JP2013504176A - 安定した表面波プラズマソース - Google Patents

Abstract

【課題】安定及び／または均一表面波プラズマソースを提供すること。
【解決手段】表面波プラズマ（ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｖｅ ｐｌａｓｍａ、ＳＷＰ）ソースが提示される。表面波プラズマソースはプラズマに隣接する電磁気（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ、ＥＭ）波放射部のプラズマ表面上に表面波を発生させて電磁気エネルギを所望する電磁波モードで前記プラズマに結合させるように構成される。電磁波放射部は複数のスロットを備えたスロットアンテナを含む。表面プラズマ（ＳＷＰ）ソースは前記プラズマ表面に形成される第１リセス配列をさらに含み、前記第１リセス配列は実質的に前記複数のスロットの第１スロット配列に合わせて整列され、前記プラズマ表面に形成される第２リセス配列は前記複数のスロットの第２スロット配列に部分的に合わせて整列されるか、前記複数のスロットの第２スロット配列に合わせて整列されない。
【選択図】図４

Description

本発明は、表面波プラズマ（ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｖｅ ｐｌａｓｍａ、ＳＷＰ）ソースに関し、より具体的には、安定及び／または均一表面波プラズマソースに関する。

一般に、半導体工程では、微細ライン（ｆｉｎｅ ｌｉｎｅ）に沿ってある物質または半導体基板の上にパターニングされたビア（ｖｉａ）やコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）内の物質を除去したりエッチングするために（ドライ）プラズマエッチング工程が用いられる。プラズマエッチング工程は、一般的に基板の上にパターン、保護層（例えば、フォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）層）が形成された半導体基板を工程チャンバ（ｃｈａｍｂｅｒ）内に配置するステップを含む。

基板がチャンバ内に配置されれば、周囲工程圧力（ａｍｂｉｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を得るために真空ポンプが制御（ｔｈｒｏｔｔｌｅｄ）される間、イオン性（ｉｏｎｉｚａｂｌｅ）、解離性（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｖｅ）混合ガスが予め指定された流量によってチャンバ内に注入される。その後、内在するガス種（ｇａｓ ｓｐｅｃｉｅｓ）の一部が高エネルギー電子（ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｎ）との衝突によってイオン化されるときにプラズマが形成される。また、加熱された電子は、混合ガス種の一部の種を解離させて露出表面エッチング化学に適合した反応物種を生成する。プラズマが形成されれば、基板の露出した表面はプラズマによってエッチングされる。この工程は、基板の露出した領域で様々な特性（ｆｅａｔｕｒｅ）（例えば、トレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）、ビア、コンタクトなど）をエッチングするために所望する反応物の適当な濃度及びイオン密度（ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ）を含む最適条件を得るために調整される。エッチングを必要とするこのような基板の材質には、例えば二酸化ケイ素（Ｓｉ０_２）、ポリシリコン、そして窒化ケイ素が含まれる。

従来、上述したように半導体素子を製作する間の基板の処理（ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のためにガスをプラズマに遷移（ｅｘｃｉｔｉｎｇ）させるための多様な技術が適用されてきた。特に、（「平行板」）容量結合プラズマ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ、ＣＣＰ）工程システム、または誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰ）工程システムがプラズマ遷移に通常利用されてきた。他の種類のプラズマソース内には、マイクロ波プラズマソース（電子サイクロトロン共鳴（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、ＥＣＲ）を用いるものを含む）、表面波プラズマ（ＳＷＰ）ソース、そしてヘリコン（ｈｅｌｉｃｏｎ）プラズマソースがある。

表面波プラズマソースがＣＣＰシステム、ＩＣＰシステム及び共鳴加熱（ｒｅｓｏｎａｎｔｌｙ ｈｅａｔｅｄ）システムよりも特にエッチング工程で改善されたプラズマ工程性能を提供することが一般常識とされている。表面波プラズマソースは、比較的低いボルツマン電子温度（Ｔｅ）で高い電離度（ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）を作り出す。さらに、表面波プラズマソースは、一般的に分子解離は減少しながら電子的に活性化した分子種は豊富なプラズマを作り出す。しかし、表面波プラズマソースを実際に利用するにおいては、プラズマの安定性及び均一性の欠乏などの困難がなお存在している。

本発明の目的は、表面波プラズマ（ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｖｅ ｐｌａｓｍａ、ＳＷＰ）ソースを提供することにあり、より具体的には、安定及び／または均一表面波プラズマソースを提供することにある。

一実施形態によって、表面波プラズマ（ＳＷＰ）ソースが説明される。表面波プラズマソースは、電磁気（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ、ＥＭ）波放射部（ｌａｕｎｃｈｅｒ）を含み、前記電磁波放射部はプラズマに隣接する電磁波放射部のプラズマ表面上に表面波を発生させることによって、電磁気エネルギを所望する電磁波モードでプラズマに結合させるように構成される。電磁波放射部は、複数のスロット（ｓｌｏｔ）を備えるスロットアンテナを含む。複数のスロットは、電磁気エネルギをスロットアンテナ上の第１領域からスロットアンテナの下の第２領域に結合させるように構成される。共振板（ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｐｌａｔｅ）は、第２領域内に位置し、電磁波放射部のプラズマ表面を含む下面（ｌｏｗｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｐｌａｔｅ）を備える。表面波プラズマソースは、プラズマ表面に形成された第１リセス（ｒｅｃｅｓｓ）配列をさらに含み、前記第１リセス配列は、実質的に複数のスロットの第１スロット配列（ｆｉｒｓｔ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｌｏｔ）に合わせて整列される。プラズマ表面に形成された第２リセス配列は、複数のスロットの第２スロット配列（ｓｅｃｏｎｄ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｌｏｔ）に部分的に合わせて整列するか、または、複数のスロットの第２スロット配列に合わせて整列されない。電力結合システム（ｐｏｗｅｒ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）は、電磁波放射部に結合されて、プラズマを形成するために電磁波放射部に電磁気エネルギを提供するように構成される。

他の一実施形態によって、表面波プラズマ（ＳＷＰ）ソースが説明される。表面波プラズマソースは、電磁気（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ、電磁気）波放射部（ｌａｕｎｃｈｅｒ）を含み、前記電磁波放射部は、プラズマに隣接する電磁波放射部のプラズマ表面上に表面波を発生させることによって、電磁気エネルギを所望する電磁波モードでプラズマに結合させるように構成される。電磁波放射部は、スロットアンテナを含み、スロットアンテナはこれを貫通して形成される複数のスロットを備える。複数のスロットは、電磁気エネルギをスロットアンテナ上の第１領域からスロットアンテナの下の第２領域に結合させるように構成される。共振板（ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｐｌａｔｅ）は第２領域内に位置し、電磁波放射部のプラズマ表面を含む下面（ｌｏｗｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ）を備える。第１リセス配列は、実質的に複数のスロットの第１スロット配列に合わせて整列される。さらに、約１０ｍｔｏｒｒで約１ｔｏｒｒの範囲の工程空間の圧力でプラズマを安定化させる手段が提供され、前記プラズマを安定化させる手段は共振板のプラズマ表面に形成され、前記工程空間でプラズマを均一に発生させる手段も提供される。さらに、表面波プラズマソースは、電力結合システムを備え、これは電磁波放射部に結合されて、プラズマを形成するために電磁波放射部に電磁気エネルギを提供するように構成される。

また他の一実施形態によって、表面波プラズマ（ＳＷＰ）ソースが説明される。表面波プラズマソースは、電磁気（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ、ＥＭ）波放射部（ｌａｕｎｃｈｅｒ）を含み、前記電磁波放射部はプラズマに隣接する電磁波放射部のプラズマ表面上に表面波を発生させることによって、電磁気エネルギを所望する電磁波モードでプラズマに結合させるように構成される。電磁波放射部は、複数のスロット（ｓｌｏｔ）を備えて実質的に円形の幾何形状を有するスロットアンテナを含む。スロットアンテナを貫通して形成される複数のスロットは、電磁気エネルギをスロットアンテナ上の第１領域からスロットアンテナの下の第２領域に結合させるように構成され、実質的にスロットアンテナの外周（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）領域に位置する第１複数のスロットとスロットアンテナの中央及び／または中間放射（ｍｉｄ−ｒａｄｉｕｓ）領域に位置する第２複数のスロットを含む。さらに、表面波プラズマソースは、第２領域内に位置する共振板を含み、電磁波放射部のプラズマ表面を含む共振板の下面（ｌｏｗｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ）を備える。第１リセス配列は、プラズマ表面に形成されて実質的に第１複数のスロットに合わせて整列される。第２リセス配列は、完全に第２複数のスロットに合わせて整列されるか、部分的に合わせて整列されるか、合わせて整列されない。さらに、表面波プラズマソースは、電力結合システムを備え、これは電磁波放射部に結合されて、プラズマを形成するために電磁波放射部に電磁気エネルギを提供するように構成される。

上記のように構成される本発明によれば、表面波プラズマ（ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｖｅ ｐｌａｓｍａ、ＳＷＰ）ソースを提供することができ、より具体的には、安定及び／または均一表面波プラズマソースを提供することができる。

一実施形態に係るプラズマ工程システムの概略図である。 他の一実施形態に係るプラズマ工程システムの概略図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示したプラズマ工程システムに用いることができる表面波プラズマ（ＳＷＰ）ソースの一実施形態の概略図である。 一実施形態に係る電磁気（ＥＭ）波放射部の概略的な断面図である。 図３に示した電磁波放射部の底面図である。 他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 図５Ａに示した電磁波放射部の一部分の概略的な断面図である。 また他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 図６Ａに示した電磁波放射部の一部分の概略的な断面図である。 また他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 図７Ａに示した電磁波放射部の一部分の概略的な断面図である。 また他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 図８Ａに示した電磁波放射部の一部分の概略的な断面図である。 また他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 図９Ａに示した電磁波放射部の一部分の概略的な断面図である。 また他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 図９Ｃに示された電磁波放射部の一部分の概略的な断面図である。 また他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 また他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 図１０Ａに示した電磁波放射部の一部分の概略的な断面図である。 また他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 図１１Ａに示した電磁波放射部の一部分の概略的な断面図である。 また他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 また他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 図１２Ａに示した電磁波放射部の一部分の概略的な断面図である。 また他の一実施形態に係る電磁波放射部の底面図である。 図１３Ａに示した電磁波放射部の一部分の概略的な断面図である。 表面波プラズマソースの模範的（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）データである。 表面波プラズマソースの模範的データである。

表面波プラズマソースは、多様な実施形態で開示されている。しかし、本技術分野の当業者にとっては、この多様な実施形態は、１つ以上の特定の細部構成を省略したまま実施したり、他の構成への置換及び／または付加的な方法、材料、構成要素と共に実施できることを知ることができる。本発明の多様な実施形態が不明瞭になることを避けるために、周知の構造、材料、または作動については、詳細に図示しないか、詳細に説明されていない。

同様に、説明を目的として、本発明に対する明確な理解のために特定の数字、材料、及び構成が提示される。しかしながら、本発明は、特定の細部構成を省略したまま実施することができる。また、図に示すように、様々な実施形態は本発明を明白に説明するたに示したもので、必ずしも一定比率の縮尺で描かれたものではない。

本明細書に記載の「一実施形態」または「ある実施形態」、またはこれらの変形は、その実施形態と関連して説明する特別な特性、構造、材料または特徴が少なくとも本発明の一実施形態に含まれることを意味するものであるが、それらがすべての実施形態に存在することを意味するものではない。したがって、本明細書に記載された「一実施形態で」または「ある実施形態で」などのフレーズは必ずしも本発明の同一実施形態を言及するものではない。また、特別な特性、構造、材料、または特徴は、１以上の実施形態で適当な方法によって結合することができる。

しかし、説明する一般的な概念の発明の本質ではあるものの、それらは説明に含まれるものであり、または、発明の本質の特性のものである。

図面と関連し、参照番号は複数の図面に亘って同一であるか、一致するパートを示し、図１Ａには一実施形態に係るプラズマ工程システム１００が示されている。プラズマ工程システム１００は、乾式プラズマエッチングシステムまたはプラズマ蒸着（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）システムを含んでもよい。

プラズマ工程システム１００は、工程空間１１５を定義するように構成された工程チャンバ１１０を含む。工程チャンバ１１０は、基板１２５を支持するように構成された基板ホルダ１２０を含む。基板１２５は、工程空間１１５内のプラズマまたは工程化学物（ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）に露出される。また、プラズマ工程システム１００は、工程チャンバ１１０に結合されて工程空間１１５内でプラズマを形成するように構成されたプラズマソース１３０を含む。プラズマソース１３０は、ＲＬＳＡ（ｒａｄｉａｌ ｌｉｎｅ ｓｌｏｔ ａｎｔｅｎｎａ）のように表面波プラズマ（ＳＷＰ）ソースを含み、これは下記にて議論される。

図１Ａに見られるように、プラズマ工程システム１００は、工程チャンバ１１０に結合されて、工程空間１１５の内部に工程ガスを注入するように構成されたガス供給システム１３５を含む。乾式プラズマエッチング過程の間、工程ガスはエッチング液（ｅｔｃｈａｎｔ）、非活性制（ｐａｓｓｉｖａｎｔ）、非活性ガス（ｉｎｅｒｔ ｇａｓ）、または、これらの２以上の組合せを含んでもよい。例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）または窒化ケイ素（Ｓｉ_ｘＮ_ｙ）などの誘電体膜（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｌｍ）をプラズマエッチングするときに、プラズマエッチングガスの組成は、一般的にＣＦ_８、Ｃ_５Ｆ_８、Ｃ_３Ｆ_６、ＣＦ_６、ＣＦ_４等のうち少なくとも１つと共にフッ化炭素（ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）系の化学物（Ｃ_ｘＦ_ｙ）を含み／含んだりＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２等のうち少なくとも１つと共にフッ化炭素（ｆｌｕｏｒｏｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）系の化学物（Ｃ_ｘＨ_ｙＦ_ｚ）を含んでもよく、非活性ガス、酸素、ＣＯまたはＣ０_２のうち少なくとも１つを有してもよい。さらに、例えば、多結晶シリコン（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ、ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ）をエッチングする時に、プラズマエッチングガスの組成は、一般的にＨＢｒ、Ｃｌ_２、ＮＦ_３、ＳＦ_６、または、これらの２以上の組合せのようにハロゲン含有ガスを含み、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２などのうちの少なくとも１つとしてフッ化炭素系の化学物（ＣｘＨｙＦｚ）を含んでもよく、非活性ガス、酸素、ＣＯ、Ｃ０_２またはこれらの２以上の組合せのうち少なくとも１つを含んでもよい。プラズマ蒸着過程の間に、工程ガスは前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）を形成するフィルム、還元ガス（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｇａｓ）、非活性ガス、または、これらの２以上の組合せを含んでもよい。

