JP3527218B2 - プラズマプロセス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマプロセス
装置に関し、たとえば半導体や液晶表示素子の製造など
に使用されるプラズマプロセス装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子やＴＦＴ（Thin Film Transi
stor）液晶表示素子における低温プラズマプロセスにお
いて、高周波電力を用いたプラズマプロセスが必要不可
欠な基礎技術となっている。特にマイクロ波を用いたプ
ラズマでは、プラズマの電子温度が低く、プラズマが高
密度であり、処理速度が高速で、ダメージが少ない。

【０００３】マイクロ波を用いてプラズマを均一に発生
させる装置が、たとえば特開昭６２−５６００号公報に
開示されている。

【０００４】図３１および図３２は、特開昭６２−５６
００号公報に開示されたプラズマプロセス装置を示す平
面図および側面断面図である。

【０００５】主に図３２を参照して、方形箱状の反応器
１０１内の処理室１０２の下部には、排気口１０６が設
けてあり、その排気口１０６は図示されていない真空ポ
ンプにて繋がれている。また処理室１０２の側面にはガ
ス導入管１０５があり、処理室１０２に所望のガスが導
入される。処理室１０２は、上部のマイクロ波導入口１
０３にマイクロ波導入窓１０４を置き、そのマイクロ波
導入窓１０４との間にシール材を介することで気密に保
たれている。方形箱状の反応器１０１には、反応器１０
１の上部を覆う方形箱状のカバー部材１２２が連結され
ている。このカバー部材１２２内の天井部分には誘電体
線路１２１が取付けられている。

【０００６】主に図３１を参照して、誘電体線路１２１
は、テフロン（登録商標）といったフッ素樹脂、ポリエ
チレン樹脂またはポリスチレン樹脂などの誘電体を、方
形部２１３とテーパ部２１２とを組合せた略五角形の頂
点に導入部２１１を設けた板形状に形成されている。誘
電体線路１２１の導入部２１１は、カバー部材１２２の
周面に連結した導波管１２３内に挿入されている。導波
管１２３にはマイクロ波発振器１４０が連結されてい
る。

【０００７】このプラズマプロセス装置の動作において
は、まず排気口１０６を通して処理室１０２を所望の圧
力まで排気した後、ガス導入管１０５から処理室１０２
に反応ガスが供給される。次いで、マイクロ波発振器１
４０でマイクロ波を発振させ、発振されたマイクロ波
は、導波管１２３によって導入部２１１に入射される。
その導入部２１１に入射されたマイクロ波はテーパ部２
１２に倣ってその幅方向に広げられ方形部２１３の全体
に反射することなく伝播する。すると方形部２１３の下
方に漏れ電界が形成され、それがマイクロ波導入窓１０
４を透過して処理室１０２へ導入される。これにより、
処理室１０２にプラズマが生成され、そのプラズマによ
り試料Ｓの表面にプラズマ処理が施される。

【０００８】この処理装置では、方形部２１３にマイク
ロ波を均一に反射することなく広げるために、マイクロ
波導入窓１０４および反応器１０１の縁部から水平方向
へ突出させたテーパ部２１２が設けられている。このテ
ーパ部２１２の長さＬｔ（図３１）は、方形部２１３の
幅をＷ２、導入部２１１の幅をＷ１、誘電体線路内を伝
播するマイクロ波の波長をλ_d＝λ₀／√ε_r（λ₀：自由
空間のマイクロ波の波長、ε_r：誘電体線路１２１の比
誘電率）とすると、以下の式（１）で表わされる。

【０００９】 Ｌｔ＞（Ｗ２−Ｗ１）２／（３λ_d） …（１） 近年液晶表示装置製造に用いられる基板は大型化してお
り、１ｍ角に近いサイズとなっている。そこで、テフロ
ン（登録商標）製で、Ｗ１＝９６ｍｍ、Ｗ２＝１０００
ｍｍとした誘電体線路１２１の場合、テーパ部２１２の
長さは約３１００ｍｍ以上であり、反応器１０１に比べ
約３倍大きくなる。つまり装置が巨大なものとなる。

【００１０】この問題を解決する方法として、特開平１
１−４５７９９号公報、特開２０００−１３３４９５号
公報および特開平９−１９９９０１号公報が開示されて
いる。

【００１１】まず、特開平１１−４５７９９号公報につ
いて説明する。図３３は、特開平１１−４５７９９号公
報に開示されたプラズマプロセス装置の構成を概略的に
示す平面図である。なお、この図３３に示されるプラズ
マプロセス装置は、誘電体線路以外は図３１および図３
２で説明した装置と同じ構成を有しているため、それら
の部分の図示を省略している。

【００１２】図３３を参照して、このプラズマプロセス
装置においては、整合部の形状がステップ状３１２を有
している。導入部３１１の幅Ｗ１、方形部３１３の幅Ｗ
２を用いると、整合部３１２の幅Ｗ３は、Ｗ１＜Ｗ３＜
Ｗ２であり、方形部３１３には、これを幅方向に分割す
べくマイクロ波進行方向に延びる導電体板３１４が埋設
されている。整合部３１２は導入部３１１と幅が異なる
ために、マイクロ波はマイクロ波導波管と略同一の幅を
有する導入部３１１における基本伝播モードから高次モ
ードに変換される。変換後のモードは、整合部３１２の
幅および長さで決定される。導電体板３１４によって幅
方向に分割された領域は、それぞれが導波管の如く機能
し、高次モードのマイクロ波を伝播させる。その整合部
３１２の幅Ｗ３は導入部３１１の幅Ｗ１の略整数倍であ
り、方形部３１３の幅Ｗ２は導入部３１１の幅Ｗ１の略
整数倍である。

【００１３】整合部３１２のマイクロ波進行方向の長さ
はλ_d／２（λ_d＝λ₀／√ε_r、λ₀：自由空間のマイク
ロ波の波長、ε_r：誘電体線路３３１の比誘電率）の整
数倍であり、テーパに比べ短くすることができる。

【００１４】次に、特開２０００−１３３４９５号公報
について説明する。図３４および図３５は、特開２００
０−１３３４９５号公報に開示されたプラズマプロセス
装置の模式的断面図および環状導波管スロットアンテナ
の平面図である。図３４および図３５を参照して、この
プラズマプロセス装置では、マイクロ波導入窓１１４に
対向する面１１０にスロット１１５を有する環状の導波
管型アンテナ１１１からマイクロ波導入窓１１４を介し
てマイクロ波が容器１１２内に放射される。これによっ
て、容器１１２内でプラズマが生成され、生成したプラ
ズマにより容器１１２内の載置台に載置された試料Ｗが
プラズマ処理される。

【００１５】したがって、このプラズマプロセス装置で
は、図３１および図３２に示すテーパ部２１２のような
突出部がなく、プラズマプロセス装置の寸法を可及的に
小さくすることができる。

