JP5013393B2 - プラズマ処理装置と方法 - Google Patents

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発生させ，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所定のガス（プラズマ励起用の希ガスおよび／またはプラズマ処理用のガス）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。

特開２００４−２００６４６号公報 特開２００４−１５２８７６号公報

しかしながら，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，特に大型化した誘電体の製造が困難で製造コストが高くなってきている。また誘電体が大きく重くなると，それを支持する支持部材も強固な構造にしなければならないが，そうすると，処理室内に発生するプラズマが不均一になりやすいという問題がある。即ち，大型化した支持部材が邪魔となって，基板の上方全体に均一な電磁界が形成されることが阻害され，また，誘電体自体の面積が大きいため，処理ガスの種類や処理室内の圧力などといった各種条件によっては，誘電体の表面全体にマイクロ波を均一に伝播させることが困難な場合があった。

従って本発明の目的は，製造が容易で，しかも，処理室内に均一なプラズマを発生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，導波管に導入されたマイクロ波をスロットに通して誘電体に伝播させ，処理容器内に供給された所定の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，前記導波管を複数本並べて配置し，各導波管に複数のスロットをそれぞれ設け，各スロット毎に誘電体を設けたことを特徴とする，プラズマ処理装置が提供される。

また本発明によれば，導波管に導入されたマイクロ波をスロットに通して誘電体に伝播させ，処理容器内に供給された所定の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，前記導波管を複数本並べて配置し，各導波管に複数のスロットをそれぞれ設け，２以上の導波管毎に複数の誘電体をそれぞれ設け，２以上の導波管にそれぞれ形成されたスロットに各誘電体を跨って配置したことを特徴とする，プラズマ処理装置が提供される。

これらのプラズマ処理装置において，前記導波管は，例えば方形導波管である。また，前記複数の誘電体は，例えば方形の平板状である。前記誘電体が長方形であり，前記誘電体の横幅をマイクロ波の自由空間波長よりも狭くし，前記誘電体の長手方向の長さをマイクロ波の自由空間波長よりも長くしても良い。なお，例えば前記複数の誘電体の周囲に，処理容器内に所定のガスを供給する１または２以上のガス噴射口をそれぞれ設けることができる。また，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。

また本発明によれば，導波管に導入されたマイクロ波をスロットに通して誘電体に伝播させ，処理容器内に供給された所定の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，複数本並べて配置された各導波管にマイクロ波を導入し，各導波管にそれぞれ設けられた複数のスロットを通して，各スロット毎に設けられた前記誘電体にマイクロ波を伝播させることを特徴とする，プラズマ処理方法が提供される。

また本発明によれば，導波管に導入されたマイクロ波をスロットに通して誘電体に伝播させ，処理容器内に供給された所定の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，複数本並べて配置された導波管にマイクロ波を導入し，各導波管にそれぞれ設けられた複数のスロットを通して，２以上の導波管にそれぞれ形成されたスロットに跨って配置され，２以上の導波管毎にそれぞれ設けられた複数の誘電体にマイクロ波を伝播させ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，複数本の導波管に対して複数の誘電体を設けるか，あるいは，２以上の導波管毎にそれぞれ複数ずつの誘電体を設けたことにより，各誘電体を小型化かつ軽量化することができ，かつ，基板の大面化に対しての対応力を向上させることができる。このため，プラズマ処理装置の製造も容易かつ低コストとなる。また，各誘電体毎に１または２以上のスロットがそれぞれ設けてあり，しかも各誘電体の面積は著しく小さくできるため，誘電体の表面全体にマイクロ波を確実に伝播させることができる。また，誘電体を支持する支持部材も細くて済むので，基板の上方全体に均一な電磁界を形成でき，処理室内に均一なプラズマを発生できるようになる。

なお，誘電体を支持する支持部材に処理ガスを供給するガス噴射口を設ければ，処理室内の誘電体と基板との間に処理ガス供給用のシャワヘッドなどを配置する必要がなくなるので，装置を簡略化できる。また，シャワヘッドなどを省略することにより，誘電体と基板との距離を短くでき，成膜処理，エッチング速度の向上，装置の小型化，処理ガスの少量化がはかれる。

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。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の下面に支持された複数の誘電体２２の配置を示す下面図である。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。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，いずれも接地された状態になっている。

