JP4756540B2 - プラズマ処理装置と方法 - Google Patents

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Description

本発明は，プラズマを生成して基板に対して成膜などの処理を施すプラズマ処理装置と方法に関する。
例えばＬＣＤ装置などの製造工程においては，マイクロ波を利用して処理室内にプラズマを生成させ，ＬＣＤ基板に対してＣＶＤ処理やエッチング処理等を施す装置が用いられている。かかるプラズマ処理装置として，処理室の上方に複数本の導波管を平行に並べたものが知られている（例えば，特許文献１，２参照）。この導波管の下面には複数のスロットが等間隔に並べて開口され，さらに，導波管の下面に沿って平板状の誘電体が設けられる。そして，スロットを通じて誘電体の表面にマイクロ波を伝播させ，処理室内に供給された処理ガスをマイクロ波のエネルギ（電磁界）によってプラズマ化させる構成となっている。また，誘電体下面で生成されるプラズマを均一化させるために，誘電体の下面に凹凸を形成したものが開示されている（例えば，特許文献３参照）。
特開２００４−２００６４６号公報 特開２００４−１５２８７６号公報 特開２００３−１４２４５７号公報
ところで，基板などの大型化に伴って処理装置も大きくなってきており，それにより，処理室の上面に配置される誘電体も大型化している。しかしながら，かように大型化した誘電体の下面全体に，均一なプラズマを生成させるのは甚だ困難であり，安定したプラズマ処理が有効にできていないのが現状である。特に誘電体の下面において，スロットに近い位置とスロットから離れた位置では，プラズマの生成強度が異なりやすい。また，誘電体を例えばアルミニウム製の梁などの支持部材によって支持しているが，誘電体の周辺部では，支持部材から反射した反射波の影響で定在波が発生し，大きな波のうねりからプラズマの不均一が生ずるといった問題を生じている。
従って本発明の目的は，誘電体の下面全体に均一にプラズマを生成させることができるプラズマ処理装置と方法を提供することにある。
上記課題を解決するため，本発明によれば，マイクロ波を導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ，誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて，基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって，前記誘電体の下面において，前記スロットに近い位置と，前記スロットから離れた位置とに凹部がそれぞれ形成され，前記スロットから離れた位置に形成された凹部の深さが，前記スロットに近い位置に形成された凹部の深さよりも深くなっていることを特徴とする，プラズマ処理装置が提供される。
前記誘電体は複数の誘電体で構成され，各誘電体の下面に１または複数の凹部がそれぞれ形成されていても良い。その場合，前記誘電体が，長手方向の長さが誘電体中を伝播するマイクロ波の波長よりも長く，幅方向の長さが誘電体中を伝播するマイクロ波の波長よりも短い長方形に形成されていても良い。また，前記誘電体が２つのスロットに跨って設けられ，それら２つのスロットの間に，最も深さの深い凹部が形成されていても良い。その場合，前記２つのスロットの間において，中央に位置する凹部の深さが最も深くなっていても良いし，前記２つのスロットの間において，中央に位置している凹部とスロットに最も近く位置している凹部との間にある凹部の深さが最も深くなっていても良い。また，前記誘電体の下面において，長手方向に沿って並べて形成された複数の凹部のうち，両端に位置する凹部の深さは，前記スロットの間に位置する凹部の深さよりも浅くなっていても良い。
また，前記複数の誘電体の周囲に，処理室内に処理ガスを供給する１または２以上のガス噴射口をそれぞれ設けても良い。その場合，前記複数の誘電体を支持する支持部材に，前記ガス噴射口を設けても良い。
また，前記複数の誘電体の周囲に，処理室内に第１の処理ガスを供給する１または２以上の第１のガス噴射口と，処理室内に第２の処理ガスを供給する１または２以上の第２のガス噴射口をそれぞれ設けても良い。その場合，前記第１の噴射口と第２の噴射口の一方を他方よりも下方に配置しても良い。
また本発明によれば，マイクロ波を導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ，誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて，基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって，前記誘電体の下面において，前記スロットに近い位置と，前記スロットから離れた位置とに凹部をそれぞれ形成し，前記スロットから離れた位置に形成する凹部の深さを，前記スロットに近い位置に形成する凹部の深さよりも深くすることにより，誘電体の下面におけるプラズマの生成を制御することを特徴とする，プラズマ処理方法が提供される。
本発明によれば，誘電体の下面に複数の凹部を形成したことにより，誘電体中を伝播したマイクロ波のエネルギーによって，それら凹部の内側面に対してほぼ垂直の電界を形成させ，その近傍でプラズマを効率良く生成させることができる。また，プラズマの生成箇所も安定させることができる。この場合，誘電体の下面に形成した複数の凹部の深さを互いに異ならせることにより，スロットの近くに配置された凹部の位置において生成されるプラズマの強度と，スロットから遠くに離れて配置された凹部の位置において生成されるプラズマの強度を等しくさせることが可能となる。例えば誘電体の下面において，スロットに近い位置と，スロットから離れた位置とに凹部が形成されている場合，スロットから離れるに従ってスロットから誘電体中に伝播されたマイクロ波のエネルギーで形成される電界強度が弱くなっていく。かかる事情を考慮し，スロットから離れた位置に形成された凹部の深さを，スロットに近い位置に形成された凹部の深さよりも深くして，凹部の内側面の面積をスロットに近い位置に形成された凹部の内側面の面積よりも広くすることにより，スロットからの距離に伴う電界強度低下をなくすことが可能となる。
また，処理室の上面に配置した複数の誘電体を，誘電体中を伝播するマイクロ波の波長よりも長く，幅方向の長さが誘電体中を伝播するマイクロ波の波長よりも短い長方形に形成することにより，誘電体中のマイクロ波の伝播を常にシングルモードにさせ，プロセス条件が変化してもモードジャンプを生じさせず，安定したプラズマ状態を生成することができる。一方，誘電体中を伝播するマイクロ波の波長よりも長い誘電体の長手方向の端部においては，誘電体の長手方向に沿って並べて配置された複数の凹部の間隔を調整することにより，表面波を制限し，定在波の発生を最小限に抑制することが可能となる。
なお，このように長方形に形成された誘電体の長手方向に沿って複数の凹部を並べて配置した場合は，誘電体の長手方向の両端に位置する凹部に対しては，誘電体を支持している支持部材での表面波の反射によりプラズマの強度が大きくなる。そこで，誘電体の下面において長手方向に沿って並べて形成された複数の凹部のうち，両端に位置する凹部の深さは，スロットの内方に位置する凹部の深さよりも浅くすることが望ましい。
また，誘電体が２つのスロットに跨って設けられているような場合は，それら２つのスロットの間に，最も深さの深い凹部が形成されていても良い。そうすれば，各スロットから出たマイクロ波は，最も深さの深い凹部の位置において効率良くマイクロ波の発生に消費され，各スロットから誘電体に伝播したマイクロ波が，各スロットから再び導波管内に再び戻ることも少なくなり，カットオフ現象が生じて反射波の発生が抑制される。
