JPH09306900A - マイクロ波プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低パワーで、大面積かつ均一で高密度なプラ
ズマを発生させることができ、低温においても高品質な
処理が高速に行えるマクロ波プラズマ処理装置およびマ
イクロ波プラズマ処理方法を提供する。 【解決手段】 周囲を誘電体で大気側から分離されたプ
ラズマ発生室と、該プラズマ発生室の周囲に配され複数
のスロットを備えた無終端環状導波管を用いるマイクロ
波導入手段と、該プラズマ発生室に連結した処理室と、
該処理室内に設置される被処理基体の支持手段と、該プ
ラズマ発生室および該処理室内へのガス導入手段と、該
プラズマ発生室および該処理室の排気手段とを少なくと
も有するマイクロ波プラズマ処理装置において、該無終
端環状導波管の周長（Ｌ_g）、該無終端環状導波管内の
マイクロ波の波長（λ_g）、該誘電体の周長（Ｌ_s）、及
び該誘電体内を伝搬する表面波の波長（λ_s）が Ｌ_s／λ_s＝（２ｎ＋１）Ｌ_g／λ_g （ｎは０又は自然数）で示される関係となるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波プラズ
マ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。さらに詳
しくは、大面積基体を低温で高速に高品質処理すること
ができる、高密度かつ大面積で均一なプラズマを発生で
きるマイクロ波プラズマ処理装置およびプラズマ処理方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波をプラズマ生起用の励起源と
して使用するプラズマ処理装置としては、ＣＶＤ装置、
エッチング装置、アッシング装置等が知られている。

【０００３】こうしたいわゆるマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置を使用する成膜は、例えば次のように行われる。
すなわち、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置のプラズマ発
生室および成膜室（処理室）内にガスを導入し、同時に
マイクロ波エネルギーを投入してプラズマ発生室内にプ
ラズマを発生させ、ガスを励起・分解して、成膜室（処
理室）内に配された基体上に堆積膜を形成する。

【０００４】また、いわゆるマイクロ波プラズマエッチ
ング装置を使用する被処理基体のエッチング処理は、例
えば次のようにして行われる。すなわち、該装置の処理
室内にエッチャントガスを導人し、同時にマイクロ波エ
ネルギーを投人して該エッチャントガスを励起・分解し
て該処理室内にプラズマを発生させ、これにより該処理
室内に配された被処理基体の表面をエッチングする。

【０００５】マイクロ波プラズマ処埋装置においては、
ガスの励起源としてマイクロ波を使用することから、電
子を高い周波数をもつ電界により加速でき、ガス分子を
効率的に電離・励起させることができる。それゆえ、マ
イクロ波プラズマ処理装置においては、ガスの電離効
率、励起効率および分解効率が高く、高密度のプラズマ
を比較的容易に形成し得る利点や、低温で高速に高品質
処理できるといった利点を有する。また、マイクロ波が
誘電体を透過する性質を有することから、プラズマ処理
装置を無電極放電タイプのものとして構成でき、このた
め高清浄なプラズマ処理を行えるという利点もある。

【０００６】こうしたマイクロ波プラズマ処理装置の更
なる高速化のために、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）を利用したプラズマ処理装置が実用化されてきてい
る。ＥＣＲは、磁束密度８７．５ｍＴの場合、磁力線の
周りを電子が回転する電子サイクロトロン周波数が、マ
イクロ波の一般的な周波数２．４５ＧＨｚと一致し、電
子がマイクロ波を共鳴的に吸収して加速され、高密度プ
ラズマが発生する現象である。こうしたＥＣＲプラズマ
処理装置においては、マイクロ波導入手段と磁界発生手
段の構成の代表的なものとして次の４つの構成が知られ
ている。

【０００７】すなわち、（ｉ）導波管を介して伝搬され
るマイクロ波を被処理基体の対向面から透過窓を介して
円筒状のプラズマ発生室に導入し、プラズマ発生室の中
心軸と同軸の発散磁界をプラズマ発生室の周辺に設けら
れた電磁コイルを介して導入する構成、（ii）導波管を
介して伝送されるマイクロ波を被処理基体の対向面から
釣鐘状のプラズマ発生室に導入し、プラズマ発生室の中
心軸と同軸の磁界をプラズマ発生室の周辺に設けられた
電磁コイルを介して導入する構成、（iii）円筒状スロ
ットアンテナの一種であるリジターノコイルを介してマ
イクロ波を周辺からプラズマ発生室に導入し、プラズマ
発生室の中心軸と同軸の磁界をプラズマ発生室の周辺に
設けられた電磁コイルを介して導入する構成、（iv）導
波管を介して伝送されるマイクロ波を被処理基体の対向
面から平板状のスロットアンテナを介して円筒状のプラ
ズマ発生室に導入し、アンテナ平面に平行なループ状磁
界を平面アンテナの背面に設けられた永久磁石を介して
導入する構成が知られている。

【０００８】マイクロ波プラズマ処理装置の例として、
近年、マイクロ波の均一で効率的な導入装置として複数
のスロットが内側面に形成された環状導波管を用いた装
置が提案されている（USP5487875）。このマイクロ波プ
ラズマ処理装置の一例を図１に、そのプラズマ発生機構
を図２に、それぞれ模式的断面図として示す。５０１は
プラズマ発生室、５０２はプラズマ発生室（５０１）を
大気側と分離する誘電体、５０３はマイクロ波をプラズ
マ発生室（５０１）に導入するためのスロット付無終端
環状導波管、５０４はプラズマ発生用ガス導入手段、５
１１はプラズマ発生室（５０１）に連結した処理室、５
１２は被処理基体、５１３は被処理基体（５１２）の支
持体、５１４は被処理基体（５１２）を加熱するヒー
タ、５１５は処理用ガス導入手段、５１６は排気口、５
２１はマイクロ波を左右に分配するブロック、５２２は
スロット、５２３は環状導波管（５０３）内に導入され
たマイクロ波、５２４は環状導波管（５０３）内を伝搬
するマイクロ波、５２５はスロット（５２２）を通り誘
電体（５０２）を透してプラズマ発生室（５０１）ヘ導
入されたマイクロ波の漏れ波、５２６はスロット（５２
２）を通り誘電体（５０２）内を伝搬するマイクロ波の
表面波、５２７は漏れ波により生成したプラズマ、５２
８は表面波により生成したプラズマである。

【０００９】プラズマの発生および処理は以下のように
して行なう。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
（５０１）内および処理室（５１１）内を真空排気す
る。続いて、プラズマ発生用ガスをガス導入手段（５０
４）を介して所定の流量でプラズマ発生室（５０１）内
に導入する。次に、排気系（不図示）に設けられたコン
ダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室
（５０１）内を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源
（不図示）から所望の電力を環状導波管（５０３）を介
してプラズマ発生室（５０１）内に供給する。この際、
環状導波管（５０３）内に導入されたマイクロ波（５２
３）は、分配ブロック（５２１）で左右に二分配され、
自由空間よりも長い管内波長をもって伝搬する。この伝
搬するマイクロ波（５２４）の管内波長の１／２又は１
／４毎に設置されたスロット（５２２）から誘電体（５
０２）を透してプラズマ発生室（５０１）に導入された
漏れ波（５２５）は、スロット（５２２）近傍のプラズ
マ（５２７）を生成する。また、誘電体（５０２）の表
面に垂直な直線に対してブリュースタ角以上の角度で入
射したマイクロ波は、第一の誘電体（５０２）表面で全
反射し、誘電体（５０２）内部を表面波（５２６）とし
て伝搬する。表面波（５２６）のしみだした電界によっ
てもプラズマ（５２８）が生成する。この時に処理用ガ
ス導入管（５１５）を介して処理用ガスを処理室（５１
１）内に導入しておくと、処理用ガスは発生した高密度
プラズマにより励起され、この励起されたガスによって
支持体（５１３）上に載置された被処理基体（５１２）
の表面が処理される。この際、用途に応じて、プラズマ
発生用ガス導入手段（５０４）から処理用ガスを導入し
てもよい。

【００１０】図３及び図４に、環状動波管５０３とプラ
ズマ発生室５０１との関係を概略的に示す。図３及び図
４において、図１及び図２と同じ部分には同じ符号を付
してある。また、図３は模式的斜視図、図４は模式的断
面図である。なお、図３及び図４は要部のみ示してあ
る。

【００１１】このようなマイクロ波プラズマ処理装置を
用いることにより、マイクロ波パワー１ｋＷ以上で、直
径３００ｍｍ以上の大口径空間に均一に、電子温度３ｅ
Ｖ以下、電子密度１０¹²／ｃｍ³以上の低温高密度プラ
ズマを発生させることができ、ガスを充分に反応させ活
性な状態で基板に供給できるので、低温でも高品質で高
速な処理が可能になる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１及
び図２に示すような低温高密度プラズマを発生するマイ
クロ波プラズマ処理装置を用いて低温で処理を行う場
合、更に低パワーで更に大口径空間に更に高密度なプラ
ズマを発生させ、より低温でより高品質な処理、例え
ば、成膜、エッチング或いはアッシングをより高速に行
うことができる装置及び方法が求められている。

【００１３】本発明の目的は、低パワーで、大面積かつ
均一で高密度なプラズマを発生させることができ、低温
においても高品質な処理が高速に行えるマクロ波プラズ
マ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理方法を提供す
ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、周囲を誘電体
で大気側から分離されたプラズマ発生室と、該プラズマ
発生室の周囲に配され複数のスロットを備えた無終端環
状導波管を用いるマイクロ波導入手段と、該プラズマ発
生室に連結した処理室と、該処理室内に設置される被処
理基体の支持手段と、該プラズマ発生室および該処理室
内へのガス導入手段と、該プラズマ発生室および該処理
室の排気手段とを少なくとも有するマイクロ波プラズマ
処理装置であって、該無終端環状導波管の周長
（Ｌ_g）、該無終端環状導波管内のマイクロ波の波長
（λ_g）、該誘電体の周長（Ｌ_s）、及び該誘電体内を伝
搬する表面波の波長（λ_s）が Ｌ_s／λ_s＝（２ｎ＋１）Ｌ_g／λ_g （ｎは０又は自然数）で示される関係をほぼ満たすマイ
クロ波プラズマ処理装置に関する。

【００１５】本発明は、周囲を誘電体で大気側から分離
されたプラズマ発生室と、該プラズマ発生室の周囲に配
され複数のスロットを備えた円筒状の無終端環状導波管
を用いるマイクロ波導入手段と、該プラズマ発生室に連
結した処理室と、該処理室内に設置される被処理基体の
支持手段と、該プラズマ発生室および該処理室内へのガ
ス導入手段と、該プラズマ発生室および該処理室の排気
手段とを少なくとも有するマイクロ波プラズマ処理装置
であって、該無終端環状導波管の中心半径（Ｒ _g）、該
無終端環状導波管内のマイクロ波の波長（λ_g）、誘電
体の中心半径（Ｒ _s）、及び該誘電体内を伝搬する表面
波の波長（λ_s）が Ｒ_s／λ_s＝（２ｎ＋１）Ｒ_g／λ_g （ｎは０又は自然数）で示される関係をほぼ満たすマイ
クロ波プラズマ処理装置に関する。

【００１６】本発明は、周囲を第一の誘電体で大気側か
ら分離されたプラズマ発生室と、該プラズマ発生室の周
囲に配され複数のスロットを備えた無終端環状導波管を
用いるマイクロ波導入手段と、該プラズマ発生室に連結
した処理室と、該処理室内に設置される被処理基体の支
持手段と、該プラズマ発生室および該処理室内へのガス
導入手段と、該プラズマ発生室および該処理室の排気手
段とを少なくとも有するマイクロ波プラズマ処理装置で
あって、該環状導波管の内部は第一の誘電体と同じ若し
くは異なる第二の誘電体で充填されているマイクロ波プ
ラズマ処理装置に関する。

【００１７】本発明は、周囲を誘電体で大気側から分離
されたプラズマ発生室と、該プラズマ発生室の周囲に配
され複数のスロットを備えた無終端環状導波管を用いる
マイクロ波導入手段と、該プラズマ発生室に連結した処
理室と、該処理室内に設置される被処理基体の支持手段
と、該プラズマ発生室および該処理室内へのガス導入手
段と、該プラズマ発生室および該処理室の排気手段とを
少なくとも有するマイクロ波プラズマ処理装置を用い、
該無終端環状導波管の周長（Ｌ_g）、該無終端環状導波
管内のマイクロ波の波長（λ_g）、該誘電体の周長
（Ｌ_s）、及び該誘電体内を伝搬する表面波の波長
（λ_s）が Ｌ_s／λ_s＝（２ｎ＋１）Ｌ_g／λ_g （ｎは０又は自然数）で示される関係をほぼ満たすよう
にして被処理基体にプラズマ処理を施すマイクロ波プラ
ズマ処理方法に関する。