処理容器２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４が設けられている。このサセプタ４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容器２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５と，基板Ｇを所定の温度に加熱するヒータ６が設けられている。給電部５には，処理容器２の外部に設けられたバイアス印加用の高周波電源７がコンデンサなどを備えた整合器７’を介して接続されると共に，静電吸着用の高圧直流電源８がコイル８’を介して接続されている。ヒータ６には，同様に処理容器２の外部に設けられた交流電源９が接続されている。

サセプタ４は，処理容器２の外部下方に設けられた昇降プレート１０の上に，筒体１１を介して支持されており，昇降プレート１０と一体的に昇降することによって，処理容器２内におけるサセプタ４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１０との間には，べローズ１２が装着してあるので，処理容器２内の気密性は保持されている。

処理容器２の底部には，処理容器２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）によって処理容器２内の雰囲気を排気するための排気口１３が設けられている。また，処理容器２内においてサセプタ４の周囲には，処理容器２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１４が設けられている。

蓋体３は，例えばアルミニウムからなる蓋本体２０の下面にスロットアンテナ２１を取り付け，更にスロットアンテナ２１の下面に，複数枚の誘電体２２を取り付けた構成である。なお，蓋本体２０とスロットアンテナ２１は，一体的に構成される。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２０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２３と，後述する各スロット４０の周りに配置されたＯリング４１によって，処理容器２内の気密性が保持されている。

蓋本体２０の下面には，複数本の導波管２５が形成されている。この実施の形態では，何れも直線上に延びる６本の導波管２５を有しており，各導波管２５同士が互いに平行となるように並列に配置されている。また各導波管２５は，断面形状が方形状のいわゆる方形導波管に構成されており，例えばＴＥ１０モードの場合であれば，各導波管２５の断面形状（方形状）の長辺方向がＨ面で水平となり，短辺方向がＥ面で垂直となるように配置される。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。また各導波管２５の内部は，例えばＡｌ_２Ｏ_３，石英，フッ素樹脂などによって充填されている。

図２に示されるように，各導波管２５の端部には，分岐導波路２６が接続してあり，処理容器２の外部に設けられたマイクロ波供給装置２７で発生させた例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が，この分岐導波路２６を経て各導波管２５にそれぞれ導入される。その他，蓋本体２０の内部には，処理容器２の外部に設けられた冷却水供給源２８から冷却水が循環供給される水路２９と，同様に処理容器２の外部に設けられたガス供給源３０から所定のガスが供給されるガス流路３１が設けられている。本実施の形態においては，ガス供給源３０として，アルゴンガス供給源３５，成膜ガスとしてのシランガス供給源３６および水素ガス供給源３７が用意され，各々バルブ３５ａ，３６ａ，３７ａ，マスフローコントローラ３５ｂ，３６ｂ，３７ｂ，バルブ３５ｃ，３６ｃ，３７ｃを介して，ガス流路３１に接続されている。

蓋本体２０の下面に一体的に形成されたスロットアンテナ２１は，導電性を有する材質，例えばＡｌからなる。また，スロットアンテナ２１には，透孔としての複数のスロット４０が，等間隔に配置されている。各スロット４０同士の間隔は，例えばλｇ／２（λｇは，導波管内波長）に設定される。この形態では，各スロット４０は，平面視でスリット形状の長孔に形成され，各スロット４０の長手方向と導波管２５の長手方向とが一致するように，各スロット４０が直線上に並んで配置されている。また，各導波管２５毎に，それぞれ複数のスロット４０が形成され，図示の形態では，６本の各導波管２５について，それぞれ６個ずつのスロット４０が設けられており，合計で６×６＝３６箇所のスロット４０が，蓋本体２０の下面全体に均一に分布して配置されている。

図３に示されるように，蓋本体２０の下面とスロットアンテナ２１の上面との間には，各スロット４０を囲むように配置されたＯリング４１が設けられている。導波管２５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，このように各スロット４０を囲むようにＯリング３１が配置されているので，処理容器２内の気密性が保持される。