以下，本発明の実施の形態を，プラズマ処理の一例であるＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理を行うプラズマ処理装置１に基づいて説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図１は，本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１の概略的な構成を示した縦断面図である。図２は，このプラズマ処理装置１が備える蓋体３の下面図である。図３は，蓋体３の部分拡大縦断面図である。
このプラズマ処理装置１は，上部が開口した有底立方体形状の処理容器２と，この処理容器２の上方を塞ぐ蓋体３を備えている。処理容器２の上方を蓋体３で塞ぐことにより，処理容器２の内部には密閉空間である処理室４が形成されている。これら処理容器２と蓋体３は例えばアルミニウムからなり，いずれも電気的に接地された状態になっている。
処理室４の内部には，基板として例えばガラス基板（以下「基板」という）Ｇを載置するための載置台としてのサセプタ１０が設けられている。このサセプタ１０は例えば窒化アルミニウムからなり，その内部には，基板Ｇを静電吸着すると共に処理室４の内部に所定のバイアス電圧を印加させるための給電部１１と，基板Ｇを所定の温度に加熱するヒータ１２が設けられている。給電部１１には，処理室４の外部に設けられたバイアス印加用の高周波電源１３がコンデンサなどを備えた整合器１４を介して接続されると共に，静電吸着用の高圧直流電源１５がコイル１６を介して接続されている。ヒータ１２には，同様に処理室４の外部に設けられた交流電源１７が接続されている。
サセプタ１０は，処理室４の外部下方に設けられた昇降プレート２０の上に，筒体２１を介して支持されており，昇降プレート２０と一体的に昇降することによって，処理室４内におけるサセプタ１０の高さが調整される。但し，処理容器２の底面と昇降プレート２０との間には，べローズ２２が装着してあるので，処理室４内の気密性は保持されている。
処理容器２の底部には，処理室４の外部に設けられた真空ポンプなどの排気装置（図示せず）によって処理室４内の雰囲気を排気するための排気口２３が設けられている。また，処理室４内においてサセプタ１０の周囲には，処理室４内におけるガスの流れを好ましい状態に制御するための整流板２４が設けられている。
蓋体３は，蓋本体３０の下面にスロットアンテナ３１を一体的に形成し，更にスロットアンテナ３１の下面に，複数枚のタイル状の誘電体３２を取り付けた構成である。蓋本体３０及びスロットアンテナ３１は，例えばアルミニウムなどの導電性材料で一体的に構成され，電気的に接地状態である。図１に示すように処理容器２の上方を蓋体３によって塞いだ状態では，蓋本体３０の下面周辺部と処理容器２の上面との間に配置されたＯリング３３と，後述する各スロット７０の周りに配置されたＯリング（図示せず）によって，処理室４内の気密性が保持されている。
蓋本体３０の内部には，断面形状が矩形状の方形導波管３５が複数本水平に配置されている。この実施の形態では，何れも直線上に延びる６本の方形導波管３５を有しており，各方形導波管３５同士が互いに平行となるように並列に配置されている。各方形導波管３５の断面形状（矩形状）の長辺方向がＨ面で垂直となり，短辺方向がＥ面で水平となるように配置されている。なお，長辺方向と短辺方向をどのように配置するかは，モードによって変る。また各方形導波管３５の内部は，例えばフッ素樹脂（例えばテフロン（登録商標）），Ａｌ２Ｏ３，石英などの誘電部材３６がそれぞれ充填されている。
処理室４の外部には，図２に示されるように，この実施の形態では３つのマイクロ波供給装置４０が設けられており，各マイクロ波供給装置４０からは，例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が，蓋本体３０の内部に設けられた２本ずつの方形導波管３５に対してそれぞれ導入されるようになっている。各マイクロ波供給装置４０と２本ずつの各方形導波管３５との間には，２本の方形導波管３５に対してマイクロ波を分配して導入させるためのＹ分岐管４１がそれぞれ接続してある。
図１に示されるように，蓋本体３０の内部に形成された各方形導波管３５の上部は蓋本体３０の上面において開口しており，そのように開口した各方形導波管３５の上方から，各方形導波管３５内に上面４５が昇降自在に挿入されている。一方，蓋本体３０の内部に形成された各方形導波管３５の下面は，蓋本体３０の下面に一体的に形成されたスロットアンテナ３１を構成している。蓋本体３０の上方には，方形導波管３５の上面４５を，水平な姿勢を保ったまま方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１の上面）に対して昇降移動させる昇降機構４６が，各方形導波管３５毎に設けられている。
図３に示すように，方形導波管３５の上面４５は，蓋本体３０の上面を覆うように取付けられたカバー体５０内に配置される。カバー体５０の内部には，方形導波管３５の上面４５を昇降させるために充分な高さを持った空間が形成されている。カバー体５０の上面には，一対のガイド部５１とガイド部５１同士の間に配置された昇降部５２が配置されており，これらガイド部５１と昇降部５２によって方形導波管３５の上面４５を昇降移動させる昇降機構４６が構成されている。
方形導波管３５の上面４５は，各ガイド部５１に設けられたガイドロッド５５と，昇降部５２に設けられた昇降ロッド５６を介して，カバー体５０の上面から吊下げられている。これらガイドロッド５５と昇降ロッド５６の下端には，ストッパー用のナット５７が取付けてあり，これらナット５７を方形導波管３５の上面４５の内部に形成された孔部５８に係合させることにより，カバー体５０の内部において，方形導波管３５の上面４５を落下させずに支持している。
これらガイドロッド５５と昇降ロッド５６の上端は，カバー体５０の上面を貫通し，上方に突出している。ガイド部５１に設けられたガイドロッド５５は，カバー体５０の上面に固定されたガイド６０内を貫通し，ガイド６０内において垂直方向にスライド移動できるようになっている。一方，昇降部５２に設けられた昇降ロッド５６は，カバー体５０の上面に支持されたプレート６１と，このプレート６１の上に回転自在に配置された回転ハンドル６２を貫通している。昇降ロッド５６の外周面にはネジ溝が形成してあり，該ネジ溝を回転ハンドル６２の中心に形成したネジ孔に係合させた構成になっている。
かかる昇降機構４６にあっては，回転ハンドル６２を回転操作することにより，昇降ロッド５６に対する回転ハンドル６２の係合位置が変わり，それに伴って，方形導波管３５の上面４５をカバー体５０の内部において昇降移動させることができる。なお，かかる昇降移動をする際には，ガイド部５１に設けられたガイドロッド５５がガイド６０内を垂直方向にスライド移動するので，方形導波管３５の上面４５は常に水平姿勢に保たれ，方形導波管３５の上面４５と下面（スロットアンテナ３１の上面）は常に平行となる。
上述のように，方形導波管３５の内部には誘電部材３６が充填されているので，方形導波管３５の上面４５は，誘電部材３６の上面に接する位置まで下降することができる。そして，このように誘電部材３６の上面に接する位置を下限として，方形導波管３５の上面４５をカバー体５０の内部で昇降移動させることにより，回転ハンドル６２の回転操作で，方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１の上面）に対する方形導波管３５の上面４５の高さｈを任意に変えることが可能である。なお，カバー体５０の高さは，後述するように処理室４内で行われるプラズマ処理の条件に応じて方形導波管３５の上面４５を昇降移動させる際に，上面４５を充分な高さにまで移動させることができるように設定される。
