JP3899272B2

JP3899272B2 - プラズマ装置

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Publication number: JP3899272B2
Application number: JP2002012008A
Authority: JP
Inventors: 信雄石井; 真安藤; 応明高橋
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2022-01-21
Also published as: JP2002290146A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スロットアンテナを用いて容器内に供給した電磁界によりプラズマを生成するプラズマ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置やフラットパネルディスプレイの製造において、酸化膜の形成や半導体層の結晶成長、エッチング、またアッシングなどの処理を行うために、プラズマ装置が多用されている。これらのプラズマ装置の中に、スロットアンテナを用いて処理容器内に高周波電磁界を供給し、その電磁界により高密度プラズマを発生させる高周波プラズマ装置がある。この高周波プラズマ装置は、プラズマガスの圧力が比較的低くても安定してプラズマを生成することができるので、用途が広いという特色がある。
【０００３】
図１６は、従来の高周波プラズマ装置の一構成例を示す図である。この図では、一部構成について縦断面構造が示されている。
【０００４】
このプラズマ装置は、上部が開口している有底円筒形の処理容器１１１を有している。この処理容器１１１の底部には基板台１２２が固定され、この基板台１２２の載置面に被処理体である基板１２１が配置される。処理容器１１１の側壁には、プラズマガス供給用のノズル１１７が設けられ、処理容器１１１の底部には、真空排気用の排気口１１６が設けられている。処理容器１１１の上部開口は、そこからプラズマが外部に漏れないように、誘電体板１１３で塞がれている。
【０００５】
この誘電体板１１３の上に、スロットアンテナの一種であるラジアルアンテナ１３０が配置されている。このラジアルアンテナ１３０は、ラジアル導波路を形成する互いに平行な２枚の円形導体板１３１，１３２と、これらの導体板１３１，１３２の外周部を接続する導体リング１３４とから構成されている。ラジアル導波路の上面となる導体板１３２の中心部には、電磁界Ｆの導入口となる開口部１３５が形成され、ラジアル導波路の下面となる導体板１３１には、スロット１３６が複数形成されている。また、ラジアル導波路内には、誘電体からなる遅波材１３７が配置されている。この遅波材１３７によりラジアル導波路内を伝搬する電磁界Ｆの波長が短くなるので、導体板１３１に多くのスロット１３６を形成して電磁界Ｆの放射効率を高めることができる。なお、ラジアルアンテナ１３０及び誘電体板１１３の外周は環状のシールド材１１２によって覆われ、電磁界Ｆが外部に漏れない構造になっている。
【０００６】
ラジアルアンテナ３０の給電には同軸導波路１４１が使用される。この同軸導波路１４１の外導体１５１は導体板１３２の開口部１３５に接続され、内導体１５２は開口部１３５から遅波材１３７を貫通して導体板１３１の中心に接続されている。このようにラジアルアンテナ３０の中央部に接続された同軸導波路１４１は、矩形・同軸変換器１４２及び矩形導波管１４３を介して、高周波発生器１４５に接続されている。
【０００７】
