JPH1140397A - 環状導波路を有するマイクロ波供給器及びそれを備えたプラズマ処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧領域で処理を行う場合でも、より低温で
より高品質な処理をより均一に行うことが可能になるよ
うに、大面積均一な平板状の高密度低電位プラズマを発
生できるプラズマ処理装置及び処理方法を提供するこ
と。 【解決手段】 容器１内に被処理体Ｗを保持するための
保持手段２と、容器１内に配された被処理体Ｗに対向し
て設けられ誘電体窓４を透してマイクロ波を容器１内に
導入するマイクロ波供給手段と、容器１内にガスを供給
する手段７と、容器１内を排気する手段８とで構成さ
れ、マイクロ波供給手段は、平板状のＨ面に所定の間隔
で設けられていた複数のスロットを有する環状導波路を
１つ或いは複数有しており、必要に応じてガス放出口が
Ｈ面を向いていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を用い
て被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関
し、特に、環状導波路を有するマイクロ波供給器及びそ
れを備えたプラズマ処理装置、並びに多重環状導波路を
有するマイクロ波供給器及びそれを備えたプラズマ処理
装置に関する。

【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、プラズマ重合
装置、ＣＶＤ装置、表面改質装置、エッチング装置、ア
ッシング装置、クリーニ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処理
装置を使用するＣＶＤは例えば次のように行われる。即
ち、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置のプラズマ発生室及
び／又は成膜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
させガスを励起及び／又は分解してプラズマ発生室又は
成膜室内に配された被処理体上に堆積膜を形成する。そ
して同様の手法で有機物のプラズマ重合や酸価、窒化、
フッ化等の表面改質を行うこともできる。

【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体のエッチング処理は、例え
ば次のようにして行われる。即ち、該装置の処理室内に
エッチャントガスを導入し、同時にマイクロ波エネルギ
ーを投入して該エッチャントガスを励起及び／又は分解
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体の表面をエッチングする。

【０００５】また、いわゆるマイクロ波プラズマアッシ
ング装置を使用する被処理体のアッシング処理は、例え
ば次のようにして行われる。即ち、該装置の処理室内に
アッシングガスを導入し、同時にマイクロ波エネルギー
を投入して該アッシングガスを励起及び／又は分解して
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体の表面即ちホトレジストをアッシ
ングする。アッシング同様にして、被処理体の被処理面
に付着した不要物を除去するクリーニングを行うことも
できる。

【０００６】マイクロ波プラズマ処理装置においては、
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。それ故、マイ
クロ波プラズマ処理装置については、ガスの電離効率、
励起効率及び分解効率が高く、高密度のプラズマを比較
的容易に形成し得る、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、これが故に高清浄な
プラズマ処理を行い得るという利点もある。

【０００７】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も実用化されてきてい
る。ＥＣＲは、磁束密度が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
手段との構成について、代表的なものとして次の４つの
構成が知られている。

【０００８】即ち、（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（リジター
ノ方式）；（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（平面スロットアン
テナ方式）である。

【０００９】又、米国特許第５，０３４，０８６号の明
細書には、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳ
Ａ）を用いたプラズマ処理装置が開示されている。

【００１０】或いは、特開平５−２９０９９５号公報
や、米国特許第５，３５９，１７７号の明細書や、ＥＰ
０５６４３５９公報には、終端付環状導波管を用いたプ
ラズマ処理装置が開示されている。

【００１１】これらとは別に、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（特開平５−３４
５９８２号公報、米国特許第５，５３８，６９９号）。

【００１２】このマイクロ波プラズマ処理装置を図２９
に、そのマイクロ波供給手段を図２８に示す。

【００１３】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窓、５０３は
マイクロ波をプラズマ発生室５０１に供給するための円
筒状の外形をもつスロット付無終端環状導波管、５０５
はプラズマ発生用ガス供給手段、５１１はプラズマ発生
室５０１に連結した処理室、５１２は被処理体、５１３
は基体５１２の支持体、５１４は基体５１２を加熱する
ヒータ、５１５は処理用ガス供給手段、５１６は排気
口、５２１はマイクロ波を左右に分配するブロック、５
２２は曲面５２３に設けられたスロットである。又、５
２４は仕切板、５２５はマイクロ波導入口である。

【００１４】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。

【００１５】排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
５０１内及び処理室５１１内を真空排気する。続いてプ
ラズマ発生用ガスをガス供給口５０５を介して所定の流
量でプラズマ発生室５０１内に導入する。

【００１６】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５
０１内を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源（不図
示）より所望の電力を環状導波管５０３を介してプラズ
マ発生室５０１内に供給する。

【００１７】この際、環状導波管５０３内に導入された
マイクロ波は、分配ブロック５２１で左右に二分配さ
れ、自由空間波長よりも長い管内波長をもって管内を伝
搬する。管内波長の１／２または１／４毎に設けられた
スロット５２２から誘電体窓５０２を透してプラズマ発
生室５０１にマイクロ波が供給され、プラズマ５２７を
生成する。

【００１８】この時に処理用ガス供給管５１５を介して
処理用ガスを処理室５１１内に供給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５
１３上に載置された被処理体５１２の表面を処理する。

【００１９】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２００ｍｍ程の空間に±３％以内の均一性をもって、
電子密度１０¹²／ｃｍ³ 以上、電子温度３ｅＶ以下、プ
ラズマ電位２０Ｖ以下の高密度低電位プラズマが発生で
きるので、ガスを充分に反応させ活性な状態で被処理体
に供給でき、かつ入射イオンによる被処理体の表面ダメ
ージも低減するので、低温でも高品質で高速な処理が可
能になる。

【００２０】しかしながら、図２９に示したような高密
度抵電位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、例えばアッシング処理の場合のように、１
００ｍＴｏｒｒ（約１３．３３２２Ｐａ）以上の高圧領
域で処理を行う場合、プラズマの拡散が抑制されるた
め、プラズマが周辺に局在し基体中央部分の処理速度が
低下することがある。

【００２１】又、特開平７−９０５９１号公開特許公報
には、円盤状のマイクロ波導入装置を用いたプラズマ処
理装置が開示されている。この装置ではガスを導波管内
に導入し、導波管に設けられたスロットからガスをプラ
ズマ発生室に向けて放出している。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−９０５９１
号公報に記載の装置では、導波管内でプラズマが発生し
ないように、ガスの供給圧力、導波管内のコンダクタン
ス及びスロットのコンダクタンス、排気圧力等を精密に
調整しなければならない。従って最適圧力が互いに異な
るＣＶＤ、エッチング、アッシング等のいずれにも共通
に使用できる装置を設計することが非常に難しい。

【００２３】そして、近年要求される直径３０５ｍｍの
１２インチウエハー（３００ｍｍウエハーと呼ぶことも
ある）やそれに相当する面積のガラス基板等の表面を処
理する為には、均一大面積で且つ薄い高密度プラズマの
層が必要とされる。

【００２４】その為には、ガス供給手段の構成及び／又
はマイクロ波供給手段の構成を更に改良する必要があ
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
より低温でより高品質な各種プラズマ処理を行うことが
できるプラズマ処理装置及び処理方法を提供することに
ある。

【００２６】本発明の第２の目的は、ガスの供給手段を
改良し、比較的高圧の圧力領域で処理を行う場合であっ
ても、均一且つ大面積で薄い高密度プラズマの層を発生
し得るプラズマ処理装置及び処理方法を提供することに
ある。

【００２７】本発明の第３の目的は、各種のマイクロ波
放射強度分布が得られる簡易且つ低価格の構造のマイク
ロ波供給器を提供することにある。

【００２８】本発明の第４の目的は、マイクロ波供給手
段を改良し、均一且つ大面積で薄い高密度プラズマの層
を発生し得るマイクロ波供給器及びプラズマ処理装置並
びに処理方法を提供することにある。

【００２９】本発明の第５の目的は、直径３００ｍｍ以
上のウエハ或いはこれに相当する大面積の被処理基体を
プラズマ処理できるマイクロ波供給器及びプラズマ処理
装置並びに処理方法を提供することにある。

【００３０】本発明は、内部が減圧可能な容器と、該容
器内にガスを供給するガス供給手段と、該容器内にプラ
ズマを発生させる為のマイクロ波を供給するマイクロ波
供給手段と、を有し、該プラズマを利用して被処理体を
処理するプラズマ処理装置において、該マイクロ波供給
手段は、互いに離間して設けられた複数のスロットを有
する平面状のＨ面と、マイクロ波の進行方向に垂直な矩
形断面と、を有する環状導波路を備え、該平面状のＨ面
に設けられた該複数のスロットより、該容器の誘電体窓
を透して該容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波供
給器であり、該ガス供給手段は、該平面状のＨ面に向け
て該ガスを放出するガス放出口を備えていることを特徴
とする。これにより、比較的高い圧力であっても均一且
つ大面積で低温のプラズマを発生し得るものとなり、８
インチウエハー相当或いはそれ以上の大面積の被処理体
を処理できる。

【００３１】又、別の本発明は、互いに離間して設けら
れた複数のスロットを有する平面と、マイクロ波の進行
方向に垂直な矩形断面と、を有する環状導波路を備え、
該平面に設けられた該複数のスロットより、マイクロ波
を該環状導波路外部に供給するマイクロ波供給器におい
て、環状の凹部とマイクロ波導入口が形成された導電部
材と、該複数のスロットが形成された板状の導電部材
と、からなる組み立て体により、該スロットを有する平
面がＨ面となる該環状導波路が形成されていることを特
徴とする。これにより、低コストで汎用性に富むマイク
ロ波供給器を作製できる。

【００３２】更に別の本発明は、内部が減圧可能な容器
と、該容器内にガスを供給するガス供給手段と、該容器
内にプラズマを発生させる為のマイクロ波を供給するマ
イクロ波供給手段と、を有し、該プラズマを利用して被
処理体を処理するプラズマ処理装置において、該マイク
ロ波供給手段は、互いに離間して設けられた複数のスロ
ットを有する平面状のＨ面と、マイクロ波の進行方向に
垂直な矩形断面と、を有する環状導波路を複数同心状に
備え、各環状導波路の該平面状のＨ面に設けられた該複
数のスロットより、該容器の誘電体窓を透して該容器内
にマイクロ波を供給するマイクロ波供給器であることを
特徴とする。これにより、ガスの流れにかかわらず、大
面積で均一且つ低温のプラズマを発生し得るものとな
り、１２インチウエハー相当或いはそれ以上の大面積の
被処理体を処理できる。

【００３３】更に他の本発明は、互いに周長の異なる複
数の無終端環状導波路を同心状に配し、それらの平面状
のＨ面をそれぞれ同一平面とし、そこに複数のスロット
を設けたマイクロ波供給器に特徴がある。

【００３４】これにより、均一且つ大面積の強度分布を
もつマイクロ波を放射・供給できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の好適な実施の形
態によるプラズマ処理装置の主要部品を示している。

【００３６】１は内部が減圧可能な容器、２はその上に
被処理体を保持する為の保持手段、３は容器１内にプラ
ズマを発生させる為のマイクロ波を供給するマイクロ波
供給手段（マイクロ波供給器又はマイクロ波アンテナと
呼ぶこともできる。）である。

【００３７】そして、４は、誘電体窓、７は容器１内に
ガスを供給するガス供給手段である。

【００３８】図２は、図１に示す部品を用いて構成した
プラズマ処理装置の断面図である。

【００３９】マイクロ波供給器３は、互いに離間して設
けられた複数のスロット３ｂを有するＨ面３ｃと、マイ
クロ波の進行方向（図２中紙面に垂直な方向）に垂直な
矩形断面と、をもつ環状導波路３ａを備えている。

【００４０】マイクロ波導入口１３より、マイクロ波供
給器３内に導入されたマイクロ波は、Ｅ分岐ブロックの
ような分配器１０により互いに反対向きに進路を変え
て、環状導波路３ａ内を伝搬していく。

【００４１】環状導波路３ａは、みかけ上一本の矩形導
波管のＥ面を曲げて、両端を連結した格好をしている。

【００４２】環状導波路３ａ内を伝搬・進行していく途
中で、下方のＨ面３ｃに設けられた複数のスロット３ｂ
からマイクロ波が放射される。

【００４３】各スロット３ｂから放射されたマイクロ波
は、マイクロ波供給器３の下方にある誘電体窓４を透過
して、容器１内のプラズマ発生空間９内に供給される。

【００４４】容器１内のプラズマ発生空間９内は、排気
路８に連通する不図示の排気手段により排気され減圧状
態にある。又、ガス供給手段７のガス放出口７ａから、
ガスがプラズマ発生空間９内に放出されている。

【００４５】よって、プラズマ発生空間９内に供給され
たマイクロ波により、グロー放電が生じ、ガスの構成分
子はイオン化したり、活性種となったりする。プラズマ
はスロットの下方にドーナツ状に生じたり、又はＨ面の
下面に連続する層状（円板状）に生じたりする。

【００４６】ガス供給手段７のガス放出口７ａは、マイ
クロ波供給器３の環状導波路３ａのＨ面３ｃに向けてガ
スを放出するように設けられている。

【００４７】その為、ガス放出口７ａから放出されたガ
スは、スロット３ｂ下方の高密度プラズマ領域を経て、
マイクロ波供給器３の中心０付近に向かう。

【００４８】従って、スロット３ｂの存在しない空間９
の中心０付近にもガスの活性種又はガスのイオンが充分
供給される。

【００４９】この為に被処理体Ｗの被処理面全面に亘っ
て、均一なプラズマ処理が施せる。

【００５０】図３は、マイクロ波供給器の環状導波路内
におけるマイクロ波の伝搬と、スロットからのマイクロ
波の放射の様子を説明する為の模式図である。

【００５１】図３の（ａ）は、環状導波路を上方から見
た時の様子を示し、図３の（ｂ）は、ＢＢ′線による断
面を図３ａ（ｃ）はＣＣ′線による断面を示している。

【００５２】マイクロ波導入口１３付近はＥ面分岐の等
価回路となっており、マイクロ波導入口１３より導入さ
れたマイクロ波は時計回りｄ₂ と反時計回りｄ₁ とに分
配されるように進路を変更する。各スロットはマイクロ
波の進行方向ｄ₁ ，ｄ₂ と交差するように設けられてお
り、マイクロ波はスロットからマイクロ波を放出しなが
ら進む。

【００５３】環状導波路は無終端である為、方向ｄ₁ ，
ｄ₂ に伝搬していくマイクロ波は互いに干渉し合い、所
定のモードの定在波を生成する。３ｇは導波路の中心を
結んで形成される環（輪）を示しており、この長さ即ち
周長を管内波長（路内波長）の整数倍とすれば、定在波
を生成し易くなる。

【００５４】図３の（ｂ）はマイクロ波の進行方向に垂
直な面を示しており、導波路の上下の面３ｃは電界ＥＦ
の向きに垂直なＨ面となっており、導波管の左右の面３
ｄは電界ＥＦの向きに平行なＥ面となっている。

【００５５】そして、このように導波路のマイクロ波進
行方向に垂直な断面は矩形断面になっている。

【００５６】マイクロ波導入口１３から環状導波路３ａ
内に導入されたマイクロ波ＭＷは、分配器１０で図中左
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。

【００５７】図中ＥＦは、マイクロ波の進行方向に垂直
で且つ導波路３ａのＨ面に垂直な電界ベクトルを示して
いる。例えば管内波長の１／２または１／４毎に設置さ
れたスロット３ｂから誘導体窓４を透して放射された漏
れ波ＥＷは、スロット４近傍にプラズマＰ１を生成す
る。また、誘電体窓４の内面５２４Ｓ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、誘電体窓４内面５２４Ｓで全反射し、誘電体窓４内
面５２４Ｓを表面波ＳＷとして伝搬する。表面波ＳＷの
しみだした電界によってプラズマＰ２が生成される。

【００５８】こうしてガスは、発生した高密度プラズマ
により励起され、被処理体Ｗの表面を処理する。

【００５９】このような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３００ｍ
ｍ以上の大口径空間に±３％以内の均一性をもって、電
子密度１０¹²／ｃｍ³ 以上、電子温度３ｅＶ以下、プラ
ズマ電位２０Ｖ以下の高密度低電位プラズマが発生でき
るので、ガスを充分に反応させ活性な状態で被処理面に
供給できる。しかも、圧力２．７Ｐａ、マイクロ波電力
２ｋＷとした時、誘電体窓内面から８〜１０ｍｍ離れた
位置でマイクロ波による電流は検出できなくなる。これ
は非常に薄いプラズマの層が出来ることを意味する。よ
って、入射イオンによる基板表面ダメージも低減するの
で、低温でも高品質で高速な処理が可能になる。