方形導波管３５の上面４５は，例えばアルミニウムなどの導電性材料からなり，上面４５の周面部には，蓋本体３０に対して電気的に導通させるためのシールドスパイラル６５が取り付けてある。このシールドスパイラル６５の表面には，電気抵抗下げるために例えば金メッキが施されている。したがって，方形導波管３５の内壁面全体は互いに電気的に導通した導電性部材で構成されており，方形導波管３５の内壁面全体に沿って放電せずに電流が円滑に流れるように構成されている。
スロットアンテナ３１を構成する各方形導波管３５の下面には，透孔としての複数のスロット７０が，各方形導波管３５の長手方向に沿って等間隔に配置されている。この実施の形態では，各方形導波管３５毎に１３個ずつ（Ｇ５相当）のスロット７０が，それぞれ直列に並べて設けられており，スロットアンテナ３１全体で，１３個×６列＝７８箇所のスロット７０が，蓋本体３０の下面（スロットアンテナ３１）全体に均一に分布して配置されている。各スロット７０同士の間隔は，各方形導波管３５の長手方向において互いに隣接するスロット７０間が中心軸同士で例えばλｇ’／２（λｇ’は，２．４５ＧＨｚとした場合の初期設定時のマイクロ波の導波管内波長）となるように設定される。
このようにスロットアンテナ３１の全体に均一に分布して配置された各スロット７０の内部には，例えばフッ素樹脂，Ａｌ２Ｏ３，石英などの誘電部材７１がそれぞれ充填されている。また，これら各スロット７０の下方には，上述のようにスロットアンテナ３１の下面に取付けられた複数枚の誘電体３２がそれぞれ配置されている。各誘電体３２は長方形の平板状をなしており，例えば石英ガラス，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，サファイア，ＳｉＮ，セラミックス等の誘電材料で構成される。
図２に示されるように，各誘電体３２は，一つのマイクロ波供給装置４０に対してＹ分岐管４１を介して接続された２本の方形導波管３５を跨ぐようにそれぞれ配置される。前述のように，蓋本体３０の内部には全部で６本の方形導波管３５が平行に配置されており，各誘電体３２は，それぞれ２本ずつの方形導波管３５に対応するように，３列に配置されている。
また前述のように，各方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１）には，それぞれ１２個ずつのスロット７０が直列に並べて配置されており，各誘電体３２は，互いに隣接する２本の方形導波管３５（Ｙ分岐管４１を介して同じマイクロ波供給装置４０に接続された２本の方形導波管３５）の各スロット７０同士間を跨ぐように取り付けられている。これにより，スロットアンテナ３１の下面には，全部で１３個×３列＝３９枚の誘電体３２が取り付けられている。スロットアンテナ３１の下面には，これら３９枚の誘電体３２を１３個×３列に配列された状態で支持するための，格子状に形成された梁７５が設けられている。
ここで，図４は，蓋体３の下方から見た誘電体３２の拡大図である。図５は，図４中のＸ−Ｘ線における誘電体３２の縦断面である。梁７５は，各誘電体３２の周囲を囲むように配置されており，各誘電体３２をスロットアンテナ３１の下面に密着させた状態で支持している。梁７５は，例えばアルミニウムなどの導電性材料からなり，スロットアンテナ３１および蓋本体３０と共に電気的に接地された状態になっている。この梁７５によって各誘電体３２の周囲を支持することにより，各誘電体３２の下面の大部分を処理室４内に露出させた状態にさせている。
各誘電体３２と各スロット７０の間は，Ｏリング（図示せず）などのシール部材を用いて，封止された状態となっている。蓋本体３０の内部に形成された各方形導波管３５に対しては，例えば大気圧の状態でマイクロ波が導入されるが，このように各誘電体３２と各スロット７０の間がそれぞれ封止されているので，処理室４内の気密性が保持されている。
各誘電体３２は，長手方向の長さＬが誘電体中を伝播するマイクロ波の波長λｇよりも長く，幅方向の長さＭが誘電体中を伝播するマイクロ波の波長λｇよりも短い長方形に形成されている。マイクロ波供給装置４０で例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させた場合，誘電体中を伝播するマイクロ波の波長λｇは約６０ｍｍとなる。このため，各誘電体３２の長手方向の長さＬは，６０ｍｍよりも長く，例えば１８８ｍｍに設定される。また，各誘電体３２の幅方向の長さＭは，６０ｍｍよりも短く，例えば４０ｍｍに設定される。
また，各誘電体３２の下面には，凹凸が形成されている。即ち，この実施の形態では，長方形に形成された各誘電体３２の下面において，その長手方向に沿って７個の凹部８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅ，８０ｆ，８０ｇが直列に並べて配置されている。これら各凹部８０ａ〜８０ｇは，平面視ではいずれもほぼ等しい略長方形状をなしている。また，各凹部８０ａ〜８０ｇの内側面は，ほぼ垂直な壁面８１になっている。
前述のように，各誘電体３２は，互いに隣接する２本の方形導波管３５（Ｙ分岐管４１を介して同じマイクロ波供給装置４０に接続された２本の方形導波管３５）の各スロット７０同士間を跨ぐように取り付けられるが，各凹部８０ａ〜８０ｇの中で，中央にある凹部８０ｄは，一方の方形導波管３５のスロット７０と，他方の方形導波管３５のスロット７０のほぼ中間に位置し，この中央にある凹部８０ｄを挟んで，一方の方形導波管３５のスロット７０の側に凹部８０ａ〜８０ｃが位置し，他方の方形導波管３５のスロット７０の側に凹部８０ｅ〜８０ｇが位置している。そして，一方の方形導波管３５のスロット７０の側においては，凹部８０ａ〜８０ｃの中で，中央の凹部８０ｂが一方の方形導波管３５のスロット７０の真下に位置し，その両側に凹部８０ａと凹部８０ｃが配置されている。同様に，他方の方形導波管３５のスロット７０の側においては，凹部８０ｅ〜８０ｇ中で，中央の凹部８０ｆが他方の方形導波管３５のスロット７０の真下に位置し，その両側に凹部８０ｅと凹部８０ｇが配置されている。
各凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄについては，全てが同じ深さではなく，凹部８０ａ〜８０ｇの深さの一部もしくは，全部の深さｄが異なるように構成されている。即ち，各凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄは，基本的には，スロット７０から離れるに従って深くなるように設定されている。図５に示した実施の形態に基いて具体的に説明すると，スロット７０に最も近い凹部８０ｂ，８０ｆの深さｄが最も浅くなっており，スロット７０から最も遠い凹部８０ｄの深さｄが最も深くなっている。そして，スロット７０真下の凹部８０ｂ，８０ｆの両側に位置する凹部８０ａ，８０ｃ及び凹部８０ｅ，８０ｇは，スロット７０真下の凹部８０ｂ，８０ｆの深さｄとスロット７０から最も遠い凹部８０ｄの深さｄの中間の深さｄとなっている。
但し，誘電体３２の長手方向両端に位置する凹部８０ａ，８０ｇと２つのスロット７０の内方に位置している凹部８０ｃ，８０ｅに関しては，これら凹部８０ａ，８０ｇと凹部８０ｃ，８０ｅは，スロット７０からの距離は同じであったとしても，誘電体３２の長手方向両端に位置する凹部８０ａ，８０ｇにおいては，後述するように，誘電体３２の長手方向の両端で発生した定在波の影響で，発生するプラズマの強度が大きくなる。そこで，これら両端の凹部８０ａ，８０ｇの深さｄは，スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄよりも浅くなっている。従って，この実施の形態では，各凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄの関係は，スロット７０に最も近い凹部８０ｂ，８０ｆの深さｄ＜誘電体３２の長手方向両端に位置する凹部８０ａ，８０ｇの深さｄ＜スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄ＜スロット７０から最も遠い凹部８０ｄの深さｄとなっている。