【００１８】加えて本発明は、周囲を誘電体で大気側か
ら分離されたプラズマ発生室と、該プラズマ発生室の周
囲に配され複数のスロットを備えた円筒状の無終端環状
導波管を用いるマイクロ波導入手段と、該プラズマ発生
室に連結した処理室と、該処理室内に設置される被処理
基体の支持手段と、該プラズマ発生室および該処理室内
へのガス導入手段と、該プラズマ発生室および該処理室
の排気手段とを少なくとも有するマイクロ波プラズマ処
理装置を用い、該無終端環状導波管の中心半径
（Ｒ_g）、該無終端環状導波管内のマイクロ波の波長
（λ_g）、誘電体の中心半径（Ｒ_s）、及び該誘電体内を
伝搬する表面波の波長（λ_s）が Ｒ_s／λ_s＝（２ｎ＋１）Ｒ_g／λ_g （ｎは０又は自然数）で示される関係をほぼ満たすよう
にして被処理基体にプラズマ処理を施すマイクロ波プラ
ズマ処理方法に関する。

【００１９】さらに本発明は、周囲を第一の誘電体の壁
で大気側から分離されたプラズマ発生室と、該プラズマ
発生室の周囲に配され複数のスロットを備えた無終端環
状導波管を用いるマイクロ波導入手段と、該プラズマ発
生室に連結した処理室と、該処理室内に設置される被処
理基体の支持手段と、該プラズマ発生室および該処理室
内へのガス導入手段と、該プラズマ発生室および該処理
室の排気手段とを少なくとも有するマイクロ波プラズマ
処理装置であって、該環状導波管の内部は第一の誘電体
と同じ若しくは異なる第二の誘電体で充填されたマイク
ロ波プラズマ処理装置内に、該被処理基体を載置し、プ
ラズマ処理するマイクロ波プラズマ処理方法に関する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。

【００２１】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の一
例を図５に、そのプラズマ発生機構を図６に示す。１０
１はプラズマ発生室、１０２はプラズマ発生室（１０
１）を大気側から分離する誘電体、１０３はマイクロ波
をプラズマ発生室（１０１）に導入するためのスロット
付無終端環状導波管、１０４はプラズマ発生用ガス導入
手段、１１１はプラズマ発生室に連結した処理室、１１
２は被処理基体、１１３は被処理基体（１１２）の支持
体、１１４は被処理基体（１１２）を加熱するヒータ、
１１５は処理用ガス導入手段、１１６は排気口である。
１２１はマイクロ波を左右に分配するブロック、１２２
はスロット、１２３は環状導波管（１０３）内に導入さ
れたマイクロ波、１２４は環状導波管（１０３）内を伝
搬するマイクロ波、１２５はスロット（１２２）を通り
誘電体（１０２）を透してプラズマ発生室（１０１）へ
導入されたマイクロ波の漏れ波、１２６はスロット（１
２２）を通り誘電体（１０２）内を伝搬するマイクロ波
の表面波、１２７は漏れ波により生成したプラズマ、１
２８は表面波により生成したプラズマである。

【００２２】プラズマの発生および処理は以下のように
して行なう。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
（１０１）内および処理室（１１１）内を真空排気す
る。続いて、プラズマ発生用ガスをガス導入手段（１０
４）を介して所定の流量でプラズマ発生室（１０１）内
に導入する。次に、排気系（不図示）に設けられたコン
ダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室
（１０１）内および処理室（１１１）内を所定の圧力に
保持する。マイクロ波電源（不図示）から所望の電力
を、環状導波管（１０３）を介してプラズマ発生室（１
０１）内に供給し、プラズマ発生室（１０１）内にプラ
ズマを発生させる。その際、環状導波管（１０３）内に
導入されたマイクロ波（１２３）は、分配ブロック（１
２１）で左右に二分配され、環状導波管（１０３）内を
伝搬する。この伝搬するマイクロ波（１２４）の管内波
長の１／２又は１／４毎に設置されたスロット（１２
２）から誘電体（１０２）を透してプラズマ発生室（１
０１）に導入された漏れ波（１２５）は、スロット（１
２２）近傍のプラズマ（１２７）を生成する。また、誘
電体（１０２）の表面に垂直な直線に対してブリュース
タ角以上の角度で入射したマイクロ波は、誘電体（１０
２）表面で全反射し、誘電体（１０２）内部を表面波
（１２６）として伝搬する。表面波（１２６）のしみだ
した電界によってもプラズマ（１２８）が生成する。

【００２３】図１及び図２に示される装置の場合、表面
波（５２６）は伝搬途中で励起されないので、生成した
プラズマ（５２８）は、漏れ波（５２５）によるプラズ
マ（５２７）よりも薄くなる。しかし、図５及び図６に
示される本発明の装置の場合には、表面波（１２６）の
波長の１／２毎にスロット（１２２）の位置が合うよう
に、環状導波管（１０３）の管内波長と周長とを最適化
している。これにより、表面波（１２６）は伝搬途中に
他のスロットからの漏れ波（１２５）と干渉して増幅
し、生成したプラズマ（１２８）は、前述の装置の場合
よりも濃く、かつ均一になる。この時に処理用ガス導入
管（１１５）を介して処理用ガスを処理室（１１１）内
に導入しておくと、処理用ガスは発生した高密度プラズ
マにより励起され、この励起されたガスによって支持体
（１１３）上に載置された被処理基体（１１２）の表面
が処理される。この際、用途に応じて、プラズマ発生用
ガス導入手段（１０４）から処理用ガスを導入してもよ
い。

【００２４】以上に述べた本発明のマイクロ波プラズマ
処理装置においては、環状導波管（１０３）の周長（Ｌ
_g）、該環状導波管内のマイクロ波（１２４）の波長
（λ_g）、誘電体（１０２）の周長（Ｌ_s）、及び該誘電
体内を伝搬する表面波（１２６）の波長（λ_s）が、 Ｌ_s／λ_s＝（２ｎ＋１）Ｌ_g／λ_g （ｎは０又は自然数）で示される関係をほぼ満たすこと
により、誘電体中を伝搬するマイクロ波の表面波が周期
的に励起され、より強く効率的に伝搬し、低パワーで、
大面積かつ均一で高密度なプラズマを生成できる。上式
の関係は±１０％の範囲内で満たされることが好まし
い。

【００２５】環状導波管（１０３）が円筒状の環状であ
る場合は、該環状導波管の中心半径（Ｒ_g）、該環状導
波管内のマイクロ波の波長（λ_g）、誘電体の中心半径
（Ｒ_s）及び該誘電体内を伝搬する表面波の波長（λ_s）
が Ｒ_s／λ_s＝（２ｎ＋１）Ｒ_g／λ_g （ｎは０又は自然数）で示される関係をほぼ満たすこと
により、誘電体中を伝搬するマイクロ波の表面波が周期
的に励起され、より強く効率的に伝搬し、低パワーで、
大面積かつ均一で高密度なプラズマを生成できる。上式
の関係は±１０％の範囲内で満たされることが好まし
い。

【００２６】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の別
の好適な一例を、図７に、そのプラズマ発生機構を図８
に示す。図７及び図８において、図５及び図６に示され
ている符号と同じ部材は同じものを示すので説明は省略
する。

【００２７】図７及び図８に示される装置においては、
プラズマ発生室１０１を大気側から分離する誘電体（第
一の誘電体）１０２とは別に、環状導波管１０３内に第
二の誘電体を充填している点が前述の装置と異なってい
る。

【００２８】図１に示される装置の場合、表面波５２６
は伝搬途中で励起されないので、生成したプラズマ５２
８は、漏れ波５２５によるプラズマ５２７よりも薄くな
るが、図７に示される装置の場合には、表面波１２６の
波長の１／２毎にスロット１２２の位置が合うように、
第二の誘電体７０４の誘電率を最適化することにより、
表面波１２６は伝搬途中に他のスロットからの漏れ波１
２５と干渉して増幅し、生成したプラズマ１２８は、図
１の場合よりも濃く、かつ均一になる。この時に処理用
ガス導入手段１１５を介して処理用ガス処理室１１１内
に導入しておくと処理用ガスは発生した高密度プラズマ
により励起され、支持体１１３上に載置された被処理基
体１１２の表面を処理する。なお、この場合も、用途に
応じてプラズマ発生用ガス導入口１０５に処理用ガスを
導入してもよい。

【００２９】なお、マイクロ波電源（不図示）より所望
の電力を、第二の誘電体７０４で充填された環状導波管
１０３を介して、第一の誘電体１０２を透して、プラズ
マ発生室１０１内に供給することにより、プラズマ発生
室１０１内にプラズマが発生する。この際、環状導波管
２０３内に導入されたマイクロ波１２３は、分配ブロッ
ク１２１で左右に二分配され、第二の誘電体７０４内を
自由空間よりも短い波長をもって伝搬する。管内波長の
１／２または１／４毎に設置されたスロット１２２から
第一の誘電体１０２を透してプラズマ発生室１０１に導
入された漏れ波１２５は、スロット１２２から第一の誘
電体１０２を透してプラズマ発生室１０１に導入された
漏れ波１２５は、スロット１２２近傍のプラズマ１２７
を生成する。また、第一の誘電体１０２の表面に垂直な
直線に対してブリュースタ角以上の角度で入射したマイ
クロ波は、第一の誘電体１０２表面で全反射し、第一の
誘電体１０２内部を表面波１２６として伝搬する。表面
波１２６のしみ出した電界によってもプラズマ１２８が
生成する。

【００３０】以上述べたように、環状導波管の内部に、
プラズマ発生室を大気から分離する第一の誘電体と同
じ、若しくは、異なる第二の誘電体を充填し、特に第一
と第二の誘電体の誘電率の比を、略略、第一と第二の誘
電体の周長の比の２乗の逆数に等しくすることにより、
第一の誘電体中を伝搬するマイクロ波の表面波が周期的
に励起されるのでより強く効率的に伝搬し、より低パワ
ーでより大面積均一により高密度なプラズマを生成でき
る。

【００３１】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び
処理方法において用いられるマイクロ波周波数は、０．
８ＧＨｚ乃至２０ＧＨｚの範囲から適宜選択することが
できる。

【００３２】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置にお
いて用いられる導波管の形状は、円筒状のものでも、プ
ラズマ発生室の形状によって円盤状や多角形など他の形
でもよい。

【００３３】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及び
処理装置及び処理方法において用いられる誘電体として
は、ＳｉＯ₂ 系の石英や各種ガラス、Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，Ｎａ
Ｃｌ，ＬｉＦ，ＣａＦ₂ ，ＢａＦ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，Ａｌ
Ｎ，ＭｇＯなどの無機物、ポリエチレン、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリテン、ポリ
スチレン、ポリアミド、ポリイミドなどの有機物のフィ
ルム、シートなどが適用可能である。

【００３４】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置およ
び処理方法において、より低圧で処理するために磁界発
生手段を用いてもよい。本発明のマイクロ波プラズマ処
理装置および処理方法において用いられる磁界として
は、ミラー磁界なども適用可能であるが、スロット付環
状導波管の複数のスロットの中心を含む面に節面を持ち
基板支持体にほぼ垂直な磁力線を持ちスロット近傍の磁
界の磁束密度は基板近傍の磁界の磁束密度よりも大きい
カスプ磁界が最適である。磁界発生手段としては、コイ
ルや永久磁石等が使用可能である。コイルを用いる場合
には過熱防止のため水冷機構や空冷などの冷却手段を用
いてもよい。このような磁界発生手段によって、スロッ
ト近傍の磁界をマイクロ波の周波数のほぼ３．５７×１
０^-11（Ｔ／Ｈｚ）倍の磁束密度に制御することが好ま
しい。この倍率の数値は±１０％以内にあることが望ま
しい。

【００３５】また、処理のより高品質化のため、紫外光
などの光エネルギーを被処理基体の表面に照射してもよ
い。光源としては、被処理基体または該基体上に付着し
たガスに吸収される光を放射するものなら適用可能であ
り、エキシマレーザ、エキシマランプ、希ガス共鳴線ラ
ンプ、低圧水銀ランプなどが適当である。