【００１６】最後に、特開平９−１９９９０１号公報に
ついて説明する。図３６および図３７は、特開平９−１
９９９０１号公報に開示された折り返し導波管の上面斜
視図および側面断面図である。図３６および図３７を参
照して、折り返し導波管は、方形導波管（広壁面幅：
ａ、狭壁面幅：ｂ）の広壁面を１８０度折り返して構成
したもので、下側導波管４００ａと、上側導波管４００
ｂと、この両者を繋ぐ折り返し部４１０とからなってい
る。

【００１７】折り返し部の寸法が２ｂ＞λ₀／２のと
き、ｈ＝（π／２）／（β１−β２）となるようにすれ
ば、折り返し部４１０における電磁波の反射がなくな
る。但し、λ₀は自由空間波長、β１はａ×２ｂ方形導
波管のＴＥ１０モードにおける伝搬定数、β２はａ×２
ｂ方形導波管のＴＭ１１モードにおける伝搬定数であ
る。一般に全長が長くなるテーパ状の導波管にこの折り
返し構造を用いれば、その全長を短くすることができ
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
ばＴＦＴ液晶表示装置製造に用いられる基板のようにサ
イズが１ｍ角と大きくなってくると、上記の方法による
プロセスではそれぞれ以下のような課題がある。

【００１９】まず、特開平１１−４５７９９号公報に記
載の方法では、導入部３１１の幅Ｗ１を約１００ｍｍ、
方形部３１３の幅Ｗ２を１０００ｍｍとすると、導体板
３１４によって１０分割される構造になる。整合部３１
２を１段設けただけでは導波路の幅が急激に変化するた
め、高次モードが立つことで損失が大きくなったり、制
御が困難となる。これを解決するには、徐々にモード数
が増えるように整合部３１２を多段にしたり、１つの導
波路に対する方形部の分割数を減らすために導入部３１
１を分岐しなければならない。いずれの場合にも、整合
部３１２の長さが長くなってしまう。

【００２０】また誘電体板が大きくなることで、導入部
３１１と整合部３１２と方形部３１３とを１枚の板とし
て作ることが困難となり、また扱いづらくなる。このこ
とから、分割して作ることが考えられるが、そのとき誘
電体同士の繋ぎ目において損失が発生してしまう。ま
た、方形部３１３を導体板３１４で１０分割することは
製作上困難である。

【００２１】次に、特開２０００−１３３４９５号公報
に記載の方法では、アンテナは円形であるため方形の基
板に対応するのは困難である。この公報に記載されてい
るアンテナの直径は約３００ｍｍであり、１ｍ角の基板
サイズに対応するにはアンテナ直径を約３倍にする必要
がある。そのため、アンテナの中心部や基板の四隅では
プラズマが疎になる。直径３００ｍｍのアンテナを複数
個設ける場合は、１つの発振器から各アンテナに導波管
を分岐するか、発振器を複数個用いる必要がある。前者
は分岐部分が大きくなり、後者は発振器同士の調整が必
要になる。

【００２２】また特開平９−１９９９０１号公報に記載
の方法では、発振器に接続された方形導波部から高周波
導入窓上の方形放射部までを繋ぐテーパ部を反射なしで
１８０°折り返すことができ、装置をコンパクトにする
ことができる。しかし、プラズマ励起方法として電子サ
イクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Electronic Cycrotron Res
onance）を用いる場合、磁気回路の配置場所としては反
応器の側壁もしくは反応器の上部が考えられる。プラズ
マプロファイルの細かな制御を考慮すると、反応器上部
の方が有利であり、磁気回路の調整やメンテナンスとい
う観点からすれば、導波管内部より外部にあることが好
ましい。また磁石は導波管の上に置くことになるが、導
波管に載せてしまうと偏波や磁界の減衰が問題となる。

【００２３】しかし、方形放射部の直上に磁気回路を置
き、プラズマ励起に電子サイクロトロン共鳴を利用した
いときには、薄い金属板程度の厚みしか許されず、磁気
回路を挿入するだけの十分な空間を確保することが現実
的に不可能である。

【００２４】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、本発明の目的は大面積の方形基板に対して
も、均一なプラズマ処理が可能であり、単純な構造で装
置全体のサイズを可及的に小さくでき、さらにプラズマ
の制御が容易なプラズマプロセス装置を提供することで
ある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマプロセ
ス装置は、処理室と、高周波発振器と、導波管と、ガス
供給部材とを備えている。処理室は、壁面の一部が誘電
体からなる高周波導入窓で構成され、プラズマを用いて
処理を行なうためのものである。導波管は、高周波発振
器で発生させた高周波電力を高周波導入窓を介して処理
室に導入するものである。ガス供給部材は、高周波電力
によりプラズマ状態にされる反応ガスを処理室に供給す
るためのものである。導波管は、高周波発振器に接続さ
れた方形導波部と、高周波導入窓上部に固設された方形
放射部と、高周波電力の進行経路において方形導波部お
よび方形放射部間に位置しかつ途中に折り返し構造を少
なくとも１つ有するテーパ導波部と、テーパ導波部の導
波管下壁と方形放射部の導波管上壁との間に折り返し空
間を生じさせるようにテーパ導波部に対して方形放射部
を折り返した部分に位置する折り曲げ導波部とを有して
いる。折り曲げ導波部において導波管断面形状の短辺方
向長さを不連続に変えることで段差が付与される。

【００２６】本発明のプラズマプロセス装置では、導波
管がテーパ導波部において折り曲げられているため、処
理基板の大面積化を図りつつも装置全体の外径寸法を小
さくすることができる。

【００２７】また、テーパ導波部の導波管下壁と方形放
射部の導波管上壁との間に空間があるため、この空間に
たとえば磁気回路を配置することができる。磁気回路を
配置した場合、電子サイクロトロン共鳴を利用したプラ
ズマ励起が可能になるとともに、プラズマ分布の細かな
制御が可能となる。

【００２８】さらに、上記の空間に磁気回路を配置する
ことにより、磁気回路を導波管内に配置する場合よりも
磁気回路の設置、取外しが容易になり、磁気回路の調整
およびメンテナンスが容易となる。また、上記の空間に
磁気回路を配置することにより、磁界の減衰を極力抑え
ることが可能となる。加えて、磁気回路を上記の空間に
挿入しない場合には、表面波プラズマとして使用するこ
ともできる。折り返した導波管の間に磁気回路を挿入し
ようとすると、その折り返し部は厚みを持ってしまう。
そこで、折り返し部の磁気回路側の壁に最適な寸法の段
差を付けることで、インピーダンス整合を取り反射を抑
制することが可能となる。

【００２９】上記のプラズマプロセス装置において好ま
しくは、折り曲げ導波部の折り曲げ角度は１６０°以上
１８０°以下である。

【００３０】これにより、８０％以上の電力効率を実現
することが可能となる。上記のプラズマプロセス装置に
おいて好ましくは、テーパ導波部の導波管下壁と方形放
射部の導波管上壁との間の空間に配置された磁気回路が
さらに備えられている。