凹部８０ａと凹部８０ｇの位置での誘電体３２の厚さｔ１と，凹部８０ｂと凹部８０ｆの位置での誘電体３２の厚さｔ２と，凹部８０ｃと凹部８０ｅの位置での誘電体３２の厚さｔ３は，いずれも後述するように誘電体３２の内部をマイクロ波が伝播する際に，凹部８０ａ〜８０ｃの位置におけるマイクロ波の伝播と，凹部８０ｅ〜８０ｇの位置におけるマイクロ波の伝播を，それぞれ実質的に妨げない厚さに設定される。これに対して，凹部８０ｄの位置での誘電体３２の厚さｔ４は，後述するように誘電体３２の内部をマイクロ波が伝播する際に，凹部８０ｄの位置においてはいわゆるカットオフを生じさせ，凹部８０ｄの位置では実質的にマイクロ波を伝播させない厚さに設定される。これにより，一方の方形導波管３５のスロット７０の側に配置された凹部８０ａ〜８０ｃの位置におけるマイクロ波の伝播と，他方の方形導波管３５のスロット７０の側に配置された凹部８０ｅ〜８０ｇの位置におけるマイクロ波の伝播が，凹部８０ｄの位置でカットオフされて，お互いに干渉し合わず，一方の方形導波管３５のスロット７０から出たマイクロ波と，他方の方形導波管３５のスロット７０から出たマイクロ波の干渉が防止されている。
各誘電体３２を支持している梁７５の下面には，各誘電体２２の周囲において処理室４内に処理ガスを供給するためのガス噴射口８５がそれぞれ設けられている。ガス噴射口８５は，各誘電体２２毎にその周囲を囲むように複数箇所に形成されることにより，処理室４の上面全体にガス噴射口８５が均一に分布して配置されている。
図１に示すように，蓋本体３０内部には処理ガス供給用のガス配管９０と，冷却水供給用の冷却水配管９１が設けられている。ガス配管９０は，梁７５の下面に設けられた各ガス噴射口８５に連通している。
ガス配管９０には，処理室４の外部に配置された処理ガス供給源９５が接続されている。この実施の形態では，処理ガス供給源９５として，アルゴンガス供給源１００，成膜ガスとしてのシランガス供給源１０１および水素ガス供給源１０２が用意され，各々バルブ１００ａ，１０１ａ，１０２ａ，マスフローコントローラ１００ｂ，１０１ｂ，１０２ｂ，バルブ１００ｃ，１０１ｃ，１０２ｃを介して，ガス配管９０に接続されている。これにより，処理ガス供給源９５からガス配管９０に供給された処理ガスが，ガス噴射口８５から処理室４内に噴射されるようになっている。
冷却水配管９１には，処理室４の外部に配置された冷却水供給源１０５が接続されている。冷却水供給源１０５から冷却水配管９１に冷却水が循環供給されることにより，蓋本体３０は所定の温度に保たれている。
さて，以上のように構成された本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１において，例えばアモルファスシリコン成膜する場合について説明する。処理する際には，処理室４内のサセプタ１０上に基板Ｇを載置し，処理ガス供給源９５からガス配管９０，ガス噴射口８５を経て所定の処理ガス，例えばアルゴンガス／シランガス／水素の混合ガスを処理室４内に供給しつつ，排気口２３から排気して処理室４内を所定の圧力に設定する。この場合，蓋本体３０の下面全体に分布して配置されているガス噴射口８５から処理ガスを噴き出すことにより，サセプタ１０上に載置された基板Ｇの表面全体に処理ガスを満遍なく供給することができる。
そして，このように処理ガスを処理室４内に供給する一方で，ヒータ１２によって基板Ｇを所定の温度に加熱する。また，図２に示したマイクロ波供給装置４０で発生させた例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が，Ｙ分岐管４１を経て各方形導波管３５に導入され，それぞれの各スロット７０を通じて，各誘電体３２中を伝播していく。なお，このように方形導波管３５に導入されたマイクロ波を各スロット７０から各誘電体３２に伝播させる場合，スロット７０の大きさが充分でないと，マイクロ波が方形導波管３５からスロット７０内に入り込まなくなってしまう。しかしながら，この実施の形態では，各スロット７０内に例えばフッ素樹脂，Ａｌ２Ｏ３，石英などといった空気よりも誘電率の高い誘電部材７１が充填されている。このため，スロット７０が十分な大きさを有していなくても，誘電部材７１の存在によって，見かけ上はマイクロ波を入り込ませるのに十分な大きさを有しているスロット７０と同様な機能を果すことになる。これにより，方形導波管３５に導入されたマイクロ波を各スロット７０から各誘電体３２に確実に伝播させることができる。
この場合，方形導波管３５の長手方向におけるスロット７０の長さをａ，方形導波管３５内を伝播するマイクロ波の波長（管内波長）をλ，スロット７０内に配置する誘電部材７１の誘電率をεとすれば，λｇ／√ε≦２ａとなるような誘電体を選択すれば良い。例えばフッ素樹脂，Ａｌ２Ｏ３，石英について言えば，誘電率の最も大きいＡｌ２Ｏ３からなる誘電部材７１をスロット７０内に配置した場合が，スロット７０から誘電体３２にマイクロ波を最も多く伝播させることができることとなる。また，方形導波管３５の長手方向における長さａが同じスロット７０についても，スロット７０内に配置する誘電部材７１として誘電率の異なるものを使用することにより，スロット７０から誘電体３２に伝播するマイクロ波の量を制御できるようになる。
こうして，各誘電体３２中に伝播させたマイクロ波のエネルギーによって，各誘電体３２の表面において処理室４内に電磁界が形成され，電界エネルギーによって処理容器２内の前記処理ガスをプラズマ化することにより，基板Ｇ上の表面に対して，アモルファスシリコン成膜が行われる。この場合，各誘電体３２の下面に凹部８０ａ〜８０ｇが形成されているので，誘電体３２中を伝播したマイクロ波のエネルギーによって，これら凹部８０ａ〜８０ｇの内側面（壁面８１）に伝播されたマイクロ波のエネルギーによって壁面８１に対してほぼ垂直の電界を形成させ，その近傍でプラズマを効率良く発生させることができる。また，プラズマの生成箇所も安定させることができる。
また，各誘電体３２の下面に形成された複数の凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄを互いに異ならせていることにより，各誘電体３２の下面全体においてほぼ均一にプラズマを生成させることができる。即ち，スロット７０から誘電体３２中を伝播したマイクロ波が処理室４内に入る際に誘電体３２の表面でマイクロ波のエネルギーで形成される電界の強度は，スロット７０から離れるに従って弱くなっていくが，図５に示した形態にあっては，各凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄが，基本的には，スロット７０から離れるに従って深くなるように設定されている。そのため，スロット７０から離れた位置にある凹部ほど内側面（壁面８１）の面積がそれだけ大きくなるので，スロット７０からの距離に伴って電界強度が低下した状態でも，低下した分電界放出面積を大きくし，面積を大きい内側面（壁面８１）のほぼ全体で電界を形成させ，プラズマを効率良く生成させることができる。このように，スロット７０から離れた位置に形成された凹部８０ａ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅ，８０ｇの深さが，スロット７０に近い位置に形成された凹部８０ｂ，８０ｆの深さよりもそれぞれ深くなっていることにより，電界強度の低下を補って，誘電体３２の下面全体においてほぼ均一にプラズマを生成させることができる。