また、プラズマ工程システム１００は、工程チャンバ１１０に結合されて工程チャンバ１１０を排気させ、工程チャンバ１１０内の圧力を制御するように構成されたポンプシステム１８０を含む。選択的に、プラズマ工程システム１００は、工程チャンバ１１０、基板ホルダ１２０、プラズマソース１３０、ガス供給システム１３５及びポンプシステム１８０に結合される制御（ｃｏｎｔｒｏｌ）システム１９０をさらに含む。制御システム１９０は、プラズマ工程システム１００内でエッチング工程及び蒸着工程のうち少なくとも１つを行うための工程レシピ（ｒｅｃｉｐｅ）を実行するように構成してもよい。

図１Ａを参照すると、プラズマ工程システム１００は、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、またはより大きいサイズの基板を処理するように構成してもよい。実際には、当業者の立場において、プラズマ工程システムは、基板、ウェハー（ｗａｆｅｒ）、またはＬＣＤをそのサイズに関わらず処理するように構成してもよい。したがって、半導体基板の処理工程と関連して本発明の多様な実施形態を説明するものであるが、本発明はこれらに限定されることはない。

上述したように、工程チャンバ１１０は、工程空間１１５におけるプラズマの発生を容易にするように構成され、基板１２５の表面に隣接する工程空間１１５内に工程化学物を発生させるように構成される。例えば、エッチング工程において、工程ガスが解離されれば、基板表面のエッチングされる物質と反応する分子成分とを含むことができる。工程空間１１５内でプラズマが形成されれば、加熱された電子は、工程ガスの分子と衝突して解離を起こして反応性ラジカル（ｒａｄｉｃａｌ）を形成し、例えばエッチング工程を行う。

図１Ｂを参照すると、プラズマ工程システム１００’は、他の一実施形態によって示されている。プラズマ工程システム１００’は、プラズマ空間１１６を定義するように構成されたチャンバ上部１１２（即ち、第１チャンバ部）と工程空間１１８を定義するように構成されたチャンバ下部１１４（即ち、第２チャンバ部）を備える工程チャンバ１１０’を含む。チャンバの下部１１４において、工程チャンバ１１０’は、基板１２５を支持するように構成された基板ホルダ１２０を含む。基板１２５は、工程空間１１８内の工程化学物に露出する。また、プラズマ工程システム１００’は、チャンバ上部１１２と結合されてプラズマ空間１１６にプラズマを形成するように構成されたプラズマソース１３０を含む。プラズマソース１３０は、ＲＬＳＡ（ｒａｄｉａｌ ｌｉｎｅ ｓｌｏｔ ａｎｔｅｎｎａ）のように表面波プラズマ（ＳＷＰ）ソースを含み、これについては下記にて後述する。

図１Ｂに見られるように、プラズマ工程システム１００’は、チャンバ上部１１２及びチャンバ下部１１４に結合されてプラズマ空間１１６と工程空間１１８との間に位置するガス注入グリッド（ｇｒｉｄ）１４０を含む。図１Ｂにおいて、ガス注入グリッド１４０が工程チャンバの中央を分けるように配置され、チャンバ上部１１２はチャンバ下部１１４とその大きさが実質的に等しくなるが、本発明はこのような構成に限定されることはない。例えば、ガス注入グリッド１４０は、基板１２５の上面から２００ｍｍ以内に位置することができ、望ましくは基板１２５の上面から約１０ｍｍから約１５０ｍｍの間に配置される。

図１Ｂの実施形態で、チャンバ上部１１２をチャンバ下部１１４から分離させるガス注入グリッド１４０は、プラズマを形成させるためにプラズマ空間１１６に第１ガス１４２を注入し、工程化学物を形成させるために工程空間１１８に第２ガス１４４を注入するように構成される。しかし、各チャンバ部で注入される第１及び２ガス１４２，１４４は、必ずしもガス注入グリッド１４０によって注入される必要はない。例えば、プラズマソース１３０がプラズマ空間１１６に第１ガス１４２を供給するように構成してもよい。より一般には、ガス注入グリッド１４０は、工程チャンバ１１０’にガスを供給しないか、第１及び２ガス１４２，１４４のうちいずれか１つまたは２つとも供給してもよい。

図１Ｂの実施形態において、第１ガス供給システム１５０はガス注入グリッド１４０に結合されており、第１ガス１４２を供給するように構成される。また、第２ガス供給システム１６０は、ガス注入グリッド１４０に結合されて第２ガス１４４を供給するように構成される。ガス注入グリッド１４０の温度は、温度制御システム１７０を用いて制御することができ、ガス注入グリッド１４０の電位（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）は前記バイアス（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｉａｓ）制御システム１７５を用いて制御してもよい。

また、プラズマ工程システム１００’は、工程チャンバ１１０’に結合されて工程チャンバ１１０’を排気させ、工程チャンバ１１０’内の圧力を制御するように構成されたポンプシステム１８０を含む。選択的に、プラズマ工程システム１００’は、工程チャンバ１１０’、基板ホルダ１２０、プラズマソース１３０、ガス注入グリッド１４０、第１ガス供給システム１５０、第２ガス供給システム１６０、温度制御システム１７０、前記バイアス制御システム１７５、及びポンプシステム１８０に結合される制御システム１９０をさらに含む。制御システム１９０は、プラズマ工程システム１００内でエッチング工程及び蒸着工程のうち少なくとも１つを行うための工程レシピ（ｒｅｃｉｐｅ）を実行するように構成してもよい。

図１Ｂを参照すると、プラズマ工程システム１００’は、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、またはより大きいサイズの基板を処理するように構成してもよい。実際には、当業者の立場において、プラズマ工程システムは基板、ウェハー（ｗａｆｅｒ）またはＬＣＤをそのサイズに関わらず処理するように構成してもよい。したがって、半導体基板の処理工程と関連して本発明の多様な実施形態が説明されるものであるが、本発明はこれらに限定されることはない。

上述したように、工程チャンバ１１０’は、プラズマ空間１１６におけるプラズマの発生を容易にするように構成され、基板１２５の表面に隣接する工程空間１１８内に工程化学物を発生させるように構成される。プラズマ空間１１６に注入される第１ガス１４２は、プラズマ形成ガス、イオン化性ガス、または混合ガスを含む。第１ガス１４２は、希ガス（Ｎｏｂｌｅ ｇａｓ）などの非活性ガスを含むことができる。工程空間１１８に注入される第２ガス１４４は、工程ガス、混合工程ガスを含む。例えば、エッチング工程において、工程ガスは解離すれば、基板表面のエッチングされる物質と反応する分子成分とを含むことができる。プラズマ空間１１６内でプラズマが形成されれば、プラズマの一部はガス注入グリッド１４０を介して工程空間１１８の内部に広がることができる。工程空間１１８内部に広がった加熱された電子は、工程ガスの分子と衝突して解離を起こして反応性ラジカルを形成し、例えばエッチング工程を行う。

図１Ｂの模範的なプラズマ工程システム１００’に示すように、分離したプラズマ及び工程空間は、従来のプラズマ工程システムに比べて改善された工程制御を提供してもよい。具体的に、上述したように、例えばガス注入グリッド１４０の使用はコンパクトで低い（または普通の）温度（即ち、電子温度Ｔｅ）のプラズマをプラズマ空間１１６内に形成し、あまりコンパクトでなくてさらに低温度のプラズマを工程空間１１８内に形成するのに影響を及ぼす。このようにして、第１及び２ガスの２段注入構造（ｓｐｌｉｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｓｃｈ電磁気ｅ）は第２ガス分子組成内の解離で工程化学物を形成するのに用いられる追加的な還元（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）に影響を及ぼして基板表面での工程によって良い制御を提供する。

さらに、図１Ｂに示した模範的なプラズマ工程システム１００’の構成は、工程ガスがプラズマ空間１１６に流入しないように防ぐことによって、プラズマソース１３０などのチャンバ要素の損傷を減少させることができる。例えば、アルゴン（Ａｒ）などの非活性ガス（即ち、第１ガス１４２）がプラズマ空間１１６に注入されれば、プラズマが形成されて中性のＡｒ原子が加熱する。加熱したＡｒ中性原子は、ガス注入グリッド１４０を介して下方に広がり、基板１２５に近くて、よりすっきりした工程空間（例えば、より低温度のプラズマの領域）に流入する。このようなＡｒ中性ガスの拡散は、工程空間１１８内部におけるガスの流動を起こし、工程ガス（即ち、第２ガス１４４）分子組成の逆拡散を除去するか減少させる。

さらに、図１Ｂに示す模範的なプラズマ工程システム１００’の構成は、イオン、そして基板１２５と相互作用する電子によって発生する基板の損傷を追加的に減少させることができる。具体的に、ガス注入グリッド１４０を通したイオンと電子の工程空間１１８における拡散は、図１Ａに示した工程システム１００に比べて、この空間にさらに少ない電子及びイオンを提供する。また、このような電子及びイオンの複数は、エネルギを工程ガスの解離に渡す。したがって、さらに少ない電子及びイオンが基板１２５と相互作用が可能で基板に損傷を与える。基板１２５の損傷は、低温度の工程で要求される工程温度によっては、アニール（ａｎｎｅａｌｅｄ）されない場合もあるため、低温度の工程においてはとりわけ重要である。

図２を参照すると、一実施形態に係る表面波プラズマソース２３０の概略度が提供される。表面波プラズマソース２３０は、プラズマに隣接する電磁気放射部２３２のプラズマ表面２６０の上に表面波を発生させて電磁気エネルギを所望する電磁波モードでプラズマに結合させるように構成された電磁気（ＥＭ）波放射部２３２を含む。また、表面波プラズマソース２３０は、電磁波放射部２３２と結合されてプラズマを形成するために電磁気エネルギを電磁波放射部２３２に提供するように構成された電力結合システム２９０を含む。

電磁波放射部２３２は、マイクロ波電力を工程空間１１５に放射（図１Ａ参照）したりプラズマ空間１１６に放射（図１Ｂ参照）するように構成されるマイクロ波放射部を含む。電磁波放射部２３２は、マイクロ波エネルギが伝えられる同軸フィード（ｃｏａｘｉａｌ ｆｅｅｄ、２３８）を介して電力結合システム２９０に結合される。電力結合システム２９０は、２．４５ＧＨｚマイクロ波電源などのマイクロ波源２９２を含む。マイクロ波源２９２に反射し戻るマイクロ波エネルギを吸収するために、マイクロ波源２９２で発生したマイクロ波エネルギは、導波管（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ、２９４）を介してアイソレータ（ｉｓｏｌａｔｏｒ、２９６）に誘導される。次に、マイクロ波エネルギは、同軸コンバータ２９８を介して同軸ＴＥＭ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）モードに変換される。インピーダンスマッチング（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ）及び改善された電力伝達のためにチューナー（ｔｕｎｅｒ）が用いてもよい。マイクロ波エネルギは、同軸フィード２３８を介して電磁波放射部２３２に結合され、同軸フィード２３８におけるＴＥＭモードでＴＭ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ）モードへのまた他のモード変化が起きる。同軸フィード２３８と電磁波放射部２３２のデザインに関する追加的な細部事項は、「エッチング、アッシング（ａｓｈｉｎｇ）及びフィルム形成のためのプラズマ工程装置」に関する米国特許５０２４７１６で確認することができ、ここに記載された内容は全て参考文献に含まれる。

図３及び図４を参照すると、一実施形態に係る電磁波放射部２３２の概略的な断面図及び底面度が提示される。電磁波放射部２３２は同軸フィード２３８を含み、同軸フィード２３８は内部導体（ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、２４０）、外部導体２４２、不導体（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ、２４１）及びスロットアンテナ２４６を備え、スロットアンテナ２４６は図３に図に示すように内部導体２４０と外部導体２４２との間で結合される複数のスロット２４８を備える。複数のスロット２４８は、電磁気エネルギがスロットアンテナ２４６上の第１領域からスロットアンテナ２４６の下の第２領域に結合されることを可能にする。電磁波放射部２３２は、遅波板（ｓｌｏｗ ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ、２４４）及び共振板（ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｐｌａｔｅ、２５０）をさらに含んでもよい。

スロット２４８の個数、幾何形状、大きさ、及び分布は、全て工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）に形成されるプラズマの空間的均一性に寄与することができる要因である。したがって、スロットアンテナ２４６のデザインは、工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）内のプラズマの空間的均一性を制御するために用いてもよい。

図３に示すように、電磁波放射部２３２は電磁波放射部２３２の温度制御のための温度制御流体を流動させる流体チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ、２５６）を含んでもよい。図示していないが、電磁波放射部２３２は工程ガスをプラズマ表面２６０を介してプラズマで注入するように構成してもよい。

続けて図３を参照すると、電磁波放射部２３２は、プラズマ工程システムのチャンバ上部と結合してもよく、密封（ｓｅａｌｉｎｇ）装置２５４を用いてチャンバ上部壁２５２と電磁波放射部２３２との間に真空室（ｖａｃｕｕｍ ｓｅａｌ）が形成することができる。密封装置２５４は、エラストマオーリング（ｅｌａｓｔｏｍｅｒ Ｏ−ｒｉｎｇ）を含むことができる。しかし、他の公知された密封メカニズムを用いてもよい。