【００３１】これにより、上述したように電子サイクロ
トロン共鳴を利用したプラズマ励起が可能になるととも
に、プラズマ分布の細かな制御が可能となる。さらに、
上記の空間に磁気回路を配置することにより、磁気回路
を導波管内に配置する場合よりも磁気回路の設置、取外
しが容易であり、磁気回路の調整およびメンテナンスが
容易となる。また、上記の空間に磁気回路を配置するこ
とにより、磁界の減衰を極力抑えることが可能となる。

【００３２】なお、磁気回路から発生する磁束密度は、
高周波導入窓の処理室側において、電子サイクロトロン
周波数が高周波発振器の周波数よりも大きくなるように
設定される。こうすることで、電子サイクロトロン共鳴
を用いたプラズマ生成が可能になる。高周波発振器の発
振周波数は０．５ＧＨｚから１０ＧＨｚのマイクロ波が
用いられる。マイクロ波を用いることで、プラズマの電
子温度が低く、かつ高密度になり、プラズマプロセス速
度の高速化および低ダメージといった効果がある。

【００３３】

【００３４】

【００３５】上記のプラズマプロセス装置において好ま
しくは、磁気回路の処理室とは反対側の面に配設された
ヨーク材がさらに備えられ、ヨーク材の配設により磁気
回路は閉磁気回路とされる。

【００３６】これにより、磁気回路下方の処理室への磁
界を強め、ＥＣＲ点の位置を高周波導入窓から遠ざける
ことができ、またプラズマが高周波導入窓に衝突して消
滅することを減らすこともできる。また磁気回路の処理
室とは反対側の導波管内で偏波を防ぐ効果もある。

【００３７】上記のプラズマプロセス装置において好ま
しくは、方形放射部と高周波導入窓との間に配設され
た、複数の開口部を有する金属板がさらに備えられてい
る。複数の開口部の各々は、導波管から処理室へ高周波
電力を放射するための放射開口部を規定し、かつ方形放
射部内における高周波電力の進行方向に対して管内波長
λ_gの間隔で配置されている。

【００３８】これにより、金属板を取換えることで、容
易に開口の形状および配置を変えることできる。また開
口間隔を管内波長λ_gにすることで、隣り合う開口から
放射される電磁波が打消し合うのを防ぐことができる。
これら磁気回路と金属板の取付け、取外し、および調整
はすべて大気中で行なうため、大気開放やダスト発生の
問題はない。

【００３９】上記のプラズマプロセス装置において好ま
しくは、高周波導入窓の少なくとも一部を覆う可動式金
属板がさらに備えられている。この可動式金属板を高周
波導入窓に対して移動させることにより、導波管から処
理室へ高周波電力を放射するための放射開口部の形状が
調整される。

【００４０】これにより、プロセス途中でも大気側で開
口の調整が可能になる。上記のプラズマプロセス装置に
おいて好ましくは、放射開口部の長辺方向の長さは、管
内波長λ_gの±１０％の範囲内で調整できるように構成
されている。

【００４１】これにより、最も放射するスロット長を含
み、かつ放射量を十分に調整することができる。

【００４２】上記のプラズマプロセス装置において好ま
しくは、方形放射部内を満たす誘電体がさらに備えられ
ている。

【００４３】このように方形放射部内を誘電体で満たす
ことにより、管内波長が短くなり、開口部の間隔を狭く
してより均一なプラズマを生成することができる。

【００４４】上記のプラズマプロセス装置において好ま
しくは、高周波電力がマイクロ波であり、導波管はマイ
クロ波の進行方向に直交する断面の短辺方向寸法がマイ
クロ波の進行方向に向かって減少する形状を有してい
る。

【００４５】これにより、高周波の周波数が１０ＧＨｚ
に達しないような低い周波数である場合でも、高周波を
反射なく折り返すことが可能となる。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００４７】（実施の形態１）本発明の実施の形態１に
ついて図１〜図６を用いて説明する。

【００４８】図１は、本発明の実施の形態１におけるプ
ラズマプロセス装置の構成を概略的に示す側面断面図で
ある。図１を参照して、本実施の形態のプラズマプロセ
ス装置は、反応器１、処理室２、チャンバ上蓋３、高周
波導入窓４、ガス供給管５、基板ホルダ７、スロット板
１４、折り返し導波管２０、永久磁石３０、ヨーク材３
１、永久磁石支持材３２および高周波発振器４０を主に
有している。

【００４９】処理室２には被処理基板８を保持する基板
ホルダ７が設けられており、処理室２は図示しない真空
ポンプにより排気されて真空状態に保たれる。そして、
処理室２にはガス供給管５が設けられており、ガス供給
管５に設けられたガス導入孔５ａから処理室２に反応ガ
スを供給することで処理室２内を所望のガス圧力に設定
することが可能となっている。

【００５０】反応器１の上部には導電性金属のチャンバ
上蓋３が固設され、反応器１との間はＯリング１１でシ
ールされている。チャンバ上蓋３には高周波導入口３ａ
が複数個設けられており、その高周波導入口３ａの各々
に高周波導入窓４が挿入され、チャンバ上蓋３と高周波
導入窓４との間はＯリング１０でシールされている。こ
れにより処理室２は大気と隔離される。

【００５１】この高周波導入窓４は耐熱性および高周波
透過性を有しており、しかも誘電損失が小さい石英ガラ
ス、アルミナなどの誘電体からできている。チャンバ上
蓋３内にはプラズマにより発生する熱でＯリング１０が
損傷したり、誘電体損や熱応力で誘電体が損傷しないよ
うに冷却水路３ｂが設けられ、冷却媒体が流されてい
る。高周波導入窓４の上部にはスロット板１４を介して
折り返し導波管２０が固設されている。スロット板１４
はスロット１４ａが切ってある取換可能な金属板であ
る。折り返し導波管２０の最終折り返し部には、複数の
永久磁石３０、ヨーク材３１、永久磁石支持材３２で構
成される磁気回路が挿入できる構造となっている。折り
返し導波管２０の一方端には高周波発振器４０が接続さ
れている。

【００５２】次に、折り返し導波管２０について説明す
る。図２および図３は、折り返し導波管の上面斜視図お
よび展開図である。図２および図３を参照して、折り返
し導波管２０は、高周波発振器４０に接続される方形導
波部２０ｆと、開口の幅が徐々に広く変化するテーパ部
２０ａ、２０ｂと、方形放射部２０ｃと、テーパ部２０
ｂおよび方形放射部２０ｃの接続部（最終折り返し部）
２０ｅとからなっている。

【００５３】折り返し導波管２０は、テーパ部２０ａと
２０ｂとの間の折り曲げ部２０ｄでたとえば１８０°折
り返されている。また折り返し導波管２０は、テーパ部
２０ｂと最終折り返し部２０ｅとの間で９０°、方形放
射部２０ｃと最終折り返し部２０ｅとの間で９０°、都
合１８０°折り返されている。

【００５４】このように導波管２０を折り返すことによ
って外径寸法をコンパクトにすることができる。また最
終折り返し部２０ｅを設けたことにより、テーパ部２０
ｂの下壁と方形放射部２０ｃの上壁との間には磁気回路
を挿入できる空間が設けられる。