図２に示されるように，この形態では，スロットアンテナ２１の下面に対して，正方形の平板状をなす複数枚の誘電体２２を取り付けた構成になっている。各誘電体２２は，例えば石英ガラス，ＡｌＮ，Ａｌ_２Ｏ_３，サファイア，ＳｉＮ，セラミックス等からなる。各誘電体２２は，スロットアンテナ２１に形成された各スロット４０毎に一枚ずつ取り付けられている。このため図示の形態では，合計で６×６＝３６枚の誘電体２２が，蓋本体２０の下面全体に均一に分布して配置されている。

各誘電体２２は，格子状に形成された支持部材４５によって支持されることにより，スロットアンテナ２１の下面に取付けられた状態を維持している。支持部材４５は，例えばアルミニウムからなり，スロットアンテナ２１と共に接地された状態になっている。この支持部材４５によって各誘電体２２の下面周辺部を下から支持することにより，各誘電体２２の下面の大部分を処理容器２内に露出させた状態にさせている。

このように格子状に形成された支持部材４５の各交差点部分には，各誘電体２２の周囲において処理容器２内に所定のガスを供給するためのガス噴射口４６がそれぞれ設けられており，蓋本体２０の下面全体にガス噴射口４６が均一に分布して配置されている。先に説明した蓋本体２０内部のガス流路３１とこれら各ガス噴射口４６との間には，スロットアンテナ２１および支持部材４５を貫通するガス配管４７がそれぞれ設けてある。これにより，ガス供給源３０からガス流路３１に供給された所定のガスが，ガス配管４７を通ってガス噴射口４６から処理容器２内に噴射されるようになっている。

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，処理容器２内のサセプタ４上に基板Ｇを載置し，ガス供給源３０からガス流路３１からガス配管４７，ガス噴射口４６を経て所定のガス，例えばアルゴンガス／シランガス／水素の混合ガスを処理容器２内に供給しつつ，排気口１３から排気して処理容器２内を所定の圧力に設定する。この場合，蓋本体２０の下面全体に分布して配置されているガス噴射口４６から所定のガスを噴き出すことにより，サセプタ４上に載置された基板Ｇの表面全体に所定のガスを満遍なく供給することができる。

そして，このように所定のガスを処理容器２内に供給する一方で，ヒータ６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２７で発生させた例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が，分岐導波路２６を経て各導波管２５からそれぞれの各スロット４０を通じて，各誘電体２２に伝播される。こうして，各誘電体２２に伝播されたマイクロ波のエネルギーによって，処理容器２内に電磁界が形成され，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，例えば０．７ｅＶ〜２．０ｅＶの低電子温度，１０^１１〜１０^１３ｃｍ^−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える。アモルファスシリコン成膜の条件は，例えば処理容器２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，２００〜３００℃，好ましくは２５０℃〜３００℃，マイクロ波供給装置のパワーの出力については，５００〜５０００Ｗ，好ましくは１５００〜２５００Ｗが適当である。

このプラズマ処理装置１によれば，各導波管２５毎に複数の誘電体２２をそれぞれ設けたことにより，各誘電体２２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２２毎にスロット４０がそれぞれ設けてあり，しかも各誘電体２２一つ一つの面積は著しく小さくなるため，各誘電体２２の表面全体にマイクロ波を表面波として確実に伝播させることができる。大面積の誘電体の表面にマイクロ波を表面波として伝播させた場合，プロセス条件等により伝播状態にばらつきを生じ，均一なｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙがとれない場合がある。これに対して，このプラズマ処理装置１によれば，各誘電体２２の面積は著しく小さいので，各誘電体２２の表面全体にマイクロ波（表面）を均一に伝播させることができ，プロセスチャンバ全体として均一なプラズマ処理を行うことができる。それ故，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２２を支持する支持部材４６も細くできるので，各誘電体２２の下面の大部分が処理容器２内に露出することとなり，処理容器２内に電磁界を形成させる際に支持部材４６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，処理室内に均一なプラズマを発生できるようになる。

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２２を支持する支持部材４５に所定のガスを供給するガス噴射口４６を設ければ，処理室内に処理ガス供給用のシャワヘッドなどを配置する必要がなくなるので，装置を簡略化できる。また，シャワヘッドなどを省略することにより，誘電体２２と基板Ｇとの距離を短くでき，装置の小型化，所定のガスの少量化がはかれる。更に，誘電体２２と基板Ｇとの間に余計な部材がないので，プラズマの発生をより均一にできる。なお，この実施の形態で説明したように，支持部材４５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４６やガス配管４７等の加工がを容易である。