図１７は、ラジアルアンテナ１３０と同軸導波路１４１との接続部を拡大して示す断面図である。遅波材１３７はラジアル導波路の全域に充填されている。同軸導波路１４１を伝搬してきた電磁界の一部Ｆ１，Ｆ２は、遅波材１３７の表面と同軸導波路１４１の終端（すなわち、ラジアルアンテナ１３０の導体板１３１）で反射され、ここで反射されなかった電磁界Ｆがラジアル導波路を伝搬して、スロット１３６から放射される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、遅波材１３７の誘電率が大きい場合には、遅波材１３７の表面で反射される電磁界Ｆ１が大きくなるため、ラジアルアンテナ１３０から処理容器１１１に供給できる電力が減少し、プラズマの生成効率が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、プラズマの生成効率向上にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のプラズマ装置は、対向する２枚の導体板の一方にスロットが複数形成され他方に開口部を有するスロットアンテナと、このスロットアンテナの２枚の導体板の間に配置された誘電体からなる遅波材と、スロットアンテナの開口部に接続されスロットアンテナに給電する導波路と、スロットアンテナから電磁界が供給される容器とを備え、スロットアンテナの開口部における遅波材の厚みが、遅波材に対する電磁界の波長の略ｍ／４倍（ｍは１以上の奇数）に調整されていることを特徴とする。これにより、遅波材の表面で反射された電磁界と、スロットアンテナの一方の導体板で反射された電磁界とが逆相になり、互いに打ち消し合うので、反射電力を低減できる。
【００１１】
ここで、導波路として、スロットアンテナの２枚の導体板の一方に接続された内導体と、２枚の導体板の他方に接続された外導体とを有する同軸導波路を用いてもよい。
【００１２】
同軸導波路を用いる場合、同軸導波路の内導体及び外導体の少なくとも一方が、スロットアンテナの２枚の導体板との接続部にテーパー部を有するようにしてもよい。
【００１３】
同軸導波路の内導体がテーパー部を有する場合、テーパー部の起点は、遅波材内に埋没し、スロットアンテナの２枚の導体板の厚み方向の中間位置よりも開口部側にあってもよい。また、内導体のテーパー角度は、９０゜より小さくてもよい。
【００１４】
一方、同軸導波路の外導体がテーパー部を有する場合、テーパー部の起点は、ラジアルアンテナの開口部における遅波材の表面の位置と略同一であってもよい。また、外導体のテーパー角度は、９０゜より大きくてもよい。
【００１５】
また、導波路として、円筒導波管を用いてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明のプラズマ装置の第１の実施の形態の構成図である。この図では、一部構成について縦断面構造が示されている。
【００１８】
このプラズマ装置は、上部が開口している有底円筒形の処理容器１１を有している。この処理容器１１は、アルミニウムなどの導体で形成されている。処理容器１１の上部開口には、厚さ２０〜３０ｍｍ程度の石英ガラスまたはセラミック（Ａｌ₂Ｏ₃，ＡｌＮなど）などからなる誘電体板１３が配置されている。処理容器１１と誘電体板１３との接合部にはＯリングなどのシール部材１４を介在させており、これにより処理容器１１内部の気密性を確保している。
【００１９】
処理容器１１の底部には、セラミックなどからなる絶縁板１５が設けられている。また、この絶縁板１５及び処理容器１１底部を貫通する排気口１６が設けられており、この排気口１６に連通する真空ポンプ（図示せず）により、処理容器１１内を所望の真空度にすることができる。また、処理容器１１の側壁には、処理容器１１内にＡｒなどのプラズマガスやＣＦ₄などのプロセスガスを導入するためのノズル１７が設けられている。このノズル１７は石英パイプなどで形成されている。
【００２０】
処理容器１１内には、被処理体である基板２１が載置面上に配置される円柱状の基板台２２が収容されている。この基板台２２は、処理容器１１の底部を遊貫する昇降軸２３によって支持されており、上下動自在となっている。また、基板台２２には、マッチングボックス２５を介してバイアス用の高周波電源２６が接続されている。この高周波電源２６の出力周波数は数百ｋＨｚ〜十数ＭＨｚの範囲内の所定周波数とする。なお、処理容器１１内の気密性を確保するため、基板台２２と絶縁板１５との間に、昇降軸２３を囲むようにベローズ２４が設けられている。