【００５５】高周波発振器４０で生じた高周波はテーパ
部２０ａ、２０ｂによって、方形導波部２０ｆのモード
を保持した状態で方形放射部２０ｃへと伝播する。テー
パ部の長さＬｔ（図３）は、上記式（１）よりＬｔ＞
（Ｗ２−Ｗ１）２／（３λ₀）を満たすように設定され
ている。ただし、λ₀は自由空間の波長である。この装
置では、Ｗ１＝９６ｍｍ、Ｗ２＝１０００ｍｍとしてい
る。

【００５６】厚さのある折り返し部分、つまり最終折り
返し部２０ｅの磁気回路側の導体壁は図１中の段差構造
２６とされる。すなわち、最終折り返し部２０ｅは、導
波管断面形状の短辺方向長さが不連続に変化する段差構
造２６とされる。この段差の寸法は、最終折り返し部２
０ｅでのインピーダンスを整合させるように設定され
る。方形放射部２０ｃの下面のスロット板１４には高周
波を放射するための複数のスロット１４ａが設けられて
いる。スロット長は約半波長とされる。スロット１４ａ
は、その間隔を管内波長λ_gに配置されているため、各
スロット１４ａから放射される電界は同位相となる。

【００５７】次に、磁気回路について説明する。図４は
磁気回路の一部の分解斜視図であり、図５は永久磁石の
配置説明図であり、図６は磁気回路により発生する磁力
線を示した装置の部分側面断面図である。

【００５８】図４を参照して、磁気回路３６は永久磁石
３０とヨーク材３１と永久磁石支持材３２とからなって
いる。永久磁石支持材３２の材料はアルミニウムなどの
非磁性体である。永久磁石支持材３２には永久磁石３０
を入れるための非貫通穴３４が設けられており、その非
貫通穴３４に永久磁石３０が嵌められる。その上部にヨ
ーク材３１が固設される。

【００５９】図５に永久磁石３０の配置の一例を示す。
スロット１４ａ上に永久磁石３０ａを置き、これを囲む
ように永久磁石３０ｂが配置される。永久磁石３０ａと
３０ｂとの極性は逆とする。

【００６０】図６を参照して、ヨーク材３１は磁気回路
３６のテーパ部２０ｂ側を閉磁気回路とする。これによ
り、処理室２の磁界をより強くすることができ、ＥＣＲ
点の位置を高周波導入窓４から離すことができ、プラズ
マが壁に衝突し消滅するのを低減することができる。ス
ロット１４ａ真上に配する永久磁石３０ａと、その永久
磁石３０ａを取囲み逆極性になるように置かれた永久磁
石３０ｂとからなる磁気回路により、真空側に大きく偏
った半楕円状の磁力線分布が形成される。

【００６１】また、永久磁石３０ａと３０ｂの極性は図
示した状態と逆の極性であってもよい。

【００６２】スロット１４ａの真上に配する永久磁石３
０ａにより、処理室２に磁界を発生させることによりＥ
ＣＲ点が形成される。このＥＣＲ点は高周波導入窓４の
下側で、できるだけ高周波導入窓４から離れた位置で窓
４と平行になるように永久磁石３０ａ、３０ｂの材料と
寸法と配置とにより決定される。永久磁石３０ａにより
発生する磁束密度は、高周波導入窓４の処理室２側にお
いて、電子サイクロトロン周波数が高周波発振器４０の
発振周波数よりも大きくなるよう設計される。そうする
ことで、プラズマ生成効率が向上し、プラズマの高密度
化を図ることができる。

【００６３】スロット１４ａから放射された電磁界はＥ
ＣＲ点付近で電子サイクロトロン共鳴し、空間の電子に
エネルギが効率的に供給されてプラズマが励起される。
励起されたプラズマはＮ極からＳ極への磁力線が作る磁
界のトンネルに閉じ込められ、図５の符号３３で示され
たトンネル断面に垂直な無終端パスに沿って拡散する。
生成されたプラズマは磁界で閉じ込められるので、壁に
衝突し消滅する頻度が減少して処理室２に維持され、無
終端パス方向への拡散によりスロット１４ａがない場所
へも到達する。このため、均一で高密度なプラズマを生
成することが可能となる。

【００６４】プラズマの状態は反応ガスや処理内容など
によって変化し、均一なプラズマを生成するには磁気回
路の調整が必要である。また、プラズマ密度にわざと分
布を持たせたい場合にも磁気回路の調整により対応可能
である。この磁気回路３６は大気中の磁気回路設置空間
２０ｇに挿入されているだけなので、処理室２を大気圧
にすることなく磁気回路３６の変更を行なうことができ
る。

【００６５】磁気回路３６の変更は磁気回路３６を取外
して永久磁石支持材３２を入れ替えるなど、永久磁石３
０の並びを変えるだけである。したがって、この磁気回
路３６を用いれば磁気回路３６の変更が容易に行なえ、
所望のプラズマ分布に対応することができる。また磁気
回路３６を外せば表面波プラズマとしても使うことがで
きる。

【００６６】次に、本実施の形態のプラズマプロセス装
置をエッチング装置として用いた場合の動作について説
明する。

【００６７】処理室２は図示しない真空ポンプにより真
空状態に保持されている。所要のプロセスガスが、処理
室２に配置されたガス供給管５のガス導入孔５ａから処
理室２へ供給され、処理室２内が所定のガス圧にされて
いる。

【００６８】この状態で、高周波発振器４０により高周
波が発せられる。高周波発振器４０により発せられた高
周波は、方形導波部２０ｆから、テーパ部２０ａ、２０
ｂを通って、基本モードであるＴＥ１０のまま方形放射
部２０ｃへ導かれる。そして、スロット板１４のスロッ
ト１４ａから放射された高周波は高周波導入窓４を通っ
て、処理室２に導かれ、プロセスガスを励起してプラズ
マを生成する。このプラズマにより基板ホルダ７上の被
処理基板８にエッチング処理が施される。

【００６９】特に高周波発振器４０の発振周波数として
０．５ＧＨｚから１０ＧＨｚのマイクロ波を用いること
により、プラズマの電子温度が低くなるとともにプラズ
マが高密度になり、プロセス処理速度の高速化および低
ダメージ化といった効果が得られる。

【００７０】以上、永久磁石３０によって磁気回路３６
を構成する実施の形態について説明したが、磁気回路を
電磁石にすることも可能であり、電磁石にすることで磁
界強度の調整が容易になる。

【００７１】このように本実施の形態のプラズマプロセ
ス装置によれば、高周波が反射しない折り返し導波管２
０を用いることで、被処理基板８が大きくなっても折り
返しを多段にすることで、導波管２０全体のサイズは装
置サイズより大きくなることはなく、導波管２０を含め
た装置全体をコンパクトにすることができる。また、プ
ラズマを制御するための磁気回路の調整が容易であり、
均一なプラズマを実現することが可能となる。