一般に、同軸フィード２３８の内部導体２４０及び外部導体２４２は金属などの導電物質を含むの一方、遅波板２４４及び共振板２５０は誘電（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）物質を含む。後者の場合、遅波板２４４及び共振板２５０は、同じ物質を含むことが望ましいが、他の物質を用いてもよい。遅波板２４４及び共振板２５０の製作に用いられる物質は、伝搬電磁（ＥＭ）波の波長をそれと対応する（ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ）自由空間（ｆｒｅｅ−ｓｐａｃｅ）波長に比べて減少するように選択する。遅波板２４４及び共振板２５０の寸法は、電磁気エネルギを工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）の内部に放射するために効果的な定常波（ｓｔａｎｄｉｎｇ ｗａｖｅ）の形成を確保するように選択される。

支持板２４４及び共振板２５０は、石英（ｑｕａｒｔｚ、二酸化ケイ素）などのシリコン含有物質を含む誘電物質や高誘電率（ｈｉｇｈ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｔ、ｈｉｇｈ−ｋ）の物質で製作することができる。例えば、高誘電率物質は、４より大きい誘電定数を有してもよい。特に、プラズマ工程システムがエッチング工程に用いられる場合、エッチング工程との互換性のために通常石英が用いられる。

例えば、高誘電率物質は、真性（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）結晶（ｃｒｙｓｔａｌ）シリコン、アルミナセラミック、窒化アルミニウム及びサファイアを含むことができる。しかし、他の高誘電率物質を用いてもよい。また、特定工程のパラメータによって特定高誘電率物質が選択されてもよい。例えば、共振板２５０が真性結晶シリコンで製作される場合、プラズマ周波数は４５℃で２．４５ＧＨｚを超過する。したがって、真性結晶シリコンは、低温度の工程（即ち、４５℃未満の工程）に適合する。さらに高い温度の工程では、共振板２５０はアルミナ（Ａｌ２０３）またはサファイアで製作することができる。

上述したように、表面波プラズマソースを実際に利用するにあたり、プラズマの均一性とプラズマの安定性は、なお課題として残されている。後者の場合、共振板プラズマインターフェース（即ち、プラズマ表面２６０）の定常波は、プラズマパラメータがシフト（ｓｈｉｆｔ）する時にモードジャンプ（ｍｏｄｅ ｊｕｍｐ）する傾向が見られる。

図３及び図４に示すように、電磁波放射部２３２は、一実施形態によってプラズマ表面２６０に形成された第１リセス配列２６２及びプラズマ表面２６０に形成された第２リセス配列２６４と共に製作される。

第１リセス配列２６２は、第１複数のリセスを含んでもよい。第１リセス配列２６２の各リセスは、プラズマ表面２６０に形成された独特の跡（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）またはディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）を含んでもよい。例えば、第１リセス配列２６２のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形（ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、長方形、ピラミッド型、またはある任意の幾何形を含んでもよい。第１リセス分布２６２は、第１のサイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。

第２リセス配列２６４は、複数のリセスを含んでもよい。第２リセス配列２６４の各リセスは、プラズマ表面２６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第２リセス配列２６２のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の幾何形状を含んでもよい。第２リセス分布２６２は、第２サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列２６２内のリセスの第１サイズは、第２リセス配列２６４内のリセスの第２サイズと同じであってもよく、同じでなくともよい。例えば、第２サイズは、第１サイズより小さくてもよい。

図３及び図４に示すように、共振板２５０は、直径と厚さを有する誘電板（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｌａｔｅ）を含む。共振板２５０上のプラズマ表面２６０は、平坦面２６６を含み、平坦面２６６内に第１リセス配列２６２及び第２リセス配列２６４が形成される。選択的に、共振板２５０は、任意の幾何形状であってもよい。プラズマ表面２６０は、非平坦面を含んでもよく、非平坦面内に第１リセス配列及び第２リセス配列が形成される（図示せず）。例えば、非平坦面は、凹面、または凸面、またはそれらの組合わせであってもよい。

共振板２５０における電磁気エネルギの電波は、共振板２５０における電磁気エネルギの与えられた周波数と誘電定数下の有効波長（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ、λ）を特徴としてもよい。板厚は、ｎが０より大きい整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であってもよい。例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分より大きくてもよい（＞λ／２）。選択的に、板厚は、有効波長の非整数分数（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｇｒａｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）（即ち、１／２または１／４波長の整数倍でない）であってもよい。また、板厚は、約２５ｍｍから約４５ｍｍの範囲であってもよい。

一例として、第１リセス配列２６２は第１複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第１複数の円筒状のリセスの各々は第１深さ及び第１直径を特徴とする。図４に示すように、第１リセス配列２６２は、プラズマ表面２６０の外側領域の近くに位置する。

第１直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第１深さとの間の第一階差（ｆｉｒｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第１直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第１深さとの間の第一階差は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第１直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第１深さとの間の第一階差は、約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第１直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第一階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第１直径及び／または第１深さは、板厚の分数（ｆｒａｃｔｉｏｎ）であってもよい。

第１リセス配列２６２において、チャンファ（ｃｈａｍｆｅｒ）、ラウンド（ｒｏｕｎｄ）及び／またはフィレット（ｆｉｌｌｅｔ）（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移（ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面２６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

他の例のように、第２リセス配列２６４は第２複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第２複数の円筒状のリセスの各々は第２深さ及び第２直径を特徴とする。図４に示すように、第２リセス配列２６４は、プラズマ表面２６０の内側領域近くに位置する。

第２直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第２深さとの間の第２階差（ｓｅｃｏｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第２直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第２深さとの間の第２階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第２直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第２深さとの間の第２階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第２直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第２階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第２直径及び／または第２深さは、板厚の分数であってもよい。

第２リセス配列２６４において、チャンファ、ラウンド及び／またはフィレット（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面２６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

再び図４を参照すると、図３に示した電磁波放射部２３２の底面度が提供される。スロットアンテナ２４６の複数のスロット２４８は、共振板２５０を介してスロットアンテナ２４６まで見られるように図示されている。図４に示すように、複数のスロット２４８はペア（ｐａｉｒ）で配列されており、各スロットのペアは第２スロットに直交方向の第１スロットを含む。しかし、複数のスロット２４８において、スロットの方向は任意的であってもよい。例えば、複数のスロット２４８において、スロットの方向はプラズマの均一性及び／または安定性のためのすでに設定されたパターンに従ってもよい。

第１リセス配列２６２は、実質的に複数のスロット２４８の第１スロット配列（ｆｉｒｓｔ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｌｏｔ）に合わせて整列される。第１リセス配列２６２の少なくとも１つのリセスは、複数のスロット２４８のうち１以上のスロットに合わせて整列される。第２リセス配列２６４は、複数のスロット２４８の第２スロット配列（ｓｅｃｏｎｄ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｌｏｔ）に部分的に合わせて整列されるか、複数のスロット２４８の第２スロット配列に合わせて整列されない。図４に示すように、第２リセス配列２６４は、複数のスロット２４８の第２スロット配列に合わせて整列されない。

その結果、第１リセス配列２６２がプラズマの発生を支配し、電磁波放射部２３２と結合された電力の範囲及びプラズマ表面２６０の付近でプラズマが形成された空間内の圧力の範囲にかけて比較的「フルブライト（ｆｕｌｌ ｂｒｉｇｈｔ）」グロー（ｇｌｏｗ）が見られることが明らかになった。また、第２リセス配列２６４は、プラズマの発生に可変的に寄与し、電力及び／または圧力によって比較的「薄暗い（ｄｉｍ）」グローから「明るい」グローまで見られることが明らかになった。平坦面２６６付近の領域は、さらに小さい電力を受け、一般に、比較的高い電力を受ける場合を除けば「暗く（ｄａｒｋ）」が残っている。

また、第１リセス配列２６２に（即ち、複数のスロット２４８に合わせて整列された）形成されたプラズマは、低い電力で安定することが明らかになった。プラズマは、このような（より大きい）ディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）の付近（ｐｒｏｘｉｍａｔｅ）でイオン化によって形成され、第１リセス配列２６２のリセスから第２リセス配列２６４のリセス（即ち、複数のスロット２４８に合わせて整列されない、あるいは分的に合わせて整列）によって流動する。その結果、第２リセス配列２６４のリセスが第１リセス配列２６２のリセスからプラズマの「オーバーフロー（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）」を受容して第１リセス配列２６２のリセス付近におけるプラズマの発生の変動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）を補正しながら、第１リセス配列２６２のリセス付近に形成されたプラズマは電力及び圧力の広い範囲に亘って安定する。

プラズマの均一性の改善された制御のためには、平坦面２６６に隣接する領域が比較的「暗く（ｄａｒｋ）」残り、モードパターン（ｍｏｄｅ−ｐａｔｔｅｒｎ）が発達するリスク（ｒｉｓｋ）が減少する必要がある。したがって、図４に示すように、第１リセス配列２６２及び第２リセス配列２６４の最適な配置は、例えばスロットアンテナ２４６の複数のスロット２４８に合わせて整列された（第１リセス配列２６２の）比較的多数のリセス及び複数のスロット２４８に合わせて整列されていない（第２リセス配列２６４の）の比較的多数のリセスが空間的に（ｓｐａｔｉａｌｌｙ）一括的に（ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅｌｙ）配列（ａｒｒａｎｇｅ）されていてもよい。たとえ、リセスの配置がプラズマの均一性を得るために選択されることがあったとしても、プラズマによって処理（ｐｒｏｃｅｓｓ）される基板の表面において均一な工程（ｐｒｏｃｅｓｓ）を得るために他の工程パラメータと協力（ｃｏｏｐｅｒａｔｅ）する非均一なプラズマを得ることもまた望ましい。

図５Ａ及び５Ｂを参照すると、また他の実施形態に係る電磁波放射部３３２の底面図及び断面図が各々示されている。電磁波放射部３３２は、プラズマ表面３６０を備えた共振板３５０を含む。電磁波放射部３３２は、第１複数のスロット３４８と第２複数のスロット３４９とを備えたスロットアンテナをさらに含む。第１複数のスロット３４８と第２複数のスロット３４９とは、電磁気エネルギがスロットアンテナ上の第１領域で共振板３５０が位置するスロットアンテナの下の第２領域に結合されるようにする。

スロット３４８，３４９の個数、幾何形状、大きさ、及び分布は、全て工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）に形成されるプラズマの空間的均一性に寄与することができる要因である。したがって、スロットアンテナのデザインは、工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）内のプラズマの空間的均一性を制御するために用いてもよい。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、電磁波放射部３３２は、一実施形態によってプラズマ表面３６０に形成された第１リセス配列３６２及びプラズマ表面３６０に形成された第２リセス配列３６４を備えるように製作される。

第１リセス配列３６２は、第１複数のリセスを含んでもよい。第１リセス配列３６２の各リセスは、プラズマ表面３６０に形成された独特の跡（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）またはディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）を含んでもよい。例えば、第１リセス配列３６２のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形（ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、長方形、ピラミッド型、またはある任意の幾何形状を含んでもよい。第１リセス分布３６２は、第１サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。

第２リセス配列３６４は、複数のリセスを含んでもよい。第２リセス配列３６４の各リセスは、プラズマ表面３６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第２リセス配列３６４のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の幾何形状を含んでもよい。第２リセス分布３６４は、第２サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列３６２内のリセスの第１サイズは、第２リセス配列３６４内のリセスの第２サイズと同じであってもよく、同じでなくともよい。例えば、第２サイズは、第１サイズより小さくてもよい。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、共振板３５０は、直径と厚さを有する誘電板（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｌａｔｅ）を含む。共振板３５０上のプラズマ表面３６０は、平坦面３６６を含み、平坦面３６６内に第１リセス配列３６２及び第２リセス配列３６４が形成される。選択的に、共振板３５０は、任意の幾何形状であってもよい。プラズマ表面３６０は、非平坦面を含んでもよく、非平坦面内に第１リセス配列及び第２リセス配列が形成される（図示せず）。例えば、非平坦面は、凹面、または凸面、またはそれらの組合わせであってもよい。

共振板３５０における電磁気エネルギの電波は、共振板３５０における電磁気エネルギの与えられた周波数と誘電定数下の有効波長（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ、λ）を特徴としてもよい。板厚は、ｎが０より大きい整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であってもよい。例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分より大きくてもよい（＞λ／２）。選択的に、板厚は、有効波長の非整数分数（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｇｒａｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）（即ち、１／２または１／４波長の整数倍でない）であってもよい。また、板厚は、約２５ｍｍから約４５ｍｍの範囲であってもよい。

一例として、第１リセス配列３６２は第１複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第１複数の円筒状のリセスの各々は第１深さ及び第１直径を特徴とする。図５Ａに示すように、第１リセス配列３６２は、プラズマ表面３６０の外側領域の近くに位置する。

第１直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第１深さとの間の第一階差（ｆｉｒｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第１直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第１深さとの間の第一階差は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第１直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第１深さとの間の第一階差は、約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第１直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第一階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第１直径及び／または第１深さは、板厚の分数であってもよい。

第１リセス配列３６２において、チャンファ（ｃｈａｍｆｅｒ）、ラウンド（ｒｏｕｎｄ）及び／またはフィレット（ｆｉｌｌｅｔ）（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移（ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面３６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

他の例のように、第２リセス配列３６４は第２複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第２複数の円筒状のリセスの各々は第２深さ及び第２直径を特徴とする。図５Ａに示すように、第２リセス配列３６４は、プラズマ表面３６０の内側領域近くに位置する。

第２直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第２深さとの間の第２階差（ｓｅｃｏｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第２直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第２深さとの間の第２階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第２直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第２深さとの間の第２階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第２直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第２階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第２直径及び／または第２深さは、板厚の分数であってもよい。