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。図示の形態では，６本の導波管２５のそれぞれに対して何れも６個ずつの誘電体２２を設けたが，導波管２５は任意の複数本で良く，また，各導波管２５のそれぞれに設けられる各誘電体２２の個数も，任意の複数個で良い。また，各導波管２５毎に設けられる誘電体２２の個数は互いに同じでも異なっていても良い。また，各誘電体２２毎にスロット３０を一つずつ設けた例を示したが，各誘電体２２毎に複数のスロット３０をそれぞれ設けても良いし，また，各誘電体２２毎に設けられるスロット３０の個数が異なっていても良い。

また図４に示すように，各導波管２５の断面形状（方形状）の短辺方向がＥ面で水平となり，長辺方向がＨ面で垂直となるように配置しても良い。その場合，スロットアンテナ２１に形成したスロット４０は，導波管２５の短辺方向であるＥ面に配置される。なお，図４に示した実施の形態は，導波管２５の断面形状（方形状）の短辺方向であるＥ面を水平とし，長辺方向であるＨ面を垂直とするように配置した点を除けば，先に図３等で説明した形態を同様の構成を有する。よって，図４中に共通の符号を付することにより，重複した説明を省略する。この図４に示した形態によれば，各導波管２５同士の隙間を広くできるので，例えば冷却水の水路２９を各導波管２５の側方に配置することができるようになる。また導波管２５の本数を更に増やしやすい。

スロットアンテナ２１に形成されるスロット４０の形状は，スリット形状に限らず種々の形状とすることができる。また，複数のスロット４０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２２の形状は正方形でなくても良く，例えば長方形，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２２同士は互いに同じ形状でも，異なる形状でも良い。

支持部材４５に形成されるガス噴射口４６は，必ずしも支持部材４５の各交差点部分に配置しなくてもよく，図５に示すように，各交差点部分の間において支持部材４５の下面にガス噴射口４６を配置して，各誘電体２２の周囲に所定のガスを供給するように構成しても良い。この場合，図５中に一点鎖線で示したように，各交差点部分の間において支持部材４５の下面に複数のガス噴射口４６を配置しても良い。また，支持部材４５の各交差点部分と各交差点部分の間の両方にガス噴射口４６を配置しても良い。

各誘電体２２を支持する支持部材４５は，格子状に形成されたものに限らない。例えば図６に示すように，各誘電体２２の下面隅角部を下方から支持する支持部材４５’を用いても良い。この場合も，支持部材４５’に処理ガスの噴射口４６’を同様に設けることにより，各誘電体２２の周囲に所定のガスを供給するができる。なお，図２等で説明した如き格子状に形成された支持部材４５を用いて，誘電体２２の下面周辺部を下から支持した場合は，誘電体２２の下面周辺部と格子状の支持部材４５との間にＯリング等を配置することにより，処理容器２内の気密性をより高精度に保てるといった利点がある。

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。

以上では，各導波管２５毎に複数の誘電体２２をそれぞれ設けた実施の形態を説明したが，２以上の導波管２５毎に複数の誘電体２２をそれぞれ設けても良い。図７は，２本の導波管２５毎に複数の誘電体２２をそれぞれ設けた実施にかかる蓋体３の下面図である。図８は，図７中のＸ−Ｘ断面における蓋体３の拡大縦断面図である。図９は，図７中のＹ−Ｙ断面における蓋体３の拡大縦断面図である。なお，一例として２本の導波管２５毎に複数の誘電体２２をそれぞれ設けた実施の形態を示したが，３以上の導波管２５毎に複数の誘電体２２をそれぞれ設けても良いことはもちろんである。

これら図７〜９に示す実施の形態では，先に図１，２で説明した実施の形態と同様に，蓋体３は，蓋本体２０の下面にスロットアンテナ２１を一体的に形成し，更にスロットアンテナ２１の下面に，複数枚のタイル状の誘電体２２を取り付けた構成である。先に図１，２で説明した実施の形態では，誘電体２２が正方形状であったのに対して，この実施の形態では，誘電体２２が長方形状をなしている。蓋本体２０及びスロットアンテナ２１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。