【００６０】図４は、マイクロ波供給器のスロットの位
置と、ガス放出口の位置と、被処理体の位置とを示して
いる。

【００６１】ｌｗは、被処理体Ｗの一端から他端までの
距離（Ｈ面に平行な方向の間隔）を示しており、Ｓｉウ
エハのようにディスク状の被処理体であれば、その口径
に相当する。８インチウエハであればｌｗは約２００ｍ
ｍである。ガラス基板のように四角形の被処理体であれ
ば、その辺即ち縦又は横の長さに相当する。

【００６２】図４の（ａ）において、ｌｇは、一方のガ
ス放出口からそれに対向する位置にある別のガス放出口
までの距離（Ｈ面に平行な方向の間隔）であり、距離ｌ
ｇは距離ｌｗより長くなっている。

【００６３】ｌｓは１つのスロット長さを示しており、
ｌｓｏは一方のスロットの外端から該スロットに対向す
る位置にある他方のスロットの外端までの距離（Ｈ面に
平行な方向の間隔）を示しており、ｌｓｏ≒ｌｇの関係
を満足する。

【００６４】そして、本発明の実施の形態においてより
好ましくは、スロットが設けられたＨ面に垂直な方向に
おいて、ｌ₁ ＜ｌ₂ なる関係を満足するとよい。ここで
ｌ₁はスロット直下にある誘電体窓下面（内面）からガ
ス放出口７ａまでの距離（法線方向間隔）を示す。

【００６５】ｌ₂ はガス放出口７ａから被処理体Ｗの被
処理面までの距離（法線方向間隔）を示す。

【００６６】このように、ガス放出口の位置を被処理体
Ｗよりも誘電体窓４により近い位置に定めることによ
り、ガスの励起効率又は分解効率をより一層高めること
ができる。

【００６７】図４の（ｂ）は、図４の（ｂ）同様にマイ
クロ波供給手段のスロットの位置と、ガス放出口の位置
と、被処理体の位置とを示しており、図４の（ａ）の例
の変更例である。

【００６８】ｌｗは、被処理体Ｗの一端から他端までの
距離を示しており、Ｓｉウエハのようにディスク状の被
処理体であれば、その口径に相当する。１２インチウエ
ハであればｌｗは約３００ｍｍである。ガラス基板のよ
うに四角形の被処理体であれば、その辺即ち縦又は横の
長さに相当する。

【００６９】ｌｇは、一方のガス放出口からそれに対向
する位置にあるガス放出口までの距離であり、距離ｌｇ
は距離ｌｗより短くなっている。こうして、放出された
ガスがスロット直下のプラズマ密度の高い領域を介して
中心０付近に容易に流れつく。

【００７０】ｌｓは１つのスロットの長さを示してお
り、ｌｓｏは一方のスロットの外端から該スロットに対
向する位置にある他方のスロットの外端までの距離を示
しており、ｌｓｏ＜ｌｇの関係を満足する。

【００７１】そして、本発明の実施の形態においてより
好ましくは、スロットが設けられたＨ面に垂直な方向に
おいて、ｌ₁ ＜ｌ₂ なる関係を満足するとよい。

【００７２】ここでｌ₁ はスロット直下にある誘電体窓
下面（内面）からガス放出口７ａまでの距離を示す。

【００７３】ｌ₂ はガス放出口７ａから、被処理体Ｗの
被処理面までの距離を示す。

【００７４】このように、ガス放出口の位置を被処理体
Ｗよりも誘電体窓４により近い位置に定めることによ
り、ガスの励起効率又は分解効率をより一層高めること
ができる。

【００７５】特に図４の（ｂ）の関係を満たす装置は、
図４の（ａ）に比べて直径３００ｍｍ以上のウエハー又
はそれに相当する基板のような大面積被処理体の処理に
より適している。

【００７６】（マイクロ波供給手段）本発明に用いられ
るマイクロ波供給手段としては図１〜図３に示したよう
に矩形断面をもち、そのＨ面に複数のスロットを有する
環状導波路（環状導波管）が好ましく用いられる。より
好ましくは無終端であることが望ましい。

【００７７】図１の例は、矩形導波管を曲げて環状にし
たリング状の外形であったが、本発明に用いられるマイ
クロ波供給手段は、図５に示すように円盤状の外形をも
つものであってもよい。

【００７８】図５は、本発明の別の実施の形態によるマ
イクロ波供給器を示す。

【００７９】図５のマイクロ波供給器は、無終端環状の
凹部３３とマイクロ波導入口１３となる開口が形成され
た第１の導電性部材３２と、複数のスロット３ｂが形成
された比較的薄い円板状の第２の導電性部材３１との組
み立て体である。

【００８０】（ａ）は断面を、（ｂ）は第１の導電部材
３２を、（ｃ）は第２の導電部材３１をそれぞれ示して
いる。

【００８１】このようにスロット３ｂを有するＨ面を取
りはずし可能に構成すれば次のような効果を奏する。

【００８２】スロットの形状、スロットの大きさ、スロ
ットの数、スロットの分布、等が異なる複数種の第２の
導電部材３１を予じめ作製しておけば、第２導電部材３
１を必要とするマイクロ波の放射強度やプラズマ処理に
応じて適切なものに交換して用いることができる。これ
によりマイクロ波供給器の設計の自由度が増し、且つ低
コストでマイクロ波供給器を作製できる。

【００８３】又、円板状の第２導電部材３１は、破線Ｄ
Ｌにおいて、中心部をくり抜いてドーナツ形に加工して
も良いことは勿論である。

【００８４】そして、この第２導電部材３１は、第１導
電部材３２と前述した誘電体窓とにより挟持されて組み
立てられる。

【００８５】図６は、本発明に用いられる別のマイクロ
波供給手段を示している。図６の（ａ）はその縦の断面
を、図６の（ｂ）はＤＤ′線における横の断面を示して
いる。

【００８６】このマイクロ波供給器３は、（ｂ）に示す
ように角がとれた四角形の環状導波路３ａを有してお
り、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板等、四
角形の基板或いは太陽電池用のウエブ基板を被処理体と
する場合に好適である。

【００８７】このマイクロ波供給手段３においては、矩
形導波管５から導入されたマイクロ波は、分配器１０に
より時計回りｄ₂ と反時計回りｄ₁ とに分かれて進行し
つつ、平面状のＨ面３ｃに設けられたスロット３ｂより
マイクロ波を放出する。両方向ｄ₁ ，ｄ₂ に進むマイク
ロ波は互いに干渉しながら進み減衰していく。導波路３
ａ内のマイクロ波の伝搬が安定すると、導波路３ａ内で
は定在波が生じる。

【００８８】スロット３ｂから放射されたマイクロ波
は、図３を参照して説明したような原理に基づいて、誘
電体窓４を透して容器１内のプラズマ発生空間内に供給
される。

【００８９】容器１内では、ガスが斜めに設けられたガ
ス放出口７ａから放出されており、誘電体窓４の直下で
励起され図中の矢印ＧＦで示すように流れる。

【００９０】以上説明した本発明のマイクロ波プラズマ
処理装置に用いられる環状導波路を構成する部材の材質
は、導電体であれば使用可能であるが、マイクロ波の伝
搬ロスをできるだけ抑えるため導電率の高いＡｌ，Ｃ
ｕ，Ａｇ／Ｃｕメッキしたステンレス鋼などが最適であ
る。本発明に用いられる環状導波路への導入口は、環状
導波路内のマイクロ波伝搬空間に効率よくマイクロ波を
導入できるものであれば、以上説明したようにＨ面に設
けてＨ面に垂直にマイクロ波を導入し導入部で伝搬空間
の左右方向に二分配するものでもよいが、Ｈ面に平行な
伝搬空間の接線方向から導入することも可能である。

【００９１】本発明に用いられるスロットの形状は、マ
イクロ波の伝搬方向に垂直な方向の長さが導波路内の波
長の（管内波長）の１／４以上であれば、矩形でも楕円
形でもＳ字形でも十字形でもアレイ状でもなんでもよ
い。本発明に用いられるスロット間隔は、特に限定され
るわけではないが、干渉によりスロットを横切る電界が
強め合うように、少なくとも、管内波長の１／２間隔で
スロットが配されるようにする。特に、管内波長の１／
２が最適である。なお、スロットは、たとえば、１〜１
０ｍｍ幅、４０〜５０ｍｍ長さの縦長の開口が好まし
い。また、スロットの配置としては、たとえば、環状導
波路の環の中心に対して放射状配置とすることも好まし
いものである。

【００９２】具体例を図を参照して説明する。

【００９３】図７は本発明のマイクロ波供給手段に用い
られる各種スロットの形状を示す。

【００９４】図７の（ａ）はマイクロ波の進行方向ｄ₁
（ｄ₂ ）に対して、その長手方向が交差する長さｌ_l の
スロットであり、ピッチｌ_P をもって互いに離間して設
けられている。

【００９５】図７の（ｂ）はマイクロ波の進行方向ｄ₁
（ｄ₂ ）に対して、チルト角θをもって交差するスロッ
トであり、進行方向ｄ₁ （ｄ₂ ）と垂直な方向の成分ｌ
_l をもち、ピッチｌ_P をもって互いに離間して設けられ
ている。

【００９６】図７の（ｃ）はＳ字形のスロットを示して
いる。

【００９７】スロットの配置間隔即ちピッチｌ_P は前述
したとおり導波路内波長（管内波長）の１／２又は１／
４にするとより好ましい。

【００９８】そしてスロットのマイクロ波の進行方向に
垂直な方向の長さｌ_l は管内波長の１／４乃至３／８の
範囲にするとより好ましい。

【００９９】又、スロットは全て等間隔、例えば管内波
長の１／２ピッチで配される必要はなく、図８に示すよ
うに、等ピッチで配されたスロット群が、管内波長の１
／２より長い間隔をおいて配されていてもよい。

【０１００】図中破線３ｇは、環状導波路の中心を結ん
で形成される環（隔）であり、この周長を管内波長の整
数倍にするとよい。

【０１０１】又、投入されるマイクロ波の電力はマイク
ロ波放出強度の均一性向上の為に、環状導波路内を１周
以上より好ましくは２周以上伝搬し得る程度にするとよ
い。この場合は、分配器１０を省いた方がよいこともあ
る。

【０１０２】（誘電体窓）本発明に用いられる誘電体窓
としては、０．８乃至２０ＧＨｚのマイクロ波を透過し
得るが、ガスを透過させることはない形状又は材料で構
成される。

【０１０３】その形状は、図１に示したようにＨ面下方
全てを覆うような円板、又はドーナツ状のものであって
もよいし、或いはスロット部分のみを塞ぐように各スロ
ットに対応して設けられてもよい。しかしながら、真空
容器の組み立てを容易にし、スロットの設計の自由度を
幅広くする為には、各スロット共通の板状の部材で構成
した方がより好ましいものである。

【０１０４】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誘電体としては、酸化シリ
コン系の石英や各種ガラス、Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，ＮａＣｌ，Ｋ
Ｃｌ，ＬｉＦ，ＣａＦ₂ ，ＢａＦ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，Ａｌ
Ｎ，ＭｇＯなどの無機物が適当であるが、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，ポリイミドなど
の有機物のフィルム、シートなども適用可能である。

【０１０５】特に石英、アルミナ等からなる板状のもの
が好ましく用いられる。

【０１０６】（容器）本発明に用いられる容器として
は、ガスを置換する目的又はプラズマを内部で発生させ
る目的の為に、大気圧より低い圧力に減圧し得る容器が
用いられる。

【０１０７】容器を構成する部材としては、アルミニウ
ム、ステンレス等の導電体、又は石英やシリコンカーバ
イド等の絶縁体、或いは導電性部材と絶縁性部材との組
み合わせ等により作製される。

【０１０８】絶縁体を用いる場合には、前述した誘電体
窓と一体化して容器を構成することもできる。

【０１０９】又、導電性容器の内面を絶縁体の膜で被覆
したものであってもよい。

【０１１０】そして、内部を少なくとも０．１ｍＴｏｒ
ｒ（約１．３３×１０^-2Ｐａ）程度に減圧できるように
構成する。

【０１１１】（ガス供給手段）本発明に用いられるガス
供給手段としては、マイクロ波供給手段のＨ面に向けて
ガスを放出する放出口を備えたものが用いられる。ガス
放出口に連通するガス放出路をＨ面に対して垂直又は斜
めに形成することで、容易にガス放出口の向きを定めら
れる。

【０１１２】ガス放出口は図１に示すように環状導波路
に沿って、互いに離間して設けられた複数の開口であっ
てもよいし、図９の（ａ）のように環状導波路に沿って
設けられたスリットであってもよい。

【０１１３】或いは、図９の（ｂ）のように複数のガス
供給管とすることも出来る。

【０１１４】ガスの放出口のＨ面と平行な方向の位置
は、図４に示したようにすることが、より好ましもので
あり、これにより大面積の均一処理が容易になる。

【０１１５】そして、これらのガス供給手段は、不図示
のマスフローコントローラーやバルブや継手等を介して
ガスボンベ又はベーパライザーに接続される。

【０１１６】被処理体の保持手段は、その保持面が平面
であってもよいし、ピン等により数点で保持されるもの
であってもよく、保持面ないし保持点は導電体又は絶縁
体等の各種材料により構成し得る。保持手段には更に、
加熱手段や冷却手段が併設されていてもよい。又、被処
理体の搬入、搬出を容易にすべく、昇降可能なリフトピ
ンを有する構成も保持手段として好ましいものである。

【０１１７】加えて、プラズマ中の粒子の動きや位置を
制御すべく、バイアス印加手段を保持手段に設け、被処
理体に直流ないし交流バイアスを印加し得る構成にする
ことも好ましい。

【０１１８】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、より低圧で処理するために、磁界発
生手段を用いても良い。本発明のプラズマ処理装置及び
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、環状導波路の複数のスロット
の中心を結ぶ曲線上にループ磁界を発生しスロット近傍
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
きいマグネトロン磁界が最適である。磁界発生手段とし
ては、コイル以外でも、永久磁石でも使用可能である。
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
など他の冷却手段を用いてもよい。

【０１１９】また、処理のより高品質化のため、紫外光
を基体表面に照射してもよい。光源としては、被処理基
体もしくは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、ＡｒＦ又はＫｒＦ或いはＸｅ
Ｃｌ等のダイマーを用いるエキシマレーザ、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。

【０１２０】そして、本発明においては、０．８ＧＨｚ
乃至２０ＧＨｚの範囲から選択されるマイクロ波を発生
するマグネトロン等のプラズマ発生器を用いることが好
ましく、チューナーやアイソレーターやモード変換器等
を付設して、所定のモードのマイクロ波を、上述したマ
イクロ波供給器まで伝搬・供給する。

【０１２１】マイクロ波供給器の導入口に導入されるマ
イクロ波としてはＴＥモードのマイクロ波が好ましく用
いられ、特にＴＥ_n0モード又はＨ_0nモードと呼ばれる
（ここでｎは自然数）マイクロ波を導入することがより
好ましい。

【０１２２】そして、環状導波路内においても、マイク
ロ波の電界ベクトルはスロット付の平面に垂直なものと
なり、この平面がＨ面となる。

【０１２３】環状導波路３ａ内においても、マイクロ波
はＴＥ₁₀モード（Ｈ₀₁モード）で伝搬するが、最終的に
は定在波が生じる場合もあるので、この場合の導波路３
ａ内のマイクロ波の伝搬モードは別のモードと見なすこ
とも可能である。

【０１２４】次に本発明による処理方法について述べ
る。

【０１２５】まず、容器１を開けて、被処理体保持手段
２上に被処理体を載せて、容器１を閉じる（図１０の工
程Ｓ１）。

【０１２６】次に、容器１内を不図示の真空ポンプによ
り大気圧から約１．３Ｐａ以下になるまで減圧する（図
１０の工程Ｓ２）。

【０１２７】そして、ガス供給手段７のガス放出口７ａ
から容器１内にガスを放出する（図１０の工程Ｓ３）。

【０１２８】容器１内の圧力が安定したら、不図示のマ
イクロ波発振器をオンしてマイクロ波を発生させ、本発
明マイクロ波導入手段３より容器１内にマイクロ波を供
給する（図１０の工程Ｓ４）。