【００３６】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法にお
けるプラズマ発生室内および処理室内の圧力は、通常、
０．０００２〜１０Torrの範囲から、特に成膜の場合は
１mTorr〜１００mTorr、エッチングの場合は０．２mTor
r〜１００mTorr、アッシングの場合は１００mTorr〜１
０Torrの範囲から選択することが好ましい。

【００３７】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法によ
る堆積膜の形成は、使用するガスを適宜選択することに
より、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、Ｔｉ
Ｎ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＭｇＦ₂等の絶縁膜、ａ−Ｓ
ｉ、poly−Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ等の半導体膜、Ａ
ｌ、Ｗ、ＭＯ、Ｔｉ、Ｔａ等の金属膜など、各種の堆積
膜を効率よく形成することが可能である。

【００３８】本発明のプラズマ処理方法により処理する
被処理基体は、半導体であっても、導電性のものであっ
ても、あるいは電気絶縁性のものであってもよい。ま
た、耐熱性の低いプラスチック等にも適用可能である。

【００３９】導電性基体としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、
Ａｌ、ＭＯ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ
等の金属、又はこれらの合金、例えば真鍮やステンレス
鋼などが挙げられる。

【００４０】絶縁性基体としては、ＳｉＯ₂系の石英や
各種ガラス、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＦ、Ｃ
ａＦ₂、ＢａＦ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＭｇＯ等の無機
物、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、
セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、
ポリイミド等の有機物のフィルムやシートなどが挙げら
れる。

【００４１】薄膜形成用ガス（処理用ガス）としては、
一般に公知のガスが使用できる。プラズマの作用で容易
に分解され単独でも堆積し得るガスは、化学量論的組成
の達成やプラズマ発生室内の膜付着防止のため、成膜室
（処理室）内の処理用ガス導入手段などを介して成膜室
（処理室）内ヘ導入することが望ましい。また、プラズ
マの作用で容易に分解されにくく単独では堆積し難いガ
スは、プラズマ発生室内のプラズマ発生用ガス導手段を
介してプラズマ発生室内ヘ導入することが望ましい。

【００４２】ａ−Ｓｉ、poly−Ｓｉ、ＳｉＣ等のＳｉ系
半導体薄膜を形成する場合は、処理用ガス導入手段を介
して導入するＳｉ原子を含有する原料としては、ＳｉＨ
₄、Ｓｉ₂Ｈ₆等の無機シラン類，テトラエチルシラン
（ＴＥＳ）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）、ジメチル
シラン（ＤＭＳ）等の有機シラン類、ＳｉＦ₄、Ｓｉ₂Ｆ
₆、ＳｉＨＦ₃、ＳｉＨ₂Ｆ₂、ＳｉＣｌ₄、Ｓｉ₂Ｃｌ₆、
ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨ₃Ｃｌ、ＳｉＣｌ₂
Ｆ₂等のハロシラン類など、常温常圧でガス状態である
もの又は容易にガス化し得るものが挙げられる。また、
この場合のプラズマ発生用ガス導入手段を介して導入す
るプラズマ発生用ガスとしては、Ｈ₂、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ等が挙げられる。

【００４３】Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂等のＳｉ化合物系薄膜
を形成する場合は、処理用ガス導入手段を介して導入す
るＳｉ原子を含有する原料としては、ＳｉＨ₄、Ｓｉ₂Ｈ
₆等の無機シラン類、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、オクタメチ
ルシクロテトラシラン（ＯＭＣＴＳ）等の有機シラン
類、ＳｉＦ₄、Ｓｉ₂Ｆ₆、ＳｉＨＦ₃、ＳｉＨ₂Ｆ₂、Ｓｉ
Ｃｌ₄、Ｓｉ₂Ｃｌ₆、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、Ｓｉ
Ｈ₃Ｃｌ、ＳｉＣｌ₂Ｆ₂等のハロシラン類など、常温常
圧でガス状態であるもの又は容易にガス化し得るものが
挙げられる。また、この場合のプラズマ発生用ガス導入
手段を介して導入する原料としては、Ｎ₂、ＮＨ₃、Ｎ₂
Ｈ₄、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、Ｏ₂、
Ｏ₃、Ｈ₂Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ₂等が挙げられる。

【００４４】Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ等の金属薄膜
を形成する場合は、処理用ガス導入手段を介して導入す
る金属原子を含有する原料としては、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ
ｌ）、トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジ
メチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）、タン
グステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）₆）、モリブデンカル
ボニル（Ｍｏ（ＣＯ）₆）、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）等の有機金
属、ＡｌＣｌ₃、ＷＦ₆、ＴｉＣｌ₃、ＴａＣｌ₅等のハロ
ゲン化金属などが挙げられる。また、この場合のプラズ
マ発生用ガス導入手段を介して導入するプラズマ発生用
ガスとしては、Ｈ₂、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、
Ｒｎ等が挙げられる。

【００４５】Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、
ＴｉＮ、ＷＯ₃等の金属化合物薄膜を形成する場合は、
処理用ガス導入手段を介して導入する金属原子を含有す
る原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ
ｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、トリイソ
ブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）、ジメチルアルミニ
ウムハイドライド（ＤＭＡｌＨ）、タングステンカルボ
ニル（Ｗ（ＣＯ）₆）、モリブデンカルボニル（Ｍｏ
（ＣＯ）₆）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧａ）等の有機金属、ＡｌＣ
ｌ₃、ＷＦ₆、ＴｉＣｌ₃、ＴａＣｌ₅等のハロゲン化金属
などが挙げられる。また、この場合のプラズマ発生用ガ
ス導入手段を介して導入する原料ガスとしては、Ｏ₂、
Ｏ₃、Ｈ₂Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ₂、Ｎ₂、ＮＨ₃、Ｎ
₂Ｈ₄、へキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）等が挙げら
れる。

【００４６】また、本発明のマイクロ波プラズマ処理装
置および処理方法を表面改質にも適用する場合は、使用
するガスを適宜選択することにより、例えば、基体もし
くは表面層としてＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｔａ等を使
用してこれら基体もしくは表面層の酸化処理あるいは窒
化処理、さらにはＢ、Ａｓ、Ｐ等のドーピング処理など
が可能である。

【００４７】さらに、本発明において採用する成膜技術
はクリーニング方法にも適用できる。この場合、酸化物
あるいは有機物や重金属などのクリーニングに使用する
こともできる。

【００４８】被処理基体を酸化表面処理する場合は、プ
ラズマ発生用ガス導入手段を介して導入する酸化性ガス
としては、Ｏ₂、Ｏ₃、Ｈ₂Ｏ、ＮＯ、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ₂等が
挙げられる。また、基体を窒化表面処理する場合は、プ
ラズマ発生用ガス導入手段を介して導入する窒化性ガス
としては、Ｎ₂、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｈ₄、ヘキサメチルジシラザ
ン（ＨＭＤＳ）等が挙げられる。この場合は、成膜しな
いので、処理用ガス導入手段を介して処理用ガスは導入
しないが、もしくはプラズマ発生用ガス導入手段を介し
て導入するガスと同様のガスを処理用ガス導入手段を介
して導入する。

【００４９】被処理基体表面の有機物をクリーニングす
る場合は、プラズマ発生用ガス導入手段から導入するク
リーニング用ガスとしては、Ｏ₂、Ｏ₃、Ｈ₂Ｏ、ＮＯ、
Ｎ₂Ｏ、ＮＯ₂等が挙げられる。また、被処理基体表面の
無機物をクリーニングする場合は、プラズマ発生用ガス
導入手段から導入するクリーニング用ガスとしては、Ｆ
₂、ＣＦ₄、ＣＨ₂Ｆ₂、Ｃ₂Ｆ₆、ＣＦ₂Ｃｌ₂、ＳＦ₆、Ｎ
Ｆ₃等が挙げられる。この場合も、成膜しないので、成
膜用ガス導入手段を介して原料ガスは導入しないか、も
しくはプラズマ発生用ガス導入手段を介して導入するガ
スと同様のガスを成膜用ガス導入手段を介して導入す
る。

【００５０】以下、より具体的な実施形態を挙げて本発
明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
なく、本発明の主旨の範囲において適宜、変形や組み合
せ可能である。

【００５１】実施形態１ 本発明の一例である図５及び図６に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を例に説明する。

【００５２】誘電体（１０２）は、誘電率３．８の石英
からなり中心径が２９９ｍｍである。環状導波管（１０
３）は、内壁断面の寸法が図５中においてｓ＝２７ｍ
ｍ、ｔ＝７５ｍｍとし、中心径を３３５ｍｍとした。こ
の環状導波管（１０３）の材質は、機械的強度を保つた
めステンレス鋼で構成し、その内壁面にはマイクロ波の
伝搬損失を抑えるため銅をコーティングし、その上にさ
らに銀をコーティングした二層メッキを施している。環
状導波管（１０３）には、マイクロ波をプラズマ発生室
（１０１）ヘ導入するためのスロット（１２２）が形成
されている。このスロットの形状は、長さ５３ｍｍ、幅
３ｍｍの矩形であり、環状導波管（１０３）内のマイク
ロ波（１２４）の波長の１／４間隔に形成されている。
この環状導波管内の波長（λ_g）は、使用するマイクロ
波の周波数と導波管の断面の寸法とに依存するが、周波
数２．４５ＧＨｚのマイクロ波および上記の寸法の環状
導波管を用いた場合は約２１０ｍｍである。このとき、
誘電体内を伝搬する表面波の波長（λ_s）は６３ｍｍで
ある。本実施形態で使用した環状導波管（１０３）で
は、スロットは約５２．５ｍｍ間隔で２０個形成されて
いる。環状導波管（１０３）には、４Ｅチューナ、方向
性結合器、アイソレータ、２．４５ＧＨｚの周波数を持
つマイクロ波電源（不図示）が順に接続されている。

【００５３】本実施形態の装置を用いたプラズマの発生
及び処理は次のようにして行なう。排気系（不図示）を
介してプラズマ発生室（１０１）内および処理室（１１
１）内を真空排気する。続いて、プラズマ発生用ガスを
ガス導入手段（１０４）を介して所定の流量でプラズマ
発生室（１０１）内に導入する。次いで、排気系（不図
示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調
整し、プラズマ発生室（１０１）内および処理室（１１
１）内を所定の圧力に保持する。次に、マイクロ波電源
（不図示）から所望の電力を、環状導波管（１０３）を
介して誘電体（１０２）を透してプラズマ発生室（１０
１）内に供給し、プラズマ発生室（１０１）内にプラズ
マを発生させる。この時に処理用ガス導入手段（１１
５）を介して処理用ガスを処理室（１１１）内に導入し
ておくと、処理用ガスは発生した高密度プラズマにより
励起され、この励起されたガスにより支持体（１１３）
上に載置された被処理基体（１１２）の表面が処理され
る。その際、用途に応じて、プラズマ発生用ガス導入手
段（１０４）から処理用ガスを導入してもよい。

【００５４】図５及び図６に示した本実施形態のマイク
ロ波プラズマ処理装置を使用して、Ａｒ流量：５００sc
cm、圧力：１０mTorr、マイクロ波パワー：３．０ｋＷ
の条件でプラズマを発生させ、得られたプラズマの計測
を行った。プラズマの計測は、シングルプローブ法によ
り次のようにして行った。プローブに印加する電圧を−
５０〜＋５０Ｖの範囲で変化させ、プローブに流れる電
流をＩ−Ｖ測定器により測定し、得られたＩ−Ｖ曲線か
らラングミュアらの方法により電子密度・電子温度・プ
ラズマ電位を算出した。その結果、電子密度は３．３×
１０¹²／ｃｍ³±４．１％（φ２００面内）であり、高
密度で均一なプラズマが形成されていることが確認され
た。

【００５５】実施形態２ プラズマ発生室の中心と基体との間隔を実施形態１の装
置と比較して１００ｍｍ離してある以外は、実施形態１
と同様なプラズマ処理装置を作製した。本実施形態の装
置（隔離プラズマ処理装置）は、プラズマ発生領域とは
隔離された位置に被処理基体が配されるように基体支持
手段が設けられている。ここで、「プラズマ発生領域と
は隔離された位置」とは、プラズマ密度が最密部の好ま
しくは１／１０以下になる位置をいう。本実施形態の装
置におけるプラズマの発生および処理については実施形
態１と同様に行うことができる。