蓋本体２０の内部に形成された各方形導波管２５は，各方形導波管２５の断面形状（方形状）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，この実施の形態では，各方形導波管２５の内部は，例えばフッ素樹脂（例えばテフロン（登録商標））の誘電部材２５’がそれぞれ充填されている。なお，誘電部材２５’の材質は，フッ素樹脂の他，例えば，Ａｌ_２Ｏ_３，石英などの誘電材料も使用できる。

スロットアンテナ２１を構成する各方形導波管２５の下面には，透孔としての複数のスロット４０が，各方形導波管２５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（Ｇ５相当）では，各方形導波管２５毎に１２個ずつのスロット４０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２１全体で，１２個×６列＝７２箇所のスロット４０が，蓋本体２０の下面（スロットアンテナ２１）全体に均一に分布して配置されている。各スロット４０同士の間隔は，各方形導波管２５の長手方向において互いに隣接するスロット４０間が中心軸同士で例えばλｇ’／２（λｇ’は，２．４５ＧＨｚとした場合のマイクロ波の導波管内波長）となるように設定される。なお，各方形導波管２５に形成されるスロット４０の数は任意であり，例えば各方形導波管２５毎に１３個ずつのスロット４０を設け，スロットアンテナ２１全体で，１３×６列＝７８カ所のスロット４０を蓋本体２０の下面（スロットアンテナ２１）全体に均一に分布しても良い。

このようにスロットアンテナ２１の全体に均一に分布して配置された各スロット４０の内部には，例えばＡｌ_２Ｏ_３からなる誘電部材４０’がそれぞれ充填されている。なお，誘電部材４０’として，例えばフッ素樹脂，石英などの誘電材料を用いることもできる。また，これら各スロット４０の下方には，上述のようにスロットアンテナ２１の下面に取付けられた複数枚の誘電体２２がそれぞれ配置されている。各誘電体２２は，例えば石英ガラス，ＡｌＮ，Ａｌ_２Ｏ_３，サファイア，ＳｉＮ，セラミックス等の誘電材料で構成される。

この実施の形態では，各誘電体２２は，一つのマイクロ波供給装置２７に対してＹ分岐管２６を介して接続された２本の方形導波管２５を跨ぐようにそれぞれ配置される。前述のように，蓋本体２０の内部には全部で６本の方形導波管２５が平行に配置されており，各誘電体２２は，それぞれ２本ずつの方形導波管２５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２５の下面（スロットアンテナ２１）には，それぞれ１２個ずつのスロット４０が直列に並べて配置されており，各誘電体２２は，互いに隣接する２本の方形導波管２５（Ｙ分岐管２６を介して同じマイクロ波供給装置２７に接続された２本の方形導波管２５）の各スロット４０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２１の下面には，全部で１２個×３列＝３６枚の誘電体２２が取り付けられている。スロットアンテナ２１の下面には，これら３６枚の誘電体２２を１２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４５が設けられている。なお，各方形導波管２５の下面に形成するスロット４０の個数は任意であり，例えば各方形導波管２５の下面にそれぞれ１３個ずつのスロット４０を設け，スロットアンテナ２１の下面に，全部で１３個×３列＝３９枚の誘電体２２を配列させても良い。

梁４５は，各誘電体２２の周囲を囲むように配置されており，各誘電体２２をスロットアンテナ２１の下面に密着させた状態で支持している。梁４５は，例えばアルミニウムなどの非磁性の導電性材料からなり，スロットアンテナ２１および蓋本体２０と共に電気的に接地された状態になっている。この梁４５によって各誘電体２２の周囲を支持することにより，各誘電体２２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２２と各スロット４０の間は，Ｏリング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２０の内部に形成された各方形導波管２５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２２と各スロット４０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２２は，長手方向の長さＬが真空引きされた処理室４内におけるマイクロ波の自由空間波長λ＝約１２０ｍｍよりも長く，幅方向の長さＭが自由空間波長λよりも短い長方形に形成されている。なお，誘電体２２の長手方向の長さＬと，幅方向の長さＭを図７中に記入した。マイクロ波供給装置２７で例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させた場合，誘電体の表面を伝播するマイクロ波の波長λは自由空間波長λにほぼ等しくなる。このため，各誘電体２２の長手方向の長さＬは，１２０ｍｍよりも長く，例えば１８８ｍｍに設定される。また，各誘電体２２の幅方向の長さＭは，１２０ｍｍよりも短く，例えば４０ｍｍに設定される。