第２リセス配列３６４において、チャンファ、ラウンド及び／またはフィレット（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面３６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

スロットアンテナの第１複数のスロット３４８及び第２複数のスロット３４９は、共振板３５０を介してスロットアンテナまで見られるように図示されている。図５Ａに示すように、第１複数のスロット３４８及び第２複数のスロット３４９はペア（ｐａｉｒ）で配列されており、各スロットのペアは第２スロットに直交方向の第１スロットを含む。しかし、第１複数のスロット３４８及び第２複数のスロット３４９において、スロットの方向は任意的であってもよい。例えば、第１複数のスロット３４８及び第２複数のスロット３４９において、スロットの方向はプラズマの均一性及び／または安定性のためのすでに設定されたパターンに従ってもよい。

第１リセス配列３６２は、実質的に第１複数のスロット３４８に合わせて整列される。第１リセス配列３６２の少なくとも１つのリセスは、第１複数のスロット３４８のうちの１以上のスロットに合わせて整列される。第２リセス配列３６４は、第２複数のスロット３４９に部分的に合わせて整列されるか、第２複数のスロット３４９に合わせて整列されない。図５Ａに示すように、第２リセス配列３６４は、第２複数のスロット３４９に部分的に合わせて整列され、第２リセス配列３６４は部分的にスロットと直接オーバラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）する（例えば、スロットの一部はリセスを直接見られるように位置する）。

図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、また他の実施形態に係る電磁波放射部４３２の底面図及び断面図が各々示されている。電磁波放射部４３２は、プラズマ表面４６０を備えた共振板４５０を含む。電磁波放射部４３２は、第１複数のスロット４４８と第２複数のスロット４４９とを備えたスロットアンテナをさらに含む。第１複数のスロット４４８と第２複数のスロット４４９とは、電磁気エネルギがスロットアンテナ上の第１領域で共振板４５０が位置するスロットアンテナの下の第２領域に結合されるようにする。

スロット４４８，４４９の個数、幾何形状、大きさ、及び分布は、全て工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）に形成されるプラズマの空間的均一性に寄与することができる要因である。したがって、スロットアンテナのデザインは、工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）内のプラズマの空間的均一性を制御するために用いてもよい。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、電磁波放射部４３２は、一実施形態によってプラズマ表面４６０に形成された第１リセス配列４６２及びプラズマ表面４６０に形成された第２リセス配列４６４を備えるように製作される。

第１リセス配列４６２は、棚（ｓｈｅｌｆ）を含んでもよい。第１リセス配列４６２の棚は、例えば、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形（ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、長方形、ピラミッド型、またはある任意の幾何形状を含む任意の幾何形状を含んでもよい。第１リセス分布４６２は、第１サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とする棚を含んでもよい。

第２リセス配列４６４は、複数のリセスを含んでもよい。第２リセス配列４６４の各リセスは、プラズマ表面４６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第２リセス配列４６４のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の幾何形状を含んでもよい。第２リセス分布４６４は、第２サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列４６２内の棚の第１サイズは、第２リセス配列４６４内のリセスの第２サイズと同じであってもよく、同じでなくともよい。例えば、第２サイズは、第１サイズより小さくてもよい。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、共振板４５０は、直径と厚さを有する誘電板（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｌａｔｅ）を含む。共振板４５０上のプラズマ表面４６０は、平坦面４６６を含み、平坦面４６６内に第１リセス配列４６２及び第２リセス配列４６４が形成される。選択的に、共振板４５０は、任意の幾何形状であってもよい。プラズマ表面４６０は、非平坦面を含んでもよく、非平坦面内に第１リセス配列及び第２リセス配列が形成される（図示せず）。例えば、非平坦面は、凹面、または凸面、またはそれらの組合わせであってもよい。

共振板４５０における電磁気エネルギの電波は、共振板４５０における電磁気エネルギの与えられた周波数と誘電定数下の有効波長（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ、λ）を特徴としてもよい。板厚は、ｎが０より大きい整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であってもよい。例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分より大きくてもよい（＞λ／２）。選択的に、板厚は、有効波長の非整数分数（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｇｒａｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）（即ち、１／２または１／４波長の整数倍でない）であってもよい。また、板厚は、約２５ｍｍから約４５ｍｍの範囲であってもよい。

一例として、第１リセス配列４６２は環状（ａｎｎｕｌａｒ）棚を含んでもよく、環状棚は第１棚の深さ及び第１棚の幅（または第１内側棚半径及び第１外側棚半径）を特徴とする。図６Ａに示すように、第１リセス配列４６２は、プラズマ表面４６０の外周エッジ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｅｄｇｅ）に位置する。

第１棚の幅は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第１棚の深さとの間の第一階差（ｆｉｒｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第１棚の幅は有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第１棚の深さとの間の第一階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第１棚の幅は約２５ｍｍから約７５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第１棚の深さとの間の第一階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第１棚の幅は約５５ｍｍから約６５ｍｍの範囲であってもよく、第一階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第１棚の幅及び／または第１棚の深さは、板厚の分数（ｆｒａｃｔｉｏｎ）であってもよい。

第１リセス配列４６２において、チャンファ（ｃｈａｍｆｅｒ）、ラウンド（ｒｏｕｎｄ）及び／またはフィレット（ｆｉｌｌｅｔ）（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移（ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）に影響を与えるために用いてもよい。環状棚のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、環状棚のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面４６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

他の例のように、第２リセス配列４６４は第２複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第２複数の円筒状のリセスの各々は第２深さ及び第２直径を特徴とする。図６Ａに示すように、第２リセス配列４６４は、プラズマ表面４６０の内側領域近くに位置する。図示していないが、第２リセス配列４６４は第２棚の深さ及び第２棚幅（または第２内側棚半径及び第２外側棚半径）を特徴とする第２環状棚を含んでもよい。

第２直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第２深さとの間の第２階差（ｓｅｃｏｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第２直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第２深さとの間の第２階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第２直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第２深さとの間の第２階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第２直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第２階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第２直径及び／または第２深さは、板厚の分数であってもよい。

第２リセス配列４６４において、チャンファ、ラウンド及び／またはフィレット（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面４６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

スロットアンテナの第１複数のスロット４４８及び第２複数のスロット４４９は、共振板４５０を介してスロットアンテナまで見られるように図示されている。図６Ａに示すように、第１複数のスロット４４８及び第２複数のスロット４４９はペア（ｐａｉｒ）で配列されており、各スロットのペアは第２スロットに直交方向の第１スロットを含む。しかし、第１複数のスロット４４８及び第２複数のスロット４４９において、スロットの方向は任意的であってもよい。例えば、第１複数のスロット４４８及び第２複数のスロット４４９において、スロットの方向はプラズマの均一性及び／または安定性のためのすでに設定されたパターンに従ってもよい。

第１リセス配列４６２は、実質的に第１複数のスロット４４８に合わせて整列される。第２リセス配列４６４は、第２複数のスロット４４９に部分的に合わせて整列されるか、第２複数のスロット４４９に合わせて整列されない。図６Ａに示すように、第２リセス配列４６４は、第２複数のスロット４４９に部分的に合わせて整列され、第２リセス配列４６４は部分的にスロットと直接オーバラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）する。

図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、また他の実施形態に係る電磁波放射部５３２の底面図及び断面図が各々示されている。電磁波放射部５３２は、プラズマ表面５６０を備えた共振板５５０を含む。電磁波放射部５３２は、第１複数のスロット５４８と第２複数のスロット５４９とを備えたスロットアンテナをさらに含む。第１複数のスロット５４８と第２複数のスロット５４９とは、電磁気エネルギがスロットアンテナ上の第１領域で共振板５５０が位置するスロットアンテナの下の第２領域に結合されるようにする。

スロット５４８，５４９の個数、幾何形状、大きさ、及び分布は、全て工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）に形成されるプラズマの空間的均一性に寄与することができる要因である。したがって、スロットアンテナのデザインは、工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）内のプラズマの空間的均一性を制御するために用いてもよい。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、電磁波放射部５３２は、一実施形態によってプラズマ表面５６０に形成された第１リセス配列５６２及びプラズマ表面５６０に形成された第２リセス配列５６４を備えるように製作される。

第１リセス配列５６２は、棚（ｓｈｅｌｆ）を含んでもよい。第１リセス配列５６２の棚は、例えば、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形（ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、長方形、ピラミッド型、またはある任意の幾何形状を含む任意の幾何形状を含んでもよい。第１リセス分布５６２は、第１サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とする棚を含んでもよい。

第２リセス配列５６４は、複数のリセスを含んでもよい。第２リセス配列５６４の各リセスは、プラズマ表面５６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第２リセス配列５６４のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の幾何形状を含んでもよい。第２リセス分布５６４は、第２サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列５６２内の棚の第１サイズは、第２リセス配列５６４内のリセスの第２サイズと同じであってもよく、同じでなくともよい。例えば、第２サイズは、第１サイズより小さくてもよい。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、共振板５５０は、直径と厚さを有する誘電板（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｌａｔｅ）を含む。共振板５５０上のプラズマ表面５６０は、平坦面５６６を含み、平坦面５６６内に第１リセス配列５６２及び第２リセス配列５６４が形成される。選択的に、共振板５５０は、任意の幾何形状であってもよい。プラズマ表面５６０は、非平坦面を含んでもよく、非平坦面内に第１リセス配列及び第２リセス配列が形成される（図示せず）。例えば、非平坦面は、凹面、または凸面、またはそれらの組合わせであってもよい。

共振板５５０における電磁気エネルギの電波は、共振板５５０における電磁気エネルギの与えられた周波数と誘電定数下の有効波長（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ、λ）を特徴としてもよい。板厚は、ｎが０より大きい整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であってもよい。例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分より大きくてもよい（＞λ／２）。選択的に、板厚は、有効波長の非整数分数（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｇｒａｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）（即ち、１／２または１／４波長の整数倍でない）であってもよい。また、板厚は、約２５ｍｍから約４５ｍｍの範囲であってもよい。

一例として、第１リセス配列５６２は環状（ａｎｎｕｌａｒ）棚を含んでもよく、環状棚は第１棚の深さ及び第１棚の幅（または第１内側棚半径及び第１外側棚半径）を特徴とする。図７Ａに示すように、第１リセス配列５６２は、プラズマ表面５６０の外周エッジ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｅｄｇｅ）に位置する。

第１棚の幅は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第１棚の深さとの間の第一階差（ｆｉｒｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第１棚の幅は有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第１棚の深さとの間の第一階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第１棚の幅は約２５ｍｍから約７５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第１棚の深さとの間の第一階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第１棚の幅は約５５ｍｍから約６５ｍｍの範囲であってもよく、第一階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第１棚の幅及び／または第１棚の深さは、板厚の分数（ｆｒａｃｔｉｏｎ）であってもよい。

第１リセス配列５６２において、チャンファ（ｃｈａｍｆｅｒ）、ラウンド（ｒｏｕｎｄ）及び／またはフィレット（ｆｉｌｌｅｔ）（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移（ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）に影響を与えるために用いてもよい。環状棚のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、環状棚のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面５６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

他の例のように、第２リセス配列５６４は第２複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第２複数の円筒状のリセスの各々は第２深さ及び第２直径を特徴とする。図７Ａに示すように、第２リセス配列５６４は、プラズマ表面５６０の内側領域近くに位置する。図示していないが、第２リセス配列５６４は第２棚の深さ及び第２棚幅（または第２内側棚半径及び第２外側棚半径）を特徴とする第２環状棚を含んでもよい。

第２直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第２深さとの間の第２階差（ｓｅｃｏｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第２直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第２深さとの間の第２階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第２直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第２深さとの間の第２階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第２直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第２階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第２直径及び／または第２深さは、板厚の分数であってもよい。

第２リセス配列５６４において、チャンファ、ラウンド及び／またはフィレット（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面５６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

スロットアンテナの第１複数のスロット５４８及び第２複数のスロット５４９は、共振板５５０を介してスロットアンテナまで見られるように図示されている。図７Ａに示すように、第１複数のスロット５４８及び第２複数のスロット５４９はペア（ｐａｉｒ）で配列されており、各スロットのペアは第２スロットに直交方向の第１スロットを含む。しかし、第１複数のスロット５４８及び第２複数のスロット５４９において、スロットの方向は任意的であってもよい。例えば、第１複数のスロット５４８及び第２複数のスロット５４９において、スロットの方向はプラズマの均一性及び／または安定性のためのすでに設定されたパターンに従ってもよい。

第１リセス配列５６２は、実質的に第１複数のスロット５４８に合わせて整列される。第２リセス配列５６４は、第２複数のスロット５４９に合わせて整列されるか、部分的に合わせて整列されるか、第２複数のスロット５４９に合わせて整列されない。図７Ａに示すように、第２リセス配列５６４は、実質的に第２複数のスロット５４９に合わせて整列される。

図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、また他の実施形態に係る電磁波放射部６３２の底面図及び断面図が各々示されている。電磁波放射部６３２は、プラズマ表面６６０を備えた共振板６５０を含む。電磁波放射部６３２は、第１複数のスロット６４８と第２複数のスロット６４９とを備えたスロットアンテナをさらに含む。第１複数のスロット６４８と第２複数のスロット６４９とは、電磁気エネルギがスロットアンテナ上の第１領域で共振板６５０が位置するスロットアンテナの下の第２領域に結合されるようにする。

スロット６４８，６４９の個数、幾何形状、大きさ、及び分布は、全て工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）に形成されるプラズマの空間的均一性に寄与することができる要因である。したがって、スロットアンテナのデザインは、工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）内のプラズマの空間的均一性を制御するために用いてもよい。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、電磁波放射部６３２は、一実施形態によってプラズマ表面６６０に形成された第１リセス配列６６２及びプラズマ表面６６０に形成された第２リセス配列６６４を備えるように製作される。