一方，スロット７０から誘電体３２に伝播したマイクロ波は，誘電体３２の長手方向端部まで伝播した後，誘電体３２の周囲を囲むように配置された梁７５で反射され，定在波となって，再び両端の凹部８０ａ，８０ｇの位置に伝播する。このように，両端の凹部８０ａ，８０ｇの位置では，この定在波によって生成されるプラズマの強度が大きくなるが，これら両端の凹部８０ａ，８０ｇの深さｄは，そのような定在波の影響を考慮した分浅くなっているので，誘電体３２の両端部においても，ほぼ均一なプラズマ強度が得られる。また，これら両端の凹部８０ａ，８０ｇの位置において，誘電体３２を支持する梁７５から反射した反射波の影響を受けてプラズマの生成強度が部分的に上昇するといった事態も回避できるようになる。
なお，上述したように，各誘電体３２中に２つのスロット７０からマイクロ波がそれぞれ伝播していくが，各誘電体３２の中央に設けられた凹部８０ｄにより，２つのスロット７０から伝播されたマイクロ波同士の干渉が防がれる。即ち，先に図４，５で説明したように，一方の方形導波管３５のスロット７０から出たマイクロ波は，凹部８０ａ〜８０ｃの位置において誘電体３２内部を伝播して，凹部８０ａ〜８０ｃの内側面（壁面８１）にて電界を形成させ，その近傍でプラズマを生成させる。この場合，一方の方形導波管３５のスロット７０から出たマイクロ波は，凹部８０ａ〜８０ｃの位置において誘電体３２内部を伝播するが，凹部８０ｄの位置でカットオフされるので，凹部８０ｅ〜８０ｇの位置までは伝播されない。また同様に，他方の方形導波管３５のスロット７０から出たマイクロ波は，凹部８０ｅ〜８０ｇの位置において誘電体３２内部を伝播して，凹部８０ｅ〜８０ｇの内側面（壁面８１）にて電界を形成させ，その近傍でプラズマを発生させる。この場合，他方の方形導波管３５のスロット７０から出たマイクロ波は，凹部８０ｅ〜８０ｇの位置において誘電体３２内部を伝播するが，凹部８０ｄの位置でカットオフされることにより，凹部８０ａ〜８０ｃの位置までは伝播されない。こうして，各スロット７０から出たマイクロ波は，誘電体３２の表面（凹部８０ａ〜８０ｃおよび凹部８０ｅ〜８０ｇの各内側面）において効率良くプラズマの生成に消費されることとなる。また，各スロット７０から誘電体３２に伝播したマイクロ波が，スロット７０から再び方形導波管３５内に再び戻ることも少なくなり，反射波の発生が抑制される。
なお，処理室４の内部では，例えば０．７ｅＶ〜２．０ｅＶの低電子温度，１０１１〜１０１３ｃｍ−３の高密度プラズマによって，基板Ｇへのダメージの少ない均一な成膜が行われる。アモルファスシリコン成膜の条件は，例えば処理室４内の圧力については，５〜１００Ｐａ，好ましくは１０〜６０Ｐａ，基板Ｇの温度については，２００〜４５０℃，好ましくは２５０℃〜３８０℃が適当である。また，処理室４の大きさは，Ｇ３以上が適当であり，例えば，Ｇ４．５（基板Ｇの寸法：７３０ｍｍ×９２０ｍｍ，処理室４の内部寸法：１０００ｍｍ×１１９０ｍｍ），Ｇ５（基板Ｇの寸法：１１００ｍｍ×１３００ｍｍ，処理室４の内部寸法：１４７０ｍｍ×１５９０ｍｍ）であり，マイクロ波供給装置のパワーの出力については，１〜４Ｗ／ｃｍ２，好ましくは３Ｗ／ｃｍ２が適当である。マイクロ波供給装置のパワーの出力が１Ｗ／ｃｍ２以上であれば，プラズマが着火し，比較的安定してプラズマを発生させることができる。マイクロ波供給装置のパワーの出力が１Ｗ／ｃｍ２未満では，プラズマの着火がしなかったり，プラズマの発生が非常に不安定になり，プロセスが不安定，不均一となって実用的でなくなってしまう。
ここで，処理室４内で行われるこのようなプラズマ処理の条件（例えばガス種，圧力，マイクロ波供給装置のパワー出力等）は，処理の種類などによって適宜設定されるが，一方で，プラズマ処理の条件を変えることによってプラズマ発生に対する処理室４内のインピーダンスを変更すると，それに伴って各方形導波管３５内を伝播するマイクロ波の波長（管内波長λｇ）も変化する性質がある。一方で，上述したように各方形導波管３５毎にスロット７０が所定の間隔（λｇ’／２）で設けられているため，プラズマ処理の条件によってインピーダンスが変わり，それによって管内波長λｇが変化すると，スロット７０同士の間隔（λｇ’／２）と，実際の管内波長λｇの半分の距離とが一致しなくなってしまう。その結果，各方形導波管３５の長手方向に沿って並べられた複数の各スロット７０から処理室４上面の各誘電体３２に効率良くマイクロ波を伝播できなくなってしまう。
そこで本発明の実施の形態にあっては，例えばガス種，圧力，マイクロ波供給装置のパワー出力等といった処理室４内で行われるプラズマ処理の条件によってインピーダンスが変わり，それによって変化した管内波長λｇを，各方形導波管３５の上面４５を下面（スロットアンテナ３１の上面）に対して昇降移動させることにより，修正する。即ち，処理室４内のプラズマ処理条件によって実際の管内波長λｇが短くなった場合は，昇降機構４６の回転ハンドル６２を回転操作することにより，方形導波管３５の上面４５をカバー体５０の内部において下降させる。このように，各方形導波管３５の下面に対する上面４５の高さｈを下げると，管内波長λｇが長くなるように変化し，スロット同士の間隔（λｇ’／２）と，実際の管内波長λｇの山部分と谷部分の位置間隔との間のずれを解消して，管内波長λｇの山部分と谷部分を各スロット７0の位置に一致させることができるようになる。また逆に，処理室４内のプラズマ処理条件によって実際の管内波長λｇが長くなった場合は，昇降機構４６の回転ハンドル６２を回転操作することにより，方形導波管３５の上面４５をカバー体５０の内部において上昇させる。このように，各方形導波管３５の下面に対する上面４５の高さｈを上げると，管内波長λｇが短くなるように変化し，スロット同士の間隔（λｇ’／２）と，実際の管内波長λｇの山部分と谷部分の位置間隔との間のずれを解消して，管内波長λｇの山部分と谷部分を各スロット７0の位置に一致させることができるようになる。
このように，方形導波管３５の上面４５を下面（スロットアンテナ３１の上面）に対して昇降移動させて，各方形導波管３５の下面に対する上面４５の高さｈを任意に変え，マイクロ波の管内波長λｇを変化させることにより，実際の管内波長λｇの山部分と谷部分の位置間隔を各スロット７０の位置に自在に一致させることができる。その結果，方形導波管３５の下面に形成した複数の各スロット７０から処理室４上面の各誘電体３２に効率良くマイクロ波を伝播させることができるようになり，基板Ｇの上方全体に均一な電磁界を形成でき，基板Ｇの表面全体に均一なプラズマ処理を行うことが可能になる。マイクロ波の管内波長λｇを変化させることにより，プラズマ処理の条件毎にスロット７０同士の間隔を変化させる必要がなくなるので，設備コストを低減でき，更に，同じ処理室４内で種類の異なるプラズマ処理を連続して行うことも可能となる。
加えて，この実施の形態のプラズマ処理装置１によれば，処理室４の上面にタイル状の誘電体３２を複数枚取り付けていることにより，各誘電体３２を小型化かつ軽量化することができる。このため，プラズマ処理装置１の製造も容易かつ低コストとなり，基板Ｇの大面化に対しての対応力を向上させることができる。また，各誘電体３２毎にスロット７０がそれぞれ設けてあり，しかも各誘電体３２一つ一つの面積は著しく小さく，かつ，その下面には凹部８０ａ〜８０ｇが形成されているので，各誘電体３２の内部にマイクロ波を均一に伝播させて，各誘電体３２の下面全体でプラズマを効率良く生成させることができる。そのため，処理室４内の全体で均一なプラズマ処理を行うことができる。