また，図８に示したように，各誘電体２２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２２の下面において，その長手方向に沿って７個の凹部５０，５０’が直列に並べて配置されている。これら各凹部５０，５０’は，平面視では（蓋体３を下から見た状態では）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５０，５０’の内側面は，ほぼ垂直な壁面になっている。

各凹部５０，５０’の深さは，全てが同じ深さである必要は無く，一部もしくは全部の深さが異なっていても良い。図８に示した実施の形態では，２つのスロット４０のちょうど中間に位置する凹部５０’の深さが最も深くなっており，その他の凹部５０の深さは，いずれも凹部５０’の深さよりも浅くなっている。これにより，凹部５０の位置での誘電体２２の厚さ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５０’の位置での誘電体２２の厚さは，いわゆるカットオフを生じさせることにより，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２５のスロット４０の側に配置された凹部５０の位置におけるマイクロ波の伝播と，他方の方形導波管２５のスロット４０の側に配置された凹部５０の位置におけるマイクロ波の伝播が，凹部５０’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２５のスロット４０から出たマイクロ波と，他方の方形導波管２５のスロット４０から出たマイクロ波の干渉が防止されている。

先に図１，２で説明した実施の形態と同様に，各誘電体２２を支持している梁４５の下面には，各誘電体２２の周囲において処理室４内に所定のガスを供給するためのガス噴射口４６がそれぞれ設けられている。ガス噴射口４６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４６が均一に分布して配置されている。

なお，複数の長方形状の誘電体２２を２つの導波管２５に跨るように配置した点，及び，各誘電体２２の下面に凹凸を形成した点を除けば，図７〜９に示す実施の形態は，先に図１，２で説明した実施の形態と概ね同様の構成を有している。そのため，同様の構成についての重複説明は省略する。

この図７〜９に示す実施の形態にかかるプラズマ処理装置１によっても，処理室４の上面にタイル状の誘電体２２を複数枚取り付けていることにより，各誘電体２２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２２毎にスロット４０がそれぞれ設けてあり，しかも各誘電体２２一つ一つの面積は著しく小さく，かつ，その下面には凹部５０，５０’が形成されているので，各誘電体２２の内部にマイクロ波を均一に伝播させて，各誘電体２２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，誘電体２２を支持する梁４５（支持部材）も細くできるので，各誘電体２２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４５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，蓋本体２０の下面全体に分布して配置されているガス噴射口４６から所定のガスを噴き出すことにより，基板Ｇの表面全体に所定のガスを満遍なく供給することができる。

なお，方形導波管２５に導入されたマイクロ波を各スロット４０から各誘電体２２に伝播させるに際して，スロット４０の大きさが充分でないと，マイクロ波が方形導波管２５からスロット４０内に入り込まなくなってしまう。しかしながら，この図７〜９に示す実施の形態では，各スロット４０内に例えばフッ素樹脂，Ａｌ_２Ｏ_３，石英などといった空気よりも誘電率の高い誘電部材４０’が充填されている。このため，スロット４０が十分な大きさを有していなくても，誘電部材４０’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４０と同様な機能を果すことになる。これにより，方形導波管２５に導入されたマイクロ波を各スロット４０から各誘電体２２に確実に伝播させることができる。

また，各誘電体２２の下面に凹部５０，５０’が形成されているので，誘電体２２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５０，５０’の内側面（壁面）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。また，誘電体２２の横幅を例えば４０ｍｍとしてマイクロ波の自由空間波長λ＝約１２０ｍｍよりも狭くし，誘電体２２の長手方向の長さを例えば１８８ｍｍとしてマイクロ波の自由空間波長λよりも長くしていることにより，表面波を誘電体２２の長手方向にのみ伝播させることができる。また，各誘電体２２の中央に設けられた凹部５０’により，２つのスロット４０から伝播されたマイクロ波同士の干渉が防がれる。

なお，各方形導波管２５の内部に，フッ素樹脂，Ａｌ_２Ｏ_３，石英等の誘電部材２５’を配置した例を説明したが，各方形導波管２５の内部は空洞でも良い。方形導波管２５の内部に誘電部材２５’を配置した場合は，方形導波管２５の内部を空洞とした場合に比べ，管内波長λｇを短くすることができる。これにより，方形導波管２５の長手方向に沿って並べて配置される各スロット４０同士の間隔も短くできるので，それだけスロット４０の数も増やすことができる。それによって，誘電体２２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２２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。