【０１２９】容器１に必要に応じて設けられたモニター
窓を透してプラズマ発光を観察する。

【０１３０】所定の処理時間が経過したら、マイクロ波
の供給を停止する（図１０の工程Ｓ５）。

【０１３１】容器１内のガスをパージ用の窒素Ａｒ，Ｈ
ｅ，Ｎｅ又はクリーンエア等のガスに置換し、大気圧ま
でもどす（図１０の工程Ｓ６）。

【０１３２】そして、容器１を開けて、被処理体を搬出
する（図１０の工程Ｓ７）。

【０１３３】以上の処理を一枚の被処理体毎にくり返し
行えばよい。

【０１３４】本発明のマイクロ波プラズマ処理方法にお
けるプラズマ処理室内の圧力は０．１ｍＴｏｒｒ（約
０．１３３Ｐａ）乃至１０Ｔｏｒｒ（約１３３０Ｐａ）
の範囲、より好ましくは、ＣＶＤやプラズマ重合や表面
改質の場合１ｍＴｏｒｒ（約０．１３３Ｐａ）乃至１０
０ｍＴｏｒｒ（約１３．３Ｐａ）、エッチングの場合
０．５ｍＴｏｒｒ（約０．０６７Ｐａ）から５０ｍＴｏ
ｒｒ（約６．６７Ｐａ）、アッシングの場合範囲１００
ｍＴｏｒｒ（約１３．３ｐａ）から１０Ｔｏｒｒ（約１
３３０Ｐａ）の範囲から選択することができる。又、ク
リーニングの場合は０．０６７Ｐａ〜１３．３Ｐａにす
るとよい。

【０１３５】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Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，ＳｉＯ₂ ，Ｔａ₂ Ｏ₅ ，ＴｉＯ₂ ，Ｔ
ｉＮ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＡｌＮ，ＭｇＦ₂ ，ＡｌＦ₃ などの
絶縁膜、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン），ｐｏｌｙ
−Ｓｉ（ポリシリコン），ＳｉＣ，ＧａＡｓなどの半導
体膜、Ａｌ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａなどの金属膜等、Ｔ
ｉＮ，ＴｉＷ，ＴｉＳｉＮ等の各種の堆積膜を効率よく
形成することが可能である。

【０１３６】本発明のプラズマ処理方法により処理する
被処理体１１２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。
そして、その表面が、半導体、絶縁体、導電体或いはそ
れら３つの複合表面になっていてもよい。

【０１３７】導電性基体としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，
Ａｌ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｐｂ
などの金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレ
ス鋼などが挙げられる。

【０１３８】絶縁性基体としては、ＳｉＯ₂ 系の石英や
各種ガラス、Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＬｉＦ，
ＣａＦ₂ ，ＢａＦ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＡｌＮ，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，ポリ塩化ビニリデン，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
が挙げられる。

【０１３９】ＣＶＤ法により基板上に薄膜を形成する場
合に用いられるガスとしては、ａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−ｓ
ｉ、ＳｉＣなどのＳｉ系半導体薄膜を形成する場合：Ｓ
ｉ原子を含有する原料ガスとしては、ＳｉＨ₄ ，Ｓｉ₂
Ｈ₆ などの無機シラン類，テトラエチルシラン（ＴＥ
Ｓ），テトラメチルシラン（ＴＭＳ），ジメチルシラン
（ＤＭＳ），ジメチルジフルオロシラン（ＤＭＤＦ
Ｓ），ジメチルジクロルシラン（ＤＭＤＣＳ）などの有
機シラン類、ＳｉＦ₄ ，Ｓｉ₂ Ｆ₆ ，Ｓｉ₃ Ｆ₈ ，Ｓｉ
ＨＦ₃ ，ＳｉＨ₂ Ｆ₂ ，ＳｉＣｌ₄ ，Ｓｉ₂ Ｃｌ₆ ，Ｓ
ｉＨＣｌ₃ ，ＳｉＨ₂Ｃｌ₂ ，ＳｉＨ₃ Ｃｌ，ＳｉＣｌ₂
Ｆ₂ などのハロシラン類等、常温常圧でガス状態であ
るものまた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Ｓｉ原料ガスと混合して導入してもよい
添加ガスまたはキャリアガスとしては、Ｈ₂ ，Ｈｅ，Ｎ
ｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎが挙げられる。

【０１４０】Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，ＳｉＯ₂ などのＳｉ化合物系
薄膜を形成する場合のＳｉ原子を含有する原料として
は、ＳｉＨ₄ ，Ｓｉ₂ Ｈ₆ などの無機シラン類，テトラ
エトキシシラン（ＴＥＯＳ），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（ＯＭ
ＣＴＳ），ジメチルジフルオロシラン（ＤＭＤＦＳ），
ジメチルジクロルシラン（ＤＭＤＣＳ）などの有機シラ
ン類、ＳｉＦ₄ ，Ｓｉ₂ Ｆ₆ ，Ｓｉ₃ Ｆ₈ ，ＳｉＨＦ
₃ ，ＳｉＨ₂ Ｆ₂ ，ＳｉＣｌ₄ ，Ｓｉ₂ Ｃｌ₆ ，ＳｉＨ
Ｃｌ₃ ，ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ，ＳｉＨ₃ Ｃｌ，ＳｉＣｌ₂ Ｆ
₂ などのハロシラン類等、常温常圧でガス状態であるも
のまたはベーパライザーやバグラーにより容易にガス化
し得るものが挙げられる。また、この場合の同時に導入
する窒素原料ガスまたは酸素原料ガスとしては、Ｎ₂ ，
ＮＨ₃ ，Ｎ₂ Ｈ₄ ，ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤ
Ｓ），Ｏ₂ ，Ｏ₃ ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ，Ｎ₂ Ｏ，ＮＯ₂ など
が挙げられる。

【０１４１】Ａｌ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａ，ＴｉＷなど
の金属薄膜を形成する場合の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（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（Ｃ
Ｏ）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）などの有機金属、ＡｌＣｌ₃ ，ＷＦ₆ ，Ｔ
ｉＣｌ₃ ，ＴａＣｌ₅ などのハロゲン化金属等が挙げら
れる。また、この場合、上述したＳｉ原料ガスと混合し
て導入してもよい。又、添加ガスまたはキャリアガスと
しては、Ｈ₂ ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎが
挙げられる。

【０１４２】Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＡｌＮ，Ｔａ₂ Ｏ₅ ，ＴｉＯ
₂ ，ＴｉＮ，ＷＯ₃ ，ＴｉＷ，ＴｉＳｉＮなどの金属化
合物薄膜を形成する場合の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（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（Ｃ
Ｏ）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）などの有機金属、ＡｌＣｌ₃ ，ＷＦ₆ ，Ｔ
ｉＣｌ₃ ，ＴａＣｌ₅ などのハロゲン化金属等が挙げら
れる。また、この場合の同時に導入する酸素原料ガスま
たは窒素原料ガスとしては、Ｏ₂ ，Ｏ₃ ，Ｈ₂ Ｏ，Ｎ
Ｏ，Ｎ₂ Ｏ，ＮＯ₂ ，Ｎ₂ ，ＮＨ₃ ，Ｎ₂ Ｈ₄ ，ヘキサ
メチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などが挙げられる。

【０１４３】基体表面をエッチングする場合の処理用ガ
ス導入口１１５から導入するエッチング用ガスとして
は、Ｆ₂ ，ＣＦ₄ ，ＣＨ₂ Ｆ₂ ，Ｃ₂ Ｆ₆ ，ＣＦ₂ Ｃｌ
₂ ，ＳＦ₆ ，ＮＦ₃ ，Ｃｌ₂ ，ＣＣｌ₄ ，ＣＨ₂ Ｃｌ
₂ ，Ｃ₂ Ｃｌ₆ などが挙げられる。

【０１４４】フォトレジストなど基体表面上の有機成分
をアッシング除去する場合の処理用ガス導入口１１５か
ら導入するアッシング用ガスとしては、Ｏ₂ ，Ｏ₃ ，Ｈ
₂ Ｏ，ＮＯ，Ｎ₂ Ｏ，ＮＯ₂ などが挙げられる。

【０１４５】又、クリーニングの場合は、上記エッチン
グ用ガス又はアッシング用ガス或いは水素ガスや不活性
ガスが用いられる。

【０１４６】また、本発明のマイクロ波プラズマ処理装
置及び処理方法を表面改質にも適用する場合、使用する
ガスを適宜選択することにより、例えばＳｉ，Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｚｎ，Ｔａなどからなる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などのドー
ピング処理等を行うこともできる。更に本発明において
採用する成膜技術は上述したとおりクリーニング方法に
も適用できる。そ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。

【０１４７】基体を酸化表面処理する場合の酸化性ガス
としては、Ｏ₂ ，Ｏ₃ ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ，Ｎ₂ Ｏ，ＮＯ₂
などが挙げられる。また、基体を窒化表面処理する場合
の窒化性ガスとしてはＮ₂ ，ＮＨ₃ ，Ｎ₂ Ｈ₄ 、ヘキサ
メチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などが挙げられる。

【０１４８】特に、基体表面の有機物をクリーニングす
る場合、またはフォトレジストなど基体表面上の有機成
分をアッシング除去する場合のガス導入口１０５から導
入するクリーニング／アッシング用ガスとしては、Ｏ
₂ ，Ｏ₃ ，Ｈ₂ Ｏ，ＮＯ，Ｎ₂Ｏ，ＮＯ₂ などが挙げら
れる。また、基体表面の無機物をクリーニングする場合
のプラズマ発生用ガス導入口から導入するクリーニング
用ガスとしては、Ｆ₂ ，ＣＦ₄ ，ＣＨ₂ Ｆ₂ ，Ｃ₂ Ｆ
₆ ，ＣＦ₂ Ｃｌ₂ ，ＳＦ₆ ，ＮＦ₃ などが挙げられる。

【０１４９】又、マイクロ波電源より供給するマイクロ
波電力は、マイクロ波放射強度の均一性向上の為に、環
状導波路内を１周以上より好ましくは２周以上スロット
よりマイクロ波を放射しつつ伝搬できるに充分な値とす
るとよい。この場合、分配器は設けない方がよい。

【０１５０】（プラズマ処理装置）以下装置例を挙げて
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置をより具体的に説
明するが、本発明はこれら装置例に限定されるものでは
ない。

【０１５１】（第１のプラズマ処理装置）本発明の第１
のプラズマ処理装置の具体例は図１、図２を参照して説
明したとおりのものである。

【０１５２】（第２のプラズマ処理装置）本発明のマイ
クロ波プラズマ処理装置の、二分配干渉型平板状スロッ
ト付環状導波管を用いた装置例を、図１１を用いて説明
する。１０９は容器１０１内のプラズマ発生室、１０４
はプラズマ処理室１０９を大気側から分離する誘電体
窓、１０３はマイクロ波をプラズマ発生室１０９内に供
給するためのマイクロ波供給手段管、１０５は平板状ス
ロット付Ｈ面をもつ環状導波路１０３ｂ内にマイクロ波
を導入する為の矩形導波管、１０３ａはマイクロ派供給
手段１０３内をマイクロ波が伝搬する矩形断面をもつマ
イクロ波伝搬空間である導波路、１０３ｂはマイクロ波
を導入するスロット、Ｗは被処理体、１０２は保持手
段、１１４は加熱手段としてのヒーター、１０７はガス
供給手段、１０８は排気口である。

【０１５３】このプラズマ処理装置においては、ガス供
給系は、少なくともガスボンベ又は気化器或いはバブラ
ー等のガス源２１と、バルブ２２と、マスフローコント
ローラー２３とを有しており、マスフローコントローラ
ー２３によりプラズマ発生室１０９への供給ガス量が制
御される。そして、ガスは斜め上方を向いたガス放出口
１０７ａより放出される。

【０１５４】又、ガス排気系は、少なくとも排気コンダ
クタンス制御バルブ２６と開閉バルブ２５と真空ポンプ
２４とを有しており、排気コンダクタンス制御バルブ２
６によって、プラズマ発生室１０９内の処理時の圧力が
制御される。

【０１５５】そして６はマイクロ波電源を示しており、
マグネトロン等のマイクロ波発振器を有し、加えて、そ
こにはチューナーやアイソレーターやモード変換器等の
調整手段が必要に応じて付設されている。

【０１５６】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。被処理体Ｗを基体保持手段１０２上に設置
し、ヒーター１１４を用いて基体Ｗを所望の温度まで加
熱する。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室１０
９内を真空排気する。続いて、プラズマ処理用ガスをガ
ス供給手段１０７を介して所定の流量でプラズマ発生室
１０９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１０９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、導波管１０５よりＴ
Ｅ₁₀モードで環状導波管１０３内に導入する。導入され
たマイクロ波は、分配器１１０で二分配され空間１０３
ａ内を伝搬する。二分配されたマイクロ波は干渉し合
い、定在波が生じる。マイクロ波は、管内波長の１／２
毎にスロット１０３ｂを横切る電界を強め、スロット１
０３ｂを介し誘電体窓１０４を透してプラズマ発生室１
０９に供給される。プラズマ発生室１０９内に供給され
たマイクロ波の電界により電子が加速され、例えばプラ
ズマ処理室１０９の上部にプラズマＰが発生する。この
際、処理用ガスは、発生した高密度プラズマにより励起
され、保持手段１０２上に載置された被処理基体Ｗの表
面を処理する。

【０１５７】誘電体窓１０４は、直径２９９ｍｍ、厚さ
１２ｍｍの合成石英で作製する。平板状スロット付環状
導波管１０３は、内壁断面の寸法が２７ｍｍ×９６ｍｍ
であって、中心径が２０２ｍｍのＴＥ₁₀モードのマイク
ロ波を伝搬し得るものである。平板状スロット付環状導
波管１０３の材質は、マイクロ波の伝搬損失を抑えるた
め、すべてＡ１を用いる。平板状スロット付環状導波管
１０３のＨ面には、マイクロ波をプラズマ発生室１０９
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４２ｍｍ、幅３ｍｍの矩形であり、管内波
長の１／２間隔に放射状に形成されている。管内波長
は、使用するマイクロ波の周波数と、導波管の断面の寸
法とに依存するが、周波数２．４５ＧＨ_Z のマイクロ波
と、上記の寸法の導波管とを用いた場合には約１５９ｍ
ｍである。使用した平板状スロット付環状導波管１０３
では、スロット１０３ｂは約７９．５ｍｍ間隔で８個形
成されている。平板状スロット付環状導波管１０３に
は、４Ｅチューナ、方向性結合器、アイソレータ、２．
４５ＧＨ_Z の周波数を持つマイクロ波電源（不図示）が
順に接合されており、ＴＥ₁₀モードのマイクロ波を導入
するようになっている。

【０１５８】図１１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１０ｍＴ
ｏｒｒと１Ｔｏｒｒ、マイクロ波パワー１．５ｋＷ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＋１００Ｖ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、１０ｍ
Ｔｏｒｒの場合１．３×１０¹²／ｃｍ³ ±２．１％（φ
２００面内）、１Ｔｏｒｒの場合７．２×１０¹¹／ｃｍ
³ ±５．３％（φ２００面内）であり、高圧領域でも高
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。

【０１５９】（第３のプラズマ処理装置）本発明のマイ
クロ波プラズマ処理装置の、接線導入型平板状スロット
付環状導波管を用いた装置例を、図１２を用いて説明す
る。１０９はプラズマ発生室、１０４はプラズマ処理室
１０９を大気側から分離する誘電体窓、１０３はマイク
ロ波をプラズマ発生室１０９に供給するためのマイクロ
波供給手段、２０５は平板状スロット付環状導波管１０
３の外周の正面に設けられたマイクロ波を導入する導入
部、１０３ａは平板状スロット付環状導波管１０３内を
マイクロ波が伝搬する矩形断面をもつマイクロ波伝搬空
間、１０３ｂは平板状スロット付環状導波管１０３のＨ
面に設けられたマイクロ波を放射するスロット、１０２
は被処理体Ｗの保持手段、１１４は被処理体Ｗを加熱す
るヒータ、１０７は処理用ガス導入手段、１０８は排気
口である。

【０１６０】このプラズマ処理装置においては、ガス供
給系は、少なくともガスボンベ又は気化器或いはバブラ
ー等のガス源２１と、バルブ２２と、マスフローコント
ローラー２３とを有しており、マスフローコントローラ
ー２３によりプラズマ発生室１０９への供給ガス量が制
御される。ガスは斜め上方を向いたガス放出口１０７ａ
より誘電体窓に向けて放出される。 又、ガス排気系
は、少なくとも排気コンダクタンス制御バルブ２６と開
閉バルブ２５と真空ポンプ２４とを有しており、排気コ
ンダクタンス制御バルブ２６によって、プラズマ発生室
１０９内の処理時の圧力が制御される。