第１リセス配列６６２は、棚（ｓｈｅｌｆ）を含んでもよい。第１リセス配列６６２の棚は、例えば、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形（ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含む任意の幾何形状を含んでもよい。第１リセス分布６６２は、第１サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とする棚を含んでもよい。

第２リセス配列６６４は、複数のリセスを含んでもよい。第２リセス配列６６４の各リセスは、プラズマ表面６６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第２リセス配列６６４のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含んでもよい。第２リセス分布６６４は、第２サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列６６２内の棚の第１サイズは、第２リセス配列６６４内のリセスの第２サイズと同じであってもよく、同じでなくともよい。例えば、第２サイズは、第１サイズより小さくてもよい。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、共振板６５０は、直径と厚さを有する誘電板（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｌａｔｅ）を含む。共振板６５０上のプラズマ表面６６０は、平坦面６６６を含み、平坦面６６６内に第１リセス配列６６２及び第２リセス配列６６４が形成される。選択的に、共振板６５０は、任意の幾何形状であってもよい。プラズマ表面６６０は、非平坦面を含んでもよく、非平坦面内に第１リセス配列及び第２リセス配列が形成される（図示せず）。例えば、非平坦面は、凹面、または凸面、またはそれらの組合わせであってもよい。

共振板６５０における電磁気エネルギの電波は、共振板６５０における電磁気エネルギの与えられた周波数と誘電定数下の有効波長（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ、λ）を特徴としてもよい。板厚は、ｎが０より大きい整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であってもよい。例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分より大きくてもよい（＞λ／２）。選択的に、板厚は、有効波長の非整数分数（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｇｒａｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）（即ち、１／２または１／４波長の整数倍でない）であってもよい。また、板厚は、約２５ｍｍから約４５ｍｍの範囲であってもよい。

一例として、第１リセス配列６６２は環状（ａｎｎｕｌａｒ）棚を含んでもよく、環状棚は第１棚の深さ及び第１棚の幅（または第１内側棚半径及び第１外側棚半径）を特徴とする。図８Ａに示すように、第１リセス配列６６２は、プラズマ表面６６０の外周エッジ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｅｄｇｅ）に位置する。

第１棚の幅は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第１棚の深さとの間の第一階差（ｆｉｒｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第１棚の幅は有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第１棚の深さとの間の第一階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第１棚の幅は約２５ｍｍから約７５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第１棚の深さとの間の第一階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第１棚の幅は約５５ｍｍから約６５ｍｍの範囲であってもよく、第一階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第１棚の幅及び／または第１棚の深さは、板厚の分数（ｆｒａｃｔｉｏｎ）であってもよい。

第１リセス配列６６２において、チャンファ（ｃｈａｍｆｅｒ）、ラウンド（ｒｏｕｎｄ）及び／またはフィレット（ｆｉｌｌｅｔ）（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移（ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）に影響を与えるために用いてもよい。環状棚のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、環状棚のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面６６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

他の例のように、第２リセス配列６６４は第２複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第２複数の円筒状のリセスの各々は第２深さ及び第２直径を特徴とする。図８Ａに示すように、第２リセス配列６６４は、プラズマ表面６６０の内側領域近くに位置する。図示していないが、第２リセス配列６６４は第２棚の深さ及び第２棚幅（または第２内側棚半径及び第２外側棚半径）を特徴とする第２環状棚を含んでもよい。

第２直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第２深さとの間の第２階差（ｓｅｃｏｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第２直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第２深さとの間の第２階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第２直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第２深さとの間の第２階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第２直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第２階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第２直径及び／または第２深さは、板厚の分数であってもよい。

第２リセス配列６６４において、チャンファ、ラウンド及び／またはフィレット（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面６６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

スロットアンテナの第１複数のスロット６４８及び第２複数のスロット６４９は、共振板６５０を介してスロットアンテナまで見られるように図示されている。図８Ａに示すように、第１複数のスロット６４８及び第２複数のスロット６４９はペア（ｐａｉｒ）で配列されており、各スロットのペアは第２スロットに直交方向の第１スロットを含む。しかし、第１複数のスロット６４８及び第２複数のスロット６４９において、スロットの方向は任意的であってもよい。例えば、第１複数のスロット６４８及び第２複数のスロット６４９において、スロットの方向はプラズマの均一性及び／または安定性のためのすでに設定されたパターンに従ってもよい。

第１リセス配列６６２は、実質的に第１複数のスロット６４８に合わせて整列される。第２リセス配列６６４は、第２複数のスロット６４９に部分的に合わせて整列されるか、第２複数のスロット６４９に合わせて整列されない。図８Ａに示すように、第２リセス配列６６４は、第２複数のスロット６４９に部分的に合わせて整列され、第２リセス配列６６４はスロットと直接オーバラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）されない。

図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、また他の実施形態に係る電磁波放射部７３２の底面図及び断面図が各々示されている。電磁波放射部７３２は、プラズマ表面７６０を備えた共振板７５０を含む。電磁波放射部７３２は、第１複数のスロット７４８と第２複数のスロット７４９とを備えたスロットアンテナをさらに含む。第１複数のスロット７４８と第２複数のスロット７４９とは、電磁気エネルギがスロットアンテナ上の第１領域で共振板７５０が位置するスロットアンテナの下の第２領域に結合されるようにする。

スロット７４８，７４９の個数、幾何形状、大きさ、及び分布は、全て工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）に形成されるプラズマの空間的均一性に寄与することができる要因である。したがって、スロットアンテナのデザインは、工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）内のプラズマの空間的均一性を制御するために用いてもよい。

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、電磁波放射部７３２は、一実施形態によってプラズマ表面７６０に形成された第１リセス配列７６２及びプラズマ表面７６０に形成された第２リセス配列７６４を備えるように製作される。しかし、他の実施形態では第２リセス配列７６４が除外される。図９Ｃ及び９ｄに示すように電磁波放射部７３２’は、第２リセス配列７６４を除くプラズマ表面７６０’を備えるものとして表現された。

第１リセス配列７６２は、チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）を含んでもよい。第１リセス配列７６２のチャネルは、例えば、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形（ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含む任意の幾何形状を含んでもよい。第１リセス分布７６２は、第１サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするチャネルを含んでもよい。

第２リセス配列７６４は、複数のリセスを含んでもよい。第２リセス配列７６４の各リセスは、プラズマ表面７６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第２リセス配列７６４のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含んでもよい。第２リセス分布７６４は、第２サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列７６２内のチャネルの第１サイズは第２リセス配列７６４内のリセスの第２サイズと同じであってもよく、同じでなくともよい。例えば、第２サイズは、第１サイズより小さくてもよい。

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、共振板７５０は、直径と厚さを有する誘電板（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｌａｔｅ）を含む。共振板７５０上のプラズマ表面７６０は、平坦面７６６を含み、平坦面７６６内に第１リセス配列７６２及び第２リセス配列７６４が形成される。選択的に、共振板７５０は、任意の幾何形状であってもよい。プラズマ表面７６０は、非平坦面を含んでもよく、非平坦面内に第１リセス配列及び第２リセス配列が形成される（図示せず）。例えば、非平坦面は、凹面、または凸面、またはそれらの組合わせであってもよい。

共振板７５０における電磁気エネルギの電波は、共振板７５０における電磁気エネルギの与えられた周波数と誘電定数下の有効波長（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ、λ）を特徴としてもよい。板厚は、ｎが０より大きい整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であってもよい。例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分より大きくてもよい（＞λ／２）。選択的に、板厚は、有効波長の非整数分数（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｇｒａｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）（即ち、１／２または１／４波長の整数倍でない）であってもよい。また、板厚は、約２５ｍｍから約４５ｍｍの範囲であってもよい。
一例として、第１リセス配列７６２は、環状（ａｎｎｕｌａｒ）チャネルを含んでもよく、環状チャネルは第１チャネル深さ及び第１チャネル幅（または第１内側チャネル半径及び第１外側チャネル半径）を特徴とする。図９Ａに示すように、第１リセス配列７６２は、プラズマ表面７６０の外周エッジ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｅｄｇｅ）に位置する。

第１チャネル幅は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差（ｆｉｒｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第１チャネル幅は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第１チャネル幅は約２５ｍｍから約７５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第１チャネル幅は約５５ｍｍから約６５ｍｍの範囲であってもよく、第一階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第１チャネル幅及び／または第１チャネル深さは、板厚の分数（ｆｒａｃｔｉｏｎ）であってもよい。

第１リセス配列７６２において、チャンファ（ｃｈａｍｆｅｒ）、ラウンド（ｒｏｕｎｄ）及び／またはフィレット（ｆｉｌｌｅｔ）（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移（ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）に影響を与えるために用いてもよい。環状チャネルリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、環状チャネルリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面７６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

他の例のように、第２リセス配列７６４は第２複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第２複数の円筒状のリセスの各々は第２深さ及び第２直径を特徴とする。図９Ａに示すように、第２リセス配列７６４は、プラズマ表面７６０の内側領域近くに位置する。図示していないが、第２リセス配列７６４は第２チャネル深さ及び第２チャネル幅（または第２内側チャネル半径及び第２外側チャネル半径）を特徴とする第２環状チャネルを含んでもよい。

第２直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第２深さとの間の第２階差（ｓｅｃｏｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第２直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第２深さとの間の第２階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第２直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第２深さとの間の第２階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第２直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第２階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第２直径及び／または第２深さは、板厚の分数であってもよい。

第２リセス配列７６４において、チャンファ、ラウンド及び／またはフィレット（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面７６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

スロットアンテナの第１複数のスロット７４８及び第２複数のスロット７４９は、共振板７５０を介してスロットアンテナまで見られるように図示されている。図９Ａに示すように、第１複数のスロット７４８及び第２複数のスロット７４９はペア（ｐａｉｒ）で配列されており、各スロットのペアは第２スロットに直交方向の第１スロットを含む。しかし、第１複数のスロット７４８及び第２複数のスロット７４９において、スロットの方向は任意的であってもよい。例えば、第１複数のスロット７４８及び第２複数のスロット７４９において、スロットの方向はプラズマの均一性及び／または安定性のためのすでに設定されたパターンに従ってもよい。

第１リセス配列７６２は、実質的に第１複数のスロット７４８に合わせて整列される。第２リセス配列７６４は、第２複数のスロット７４９に部分的に合わせて整列されるか、第２複数のスロット７４９に合わせて整列されない。図９Ａに示すように、第２リセス配列７６４は、第２複数のスロット７４９に部分的に合わせて整列され、第２リセス配列７６４は部分的にスロットと直接オーバラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）する。

図９Ｅには、電磁波放射部７３２の底面度が提供され、スロットアンテナは共振板７５０に対し回転する。第１複数のスロット７４８と第２複数のスロット７４９とを含み、スロットアンテナの最初の方向は実線で示した。第１複数のスロット７４８’と第２複数のスロット７４９’とを含み、スロットアンテナの回転方向は点線で示した（明確に示すための目的で、第１複数のスロット７４８’は最初の第１複数のスロット７４８の配列に多少誤整列（ｍｉｓ−ａｌｉｇｎ）するように示した）。第１リセス配列７６２及び第２リセス配列７６４を含み、共振板７５０に対するスロットアンテナの方向（即ち、回転）はプラズマの均一性及び／または安定性を調整するために変わることができる。例えば、最初の配列で、第１複数のスロット７４８は第１リセス配列７６２に合わせて整列され、第２複数のスロット７４９は第２リセス配列７６４に合わせて整列される。また、例えば、回転配列で、第１複数のスロット７４８’は第１リセス配列７６２’に合わせて整列され、第２複数のスロット７４９’は第２リセス配列７６４に合わせて整列されない。

図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、また他の実施形態に係る電磁波放射部８３２の底面図及び断面図が各々示されている。電磁波放射部８３２は、プラズマ表面８６０を備えた共振板８５０を含む。電磁波放射部８３２は、第１複数のスロット８４８と第２複数のスロット８４９とを備えたスロットアンテナをさらに含む。第１複数のスロット８４８と第２複数のスロット８４９とは、電磁気エネルギがスロットアンテナ上の第１領域で共振板８５０が位置するスロットアンテナの下の第２領域に結合されるようにする。

スロット８４８，８４９の個数、幾何形状、大きさ、及び分布は、全て工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）に形成されるプラズマの空間的均一性に寄与することができる要因である。したがって、スロットアンテナのデザインは、工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）内のプラズマの空間的均一性を制御するために用いてもよい。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、電磁波放射部８３２は、一実施形態によってプラズマ表面８６０に形成された第１リセス配列８６２及びプラズマ表面８６０に形成された第２リセス配列８６４を備えるように製作される。

第１リセス配列８６２は、チャネルを含んでもよい。第１リセス配列８６２のチャネルは、例えば、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形（ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含む任意の幾何形状を含んでもよい。第１リセス分布８６２は、第１サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするチャネルを含んでもよい。

第２リセス配列８６４は、複数のリセスを含んでもよい。第２リセス配列８６４の各リセスは、プラズマ表面８６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第２リセス配列８６４のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含んでもよい。第２リセス分布８６４は、第２サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列８６２内のチャネルの第１サイズは第２リセス配列８６４内のリセスの第２サイズと同じであってもよく、同じでなくともよい。例えば、第２サイズは、第１サイズより小さくてもよい。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、共振板８５０は、直径と厚さを有する誘電板（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｌａｔｅ）を含む。共振板８５０上のプラズマ表面８６０は、平坦面８６６を含み、平坦面８６６内に第１リセス配列８６２及び第２リセス配列８６４が形成される。選択的に、共振板８５０は、任意の幾何形状であってもよい。プラズマ表面８６０は、非平坦面を含んでもよく、非平坦面内に第１リセス配列及び第２リセス配列が形成される（図示せず）。例えば、非平坦面は、凹面、または凸面、またはそれらの組合わせであってもよい。

