WO2009096515A1 - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

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WO2009096515A1
WO2009096515A1 PCT/JP2009/051563 JP2009051563W WO2009096515A1 WO 2009096515 A1 WO2009096515 A1 WO 2009096515A1 JP 2009051563 W JP2009051563 W JP 2009051563W WO 2009096515 A1 WO2009096515 A1 WO 2009096515A1
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microwave
plasma processing
chamber
processing apparatus
microwave radiation
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PCT/JP2009/051563
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English (en)
French (fr)
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Kinya Ota
Caizhong Tian
Hiroshi Kobayashi
Yoshihiro Sato
Toshihiko Shiozawa
Koji Maekawa
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Tokyo Electron Limited
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Publication date
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
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    • H01J37/32238—Windows

Definitions

  • the present invention relates to a microwave plasma processing apparatus for performing plasma processing such as oxidation processing or nitriding processing.
  • Plasma processing is an indispensable technology for the manufacture of semiconductor devices. Recently, the design rules for semiconductor elements constituting LSIs have become increasingly finer due to the demand for higher integration and higher speed of LSIs. As the size of the plasma processing apparatus increases, the plasma processing apparatus is also required to cope with such miniaturization and increase in size.
  • an RLSA Random Line Slot Antenna microwave plasma processing apparatus capable of uniformly forming a high density and low electron temperature plasma has been attracting attention (for example, International Publication No. 2004/008519 pamphlet).
  • the RLSA microwave plasma processing apparatus is provided with a planar antenna (Radial Slot Antenna) having a plurality of slots formed in a predetermined pattern at the top of the chamber, and the microwave guided from the microwave source is transmitted to the slot of the planar antenna. (Radiation hole) radiates into the chamber held in a vacuum through a microwave transmission plate made of a dielectric provided below, and the gas introduced into the chamber by this microwave electric field The plasma is formed, and the object to be processed such as a semiconductor wafer is processed by the plasma thus formed.
  • a planar antenna Random Slot Antenna
  • (Radiation hole) radiates into the chamber held in a vacuum through a microwave transmission plate made of a dielectric provided below, and the gas introduced into the chamber by this microwave electric field
  • the plasma is formed, and the object to be processed such as a semiconductor wafer is processed by the plasma thus formed.
  • This RLSA microwave plasma processing apparatus can realize a high plasma density over a wide area directly under the antenna and can perform uniform plasma processing in a short time. Further, since the low electron temperature plasma is formed, damage to the element is small.
  • the microwave generated by the microwave generator is guided to a planar antenna in which a plurality of slots (radiation holes) are formed via a waveguide. Then, the microwave propagates from the center to the periphery of the planar antenna, and in the process, the microwave is transmitted through a microwave transmission plate made of a dielectric from a plurality of slots, and circularly polarized microwave is radiated into the chamber.
  • the plasma of the gas introduced into the chamber is generated by the electromagnetic field generated by the emitted microwave.
  • the slot of the planar antenna is formed to be basically uniform, and the microwave transmission plate is formed flat. Propagating from the center to the periphery while being transmitted through the microwave transmission plate made of dielectric from the slot and radiated into the chamber, this occurs when microwaves pass through the microwave transmission plate made of dielectric.
  • the microwaves are not uniformly introduced into the chamber due to the influence of reflected waves, etc., and the electric field strength is not necessarily uniform, for example, the electric field strength is higher in the central portion than in the peripheral portion, and is required. Plasma uniformity may not be obtained. In addition, the efficiency of the microwave is not always sufficient.
  • An object of the present invention is to provide a microwave plasma processing apparatus that can radiate microwaves uniformly, can form highly uniform plasma, and can efficiently introduce microwave power. It is in.
  • a microwave plasma processing apparatus that forms a plasma of a processing gas by a microwave and performs plasma processing on the object to be processed by the plasma, wherein the chamber stores the object to be processed.
  • a mounting table for mounting the object to be processed in the chamber, a microwave generation source for generating a microwave, a waveguide for guiding the microwave generated in the microwave generation source toward the chamber,
  • the planar antenna made of a conductor that radiates the microwave guided to the waveguide toward the chamber, and the top wall of the chamber are configured, and the microwave that has passed through the microwave radiation hole of the planar antenna is transmitted.
  • a microwave transmission plate made of a dielectric, and a processing gas supply unit for supplying a processing gas into the chamber.
  • the pair of microwave radiation holes having different directions are A plurality of concentrically arranged regions and outer peripheral regions, no microwave radiation holes are formed in the intermediate region, and the microwave transmitting plate is a microwave in which a concave portion is formed on the microwave radiation surface.