【０１６１】そして、６はマイクロ波電源を示してお
り、マグネトロン等のマイクロ波発振器を有し、加え
て、そこにはチューナーやアイソレーターやモード変換
器等の調整手段が必要に応じて付設されている。

【０１６２】プラズマ処理は以下のとおりである。

【０１６３】被処理体Ｗを保持手段１０２上に載せ、ヒ
ーター１４４にて被処理体Ｗを所定の温度まで加熱す
る。

【０１６４】排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
１０９内を真空排気する。続いて、プラズマ処理用ガス
を処理用ガス放出口１０７ａを介して所定の流量でプラ
ズマ発生室１０９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、室１０９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、導入部２０５より平
板状スロット付環状導波管２０３内に接線導入する。導
入されたＴＥ₁₀モードのマイクロ波は、管内波長の１／
２毎に形成されたスロット１０３ｂを介し誘電体窓１０
４を透してプラズマ発生室１０９内に供給される。室１
０９内に供給されずに管１０３内を１周伝搬したマイク
ロ波は、導入部２０５で新たに導入されたマイクロ波と
干渉し強め合い、数周伝搬するまでにほとんどのマイク
ロ波はプラズマ発生室１０９内に供給される。供給され
たマイクロ波の電界により電子が加速され、プラズマ発
生１０９の上方にプラズマＰが発生する。この際、処理
用ガスは発生した高密度プラズマにより励起され、保持
手段１０２上に載置された被処理体Ｗの表面を処理す
る。

【０１６５】誘電体窓１０４は、直径２９９ｍｍ、厚さ
１６ｍｍの合成石英の板である。平板状スロット付環状
導波管１０３は、内壁断面の寸法が２７ｍｍ×９６ｍｍ
の矩形断面をもち、中心径が２０２ｍｍの前述したもの
と同じ導波管である。平板状スロット付環状導波管１０
３の材質は、マイクロ波の伝搬損失を抑えるため、すべ
てＡ１を用いている。平板状スロット付環状導波管１０
３のＨ面には、マイクロ波をプラズマ発生室１０９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４２ｍｍ、幅３ｍｍの矩形であり、管内波長の
１／２間隔に放射状に形成されている。管内波長は、使
用するマイクロ波の周波数と、導波管の断面の寸法とに
依存するが、周波数２．４５ＧＨ_Z のマイクロ波と、上
記の寸法の導波管とを用いた場合には約１５９ｍｍであ
る。使用した平板状スロット付環状導波管１０３では、
スロットは約７９．５ｍｍ間隔で８個形成されている。
平板状スロット付環状導波管１０３には、４Ｅチュー
ナ、方向性結合器、アイソレータ、２．４５ＧＨ_Z の周
波数を持つマイクロ波電源（不図示）が順に接合されて
いる。

【０１６６】図１２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１０ｍＴ
ｏｒｒと１Ｔｏｒｒ、マイクロ波パワー１．５ｋＷ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＋１００Ｖ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、１０ｍ
Ｔｏｒｒの場合１．８×１０¹²／ｃｍ³ ±２．３％（φ
２００面内）、１Ｔｏｒｒの場合７．７×１０¹¹／ｃｍ
³ ±５．６％（φ２００面内）であり、高圧領域でも高
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。

【０１６７】（第４のプラズマ処理装置）本発明のＲＦ
バイアス印加機構を用いたマイクロ波プラズマ処理装置
について図１３を用いて説明する。１０９はプラズマ発
生室、１０４はプラズマ発生室１０９を大気側から分離
する誘電体窓、１０３はマイクロ波をプラズマ発生室１
０９に供給するためのマイクロ波供給手段、１０２は被
処理体Ｗの保持手段、１１４は被処理体を加熱するヒー
タ、１０７はガス供給手段、１０８は排気口、３０２は
ＲＦバイアス印加手段である。

【０１６８】このプラズマ処理装置においては、ガス供
給系は、少なくともガスボンベ又は気化器或いはバブラ
ー等のガス源２１と、バルブ２２と、マスフローコント
ローラー２３とを有しており、マスフローコントローラ
ー２３によりプラズマ発生室１０９への供給ガス量が制
御される。ガスはガス放出口１０７ａより誘電体窓１０
４に向けて斜め上方に放出される。

【０１６９】又、ガス排気系は、少なくとも排気コンダ
クタンス制御バルブ２６と開閉バルブ２５と真空ポンプ
２４とを有しており、排気コンダクタンス特許バルブ２
６によって、プラズマ発生室１０９内の処理時の圧力が
制御される。

【０１７０】そして、６はマイクロ波電源を示してお
り、マグネトロン等のマイクロ波発振器を有し、加え
て、そこにはチューナーやアイソレーターやモード変換
器等の調整手段が必要に応じて付設されている。

【０１７１】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。被処理体Ｗを保持手段１０２上に設置し、ヒ
ータ１１４を用いて所望の温度に加熱する。排気系（２
４〜２６）を介してプラズマ発生室１０９内を真空排気
する。続いて、プラズマ処理用ガスをガス供給手段１０
７をより所定の流量でプラズマ発生室１０９内に導入す
る。次に、排気系（２４〜２６）に設けられたコンダク
タンス制御バルブ２６を調整し、プラズマ発生室１０９
内を所定の圧力に維持する。ＲＦバイアス印加手段３０
２を用いて保持手段１０２にＲＦ電力を供給するととも
に、マイクロ波電源６より所望の電力を、マイクロ波供
給手段１０３のスロット１０３ｂを介し誘電体窓１０４
を透してプラズマ発生室１０９に供給する。プラズマ発
生室１０９内に供給されたマイクロ波の電界により電子
が加速され、プラズマ発生室１０９内にプラズマが発生
する。この際、処理用ガスは発生した高密度プラズマに
より励起され、保持手段１０２上に載置された被処理体
Ｗの被処理面を処理する。また、ＲＦバイアスにより被
処理体に入射するイオンの運動エネルギーを制御でき
る。

【０１７２】本発明の冷却手段を用いたマイクロ波プラ
ズマ処理装置について、図１４を参照して説明する。１
０９はプラズマ発生室、１０４はプラズマ発生室１０９
を大気側から分離する誘電体窓、２０３はマイクロ波を
プラズマ発生室１０９に導入するためのマイクロ波供給
手段であり、平板状スロット付無終端環状導波管からな
る。１０２は被処理体Ｗの保持手段、４１４は被処理体
を冷却するクーラ、１０７はガス供給手段、１０８は排
気口、３０２はＲＦバイアス印加手段である。

【０１７３】このプラズマ処理装置においては、ガス供
給系は、少なくともガスボンベ又は気化器或いはバブラ
ー等のガス源２１と、バルブ２２と、マスフローコント
ローラー２３とを有しており、マスフローコントローラ
ー２３によりプラズマ発生室１０９への供給ガス量が制
御される。ガスはガス放出口より斜め上方に放出され
る。

【０１７４】又、ガス排気系は、少なくとも排気コンダ
クタンス制御バルブ２６と開閉バルブ２５と真空ポンプ
２４とを有しており、排気コンダクタンス特許バルブ２
６によって、プラズマ発生室１０９内の処理時の圧力が
制御される。

【０１７５】そして、６はマイクロ波電源を示してお
り、マグネトロン等のマイクロ波発振器を有し、加え
て、そこにはチューナーやアイソレーターやモード変換
器等の調整手段が必要に応じて付設されている。

【０１７６】冷却手段４１４は、冷媒を導入する導入管
４１５、冷媒を導出する導出管４１６とを有するヒート
パイプ４１７を備えている。

【０１７７】被処理体Ｗのエッチングやスパッタリング
現像により昇温し発生した熱はヒートパイプ４１７によ
り外部に放出される。

【０１７８】又、このプラズマ処理装置においては、マ
イクロ波供給手段２０３のスロットの長さを、導波路２
０３ａのＨ面の幅ｈと等しくしているが、前述した各実
施の形態のマイクロ波供給手段のスロットのように、ス
ロット２０３ｂ長さを幅ｈより短くすることもできる。

【０１７９】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行う。被処理体Ｗを保持手段１０２上に設置し、クー
ラ１１４を用いて冷却する。排気系（２４〜２６）を介
してプラズマ発生室１０８内を真空排気する。続いて、
プラズマ処理用ガスをガス供給手段１０７を介して所定
の流量でプラズマ発生室１０９内に供給する。次に、排
気系（２４〜２６）に設けられたコンダクタンス制御バ
ルブ（２６）を調整し、プラズマ発生室１０９内を所定
の圧力に保持する。ＲＦバイアス印加手段３０２を用い
て保持手段１０２にＲＦ電力を供給するとともに、マイ
クロ波電源６より所望の電力を、マイクロ波供給手段２
０３のスロット２０３ｂを介し誘電体窓１０４を透して
プラズマ処理室１０９内に導入する。プラズマ発生１０
９内に供給されたマイクロ波の電界により電子が加速さ
れ、プラズマ発生室１０９内にプラズマが発生する。こ
の際、処理用ガスは発生した高密度プラズマにより励起
され、保持手段１０２上に載置された被処理体Ｗの表面
を処理する。また、ＲＦバイアスにより基板に入射する
イオンの運動エネルギーを制御できる。さらにクーラ４
１４を用いることにより、高密度プラズマと高バイアス
を用いた場合に問題となるイオン入射による基板の過加
熱を抑制することができる。

【０１８０】図１５は、本発明のプラズマ処理装置を示
す模式的断面図である。

【０１８１】１は被処理体Ｗを内部に収容し、プラズマ
Ｐを発生室９内部に発生し得る真空容器であり、大気開
放型の容器である。

【０１８２】２は被処理体Ｗを真空容器１内に収容し、
保持する為の被処理体保持手段であり、被処理体Ｗを昇
降し得るリフトピン２ａを有している。

【０１８３】３は真空容器１内にプラズマを発生させる
マイクロ波エネルギーを供給するマイクロ波供給手段で
ある。

【０１８４】４は真空容器１内を気密に封止するととも
にマイクロ波を透過させる誘電体窓である。

【０１８５】５はマイクロ波導波管、６はマイクロ波電
源である。

【０１８６】７はマイクロ波によってプラズマ化される
処理ガスを供給する為のガス供給路であり、斜め上方を
向いた放出路の先にガス放出口７ａを有する。

【０１８７】ガス供給路７は図１１〜図１４のガス供給
系（２１〜２３）と同様のガス供給系に連通している。

【０１８８】８は、真空容器１内を排気する為の排気路
であり図１１〜図１４の排気系（２４〜２６）と同様の
排気系に連通している。

【０１８９】図１５の装置によるプラズマ処理方法は以
下のとおりである。所定の圧力まで減圧、排気された真
空容器１内にガズ供給路７から処理ガスを供給する。

【０１９０】処理ガスはプラズマ発生室となる空間９に
放出された後、排気路８へと流れていく。

【０１９１】一方、マイクロ波電源６において発生した
マイクロ波は、同軸導波管、円筒導波管又は矩形導波管
５を介して伝搬され、マイクロ波供給手段３内に供給さ
れる。

【０１９２】マイクロ波は、マイクロ波供給手段３の無
終端環状導波管３ａ内を伝搬する。

【０１９３】無終端環状導波路３ａのＨ面３ｃには、マ
イクロ波の進行方向と交差する縦長のスロット３ｂが設
けられている為に、そのスリット３ｂから、空間９に向
かって、マイクロ波が放射される。

【０１９４】マイクロ波は、マイクロ波透過窓４ａを透
過して空間９内に供給される。

【０１９５】空間９内には、処理ガスが存在しており、
この処理ガズはマイクロ波励起されプラズマＰを発生さ
せる。

【０１９６】被処理体Ｗの表面には、このプラズマを利
用して表面処理が施される。プラズマＰは、投入される
マイクロ波の電力や容器内の圧力に応じて、図のように
スロット下方のみに存在することもあるし、又、誘電体
窓４の下面全面に拡がることもある。

【０１９７】図１６は、マイクロ波供給器３の外観及び
断面を示す模式図である。

【０１９８】図１７は、マイクロ波供給器３とマイクロ
波導波管５との接続部（導入部）の断面図である。

【０１９９】図１８は、マイクロ波供給器３のスロット
３ｂが設けられたＨ面を下方から見た図である。

【０２００】図１５のマイクロ波供給手段３は、矩形導
波管のＥ面３ｄが曲面になるように、矩形導波管を曲げ
て、環状にしたものと等価である。従って対向する２つ
のＨ面はそれぞれ同一平面上に存在する。

【０２０１】導波管５から例えばＴＥ₁₀モードで伝搬し
てきたマイクロ波は、接続部にあるＥ分岐ブロックのよ
うなマイクロ波分配器１０により相反する方向に分配さ
れる。

【０２０２】無終端環状の導波路３ａを伝搬するマイク
ロ波は、進行方向ＭＤと交差する方向に延びるスロット
３ｂから放出されつつ、伝搬していく。

【０２０３】このような、マイクロ波供給手段を、平板
状スロット付環状導波管とか、平板状マルチスロットア
ンテナ（ＰＭＡ）と呼ぶ。

【０２０４】無終端環状の導波路３ａの内では、マイク
ロ波はスロットからのエネルギー放出により減衰しなが
ら進行し伝搬する。しかも進行方向が両方向である為、
進行するマイクロ波同士が干渉し、空間９内には均一な
強度のマイクロ波が放射される。

【０２０５】以下に、本発明の特徴をまとめて示す。

【０２０６】高密度：周波数の高いマイクロ波を用
い、伝搬効率の高い表面波モードが生じているので、電
子密度１０¹²ｃｍ^-3台の高密度プラズマが発生する。し
たがって、高速で反応性の高い処理が可能になる。

【０２０７】大口径均一：多くのスロットからマイク
ロ波を多点導入し、誘電体窓近くに誘電体窓内の表面波
の伝搬効率が高く、均一化の難しい磁場を用いずとも電
界が誘電体窓近くに局在したプラズマが形成されるの
で、大口径で均一なプラズマを発生できる。したがっ
て、大面積基板の均一処理が可能になる。

【０２０８】低温度・低電位：マイクロ波吸収、即ち
プラズマ発生が誘電体窓内面近傍で行われ、電界は窓側
に局在し、拡散により基板側のプラズマが形成されるの
で、電子温度が低く抑えられる。したがって、エッチン
グの際のノッチ発生、チャージアップダメージ、ＤＵＶ
ダメージが抑制される。また、電子温度が低いので、シ
ース電位も低く抑えられ、低ダメージな処理が可能にな
る。

【０２０９】高閉じ込め性：誘電体窓近傍に電界を局
在化できるので、プラズマ拡散が抑制される圧力４０Ｐ
ａ以上の高圧領域で閉じ込め性の高いプラズマが発生で
きる。したがって、高度に低ダメージな処理が可能にな
る。

【０２１０】容量結合プラズマ（ＣＣＰ）は電子密度が
低い、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ及び
ヘリコン波プラズマ（ＨＷＰ）は電子温度が高い、大口
径均一化が難しいなどの問題があり、総合的に本発明が
次世代プラズマ源として有力である。

【０２１１】アッシャーへ応用する場合には、基板にプ
ラズマが接触しては不可なほどの低ダメージでかつ高速
な処理が要求されるので、高密度な閉じ込めプラズマを
発生できる本発明は最適であると考えられる。

【０２１２】そして、特に、本発明のプラズマ処理装置
においては、ガスをＨ面に向けて放出するようにしたた
め、ガスは均一且つ薄い高密度低温プラズマの発生領域
を経由して中心に流れる。こうして、被処理体の中央付
近においても処理速度が低下することなく、均一な処理
が行える。

【０２１３】次に、本発明の好適な実施の形態による別
のマイクロ波供給器について説明する。

【０２１４】図１９は、マイクロ波供給器３の上面外観
（ａ）、横断面（ｂ）及び縦断面（ｃ）を示している。

【０２１５】このマイクロ波供給器３は直径が互いに異
なる複数の環状導波路４３、４４を有している。

【０２１６】大口径の外側環状導波路４３は、Ｅ面とな
る外側壁４９と、もう一つのＥ面となる内側壁４８と、
平面状のＨ面となる上壁５３と、もう一つの平面状のＨ
面となる下壁５２と、で構成されている。そして、下壁
５２にはスロット３６’が複数設けられている。

