスロットアンテナ群では角度θが６０〜１２０°の範囲、第２のスロットアンテナ群では角度φが−５〜＋５°の範囲に設定される。図９では、スロットアンテナ６３のみを角度φだけ傾斜させて示している。また、第２のスロットアンテナ群は、環状導波管３の内面の幅方向のエッジからの距離ｍが３０ｍｍ以内に配置される。

図８，９で示したようにスロットアンテナを配置することにより、マイクロ波Ｍの定在波の電界強度のピーク位置とスロットアンテナの位置が一致し、マイクロ波Ｍの放射が効果的に行われる。また、定在波の位相は、マイクロ波Ｍの伝搬につれて少しづつ位置ズレが生じるが、環状導波管３の終点Ｂから終端Ｅ１までの距離ｂ１を可変とすることにより、位置ズレを補正することができる。

図１０は、導波管内のマイクロ波Ｍの定在波の電界強度分布を一般的に示すグラフであり、中心線長さは、始点Ａから終点Ｂまでの距離である。
図１０（ａ）では、始点Ａに近接するスロットアンテナの位置ａ１で定在波のピーク位置との位置ズレｓ１が生じており、位置ａ２からａ５へとマイクロ波Ｍの伝搬に連れて位置ズレは大きくなっていく。図１０（ｂ）では、位置ズレｓ１が零となるように、終端整合器３ｃにより終端位置をＥ１からＥ１´へ移動させた場合である。スロットアンテナの位置ａ１と定在波のピーク位置とは合致しているとともに、他のスロットアンテナでも位置ズレはほとんど生じていない。すなわち、終端位置を調整すれば、各スロットアンテナでマイクロ波Ｍの放射が効果的に行われる。

〈第２の実施の形態〉
図１１は、本発明の第２の実施の形態によるＳＷＰ処理装置を模式的に示す全体構成図である。図１２は、第２の実施の形態によるＳＷＰ処理装置のマイクロ波導入部の構成を示す平面図である。図１３，１４は、第２の実施の形態による環状導波管を展開し、スロットアンテナの形状、配置を模式的に示す図である。本実施の形態では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態のＳＷＰ処理装置２００が第１の実施の形態のＳＷＰ処理装置１００と大きく異なる点は、環状導波管の構成である。
図１１、１２を参照すると、環状導波管３０は、中央導波管３１と、中央導波管３１から分岐したスロット導波管３２，３３とを有する。スロット導波管３２，３３は、誘電体チューブ４の外側面に接してこれを取り囲むように配設されている。スロット導波管３２には、スロットアンテナ７１〜７４が設けられるとともに、スロット導波管３２の終端部３２ｂには、終端整合器３２ｃが設けられている。同様に、スロット導波管３３には、スロットアンテナ７５〜７８が設けられるとともに、スロット導波管３３の終端部３３ｂには、終端整合器３３ｃが設けられている。本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、環状導波管３０の中心線ＣＬ２，ＣＬ３を基準に各スロットアンテナの位置（７１ａ〜７８ａ）を表わすものとする。

図１２において、中央導波管３１の一端から導入されたマイクロ波Ｍは、中心線上にある分岐点Ｃで２つに分離し、一方は、スロットアンテナ７１側に進行し、中心線ＣＬ２に沿って終端Ｅ２まで伝搬する。他方は、スロットアンテナ７５側に進行し、中心線ＣＬ３に沿って終端Ｅ３まで伝搬する。分岐点Ｃから終点Ｄまでの中心線長さはＬ２であり、分岐点Ｃから終点Ｅまでの中心線長さはＬ３である。また、終点Ｄから終端Ｅ２までの距離はｂ２であり、終端整合器３２ｃにより距離ｂ２は可変である。同様に、終点Ｅから終端Ｅ３までの距離はｂ３であり、終端整合器３３ｃにより距離ｂ３は可変である。

スロット導波管３２，３３のそれぞれの中心線長さＬ２，Ｌ３を、Ｌ２＝ｎ１×ｋ、且つＬ３＝ｎ２×ｋに設定することにより、環状導波管３０内に形成されたマイクロ波Ｍの定在波のピーク位置にスロットアンテナ７１〜７８の位置７１ａ〜７８ａを合わせることができる。その結果、誘電体チューブ４に対して同位相のマイクロ波Ｍを効率良く放射させることができる。第１の実施の形態と同様、定数ｋは、０．９５λｇからλｇの範囲の値である。またｎ１，ｎ２はを正の整数である。

本実施の形態の環状導波管３０は、マイクロ波Ｍを２つに分岐して管内を伝搬させるので、第１の実施の形態の環状導波管３と比べて、寸法やスロットアンテナの個数が同じであれば、定在波のピーク位置とスロットアンテナの位置とのズレをより一層小さく抑えることができる。また、環状導波管３０は、２つの終端整合器３２ｃ、３３ｃを備えるので、１つの終端整合器よりも一層正確な位置調整ができる。なお、Ｌ２とＬ３は、定数ｋの整数倍という条件を満たせば、等しくても等しくなくてもよい。

図１３，１４に示される環状導波管３０の展開図において、スロットアンテナ同士の間隔ｐ１は定数ｋの整数倍に設定されている。図１３では、分岐点Ｃに近接するスロットアンテナ７１，７５の分岐点Ｃからの距離ｐ２は、それぞれＬ２＝ｎ１×ｋ、Ｌ３＝ｎ２×ｋの条件を満たすように設定されている。また、スロットアンテナ７１〜７８は、その長手方向が中心線ＣＬ２，ＣＬ３に対して直交して配置されている。