【００７２】また本願発明者らは、図３に示すテーパ部
２０ａと２０ｂとの間の折り曲げ部２０ｄの折り曲げ角
度と電力効率（電磁波の伝搬しやすさ）との関係につい
てシミュレーションを行なった。そのシミュレーション
の結果を図７に示す。

【００７３】図７を参照して、グラフ中の水平破線は電
力効率８０％の位置であり、導波管を設計する場合に、
最低限確保したい電力効率である。シミュレーションの
結果、導波管の折り曲げ角度が１６０°以上１８０°以
下であれば、この電力効率が８０％以上になることがわ
かった。それゆえ、導波管２０の折り曲げ部２０ｄの折
り曲げ角度は１６０°以上１８０°以下であることが好
ましい。

【００７４】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
ついて図８〜図９を用いて説明する。

【００７５】なお、本実施の形態の構成において実施の
形態１の構成と異なるのは、スロット形状調整機構が追
加された点であり、それ以外の構成は上述した実施の形
態１の構成とほぼ同じであるため、同一の要素について
は同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００７６】図８は、本発明の実施の形態２におけるプ
ラズマプロセス装置の構成を示す部分側面断面図であ
り、スロット長手方向に垂直な面での断面を示してい
る。

【００７７】図８を参照して、高周波導入窓４の上面に
自由にスライド可能な可動式金属板３５が配置される。
可動式金属板３５を図中横方向にスライドさせることに
より、大気側からスロット１４ａの大きさを変えること
ができる。

【００７８】図９は、波長で規格化されたスロット長に
対する半波長スロットアンテナの入力インピーダンスを
示す概略図である。図１０および図１１は、可動式金属
板を配置した２つの例について高周波導入窓側から見た
平面図である。

【００７９】図９を参照して、スロットからの放射量は
スロットの幅よりも長さに大きく依存しており、スロッ
ト長を管内波長の±１０％の範囲で変化させれば放射量
を十分に制御することができる。よって、図１０に示す
ような可動式金属板３５を用いれば、スロット長を管内
波長の±１０％の範囲内で変えることが可能になり、ス
ロット板１４を変えることなく処理室２内を真空に保っ
たまま、大気側からスロット１４ａの放射量の調整が十
分可能になり、均一なプラズマの生成がより容易にな
る。

【００８０】図１０では、可動式金属板３５の各々を矢
印で示すように図中横方向に移動させることにより、ス
ロット１４ａのスロット長の調整を行なうことができ
る。なお、この可動式金属板３５の移動範囲は、たとえ
ば図１２において矢印で挟まれる範囲である。

【００８１】また図１１では、可動式金属板３５の各々
を矢印で示すように図中縦方向に移動させることによっ
て、スロット１４ａのスロット幅の調整を行なうことが
できる。なお、この可動式金属板３５の移動範囲は、た
とえば図１３において矢印で挟まれる範囲である。

【００８２】方形放射部内の電磁界分布は波の進行方向
に対して垂直な断面で見た場合、中心に対して対称であ
るため、左右のスロット幅は同時に変えてもよい。この
ため、図１１のように図中中央のスロット１４ａと図中
左右のスロット１４ａとの各スロット幅を変える２種類
の可動式金属板３５を重ねて使うことでスロット幅の調
整を行なうこともできる。また、スロット幅を変えるこ
とでスロット間隔も若干変えることができる。さらに、
図１０に示すスロット長を調整する可動式金属板３５と
図１１に示すスロット幅を調整する可動式金属板３５と
を同時に用いることで、スロット１４ａからの放射量を
調整し、均一なプラズマを生成することもできる。

【００８３】さらに、図１０において、スロット１４ａ
の短辺方向（上下方向）に配置された複数のスロット１
４ａの各々が別個にスロット長を調整されてもよい。以
下、その構成について説明する。

【００８４】図１４は、短辺方向に配置された各スロッ
トのスロット長を別個に調整するための構成を説明する
ためのスロット付近の構成を示す平面図であり、図１５
は図１４のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う概略断面図である。

【００８５】図１４および図１５を参照して、２枚の可
動式金属板３５がその厚み方向に重ね合わされることに
より、短辺方向に配置された各スロット１４ａのスロッ
ト長を別個に調整することが可能となる。つまり、厚み
方向に重ね合わされた可動式金属板３５のうち下側の可
動式金属板３５を図中横方向にスライドさせることによ
り図中上側のスロット１４ａのスロット長を調整するこ
とができ、上側の可動式金属板３５を図中横方向にスラ
イドさせることにより図中下側のスロット１４ａのスロ
ット長を調整することができる。

【００８６】なお、この図１４および図１５の構成は、
図１１に示すスロット幅の調整にも同様に適用すること
ができる。

【００８７】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
ついて図１６〜図１９を用いて説明する。

【００８８】本実施の形態の構成は、実施の形態１の構
成と比較して、スロット板１４のスロット１４ａに対す
る磁気回路３６の磁石の配置関係において異なるため、
スロット板１４と磁石との配置関係についてのみ説明す
る。

【００８９】本発明の構成では、スロット板１４を交換
することで容易にスロット１４ａの形状や配置を変える
ことができる。図５のようなスロット配置では、各スロ
ット１４ａからの電磁波放射の調整を周辺部（チャンバ
壁）と中央部とを独立させた形でプラズマプロファイル
の制御を行なうことができる。こうすることにより、プ
ロセス条件が変化した場合にもプラズマの均一化を図る
ことが容易となる。

【００９０】図１６〜１９は別のスロット配置の例であ
り、スロット１４ａと、磁力線の作るトンネルの中心軌
跡３３と、この軌跡３３を作るための永久磁石３０ａ、
３０ｂとの配置を示している。いずれのスロット配置に
おいても、電磁波進行方向のスロット１４ａの間隔は管
内波長と等しく、隣り合うスロット１４ａから放射され
る電磁波の打消しをなくしている。また、永久磁石３０
ａと３０ｂとの極性は図と逆でもよい。

【００９１】図１６および図１７のような配置にした場
合、永久磁石３０ａ、３０ｂによって形成されるトンネ
ルの中心軌跡３３に沿って領域全体にプラズマが広が
る。このため、スロット１４ａの短辺方向のプラズマの
均一化を図ることが図５の配置よりも容易となる。

【００９２】また図１７に示す配置では、波の進行方向
に対するスロット１４ａの間隔は管内波長であるが、波
の進行方向の軸が違うスロット１４ａは打ち消しがない
ので、λ_g／２分だけずらしてある。このような配置に
することでスロット数をより多くでき、プラズマ生成点
がより密になり、プラズマの均一性を実現することが容
易となる。

【００９３】図１８に示すように配置した場合には、ス
ロット１４ａとトンネルの中心軌跡３３とが１対１に対
応しているため、領域全体へのプラズマの拡散は利用で
きないが、大面積化への拡散が容易である。