共振板８５０における電磁気エネルギの電波は、共振板８５０における電磁気エネルギの与えられた周波数と誘電定数下の有効波長（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ、λ）を特徴としてもよい。板厚は、ｎが０より大きい整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であってもよい。例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分より大きくてもよい（＞λ／２）。選択的に、板厚は、有効波長の非整数分数（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｇｒａｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）（即ち、１／２または１／４波長の整数倍でない）であってもよい。また、板厚は、約２５ｍｍから約４５ｍｍの範囲であってもよい。

一例として、第１リセス配列８６２は、環状（ａｎｎｕｌａｒ）チャネルを含んでもよく、環状チャネルは第１チャネル深さ及び第１チャネル幅（または第１内側チャネル半径及び第１外側チャネル半径）を特徴とする。図１０Ａに示すように、第１リセス配列８６２は、プラズマ表面８６０の外周エッジ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｅｄｇｅ）に位置する。

第１チャネル幅は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差（ｆｉｒｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第１チャネル幅は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第１チャネル幅は約２５ｍｍから約７５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第１チャネル幅は約５５ｍｍから約６５ｍｍの範囲であってもよく、第一階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第１チャネル幅及び／または第１チャネル深さは、板厚の分数（ｆｒａｃｔｉｏｎ）であってもよい。

また、第１リセス配列８６２は第１環状チャネルの底に形成される第３複数の円筒状のリセス８６３を含んでもよく、第３複数の円筒状のリセス各々は第３深さ及び第３直径を特徴としてもよい。また、環状チャネルは環状棚（ｓｈｅｌｆ）であって、第３複数の円筒状のリセスは環状棚の底に形成されてもよい。また、第１リセス配列８６２は第１環状チャネルの底に形成される第３チャネルを含んでもよく、第３チャネルは第３チャネル深さ及び第３チャネル幅を特徴としてもよい。

第３直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第３深さとの間の第３階差（ｔｈｉｒｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第３直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第３深さとの間の第３階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第３直径は約２５ｍｍから約７５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第３深さとの間の第３階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第３直径は約５５ｍｍから約６５ｍｍの範囲であってもよく、第３階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第３直径及び／または第３深さは、板厚の分数であってもよい。

第１リセス配列８６２において、チャンファ（ｃｈａｍｆｅｒ）、ラウンド（ｒｏｕｎｄ）及び／またはフィレット（ｆｉｌｌｅｔ）（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移（ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）に影響を与えるために用いてもよい。環状チャネルリセスまたは円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、環状チャネルリセスまたは円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面８６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

他の例のように、第２リセス配列８６４は第２複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第２複数の円筒状のリセスの各々は第２深さ及び第２直径を特徴とする。図１０Ａに示すように、第２リセス配列８６４は、プラズマ表面８６０の内側領域近くに位置する。図示していないが、第２リセス配列８６４は第２チャネル深さ及び第２チャネル幅（または第２内側チャネル半径及び第２外側チャネル半径）を特徴とする第２環状チャネルを含んでもよい。

第２直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第２深さとの間の第２階差（ｓｅｃｏｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第２直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第２深さとの間の第２階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第２直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第２深さとの間の第２階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第２直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第２階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第２直径及び／または第２深さは、板厚の分数であってもよい。

第２リセス配列８６４において、チャンファ、ラウンド及び／またはフィレット（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面８６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

スロットアンテナの第１複数のスロット８４８及び第２複数のスロット８４９は、共振板８５０を介してスロットアンテナまで見られるように図示されている。図１０Ａに示すように、第１複数のスロット８４８及び第２複数のスロット８４９はペア（ｐａｉｒ）で配列されており、各スロットのペアは第２スロットに直交方向の第１スロットを含む。しかし、第１複数のスロット８４８及び第２複数のスロット８４９において、スロットの方向は任意的であってもよい。例えば、第１複数のスロット８４８及び第２複数のスロット８４９において、スロットの方向はプラズマの均一性及び／または安定性のためのすでに設定されたパターンに従ってもよい。

第１リセス配列８６２は、実質的に第１複数のスロット８４８に合わせて整列される。第２リセス配列８６４は、第２複数のスロット８４９に部分的に合わせて整列されるか、第２複数のスロット８４９に合わせて整列されない。図１０Ａに示すように、第２リセス配列８６４は、第２複数のスロット８４９に部分的に合わせて整列され、第２リセス配列８６４は部分的にスロットと直接オーバラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）する。

図１１Ａ及び図１１Ｂを参照すると、また他の実施形態に係る電磁波放射部９３２の底面図及び断面図が各々示されている。電磁波放射部９３２は、プラズマ表面９６０を備えた共振板９５０を含む。電磁波放射部９３２は、第１複数のスロット９４８と第２複数のスロット９４９とを備えたスロットアンテナをさらに含む。第１複数のスロット９４８と第２複数のスロット９４９とは、電磁気エネルギがスロットアンテナ上の第１領域で共振板９５０が位置するスロットアンテナの下の第２領域に結合されるようにする。

スロット９４８，９４９の個数、幾何形状、大きさ、及び分布は、全て工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）に形成されるプラズマの空間的均一性に寄与することができる要因である。したがって、スロットアンテナのデザインは、工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）内のプラズマの空間的均一性を制御するために用いてもよい。

図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、電磁波放射部９３２は、一実施形態によってプラズマ表面９６０に形成された第１リセス配列９６２、プラズマ表面９６０に形成された第２リセス配列９６４、プラズマ表面９６０に形成された第３リセス配列９６５を備えるように製作される。

第１リセス配列９６２は、チャネルを含んでもよい。第１リセス配列９６２のチャネルは、例えば、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形（ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含む任意の幾何形状を含んでもよい。第１リセス分布９６２は、第１サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするチャネルを含んでもよい。

第２リセス配列９６４は、複数のリセスを含んでもよい。第２リセス配列９６４の各リセスは、プラズマ表面９６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第２リセス配列９６４のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含んでもよい。第２リセス分布９６４は、第２サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列９６２内のチャネルの第１サイズは第２リセス配列９６４内のリセスの第２サイズと同じであってもよく、同じでなくともよい。例えば、第２サイズは、第１サイズより小さくてもよい。

第３リセス配列９６５は、複数のリセスを含んでもよい。第３リセス配列９６５の各リセスは、プラズマ表面９６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第３リセス配列９６５のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含んでもよい。第３リセス分布９６５は第３サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列９６２内のチャネルの第１サイズは第３リセス配列９６５内のリセスの第３サイズのようになる事もあって、同じでないこともある。例えば、第３サイズは、第１サイズ及び／または第２サイズより小さくてもよい。

図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、共振板９５０は、直径と厚さを有する誘電板（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｌａｔｅ）を含む。共振板９５０上のプラズマ表面９６０は、平坦面９６６を含み、平坦面９６６内に第１リセス配列９６２、第２リセス配列９６４及び第３リセス配列９６５が形成される。選択的に、共振板９５０は、任意の幾何形状であってもよい。プラズマ表面９６０は、非平坦面を含んでもよく、非平坦面内に第１リセス配列及び第２リセス配列が形成される（図示せず）。例えば、非平坦面は、凹面、または凸面、またはそれらの組合わせであってもよい。

共振板９５０における電磁気エネルギの電波は、共振板９５０における電磁気エネルギの与えられた周波数と誘電定数下の有効波長（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ、λ）を特徴としてもよい。板厚は、ｎが０より大きい整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であってもよい。例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分より大きくてもよい（＞λ／２）。選択的に、板厚は、有効波長の非整数分数（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｇｒａｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）（即ち、１／２または１／４波長の整数倍でない）であってもよい。また、板厚は、約２５ｍｍから約４５ｍｍの範囲であってもよい。

一例として、第１リセス配列９６２は、環状（ａｎｎｕｌａｒ）チャネルを含んでもよく、環状チャネルは第１チャネル深さ及び第１チャネル幅（または第１内側チャネル半径及び第１外側チャネル半径）を特徴とする。図１１Ａに示すように、第１リセス配列９６２は、プラズマ表面９６０の外周エッジ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｅｄｇｅ）に位置する。

第１チャネル幅は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差（ｆｉｒｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第１チャネル幅は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第１チャネル幅は約２５ｍｍから約７５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第１チャネル幅は約５５ｍｍから約６５ｍｍの範囲であってもよく、第一階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第１チャネル幅及び／または第１チャネル深さは、板厚の分数（ｆｒａｃｔｉｏｎ）であってもよい。

また、第１リセス配列９６２は第１環状チャネルの底に形成される第４複数の円筒状のリセス９６３を含んでもよく、第４複数の円筒状のリセス各々は第４深さ及び第４直径を特徴としてもよい。また、環状チャネルは環状棚（ｓｈｅｌｆ）であって、第４複数の円筒状のリセスは環状棚の底に形成されてもよい。また、第１リセス配列９６２は第１環状チャネルの底に形成される第４チャネルを含んでもよく、第４チャネルは第４チャネル深さ及び第４チャネル幅を特徴としてもよい。

第４直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第４深さとの間の第４階差（ｆｏｕｒｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第４直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第４深さとの間の第４階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第４直径は約２５ｍｍから約７５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第４深さとの間の第４階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第４直径は約５５ｍｍから約６５ｍｍの範囲であってもよく、第４階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第４直径及び／または第４深さは、板厚の分数であってもよい。

第１リセス配列９６２において、チャンファ（ｃｈａｍｆｅｒ）、ラウンド（ｒｏｕｎｄ）及び／またはフィレット（ｆｉｌｌｅｔ）（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移（ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）に影響を与えるために用いてもよい。環状チャネルリセスまたは円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、環状チャネルリセスまたは円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面９６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

他の例のように、第２リセス配列９６４は第２複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第２複数の円筒状のリセスの各々は第２深さ及び第２直径を特徴とする。図１１Ａに示すように、第２リセス配列９６４は、プラズマ表面９６０の内側領域近くに位置する。図示していないが、第２リセス配列９６４は第２チャネル深さ及び第２チャネル幅（または第２内側チャネル半径及び第２外側チャネル半径）を特徴とする第２環状チャネルを含んでもよい。

第２直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第２深さとの間の第２階差（ｓｅｃｏｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第２直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第２深さとの間の第２階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。
必要に応じて、第２の直径は約２５ｍｍで約３５ｍｍの範囲で指定することができ、板厚と第２の深さとの間の第２階差約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲で指定してもよい。また、第２の直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲で指定することができ、第２階差約１０ｍｍから約２０ｍｍの範囲で指定してもよい。また、第２の直径及び／または第２の深さは板厚の分数であってもよい。

第２リセス配列９６４において、チャンファ、ラウンド及び／またはフィレット（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面４６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

また他の例のように、第３リセス配列９６５は第３複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第３複数の円筒状のリセスの各々は第３深さ及び第３直径を特徴とする。図１１Ａに示すように第３リセス配列９６５は、プラズマ表面９６０の内側領域に位置する。図示していないが、第３リセス配列９６５は第３チャネル深さ及び第３チャネル幅（または第３内側チャネル半径及び第３外側チャネル半径）を特徴とする第３環状チャネルを含んでもよい。

第３直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第３深さとの間の第３階差（ｔｈｉｒｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第３直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第３深さとの間の第３階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第３直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第３深さとの間の第３階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第３直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第３階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第３直径及び／または第３深さは、板厚の分数であってもよい。

第３リセス配列９６５において、チャンファ、ラウンド及び／またはフィレット（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面４６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

スロットアンテナの第１複数のスロット９４８及び第２複数のスロット９４９は、共振板９５０を介してスロットアンテナまで見られるように図示されている。図１１Ａに示すように、第１複数のスロット９４８及び第２複数のスロット９４９はペア（ｐａｉｒ）で配列されており、各スロットのペアは第２スロットに直交方向の第１スロットを含む。しかし、第１複数のスロット９４８及び第２複数のスロット９４９において、スロットの方向は任意的であってもよい。例えば、第１複数のスロット９４８及び第２複数のスロット９４９において、スロットの方向はプラズマの均一性及び／または安定性のためのすでに設定されたパターンに従ってもよい。

第１リセス配列９６２は、実質的に第１複数のスロット９４８に合わせて整列される。第２リセス配列９６４は、第２複数のスロット９４９に部分的に合わせて整列されるか、第２複数のスロット９４９に合わせて整列されない。第３リセス配列９６５は第１複数のスロット９４８または第２複数のスロット９４９に合わせて整列されない。図１１Ａに示すように、第２リセス配列４６４は、第２複数のスロット４４９に部分的に合わせて整列され、第２リセス配列４６４はスロットと直接オーバラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）されない。

図１１Ｃには電磁波放射部９３２の底面度が提供され、スロットアンテナは共振板９５０に対し回転する。第１複数のスロット９４８と第２複数のスロット９４９とを含み、スロットアンテナの最初の方向は実線で示した。第１複数のスロット９４８’と第２複数のスロット９４９’とを含み、スロットアンテナの回転方向は点線で示した（明確に示すための目的で、第１複数のスロット９４８’は最初の第１複数のスロット９４８の配列に多少誤整列（ｍｉｓ−ａｌｉｇｎ）するように示した）。第１リセス配列９６２及び第２リセス配列９６４を含み、共振板９５０に対するスロットアンテナの方向（即ち、回転）はプラズマの均一性及び／または安定性を調整するために変わることができる。例えば、最初の配列で、第１複数のスロット９４８は第１リセス配列９６２に合わせて整列され、第２複数のスロット９４９は第２リセス配列９６４に合わせて整列される。また、例えば、回転配列で、第１複数のスロット９４８’は第１リセス配列９６２’に合わせて整列され、第２複数のスロット９４９’は第２リセス配列９６４に合わせて整列されない。

図１２Ａ及び図１２Ｂを参照すると、また他の実施形態に係る電磁波放射部１０３２の底面図及び断面図が各々示されている。電磁波放射部１０３２は、プラズマ表面１０６０を備えた共振板１０５０を含む。電磁波放射部１０３２は、第１複数のスロット１０４８と第２複数のスロット１０４９を備えたスロットアンテナをさらに含む。第１複数のスロット１０４８と第２複数のスロット１０４９とは、電磁気エネルギがスロットアンテナ上の第１領域で共振板１０５０が位置するスロットアンテナの下の第２領域に結合されるようにする。