【００２１】
また、誘電体板１３の上に、スロットアンテナの一種であるラジアルアンテナ３０が配置されている。このラジアルアンテナ３０は、誘電体板１３によって処理容器１１から隔離されており、処理容器１１内で生成されるプラズマから保護されている。ラジアルアンテナ３０及び誘電体板１３の外周は、処理容器１１の側壁上に環状に配置されたシールド材１２によって覆われ、電磁界Ｆが外部に漏れない構造になっている。
【００２２】
ラジアルアンテナ３０の給電には同軸導波路４１が使用される。この同軸導波路４１は、矩形・同軸変換器４２及び矩形導波管４３を介して、高周波発生器４５に接続されている。この高周波発生器４４は、１ＧＨｚ〜十数ＧＨｚの範囲内の所定周波数ｆ（例えば２．４５ＧＨｚ）の高周波電磁界Ｆを発生するものである。また、矩形導波管４３の途中にインピーダンスのマッチングを行うマッチング回路４４を設けることにより、電力の使用効率を向上させることができる。
【００２３】
次に、ラジアルアンテナ３０の構成について更に説明する。
ラジアルアンテナ３０は、ラジアル導波路を形成する互いに平行な２枚の円形導体板３１，３２と、これらの導体板３１，３２の外周部を接続してシールドする導体リング３４を有している。ラジアル導波路の上面となる導体板３２の中心部には、ラジアル導波路内に電磁界Ｆを導入する導入口となる開口部３５が形成されている。また、ラジアル導波路の下面となる導体板３１には、ラジアル導波路内を伝搬する電磁界Ｆを処理容器１１内に供給するスロット３６が例えば図２に示すように複数形成されている。導体板３１，３２及び導体リング３４は、銅またはアルミニウムなどの導体で形成されている。なお、ラジアル導波路内における電磁界Ｆの波長（以下、管内波長という）をλg とすると、導体板３１の径方向における隣接スロット間の間隔をλg 程度として、ラジアルアンテナ３０を放射型のアンテナとしてもよいし、上記間隔をλg/10〜λg/30として、リーク型のアンテナとしてもよい。
【００２４】
同軸導波路４１の外導体５１は導体板３２の開口部３５に接続され、内導体５２は開口部３５から導体板３１の中心に接続されている。
【００２５】
ラジアル導波路には、その全域にセラミックなどの誘電体からなる遅波材３７が充填されている。この遅波材３７によりラジアル導波路内を伝搬する電磁界Ｆの波長が短くなるので、導体板３１に多くのスロット３６を形成して電磁界Ｆの放射効率を高めることができる。なお、上述した管内波長λg とは、この遅波材３７に対する波長、すなわち遅波材３７の作用により短くなった波長のことである。
【００２６】
また、図３に示すように、ラジアルアンテナ３０の開口部３５における遅波材３７の同軸方向の厚みは、管内波長λg の略（Ｎ＋１／４）倍（Ｎは０以上の整数）に調整されている。
【００２７】
同軸導波路４１とラジアルアンテナ３０の接続部では、遅波材３７の表面３７ｆと同軸導波路４１の終端（すなわち、ラジアルアンテナ３０の導体板３１）で電磁界の反射が起こる。しかし、図４に示すように開口部３５における遅波材３７の厚みが略（Ｎ＋１／４）×λg であれば、図５に示すように遅波材３７の表面３７ｆで反射された電磁界Ｆ１と、導体板３１で反射された電磁界Ｆ２とが逆相になり、互いに打ち消し合う。両者は振幅が異なるのでＦ３で示すように反射は零にはならないが、開口部３５における遅波材３７の厚みが約（Ｎ＋１／４）×λg でない場合と比べて反射電力は小さくなる。ここで反射されなかった電磁界Ｆは、ラジアル導波路に導入されると考えられるので、反射電力を小さくすることによりラジアルアンテナ３０の放射量を高めることができる。
【００２８】