【００５６】実施形態３ 本発明の一例である光アシストマイクロ波プラズマ処理
装置を図９に示す。３０１はプラズマ発生室、３０２は
プラズマ発生室（３０１）を大気側から分離する石英管
（誘電体）、３０３はマイクロ波をプラズマ発生室（３
０１）に導入するためのスロット付無終端環状導波管、
３０４はプラズマ発生用ガス導入手段、３１０は多孔透
明拡散板、３１１はプラズマ発生室に連結した処理室、
３１２は被処理基体、３１３は被処理基体（３１２）の
支持体、３１４は被処理基体（３１２）を加熱するヒー
タ、３１５は処理用ガス導入手段、３１６は排気口、３
１７は被処理基体（３１２）の表面に少なくとも紫外光
を照射するための照明手段、３１８は照明手段（３１
７）からの可視紫外光をプラズマ発生室（３０１）を通
して処理室（３１１）ヘ導入する光導入窓である。

【００５７】プラズマの発生および処理は次のようにし
て行なう。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
（３０１）内および処理室（３１１）内を真空排気す
る。続いて、照明手段（３１７）からの可視紫外光を光
導入窓（３１８）を通して被処理基体（３１２）の表面
に照射すると共に被処理基体（３１２）を所望の温度に
保持する。さらに、プラズマ発生用のガスをガス導入手
段（３０４）を介して所定の流量でプラズマ発生室（３
０１）内に導入する。次いで、排気系（不図示）に設け
られたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラ
ズマ発生室（３０１）内を所定の圧力に保持する。次
に、プラズマ発生室（３０１）内にマイクロ波電源（不
図示）から所望の電力を環状導波管（３０３）を介して
供給し、プラズマ発生室（３０１）内にプラズマを発生
させる。この時に処理用ガス導入手段（３１５）を介し
て処理用ガスを処理室（３１１）内に導入しておくと、
処理用ガスは発生した高密度プラズマにより励起され、
この励起されたガスにより支持体（３１３）上に載置さ
れた被処理基体（３１２）の表面が処理される。この
時、基体表面は紫外光により活性化されるので、より高
品質な処理が可能になる。その際、用途に応じて、プラ
ズマ発生用ガス導入手段（３０４）から処理用ガスを導
入してもよい。

【００５８】照明手段（３１７）の光源としては、低圧
水銀ランプ、キセノン−水銀ランプ、重水素ランプ、Ａ
ｒ共鳴線ランプ、Ｋｒ共鳴線ランプ、Ｘｅ共鳴線ラン
プ、エキシマランプ、エキシマレーザ、Ａｒ⁺レーザ高
調波、Ｎ₂レーザ、ＹＡＧレーザ高調波など、基体表面
または基体表面に付着したガス若しくは前駆体に吸収さ
れる波長を有する光源であればいずれも使用可能であ
る。

【００５９】実施形態４ 本発明の一例であるバイアスプラズマ処理装置を図１０
に示す。４０１はプラズマ発生室、４０２はプラズマ発
生室（４０１）を大気側から分離する誘電体、４０３は
マイクロ波をプラズマ発生室（４０１）に導入するため
のスロット付無終端環状導波管、４０４はプラズマ発生
用ガス導入手段、４１１はプラズマ発生室に連結した処
理室、４１２は被処理基体、４１３は被処理基体（４１
２）の支持体、４１４は被処理基体（４１２）を加熱す
るヒータ、４１５は処理用ガス導入手段、４１６は排気
口、４１９は支持体（４１３）にバイアスを印加する高
周波供給手段である。

【００６０】プラズマの発生および処理は次のようにし
て行なう。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
（４０１）内および処理室（４１１）内を真空排気す
る。続いて、ヒータ（４１４）により被処理基体（４１
２）を所望の温度に加熱、保持する。さらに、プラズマ
発生用のガスをガス導入手段（４０４）を介して所定の
流量でプラズマ発生室（４０１）内に導入する。次い
で、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバル
ブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室（４０１）内お
よび処理室（４１１）内を所定の圧力に保持する。次
に、プラズマ発生室（４０１）内にマイクロ波電源（不
図示）から所望の電力を、環状導波管（４０３）を介し
て供給し、プラズマ発生室（４０１）内にプラズマを発
生させる。さらに、高周波供給手段（４１９）によって
支持体（４１３）に高周波を印加することにより被処理
基体表面に自己バイアスが発生する。この時に処理用ガ
ス導入管（４１５）を介して処理用ガスを処理室（４１
１）内に導入しておくと、処理用ガスは発生した高密度
プラズマにより励起され、発生したイオンは自己バイア
スにより加速され、この加速されたイオンにより支持体
（４１３）上に載置された被処理基体（４１２）の表面
が処理される。その際、用途に応じて、プラズマ発生用
ガス導入手段（４０４）から処理用ガスを導入してもよ
い。

【００６１】高周波供給手段（４１９）の周波数は、放
電安定性および自己バイアスの点で１００ｋＨｚ〜２０
ＭＨｚが好適であり、１〜５ＭＨｚがより好ましい。

【００６２】実施形態５ 本発明の一例であるマイクロ波プラズマ処理装置を図７
に示す。先述したように、１０１はプラズマ発生室、１
０２はプラズマ発生室１０１を大気側から分離する第一
の誘電体、１０３はマイクロ波をプラズマ発生室１０１
に導入するためのスロット付無終端環状導波管、７０４
は環状導波管１０３内に充填された第二の誘電体、１０
４はプラズマ発生用ガス導入手段、１１１はプラズマ発
生室に連結した処理室、１１２は被処理基体、１１３は
基体１１２の支持体、１１４は基体１１２を加熱するヒ
ータ、１１５は処理用ガス導入手段、１１６は排気であ
る。

【００６３】環状導波管１０３は、内壁断面の寸法がＷ
ＲＴ−２規格導波管と同じ２７ｍｍ×９６ｍｍとし、中
心径を３５４ｍｍとした。環状導波管１０３の材質は、
機械的強度を保つためステンレス綱で構成されていて、
その内壁面にはマイクロ波の伝搬損失を抑えるため銅を
コーティングした上に更に銀をコーティングした二層メ
ッキが施されている。環状導波管１０３の内部には第二
の誘電体７０４として石英が充填されている。環状導波
管１０３には、マイクロ波をプラズマ発生室１０１へ導
入するためのスロットが形成されている。スロットの形
状は長さ２１ｍｍ、幅２ｍｍの矩形であり、管内波長の
１／４間隔に形成されている。管内波長は、使用するマ
イクロ波の周波数と、第二の誘電体の誘電率と、導波管
の断面の寸法とに依存するが、周波数２．４５ＧＨｚの
マイクロ波と、石英と、上記の寸法の導波管とを用いた
場合には約８０ｍｍである。使用した環状導波管１０３
では、スロットは約２０ｍｍ間隔で５６個形成されてい
る。環状導波管１０３には、４Ｅチューナ、方向性結合
器、アイソレータ、２．４５ＧＨｚの周波数を持つマイ
クロ波電源（不図示）が順に接続されている。

【００６４】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。排気系（不図示）を介してプラズマ発生１０
１内及び処理室１１１内を真空排気する。続いて、プラ
ズマ発生用ガスをプラズマ発生用ガス導入手段１０４を
介して所定の流量でプラズマ発生室１０１内に導入す
る。次に、排気系（不図示）に設けられたコンダクタン
スバルプ（不図示）を調整し、プラズマ発生室１０１内
及び処理室１１１内を所定の圧力に保持する。マイクロ
波電源（不図示）より所望の電力を、第二の誘電体７０
４が充填された環状導波管１０３を介して、第一の誘電
体１０２を透して、プラズマ発生室１０１内に供給する
ことにより、プラズマ発生室１０１内にプラズマが発生
する。この時に処理用ガス導入手段１１５を介して処理
用ガスを処理室１１１内に導入しておくと処理用ガスは
発生した高密度プラズマにより励起され、支持体１１３
上に載置された被処理基体１１２の表面を処理する。こ
の際用途に応じて、プラズマ発生用ガス導入手段１０４
に処理用ガスを導入してもよい。

【００６５】図７に示したマイクロ波プラズマ処理装置
を使用して、Ａｒ流量５００ｓｃｃｍ、圧力１０ｍＴｏ
ｒｒ、マイクロ波パワー３．０ｋＷの条件でプラズマを
発生させ、得られたプラズマの計測を行った。プラズマ
計測は、シングルプローブ法により以下のようにして行
った。プローブに印加する電圧を−５０から＋５０Ｖの
範囲で変化させ、プローブに流れる電流をＩ−Ｖ測定器
により測定し、得られたＩ−Ｖ曲線からラングミュアら
の方法により電子密度、電子温度、プラズマ電位を算出
した。その結果、電子密度は３．２×１０¹²／ｃｍ³ ±
４．３％（φ２００面内）であり、高密度で均一なプラ
ズマが形成されていることが確認された。

【００６６】実施形態６ 本発明の一例である隔離プラズマ処理装置を図１１に示
す。２０１はプラズマ発生室、２０２はプラズマ発生室
２０１を大気側から分離する第一の誘電体、２０３はマ
イクロ波をプラズマ発生室２０１に導入するためのスロ
ット付環状導波管、１１０１は環状導波管２０３内に充
填された第二の誘電体、２０４はプラズマ発生用ガス導
入手段、２１１はプラズマ発生室に連結した処理室、２
１２は被処理基体、２１３は基体２１２の支持体、２１
４は基体２１２を加熱するヒータ、２１５は処理用ガス
導入手段、２１６は排気口である。プラズマ−基体間隔
を装置例１と比較し１００ｍｍ離してある。

【００６７】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室２
０１内及び処理室２１１内を真空排気する。続いてプラ
ズマ発生用のガスをプラズマ発生用ガス導入手段２０４
を介して所定の流量でプラズマ発生室２０１内に導入す
る。次に排気系（不図示）に設けられたコンダクタンス
バルブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室２０１内を
所定の圧力に保持する。プラズマ発生室２０１内にマイ
クロ波電源（不図示）より所望の電力を第二の誘電体１
１０１が充填された環状導波管２０３を介して供給する
ことにより、プラズマ発生室２０１内に更に高密度プラ
ズマが発生する。この時に処理用ガス導入手段２１５を
介して処理用ガスを処理室２１１内に導入しておくと処
理用ガスは、発生した高密度プラズマにより励起された
プラズマ発生用ガスと反応し、支持体２１３上に載置さ
れた被覆基体２１２の表面を処理する。この際用途に応
じて、プラズマ発生用ガス導入手段２０４に処理用ガス
を導入してもよい。

【００６８】実施形態７ 本発明の一例である光アシストプラズマ処理装置を図１
２に示す。３０１はプラズマ発生室、３０２はプラズマ
発生室３０１を大気側から分離する石英管、３０３はマ
イクロ波をプラズマ発生室３０１に導入するための環状
導波管、１２０１は環状導波管内に充填された第二の誘
電体、３０４はプラズマ発生用ガス導入手段、３０１は
多孔透明拡散板、３１１はプラズマ発生室に連結したプ
ラズマ発生室、３１２は被処理基体、３１３は基体３１
２の支持体、３１４は基体３１２を加熱するヒータ、３
１５は処理用ガス導入手段、３１６は排気、３１７は基
体３１２の表面に紫外光を照射するための照明系、３１
８は照明系３１７からの可視紫外光をプラズマ発生室３
０１を通して処理室３１１へ導入する光導入窓である。

【００６９】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室３
０１内及び処理室３１１内を真空排気する。続いて照明
系３１７からの可視紫外光を光導入窓３１８を通して基
体３１２表面に照射すると共に基体３１２を所望の温度
に保持する。さらにプラズマ発生用のガスをプラズマ発
生用ガス導入手段３０４を介して所定の流量でプラズマ
発生室３０１内に導入する。次に排気系（不図示）に設
けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プ
ラズマ発生室３０１内を所定の圧力に保持する。プラズ
マ発生室３０１内にマイクロ波電源（不図示）より所望
の電力を第二の誘電体１２０１が充填された環状導波管
３０３を介して供給することによりプラズマ発生室３０
１内にプラズマが発生する。この時に処理用ガス導入手
段３１５を介して処理用ガスを発生室３１１内に導入し
ておくと処理用ガスは発生した高密度プラズマにより励
起され、支持体３１３上に載置された被処理基体３１２
の表面を処理する。この時表面は紫外光により活性化さ
れるので、より高品質な処理が可能になる。この際用途
に応じて、プラズマ発生用ガス導入手段３０４に処理用
ガスを導入してもよい。

【００７０】照明系３１７の光源としては、低圧水銀ラ
ンプ、キセノン−水銀ランプ、重水素ランプ、Ａｒ共鳴
線ランプ、Ｋｒ共鳴線ランプ、Ｘｅ共鳴線ランプ、エキ
シマランプ、エキシマレーザ、Ａｒ＋レーザ高調波、Ｎ
₂ レーザ、ＹＡＧレーザ高調波など、基体表面もしくは
基体表面に付着したガス又は前駆体に吸収される波長を
有する光源ならいずれのものも使用可能である。