【００９４】図１９の配置は、図１７に示す配置のバリ
エーションである。前述のようにスロット１４ａを長辺
方向に３つ並べて配置する場合、電磁波を放射する方形
放射部の寸法が小さいときにはスロット１４ａを３つ並
べることができない。その場合、図１９に示す配置とす
ることにより、図１７に示す配置と同等の機能を確保す
ることができる。もちろん、スロット１４ａと磁石との
関係はこれだけではなく、開口部形状も半波長スロット
に限られない。

【００９５】（実施の形態４）本発明の実施の形態４に
ついて図２０を用いて説明する。

【００９６】本実施の形態の構成は、実施の形態１の構
成と比較して、高周波導入口と高周波導入窓と磁気回路
との構成において異なっている。なお、これ以外の構成
については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じで
あるため、同一の要素については同一の符号を付し、そ
の説明を省略する。

【００９７】図２０を参照して、チャンバ上蓋５３に設
ける高周波導入口５３ａが１つの大きな開口として形成
され、１枚の高周波導入窓５４が高周波導入口５３ａに
挿入されている。高周波導入口５３ａを１つの大きな開
口とすることで、スロット１４ａの配置および形状を自
由に変化させることが可能となる。

【００９８】また、本実施の形態では、磁気回路を設け
ていないが、設けても問題ない。 （実施の形態５）本発明の実施の形態５について図２１
を用いて説明する。

【００９９】本実施の形態の構成は、方形放射部２０ｃ
に誘電体７０を挿入し、スロット板１４のスロット間隔
を短くした以外は実施の形態４と同一であるため、実施
の形態４と同一の要素には同一の符号を付し、その説明
を省略する。

【０１００】図２１を参照して、折り返し導波管２０の
方形放射部２０ｃ内をテフロン（登録商標）などの誘電
体７０で満たし、誘電体７０の先端７０ａはテーパ形状
にする。誘電体７０の先端７０ａをテーパ形状にし、誘
電率を徐々に変化させることでインピーダンスの整合を
行う。方形放射部２０ｃを誘電体７０で満たすことによ
って、方形放射部２０ｃ内の波長が１／√ε_r（ε_rは誘
電体の比誘電率）と短くなり、スロット１４ａの間隔を
短くすることができ、より均一なプラズマを生成するこ
とができる。もちろん、他の実施の形態においても本実
施の形態の構成を適用することができる。また、本実施
の形態においても、磁気回路はなくても良い。

【０１０１】（実施の形態６）本発明の実施の形態６に
ついて図２２を用いて説明する。

【０１０２】本実施の形態の構成は、ガスを供給する構
成以外は実施の形態１と同一であるため、実施の形態１
と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略す
る。

【０１０３】図２２を参照して、チャンバ上蓋６０にガ
ス供給用のガス流路６０ａと、そのガス流路６０ａから
処理室２へガスを吹出す吹出口６０ｂとが設けられる。
チャンバ上蓋６０にガス流路６０ａ、ガス吹出口６０ｂ
を設けることにより、反応ガスを処理室２内に、より均
一に吹出させることができる。また、ガス供給管５を処
理室２からなくすことで、ガス供給管５のプラズマへの
影響や、ガス供給管５への反応生成物の付着、ガス供給
管５に付着した反応生成物の脱落によるパーティクルの
発生などを防ぐことができる。

【０１０４】（実施の形態７）本発明の実施の形態７に
ついて図２３および図２４を用いて説明する。

【０１０５】本発明の実施の形態の構成は、ヨーク材３
１がないこと以外は実施の形態１と同一であるため、実
施の形態１と同一の要素については同一の符号を付し、
その説明を省略する。

【０１０６】図２３は本発明の実施の形態７におけるプ
ラズマプロセス装置の側面断面図であり、図２４は図２
３の磁気回路の一部を示す上面斜視図である。図２３お
よび図２４を参照して、永久磁石支持材３２に非貫通穴
３４が開口されており、非貫通穴３４の中に永久磁石３
０が配置されている。永久磁石３０は止め具３２ａとネ
ジ３２ｂとによって固定されている。永久磁石の配置は
ヨーク材３１があるときの磁気回路３６と同一である。

【０１０７】このようにして、ヨーク材３１がない場合
には、止め具３２ａとネジ３２ｂとにより永久磁石３０
を固定することが好ましい。

【０１０８】（実施の形態８）本発明の実施の形態８に
ついて図２５〜図２８を用いて説明する。

【０１０９】図２５は、高周波の中でも周波数が１０Ｇ
Ｈｚ以上と特に高い場合の導波管２０における折り返し
部２０ｄの断面構造図であり、また同図においては途中
に磁気回路設置空間２０ｇは設けられていない。

【０１１０】図２５の導波管２０における寸法ｈは、以
下の式（２）の条件下で、以下の式（３）で表わされ
る。 ２ｂ＞λ₀／２ …（２） ｈ＝（π／２）／（β₁−β₂） …（３） なお、β₁とβ₂とは以下のように表わされる。

【０１１１】 β₁＝｛（２πｆ／ｃ）²−（π／ａ）²]^1/2 …（４） β₂＝｛（２πｆ／ｃ）²−（π／ａ）²−（π／２ｂ）²]^1/2 …（５ ） このようにして寸法ｈを決定すれば、高周波を反射なく
折り返し、出力側に伝搬させることができる。ただし、
λ₀は自由空間波長であり、β₁はａ×２ｂ方形導波管の
ＴＥ１０モードにおける伝搬定数であり、β₂はａ×２
ｂ方形導波管のＴＭ１１モードにおける伝搬定数であ
り、ｆは高周波の周波数であり、ｃは真空中の光速であ
り、λ₀＝（ｃ／ｆ）の関係がある。

【０１１２】しかしながら、高周波の周波数が１０ＧＨ
ｚに達しないような低い周波数帯域になると、たとえば
矩形導波管の内寸が同じであったとしても、式（４）、
（５）の右辺においては、右辺第１項のｆに関する項の
占める割合が小さくなるため、β₁、β₂の両者、もしく
はβ₂が虚数となり、高周波が伝搬しなくなる。

【０１１３】しかし、式（４）、（５）の右辺において
第１項以外をすべて小さくすると、式（３）において右
辺の分母が小さくなり、図２６のように折り返し部分２
０ｄの寸法ｈが極端に大きくせり出した格好で、装置の
コンパクト化にとって大きな障害となる。

【０１１４】したがって、高周波を伝搬させるために、
β₁、β₂の両者を実数とし、さらにｈを小さくするため
には式（４）、（５）においては、右辺第２項を小さ
く、かつ式（５）の右辺第３項をβ₂が虚数にならない
程度に大きくとる必要がある。右辺第２項を小さくする
というのは、ａ（導波管の断面の長辺方向）を大きく、
右辺第３項を大きくというのはｂ（導波管の断面の短辺
方向）を小さくするということを意味する。

【０１１５】通常、規格によって定められている導波管
の内寸を状況に応じて変化させるためには、導波管の長
辺方向長さと短辺方向長さをステップ状に変化させるの
ではなく、双方が徐々に変化するようなテーパ状とする
ことが、高次モード発生による電磁的なさまざまな障害
を抑制するためにも有効である。