  • a plasma processing apparatus is provided.
  • the concave portion is preferably formed in a portion corresponding to the object to be processed placed on the placing table.
  • the microwave transmitting plate preferably has an arch shape in cross section. Furthermore, it is preferable that the part corresponding to the said recessed part of the said microwave permeation
  • a microwave plasma processing apparatus that forms a plasma of a processing gas by microwaves and performs plasma processing on the target object using the plasma, wherein the chamber stores the target object.
  • a mounting table for mounting the object to be processed in the chamber, a microwave generation source for generating a microwave, a waveguide for guiding the microwave generated in the microwave generation source toward the chamber,
  • the planar antenna made of a conductor that radiates the microwave guided to the waveguide toward the chamber, and the top wall of the chamber are configured, and the microwave that has passed through the microwave radiation hole of the planar antenna is transmitted.
  • a microwave transmission plate made of a dielectric, and a processing gas supply unit for supplying a processing gas into the chamber.
  • a plasma processing apparatus is provided.
  • the microwave radiating surface of the microwave transmitting plate has convex portions and concave portions formed alternately and concentrically.
  • the paired microwave radiation holes are preferably formed such that one end in the longitudinal direction thereof is close and the other end is widened.
  • the angle formed by the longitudinal directions of the microwave radiation holes constituting the pair of microwave radiation holes is 80 to 100 °.
  • the length of the microwave transmission hole formed in the central region in the longitudinal direction is preferably shorter than the length of the microwave transmission hole formed in the outer peripheral region in the longitudinal direction.
  • the microwave radiation surface of the microwave transmission plate may have a configuration in which an annular projecting portion projecting downward is formed on the peripheral edge portion thereof.
  • the pair of microwave radiation holes having different directions are Whether a plurality of concentric circles are arranged in the central region and the outer peripheral region, and no microwave radiation holes are formed in the intermediate region, and the microwave radiation surface of the microwave transmission plate is recessed.
  • the microwave is transmitted from the center to the periphery of the microwave transmission plate, and is transmitted through the microwave transmission plate from the microwave radiation hole to the inside of the chamber.
  • FIG. 6A It is a figure which shows the position which calculated
  • FIG. 14 is a bottom view of the microwave transmission plate of FIG. 13. It is a fragmentary sectional view which shows the microwave plasma processing apparatus which concerns on other embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a microwave plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • This plasma processing apparatus introduces microwaves into a processing chamber using a planar antenna having a plurality of slots, particularly an RLSA (Radial Line Slot Antenna) to generate plasma, thereby achieving high density and low electron density. It is configured as an RLSA microwave plasma processing apparatus that can generate microwave plasma of temperature.
  • RLSA Random Line Slot Antenna
  • the plasma processing apparatus 100 has a substantially cylindrical chamber 1 that is airtight and grounded.
  • a circular opening 10 is formed at a substantially central portion of the bottom wall 1a of the chamber 1, and an exhaust chamber 11 that communicates with the opening 10 and protrudes downward is provided on the bottom wall 1a. .
  • a susceptor (mounting table) 2 made of ceramics such as AlN for horizontally supporting a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) W which is a substrate to be processed is provided.
  • the susceptor 2 is supported by a support member 3 made of ceramic such as cylindrical AlN that extends upward from the center of the bottom of the exhaust chamber 11.
  • a guide ring 4 for guiding the wafer W is provided on the outer edge of the susceptor 2.
  • a resistance heating type heater 5 is embedded in the susceptor 2. The heater 5 is supplied with power from a heater power source 6 to heat the susceptor 2 and heats the wafer W as a processing object. To do.
  • the processing temperature can be controlled in a range from room temperature to 800 ° C.
  • a cylindrical liner 7 made of high-purity quartz with few impurities is provided on the inner periphery of the chamber 1. This liner 7 can prevent contamination such as metal and form a clean environment.
  • a baffle plate 8 made of high-purity quartz with a small amount of impurities having a large number of exhaust holes 8a is provided in an annular shape on the outer peripheral side of the susceptor 2 in order to uniformly exhaust the inside of the chamber 1. It is supported by a plurality of columns 9.
  • the susceptor 2 is provided with wafer support pins (not shown) for supporting the wafer W and moving it up and down so as to protrude and retract with respect to the surface of the susceptor 2.
  • An annular gas introduction member 15 is provided on the side wall of the chamber 1, and gas emission holes are evenly formed.
  • a gas supply unit 16 is connected to the gas introduction member 15.
  • the gas introduction member may be arranged in a shower shape.