図３に示す同軸導波管４１の外導体５１の半径Ｒを１９．４ｍｍ、内導体５２の半径ｒを８．４５ｍｍ、ラジアルアンテナ３０の導体板３１，３２の間隔Ｄを７．０ｍｍと、ラジアルアンテナ３０に供給される電磁界の周波数ｆを２．４５ＧＨｚ、遅波材３７の比誘電率εr を９．６として、開口部３５とその他の領域とにおける遅波材３７の厚みの差Ｈを変化させて反射量を計算したところ、Ｈ＝３．４ｍｍのときに反射量が−１５．５ｄＢまで下がった。このとき、Ｄ＋Ｈで求められる遅波材３７の厚みは１０．４ｍｍであり、約λg／４（≒９．７ｍｍ）となっている。これより、開口部３５における遅波材３７の厚みを約（Ｎ＋１／４）×λg に調整することが反射量低減に有効であることが分かる。なお、図３ではＨ＞０としたが、周波数ｆが高い場合にはＨ＜０としてもよい。
【００２９】
さらに、この効果は、遅波材３７の厚みが約（Ｎ＋１／４）×λg である場合だけでなく、図６に示すように約（Ｎ＋３／４）×λg である場合にも同様に得ることができる。この場合も、図７に示すように遅波材３７の表面３７ｆで反射された電磁界Ｆ１と、導体板３１で反射された電磁界Ｆ２とが逆相になり、互いに打ち消し合うからである。さらに、遅波材３７の厚みは、上記の２例に限らず、同じ原理により、約（Ｎ＋ｍ／４）×λg （Ｎは０以上の整数、ｍは１以上の奇数）である場合にも同様の効果を得ることができる。ここで、Ｎ＋ｍ／４（Ｎは０以上の整数、ｍは１以上の奇数）は、ｍ＋４Ｎを新たなｍとして置きかえることにより、単純にｍ／４（ｍは１以上の奇数）として表現することができる。したがって、遅波材３７の厚みは、（ｍ／４）×λg （ｍは１以上の奇数）であればよいといえる。
【００３０】
次に、図１に示したプラズマ装置の動作を説明する。
基板２１を基板台２２の載置面に置いた状態で、処理容器１１内を例えば０．０１〜１０Ｐａ程度の真空度にする。この真空度を維持しつつ、ノズル１７からプラズマガスとしてＡｒを、またプロセスガスとしてＣＦ₄を供給する。この状態で、高周波発生器４４からの電磁界を同軸導波路４１を介してラジアルアンテナ３０に供給する。
【００３１】
ラジアルアンテナ３０に供給された電磁界Ｆは、ラジアル導波路の中心部から周縁部に向かって放射状に伝搬しながら、複数のスロット３６から少しずつ放射されてゆく。ラジアルアンテナ３０から放射された電磁界Ｆは、誘電体板１３を透過し、処理容器１１内に導入される。そして、この電磁界Ｆの作用により処理容器１１内のＡｒが電離して基板２１の上部空間Ｓにプラズマが生成され、またＣＦ₄が解離する。プラズマは、基板台２２に印加されたバイアス電圧によってエネルギーや異方性がコントロールされ、基板２１上に付着したラジカルＣＦ_x（ｘ＝１，２，３）と共にプラズマ処理に利用される。
【００３２】
このプラズマ装置では、ラジアルアンテナ３０の開口部３５における遅波材３７の厚みが略（Ｎ＋１／４）×λg であり、ｍ／４×λg （ｍは１以上の奇数）の条件に該当するので、同軸導波管４１とラジアルアンテナ３０との接続部における反射損失は抑制される。したがって、ラジアルアンテナ３０の放射量が高まるので、プラズマ生成効率を向上させることができる。なお、ラジアルアンテナ３０及び同軸導波路４１の製作誤差による特性変化を、遅波材３７Ａで矯正することもできるので、ラジアルアンテナ３０の開口部３５における遅波材３７の厚みは厳密にｍ／４×λg ではなくても、本発明の効果は得られる。
【００３３】
また、本発明の効果は、遅波材３７の大小にかかわらず得ることができる。
（第２の実施の形態）
図８は、本発明のプラズマ装置の第２の実施の形態の一部の構成を拡大して示す断面図である。この図は、第１の実施の形態における図３に相当するものであり、図３と同一部分を同一符号をもって示し、適宜その説明を省略する。
【００３４】
この形態でも、ラジアルアンテナ３０の開口部３５における遅波材３７の同軸方向の厚みは、管内波長λg の略（Ｎ＋１／４）倍に調整されており、さらに同軸導波路４１Ａの外導体５１Ａ及び内導体５２Ａの両方がラジアルアンテナ３０の導体板３１，３２との接続部にテーパー部５１Ｂ，５２Ｂをそれぞれ有している。図８（ａ）〜図８（ｃ）では、外導体５１Ａのテーパー部５１Ｂの底面の半径とＲとの差をＷ、テーパー部５１Ｂの高さをＨ、テーパー部５１Ｂのテーパー角度をαとし、内導体５２Ａのテーパー部５２Ｂの底面の半径をｐｒ、テーパー部５２Ｂの高さをｐｚ、テーパー部５２Ｂのテーパー角度をβとする。テーパー角度α，βは、図８（ｄ）に示すように、軸線（一点鎖線）を含む断面内におけるテーパー部５１Ｂ，５２Ｂの母線（太線）の間の角度をいう。