【０１１６】次に、本発明の場合、導波管２０の断面形
状における長辺方向長さを大きくすることに関しては、
図２および図３に示すように長辺方向の幅が徐々に広く
変化するテーパ部２０ａ、２０ｂを設けることで既に考
慮済みである。

【０１１７】一方、導波管２０の断面形状における短辺
方向長さについては長辺方向長さａが十分大きい場合に
は、式（２）さえ満たされていれば高周波が導波管２０
を伝搬できる。元々の短辺方向の長さが（λ₀／４）よ
り十分長い場合には、できるだけ寸法ｈを小さくするた
めに図２７に示すようにテーパ部２０ａの短辺方向の長
さを狭めるようにする。つまり、テーパ部２０ａの短辺
方向の長さｂ’が長さｂよりも短くなるようにする。ま
た逆に短辺方向の長さが（λ₀／４）より短い場合に
は、図２８に示すようにテーパ部２０ａの短辺方向の幅
を広げるようにする。つまり、テーパ部２０ａの短辺方
向の長さｂ’が長さｂよりも長くなるようにする。

【０１１８】以上のように、１０ＧＨｚに達しないよう
な低い周波数であっても導波管の方形断面の短辺方向長
さを徐々に変化するテーパ状とすることで、いかなる導
波管についても反射なく折り返しつつコンパクト化を図
ることができる。

【０１１９】なお、磁気回路設置空間２０ｇを設ける場
合の折り返し２０ｄの構造についても、上記の導波管の
方形断面の短辺方向長さを徐々に変化するテーパ形状を
適用することができる。

【０１２０】（実施の形態９）本発明の実施の形態９に
ついて図２９を用いて説明する。

【０１２１】図２９は、図３においてテーパ部の全長Ｌ
ｔが極端に大きくなる場合に、テーパ部分の折り返し回
数を増やすことでコンパクト化を図った例を示す図であ
る。図２９を参照して、テーパ部２０ｂとテーパ部２０
ｈ、テーパ部２０ｈとテーパ部２０ｉの境界のように多
段に折り返した場合でも、テーパ部２０ａとテーパ部２
０ｂの境界のようにテーパ部すべての短辺方向にテーパ
を設ける必要がないため、製作が容易である。つまり、
テーパ部２０ａの短辺方向の長さｂ’が長さｂよりも短
くなるようにすれば、テーパ部２０ｂ、２０ｈ、２０ｉ
の短辺方向の長さはｂ’を維持することができるため製
作が容易となる。

【０１２２】導波管の長辺方向に大きく広げたいときな
どにこの多重折り返し構造は特に有効である。

【０１２３】（実施の形態１０）本発明の実施の形態１
０について図３０を用いて説明する。

【０１２４】図３０のように導波管の方形断面の短辺方
向長さを徐々に変化するテーパ状とすれば、テーパ部２
０ａと２０ｂとの境界を平板にした場合でも同様に反射
なく折り返すことができる。また、図２７に比べるとテ
ーパ部２０ａと２０ｂとの境界が水平になり製作が容易
となる。また実施の形態９のように多段にする際にも有
利である。

【０１２５】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【０１２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
プロセス装置においては、高周波の伝搬路として断面が
方形で内径寸法が徐々に変化するテーパ状の導波管を用
いることで、ＴＥ１０モードを維持したままプラズマ領
域を大面積化することができる。その際に問題となるア
ンテナサイズの長大化に対し、導波管の途中に反射がな
い１８０°折り返し構造をたとえば処理室の寸法と同程
度で設けることによりアンテナ自身をコンパクトにでき
るため、基板サイズが大きくなっても、折り返しを多段
にすることで、装置サイズは反応器サイズより大きくな
ることはない。

【０１２７】また折り返した導波管の最終折り返し部に
磁気回路を挿入する空間を設け、磁気回路を挿入するこ
とで電子サイクロトロン共鳴で確実にプラズマ励起で
き、かつプラズマの拡散を抑制することで大面積に均一
なプラズマを生成することができる。さらに磁気回路は
大気側に設置され、取外し、変更が容易である。場合に
よっては磁気回路自体を完全に切り離すことで表面波プ
ラズマとしても使用するなど、プロセスに応じた励起方
法の選択ができる。

【０１２８】また、可動式金属板を、開口部と高周波導
入窓との間に置くことで、開口寸法をプロセス中に大気
側に置いて操作することができるため、導入高周波パワ
ーの配分をより直接的に制御することができるなど、本
発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１におけるプラズマプロ
セス装置の構成を示す側面断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態１におけるプラズマプロ
セス装置の折り返し導波管の構造を示す上面斜視図であ
る。