また，この実施の形態で示したように，誘電体３２を長方形に構成し，誘電体３２の横幅を例えば４０ｍｍとして誘電体中を伝播するマイクロ波の波長λｇ＝約６０ｍｍよりも狭くし，誘電体３２の長手方向の長さを例えば１８８ｍｍとして誘電体中を伝播するマイクロ波の波長λｇ＝約６０ｍｍよりも長くすることにより，表面波を誘電体３２の長手方向にのみ伝播させる構成とすることができる。その場合，誘電体３２の長手方向の両端部では表面波の反射による反射波と進行波との干渉により定在波が発生する。誘電体３２の幅方向の両縁部では，誘電体３２の横幅を例えば４０ｍｍとしているため，定在波の発生を押さえることができるようになる。また，誘電体３２の長手方向の両端部で発生する定在波による影響をなるべく抑制するためには，誘電体３２の下面両端部に配置される凹部８０ａ，８０ｇの深さは，スロット７０の真下に位置する凹部８０ｂ，８０ｆの深さと同程度が好ましい。また，誘電体３２の長手方向の端部における表面波の影響は，誘電体３２の下面に並べて配置された複数の凹部８０ａ〜８０ｇの間隔を調整することによっても小さくなり，その結果，誘電体３２の長手方向端部でも定在波の発生を最小限に抑制することが可能となる。その結果，プロセスウィンドウを広くすることができ，安定したプラズマ処理が可能となる。また，誘電体３２を支持する梁７５（支持部材）も細くできるので，各誘電体３２の下面の大部分が処理室４内に露出することとなり，処理室４内に電磁界を形成させる際に梁７５がほとんど邪魔とならず，基板Ｇの上方全体に均一な電磁界を形成でき，処理室４内に均一なプラズマを生成できるようになる。
また，この実施の形態のプラズマ処理装置１のように誘電体３２を支持する梁７５に処理ガスを供給するガス噴射口８５を設けても良い。また，この実施の形態で説明したように，梁７５を例えばアルミニウムなどの金属で構成すれば，ガス噴射口８５等の加工が容易である。
以上，本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが，本発明はここに示した形態に限定されない。例えば，方形導波管３５の上面４５を昇降させる昇降機構４６は，図示のようなガイド部５１と昇降部５２で構成されるものでなくても良く，シリンダーやその他の駆動機構を用いて方形導波管３５の上面４５を昇降させるものであっても良い。また，図示の形態では，方形導波管３５の上面４５を昇降させる形態を説明したが，方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１）を下降させることによっても，方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１）に対する上面４５の高さｈを変更することも考えられる。
また，各方形導波管３５の内部に，フッ素樹脂，Ａｌ２Ｏ３，石英等の誘電部材３６を配置した例を説明したが，各方形導波管３５の内部は空洞でも良い。なお，方形導波管３５の内部に誘電部材３６を配置した場合は，方形導波管３５の内部を空洞とした場合に比べ，管内波長λを短くすることができる。これにより，方形導波管３５の長手方向に沿って並べて配置される各スロット７０同士の間隔も短くできるので，それだけスロット７０の数も増やすことができる。それによって，誘電体３２を更に細かくして，設置枚数を更に増やすことができ，誘電体３２の小型化かつ軽量化，処理室４内全体での均一なプラズマ処理といった効果を更に向上させることができる。
なお，方形導波管３５内に誘電部材３６を配置した場合，方形導波管３５内の上部は，上面４５が昇降移動するために部分的に空洞となる。その場合，方形導波管３５内の誘電率は，誘電部材３６の誘電率と，方形導波管３５内の上部に存在する空気の誘電率との間の値となる。例えば誘電部材３６として誘電率が空気と比較的近いフッ素樹脂（空気の誘電率は約１，フッ素樹脂の誘電率は約２）を用いれば，方形導波管３５内の上部に形成される空洞の大きさの影響を少なくすることができ，逆に例えば誘電部材３６として誘電率が空気と大きく異なるＡｌ２Ｏ３（Ａｌ２Ｏ３の誘電率は約９）を用いれば，方形導波管３５内の上部に形成される空洞の大きさの影響を大きくすることができる。
また，図６に示すように，各誘電体２２の周囲において，第１の処理ガスとして例えばアルゴンガス供給源１００から供給されたＡｒガスを処理室４内に供給する１または２以上の第１のガス噴射口１２０と，第２の処理ガスとして例えばシランガス供給源１０１および水素ガス供給源１０２からから供給された成膜ガスを処理室４内に供給する１または２以上の第２のガス噴射口１２１をそれぞれ別に設けても良い。図示の例では，誘電体２２を支持している梁７５の下面から適当な距離をあけて，梁７５の下面と平行にパイプ１２２を支持部材１２３によって取り付けている。そして，第１のガス噴射口１２０を誘電体２２の下面近傍において支持部材１２３の側面に開口させ，アルゴンガス供給源１００から供給されたＡｒガスを，梁７５および支持部材１２３の内部を通して第１のガス噴射口１２０から処理室４内に供給する。また，第２のガス噴射口１２１をパイプ１２２の下面に開口させ，シランガス供給源１０１および水素ガス供給源１０２からから供給された成膜ガスを，梁７５，支持部材１２３およびパイプ１２２の内部を通して第２のガス噴射口１２１から処理室４内に供給する。
かかる構成によれば，成膜ガスを供給する第２のガス噴射口１２１を，Ａｒガスを供給する第１のガス噴射口１２０よりも下方に配置したことにより，誘電体２２の下面近傍でＡｒガスを供給し，誘電体２２の下面から下方に離れた位置で成膜ガスを供給することができる。これにより，誘電体２２の下面近傍においては，不活性なＡｒガスに対して比較的強い電界でプラズマを生成させることができるとともに，活性な成膜ガスに対しては，それよりも弱い電界とＡｒプラズマでプラズマを発生させることができるので，成膜ガスとしてのシランガスがプリカーサー（前駆体）としてＳｉＨ３ラジカルまで解離され，ＳｉＨ２ラジカルまでは過剰解離されないといった作用効果を享受できるようになる。
また，誘電体３２の下面に形成される複数の凹部の深さｄは，全てが同じ深さではなければ良く，例えば，複数の凹部の深さｄが全部異なっていても良いし，あるいは，複数の凹部のうち，一部の凹部の深さｄが異なっていても良い。例えば，図７に示すように，誘電体３２の下面に設けられた７つの凹部８０ａ〜８０ｇのうち，中央にある凹部８０ｄをもっとも深くして，残りの凹部８０ａ〜８０ｃと凹部８０ｅ〜８０ｇをいずれも同程度の深さｄに構成とすることも考えられる。
この図７に示す実施の形態では，凹部８０ａ〜８０ｃと凹部８０ｅ〜８０ｇの位置での誘電体３２の厚さｔ１は，マイクロ波の伝播を実質的に妨げない厚さに設定される。これに対して，凹部８０ｄの位置での誘電体３２の厚さｔ２は，マイクロ波を実質的に伝播させない厚さに設定される。これにより，先と同様に，一方の方形導波管３５のスロット７０の側に配置された凹部８０ａ〜８０ｃの位置におけるマイクロ波の伝播と，他方の方形導波管３５のスロット７０の側に配置された凹部８０ｅ〜８０ｇの位置におけるマイクロ波の伝播が，凹部８０ｄの位置でカットオフされて，お互いに干渉し合わなくなる。
なお，図５に示した実施の形態では，各凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄの関係を，スロット７０に最も近い凹部８０ｂ，８０ｆの深さｄ＜誘電体３２の長手方向両端に位置する凹部８０ａ，８０ｇの深さｄ＜スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄ＜スロット７０から最も遠い凹部８０ｄの深さｄとした例を説明したが，誘電体３２の長手方向の両端で発生する定在波の影響を考慮し，誘電体３２の長手方向両端の凹部８０ａ，８０ｇの深さｄを，スロット７０真下の凹部８０ｂ，８０ｆの深さｄとほぼ同程度にすることも考えられる。これら凹部８０ａ，８０ｇの深さｄと凹部８０ｂ，８０ｆの大小関係は，誘電体３２中を伝播するマイクロ波の減衰度および誘電体３２の長手方向両端で発生する定在波の影響等を検討して適宜決定すれば良い。