【００３５】
図９は、Ｒ＝１９．４ｍｍ，ｒ＝８．４５ｍｍ，Ｄ＝５．０ｍｍ，Ｗ＝１０．０ｍｍ，Ｈ＝５．０ｍｍ，ｆ＝２．４５ＧＨｚ，εr ＝９．６として、ｐｒとｐｚを変化させて反射量を計算した結果を示す図である。
【００３６】
（pr−ｒ）／pzが１より小さい場合に、より良い特性が得られている。図８（ｃ）に示すように、
tan(β/２) ＝ (pr−ｒ)/pz
であるから、テーパー角度βは９０゜よりも小さいことが望ましい。
【００３７】
また、図９では、ｐｚを２．５ｍｍ以上とすると、ｐｒとの関係で反射量を−２０ｄＢ以下に抑えられることが分かる。ラジアルアンテナ３０の導体板３１，３２の間隔Ｄは５．０ｍｍであるから、内導体５２Ａのテーパー部５２Ｂの起点５２Ｃは、導体板３１，３２の厚み方向の中間位置よりも上にあることが望ましい。
【００３８】
さらに、内導体５２Ａのテーパー部５２Ｂの起点５２Ｃは、開口部３５における遅波材３７Ａの表面の位置と同一またはより下にあり、遅波材３７Ａ内に埋没していることが望ましい。
【００３９】
ラジアルアンテナ３０の作成にあたっては、遅波材３７Ａの比誘電率εr に誤差が生じることを考慮しなければならない。そこで、比誘電率εr が９．６から±０．５ずれたときの反射量を計算した。図１０は、εr ＝９．１としたときの計算結果を示す図、図１１は、εr ＝１０．１としたときの計算結果を示す図である。比誘電率εr が変化しても、Ｗ＝１０．０ｍｍ，Ｈ＝５．０ｍｍ，ｐｒ＝１１．５ｍｍ，ｐｚ＝７．０ｍｍでは、−２０ｄＢ以下の反射量が実現されている。
【００４０】
なお、図１０の計算結果は、εr ＝９．１の場合はＤ＋Ｈ≒λg/４となるので、内導体５２Ａのテーパー部５２Ｂのテーパー角度βを小さくし導体板３１からの反射を大きくしたときに、反射量の最適値が得られることを示している。また、図１１の計算結果は、εr ＝１０．１の場合はＤ＋Ｈとλg/４との差が大きくなるので、内導体５２Ａのテーパー部５２Ｂのテーパー角度βを大きくし導体板３１の上方位置からの反射を大きくしたときに反射量の最適値が得られることを示している。このため、εr ＝１０．１の場合は、反射量の最適値が−３０ｄＢ以上となり、εr ＝９．６，９．１の場合と比較して反射量が大きくなるので、好ましくない。
【００４１】
図１２は、Ｒ＝１９．４ｍｍ，ｒ＝８．４５ｍｍ，Ｄ＝５．０ｍｍ，ｐｒ＝１１．５ｍｍ，ｐｚ＝７．０ｍｍ，ｆ＝２．４５ＧＨｚ，εr ＝９．６として、ＷとＨを変化させて反射量を計算した結果を示す図である。
【００４２】
この図から、Ｗ＝１０．０ｍｍ，Ｈ＝５．０ｍｍで反射量が最小になっていることが分かる。この場合、Ｄ＋Ｈで求められる遅波材３７Ａの厚みは１０．０ｍｍであり、約λg/４（≒９．７ｍｍ）となっている。ここで、Ｄ＋Ｈはλg/４と完全には一致していない。実際に、Ｄ＋Ｈ＝９．７ｍｍとなるＨ＝４．７ｍｍを用いて図９と同様の計算をすると、その結果は図１３に示すようになり、Ｈ＝５ｍｍとした図９ほど反射量が減少しないことが分かる。その理由は、外導体５１Ａ及び内導体５２Ａのそれぞれにテーパー部５１Ｂ，５２Ｂがあり、そこでも電磁界の反射が起こるからである。したがって、遅波材３７Ａの厚みについては、λg/４に対して数％の許容範囲をもって設計すればよいといえる。
【００４３】
また図１２では、Ｗ／Ｈが１より大きい場合に、より良い特性が得られている。図８（ｂ）に示すように、
tan(α/２) ＝Ｗ/Ｈ
であるから、テーパー角度αは９０゜よりも大きいことが望ましい。
【００４４】
また、外導体５１Ａのテーパー部５１Ｂの起点５１Ｃは、開口部３５における遅波材３７Ａの表面の位置とほぼ同一になっていることが望ましい。同軸導波路４１Ａのインピーダンスは、遅波材３７Ａの表面でステップ状に変化するので、その位置からテーパー部５１Ｂを形成すれば、インピーダンス変化を緩和させることができる。もちろん、若干の反射が支障にならない場合は、この限りではない。