【図３】 本発明の実施の形態１におけるプラズマプロ
セス装置の折り返し導波管の構造を示す展開図である。

【図４】 本発明の実施の形態１におけるプラズマプロ
セス装置の磁気回路の一部の構成を示す上面斜視図であ
る。

【図５】 本発明の実施の形態１におけるプラズマプロ
セス装置の磁気回路の磁石配置を示す平面図である。

【図６】 本発明の実施の形態１におけるプラズマプロ
セス装置の磁気回路による磁力線を示す部分側面断面図
である。

【図７】 導波管の折り曲げ角度と電力効率との関係を
示す図である。

【図８】 本発明の実施の形態２におけるプラズマプロ
セス装置の構成を示す部分側面断面図である。

【図９】 本発明の実施の形態２におけるプラズマプロ
セス装置のスロットの入力インピーダンスを示す図であ
る。

【図１０】 本発明の実施の形態２におけるプラズマプ
ロセス装置の可動式金属板の構成の第１の例を示すスロ
ット裏面図である。

【図１１】 本発明の実施の形態２におけるプラズマプ
ロセス装置の可動式金属板の構成の第２の例を示すスロ
ット裏面図である。

【図１２】 図１０の可動式金属板の移動範囲を示す拡
大図である。

【図１３】 図１１の可動式金属板の移動範囲を示す拡
大図である。

【図１４】 同一列に配置された複数のスロットのスロ
ット長を個別に制御する構成を示す平面図である。

【図１５】 図１４のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う概略断面
図である。

【図１６】 本発明の実施の形態３におけるプラズマプ
ロセス装置のスロットと磁気回路との配置の第１の例を
示す平面図である。

【図１７】 本発明の実施の形態３におけるプラズマプ
ロセス装置のスロットと磁気回路との配置の第２の例を
示す平面図である。

【図１８】 本発明の実施の形態３におけるプラズマプ
ロセス装置のスロットと磁気回路との配置の第３の例を
示す平面図である。

【図１９】 本発明の実施の形態３におけるプラズマプ
ロセス装置のスロットと磁気回路との配置の第４の例を
示す平面図である。

【図２０】 本発明の実施の形態４におけるプラズマプ
ロセス装置の構成を示す側面断面図である。

【図２１】 本発明の実施の形態５におけるプラズマプ
ロセス装置の構成を示す側面断面図である。

【図２２】 本発明の実施の形態６におけるプラズマプ
ロセス装置の構成を示す側面断面図である。

【図２３】 本発明の実施の形態７におけるプラズマプ
ロセス装置の構成を示す側面断面図である。

【図２４】 本発明の実施の形態７におけるプラズマプ
ロセス装置の磁気回路の構成を説明する部分分解上面斜
視図である。

【図２５】 導波管の折り返しの構造を説明する側面断
面図である。

【図２６】 導波管の折り返しの構造においてｈが大き
い場合を示す側面断面図である。

【図２７】 本発明の実施の形態８におけるプラズマプ
ロセス装置の折り返し導波管の折り返し構造の第１の例
を示す側面断面図である。

【図２８】 本発明の実施の形態８におけるプラズマプ
ロセス装置の折り返し導波管の折り返し構造の第２の例
を示す側面断面図である。

【図２９】 本発明の実施の形態９におけるプラズマプ
ロセス装置の折り返し導波管の折り返し構造を示す側面
断面図である。

【図３０】 本発明の実施の形態１０におけるプラズマ
プロセス装置の折り返し導波管の折り返し構造を示す側
面断面図である。

【図３１】 特開昭６２−５６００号公報に開示された
プラズマプロセス装置の構成を示す平面図である。

【図３２】 特開昭６２−５６００号公報に開示された
プラズマプロセス装置の構成を説明する側面断面図であ
る。

【図３３】 特開平１１−４５７９９号公報に開示され
たプラズマプロセス装置の誘電体線路を示す平面図であ
る。

【図３４】 特開２０００−１３３４９５号公報に開示
されたプラズマプロセス装置の構成を示す側面断面図で
ある。

【図３５】 特開２０００−１３３４９５号公報に開示
されたプラズマプロセス装置の環状導波管スロットアン
テナを示す平面図である。

【図３６】 特開平９−１９９９０１号公報に開示され
たプラズマプロセス装置の折り返し導波管の上面斜視図
である。

【図３７】 特開平９−１９９９０１号公報に開示され
たプラズマプロセス装置の折り返し導波管の側面断面図
である。

【符号の説明】

１ 反応器、２ 処理室、３ チャンバ上蓋、３ａ 高
周波導入口、３ｂ 冷却水路、４ 高周波導入窓、５
ガス供給管、５ａ ガス導入孔、７ 基板ホルダ、８
被処理基板、１０，１１ Ｏリング、１４ スロット
板、１４ａ スロット、２０ 折り返し導波管、２０
ａ，２０ｂ テーパ部、２０ｃ 方形放射部、２０ｄ
折り返し部（厚みなし）、２０ｅ 最終折り返し部（厚
みあり）、２０ｆ 方形導波部、２０ｇ 磁気回路挿入
空間、２６ 段差、３０ 永久磁石、３１ ヨーク材、
３２ 永久磁石支持材、３２ａ 永久磁石止め具、３２
ｂ ネジ、３３ 磁界のトンネル中心軌跡、３４ 非貫
通穴、３５ 可動式金属板、３６ 磁気回路、４０ 高
周波発振器、５３，６３ チャンバ上蓋、５３ａ 高周
波導入口、５４ 高周波導入窓、６０ａ ガス流路、６
０ｂ ガス吹出口、７０挿入誘電体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田寺 孝光 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 山本 達志 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 佐藤 徳芳 宮城県仙台市青葉区花壇４番17−113 (72)発明者 飯塚 哲 宮城県仙台市太白区郡山６丁目５−10− 201 (56)参考文献 特開 平３−20460（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−169740（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−189295（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−302693（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−62003（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065 B01J 19/08 H01L 21/205 H01L 21/31 H05H 1/46

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 壁面の一部が誘電体からなる高周波導入
   窓で構成され、プラズマを用いて処理を行なう処理室
   と、 高周波発振器と、 前記高周波発振器で発生させた高周波電力を前記高周波
   導入窓を介して前記処理室に導入する導波管と、 前記高周波電力によりプラズマ状態にされる反応ガスを
   前記処理室に供給するガス供給部材とを備えたプラズマ
   プロセス装置において、 前記導波管は、前記高周波発振器に接続された方形導波
   部と、前記高周波導入窓上部に固設された方形放射部
   と、前記高周波電力の進行経路において前記方形導波部
   および前記方形放射部間に位置しかつ途中に折り返し構
   造を少なくとも１つ有するテーパ導波部と、前記テーパ
   導波部の導波管下壁と前記方形放射部の導波管上壁との
   間に空間を生じさせるように前記テーパ導波部に対して
   前記方形放射部を折り返した部分に位置する折り曲げ導
   波部とを有し、 前記折り曲げ導波部において前記導波管断面形状の短辺
   方向長さを不連続に変えて段差を付ける ことを特徴とす
   る、プラズマプロセス装置。
2. 【請求項２】 前記折り曲げ導波部の折り曲げ角度は１
   ６０°以上１８０°以下であることを特徴とする、請求
   項１に記載のプラズマプロセス装置。
3. 【請求項３】 前記テーパ導波部の導波管下壁と前記方
   形放射部の導波管上壁との間の前記空間に配置された磁
   気回路をさらに備えたことを特徴とする、請求項１また
   は２に記載のプラズマプロセス装置。
4. 【請求項４】 前記磁気回路の前記処理室とは反対側の
   面に配設されたヨーク材をさらに備え、 前記ヨーク材の配設により前記磁気回路を閉磁気回路と
   したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載
   のプラズマプロセス装置。
5. 【請求項５】 前記方形放射部と前記高周波導入窓との
   間に配設された、複数の開口部を有する金属板をさらに
   備え、 複数の前記開口部の各々は、前記導波管から前記処理室
   へ前記高周波電力を放射するための放射開口部を規定
   し、かつ前記方形放射部内における前記高周波電力の進
   行方向に対して管内波長λ_gの間隔で配置されているこ
   とを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のプラ
   ズマプロセス装置。
6. 【請求項６】 前記高周波導入窓の少なくとも一部を覆
   う可動式金属板をさらに備え、 前記可動式金属板を前記高周波導入窓に対して移動させ
   ることにより、前記導波管から前記処理室へ前記高周波
   電力を放射するための放射開口部の形状を調整すること
   を特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のプラズ
   マプロセス装置。
7. 【請求項７】 前記放射開口部の長辺方向の長さを、管
   内波長λ_gの±１０％の範囲内で調整できるように構成
   されていることを特徴とする、請求項５または６に記載
   のプラズマプロセス装置。
8. 【請求項８】 前記方形放射部内を満たす誘電体がさら
   に備えられていることを特徴とする、請求項１〜７のい
   ずれかに記載のプラズマプロセス装置。
9. 【請求項９】 前記高周波電力がマイクロ波であり、 前記導波管は、前記マイクロ波の進行方向に直交する断
   面の短辺方向寸法が前記マイクロ波の進行方向に向かっ
   て減少する形状を有していることを特徴とする、請求項
   １〜８のいずれかに記載のプラズマプロセス装置。