スロット（１０４８、１０４９）の個数、幾何形状、大きさ、及び分布は、全て工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）に形成されるプラズマの空間的均一性に寄与することができる要因である。したがって、スロットアンテナのデザインは、工程空間（１１５、図１Ａ参照）またはプラズマ空間（１１６、図１Ｂ参照）内のプラズマの空間的均一性を制御するために用いてもよい。

図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、電磁波放射部１０３２は、一実施形態によってプラズマ表面１０６０に形成された第１リセス配列１０６２、プラズマ表面１０６０に形成された第２リセス配列４６４及びプラズマ表面１０６０に形成された第３リセス配列１０６５を備えるように製作される。

第１リセス配列１０６２は、チャネルを含んでもよい。第１リセス配列１０６２のチャネルは、例えば、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形（ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含む任意の幾何形状を含んでもよい。第１リセス分布１０６２は、第１サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするチャネルを含んでもよい。

第２リセス配列１０６４は、複数のリセスを含んでもよい。第２リセス配列１０６４の各リセスは、プラズマ表面１０６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第２リセス配列１０６４のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含んでもよい。第２リセス分布１０６４は、第２サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列１０６２内のチャネルの第１サイズは第２リセス配列１０６４内のリセスの第２サイズと同じであってもよく、同じでなくともよい。例えば、第２サイズは、第１サイズより小さくてもよい。

第３リセス配列１０６５は、複数のリセスを含んでもよい。第３リセス配列１０６５の各リセスは、プラズマ表面１０６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第３リセス配列１０６５のあるリセスは、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含んでもよい。第３リセス分布１０６５は第３サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列１０６２内のチャネルの第１サイズは第３リセス配列１０６５内のリセスの第３サイズのようになる事もあって、同じでないこともある。例えば、第３サイズは、第１サイズ及び／または第２サイズより小さくてもよい。

図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、共振板１０５０は、直径と厚さを有する誘電板（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｌａｔｅ）を含む。共振板１０５０上のプラズマ表面１０６０は、平坦面１０６６を含み、平坦面１０６６内に第１リセス配列１０６２及び第２リセス配列１０６４が形成される。選択的に、共振板１０５０は、任意の幾何形状であってもよい。プラズマ表面１０６０は、非平坦面を含んでもよく、非平坦面内に第１リセス配列及び第２リセス配列が形成される（図示せず）。例えば、非平坦面は、凹面、または凸面、またはそれらの組合わせであってもよい。

共振板１０５０における電磁気エネルギの電波は、共振板１０５０における電磁気エネルギの与えられた周波数と誘電定数下の有効波長（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ、λ）を特徴としてもよい。板厚は、ｎが０より大きい整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であってもよい。例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分より大きくてもよい（＞λ／２）。選択的に、板厚は、有効波長の非整数分数（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｇｒａｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）（即ち、１／２または１／４波長の整数倍でない）であってもよい。また、板厚は、約２５ｍｍから約４５ｍｍの範囲であってもよい。

一例として、第１リセス配列１０６２は、環状（ａｎｎｕｌａｒ）チャネルを含んでもよく、環状チャネルは第１チャネル深さ及び第１チャネル幅（または第１内側チャネル半径及び第１外側チャネル半径）を特徴とする。図１１Ａに示すように、第１リセス配列１０６２は、プラズマ表面１０６０の外周エッジ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｅｄｇｅ）に位置する。

第１チャネル幅は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差（ｆｉｒｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第１チャネル幅は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第１チャネル幅は約２５ｍｍから約７５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第１チャネル深さとの間の第一階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第１チャネル幅は約５５ｍｍから約６５ｍｍの範囲であってもよく、第一階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第１チャネル幅及び／または第１チャネル深さは、板厚の分数（ｆｒａｃｔｉｏｎ）であってもよい。

第１リセス配列１０６２において、チャンファ（ｃｈａｍｆｅｒ）、ラウンド（ｒｏｕｎｄ）及び／またはフィレット（ｆｉｌｌｅｔ）（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移（ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）に影響を与えるために用いてもよい。環状チャネルリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、環状チャネルリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面４６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

他の例のように、第２リセス配列１０６４は第２複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第２複数の円筒状のリセスの各々は第２深さ及び第２直径を特徴とする。図１２Ａに示すように、第２リセス配列１０６４は、プラズマ表面１０６０の内側領域近くに位置する。図示していないが、第２リセス配列１０６４は第２チャネル深さ及び第２チャネル幅（または第２内側チャネル半径及び第２外側チャネル半径）を特徴とする第２環状チャネルを含んでもよい。

第２直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第２深さとの間の第２階差（ｓｅｃｏｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第２直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第２深さとの間の第２階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第２直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第２深さとの間の第２階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第２直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第２階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第２直径及び／または第２深さは、板厚の分数であってもよい。

第２リセス配列１０６４において、チャンファ、ラウンド及び／またはフィレット（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面４６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

また他の例のように、第３リセス配列１０６５は第３複数の円筒状のリセスを含んでもよく、第３複数の円筒状のリセスの各々は第３深さ及び第３直径を特徴とする。図１２Ａに示すように第３リセス配列１０６５は、プラズマ表面１０６０の内側領域に位置する。図示していないが、第３リセス配列１０６５は第３チャネル深さ及び第３チャネル幅（または第３内側チャネル半径及び第３外側チャネル半径）を特徴とする第３環状チャネルを含んでもよい。

第３直径は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。また、板厚と第３深さとの間の第３階差（ｔｈｉｒｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）は、ｎが０より大きい整数であるとき１／４波長の整数倍（ｎλ／４）であるか、ｍが０より大きい整数であるとき１／２波長の整数倍（ｍλ／２）であるか、有効波長の非整数分数であってもよい。例えば、第３直径は、有効波長の約半分（λ／２）であり、板厚と第３深さとの間の第３階差は有効波長の約半分（λ／２）であるか、約１／４（λ／４）であってもよい。また、例えば、板厚は、有効波長の約半分（λ／２）であるか、半分よりもさらに大きくてもよい（＞λ／２）。

選択的に、第３直径は約２５ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、板厚と第３深さとの間の第３階差は約１０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよい。また、第３直径は約３０ｍｍから約３５ｍｍの範囲であってもよく、第３階差は約１０ｍｍから約２０ｍｍの間であってもよい。また、第３直径及び／または第３深さは、板厚の分数であってもよい。

第３リセス配列１０６５において、チャンファ、ラウンド及び／またはフィレット（即ち、表面／角半径または斜面（ｂｅｖｅｌ））は、隣接する表面間の滑らかな表面の遷移に影響を与えるために用いてもよい。円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とリセス底との間のコーナーに配置してもよい。また、円筒状のリセスにおいて、表面半径は円筒状の側壁とプラズマ表面４６０との間のコーナーに配置してもよい。例えば、表面半径は、約１ｍｍから約３ｍｍの範囲であってもよい。

スロットアンテナの第１複数のスロット１０４８及び第２複数のスロット１０４９は、共振板１０５０を介してスロットアンテナまで見られるように図示されている。図１２Ａに示すように、第１複数のスロット１０４８及び第２複数のスロット１０４９はペア（ｐａｉｒ）で配列されており、各スロットのペアは第２スロットに直交方向の第１スロットを含む。しかし、第１複数のスロット１０４８及び第２複数のスロット１０４９において、スロットの方向は任意的であってもよい。例えば、第１複数のスロット１０４８及び第２複数のスロット１０４９において、スロットの方向はプラズマの均一性及び／または安定性のためのすでに設定されたパターンに従ってもよい。

第１リセス配列１０６２は、実質的に第１複数のスロット１０４８に合わせて整列される。第２リセス配列１０６４は、第２複数のスロット１０４９に部分的に合わせて整列されるか、第２複数のスロット１０４９に合わせて整列されない。第３リセス配列１０６５は、第１リセス配列１０６２または第２リセス配列１０６４に合わせて整列されない。図１２Ａに示すように、第２リセス配列１０６４は、第２複数のスロット１０４９に部分的に合わせて整列され、第２リセス配列１０６４はスロットと直接オーバラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）されない。

図１３Ａ及び図１３Ｂを参照すると、また他の実施形態に係る電磁波放射部１１３２の断面図が示されている。電磁波放射部１１３２は、プラズマ表面１１６０を備えた共振板１１５０を含む。電磁波放射部は第１複数のスロット１１４８を備えて選択的に第２複数のスロット１１４９を備えるスロットアンテナをさらに含む。第１複数のスロット１１４８と第２複数のスロット１１４９とは、電磁気エネルギがスロットアンテナ上の第１領域で共振板１１５０が位置するスロットアンテナの下の第２領域に結合されるようにする。

図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、電磁波放射部１１３２は、一実施形態によってプラズマ表面１１６０に形成された第１リセス配列１１６２及びプラズマ表面１１６０に形成された第２リセス配列１１６４を備えるように製作される。

第１リセス配列１１６２は、台形（ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ）または円錐三角形（ｆｒｕｓｔｏ−ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ）の断面を有するチャネルを含んでもよい。しかし第１リセス配列１１６２のチャネルは、例えば、円筒形、円錘形、円錐切断形、球形、非球形（ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含む任意の幾何形状を含んでもよい。第１リセス分布１１６２は、第１サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするチャネルを含んでもよい。

第２リセス配列１１６４は、複数のリセスを含んでもよい。第２リセス配列１１６４の各リセスは、プラズマ表面１１６０に形成された独特の跡またはディンプルを含んでもよい。例えば、第２リセス配列１１６４のあるリセスは、円筒形（図に示すように）、円錘形、円錐切断形、球形、非球形、長方形、ピラミッド型、またはある任意の形状を含んでもよい。第２リセス分布１１６４は、第２サイズ（例えば、横方向の寸法（または幅）及び／または縦方向の寸法（または深さ））を特徴とするリセスを含んでもよい。第１リセス配列１１６２内のチャネルの第１サイズは第２リセス配列１１６４内のリセスの第２サイズと同じであってもよく、同じでなくともよい。例えば、第２サイズは、第１サイズより小さくてもよい。

図３〜図１２Ｂで説明したリセス配列のうちいずれか１つのリセスは、図１３Ａ及び図１３Ｂに示した断面形状のうちいずれか１つを有してもよい。

また、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように電磁波放射部１１３２は、第１結合面（ｍａｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ、１１５２）及び第２結合面１１５４を備える階段型結合面（ｓｔｅｐｐｅｄ ｍａｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を備えるように製作してもよい。階段型結合面は、スロットアンテナと結合されるように構成してもよい。電磁波放射部１１３２は、共振板１１５０の外周（ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ）近くに位置して工程チャンバ壁と結合されるように構成されたエッジ壁延長部（ｅｄｇｅ ｗａｌｌ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ、１１５６）を含んでもよい。また、電磁波放射部１１３２は、開口１０５８及びガス通路１１５９を含んでもよい。ガスライン（ｇａｓ ｌｉｎｅ）を電磁波放射部１１３２の内部導体（ｉｎｎｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を介して共振板１１５０のガス通路１１５９に固定させるために開口１０５８は締結装置（ｆａｓｔｅｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を受容するように構成してもよい。１つのガス通路を示したが、共振板１１５０には追加的なガス通路が製作されてもよい。また、ガス通路の形状は、円筒形断面を有する直線型であるが、これは任意的であってもよい。例えば、任意の断面を有する螺旋形であってもよい。図１３Ａ及び図１３Ｂで説明した特徴のうちのいずれか１つまたはそれ以上は、図３〜１２ｂで説明した実施形態のうちいずれか１つで実施されてもよい。

図３〜１３で説明した実施形態に提示された設計基準（ｄｅｓｉｇｎ ｃｒｉｔｅｒｉａ）を用いて、このような実施形態とこれらの組合せは、２ｍｔｏｒｒから１ｔｏｒｒまでの圧力、及び５ｋＷまでの電力（例えば、０．５ｋＷで５ｋＷ）の工程範囲（ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｉｎｄｏｗ）で安定かつ均一なプラズマを生産するように設計してもよい。基板平面で得られる電子温度は、約１ｅＶである。比較的小さいリセスは比較的高い圧力で容易に放電（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）され得る一方、比較的大きいリセスは比較的低い圧力で容易に放電され得る。また、比較的大きいリセスが飽和される時に比較的小さいリセスは超過電力（ｅｘｃｅｓｓ ｐｏｗｅｒ）を吸収できる。このような構成において、固有電磁気モード（ｎａｔｕｒａｌ電磁気ｍｏｄｅ）がロック及び／またはブレークアップ（ｌｏｃｋ ａｎｄ／ｏｒ ｂｒｅａｋ ｕｐ）する間、プラズマ放電（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）は安定化し得る。したがって、上述した工程範囲内において、安定した放電は電磁波放射部付近で観察されてもよく、均一なプラズマ特性は基板平面付近で観察されてもよい。

図３〜１３に提供された実施形態のうち、いずれか１つにあるリセス配列の１以上のリセスは相互接続されてもよい（図示なし）。また、あるリセス配列の１以上のリセスは、他のリセス配列の１以上のリセスと相互接続されてもよい。例えば、１以上のリセスは、溝（ｇｒｏｏｖｅ）またはチャネルによって相互接続されたり関連（ｌｉｎｋｅｄ）してもよい。

図１４Ａ及び図１４Ｂを参照すると、表面波プラズマソースの模範的なデータが提供される。表面波プラズマソースは電磁波放射部を含み、電磁波放射部は第１リセス配列、第２リセス配列及び第３リセス配列を備えた平坦面で構成されたプラズマ表面を備える。第１リセス配列は、プラズマ表面の外側領域付近に位置する複数の円筒状のリセスを含む。第２リセス配列は、プラズマ表面の中間放射（ｍｉｄ−ｒａｄｉｕｓ）領域付近に位置する複数の円筒状のリセスを含む。第３リセス配列は、プラズマ表面の内側領域付近に位置する複数の円筒状のリセスを含む。