また，誘電体２２の下面に７つの凹部５０，５０’を設けた例を説明したが，誘電体２２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。各凹部の形状が異なっていても良い。また，誘電体２２の下面に凸部を設けることで，誘電体２２の下面に凹凸を形成しても良い。いずれにしても，誘電体２２の下面に凹凸を設けて，誘電体２２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。

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。 蓋体の下面に支持された複数の誘電体の配置を示す下面図である。 蓋体の部分拡大縦断面図である。 導波管の断面形状の短辺方向であるＥ面を水平とし，長辺方向であるＨ面を垂直とするように配置した実施の形態にかかる蓋体の部分拡大縦断面図である。 支持部材の下面に配置されるガス噴射口の説明図である。 各誘電体の下面隅角部を下方から支持するように構成した支持部材の説明図である。 複数の長方形状の誘電体を２つの導波管に跨るように配置した蓋体の下面図である。 図７中のＸ−Ｘ断面における蓋体の拡大縦断面図である。 図７中のＹ−Ｙ断面における蓋体の拡大縦断面図である。

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 サセプタ
５ 給電部
６ ヒータ
７ 高周波電源
８ 高圧直流電源
９ 交流電源
１０ 昇降プレート
１１ 筒体
１２ べローズ
１３ 排気口
１４ 整流板
２０ 蓋本体
２１ スロットアンテナ
２２ 誘電体
２３ Ｏリング
２５ 導波管
２６ 分岐導波路
２７ マイクロ波供給装置
２８ 冷却水供給源
２９ 水路
３０ ガス供給源
３１ ガス流路
４０ スロット
４１ Ｏリング
４５ 支持部材
４６ ガス噴射口
４７ ガス配管

Claims (10)

1. 導波管に導入されたマイクロ波をスロットに通して誘電体に伝播させ，処理容器内に供給された所定の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，
   前記導波管を複数本並べて配置し，各導波管に複数のスロットをそれぞれ設け，各スロット毎に誘電体を設けたことを特徴とする，プラズマ処理装置。
2. 導波管に導入されたマイクロ波をスロットに通して誘電体に伝播させ，処理容器内に供給された所定の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，
   前記導波管を複数本並べて配置し，各導波管に複数のスロットをそれぞれ設け，２以上の導波管毎に複数の誘電体をそれぞれ設け，
   ２以上の導波管にそれぞれ形成されたスロットに各誘電体を跨って配置したことを特徴とする，プラズマ処理装置。
3. 前記導波管は，方形導波管であることを特徴とする，請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記複数の誘電体は，方形の平板状であることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
5. 前記誘電体が長方形であり，前記誘電体の横幅をマイクロ波の自由空間波長よりも狭くし，前記誘電体の長手方向の長さをマイクロ波の自由空間波長よりも長くしたことを特徴とする，請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記複数の誘電体の周囲に，処理容器内に所定のガスを供給する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１〜５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
7. 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６に記載のプラズマ処理装置。
8. 導波管に導入されたマイクロ波をスロットに通して誘電体に伝播させ，処理容器内に供給された所定の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，
   複数本並べて配置された各導波管にマイクロ波を導入し，各導波管にそれぞれ設けられた複数のスロットを通して，各スロット毎に設けられた前記誘電体にマイクロ波を伝播させることを特徴とする，プラズマ処理方法。
9. 導波管に導入されたマイクロ波をスロットに通して誘電体に伝播させ，処理容器内に供給された所定の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，
   複数本並べて配置された導波管にマイクロ波を導入し，各導波管にそれぞれ設けられた複数のスロットを通して，
   ２以上の導波管にそれぞれ形成されたスロットに跨って配置され，２以上の導波管毎にそれぞれ設けられた複数の誘電体にマイクロ波を伝播させることを特徴とする，プラズマ処理方法。
10. 前記誘電体が長方形であり，前記誘電体の横幅がマイクロ波の自由空間波長よりも狭く，前記誘電体の長手方向の長さがマイクロ波の自由空間波長よりも長いことを特徴とする，請求項８または９に記載のプラズマ処理方法。

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