【００７１】実施形態８ 本発明の一例であるバイアスプラズマ処理装置を図１３
に示す。４０１はプラズマ発生室、４０２はプラズマ発
生室４０１を構成する第一の誘電体、４０３はマイクロ
波をプラズマ発生室４０１に導入するための環状導波
管、１３０１は環状導波管４０３内に充填された第二の
誘電体、４０４はプラズマ発生用ガス導入手段、４１１
はプラズマ発生室に連結したプラズマ発生室、４１２は
被処理基体、４１３は基体４１２の支持体、４１４は基
体４１２を加熱するヒータ、４１５は処理用ガス導入手
段、４１６は排気、４１９は基体支持体４１３にバイア
スを印加する高周波供給手段である。

【００７２】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室４
０１内及び処理室４１１内を真空排気する。続いてヒー
タ４１４を介して基体４１２を所望の温度に加熱、保持
する。さらにプラズマ発生用のガスをプラズマ発生用ガ
ス導入手段４０４を介して所定の流量でプラズマ発生室
４０１内に導入する。次に排気系（不図示）に設けられ
たコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズマ
発生室４０１内を所定の圧力に保持する。プラズマ発生
室４０１内にマイクロ波電源（不図示）より所望の電力
を第二の誘電体１３０１が充填された環状導波管４０３
を介して供給することによりプラズマ発生室４０１内に
プラズマが発生する。更に高周波供給手段４１９を介し
て基体支持体４１３に高周波を印加することにより基体
表面に自己バイアスが発生する。この時に処理用ガス導
入手段４１５を介して処理用ガスを発生室４１１内に導
入しておくと処理用ガスは発生した高密度プラズマによ
り励起され、発生したイオンは自己バイアスにより加速
され、支持体４１３上に載置された被処理基体４１２の
表面を処理する。この際用途に応じて、プラズマ発生用
ガス導入手段４０４に処理用ガスを導入してもよい。

【００７３】高周波供給手段４１９の周波数は、１００
ｋＨｚから２０ＭＨｚ、就中１ＭＨｚから５ＭＨｚが放
電安定性・自己バイアスの点で最適である。

【００７４】

【実施例】以下、上述の本発明のマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置を用いた種々の成膜例を説明する。もちろん、
本発明は以下の具体例に限定されない。

【００７５】実施例１ 図５に示すマイクロ波プラズマ処理装置（実施形態１）
を使用し、光磁気ディスク用窒化シリコン膜の形成を行
った。

【００７６】被処理基体（１１２）としては、１．２μ
ｍ幅グルーブ付きのポリカーボネート（ＰＣ）基板（φ
３．５インチ）を使用した。まず、ＰＣ基板（１１２）
を支持体（１１３）上に設置した後、排気系（不図示）
を介してプラズマ発生室（１０１）及び処理室（１１
１）内を真空排気し、１０^-6Torrまで減圧した。続い
て、プラズマ発生用ガス導入手段（１０４）を介して窒
素ガスを１００sccm、アルゴンガスを６００sccmの流量
でプラズマ発生室（１０１）内に導入した。同時に、処
理用ガス導入手段（１１５）を介してモノシランガスを
２００sccmの流量で処理室（１１１）内に導入した。次
いで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバ
ルブ（不図示）を調整し、処理室（１１１）内を２０mT
orrに保持した。次に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電
源（不図示）から３．０ｋＷの電力を環状導波管（１０
３）を介してプラズマ発生室（１０１）内に供給した。
このようにして、プラズマ発生室（１０１）内にプラズ
マを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導入手段
（１０４）を介して導入された窒素ガスは、プラズマ発
生室（１０１）内で励起、分解されて活性種となり、シ
リコン基板（１１２）の方向に輸送され、処理用ガス導
入手段（１１５）を介して導入されたモノシランガスと
反応し、窒化シリコン膜がシリコン基板（１１２）上に
１２秒の間に１００ｎｍの厚さで形成された。

【００７７】成膜後、膜質について評価した。得られた
窒化シリコン膜の成膜速度は５００ｎｍ／ｍｉｎと極め
て大きく、膜質については、屈折率が２．２であり、密
着性や耐久性も良好な極めて良質な膜であることが確認
された。また、密度は２．９ｇ／ｃｍ³であり、管内波
長などのパラメータを最適化しない場合よりも緻密な膜
が形成された。

【００７８】実施例２ 図５に示すマイクロ波プラズマ処理装置（実施形態１）
を使用し、プラスチックレンズ反射防止用酸化シリコン
膜および窒化シリコン膜の形成を行った。

【００７９】被処理基体（１１２）としては、直径５０
ｍｍのプラスチック凸レンズを使用した。レンズ（１１
２）を支持体（１１３）上に設置した後、排気系（不図
示）を介してプラズマ発生室（１０１）及び処理室（１
１１）内を真空排気し、１０ ^-6Torrまで減圧した。続い
て、プラズマ発生用ガス導入手段（１０４）を介して窒
素ガスを１５０sccmの流量でプラズマ発生室（１０１）
内に導入した。同時に、処理用ガス導入手段（１１５）
を介してモノシランガスを１００sccmの流量で処理室
（１１１）内に導入した。次いで、排気系（不図示）に
設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、
処理室（１１１）内を５mTorrに保持した。次に、２．
４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）から３．０ｋＷ
の電力を環状導波管（１０３）を介してプラズマ発生室
（１０１）内に供給した。このようにして、プラズマ発
生室（１０１）内にプラズマを発生させた。この際、プ
ラズマ発生用ガス導入手段（１０４）を介して導入され
た窒素ガスは、プラズマ発生室（１０１）内で励起、分
解されて窒素原子などの活性種となり、レンズ（１１
２）の方向に輸送され、処理用ガス導入手段（１１５）
を介して導入されたモノシランガスと反応し、窒化シリ
コン膜がレンズ（１１２）上に２１ｎｍの厚さで形成さ
れた。

【００８０】次に、プラズマ発生用ガス導入手段（１０
４）を介して酸素ガスを２００sccmの流量でプラズマ発
生室（１０１）内に導入した。同時に、処理用ガス導入
手段（１１５）を介してモノシランガスを１００sccmの
流量で処理室（１１１）内に導入した。次いで、排気系
（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図
示）を調整し、処理室（１１１）内を１mTorrに保持し
た。次に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）
から２．０ｋＷの電力を石英が充填された環状導波管
（１０３）を介してプラズマ発生室（１０１）内に供給
した。このようにして、プラズマ発生室（１０１）内に
プラズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導
入手段（１０４）を介して導入された酸素ガスは、プラ
ズマ発生室（１０１）内で励起、分解されて酸素原子な
どの活性種となり、レンズ（１１２）の方向に輸送さ
れ、処理用ガス導入手段（１１５）を介して導入された
モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜がレンズ（１
１２）上に８６ｎｍの厚さで形成された。

【００８１】成膜後、成膜速度および反射特性について
評価した。得られた窒化シリコン膜および酸化シリコン
膜の成膜速度はそれぞれ３００ｎｍ／ｍｉｎ、３６０ｎ
ｍ／ｍｉｎと良好で、膜質についても５００ｎｍ付近の
反射率が０．３％と極めて良好な光学特性であることが
確認された。

【００８２】実施例３ 図５に示すマイクロ波プラズマ処理装置（実施形態１）
を使用し、半導体素子保護用窒化シリコン膜の形成を行
った。

【００８３】被処理基体（１１２）としては、Ａｌ配線
パターン（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形成さ
れた層間ＳｉＯ₂膜付きＰ型単結品シリコン基板（面方
位<１００>、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シ
リコン基板（１１２）を支持体（１１３）上に設置した
後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生室（１０
１）及び処理室（１１１）内を真空排気し、１０^-6Torr
まで減圧した。続いて、ヒータ（１１４）に通電し、シ
リコン基板（１１２）を３００℃に加熱し、該基板をこ
の温度に保持した後、プラズマ発生用ガス導入手段（１
０４）を介して窒素ガスを５００sccmの流量でプラズマ
発生室（１０１）内に導入した。同時に、処理用ガス導
入手段（１１５）を介してモノシランガスを１００sccm
の流量で処理室（１１１）内に導入した。次いで、排気
系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図
示）を調整し、処理室（１１１）内を２０mTorrに保持
した。次に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図
示）から３．０ｋＷの電力を石英が充填された環状導波
管（１０３）を介してプラズマ発生室（１０１）内に供
給した。このようにして、プラズマ発生室（１０１）内
にプラズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス
導入手段（１０４）を介して導入された窒素ガスはプラ
ズマ発生室（１０１）内で励起、分解されて活性種とな
り、シリコン基板（１１２）の方向に輸送され、処理用
ガス導入手段（１１５）を介して導入されたモノシラン
ガスと反応し、窒化シリコン膜がシリコン基板（１１
２）上に１．０μｍの厚さで形成した。

【００８４】成膜後、成膜速度や応力などの膜質につい
て評価した。得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、４
６０ｎｍ／ｍｉｎと極めて大きく、膜質についても応力
１．１×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²（圧縮）、リーク電流１．
２×１０^-10Ａ／ｃｍ²、絶縁耐圧９ＭＶ／ｃｍの極めて
良質な膜であることが確認された。なお、応力は成膜前
後の基板の反り量の変化をレーザ干渉計Ｚｙｇｏ（商品
名）で測定して求めた。

【００８５】実施例４ 図５に示すマイクロ波プラズマ処理装置（実施形態１）
に磁界発生手段（コイル）設けたものを使用し、半導体
素子ＢＰＳＧ膜のエッチングを行った。

【００８６】被処理基体（１１２）としては、ポリシリ
コンパターン（ラインアンドスペース０．５μｍ）上に
１μｍ厚のＢＰＳＧ膜が形成されたＰ型単結晶シリコン
基板（面方位〈１００〉、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用し
た。まず、シリコン基板（１１２）を支持体（１１３）
上に設置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ発
生室（１０１）及び処理室（１１１）内を真空排気し、
１０^-6Torrまで減圧した。続いて、プラズマ発生用ガス
導入手段（１０４）を介してＣＦ₄を３００sccmの流量
でプラズマ発生室（１０１）内に導入した。次いで、排
気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不
図示）を調整し、プラズマ発生室（１０１）内を０．５
mTorrに保持した。次に、直流電源（不図示）から電力
をコイル（不図示）に供給しプラズマ発生室（１０１）
内に最大磁束密度９０ｍＴの磁界を発生させた後、２．
４５ＧＨｚのマイクロ波電源から１．５ｋＷの電力を環
状導波管（１０３）を介してプラズマ発生室（１０１）
内に供給した。このようにして、プラズマ発生室（１０
１）内にプラズマを発生させた。プラズマ発生用ガス導
入手段（１０５）を介して導入されたＣＦ₄ガスはプラ
ズマ発生室（１０１）内で励起、分解されて活性種とな
り、シリコン基板（１１２）の方向に輸送され、ＢＰＳ
Ｇ膜がエッチングされた。

【００８７】エッチング後、エッチング速度、選択比、
及びエッチング形状について評価した。エッチング形状
は、エッチングされた酸化シリコン膜の断面を走査型電
子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測することにより評価した。エ
ッチング速度は３００ｎｍ／ｍｉｎ、対ポリシリコン選
択比は３０と共に良好であり、エッチング形状もほぼ垂
直であり、マイクロローディング効果も少ないことが確
認された。

【００８８】実施例５ 図５に示す隔離プラズマ処理装置（実施形態２）を使用
し、半導体素子ゲート絶縁用酸化シリコン膜の形成を行
った。

【００８９】被処理基体（１１２）としては、Ｐ型単結
晶シリコン基板（面方位<１００>、抵抗率１０Ωｃｍ）
を使用した。このシリコン基板（１１２）を支持体（１
１３）上に設置した後、排気系（不図示）を介してプラ
ズマ発生室（１０１）及び処理室（１１１）内を真空排
気し、１０^-6Torrまで減圧した。続いて、ヒータ（１１
４）に通電し、シリコン基板（１１２）を３００℃に加
熱し、シリコン基板（１１２）をこの温度に保持した。
プラズマ発生用ガス導入手段（１０４）を介して酸素ガ
スを２００sccmの流量でプラズマ発生室（１０１）内に
導入した。同時に、成膜用ガス導入手段（１１５）を介
してモノシランガスを５０sccmの流量で処理室（１１
１）内に導入した。次いで、排気系（不図示）に設けら
れたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プラズ
マ発生室（１０１）及び処理室（１１１）内を２０mTor
rに保持した。次に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源
（不図示）から１．５ｋＷの電力を環状導波管（１０
３）を介してプラズマ発生室（１０１）内に供給した。
このようにして、プラズマ発生室（１０１）内にプラズ
マを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導入手段
（１０４）を介して導入された酸素ガスは、プラズマ発
生室（１０１）内で励起、分解されて酸素原子などの活
性種となり、シリコン基板（１１２）の方向に輸送さ
れ、処理用ガス導入手段（１１５）を介して導入された
モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜がシリコン基
板（１１２）上に０．１μｍの厚さで形成された。