第１リセス配列は実質的に第１複数のスロットに合わせて整列され、第２リセス配列は第２複数のスロットに部分的に合わせて整列され、第３リセス配列は第１複数のリセスまたは第２複数のリセスに合わせて整列されない。第１複数のスロット及び第２複数のスロットは、ペアで配列されてもよく、各スロットのペアは第２スロットに直交方向の第１スロットを含む。

図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、プラズマイオン密度（ｎ_ｉ，ｃｍ^-３）は平坦面（ｚ＝０で「ＦＬＡＴ」と表記）から基板（ｚ＝１３０ｍｍで「ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」と表記）までのプラズマ空間における位置に従って３領域に対して測定した。リセスが存在した位置に対しては、約ｚ＝−１５（「ＲＥＣＥＳＳ」と表記）で測定した。第１データセット（白四角）は、第２リセス配列のリセス（例えば、スロットアンテナのスロットに部分的に合わせて整列された）から基板までの第１領域を測定して得られたものである。第２データセット（白丸）は、第３リセス配列のリセス（例えば、スロットアンテナのスロットに合わせて整列されていない）から基板までの第２領域を測定して得られたものである。第３データセット（ｘ表示の四角）は平坦面で基板までの第３領域を測定して得られたものである。プラズマイオン密度の測定にはラングミュア探針（Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｐｒｏｂｅ）が用いられた。

図１４Ａにおいて、３つのデータセットは、５００ｍｔｏｒｒ（ｍｉｌｌｉｔｏｒｒ）の圧力、２０００Ｗ（Ｗａｔｔｓ）の電力、７００ ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）の流量の下で得られた。図１４Ｂにおいて、３つのデータセットは、４０ｍｔｏｒｒ（ｍｉｌｌｉｔｏｒｒ）の圧力、２０００Ｗ（Ｗａｔｔｓ）の電力、７００ ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）の流量の下で得られた。５００ｍｔｏｒｒ（図１４Ａ）の場合、第２及び第３リセス配列の全てにおいては、プラズマイオン密度は探針（ｐｒｏｂｅ）が各リセス内部に延長するほど増加した。４０ｍｔｏｒｒ（図１４Ｂ）の場合、第２リセス配列では、探針がリセス内部に延長するほどイオン密度が増加し、第３リセス配列では、探針がリセス内部に延長するほど減少した。

第１リセス配列のリセスは、電力の範囲と圧力の範囲（即ち、４０ｍｔｏｒｒから５００ｍｔｏｒｒ）にかけて比較的「フルブライト（ｆｕｌｌ ｂｒｉｇｈｔ）」グロー（ｇｌｏｗ）を示す。第２リセス配列のリセスは、電力の範囲と圧力の範囲（即ち、４０ｍｔｏｒｒから５００ｍｔｏｒｒ）にかけて比較的「明るい（ｂｒｉｇｈｔ）」グロー（ｇｌｏｗ）を示す。第３リセス配列のリセスは、電力と圧力（即ち、４０ｍｔｏｒｒから５００ｍｔｏｒｒ）に応じて比較的「薄暗い（ｄｉｍ）」グロー（ｇｌｏｗ）から「明るい」グローまでの変化を示す。後者の場合、プラズマイオン密度（及びプラズマ「輝度（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）」）は、圧力が増加すれば共に増加し、第１リセス配列と関連する「フルブライト」グローを安定化させる。これとは逆に、平坦面の「ＦＬＡＴ」領域は、比較的「暗く（ｄａｒｋ）」残っており、測定がプラズマ空間内部に延長するほどプラズマイオン密度は増加する。３つのデータセットはプラズマ空間内部約３０から５０ｍｍで合わされ、基板まで一律的に消滅する。

プラズマ表面から基板までのプラズマ空間における位置に係る電子温度（Ｔｅ）及び電子エネルギ確率分布関数（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＥＥＰｆ）の変化を測定するために、各３領域に対する測定及びシミュレーション（図示せず）が行われた。プラズマのＥＥＰｆは、プラズマ表面に隣接するプラズマの発生ゾーン（ｚｏｎｅ）の電子ビーム（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）成分（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）及びシングルマクスウェル（ｓｉｎｇｌｅ Ｍａｘｗｅｌｌｉａｎ）成分を特徴とするプラズマによって、電子ビーム成分及びバイマクスウェル（ｂｉ−Ｍａｘｗｅｌｌｉａｎ）成分を特徴とするプラズマによって、バイマクスウェル成分を特徴とするプラズマによって、基板に隣接するシングルマクスウェル成分に空間的に発達する。３領域の全てにおいて、プラズマは低い電子温度を特徴とするシングルマクスウェル成分を備える静かな（ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ）プラズマに発達する。

本発明の特定実施形態だけが上記にて詳細に説明されたが、当業者であれば本発明の新規の教示（ｎｏｖｅｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ）と利点から実質に逸脱することのない範囲内で多くの変更が可能であるということを容易に認識することができる。したがって、そのようなすべての変更は本発明の範囲内に含まれると見なければならない。

Claims (20)

1. プラズマに隣接する電磁気波放射部のプラズマ表面上に表面波を発生させて電磁気エネルギを所望する電磁波モードで前記プラズマに結合させるように構成され、スロットアンテナを含み、前記スロットアンテナは前記スロットアンテナを貫通して形成されて前記電磁気エネルギを前記スロットアンテナ上の第１領域で前記スロットアンテナの下の第２領域に結合させるように構成される複数のスロットを備えた電磁波放射部と、
   前記第２領域内に位置して前記電磁波放射部の前記プラズマ表面を含む下面を備える共振板と、
   前記プラズマ表面に形成されて実質的に前記複数のスロットの第１スロット配列に合わせて整列する第１リセス配列と、
   前記プラズマ表面に形成されて前記複数のスロットの第２スロット配列に部分的に合わせて整列するか、前記複数のスロットの第２スロット配列に合わせて整列されない第２リセス配列と、
   前記電磁波放射部に結合されて前記プラズマを形成するために前記電磁気エネルギを前記電磁波放射部に提供するように構成される電力結合システムと、
   を含む表面波プラズマソース。
2. 前記電力結合システムは、前記電磁気エネルギを前記電磁波放射部に結合させるための同軸フィードを含み、
   前記スロットアンテナは、前記同軸フィードの内部導体に結合される一端及び前記同軸フィードの外部導体に結合される他端を含む請求項１に記載の表面波プラズマソース。
3. 前記電磁波放射部は、前記第１領域に位置して前記電磁気エネルギの有効波長を自由空間における前記電磁気エネルギの波長と比べて減少するように構成される遅波板をさらに含む請求項１に記載の表面波プラズマソース。
4. 前記遅波板及び前記共振板は、本質的に石英または高誘電率物質で構成され、前記高誘電率物質は、４より大きい誘電定数を有する請求項３に記載の表面波プラズマソース。
5. 前記電力結合システムは、
   ２．４５ＧＨｚでマイクロ波エネルギを生産するように構成されるマイクロ波源と、
   前記マイクロ波源の排出口に結合される導波管と、
   前記導波管に結合されて前記マイクロ波エネルギが前記マイクロ波源で逆伝搬するのを防止するように構成されるアイソレータと、
   前記アイソレータに結合されて前記マイクロ波エネルギを前記同軸フィードに結合させるように構成される同軸コンバータと、
   を含み、
   前記同軸フィードは前記電磁波放射部にも結合される請求項１に記載の表面波プラズマソース。
6. 前記複数のスロットはペアで配列され、前記各スロットのペアは第２スロットに直交方向の第１スロットを含む請求項１に記載の表面波プラズマソース。
7. 前記第１リセス配列は、
   各リセスが第１深さ及び第１直径を特徴とする第１複数の円筒状のリセス、または
   第１棚の深さ及び第１棚の幅を特徴とする第１環状棚、または
   第１チャネル深さ、第１内側チャネル半径及び第１外側チャネル半径を特徴とする第１環状チャネル、または
   前記第１複数の円筒状のリセス、第１環状棚及び第１環状チャネルの２以上の組合せを含む請求項１に記載の表面波プラズマソース。
8. 前記第１リセス配列は、前記プラズマ表面の外側領域の近くに位置する請求項７に記載の表面波プラズマソース。
9. 前記第２リセス配列は、
   各リセスが第２深さ及び第２直径を特徴とする第２複数の円筒状のリセス、または
   第２棚の深さ及び第２棚幅を特徴とする第２環状棚、または
   第２チャネル深さ、第２内側チャネル半径及び第２外側チャネル半径を特徴とする第２環状チャネル、または
   前記第２複数の円筒状のリセス、第２環状棚及び第２環状チャネルの２以上の組合せを含む請求項７に記載の表面波プラズマソース。
10. 前記第２リセス配列は、前記プラズマ表面の内側領域近くに位置する請求項９に記載の表面波プラズマソース。
11. 前記共振板は、板の直径及び板厚を有する誘電板を含む請求項９に記載の表面波プラズマソース。
12. 前記電磁気エネルギは、前記共振板で電波有効波長（λ）を含み、
    前記第１直径は前記有効波長の約半分（λ／２）、
    前記第２直径は前記有効波長の約半分（λ／２）であるか、前記有効波長の約１／４（（λ／４）、
    前記板厚と前記第１深さ、前記第１棚の深さまたは前記第１チャネル深さ間の第一階差は、前記有効波長の約半分（λ／２）であるか、前記有効波長の約１／４（λ／４）であり、
    前記板厚と前記第２深さ、前記第２棚の深さまたは前記第２チャネル深さ間の第２階差は、前記有効波長の約半分（λ／２）であるか、前記有効波長の約１／４（λ／４）である請求項１１に記載の表面波プラズマソース。
13. 前記板厚は、前記有効波長の約半分（λ／２）である請求項１２に記載の表面波プラズマソース。
14. 前記板厚は約２５ｍｍで約４５ｍｍの範囲、
    前記第１直径は約２５ｍｍで約３５ｍｍの範囲、
    前記第２直径は約２５ｍｍで約３５ｍｍの範囲、
    前記板厚と前記第１深さ、前記第１棚の深さまたは前記第１チャネル深さ間の第一階差は約１０ｍｍで約３５ｍｍの範囲で、
    前記板厚と前記第２深さ、前記第２棚の深さまたは前記第２チャネル深さ間の第２階差は約１０ｍｍで約３５ｍｍの範囲の請求項１１に記載の表面波プラズマソース。
15. 前記第２直径は、前記第１直径より小さい請求項１１に記載の表面波プラズマソース。
16. 前記第１環状棚の底または前記第１環状チャネルの底に形成され、各リセスが第３深さ及び第３直径を特徴とする第３複数の円筒状のリセスをさらに含む請求項１１に記載の表面波プラズマソース。
17. 前記電磁気エネルギは、前記共振板における電波有効波長（λ）を含み、
    前記板厚と前記第３深さとの間の第３階差は、前記有効波長の約１／４（λ／４）である請求項１１に記載の表面波プラズマソース。
18. 前記プラズマ表面に形成され、どの前記複数のスロットにも合わせて整列されることはなく、各リセスが第３深さ及び第３直径を特徴とする第３リセス配列をさらに含む請求項１１に記載の表面波プラズマソース。
19. プラズマに隣接する電磁気波放射部のプラズマ表面上に表面波を発生させて電磁気エネルギを工程空間で所望する電磁波モードで前記プラズマに結合させるように構成され、スロットアンテナを含み、前記スロットアンテナは前記スロットアンテナを貫通して形成されて前記電磁気エネルギを前記スロットアンテナ上の第１領域で前記スロットアンテナの下の第２領域に結合させるように構成される複数のスロット及び前記第２領域内に位置して前記電磁波放射部の前記プラズマ表面を含む下面（ｌｏｗｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｐｌａｔｅ）を備える共振板を備える電磁波放射部と、
    前記プラズマ表面に形成されて実質的に前記複数のスロットの第１スロット配列に合わせて整列する第１リセス配列と、
    前記工程空間内の約２ｍｔｏｒｒから約１ｔｏｒｒの圧力範囲下で前記プラズマを安定化させ、前記共振板の前記プラズマ表面に形成される前記プラズマを安定化させる手段と、
    前記工程空間で前記プラズマを均一に発生させるための手段と、
    前記電磁波放射部に結合されて前記プラズマを形成するために前記電磁気エネルギを前記電磁波放射部に提供するように構成される電力結合システムと、
    を含む表面波プラズマソース。
20. プラズマに隣接する電磁気波放射部のプラズマ表面上に表面波を発生させて電磁気エネルギを所望する電磁波モードで前記プラズマに結合させるように構成され、実質的に円形の幾何形状を有するスロットアンテナを含み、前記スロットアンテナは前記スロットアンテナを貫通して形成されて前記電磁気エネルギを前記スロットアンテナ上の第１領域で前記スロットアンテナの下の第２領域に結合させるように構成される複数のスロットを備え、前記複数のスロットは前記スロットアンテナの外周領域に位置する第１複数のスロット及び前記スロットアンテナの中央及び／または中間放射領域に位置する第２複数のスロットを含む電磁波放射部と、
    前記第２領域内に位置して前記電磁波放射部の前記プラズマ表面を含む下面を備える共振板と、
    前記プラズマ表面に形成されて実質的に前記第１複数のスロットに合わせて整列する第１リセス配列と、
    前記プラズマ表面に形成されて前記第２複数のスロットに完全に合わせて整列されるか、前記第２複数のスロットに部分的に合わせて整列されるか、前記第２複数のスロットに合わせて整列されない第２リセス配列と、
    前記電磁波放射部に結合されて前記プラズマを形成するために前記電磁気エネルギを前記電磁波放射部に提供するように構成される電力結合システムと、
    を含む表面波プラズマソース。

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