【００４５】
以上の解析結果から、Ｗ＝１０．０ｍｍ，Ｈ＝５．０ｍｍ，ｐｒ＝１１．５ｍｍ，ｐｚ＝７．０ｍｍとして、試作実験を行なった。図１４は、この実験によって得られた反射量の周波数特性を示す図である。この図には、εr ＝９．１、εr ＝９．６、εr ＝１０．１としたときの計算値を共に示している。
【００４６】
実験値（ｅｘｐ）のピークの周波数が計算値とずれているが、これは遅波材３７Ａの比誘電率εr が設計値（εr ＝９．６）より低い方にずれていたためと考えられる。また、反射量が設計周波数（ｆ＝２．４５）で−１８ｄＢまでしか落ちていない。この原因は、製作誤差によるものである。すべてのパラメータで±０．３ｍｍ程度の誤差しか許されないため、−２０ｄＢ以下の反射量にはならなかったと思われる。
【００４７】
なお、図８では同軸導波路４１Ａの外導体５１Ａ及び内導体５２Ａの両方がテーパー部を有している形態を示したが、いずれか一方のみがテーパー部を有していても、反射量減少には効果がある。
【００４８】
（第３の実施の形態）
ラジアルアンテナ３０の給電用の導波路として、円筒導波管を用いることもできる。図１５は、ラジアルアンテナと円筒導波管との接続部を拡大して示す断面図である。この図において、図１と同一部分を同一符号をもって示し、適宜その説明を省略する。
【００４９】
円筒導波管６１はラジアルアンテナ３０の導体板３２の開口部３５に接続されている。この円筒導波管６１を用いた場合でも、ラジアルアンテナ３０の開口部３５における遅波材３７の管軸方向の厚みを、管内波長λg の略（Ｎ＋１／４）倍に調整することにより、反射電力を低減して処理容器１１への供給電力を増やし、プラズマの生成効率を向上させることができる。
【００５０】
また、ラジアル導波路の内部において、導体板３１の中心部には、開口部３５に向かって突出する円錐部材３８が設けられている。この円錐部材３８も導体板３１，３２等と同じ導体で形成されている。この円錐部材３８には、図８（ａ）に示した内導体５２Ａのテーパー部と同様に、インピーダンス変化を緩和させることによって反射電力を低減する作用がある。
【００５１】
（その他）
以上ではスロットアンテナの一例としてラジアルアンテナを用いて説明してきたが、これに限定されるものではなく、他のスロットアンテナ、例えばキャビティーアンテナを用いても同様の効果を得られる。このキャビティーアンテナとは、高周波発生器から供給された電磁界を所定のモードで共振させる空洞共振器を有し、この空洞共振器の下面に電磁界を放射するためのスロットが複数形成されたアンテナである。なお、キャビティーアンテナでは、空洞共振器の上面中心部に電磁界導入用の開口部を設ける必要はない。
【００５２】
また、矩形導波路アンテナを用いても同様の効果を得られる。このアンテナアレーは、矩形導波路の一つの面に複数のスロットが形成されたアンテナである。
【００５３】
また、本発明のプラズマ装置は、ＥＣＲ(electron cyclotron resonance)プラズマ装置にも適用することができる。また、本発明のプラズマ装置は、エッチング装置、ＣＶＤ装置、アッシング装置などに利用することができる。
【００５４】
なお、今回開示した上記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。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を含むものである。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、スロットアンテナの給電用開口部における遅波材の厚みを、遅波材に対する電磁界の波長の略ｍ／４倍（ｍは１以上の奇数）とする。これにより、遅波材の表面で反射された電磁界と、スロットアンテナの導体板で反射された電磁界とが逆相になり、互いに打ち消し合うので、反射電力を低減できる。したがって、スロットアンテナから処理容器１１への供給電力が増えるので、プラズマの生成効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ装置の第１の実施の形態の構成図である。