【０２１７】小口径の内側環状導波路４４は、同様にＥ
面となる最内側壁４７と、上記内側壁４８と、上記上壁
５３、上記下壁５２とにより構成されており、下壁５２
にはスロット３６が複数設けられている。

【０２１８】そして各環状導波路４３、４４は前出の実
施の形態による環状導波路３ａ（図１他参照）と同様の
構成であり、図１９の（Ｃ）に示すようにそれぞれＴＥ
モードでマイクロ波を伝搬し得るような矩形断面を有し
ている。

【０２１９】５４は、外側環状導波路４３へのマイクロ
波導入口であり、より好ましくは導波路４３の矩形断面
と同じ大きさの矩形断面をもつ。５５は、内側環状導波
路４４へのマイクロ波導入口であり、より好ましくは導
波路４４の矩形断面と同じ大きさの矩形断面をもつ。
又、より好ましくは各導波路に終端面を設けずに、無終
端環状とした方がよい。

【０２２０】図１９の例は２つの導波管を一体化させて
構成したが、個別の環状導波管をある支持台上に円心状
に配置したものでも、後述するようにスロット付の平板
と導波路となる複数の環状溝を有する部材とを含む組み
立て体としたものでもよい。

【０２２１】マイクロ波供給器を組み立て体で構成する
場合には、外側環状導波路４３用のスロット付平板と内
側環状導波路４４用のスロット付平板とを別体とするこ
ともできる。そして、前述した図５の実施の形態同様、
スロットの形や数や大きさや分布等が異なる多数のスロ
ット付平板を用意し、これを交換可能にすれば、所望の
マイクロ波放射強度分布に適したマイクロ波供給器を簡
単に作製することができる。

【０２２２】各環状導波路４３、４４の形状は図１９に
示したような円に限定されることはなく、図６の実施形
態と同様に四角であってもよいし、その他の多角形や星
形等であってもよい。

【０２２３】外側環状導波路４３と内側環状導波路４４
のそれぞれに設けられるスロットの形、数、大きさ、分
布は互いに同じであっても異なっていてもよい。特殊な
プラズマ処理に応用する場合を除いては、内側導波路４
４のスロット３ｂの数を、外側導波路４３のスロット３
ｂ′の数より少なくした方が装置設計が容易になる。

【０２２４】そして、装置構成を簡略化し、マイクロ波
電源を１つで済ます為には、マイクロ波供給器３のマイ
クロ波導入口５４、５５近傍に電磁波分配導入手段を構
成し、且つマイクロ波の分配比率を定める為の、Ｈ分岐
器を付設することが好ましい。

【０２２５】マイクロ波導入口５５、５６にそれぞれマ
イクロ波を、例えばＴＥ_noモードで導入する。

【０２２６】環状導波路４３、４４内に導入されたマイ
クロ波は、分配器１０にて互いに反対方向に分配され、
時計回り又は反時計回りにＴＥ_noモードで導波路４３、
４４内をそれぞれ伝搬する。

【０２２７】伝搬中にマイクロ波はＨ面に設けられたス
ロット３ｂ、３ｂ′より外部に放射される。

【０２２８】互いに反対回りで進行してきたマイクロ波
は導波路４３、４４内で干渉し合い、場合によっては定
在波を発生させ、マイクロ波のスロットからの放射強度
が安定化する。

【０２２９】こうして、本発明のマイクロ波供給器によ
れば、大面積で比較的均一な強度分布のマイクロ波をほ
ぼ面状に放射できる。

【０２３０】ここで、図２０〜２３を参照して、組み立
て体型のマイクロ波供給器と、電磁波分配導入手段と、
それらを用いたプラズマ処理装置について詳述する。

【０２３１】図２０において１はプラズマ発生室９を形
成する為の容器である。４は誘電体窓、３はマイクロ波
をプラズマ発生室９に供給する為のマイクロ波供給器と
しての平板状スロット付多重環状導波管、５７は無終端
環状導波管３にマイクロ波を導入する為の導波管５７、
Ｗは被処理体、２は被処理体Ｗの保持手段、７は処理用
ガス供給手段、８は排気口である。

【０２３２】マイクロ波供給器は溝付の第１導電部材３
２と、図２１に示すようなスロット３ｂ，３ｂ′付の平
板からなる第２導電部材３１と、の組み合て体である。

【０２３３】そして、マイクロ波導入口５４、５５の近
傍には、マイクロ波の導波路４３、４４への分配比率を
定める為の分配器５６が設けられている。図２０の装置
において電磁波分配導入手段は、分岐路をもつ導波管５
７とＨ分岐器のような分配器５６とを含む。

【０２３４】分配器５６としては、少なくとも２つの分
配面をもつ３角形断面の導電体で構成された例を図２０
に示しているが、これに限られることはなく、板状の部
材であってもよい。

【０２３５】そして、分配器は分配比率を可変にし得る
構成にすることもできる。

【０２３６】本発明に用いられる各導波路４３、４４へ
の分配機付きＨ分岐器の例を図２２に示す。６１はＴ型
分岐の中央に板状もしくは三角柱状の可動の分配ブロッ
ク５６を設けたものである。６２はＹ型分岐の又の部分
を回転可能に可動にしたものである。６３は変型Ｙ型分
岐の又の部分を回転可能に可動したものであり、６４は
又の部分が伸縮するタイプものである。

【０２３７】分配器５６は、マイクロ波の入射方向への
反射が少なく、一方に対する他方への分配比を少なくと
も０．２乃至０．５、より好ましくは０．０乃至０．６
までの調整可能であれば、適用可能である。分配器５６
が伸縮するタイプの場合は、例えば、ネジを用い、ネジ
の押し込み量を調整することにより高さを調整すれば簡
便に伸縮するタイプの分配比率可変の分配器を実現でき
る。

【０２３８】一例として、可動部分が回転するチルトタ
イプにおけるチルト角度に対するマイクロ波強度の関係
を図２３に示す。分配比率は、インナー側を１とすると
アウター側は約０．９〜約３．５で変化させることが可
能であった。もちろん、分配比を変えたい場合には、分
配ブロックの長さあるいは回転角度又は三角柱の形状を
適宜変化させればよい。

【０２３９】なお、電磁波の分配率を調整する機構を有
するＨ分岐器は、プラズマ処理装置のみならず、電磁波
の分配率を調整する必要のなる他の場合においても用い
られるものである。一方、環状導波管４３、４４内のＥ
分岐器１０は省略することもできる。

【０２４０】以上説明した本発明のＨ分岐器、Ｅ分岐器
や多重環状導波路を構成する部材の材質は、前述したシ
ングル環状導波管の構成部材と同じであり、導電体であ
れば使用可能であるが、そしてマイクロ波の伝搬ロスを
できるだけ抑えるため、導電率の高い、例えば、Ａｌ，
Ｃｕ，Ａｇ／Ｃｕメッキしたステンレス鋼などが最適で
ある。本発明に用いられる多重無終端環状導波路への導
入口の向きは、多重環状導波路内のマイクロ波伝搬空間
に効率よくマイクロ波を導入できるものであれば、Ｈ面
に平行に接線方向から導入してもよいし、Ｈ面に垂直に
導入し導入口付近で内側と外側の導波路に二分配するも
のでもよい。

【０２４１】本発明に用いられる多重環状導波路の各導
波路に設けられたスロットの形状は、前述したシングル
環状導波路のスロット形状と同じでありマイクロ波の伝
搬方向に垂直な方向の長さが管内波長の１／４以上であ
れば、矩形でも楕円形でもＳ字形でも、十字形でもアレ
イ状でもなんでもよい。

【０２４２】本発明に用いられる多重環状導波路のスロ
ット間隔やスロット寸法も、前述したシングル環状導波
路の場合と同様に選択し設計される。

【０２４３】そして、各々の環状導波路の矩形断面は互
いに異なる面積としてもよいが、同じモードのマイクロ
波を伝搬し得るように、マイクロ波の進行方向と垂直な
断面が同一矩形断面をもつ導波路を選ぶことが望まし
い。

【０２４４】そして、マイクロ波の放射強度はスロット
配置密度等で調整することが望ましい。

【０２４５】本実施の形態のマイクロ波供給器及びそれ
を用いたプラズマ処理装置によれば、複数の大きさの異
なる環状導波路を同心状に配置しその平面部にスロット
を設けた多重環状導波管を用いることにより、直径３０
０ｍｍのウエハ或いはそれに相当するもの以上の大面積
基板の処理を行う場合に好適な大面積プラズマを発生す
ることができる。これによりより低温で高品質な処理を
より均一に行うことが可能になる。

【０２４６】特に、環状導波路のＨ面が同一平面になる
ように複数の導波路を配設すると、高圧条件下でも大面
積基板であっても均一に高密度低電位プラズマを効率的
に発生させ得る。また、かかる効果は、磁界を用いずと
も達成可能である。

【０２４７】（第６のプラズマ処理装置）本発明のマイ
クロ波供給手段として多重無終端導波管を用いたプラズ
マ処理装置を、図２０を用いて説明する。

【０２４８】１はプラズマ処理室、４はプラズマ発生室
９を大気側から分離する誘電体、３はマイクロ波をプラ
ズマ処理室１０１に導入するための多重無終端環状導波
管、５６は多重無終端環状導波管３にマイクロ波を分配
導入する分配率調整機構付きＨ分岐器、４３、４４はマ
イクロ波が伝搬するマイクロ波伝搬空間である導波路、
３ｂ、３ｂ′は多重無終端環状導波管３からプラズマ発
生室９内にマイクロ波を供給するスロット、Ｗは被処理
体、２は保持手段、１１４は被処理体Ｗを加熱するヒー
タ、７は処理用ガス供給手段、８は排気口である。ガス
放出口７ａをＨ面に向けることもより好ましい。

【０２４９】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。被処理体Ｗを保持手段２上に設置し、必要に
応じてヒータ１１４を用いて被処理体Ｗを所望の温度ま
で加熱する。排気系（不図示）を介してプラズマ発生室
９内を真空排気する。

【０２５０】続いて、プラズマ処理用ガスを処理用ガス
放出口７ａを介して所定の流量でプラズマ発生室９内に
放出する。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９
内を所定の圧力に保持する。マイクロ波電源６より所望
の電力を、分配率調整機構付きＨ分岐器５６より環状導
波路４３、４４内に導入する。導入されたマイクロ波
は、Ｈ分岐器５６で二分配され伝搬空間である導波路４
３、４４内を時計回り及び反時計回りに数周伝搬する。

【０２５１】二分配されたマイクロ波は干渉し、例えば
管内波長の１／２毎設けられたスロット３ｂ，３ｂ′を
横切る電界を強め、スロット３ｂ，３ｂ′を介し誘電体
窓４を透してプラズマ発生室９に供給される。プラズマ
発生室９内に供給されたマイクロ波の電界により電子が
加速され、プラズマ発生室９内にプラズマが発生する。
この際、処理用ガスは発生した高密度プラズマにより励
起され、保持手段２上に載置された被処理体Ｗの表面を
処理する。

【０２５２】例えば誘電体窓４として、材質が合成石英
で、直径２９９ｍｍ、厚さ１２ｍｍのものを用いる。無
終端環状導波路３ｂ，３ｂ′，は、マイクロ波の進行方
向と垂直な内壁断面の寸法が２７ｍｍ×９６ｍｍであっ
て、内側環状導波路４４の中心径が１５２ｍｍ（周長３
λｇ）、外側環状導波路４３の中心径が３５４ｍｍ（周
長７λｇ）とする。多重無終端環状導波管部材３１、３
２の材質は、マイクロ波の伝搬損失を抑えるため、すべ
て導電体としてのＡ１を用いている。

【０２５３】多重無終端環状導波管３のＨ面を構成する
部材３１には、マイクロ波をプラズマ発生室９へ供給す
るためのスロットが形成されている。１つのスロット形
状は長さ４５ｍｍ、幅４ｍｍの矩形であり、管内波長の
１／２間隔に放射状に形成されている。管内波長は、使
用するマイクロ波の周波数と、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、上
記の寸法の導波管とを用いた場合には約１５９ｍｍとな
る。

【０２５４】図２０多重無終端環状導波管３では、図２
１に示すようにスロットは約７９．５ｍｍ間隔で内側導
波路に６個、外側導波路に１４個形成されている。多重
無終端環状導波管３には、４Ｅチューナ、方向性結合
器、アイソレータを付設した２．４５ＧＨｚの周波数を
持つマイクロ波電源６が順に接続されている。

【０２５５】図２０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１０ｍＴ
ｏｒｒと１Ｔｏｒｒ，マイクロ波パワー１．５ｋＷ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。

【０２５６】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＋１００Ｖ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。

【０２５７】その結果、電子密度は、１０ｍＴｏｒｒの
場合１．１×１０¹²／ｃｍ³ ±２．７％（φ３００面
内）、１Ｔｏｒｒの場合５．７×１０¹¹／ｃｍ³ ±４．
２％（φ３００面内）であり、大口径空間に高密度で均
一なプラズマが形成されていることが確認された。

【０２５８】（第７のプラズマ処理装置）図２４は多重
環状導波路の一方１４３にマイクロ波を接線導入し、他
方１４４に分配器１１０に向けて導入する方式のプラズ
マ処理装置を示す。

【０２５９】１０１は内部プラズマ発生室１０９をもつ
真空容器、１０２は被処理体Ｗを載置し保持する保持手
段であり、必要に応じてヒーター１１４を有している。

【０２６０】１０３はマイクロ波供給手段であり、ここ
では図２０例と同様に複数の環状導波路１４３、１４４
をもち、そのＨ面にスロット１０３ｂ，１０３ｂ′を有
する多重無終端環状導波管が採用されている。マイクロ
波電源６からのマイクロ波は、接線導入口１０５ｂと法
線導入口１０５ａからそれぞれ導波路１０３ｂ′，１０
３ｂに導入される。

【０２６１】マイクロ波はスロット１０３ｂ，１０３
ｂ′より誘電体窓１０４を透して室１０９内に放射され
る。この装置によるプラズマ処理の方法は以下のとおり
である。保持手段１０２上に被処理体Ｗを載せ、ヒータ
ー１１４により所定の温度まで加熱する。

【０２６２】一方、排気系（２４、２５、２６）を用い
て容器１０１内を排気する。続いてガス供給系（２１、
２２、２３）よりガスを供給手段１０７に所定の流量で
導入すると、ガス放出口１０７ａよりガスが放出され
る。ガス放出口１０７ａの向きをＨ面に向けることもよ
り好ましい。

【０２６３】次に排気系（２４、２５、２６）のコンダ
クタンス制御バルブ２６を調整して、室１０９内を所定
の圧力に維持する。

【０２６４】マイクロ波電源６より所望の電力を、多重
無終端環状導波管１０３内に導入する。導入されたマイ
クロ波は、管内波長の１／２または１／４毎に形成され
たスロット１０３ｂ、１０３ｂ′を介し誘電体窓１０４
を透してプラズマ発生室１０９内に導入される。接線導
入された後スロットから放出されずに１周伝搬したマイ
クロ波は、新たに導入されたマイクロ波と干渉し強め合
い、数周伝搬するまでにほとんどのマイクロ波はプラズ
マ発生室１０９内に放出される。

【０２６５】プラズマ発生室１０９内に導入されたマイ
クロ波の電界により電子が加速され、プラズマ発生室１
０９内にプラズマが発生する。この際、処理用ガスは発
生した高密度プラズマにより励起され、保持手段１０２
上に載置された被処理体Ｗの表面を処理する。

【０２６６】誘電体窓１０４の形状、大きさ、材質は図
２０の誘電体窓４と同じものが用いられる。

【０２６７】各導波路１４３、１４４の形状や寸法，ス
ロット１０３ｂ、１０３ｂ′の形状や寸法や配置密度等
も図２０の対応する部分と同じである。

【０２６８】図２４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１０ｍＴ
ｏｒｒと１Ｔｏｒｒ、マイクロ波パワー１．５ｋＷ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＋１００Ｖ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。

【０２６９】その結果、電子密度は、１０ｍＴｏｒｒの
場合１．３×１０¹²／ｃｍ³ ±３．３％（φ３００面
内）、１Ｔｏｒｒの場合６．２×１０¹¹／ｃｍ³ ±４．
６％（φ３００面内）であり、大口径空間に高密度で均
一なプラズマが形成されていることが確認された。

【０２７０】（第８のプラズマ処理装置）図２５のプラ
ズマ処理装置は、図２０に示したプラズマ処理装置の保
持手段１０２にＲＦバイアスを印加するバイアス印加機
構３０２を設けたものである。