また，図５，７に示した実施の形態では，２つのスロット７０の間を跨ぐように取り付けられた誘電体３２の下面において，スロット７０間の中央に位置する凹部８０ｄをもっとも深くした例を示したが，２つのスロット７０の間において，中央に位置していない凹部８０ｃ，８０ｅの深さを最も深く形成しても良い。即ち，図８に示す実施の形態では，２つのスロット７０の間に形成された３つの凹部８０ｃ，８０ｄ，８０ｅのうち，スロット７０真下の凹部８０ｂ，８０ｆの内方に隣接して配置された凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄが，スロット７０間の中央に位置する凹部８０ｄの深さｄよりも深く構成されている。この実施の形態では，各凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄの関係は，スロット７０に最も近い凹部８０ｂ，８０ｆの深さｄ＜誘電体３２の長手方向両端に位置する凹部８０ａ，８０ｇの深さｄ＜スロット７０から最も遠い凹部８０ｄの深さｄ＜スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄとなっている。
かかる構成によれば，スロット７０から誘電体３２中を伝播したマイクロ波が処理室４内に入る際に誘電体３２の表面でマイクロ波のエネルギーで形成される電界の強度は，スロット７０から離れるに従って弱くなっていくが，スロット７０間の中央に位置する凹部８０ｄにおいては，２つのスロット７０の両方から伝播してきたマイクロ波のエネルギーが重畳して電界が形成される。このため，スロット７０からの距離に伴って電界強度が低下した状態でも，２つのスロット７０から伝播してきたマイクロ波のエネルギーが加算され，電界強度の低下が補われることになる。このように，２つのスロット７０の間において，中央に位置する凹部８０ｄの深さｄをスロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄよりも浅くすることにより，誘電体３２の下面全体においてほぼ均一にプラズマを生成させることができるようになる。
また，誘電体３２の下面に設ける凹部の数や凹部の形状，配置は任意である。誘電体３２の下面に１つの凹部を形成しても良いし，図示の例で説明したように，誘電体３２の下面に複数の凹部を形成しても良い。誘電体３２の下面に１つの凹部を形成する場合は，当該凹部の深さをスロット７０からの距離に応じて変化させ，凹部の深さがスロット７０から離れるほど深くなるように構成すればよい。また，誘電体３２の下面に複数の凹部を形成する場合，各凹部の形状が異なっていても良い。また，誘電体３２の下面に凸部を設けることで，誘電体３２の下面に凹部が形成されるようにしても良い。いずれにしても，誘電体３２の下面に凹部を設けて，誘電体３２の下面にほぼ垂直な壁面を形成すれば，当該垂直な壁面に伝播されたマイクロ波のエネルギーによってほぼ垂直の電界を形成させ，その近傍でプラズマを効率良く生成させることができ，プラズマの生成箇所も安定させることができる。
また，図示の形態では，誘電体３２が２つのスロット７０の間を跨ぐように取り付けられた例を示したが，誘電体とスロットの数を同じにし，各スロット７０ごとに一枚ずつ誘電体３２を配置させても良い。かかる場合も，誘電体の下面に１または複数の凹部を形成し，該凹部の深さがスロットからの距離に応じて変化するように構成すればよい。この場合も，誘電体の下面に１つの凹部を形成する場合は，当該凹部の深さをスロット７０からの距離に応じて変化させ，凹部の深さがスロット７０から離れるほど深くなるように構成すればよい。また，誘電体の下面に複数の凹部を形成する場合は，スロット７０から離れた位置に形成された凹部の深さが，スロット７０に近い位置に形成された凹部の深さよりも深くなる関係にすれば良い。例えば図９，１０に示すように，各凹部８０ａ〜８０ｇの中で，中央にある凹部８０ｄが方形導波管３５のスロット７０の真下に位置し，その両側に凹部８０ａ〜８０ｃと凹部８０ｅ〜８０ｇが配置されている。この場合，スロット７０に最も近い凹部８０ｄの深さｄが最も浅くなっており，凹部８０ａ〜８０ｃの深さｄと凹部８０ｅ〜８０ｇの深さｄは，スロット７０から離れるに従って深くなるように設定されている。なお，誘電体３２の長手方向両端に位置する凹部８０ａ，８０ｇの深さｄは，誘電体３２の長手方向の両端で発生する定在波の影響を考慮して，内方に位置する凹部（例えば凹部８０ｂ，８０ｆ）の深さｄよりも浅く形成しても良い。
また，各方形導波管３５の断面形状（矩形状）の長辺方向がＥ面で水平となり，短辺方向がＨ面で垂直となるように配置しても良い。なお，図示した実施の形態のうように方形導波管３５の断面形状（矩形状）の長辺方向をＨ面で垂直とし，短辺方向をＥ面で水平とするように配置すれば，各方形導波管３５同士の隙間を広くできるので，例えばガス配管９０や冷却水配管９１の配置がしやすく，また，方形導波管３５の本数を更に増やしやすい。
スロットアンテナ３１に形成されるスロット７０の形状は，種々の形状とすることができ，例えばスリット形状などでも良い。また，複数のスロット７０を直線上に配置する他，渦巻状や同心円状に配置したいわゆるラジアルラインスロットアンテナを構成することもできる。また，誘電体３２の形状は長方形でなくても良く，例えば正方形，三角形，任意の多角形，円板，楕円等としても良い。また，各誘電体３２同士は互いに同じ形状でも，異なる形状でも良い。
以上の実施の形態では，プラズマ処理の一例であるアモルファスシリコン成膜を行うものについて説明したが，本発明は，アモルファスシリコン成膜の他，酸化膜成膜，ポリシリコン成膜，シランアンモニア処理，シラン水素処理，酸化膜処理，シラン酸素処理，その他のＣＶＤ処理の他，エッチング処理にも適用できる。
図８で説明した実施の形態のように，２つのスロット７０の間に形成された３つの凹部８０ｃ，８０ｄ，８０ｅのうち，スロット７０真下の凹部８０ｂ，８０ｆの内方に隣接して配置された凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄを，スロット７０間の中央に位置する凹部８０ｄの深さｄよりも深く構成した誘電体３２について，各凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄに対する電界強度分布の依存性をシミュレーションした。この実施例では，誘電体３２の長手方向両端に位置する凹部８０ａ，８０ｇの深さｄ＝４ｍｍ，スロット７０に最も近い凹部８０ｂ，８０ｆの深さｄ＝２．５ｍｍ，スロット７０間の中央に位置する凹部８０ｄの深さｄ＝５ｍｍとし，スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄを４ｍｍ，６ｍｍ，８ｍｍに変化させた。電界強度を比較するために，各凹部８０ａ〜８０ｇ内での周期中の最大電界強度（Ｃｏｍｐｌｅｘ ＭａｇＥ）の平均値と，各凹部８０ａ〜８０ｇの中心での周期中の最大電界強度（Ｃｏｍｐｌｅｘ ＭａｇＥ）をそれぞれ求めたところ図１１（最大電界強度の平均値），図１０（最大電界強度）を得た。その結果，図１１，１２に示すように，各凹部８０ａ〜８０ｇ内の最大電界強度は，スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄを６ｍｍとしたときに最もばらつきが小さくなり，誘電体３２の下面全体においてほぼ均一にプラズマを生成させることができていた。
また，スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄを４〜８ｍｍの範囲で変化させ，凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄに対する，各凹部８０ａ〜８０ｇの電界強度平均値（Ａｖｅｒａｇｅ）と均一性（Ｕｎｉｆ（％））を調べた結果，図１３，図１４を得た。なお，図１３では，各凹部８０ａ〜８０ｇの電界強度平均値（Ａｖｅｒａｇｅ）と均一性（Ｕｎｉｆ（％））は，各凹部８０ａ〜８０ｇの周期中の最大電界強度（Ｃｏｍｐｌｅｘ ＭａｇＥ）から求めた。また，図１４では，各凹部８０ａ〜８０ｇの電界強度平均値（Ａｖｅｒａｇｅ）と均一性（Ｕｎｉｆ（％））は，各凹部８０ａ〜８０ｇの中心での周期中の最大電界強度（Ｃｏｍｐｌｅｘ ＭａｇＥ）から求めた。また，均一性（Ｕｎｉｆ（％））＝（各凹部８０ａ〜８０ｇの電界強度の最大値−最小値）／（２×電界強度平均値）とした。その結果，図１３，１４に示すように，各凹部８０ａ〜８０ｇ内の最大電界強度は，スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ，８０ｅの深さｄを６ｍｍとしたときに最も均一性が小さくなり，誘電体３２の下面全体においてほぼ均一にプラズマを生成させることができていた。