【図２】ラジアルアンテナをII−II′線方向からみた平面図である。
【図３】ラジアルアンテナと同軸導波路との接続部を拡大して示す断面図である。
【図４】図１に示したプラズマ装置の作用の第１の説明図である。
【図５】図１に示したプラズマ装置の作用の第２の説明図である。
【図６】図１に示したプラズマ装置の作用の第３の説明図である。
【図７】図１に示したプラズマ装置の作用の第４の説明図である。
【図８】本発明のプラズマ装置の第２の実施の形態の一部の構成を拡大して示す断面図である。
【図９】同軸導波路の内導体のテーパー部に関する計算結果を示す図である（εr ＝９．６，）。
【図１０】 εr ＝９．１として、図９と同様の計算をしたときの結果を示す図である。
【図１１】 εr ＝１０．１として、図９と同様の計算をしたときの結果を示す図である。
【図１２】同軸導波路の外導体のテーパー部に関する計算結果を示す図である。
【図１３】Ｈ＝４．７ｍｍとして、図９と同様の計算をしたときの結果を示す図である。
【図１４】試作実験によって得られた反射量の周波数特性を示す図である。
【図１５】本発明のプラズマ装置の第３の実施の形態の一部の構成を拡大して示す断面図である。
【図１６】従来の高周波プラズマ装置の一構成例を示す図である。
【図１７】ラジアルアンテナと同軸導波路との接続部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１１処理容器、１３誘電体板、１６排気口、１７ノズル、２１基板、２２基板台、３０ラジアルアンテナ、３１，３２導体板、３５開口部、３６スロット、３７遅波材、３７ｆ（遅波材の）表面、３８円錐部材、４１，４１Ａ同軸導波路、４５高周波発生器、５１，５１Ａ外導体、５２，５２Ａ内導体、５１Ｂ，５２Ｂテーパー部、５１Ｃ，５２Ｃテーパー部の起点、６１円筒導波管、Ｆ電磁界、λg 管内波長、α，β テーパー角度。

Claims

対向する２枚の導体板の一方にスロットが複数形成され他方に開口部を有するスロットアンテナと、このスロットアンテナの２枚の導体板の間に配置された誘電体からなる遅波材と、前記スロットアンテナの開口部に接続され前記スロットアンテナに給電する導波路と、前記スロットアンテナから電磁界が供給される容器とを備えたプラズマ装置において、
前記スロットアンテナの開口部における前記遅波材の厚みが、前記遅波材に対する電磁界の波長の略ｍ／４倍（ｍは１以上の奇数）であることを特徴とするプラズマ装置。
請求項１に記載のプラズマ装置において、
前記導波路は、前記スロットアンテナの前記２枚の導体板の一方に接続された内導体と、前記２枚の導体板の他方に接続された外導体とを有する同軸導波路であることを特徴とするプラズマ装置。
請求項２に記載のプラズマ装置において、
前記同軸導波路の内導体及び外導体の少なくとも一方は、前記スロットアンテナの２枚の導体板との接続部にテーパー部を有することを特徴とするプラズマ装置。
請求項３に記載のプラズマ装置において、
前記同軸導波路の内導体の前記テーパー部の起点は、前記遅波材内に埋没し、前記スロットアンテナの２枚の導体板の厚み方向の中間位置よりも前記開口部側にあることを特徴とするプラズマ装置。
請求項３または４に記載のプラズマ装置において、
前記同軸導波路の外導体の前記テーパー部の起点は、前記ラジアルアンテナの開口部における前記遅波材の表面の位置と略同一であることを特徴とするプラズマ装置。
請求項３から５のいずれかに記載のプラズマ装置において、
前記同軸導波路の内導体のテーパー角度は、９０゜より小さいことを特徴とするプラズマ装置。
請求項３から６のいずれかに記載のプラズマ装置において、
前記同軸導波路の外導体のテーパー角度は、９０゜より大きいことを特徴とするプラズマ装置。
請求項１に記載のプラズマ装置において、
前記導波路は、円筒導波管であることを特徴とするプラズマ装置。