【００９０】成膜後、成膜速度、均一性、リーク電流、
絶縁耐圧、及び界面準位密度について評価した。得られ
た酸化シリコン膜の成膜速度は１２０ｎｍ／ｍｉｎ、均
一性は±２．２％と共に良好で、膜質についてもリーク
電流５×１０^-11Ａ／ｃｍ²、絶縁耐圧１０ＭＶ／ｃｍ、
界面準位密度５×１０¹⁰ｃｍ^-2であって、極めて良質な
膜であることが確認された。なお、界面準位密度は、容
量測定器により得られた１ＭＨｚの高周波印加の場合の
Ｃ−Ｖ曲線から求めた。

【００９１】実施例６ 図９に示す光アシストマイクロ波プラズマ処理装置（実
施形態３）を使用し、半導体素子層間絶縁用酸化シリコ
ン膜の形成を行った。

【００９２】被処理基体（３１２）としては、最上部に
Ａｌパターン（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形
成されたＰ型単結晶シリコン基板（面方位<１００>、抵
抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン基板（３
１２）を支持体（３１３）上に設置した後、排気系（不
図示）を介してプラズマ発生室（３０１）及び処理室
（３１１）内を真空排気し、１０^-6Torrまで減圧した。
続いて、照明手段（３１７）のＫｒＣｌ^*エキシマラン
プを点灯してシリコン基板（３１２）表面における光照
度が２０ｍＷ／ｃｍ²となるように光をシリコン基板
（３１２）の表面に照射した。次いで、ヒータ（３１
４）に通電し、シリコン基板（３１２）を３００℃に加
熱し、該基板をこの温度に保持した。プラズマ発生用ガ
ス導入手段（３０４）を介して酸素ガスを５００sccmの
流量でプラズマ発生室（３０１）内に導入した。同時
に、処理用ガス導入手段（３１５）からテトラエトキシ
シラン（ＴＥＯＳ）ガスを２００sccmの流量で処理室
（３１１）内に導入した。次いで、排気系（不図示）に
設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、
プラズマ発生室（３０１）内を０．１Torr、処理室（３
１１）内を０．０５Torrに保持した。次に、２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波電源（不図示）から１．５ｋＷの電力
を石英が充填された環状導波管（３０３）を介してプラ
ズマ発生室（３０１）内に供給した。このようにして、
プラズマ発生室（３０１）内にプラズマを発生させた。
プラズマ発生用ガス導入手段（３０４）を介して導入さ
れた酸素ガスはプラズマ発生室（３０１）内で励起、分
解されて活性種となり、シリコン基板（３１２）の方向
に輸送され、成膜用ガス導入手段（３１５）を介して導
入されたテトラエトキシシランガスと反応し、酸化シリ
コン膜がシリコン基板（３１２）上に０．８μｍの厚さ
で形成された。

【００９３】成膜後、成膜速度、均一性、絶縁耐圧、及
び段差被覆性について評価した。得られた酸化シリコン
膜の成膜速度は１９０ｎｍ／ｍｉｎ、均一性は±２．５
％と共に良好であり、膜質についても絶縁耐圧は９．５
ＭＶ／ｃｍ、カバーファクタは０．９であり、良質な膜
であることが確認された。なお、カバーファクタ（段差
被覆性）は、Ａｌ配線パターン上に成膜した酸化シリコ
ン膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測し、段
差上の膜厚に対する段差側壁上の膜厚の比である。

【００９４】実施例７ 図１０に示すバイアスマイクロ波プラズマ処理装置（実
施形態４）を使用し、半導体素子ゲート電極間ポリシリ
コン膜のエッチングを行った。

【００９５】被処理基体（４１２）としては、最上部に
ポリシリコン膜が形成されたＰ型単結晶シリコン基板
（面方位<１００>、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。ま
ず、シリコン基板（４１２）を支持体（４１３）上に設
置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
（４０１）及び処理室（４１１）内を真空排気し、１０
^-6Torrまで減圧した。プラズマ発生用ガス導入手段（４
０４）を介してＣＦ４ガスを３００sccm、酸素を２０sc
cmの流量でプラズマ発生室（４０１）内に導入した。次
いで、排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバ
ルブ（不図示）を調整し、プラズマ発生室（４０１）内
を０．５mTorrに保持した。次に、高周波印加手段（４
１９）により４００ｋＨｚの高周波を支持体（４１３）
に印加するとともに、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源
から１．５ｋＷの電力を環状導波管（４０３）を介して
プラズマ発生室（４０１）内に供給した。このようにし
て、プラズマ発生室（４０１）内にプラズマを発生させ
た。プラズマ発生用ガス導入手段（４０４）を介して導
入されたＣＦ₄ガス及び酸素はプラズマ発生室（４０
１）内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基板
（４１２）の方向に輸送され、自己バイアスにより加速
されたイオンによりポリシリコン膜がエッチングされ
た。

【００９６】エッチング後、エッチング速度、選択比、
及びエッチング形状について評価した。エッチング速度
は６００ｎｍ／ｍｉｎ、対ＳｉＯ₂選択比は３０と共に
良好であり、エッチング形状も高周波を印加しない場合
よりも垂直で、マイクロローディング効果も少ないこと
が確認された。なお、エッチング形状は、エッチングさ
れたポリシリコン膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）で観測して評価した。

【００９７】実施例８ 図７に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、光
磁気ディスク用窒化シリコン膜の形成を行った。

【００９８】基板１１２としては、１．２μｍ幅グルー
プ付きのポリカーボネート（ＰＣ）基板（φ３．５イン
チ）を使用した。まず、ＰＣ基板１１２を基体支持体１
１３上に設置した後、排気系（不図示）を介してプラズ
マ発生室１０１及び成膜室１１１内を真空排気し、１０
^-6Ｔｏｒｒまで滅圧させた。プラズマ発生用ガス導入手
段１０４を介して窒素ガスを１００ｓｃｃｍ、アルゴン
ガスを６００ｓｃｃｍ流量でプラズマ発生室１０１内に
導入した。同時に、成膜用ガス導入手段１１５を介して
モノシランガスを２００ｓｃｃｍの流量で成膜室１１１
内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設けられた
コンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、成膜室１１
１内を２０ｍＴｏｒｒに保持した。プラズマ発生室１０
１内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より３．０ｋ
Ｗの電力を石英７０４が充填された環状導波管１０３を
介して供給した。かくして、プラズマ発生室１０１内に
プラズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導
入手段１０４を介して導入された窒素ガスはプラズマ発
生室１０１内で励起、分解されて活性種となり、シリコ
ン基板１１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入手段１
１５を介して導入されたモノシランガスと反応し、窒化
シリコン膜がシリコン基板１１２上に１２秒の間に１０
０ｎｍの厚さで形成された。成膜後、屈折率などの膜質
について評価した。

【００９９】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、５
００ｎｍ／ｍｉｎと極めて大きく、膜質も屈折率２．
２、密着性・耐久性良好な極めて良質な膜であることが
確認された。また密度は２．９ｇ／ｃｍ³ であり、第二
の誘電体７０４を充填しない場合よりも緻密な膜が形成
された。

【０１００】実施例９ 図７に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、プ
ラスチックレンズ反射防止用酸化シリコン膜及び窒化シ
リコン膜の形成を行った。

【０１０１】基体１１２としては、直径５０ｍｍプラス
チック凸レンズを使用した。レンズ１１２を基体支持台
１１３上に設置した後、排気系（不図示）を介してプラ
ズマ発生室１０１及び成膜室１１１内を真空排気し、１
０^-6Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。プラズマ発生用ガス
導入手段１０４を介して窒素ガスを１５０ｓｃｃｍの流
量でプラズマ発生室２０１内に導入した。同時に、成膜
用ガス導入手段１１５を介してモノシランガスを１００
ｓｃｃｍの流量で成膜室１１１内に導入した。ついで、
排気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ
（不図示）を調整し、成膜室１１１内を５ｍＴｏｒｒに
保持した。ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源
（不図示）より３．０ｋＷの電力を石英７０４が充填さ
れた環状導波管１０３を介してプラズマ発生室１０１内
に供給した。かくして、プラズマ発生室１０１内にプラ
ズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導入手
段１０４を介して導入された窒素ガスは、プラズマ発生
室１０１内で励起、分解されて窒素原子などの活性種と
なり、レンズ１１２の方向の輸送され、成膜用ガス導入
手段１１５を介して導入されたモノシランガスと反応
し、窒化シリコン膜がレンズ１１２上に２１ｎｍの厚さ
で形成された。

【０１０２】次に、プラズマ発生用ガス導入口１０４を
介して酸素ガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生
室１０１内に導入した。同時に、成膜用ガス導入手段１
１５を介してモノシランガスを１００ｓｃｃｍの流量で
成膜室１１１内に導入した。ついで、排気系（不図示）
に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整
し、成膜室１１１内を１ｍＴｏｒｒに保持した。つい
で、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図示）より
２．０ｋＷの電力を石英７０４が充填された環状導波管
１０３を介してプラズマ発生室１０１内に供給した。か
くして、プラズマ発生室１０１内にプラズマを発生させ
た。この際、プラズマ発生用ガス導入口１０４を介して
導入された酸素ガスは、プラズマ発生室１０１内で励
起、分解されて酸素原子などの活性種となり、ガラス基
板１１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入手段１１５
を介して導入されたモノシランガスと反応し、酸化シリ
コン膜がガラス基板１１２上に８６ｎｍの厚さで形成さ
れた。成膜後、成膜速度、反射特性について評価した。

【０１０３】得られた窒化シリコン膜及び酸化シリコン
膜の成膜速度はそれぞれ３００ｎｍ／ｍｉｎ、３６０ｎ
ｍ／ｍｉｎと良好で、膜質も、５００ｎｍ付近の反射率
が０．３％と極めて良好な光学特性であることが確認さ
れた。

【０１０４】実施例１０ 図７に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半
導体素子保護用窒化シリコン膜の形成を行った。

【０１０５】基体１１２としては、Ａｌ配線パターン
（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形成された層間
ＳｉＯ₂ 膜付きＰ型単結晶シリコン基板（面方位＜１０
０＞，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン
基板１１２を基体支持台１１３上に設置した後、排気系
（不図示）を介してプラズマ発生室１０１及び成膜室１
１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏｒｒの値まで減圧させ
た。続いてヒータ（不図示）に通電し、シリコン基板１
１２を３００℃に加熱し、該基板をこの温度に保持し
た。プラズマ発生用ガス導入手段１０４を介して窒素ガ
スを５００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室１０１内に
導入した。同時に、成膜用ガス導入手段１１５を介して
モノシランガスを１００ｓｃｃｍの流量で成膜用ガス導
入手段１１５を介してモノシランガスを１００ｓｃｃｍ
の流量で成膜室１１１内に導入した。ついで、排気系
（不図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図
示）を調整し、成膜室１１１内を２０ｍＴｏｒｒに保持
した。ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源（不図
示）より３．０ｋＷの電力を石英７０４が充填された環
状導波１０３を介して供給した。かくして、プラズマ発
生室１０１内にプラズマを発生させた。この際、プラズ
マ発生用ガス導入手段１０４を介して導入された窒素ガ
スはプラズマ発生室１０１内で励起、分解されて活性種
となり、シリコン基板１１２の方向に輸送され、成膜用
ガス導入手段１１５を介して導入されたモノシランガス
と反応し、窒化シリコン膜がシリコン基板１１２上に
１．０μｍの厚さで形成した。成膜後、成膜速度、応力
などの膜質について評価した。応力は成膜前後の基板の
反り量の変化をレーザ干渉計Ｚｙｇｏ（商品名）で測定
し求めた。

【０１０６】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、４
６０ｎｍ／ｍｉｎと極めて大きく、膜質も応力１．１×
１０⁹ ｄｙｎ／ｃｍ² （圧縮）、リーク電流１．２×１
０^{-1 0} Ａ／ｃｍ² 、絶縁耐圧９ＭＶ／ｃｍの極めて良質
な膜であることが確認された。