本発明は，例えばＣＶＤ処理，エッチング処理に適用できる。
本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の概略的な構成を示した縦断面図である。 蓋体の下面図である。 蓋体の部分拡大縦断面図である。 蓋体の下方から見た誘電体の拡大図である。 図４中のＸ−Ｘ線における誘電体の縦断面である。 第２のガス噴射口を第２の噴射口よりも下方に配置した実施の形態の説明図である。 別の実施の形態に係る図４中のＸ−Ｘ線における誘電体の縦断面である。 ２つのスロットの間において，中央に位置していない凹部の深さを最も深くした実施の形態に係る図４中のＸ−Ｘ線における誘電体の縦断面である。 一つのスロットに一枚の誘電体を配置させた実施の形態にかかる誘電体の拡大図である。 図９中のＸ−Ｘ線における誘電体の縦断面である。 実施例のシミュレーション結果を示すグラフであり，スロット真下の内方に隣接する凹部の深さを４ｍｍ，６ｍｍ，８ｍｍに変化させた場合についての，各凹部内での周期中の最大電界強度の平均値の変化を各凹部について示したグラフである。 実施例のシミュレーション結果を示すグラフであり，スロット真下の内方に隣接する凹部の深さを４ｍｍ，６ｍｍ，８ｍｍに変化させた場合についての，各凹部の中心での周期中の最大電界強度の変化を各凹部について示したグラフである。 実施例のシミュレーション結果を示すグラフであり，スロット真下の内方に隣接する凹部の深さに対する，各凹部の電界強度の平均値と，各凹部の電界強度の均一性を示すグラフである。 実施例のシミュレーション結果を示すグラフであり，スロット真下の内方に隣接する凹部の深さに対する，各凹部の中心での電界強度の平均値と，各凹部の中心での電界強度の均一性を示すグラフである。
符号の説明
Ｇ 基板
１ プラズマ処理装置
２ 処理容器
３ 蓋体
４ 処理室
１０ サセプタ
１１ 給電部
１２ ヒータ
１３ 高周波電源
１４ 整合器
１５ 高圧直流電源
１６ コイル
１７ 交流電源
２０ 昇降プレート
２１ 筒体
２２ べローズ
２３ 排気口
２４ 整流板
３０ 蓋本体
３１ スロットアンテナ
３２ 誘電体
３３ Ｏリング
３５ 方形導波管
３６ 誘電部材
４０ マイクロ波供給装置
４１ Ｙ分岐管
４５ 上面
４６ 昇降機構
５０ カバー体
５１ ガイド部
５２ 昇降部
５５ ガイドロッド
５６ 昇降ロッド
５７ ナット
５８ 孔部
６０ ガイド
６１ プレート
６２ 回転ハンドル
７０ スロット
７１ 誘電部材
７５ 梁
８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅ，８０ｆ，８０ｇ 凹部
８１ 壁面
８５ ガス噴射口
９０ ガス配管
９１ 冷却水配管
９５ 処理ガス供給源
１００ アルゴンガス供給源
１０１ シランガス供給源
１０２ 水素ガス供給源
１０５ 冷却水供給源

Claims (13)

  1. マイクロ波を導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ，誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて，基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって，
    前記誘電体の下面において，前記スロットに近い位置と，前記スロットから離れた位置とに凹部がそれぞれ形成され，前記スロットから離れた位置に形成された凹部の深さが，前記スロットに近い位置に形成された凹部の深さよりも深くなっていることを特徴とする，プラズマ処理装置。
  2. 前記誘電体は複数の誘電体で構成され，各誘電体の下面に１または複数の凹部がそれぞれ形成されていることを特徴とする，請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記誘電体が，長手方向の長さが誘電体中を伝播するマイクロ波の波長よりも長く，幅方向の長さが誘電体中を伝播するマイクロ波の波長よりも短い長方形に形成されていることを特徴とする，請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記誘電体の下面において，長手方向に沿って複数の凹部が並べて形成されていることを特徴とする，請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記誘電体が２つのスロットに跨って設けられ，それら２つのスロットの間に，最も深さの深い凹部が形成されていることを特徴とする，請求項４に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記２つのスロットの間において，中央に位置する凹部の深さが最も深いことを特徴とする，請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記２つのスロットの間において，中央に位置している凹部とスロットに最も近く位置している凹部との間にある凹部の深さが最も深いことを特徴とする，請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記誘電体の下面において，長手方向に沿って並べて形成された複数の凹部のうち，両端に位置する凹部の深さは，前記スロットの内方に位置する凹部の深さよりも浅いことを特徴とする，請求項５〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記複数の誘電体の周囲に，処理室内に処理ガスを供給する１または２以上のガス噴射口をそれぞれ設けたことを特徴とする，請求項２〜８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記複数の誘電体を支持する支持部材に，前記ガス噴射口を設けたことを特徴とする，請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記複数の誘電体の周囲に，処理室内に第１の処理ガスを供給する１または２以上の第１のガス噴射口と，処理室内に第２の処理ガスを供給する１または２以上の第２のガス噴射口をそれぞれ設けたことを特徴とする，請求項２〜８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記第１の噴射口と第２の噴射口の一方を他方よりも下方に配置したことを特徴とする，請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
  13. マイクロ波を導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ，誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて，基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって，
    前記誘電体の下面において，前記スロットに近い位置と，前記スロットから離れた位置とに凹部をそれぞれ形成し，前記スロットから離れた位置に形成する凹部の深さを，前記スロットに近い位置に形成する凹部の深さよりも深くすることにより，誘電体の下面におけるプラズマの生成を制御することを特徴とする，プラズマ処理方法。
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