図１４では、スロットアンテナ８１〜８８は、その長手方向が中心線ＣＬ２，ＣＬ３に対して角度θまたは角度１８０°−θで配置されており、スロットアンテナ同士の間隔ｐ１、およびスロットアンテナ７１，７５の分岐点Ｃからの距離ｐ２は、図１３と同様である。

本発明は、終端部を有する環状波導波管と筒状誘電体部材を備えるマイクロ波導入部に特徴がある。本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。例えば、スロットアンテナの配置については多数の変形例が考えられる。

本発明の第１の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置を模式的に示す全体構成図である。 本発明の第1の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置の概略構成図である。 図２のＩ−Ｉ断面図であり、マイクロ波導入部の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置におけるプラズマ生成領域で生じる化学反応の素過程を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置におけるＺ方向のプラズマ電位分布を定性的に示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置におけるＺ方向の筺体内の雰囲気温度分布を定性的に示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置における、被処理基板Ｓの直上での電子密度分布を定性的に示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置に用いられる環状導波管の展開図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置に用いられる環状導波管の別の展開図である。 導波管内におけるマイクロ波の定在波の電界強度分布を一般的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置を模式的に示す全体構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置のマイクロ波導入部の構成を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置に用いられる環状導波管の展開図である。 本発明の第２の実施の形態に係るＳＷＰ処理装置に用いられる環状導波管の別の展開図である。

符号の説明

１：マイクロ波発生部
２：筺体
３，３０：環状導波管
３ａ：導入口
３ｂ，３２ｂ，３３ｂ：終端部
３ｃ，３２ｃ，３３ｃ：終端整合器
４：誘電体チューブ
５：スロットアンテナ
６：上面ガス導入管
７：側面ガス導入管
１０：マイクロ波導入部
１００，２００：ＳＷＰ処理装置
Ａ：始点
Ｂ，Ｄ，Ｅ：終点
Ｃ：分岐点
Ｅ１〜Ｅ３：終端
Ｍ：マイクロ波

Claims (8)

1. マイクロ波発生装置からマイクロ波を導入する導入口と終端部とを有し、複数のスロットアンテナが所定間隔で形成された底板を内側面とする環状のマイクロ波導波管と、
   筒状を呈し、その筒の外側面が前記環状のマイクロ波導波管の底板に接して配設され、前記環状のマイクロ波導波管内を伝搬するマイクロ波を前記スロットアンテナを通して導入する筒状誘電体部材とを備えることを特徴とするマイクロ波導入装置。
2. 請求項１に記載のマイクロ波導入装置において、
   前記環状のマイクロ波導波管は、前記導入口が前記マイクロ波導波管のほぼ中央にあって、前記導入口から導入したマイクロ波を２つに分岐して両終端部へ伝搬させることを特徴とするマイクロ波導入装置。
3. 請求項１に記載のマイクロ波導入装置において、
   前記マイクロ波伝搬方向に沿って前記筒状誘電体部材を取り囲むマイクロ波導波管の中心線の長さを、前記マイクロ波の管内波長をλｇとし、０．９５λｇからλｇの範囲を定数ｋとしたとき、定数ｋの整数倍に設定することを特徴とするマイクロ波導入装置。
4. 請求項２に記載のマイクロ波導入装置において、
   分岐した一方のマイクロ波伝搬方向に沿って前記筒状誘電体部材を取り囲むマイクロ波導波管の中心線の長さ、および分岐した他方のマイクロ波伝搬方向に沿って前記筒状誘電体部材を取り囲むマイクロ波導波管の中心線の長さを、前記マイクロ波の管内波長をλｇとし、０．９５λｇからλｇの範囲を定数ｋとしたとき、それぞれ定数ｋの整数倍に設定することを特徴とするマイクロ波導入装置。
5. 請求項３または４に記載のマイクロ波導入装置において、
   前記複数のスロットアンテナの所定間隔を、前記定数ｋの整数倍に設定することを特徴とするマイクロ波導入装置。
6. 請求項３〜５のいずれかに記載のマイクロ波導入装置において、
   前記複数のスロットアンテナは、前記マイクロ波導波管の中心線を基準に、前記マイクロ波導波管の底板の中央付近に形成された第１のスロットアンテナ群と前記マイクロ波導波管の底板の周辺付近に形成された第２のスロットアンテナ群とを有し、
   前記第１のスロットアンテナ群と第２のスロットアンテナ群とを、前記マイクロ波導波管の中心線方向にｋ／４の整数倍だけ位置をずらして並行配置することを特徴とするマイクロ波導入装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロ波導入装置において、
   前記マイクロ波導波管の各終端部に終端整合器をそれぞれ設けることを特徴とするマイクロ波導入装置。
8. マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置と、
   請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロ波導入装置と、
   前記筒状誘電体部材を保持して気密空間を形成し、前記筒状誘電体部材を介して導入されたマイクロ波により前記気密空間に表面波励起プラズマを生成し、該表面波励起プラズマにより被処理物を処理する処理室とを備えることを特徴とする表面波励起プラズマ処理装置。
   

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