【０２７１】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。被処理体Ｗを保持手段１０２上に設置し、ヒ
ータ１１４を用いて所望の温度に加熱する。排気系（２
４、２５、２６）を介してプラズマ発生室１０９内を真
空排気する。

【０２７２】続いて、プラズマ処理用ガスを処理用ガス
放出口１０７ａを介して所定の流量でプラズマ発生室１
０９内に放出する。ガス放出口１０７ａの向きをＨ面に
向けることもより好ましい。

【０２７３】次に、排気系（２４、２５、２６）に設け
られたコンダクタンス制御バルブ２６を調整し、プラズ
マ発生室１０９内を所定の圧力に保持する。ＲＦバイア
ス印加手段３０２を用いて保持手段１０２にＲＦ電力を
供給するとともに、マイクロ波電源６により所望の電力
を、分配率調整機構付きＨ分岐器５６に向けて、導波路
５７より供給する。分配されたマイクロ波は各導波路１
４３、１４４内を伝搬し、スロット１０３ｂ、１０３
ｂ′を介し誘電体３０２を透してプラズマ発生室１０９
に供給される。プラズマ発生室１０９内に導入されたマ
イクロ波の電界により電子が加速され、室内にプラズマ
が発生する。

【０２７４】この際、処理用ガスは発生した高密度プラ
ズマにより励起され、保持手段１０２上に載置された被
処理体Ｗの表面を処理する。また、ＲＦバイアスにより
基板に入射するイオンの運動エネルギーを制御できる。

【０２７５】（第９のプラズマ処理装置）図２６のプラ
ズマ処理装置は、図２５のプラズマ処理装置に冷却手段
としてのクーラー４１４を設けたものである。

【０２７６】プラズマの発生及び処理は以下のようにし
て行なう。被処理体Ｗを保持手段１０２上に設置し、ク
ーラー４１４を用いて冷却する。排気系（２４、２５、
２６）を介してプラズマ発生室１０９内を真空排気す
る。

【０２７７】続いて、プラズマ処理用ガスを処理用ガス
放出口１０７ａを介して所定の流量でプラズマ発生室１
０９内に放出する。

【０２７８】次に、排気系（２４、２５、２６）に設け
られたコンダクタンス制御バルブ２６を調整し、室１０
９内を所定の圧力に保持する。ＲＦバイアス印加手段３
０２を用いて保持手段１０２にＲＦ電力を供給するとと
もに、マイクロ波電源６より所望の電力を、分配率調整
機構付きＨ分岐器５６、多重無終端環状導波管１０３の
スロット１０３ｂ、１０３ｂ′を介し誘電体窓１０４を
透してプラズマ発生室１０９に供給する。プラズマ発生
室１０９内に導入されたマイクロ波の電界により電子が
加速され、室内にプラズマが発生する。

【０２７９】この際、処理用ガスは発生した高密度プラ
ズマにより励起され、クーラー４１４付の保持手段１０
２上に載置され昇温が抑制された被処理体Ｗの表面を処
理する。

【０２８０】また、ＲＦバイアスにより基板に入射する
イオンの運動エネルギーを制御できる。さらにクーラー
４１４を用いることにより、高密度プラズマと高バイア
スを用いた場合に問題となるイオン入射による基板の過
加熱を抑制することができる。

【０２８１】（図１０のプラズマ処理装置）図２７のプ
ラズマ処理装置は、前述した装置同様に、２つの無終端
環状導波路４３、４４が同心状に配されたマイクロ波供
給器１０３を有している。

【０２８２】マイクロ波供給器１０３は、溝付の導電部
材３２とスロット１０３ｂ、１０３ｂ′を有する板状の
導電部材３１との組み立て体である。

【０２８３】マイクロ波導入口付近には、Ｈ分岐器５６
が設けられその設置角度が調整可能に配されている。

【０２８４】導波管５７から導入されるマイクロ波はＨ
分岐器５６により内側導波路４４と外側導波路４３とに
分配されて導入される。

【０２８５】各導波路４３、４４内では、マイクロ波は
分配器１１０により時計回り方向と反時計回り方向とに
分配され、無終端の各導波路４３、４４内を伝搬し干渉
し合う。各導波路４３、４４内に導入されたマイクロ波
は、スロット１０３ｂ、１０３ｂ′より、容器１０１内
のプラズマ発生室兼プラズマ処理室１０９内に誘電体窓
１０４を透して供給される。そして、環状導波路４３、
４４内をそれぞれ２〜３周伝搬するとプラズマを生じ得
ない程に減衰する。室１０９内には、ガス供給手段１０
７の複数のガス放出口１０７ａが設けられている。

【０２８６】斜め上方を向いたガス放出路の先にあるガ
ス放出口１０７ａからガスが誘電体窓１０４及び各導波
路４３、４４のＨ面に向けて放出される。

【０２８７】容器１０１の周囲の内壁に、その放出口１
０７ａが斜めに複数設けられている為、ガスはプラズマ
領域Ｐ内を経由して室１０９の中心に向けて放出され
る。このガス放出口１０７ａの構造は、図１、図２、図
６、図９に示した実施の形態と同様に選択し設計し得
る。

【０２８８】７Ｐはパージガスの供給手段であり、斜め
上方を向いたガス放出路の先の放出口は誘電体窓１０４
に向けられている。パージガス供給手段７Ｐは、窒素、
アルゴン等のパージガスの供給系（２７〜２９）に接続
されており、ボンベ２７内のパージガスはバルブ２８及
びマスフローコントローラー２９を介して室内に供給さ
れる。

【０２８９】図２７の装置を用いた処理は次のとおりで
ある。

【０２９０】まず保持手段１０２を下降させて容器を開
ける。

【０２９１】リフトピン１０２ａを上昇させたところ
に、被処理体Ｗを載せる。

【０２９２】リフトピン１０２ａを下降させて、保持手
段１０２直上に被処理体Ｗを配し、保持手段１０２を上
昇させて、容器を閉じる。

【０２９３】真空ポンプ２４を動かして、排気口１０８
より容器内を排気し、減圧する。

【０２９４】ガス供給系（２１〜２３）より所定の流量
で処理用ガスを容器内に供給する。こうして、処理ガス
は複数のガス放出口１０７ａからスロット付のＨ面に向
けて放出される。

【０２９５】マイクロ波電源６を動かし、マイクロ波を
マイクロ波供給器１０３に供給する。この時、マイクロ
波をＴＥ₁₀モードで供給し、その電力は、各導波路４
３、４４を２〜３周伝搬し得るような値例えば１．０ｋ
Ｗ以上とする。

【０２９６】この値は、導波路の周長やスロットの大き
さ等に依存するので、この値に限定されることはない。

【０２９７】スロット１０３ｂ、１０３ｂ′から放射さ
れたマイクロ波は誘電体窓を透して容器１０１内のプラ
ズマ発生室間１０９に供給され処理ガスをプラズマ化す
る。

【０２９８】このプラズマのラジカルやイオンや電子を
利用して被処理体Ｗに処理を施す。

【０２９９】処理が終了したら、パージガスを導入し、
大気圧まで容器内圧力を上昇させる。

【０３００】保持手段１０２を下降して、容器を開き、
リフトピン１０２ａを上昇させて、被処理体Ｗを取り出
す。

【０３０１】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明のマイクロ波プラ
ズマ処理装置及び処理方法をより具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

【０３０２】（実施例１）図１１に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を使用し、フォトレジストのアッシング
を行った。

【０３０３】被処理体Ｗとしては、ホトレジストパター
ンより露出した層間絶縁膜をエッチングし、ビアホール
が形成された直後の８インチシリコンウエハを使用し
た。まず、Ｓｉウエハを保持手段１０２上に設置した
後、排気系（２４〜２６）を介してプラズマ発生室１０
９内を真空排気し、１０^-5Ｔｏｒｒまで減圧させた。プ
ラズマ処理用ガス供給手段１０７を介して酸素ガスを２
ｓｌｍの流量で室内に導入した。ついで、排気系（２４
〜２６）に設けられたコンダクタンスバルブ２６を調整
し、発生室１０９内を２Ｔｏｒｒに保持した。マイクロ
波電源６より２．４５ＧＨｚ１．５ｋＷのマイクロ波電
力をＴＥ₁₀モードで平板状スロット付環状導波管１０３
に導入した。かくして、スロット１０３ｂからマイクロ
波が放射されプラズマを室１０９内に発生させた。この
際、プラズマ処理用ガス供給口１０７を介して導入され
た酸素ガスはプラズマ発生室１０９で励起、分解、反応
してオゾンとなり、ＳｉウエハＷの方向に輸送され、Ｓ
ｉウエハ表面のホトレジストを酸化し、酸化されたホト
レジストは気化・除去された。こうしたアッシング後、
アッシング速度と基板表面電荷密度などについて評価し
た。

【０３０４】得られたアッシング速度は、８．６μｍ／
ｍｉｎ±８．５％と極めて大きく、表面電荷密度も−
１．３×１０¹¹／ｃｍ² と充分低い値を示した。

【０３０５】（実施例２）図１２に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を使用し、フォトレジストのアッシング
を行った。

【０３０６】被処理体Ｗとしては、ホトレジストパター
ンより露出した層間絶縁膜をエッチングし、ビアホール
が形成された直後の８インチシリコンウエハを使用し
た。まずＳｉウエハを保持手段１０２上に設置した後、
排気系（２４〜２６）を介してプラズマ発生室１０９内
を真空排気し、１０^-5Ｔｏｒｒまで減圧させた。プラズ
マ処理用ガス供給手段１０７を介して酸素ガスを２ｓｌ
ｍの流量で室内に導入した。ついで、排気系（２４〜２
６）に設けられたコンダクタンスバルブ２６を調整し、
室内を２Ｔｏｒｒに保持した。マイクロ波電源６より
２．４５ＧＨｚ１．５ｋＷのマイクロ波電力を平板状ス
ロット付環状導波管１０３内に接線導入した。かくし
て、スロットからマイクロ波が放射されプラズマ発生室
１０９内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処
理用ガス供給口１０７を介して導入された酸素ガスはプ
ラズマ発生室１０９内で励起、分解、反応してオゾンと
なり、ＳｉウエハＷの方向に輸送され、Ｓｉウエハ表面
のホトレジストを酸化し、酸化されたホトレジストが気
化・除去された。こうしたアッシング後、アッシング速
度と基板表面電荷密度などについて評価した。

【０３０７】得られたアッシング速度は、８．９μｍ／
ｍｉｎ±９．４％を極めて大きく、表面電荷密度も−
１．４×１０¹¹／ｃｍ² と充分低い値を示した。

【０３０８】（実施例３）図１１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。

【０３０９】被処理体Ｗとしては、０．５μｍ巾及び
０．５μｍピッチのラインアンドスペースのＡｌ配線パ
ターンが形成された層間絶縁膜付き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Ｗを保持手段１０２上に設置し
た後、排気系（２４〜２６）を介してプラズマ発生室１
０９内を真空排気し、１０^-7Ｔｏｒｒの値まで減圧させ
た。続いてヒータ１１４に通電し、シリコン基板Ｗを３
００℃に加熱し、該基板をこの温度に保持した。プラズ
マ処理用ガス供給手段１０７を介して窒素ガスを６００
ｓｃｃｍの流量で、また、モノシランガスを２００ｓｃ
ｃｍの流量で室内に導入した。ついで、排気系（２４〜
２６）に設けられたコンダクタンスバルブ２６を調整
し、室内を２０ｍＴｏｒｒに保持した。ついで、マイク
ロ波電源６より２．４５ＧＨｚ３．０ｋＷのマイクロ波
電力をＴＭ₁₀モードで平板状スロット付環状導波管１０
３に導入した。かくして、プラズマ発生室１０９内にプ
ラズマを発生させた。この際、プラズマ処理用ガス供給
口１０７を介して供給された窒素ガスはプラズマ発生室
１０９内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基
板Ｗの方向に輸送され、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Ｗ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。

【０３１０】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、５
４０ｎｍ／ｍｉｎと極めて大きく、膜質も応力１．１×
１０⁹ ｄｙｎｅ／ｃｍ² （圧縮）、リーク電流１．２×
１０^-10 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。

【０３１１】（実施例４）図１２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。

【０３１２】被処理体としては、直径５０ｍｍプラスチ
ック凸レンズを使用した。レンズを保持手段１０２上に
設置した後、排気系（２４〜２６）を介してプラズマ発
生室１０９内を真空排気し、１０^-7Ｔｏｒｒの値まで減
圧させた。プラズマ処理用ガス供給手段１０７を介して
窒素ガスを１５０ｓｃｃｍの流量で、また、モノシラン
ガスを１００ｓｃｃｍの流量で室内に導入した。つい
で、排気系（２４〜２６）に設けられたコンダクタンス
バルブ２６を調整し、室内を５ｍＴｏｒｒに保持した。
ついでマイクロ波電源６より２．４５ＧＨｚ，３．０ｋ
Ｗのマイクロ波電力を平板状スロット付環状導波管１０
３に接線導入した。

【０３１３】かくして、マイクロ波はスロットより放射
され室内にプラズマを発生させた。この際、プラズマ処
理用ガス供給口１０７を介して供給された窒素ガスは、
室内で励起、分解されて窒素原子などの活性種となり、
レンズＷの方向に輸送され、モノシランガスと反応し、
窒化シリコン膜がレンズＷ上に２１ｎｍの厚さで形成さ
れた。

【０３１４】次に、プラズマ処理用ガス供給手段１０７
を介して酸素ガスを２００ｓｃｃｍの流量で、また、モ
ノシランガスを１００ｓｃｃｍの流量で室内に導入し
た。ついで、排気系（２４〜２６）に設けられたコンダ
クタンス制御バルブ２６を調整し、室内を１ｍＴｏｒｒ
に保持した。ついで、マイクロ波電源（不図示）より
２．４５ＧＨｚ２．０ｋＷのマイクロ波電力を平板状ス
ロット付環状導波管１０３内に接線導入した。かくし
て、プラズマ発生室内にプラズマを発生させた。この
際、プラズマ処理用ガス供給口１０７を介して供給され
た酸素ガスは、プラズマ発生室１０９内で励起、分解さ
れて酸素原子などの活性種となり、レンズの方向に輸送
され、モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜がレン
ズ上に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。

【０３１５】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。

【０３１６】（実施例５）図１３に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を使用し、半導体素子の層間絶縁用酸化
シリコン膜の形成を行った。

【０３１７】被処理体としては、最上部に幅０．５μ
ｍ、ピッチ０．５μｍのラインアンドスペースのＡ１パ
ターンが形成されたＰ型の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Ｗを保持手段１０２上に設置した。排気系
（２４〜２６）を介してプラズマ発生室１０９内を真空
排気し、１０^-7Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。続いてヒ
ータ１１４に通電し、シリコン基板を３００℃に加熱
し、該基板をこの温度に保持した。プラズマ処理用ガス
供給手段１０７を介して酸素ガスを５００ｓｃｃｍの流
量で、また、モノシランガスを２００ｓｃｃｍの流量で
室内に導入した。ついで、排気系（２４〜２６）に設け
られたコンダクタンス制御バルブ２６を調整し、プラズ
マ発生室３０１内を３０ｍＴｏｒｒに保持した。つい
で、１３．５６ＭＨｚ３００Ｗの高周波電力を保持手段
１０２に印加するとともに、マイクロ波電源より２．４
５ＧＨｚ、２．０ｋＷのマイクロ波電力を平板状スロッ
ト付環状導波管１０３にＴＭ₁₀モードで導入した。かく
して、スロットからマイクロ波が放射されプラズマ発生
室１０９内にプラズマを発生させた。プラズマ処理用ガ
ス供給口１０７を介して供給された酸素ガスは室内で励
起、分解されて活性種となり、シリコン基板の方向に輸
送され、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Ｗ上に０．８μｍの厚さで形成された。この
時、イオン種はＲＦバイアスにより加速されて基板に入
射しパターン上の膜を削り平坦性を向上させ作用を生じ
させている。処理後、成膜速度、均一性、絶縁耐圧、及
び段差被覆性ついて評価した。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、ボイドを観測することに
より評価した。

【０３１８】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は２４０ｎｍ／ｍｉｎ±２．５％と良好で、膜質も絶
縁耐圧８．５ＭＶ／ｃｍ、ボイドフリーであって良質な
膜であることが確認された。

【０３１９】（実施例６）図１４に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を使用し、半導体素子の層間の絶縁膜の
エッチングを行った。