【０１０７】実施例１１ 図７に示したマイクロ波プラズマ処理装置を使用し、半
導体素子ＢＰＳＧ膜のエッチングを行った。

【０１０８】基体１１２としては、ポリシリコンパター
ン（ラインアンドスペース０．５μｍ）上に１μｍ厚の
ＢＰＳＧ膜が形成されたＰ型単結晶シリコン基板（面方
位＜１００＞、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、
シリコン基板１１２を基体支持台１１３上に設置した
後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生室１０１及
びエッチング室１１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏｒｒ
の値まで減圧させた。プラズマ発生用ガス導入口１０４
を介してＣＦ₄ を３００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生
室１１１内に導入した。ついで、排気系（不図示）に設
けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を調整し、プ
ラズマ発生室１０１内を０．５ｍＴｏｒｒの保持した。
ついで直流電源（不図示）より電力をコイル１０６に供
給しプラズマ発生室１０１内に最大磁束密度９０ｍＴの
磁界を発生させた後、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源
より１．５ｋＷの電力を環状導波管１０３を介してプラ
ズマ発生室１０１内に供給した。かくして、プラズマ発
生室１０１内にプラズマを発生させた。プラズマ発生用
ガス導入手段１０４を介して導入されたＣＦ₄ ガスはプ
ラズマ発生室１０１内で励起、分解されて活性種とな
り、シリコン基板１１２の方向に輸送され、ＢＰＳＧ膜
がエッチングされた。エッチング後、エッチング速度、
選択比、及びエッチング形状について評価した。エッチ
ング形状は、エッチングされた酸化シリコン膜の断面を
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測し、評価した。

【０１０９】エッチング速度と対ポリシリコン選択比は
３００ｎｍ／ｍｉｎ、３０と良好で、エッチング形状も
ほぼ垂直で、マイクロローティング効果も少ないことが
確認された。

【０１１０】実施例１２ 図１１に示した隔離プラズマ処理装置を使用し、半導体
素子ゲート絶縁用酸化シリコン膜の形成を行った。

【０１１１】基体２１２としてＰ型単結晶シリコン基板
（面方位＜１００＞、抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。
シリコン基板２１２を基体支持台２１３上に設置した
後、排気系（不図示）を介してプラズマ発生室２０１及
び成膜室２１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏｒｒの値ま
で減圧させた。続いてヒータ（不図示）に通電し、シリ
コン基板２１２を３００℃に加熱し、シリコン基板２１
２をこの温度に保持した。プラズマ発生用ガス導入手段
２０４を介して酸素ガスを２００ｓｃｃｍの流量でプラ
ズマ発生室２０１内に導入した。同時に、成膜用ガス導
入手段２１５を介してモノシランガスを５０ｓｃｃｍの
流量で成膜室２１１内に導入した。ついで、排気系（不
図示）に設けられたコンダクタンスバルブ（不図示）を
調整し、プラズマ発生室２０１及び成膜室２１１内を２
０ｍＴｏｒｒに保持した。ついで、２．４５ＧＨｚのマ
イクロ波電源より１．５ｋＷの電力を石英１１０１が充
填された環状導波管２０３を介してプラズマ発生室２０
１内に供給した。かくして、プラズマ発生室２０１内に
プラズマを発生させた。この際、プラズマ発生用ガス導
入手段２０４を介して導入された酸素ガスは、プラズマ
発生室２０１内で励起、分解されて酸素原子などの活性
種となり、シリコン基板２１２の方向に輸送され、成膜
用ガス導入手段２１５を介して導入されたモノシランガ
スと反応し、酸化シリコン膜がシリコン基板２１２上に
０．１μｍの厚さで形成された。成膜後、成膜速度、均
一性、リーク電流、絶縁耐圧、及び界面準位密度につい
て評価した。界面準位密度は容量測定器により得られた
１ＭＨｚの高周波印加の場合のＣ−Ｖ曲線より求めた。

【０１１２】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は１１０ｎｍ／ｍｉｎ±２．３％と良好で、膜質も、
リーク電流４×１０^-11 Ａ／ｃｍ² 、絶縁耐圧１１ＭＶ
／ｃｍ、界面準位密度６×１０¹⁰ｃｍ^-2であって、極め
て良質な膜であることが確認された。

【０１１３】実施例１３ 図１２に示した光アシストマイクロ波プラズマ処理装置
を使用し、半導体素子層問絶縁用酸化シリコン膜の形成
を行った。

【０１１４】基体３１２としては、最上部にＡｌパター
ン（ラインアンドスペース０．５μｍ）が形成されたＰ
型単結晶シリコン基板（面方位＜１００＞，抵抗率１０
Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン基板３１２を基体
支持体３１３上に設置した後、排気系（不図示）を介し
てプラズマ発生室３０１及び成膜室３１１内を真空排気
し、１０^-6Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。続いて照明系
３１７のＫｒＣＩ^* エキシマランプを点灯してシリコン
基板３１２表面における光照度が２０ｍＷ／ｃｍ² とな
るように光をシリコン基板３１２の表面に照射した。続
いてヒータ（不図示）に通電し、シリコン基板３１２を
３００℃に加熱し、該基板をこの温度に保持した。プラ
ズマ発生用ガス導入手段３０４を介して酸素ガスを５０
０ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室３１１内に導入し
た。同時に、成膜用ガス導入手段３１５からテトラエト
キシシラン（ＴＥＯＳ）ガスを２００ｓｃｃｍの流量で
成膜室３１１内に導入した。ついで、排気系（不図示）
に設けられたコンダクタンスバルプ（不図示）を調整
し、プラズマ発生室３０１内を０．１Ｔｏｒｒ、成膜室
３１１内を０．０５Ｔｏｒｒに保持した。ついで、２．
４５ＧＨｚのマイクロ波電源より１．５ｋＷの電力を石
英１２０１が充填された環状導波管３０３を介してプラ
ズマ発生室３０１内に供給した。かくして、プラズマ発
生室３０１内にプラズマを発生させた。プラズマ発生用
ガス導入手段３０４を介して導入された酸素ガスはプラ
ズマ発生室３０１内で励起、分解されて活性種となり、
シリコン基板３１２の方向に輸送され、成膜用ガス導入
手段３１５を介して導入されたテトラエトキシシランガ
スと反応し、酸化シリコン膜がシリコン基板３１２上に
０．８μｍの厚さで形成された。成膜後、成膜速度、均
一性、絶縁耐圧、及び段差被覆性について評価した。段
差被覆性は、Ａｌ配線パターン上に成膜した酸化シリコ
ン膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測し、段
差上の膜厚に対する段差側壁上の膜厚の比（カバーファ
クタ）を求め評価した。

【０１１５】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は１８０ｎｍ／ｍｉｎ±２．７％と良好で、膜質も絶
縁耐圧９．３ＭＶ／ｃｍ、カバーファクタ０．９であっ
て良質な膜であることが確認された。

【０１１６】実施例１４ 図１３に示したバイアスプラズマ処理装置を使用し、半
導体素子ゲート電極間ポリシリコン膜のエッチングを行
った。

【０１１７】基体４１２としては、最上部にポリシリコ
ン膜が形成されたＰ型単結晶シリコン基板（面方位＜１
００＞，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコ
ン基板４１２を基体支持台４１３上に設置した後、排気
系（不図示）を介してプラズマ発生室４０１及びエッチ
ング室４１１内を真空排気し、１０^-6Ｔｏｒｒの値まで
減圧させた。プラズマ発生用ガス導入手段４０４を介し
てＣＦ₄ ガスを３００ｓｃｃｍ、酸素を２０ｓｃｃｍの
流量でプラズマ発生室４１１内に導入した。ついで、排
気系（不図示）に設けられたコンダクタンスバルプ（不
図示）を調整し、プラズマ発生室４０１内を０．５ｍＴ
ｏｒｒの保持した。ついで、高周波印加手段４１９を介
して４００ｋＨｚの高周波を基板支持体４１３に印加す
るとともに、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より１．
５ｋＷの電力を石英１３０１が充填された環状導波管４
０３を介してプラズマ発生室４０１内に供給した。かく
して、プラズマ発生室４０１内にプラズマを発生させ
た。プラズマ発生用ガス導入手段４０４を介して導入さ
れたＣＦ₄ ガス及び酸素はプラズマ発生室４０１内で励
起、分解されて活性種となり、シリコン基板４１２の方
向に輸送され、自己バイアスにより加速されたイオンに
よりポリシリコン膜がエッチングされた。エッチング
後、エッチング速度、選択比、及びエッチング形状につ
いて評価した。エッチング形状は、エッチングされたポ
リシリコン膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観
測し、評価した。 エッチング速度と対ＳｉＯ₂ 選択比
はそれぞれ６００ｎｍ／ｍｉｎ、３０と良好で、エッチ
ング形状も高周波を印加しない場合よりも垂直で、マイ
クロローティング効果も少ないことが確認された。

【０１１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、誘電体中を伝搬するマイクロ波の表面波が周期
的に励起されてより強く効率的に伝搬するため、低パワ
ーで、大面積かつ均一で高密度なプラズマを発生させる
ことができ、低温においても高品質な処理が高速で行え
るプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供でき
る。

【０１１９】また、環状導波管の内部に、プラズマ発生
室を大気から分離する第一の誘電体と同じ、若しくは、
異なる第二の誘電体を充填することにより、特に第一と
第二の誘電体の誘電率の比を、略略、第一と第二の誘電
体の周長の比の２乗の逆数に等しくすることにより、更
に低パワーで更に大面積均一で更に高密度なプラズマを
発生でき、より低温でより高品質な処理をより高速に行
うプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】プラズマ処理装置の一例を説明するための模式
的断面図である。

【図２】プラズマ発生機構の一例を説明するための模式
的断面図である。

【図３】動波管の一例を説明するための模式的斜視図で
ある。

【図４】動波管の一例を説明するための模式的平面図で
ある。

【図５】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明するた
めの模式的断面図である。

【図６】本発明のプラズマ発生機構の一例を説明するた
めの模式的断面図である。

【図７】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明するた
めの模式的断面図である。

【図８】本発明のプラズマ発生機構の一例を説明するた
めの模式的断面図である。

【図９】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明するた
めの模式的断面図である。

【図１０】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明する
ための模式的断面図である。

【図１１】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明する
ための模式的断面図である。

【図１２】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明する
ための模式的断面図である。

【図１３】本発明のプラズマ処理装置の一例を説明する
ための模式的断面図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ プラズマ発
生室 １０２、２０２、３０２、４０２、５０２ 誘電体（第
一の誘電体） １０３、２０３、３０３、４０３、５０３ スロット付
無終端環状導波管 １０４、２０４、３０４、４０４、５０４ プラズマ発
生用ガス導入手段 １１１、２１１、３１１、４１１、５１１ 処理室 １１２、２１２、３１２、４１２、５１２ 被処理基体 １１３、２１３、３１３、４１３、５１３ 支持体 １１４、２１４、３１４、４１４、５１４ ヒータ １１５、２１５、３１５、４１５、５１５ 処理用ガス
導入手段 １１６、２１６、３１６、４１６、５１６ 排気口 １２１、５２１ マイクロ波を左右に分配するブロック １２２、５２２ スロット １２３、５２３ 環状導波管内に導入されたマイクロ波 １２４ ５２４ 環状導波管内を伝搬するマイクロ波 １２５、５２５ 漏れ波 １２６、５２６ 表面波 １２７、５２７ 漏れ波により生成したプラズマ １２８、５２８ 表面波により生成したプラズマ ３１０ 多孔透明拡散板 ３１７ 照明手段 ３１８ 光導入窓 ４１９ 高周波供給手段 ７０４、１１０１、１２０１、１３０１ 第二の誘電体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ

Claims (60)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周囲を誘電体で大気側から分離されたプ
   ラズマ発生室と、該プラズマ発生室の周囲に配され複数
   のスロットを備えた無終端環状導波管を用いるマイクロ
   波導入手段と、該プラズマ発生室に連結した処理室と、
   該処理室内に設置される被処理基体の支持手段と、該プ
   ラズマ発生室および該処理室内へのガス導入手段と、該
   プラズマ発生室および該処理室の排気手段とを少なくと
   も有するマイクロ波プラズマ処理装置であって、該無終
   端環状導波管の周長（Ｌ_g）、該無終端環状導波管内の
   マイクロ波の波長（λ_g）、該誘電体の周長（Ｌ_s）、及
   び該誘電体内を伝搬する表面波の波長（λ_s）が Ｌ_s／λ_s＝（２ｎ＋１）Ｌ_g／λ_g （ｎは０又は自然数）で示される関係をほぼ満たすこと
   を特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 さらに磁界発生手段を有する請求項１記
   載のマイクロ波プラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 前記磁界発生手段により、スロット近傍
   の磁界をマイクロ波の周波数のほぼ３．５７×１０^-11
   （Ｔ／Ｈｚ）倍の磁束密度に制御できる請求項２記載の
   マイクロ波プラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 プラズマ発生領域とは隔離された位置に
   基体支持手段が配されている請求項１記載のマイクロ波
   プラズマ処理装置。
5. 【請求項５】 前記被処理基体に光エネルギーを照射す
   る手段を有する請求項１記載のマイクロ波プラズマ処理
   装置。
6. 【請求項６】 前記光エネルギーは紫外光を含む請求項
   ５記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 前記支持手段に接続された高周波供給手
   段を有する請求項１記載のマイクロ波プラズマ処理装
   置。
8. 【請求項８】 前記導波管内に誘電体を有する請求項１
   記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
9. 【請求項９】 前記導波管内に前記誘電体とは異なる誘
   電体を有する請求項１記載のマイクロ波プラズマ処理装
   置。
10. 【請求項１０】 周囲を誘電体で大気側から分離された
    プラズマ発生室と、該プラズマ発生室の周囲に配され複
    数のスロットを備えた円筒状の無終端環状導波管を用い
    るマイクロ波導入手段と、該プラズマ発生室に連結した
    処理室と、該処理室内に設置される被処理基体の支持手
    段と、該プラズマ発生室および該処理室内へのガス導入
    手段と、該プラズマ発生室および該処理室の排気手段と
    を少なくとも有するマイクロ波プラズマ処理装置であっ
    て、該無終端環状導波管の中心半径（Ｒ_g）、該無終端
    環状導波管内のマイクロ波の波長（λ_g）、誘電体の中
    心半径（Ｒ_s）、及び該誘電体内を伝搬する表面波の波
    長（λ_s）が Ｒ_s／λ_s＝（２ｎ＋１）Ｒ_g／λ_g （ｎは０又は自然数）で示される関係をほぼ満たすこと
    を特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
11. 【請求項１１】 さらに磁界発生手段を有する請求項１
    ０記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
12. 【請求項１２】 前記磁界発生手段により、スロット近
    傍の磁界をマイクロ波の周波数のほぼ３．５７×１０
    ^-11（Ｔ／Ｈｚ）倍の磁束密度に制御できる請求項１１
    記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
13. 【請求項１３】 プラズマ発生領域とは隔離された位置
    に基体支持手段が配されている請求項１０記載のマイク
    ロ波プラズマ処理装置。
14. 【請求項１４】 前記被処理基体に光エネルギーを照射
    する手段を有する請求項１０記載のマイクロ波プラズマ
    処理装置。
15. 【請求項１５】 前記光エネルギーは紫外光を含む請求
    項１４記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
16. 【請求項１６】 前記支持手段に接続された高周波供給
    手段を有する請求項１０記載のマイクロ波プラズマ処理
    装置。
17. 【請求項１７】 前記導波管内に誘電体を有する請求項
    １０記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
18. 【請求項１８】 前記導波管内に前記誘電体とは異なる
    誘電体を有する請求項１０記載のマイクロ波プラズマ処
    理装置。
19. 【請求項１９】 周囲を第一の誘電体で大気側から分離
    されたプラズマ発生室と、該プラズマ発生室の周囲に配
    され複数のスロットを備えた無終端環状導波管を用いる
    マイクロ波導入手段と、該プラズマ発生室に連結した処
    理室と、該処理室内に設置される被処理基体の支持手段
    と、該プラズマ発生室および該処理室内へのガス導入手
    段と、該プラズマ発生室および該処理室の排気手段とを
    少なくとも有するマイクロ波プラズマ処理装置であっ
    て、該環状導波管の内部は第一の誘電体と同じ若しくは
    異なる第二の誘電体で充填されていることを特徴とする
    マイクロ波プラズマ処理装置。
20. 【請求項２０】 前記第一と第二の誘電体の誘電率の比
    は、略略、前記第一と第二の誘電体の周長の比の２乗の
    逆数に等しい請求項１９記載のマイクロ波プラズマ処理
    装置。
21. 【請求項２１】 さらに磁界発生手段を有する請求項１
    ９記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
22. 【請求項２２】 前記磁界発生手段により、スロット近
    傍の磁界をマイクロ波の周波数のほぼ３．５７×１０
    ^-11 （Ｔ／Ｈｚ）倍の磁束密度に制御可能できる請求項
    ２１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
23. 【請求項２３】 プラズマ発生領域とは隔離された位置
    に基体支持手段が配されている請求項１９記載のマイク
    ロ波プラズマ処理装置。
24. 【請求項２４】 前記被処理基体に光エネルギーを照射
    する手段を有する請求項１９記載のマイクロ波プラズマ
    処理装置。
25. 【請求項２５】 前記基体支持手段に接続された高周波
    供給手段を有する請求項１９記載のマイクロ波プラズマ
    処理装置。
26. 【請求項２６】 周囲を誘電体で大気側から分離された
    プラズマ発生室と、該プラズマ発生室の周囲に配され複
    数のスロットを備えた無終端環状導波管を用いるマイク
    ロ波導入手段と、該プラズマ発生室に連結した処理室
    と、該処理室内に設置される被処理基体の支持手段と、
    該プラズマ発生室および該処理室内へのガス導入手段
    と、該プラズマ発生室および該処理室の排気手段とを少
    なくとも有するマイクロ波プラズマ処理装置を用い、該
    無終端環状導波管の周長（Ｌ_g）、該無終端環状導波管
    内のマイクロ波の波長（λ_g）、該誘電体の周長
    （Ｌ_s）、及び該誘電体内を伝搬する表面波の波長
    （λ_s）が Ｌ_s／λ_s＝（２ｎ＋１）Ｌ_g／λ_g （ｎは０又は自然数）で示される関係をほぼ満たすよう
    にして被処理基体にプラズマ処理を施すマイクロ波プラ
    ズマ処理方法。
27. 【請求項２７】 磁界を付与した状態でプラズマ処理を
    施す請求項２６記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
28. 【請求項２８】 前記磁界は、スロット近傍の磁界をマ
    イクロ波の周波数のほぼ３．５７×１０^-11（Ｔ／Ｈ
    ｚ）倍の磁束密度にされている請求項２７記載のマイク
    ロ波プラズマ処理方法。
29. 【請求項２９】 プラズマ発生領域とは隔離された位置
    の基体支持手段に被処理基体を配置するステップを有す
    る請求項２６記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
30. 【請求項３０】 前記被処理基体に光エネルギーを照射
    しながらプラズマ処理を施す請求項２６記載のマイクロ
    波プラズマ処理方法。
31. 【請求項３１】 前記光エネルギーは紫外光を含む請求
    項３０記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
32. 【請求項３２】 前記支持手段に高周波を供給しながら
    プラズマ処理を施す請求項２６記載のマイクロ波プラズ
    マ処理方法。
33. 【請求項３３】 前記導波管内は誘電体が充填されてい
    る請求項２６記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
34. 【請求項３４】 前記導波管内は前記誘電体とは異なる
    第二の誘電体が充填されている請求項２６記載のマイク
    ロ波プラズマ処理方法。
35. 【請求項３５】 周囲を誘電体で大気側から分離された
    プラズマ発生室と、該プラズマ発生室の周囲に配され複
    数のスロットを備えた円筒状の無終端環状導波管を用い
    るマイクロ波導入手段と、該プラズマ発生室に連結した
    処理室と、該処理室内に設置される被処理基体の支持手
    段と、該プラズマ発生室および該処理室内へのガス導入
    手段と、該プラズマ発生室および該処理室の排気手段と
    を少なくとも有するマイクロ波プラズマ処理装置を用
    い、該無終端環状導波管の中心半径（Ｒ_g）、該無終端
    環状導波管内のマイクロ波の波長（λ_g）、誘電体の中
    心半径（Ｒ_s）、及び該誘電体内を伝搬する表面波の波
    長（λ_s）が Ｒ_s／λ_s＝（２ｎ＋１）Ｒ_g／λ_g （ｎは０又は自然数）で示される関係をほぼ満たすよう
    にして被処理基体にプラズマ処理を施すマイクロ波プラ
    ズマ処理方法。
36. 【請求項３６】 磁界を付与した状態でプラズマ処理を
    施す請求項３５記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
37. 【請求項３７】 前記磁界は、スロット近傍の磁界をマ
    イクロ波の周波数のほぼ３．５７×１０^-11（Ｔ／Ｈ
    ｚ）倍の磁束密度にされている請求項３６記載のマイク
    ロ波プラズマ処理方法。
38. 【請求項３８】 プラズマ発生領域とは隔離された位置
    の基体支持手段に被処理基体を配置するステップを有す
    る請求項３５記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
39. 【請求項３９】 前記被処理基体に光エネルギーを照射
    しながらプラズマ処理を施す請求項３５記載のマイクロ
    波プラズマ処理方法。
40. 【請求項４０】 前記光エネルギーは紫外光を含む請求
    項３９記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
41. 【請求項４１】 前記支持手段に高周波を供給しながら
    プラズマ処理を施す請求項３５記載のマイクロ波プラズ
    マ処理方法。
42. 【請求項４２】 前記導波管内は誘電体が充填されてい
    る請求項３５記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
43. 【請求項４３】 前記導波管内は前記誘電体とは異なる
    第二の誘電体が充填されている請求項３５記載のマイク
    ロ波プラズマ処理方法。
44. 【請求項４４】 周囲を第一の誘電体の壁で大気側から
    分離されたプラズマ発生室と、該プラズマ発生室の周囲
    に配され複数のスロットを備えた無終端環状導波管を用
    いるマイクロ波導入手段と、該プラズマ発生室に連結し
    た処理室と、該処理室内に設置される被処理基体の支持
    手段と、該プラズマ発生室および該処理室内へのガス導
    入手段と、該プラズマ発生室および該処理室の排気手段
    とを少なくとも有するマイクロ波プラズマ処理装置であ
    って、該環状導波管の内部は第一の誘電体と同じ若しく
    は異なる第二の誘電体で充填されたマイクロ波プラズマ
    処理装置内に、該被処理基体を載置し、プラズマ処理す
    るマイクロ波プラズマ処理方法。
45. 【請求項４５】 前記第一と第二の誘電体の誘電率の比
    は、略略、前記第一と第二の誘電体の周長の比の２乗の
    逆数に等しくされる請求項４４記載のマイクロ波プラズ
    マ処理方法。
46. 【請求項４６】 磁界を付与した状態でプラズマ処理を
    施す請求項４４記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
47. 【請求項４７】 前記磁界は、スロット近傍の磁界をマ
    イクロ波の周波数のほぼ３．５７×１０^-11 （Ｔ／Ｈ
    ｚ）倍の磁束密度にされている請求項４６に記載のマイ
    クロ波プラズマ処理方法。
48. 【請求項４８】 プラズマ発生領域とは隔離された位置
    の基体支持手段に被処理気体を配置するステップを有す
    る請求項４４記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
49. 【請求項４９】 前記被処理基体に光エネルギーを照射
    しながらプラズマ処理を施す請求項４４記載のマイクロ
    波プラズマ処理方法。
50. 【請求項５０】 前記光エネルギーは紫外光を含む請求
    項４９記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
51. 【請求項５１】 前記支持手段に高周波を供給しながら
    プラズマ処理を施す請求項４４記載のマイクロ波プラズ
    マ処理方法。
52. 【請求項５２】 前記プラズマ処理は成膜である請求項
    ２６記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
53. 【請求項５３】 前記プラズマ処理はエッチングである
    請求項２６記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
54. 【請求項５４】 前記プラズマ処理はアッシングである
    請求項２６記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
55. 【請求項５５】 前記プラズマ処理は成膜である請求項
    ３５記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
56. 【請求項５６】 前記プラズマ処理はエッチングである
    請求項３５記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
57. 【請求項５７】 前記プラズマ処理はアッシングである
    請求項３５記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
58. 【請求項５８】 前記プラズマ処理は成膜である請求項
    ４４記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
59. 【請求項５９】 前記プラズマ処理はエッチングである
    請求項４４記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
60. 【請求項６０】 前記プラズマ処理はアッシングである
    請求項４４記載のマイクロ波プラズマ処理方法。