【０３２０】被処理体としては、０．３５μｍ幅と０．
３５μｍピッチのラインアンドスペースのＡｌパターン
上に１μｍ厚の酸化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、シリコン基板を保持手段１０２上に
設置した後、排気系（２４〜２６）を介してプラズマ発
生室１０９内を真空排気し、１０^-7Ｔｏｒｒの値まで減
圧させた。プラズマ処理用ガス供給手段１０７を介して
ＣＦ₄ を３００ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室内に導
入した。ついで、排気系（２４〜２６）に設けられたコ
ンダクタンス制御バルブ２６を調整し、プラズマ発生室
１０９内を５ｍＴｏｒｒの圧力に保持した。ついで、１
３．５６ＭＨｚ３００Ｗの高周波電力を保持手段に印加
するとともに、マイクロ波電源６より２．４５ＧＨｚ
２．０ｋＷのマイクロ波電力を平板状スロット付環状導
波管２０３内にＴＭ₁₀モードで導入した。かくして、ス
ロットからマイクロ波が放射されプラズマ発生室１０９
内にプラズマを発生させた。プラズマ処理用ガス供給口
１０７を介して供給されたＣＦ₄ ガスはプラズマ発生室
１０９内で励起、分解されて活性種となり、シリコン基
板Ｗの方向に輸送され、自己バイアスによって加速され
たイオンによって酸化シリコン膜がエッチングされた。
クーラ４１４により基板温度は９０℃を越えて上昇する
ことはなかった。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。

【０３２１】エッチング速度は６００ｎｍ／ｍｉｎ、対
ポリシリコン選択比２０と良好であり、エッチング形状
もほぼ垂直で、マイクロローディング効果も少ないこと
が確認された。

【０３２２】（実施例７）図１４に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を使用し、半導体素子のゲート電極用ポ
リシリコン膜のエッチングを行った。

【０３２３】被処理体としては、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〈１０
０〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。まず、シリコン
基板を保持手段１０２上に設置した後、排気系（２４〜
２６）を介してプラズマ発生室１０９内を真空排気し、
１０^-7Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。プラズマ処理用ガ
ス供給手段１０７を介してＣＦ₄ ガスを３００ｓｃｃ
ｍ、酸素を２０ｓｃｃｍの流量でプラズマ発生室１０９
内に導入した。ついで、排気系（２４〜２６）に設けら
れたコンダクタンス制御バルブ２６を調整し、プラズマ
発生室１０９内を２ｍＴｏｒｒの圧力に保持した。つい
で、４００ｋＨｚ、３００Ｗの高周波電力を保持手段１
０２に印加するとともに、２．４５ＧＨｚ１．５ｋＷの
マイクロ波電力を平板状スロット付環状導波管２０３内
にＴＭ₁₀モードで導入した。かくして、スロットからマ
イクロ波が放射されプラズマ発生室１０９内にプラズマ
を発生させた。プラズマ処理用ガス供給口１０７を介し
て供給された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Ｗ
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。クーラ４
１４により、基板温度は８０℃を越えて上昇することは
なかった。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。

【０３２４】エッチング速度は８００ｎｍ／ｍｉｎ、対
ＳｉＯ₂ 選択比は３０と良好であり、エッチング形状も
垂直で、マイクロローディング校かも少ないことが確認
された。

【０３２５】（実施例８）図１５に示すプラズマ処理装
置を用いて、実施例１と同様にプラズマを用いたホトレ
ジストのアッシングを行った。その結果、均一で残渣の
ないアッシングが短時間で行えた。

【０３２６】（実施例９）図２０に示したマイクロ波プ
ラズマ処理装置を使用し、ホトレジストのアッシングを
行った。

【０３２７】被処理体Ｗとしては、ホトレジストパター
ンから露出したＳｉＯ₂ 膜をエッチングし、ビアホール
を形成した直後のシリコンウエハ（３００ｍｍウエハ）
を使用した。

【０３２８】まず、Ｓｉウエハを保持手段２上に設置し
た後、排気系（不図示）を介して室内を真空排気し、１
０^-5Ｔｏｒｒまで減圧された。プラズマ処理用ガス供給
手段７を介して酸素ガスを２ｓｌｍの流量で室内に導入
した。

【０３２９】ついで、排気系（不図示）に設けられたコ
ンダクタンス制御バルブ（不図示）を調整し、室内を２
Ｔｏｒｒに保持した。

【０３３０】室内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源
より２．０ｋＷの電力を、分配率が内側０．５／外側
０．５になるように調整されたＨ分岐器５６を利用して
多重無終端環状導波管３を介して供給した。

【０３３１】かくして、室内にプラズマを発生させた。
この際、供給された酸素ガスはプラズマ発生室９内で励
起、分解、反応してオゾンとなり、シリコンウエハの方
向に輸送され、ウエハ上のフォトレジストを酸化し、気
化・除去された。アッシング後、アッシング速度と基板
表面電荷密度などについて評価した。

【０３３２】得られたアッシング速度は、８．２μｍ／
ｍｉｎ±７．２％を極めて大きく、表面電荷密度も１．
３×１０¹¹／ｃｍ² と充分低い値を示した。

【０３３３】（実施例１０）図２４に示したマイクロ波
プラズマ処理装置を使用し、ホトレジストのアッシング
を行った。

【０３３４】被処理体として前記実施例９と同じものを
使用した。

【０３３５】まず、Ｓｉウエハを保持手段１０２上に設
置した後、排気系（２４〜２６）を介してプラズマ処理
室内を真空排気し、１０^-5Ｔｏｒｒまで減圧させた。プ
ラズマ処理用ガス放出口１０７ａを介して酸素ガスを２
ｓｌｍの流量でプラズマ処理室内に導入した。

【０３３６】ついで、排気系（２４〜２６）に設けられ
たバルブ２６を調整し、処理室内を２Ｔｏｒｒに保持し
た。プラズマ処理室内に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波
電源より２．０ｋＷの電力を、分配率が内側０．６／外
側０．４に調整された多重無終端環状導波管１０３を介
して供給した。かくして、プラズマ処理室内にプラズマ
を発生させた。この際、プラズマ処理用ガス放出口１０
７ａを介して放出された酸素ガスはプラズマ処理室内で
励起、分解、反応してオゾンとなり、シリコンウエハの
方向に輸送され、シリコンウエハ上のホトレジストを酸
化し、気化・除去された。アッシング後、アッシング速
度と基板表面電荷密度などについて評価した。

【０３３７】得られたアッシング速度は、８．６μｍ／
ｍｉｎ±７．８％を極めて大きく、表面電荷密度も１．
２×１０¹¹／ｃｍ² と充分低い値を示した。

【０３３８】（実施例１１）図２０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。

【０３３９】被処理体としては、Ａｌの幅０．５μｍ、
ピッチ０．５μｍのラインアンドスペースパターンが形
成された層間絶縁膜付き直径約３００ｍｍのＰ型単結晶
シリコンウエハ（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃ
ｍ）を使用した。

【０３４０】まず、シリコンウエハを保持手段２上に設
置した後、排気系（不図示）を介してプラズマ処理室内
を真空排気し、１０^-7Ｔｏｒｒの値まで減圧させた。続
いてヒーター１１４に通電し、シリコンウエハを３００
℃に加熱し、該基板をこの温度に保持した。プラズマ処
理ガス放出口７ａを介して窒素ガスを６００ｓｃｃｍの
流量で、また、モノシランガスを２００ｓｃｃｍの流量
で処理室内に導入した。

【０３４１】ついで、排気系（不図示）に設けられたコ
ンダクタンス制御バルブ（不図示）を調整し、処理室内
を２０ｍＴｏｒｒに保持した。

【０３４２】ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源
（不図示）より３．０ｋＷの電力を、分配率が内側０．
４５／外側０．５５に調整された多重無終端環状導波管
３を介して供給した。

【０３４３】かくして、プラズマ処理室内にプラズマを
発生させた。この際、プラズマ処理用ガス放出口７ａを
介して導入された窒素ガスはプラズマ処理室内で励起、
分解されて活性種となり、シリコンウエハの方向に輸送
され、モノシランガスと反応し、窒化シリコン膜がシリ
コンウエハ上に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。

【０３４４】得られた窒化シリコン膜の成膜速度は、５
４０ｎｍ／ｍｉｎと極めて大きく、膜質も応力１．１×
１０⁹ ｄｙｎｅ／ｃｍ² （圧縮）、リーク電源１．３×
１０^-10 Ａ／ｃｍ² 、絶縁耐圧９．７ＭＶ／ｃｍの極め
て良質な膜であることが確認された。

【０３４５】（実施例１２）図２４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
止用膜として酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の形成
を行った。

【０３４６】被処理体Ｗとしては、直径５０ｍｍプラス
チック凸レンズを使用した。レンズ保持手段１０２上に
設置した後、排気系（２４〜２６）を介してプラズマ処
理室内を真空排気し、１０^-7Ｔｏｒｒの値まで減圧させ
た。プラズマ処理用ガス放出口１０７ａを介して窒素ガ
スを１５０ｓｃｃｍの流量で、また、モノシランガスを
１００ｓｃｃｍの流量で処理室内に導入した。

【０３４７】ついで、排気系（２４〜２６）に設けられ
たバルブ２６を調整し、処理室内を５ｍＴｏｒｒに保持
した。ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源６より
３．０ｋｗの電力を、分配率が内側０．７／外側０．３
に調整された多重無終端環状導波管１０３を介してプラ
ズマ処理室内に供給した。

【０３４８】かくして、プラズマ処理室内にプラズマを
発生させた。この際、プラズマ処理用ガス放出口１０７
ａを介して導入された窒素ガスは、プラズマ処理室内で
励起、分解されて窒素原子などの活性種となり、レンズ
の方向に輸送され、モノシランガスと反応し、窒化シリ
コン膜がレンズ上に２１ｎｍの厚さで形成された。

【０３４９】次に、プラズマ処理用ガス放出口１０７ａ
を介して酸素ガスを２００ｓｃｃｍの流量で、また、モ
ノシランガスを１００ｓｃｃｍの流量で処理室内に導入
した。ついで、排気系（２４〜２６）に設けられたバル
ブ２６を調整し、処理室内を１ｍＴｏｒｒに保持した。
ついで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源６より２．０
ｋＷの電力を、分配率が内側０．７／外側０．３に調整
された多重無終端環状導波管１０３を介してプラズマ発
生室内に供給した。

【０３５０】かくして、プラズマ処理室内にプラズマを
発生させた。この際、プラズマ処理用ガス放出口１０７
ａを介して導入された酸素ガスは、プラズマ処理室内で
励起、分解されて酸素原子などの活性種となり、レンズ
の方向に輸送され、モノシランガスと反応し、酸化シリ
コン膜がレンズ上に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。

【０３５１】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３２０ｎｍ／ｍｉｎ、３８０ｎ
ｍ／ｍｉｎと良好で、膜質も、５００ｎｍ付近の反射率
が０．２５％と極めて良好な光学特性であることが確認
された。

【０３５２】（実施例１３）図２５に示したマイクロ波
プラズマ処理装置を使用し、半導体素子の層間絶縁膜用
の酸化シリコン膜の形成を行った。

【０３５３】被処理体Ｗ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）が形成された直
径約３００ｍｍののＰ型単結晶シリコンウエハ（面方位
〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用した。

【０３５４】まず、シリコンウエハを保持手段１０２上
に設置した。排気系（２４〜２６）を介してプラズマ処
理室内を真空排気し、１０^-7Ｔｏｒｒの値まで減圧させ
た。続いてヒータ−１１４に通電し、シリコンウエハを
３００℃に加熱し、該基板をこの温度に保持した。プラ
ズマ処理用ガス放出口１０７ａを介して酸素ガスを５０
０ｓｃｃｍの流量で、また、モノシランガスを２００ｓ
ｃｃｍの流量で処理室内に導入した。

【０３５５】ついで、排気系（２４〜２６）に設けられ
たバルブ２６を調整し、プラズマ処理室内を３０ｍＴｏ
ｒｒに保持した。ついで、１３．５６ＭＨｚの高周波印
加手段を介して３００Ｗの電力を保持手段１０２に印加
するとともに、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源より
２．０ｋＷの電力を、分配率が内側０．５／外側０．５
に調整された多重無終端環状導波管１０３を介してプラ
ズマ処理室内に供給した。

【０３５６】かくして、プラズマ処理室内にプラズマを
発生させた。プラズマ処理用ガス供給手段１０７を介し
て導入された酸素ガスはプラズマ処理室内で励起、分解
されて活性種となり、シリコンウエハの方向に輸送さ
れ、モノシランガスと反応し、酸化シリコン膜がシリコ
ンウエハ上に０．８μｍの厚さで形成された。

【０３５７】この時、イオン種はＲＦバイアスにより加
速されて基板に入射しパターン上の膜を削り平坦性を向
上させる。処理後、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、ボイドを観測することに
より評価した。

【０３５８】得られた酸化シリコン膜の成膜速度と均一
性は２７０ｎｍ／ｍｉｎ±２．３％と良好で、膜質も絶
縁耐圧９．３ＭＶ／ｃｍ、ボイドフリーであって良質な
膜であることが確認された。

【０３５９】（実施例１４）図２６に示したマイクロ波
プラズマ処理装置を使用し、半導体素子用の層間絶縁膜
のエッチングを行った。

【０３６０】被処理体としては、Ａｌパターン（ライン
アンドスペース０．３５μｍ）上に１μｍ厚の層間Ｓｉ
Ｏ₂ 膜が形成された直径約３００ｍｍのＰ型単結晶シリ
コンウエハ（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を
使用した。

【０３６１】まず、シリコンウエハを保持手段１０２上
に設置した後、排気系（２４〜２６）を介してプラズマ
発生室内を真空排気し、１０^-7Ｔｏｒｒの値まで減圧さ
せた。プラズマ処理用ガス放出口１０７ａを介してＣＦ
₄ を３００ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理室内に導入し
た。ついで、排気系（２４〜２６）に設けられたバルブ
２６を調整し、プラズマ処理室内を５ｍＴｏｒｒの圧力
にい保持した。

【０３６２】ついで、１３．５６ＭＨｚの高周波印加手
段３０２を介して３００Ｗの電力保持手段１０２に印加
するとともに、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源６より
２．０ｋＷの電力を、分配率が内側０．４／外側０．６
に調整された多重無終端環状導波管１０３を介してプラ
ズマ処理室内に供給した。かくして、プラズマ処理室内
にプラズマを発生させた。

【０３６３】プラズマ処理用ガス放出口１０７ａを介し
て導入されたＣＦ₄ ガスはプラズマ処理室内で励起、分
解されて活性種となり、シリコンウエハの方向に輸送さ
れ、自己バイアスによって加速されたイオンによって酸
化シリコン膜がエッチングされた。クーラー４１４によ
り基板温度は９０℃までしか上昇しなかった。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。

【０３６４】エッチング速度と対ポリシリコン選択比６
９０ｎｍ／ｍｉｎ、２１と良好で、エッチング形状もほ
ぼ垂直で、マイクロローディング効果も少ないことが確
認された。

【０３６５】（実施例１５）図２６に示したマイクロ波
プラズマ処理装置を使用し、半導体素子用ゲート電極と
なるポリシリコン膜のエッチングを行った。

【０３６６】被処理としては、最上部にポリシリコン膜
が形成された直径３００ｍｍのＰ型単結晶シリコンウエ
ハ（面方位〈１００〉，抵抗率１０Ωｃｍ）を使用し
た。

【０３６７】まず、シリコンウエハを保持手段１０２上
に設置した後、排気系（２４〜２６）を介してプラズマ
処理室内を真空排気し、１０^-7Ｔｉｒｒの値まで減圧さ
せた。プラズマ処理用ガス放出口１０７ａを介してＣＦ
₄ ガスを３００ｓｃｃｍ、酸素を２０ｓｃｃｍの流量で
プラズマ処理室内に導入した。

【０３６８】ついで、排気系（２４〜２６）に設けられ
たバルブ２６を調整し、プラズマ処理室内を２ｍＴｏｒ
ｒの圧力に保持した。ついで、ＲＦバイアス印加手段３
０２を介して４００ｋＨｚの高周波電力３００Ｗをウエ
ハ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、分配率が内側０．４５／外
側０．５５に調整された多重無終端環状導波管１０３を
介してプラズマ処理室内に供給した。

【０３６９】かくして、プラズマ処理室内にプラズマを
発生させた。プラズマ処理用ガス放出口１０７ａを介し
て導入されたＣＦ₄ ガス及び酸素はプラズマ処理室内で
励起、分解されて活性種となり、シリコンウエハの方向
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。クーラー４１４
により、基板温度は８０℃までしか上昇しなかった。

【０３７０】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。

【０３７１】エッチング速度と対ＳｉＯ₂ 選択比はそれ
ぞれ８７０ｎｍ／ｍｉｎ、２６と良好で、エッチング形
状も垂直で、マイクロローディング効果も少ないことが
確認できた。

【０３７２】（実施例１６）図２７に示した装置を用い
て実施例９と同様にホトレジストのアッシングを行っ
た。

【０３７３】その結果、残渣のない均一な処理が短時間
で行えた。

【０３７４】

【発明の効果】本発明によれば、マイクロ波供給器の構
成に併せて、ガス放出口の向きを定めたので、比較的高
い圧力下であっても均一且つ大面積の低温プラズマを発
生し得るものとなり、直径約２００ｍｍのウエハ担当或
いはそれに相当するもの以上の大面積の被処理体を良好
に処理できる。

【０３７５】又、別の本発明によれば、マイクロ波供給
器をそのスロット板が交換可能な組み立て体とすること
により、低コストで汎用性に富むマイクロ波供給器を提
供できる。

【０３７６】更に別の本発明によれば、スロット付Ｈ面
が同一平面となるように複数の環状導波管を同心状に配
したことにより、均一且つ大面積の強度分布をもつマイ
クロ波を放射・供給することができる。こうして、直径
約３００ｍｍのウエハ担当或いはそれに相当するもの以
上の大面積の被処理体を良好にプラズマ処理できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施の形態によるプラズマ処理
装置の主要部品を示す模式図である。

【図２】本発明の好適な実施の形態によるプラズマ処理
装置の縦断面を示す模式図である。

【図３】本発明のマイクロ波供給器におけるマイクロ波
の伝搬と放射の様子を示す模式図である。

【図４】本発明のプラズマ処理装置におけるスロットと
ガス放出口と被処理体の位置を示す模式図である。

【図５】本発明の別の実施形態によるマイクロ波供給器
を示す模式図である。

【図６】本発明に用いられる別のマイクロ波供給器を示
す模式図である。

【図７】本発明に用いられるスロットの構成を示す平面
図である。

【図８】本発明に用いられる別のスロットの配置例を示
す模式図である。

【図９】本発明に用いられるガス供給手段の構成を示す
模式図である。

【図１０】本発明によるプラズマ処理方法のフローチャ
ートを示す図である。

【図１１】本発明の別のプラズマ処理装置を示す模式図
である。

【図１２】本発明の更に別のプラズマ処理装置を示す模
式図である。

【図１３】本発明の他のプラズマ処理装置を示す模式図
である。

【図１４】本発明の更に他のプラズマ処理装置を示す模
式図である。

【図１５】本発明の別のプラズマ処理装置を示す模式図
である。

【図１６】マイクロ波供給器の外観及び断面を示す模式
図である。

【図１７】マイクロ波供給器のマイクロ波導入部の断面
を示す模式図である。

【図１８】マイクロ波供給器のスロット付きＨ面を示す
模式図である。

【図１９】本発明の別の実施の形態によるマイクロ波供
給器を示す模式図である。

【図２０】本発明の別の実施の形態によるマイクロ波供
給器とそれを用いたプラズマ処理装置を示す模式図であ
る。

【図２１】本発明の別の実施の形態による多重環状導波
路に用いられるスロットの配置の例を示す模式図であ
る。

【図２２】本発明に用いられるマイクロ波の分配導入手
段の各種構造を示す模式図である。

【図２３】分配器のチルト角に対するマイクロ波放射強
度変化のグラスを示す図である。

【図２４】本発明の別のプラズマ処理装置を示す模式図
である。

【図２５】本発明の更に別のプラズマ処理装置を示す模
式図である。

【図２６】本発明の他のプラズマ処理装置を示す模式図
である。

【図２７】本発明の更に他のプラズマ処理装置を示す模
式図である。

【図２８】従来のマイクロ波供給器の模式的横断面図で
ある。

【図２９】従来のマイクロプラズマ処理装置の模式的縦
断面図である。

【符号の説明】

１、１０１ 容器 ２、１０２ 保持手段 ３、１０３ マイクロ波供給器 ４、１０４ 誘電体窓 ７、１０７ ガス供給手段 ７ａ、１０７ａ ガス放出口 Ｗ 被処理体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｑ 21/06 Ｈ０１Ｑ 21/06 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ

Claims (54)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部が減圧可能な容器と、該容器内にガ
   スを供給するガス供給手段と、該容器内にプラズマを発
   生させる為のマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段
   と、を有し、該プラズマを利用して被処理体を処理する
   プラズマ処理装置において、 該マイクロ波供給手段は、互いに離間して設けられた複
   数のスロットを有する平面状のＨ面と、マイクロ波の進
   行方向に垂直な矩形断面と、を有する環状導波路を備
   え、該平面状のＨ面に設けられた該複数のスロットよ
   り、該容器の誘電体窓を透して該容器内にマイクロ波を
   供給するマイクロ波供給器であり、 該ガス供給手段は、該平面状のＨ面に向けて該ガスを放
   出するガス放出口を備えていることを特徴とするプラズ
   マ処理装置。
2. 【請求項２】 該環状導波路に、ＴＥ₁₀モードのマイク
   ロ波が導入される請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 該環状導波路は、環状のの凹部とマイク
   ロ波導入口が形成された導電部材と、該複数のスロット
   が形成された板状の導電部材と、を含む組み立て体によ
   り形成されている請求項１記載のプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 該平面状のＨ面に隣接して板状の該誘電
   体窓が設けられている請求項１記載のプラズマ処理装
   置。
5. 【請求項５】 該平面状のＨ面と平行に板状の被処理体
   を保持する為の保持手段を有する請求項１記載のプラズ
   マ処理装置。
6. 【請求項６】 該ガス放出口は、プラズマ発生空間を囲
   うように複数離間して設けられている請求項１記載のプ
   ラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 該ガス放出口は、該平面状のＨ面に対し
   て傾斜する角度をもって形成されたガス放出路に連通し
   ている請求項１記載のプラズマ処理装置。
8. 【請求項８】 該ガス放出口と該誘電体窓間の該平面状
   のＨ面の法線方向間隙が、該ガス放出口と該被処理体間
   の該平面状のＨ面の法線方向間隙より小さくなるよう
   に、該ガス放出口が複数該誘電体窓の近傍に設けられて
   いる請求項１記載のプラズマ処理装置。
9. 【請求項９】 該ガス放出口が、該被処理体の被処理面
   の上方に配置されている請求項１記載のプラズマ処理装
   置。
10. 【請求項１０】 一対の該ガス放出口の該平面状のＨ面
    と平行な方向の間隔が、該被処理体の直径又は辺より小
    さくなるように、該ガス放出口が複数設けられている請
    求項１記載のプラズマ処理装置。
11. 【請求項１１】 前記環状導波路の中心を結んで形成さ
    れる環の周長が管内波長の整数倍であり、かつ、該環に
    そって少なくとも管内波長の１／２間隔で該スロットが
    放射状に形成されている請求項１に記載のプラズマ処理
    装置。
12. 【請求項１２】 前記マイクロ波の進行方向に垂直な該
    スロットの長さは、管内波長の１／４乃至３／８の範囲
    にある請求項１に記載のプラズマ処理装置。
13. 【請求項１３】 前記環状導波路へのマイクロ波の導入
    口は、他方のＨ面に設けられており、かつ導入部には該
    マイクロ波をＨ面に平行な二方向に分配し該環状導波路
    内の両側に伝搬させる手段が設けられている請求項１に
    記載のプラズマ処理装置。
14. 【請求項１４】 前記環状導波路へのマイクロ波の導入
    口は、曲面状のＥ面に設けられている請求項１に記載の
    プラズマ処理装置。
15. 【請求項１５】 前記スロットの近傍にマイクロ波の周
    波数のほぼ３．５７×１０^-11 （Ｔ／Ｈｚ）倍の磁束密
    度をもつ磁界を発生する手段を有する請求項１に記載の
    プラズマ処理装置。
16. 【請求項１６】 前記容器内のプラズマ発生空間とは隔
    離された位置に前記被処理体を保持する保持手段が配さ
    れている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
17. 【請求項１７】 前記保持手段は高周波バイアスを印加
    する手段を有する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
18. 【請求項１８】 前記環状導波路は無終端環状導波路で
    ある請求項１記載のプラズマ処理装置。
19. 【請求項１９】 互いに離間して設けられた複数のスロ
    ットを有する平面と、マイクロ波の進行方向に垂直な矩
    形断面と、を有する環状導波路を備え、該平面に設けら
    れた該複数のスロットより、マイクロ波を該環状導波路
    外部に供給するマイクロ波供給器において、 環状の凹部とマイクロ波導入口が形成された導電部材
    と、該複数のスロットが形成された板状の導電部材と、
    からなる組み立て体により、該スロットを有する平面が
    Ｈ面となる該環状導波路が形成されていることを特徴と
    するマイクロ波供給器。
20. 【請求項２０】 該環状導波路には、ＴＥ₁₀モードのマ
    イクロ波が導入される請求項１９に記載のマイクロ波供
    給器。
21. 【請求項２１】 該板状の導電部材には、マイクロ波分
    配器が取り付けられている請求項１９に記載のマイクロ
    波供給器。
22. 【請求項２２】 同心状に配された複数の環状の凹部
    と、夫々の凹部に連通するマイクロ波導入口とが形成さ
    れた導電部材と、該複数のスロットからなるスロットア
    レイの複数が同心状に形成された板状の導電部材と、か
    らなる組み立て体により、複数の該環状導波路が形成さ
    れている請求項１９記載のマイクロ波供給器。
23. 【請求項２３】 該マイクロ波導入口近傍には、マイク
    ロ波の分配比率を変えられる可動部分をもつ分配器が設
    けられている請求項１９記載のマイクロ波供給器。
24. 【請求項２４】 内部が減圧可能な容器と、該容器内に
    ガスを供給するガス供給手段と、該容器内にプラズマを
    発生させる為のマイクロ波を供給するマイクロ波供給手
    段と、を有し、該プラズマを利用して被処理体を処理す
    るプラズマ処理装置において、 該マイクロ波供給手段は、互いに離間して設けられた複
    数のスロットを有する平面状のＨ面と、マイクロ波の進
    行方向に垂直な矩形断面と、を有する環状導波路を複数
    同心状に備え、各環状導波路の該平面状のＨ面に設けら
    れた該複数のスロットより、該容器の誘電体窓を透して
    該容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給器であ
    ることを特徴とするプラズマ処理装置。
25. 【請求項２５】 該各環状導波路に、ＴＥ₁₀モードのマ
    イクロ波が導入される請求項２４に記載のプラズマ処理
    装置。
26. 【請求項２６】 該複数の環状導波路は、複数の環状の
    凹部とマイクロ波導入口が形成された導電部材と、該複
    数のスロットが形成された板状の導電部材と、を含む組
    み立て体により形成されている請求項２４記載のプラズ
    マ処理装置。
27. 【請求項２７】 該平面状のＨ面に隣接して板状の該誘
    電体窓が設けられている請求項２４記載のプラズマ処理
    装置。
28. 【請求項２８】 該平面状のＨ面と平行に板状の被処理
    体を保持する為の保持手段を有する請求項２４記載のプ
    ラズマ処理装置。
29. 【請求項２９】 該ガス放出口は、プラズマ発生空間を
    囲うように複数離間して設けられている請求項２４記載
    のプラズマ処理装置。
30. 【請求項３０】 該ガス放出口は、該平面状のＨ面に対
    して傾斜する角度をもって形成されたガス放出路に連通
    している請求項２４記載のプラズマ処理装置。
31. 【請求項３１】 該ガス放出口と該誘電体窓間の該平面
    状のＨ面の法線方向間隙が、該ガス放出口と該被処理体
    間の該平面状のＨ面の法線方向間隙より小さくなるよう
    に、該ガス放出口が該誘電体窓の近傍に設けられている
    請求項２４記載のプラズマ処理装置。
32. 【請求項３２】 該ガス放出口が、該被処理体の被処理
    面の上方外側に配置されている請求項２４記載のプラズ
    マ処理装置。
33. 【請求項３３】 一対の該ガス放出口の該平面状のＨ面
    と平行な方向の間隔が、該被処理体の直径又は辺より大
    きくなるように、該ガス放出口が複数設けられている請
    求項２４記載のプラズマ処理装置。
34. 【請求項３４】 外側の環状導波路のスロットの外端間
    隔より、該被処理体の直径又は辺が小さい請求項３３記
    載のプラズマ処理装置。
35. 【請求項３５】 前記複数の環状導波路へのマイクロ波
    導入口に、各導波路へのマイクロ波の分配比を定めるた
    めのＨ分岐を設けた請求項２４に記載のプラズマ処理装
    置。
36. 【請求項３６】 前記複数の環状導波路を構成する各々
    の導波路の中心を結んで形成される環の周長が管内波長
    の整数倍であり、かつ、該環にそって少なくとも管内波
    長の１／２間隔で該スロットが放射状に形成されている
    請求項２４に記載のプラズマ処理装置。
37. 【請求項３７】 前記マイクロ波の進行方向に垂直な該
    スロットの長さは、管内波長の１／４乃至３／８の範囲
    にある請求項２４に記載のプラズマ処理装置。
38. 【請求項３８】 前記各環状導波路へのマイクロ波の導
    入口は、他方のＨ面に設けられており、かつ導入部には
    該マイクロ波をＨ面に平行な二方向に分配し該各環状導
    波路内の両側に伝搬させる手段が設けられている請求項
    ２４に記載のプラズマ処理装置。
39. 【請求項３９】 前記スロットの近傍にマイクロ波の周
    波数のほぼ３．５７×１０^-11 （Ｔ／Ｈｚ）倍の磁束密
    度をもつ磁界を発生する手段を有する請求項２４に記載
    のプラズマ処理装置。
40. 【請求項４０】 前記容器内のプラズマ発生空間とは隔
    離された位置に前記被処理体を保持する保持手段が配さ
    れている請求項２４に記載のプラズマ処理装置。
41. 【請求項４１】 前記基体支持手段に高周波バイアスを
    印加する手段を有する請求項２４に記載のプラズマ処理
    装置。
42. 【請求項４２】 マイクロ波導入口近くに、仕切板と、
    該仕切板をチルトさせるための手段を有する請求項２４
    に記載のプラズマ処理装置。
43. 【請求項４３】 マイクロ波導入口近くに、仕切板と、
    該仕切板を伸縮させる手段とを有する請求項２４に記載
    のプラズマ処理装置。
44. 【請求項４４】 前記各環状導波路は無終端導波路であ
    る請求項２４に記載のプラズマ処理装置。
45. 【請求項４５】 前記環状導波路には、該環状導波路を
    １周以上伝搬するに充分な電力のマイクロ波が供給され
    る請求項１又は２４に記載のプラズマ処理装置。
46. 【請求項４６】 前記電力は、該環状導波路を２周以上
    伝搬するに充分な電力のマイクロ波である請求項１又は
    ２４に記載のプラズマ処理装置。
47. 【請求項４７】 前記環状導波路は、その内部に定在波
    が生じるように、周長が定められている請求項１又は２
    ４に記載のプラズマ処理装置。
48. 【請求項４８】 前記容器内の圧力を処理中１３．３Ｐ
    ａ以上１３３０Ｐａ以下に保持する請求項１又は２４に
    記載のプラズマ処理装置。
49. 【請求項４９】 前記プラズマ処理装置は、アッシング
    装置である請求項１又は２４に記載のプラズマ処理装
    置。
50. 【請求項５０】 請求項１又は２４記載のプラズマ処理
    装置を用いて被処理体に表面処理を施す処理方法。
51. 【請求項５１】 前記表面処理は、アッシング、エッチ
    ング、又はクリーニングである請求項５０記載の処理方
    法。
52. 【請求項５２】 前記表面処理は、プラズマＣＶＤ又は
    プラズマ重合である請求項５０記載の処理方法。
53. 【請求項５３】 前記表面処理は、ドーピング処理、酸
    化処理、窒化処理又はフッ化処理である請求項５０記載
    の処理方法。
54. 【請求項５４】 互いに周長の異なる複数の無終端環状
    導波路を同心状に配し、それらの平面状のＨ面をそれぞ
    れ同一平面とし、そこに複数のスロットを設けたマイク
    ロ波供給器。