  • the gas supply unit 16 includes, for example, an Ar gas supply source 17, an O 2 gas supply source 18, and an H 2 gas supply source 19, and these gases are respectively supplied to the gas introduction member 15 via the gas line 20.
  • the gas is introduced uniformly from the gas radiation hole of the gas introduction member 15 into the chamber 1.
  • Each of the gas lines 20 is provided with a mass flow controller 21 and front and rear opening / closing valves 22. Note that other rare gases such as Kr, He, Ne, and Xe may be used in place of the Ar gas, and no rare gas may be included as will be described later.
  • An exhaust pipe 23 is connected to the side surface of the exhaust chamber 11, and an exhaust device 24 including a high-speed vacuum pump is connected to the exhaust pipe 23. Then, by operating the exhaust device 24, the gas in the chamber 1 is uniformly discharged into the space 11 a of the exhaust chamber 11 and exhausted through the exhaust pipe 23. Thereby, the inside of the chamber 1 can be depressurized at a high speed to a predetermined degree of vacuum, for example, 0.133 Pa.
  • a loading / unloading port 25 for loading / unloading the wafer W to / from a transfer chamber (not shown) adjacent to the plasma processing apparatus 100, and a gate valve 26 for opening / closing the loading / unloading port 25. Is provided.
  • the upper portion of the chamber 1 is an opening, and a ring-shaped lid 27 is provided in the opening so as to protrude into the chamber 1 along the peripheral edge, and the protruding portion serves as a support portion 27a.
  • the support portion 27 is made of a dielectric material such as quartz, Al 2 O 3 , or AlN, and transmits circularly polarized microwaves radiated from microwave radiation holes 32 (slots) of the planar antenna 31 described later.
  • a microwave transmission plate 28 is provided in an airtight manner via a seal member 29. Thereby, the inside of the chamber 1 is kept airtight. The microwave is transmitted through the microwave transmitting plate 28 and radiated into the chamber 1, and an electromagnetic field is generated in the chamber 1.
  • the microwave transmitting plate 28 has a recess 28a formed at the center of the microwave radiation surface on the lower surface thereof.
  • the shape of the recess 28a is arched in cross section, the diameter of the recess 28a is larger than the diameter of the wafer W, and the portion of the recess 28a corresponding to the wafer W has a flat shape.
  • the thickness of the microwave transmitting plate 28 corresponding to the concave portion 28a is preferably 1 ⁇ 4 ⁇ ⁇ g ( ⁇ g: microwave guide wavelength) or less.
  • ⁇ g microwave guide wavelength
  • the height of the recess 28 is preferably 15 to 25 mm (1/8 ⁇ ⁇ g to 1/5 ⁇ ⁇ g).
  • a disk-shaped planar antenna 31 is provided above the microwave transmission plate 28 so as to face the susceptor 2.
  • the planar antenna 31 is locked to the upper end of the side wall of the chamber 1.
  • the planar antenna 31 has a slightly larger diameter than the microwave transmitting plate 28, and has a thickness of 0.1 to several mm (for example, 1 mm), such as copper or aluminum whose surface is silver or gold plated, It is a disk made of Ni, and has a configuration in which a plurality of microwave radiation holes 32 (slots) are formed penetrating in a predetermined pattern.
  • the microwave radiation hole 32 has a long shape in one direction, and two microwave radiation holes 32 having different directions form a pair. Circularly polarized microwaves are radiated from the pair. And when the surface of the planar antenna 31 is concentrically divided into a central region 31a, an outer peripheral region 31c, and an intermediate region 31b, such a pair of microwave radiation holes 32 is formed in the central region 31a and the outer peripheral region 31c. Are arranged concentrically, and the microwave radiation holes 32 are not formed in the intermediate region 31b.
  • the center point of the microwave radiation hole 32 inside the central region 31a and the center of the planar antenna 31 are The distance is preferably 2 to 4, with 2.58 being optimal.
  • the microwave radiation holes 32 forming a pair are formed so that one end in the longitudinal direction is close to the other and the other end is widened.
  • the angle between the longitudinal directions is about 90 °. This angle is preferably 80 to 100 °, more preferably 85 to 95 °.
  • the microwave radiation hole 32 has an angle close to 45 ° with respect to a line passing from the center of the planar antenna 31 to the longitudinal center in FIG. This angle is preferably 40 to 50 °.
  • the length of the microwave radiation hole 32 formed in the central region 31a in the longitudinal direction is shorter than the length of the microwave radiation hole 32 formed in the outer peripheral region 31c in the longitudinal direction.
  • the pairs of the microwave radiation holes 32 in the outer peripheral region 31c and the central region 31a are formed at equal intervals.
  • 24 pairs of microwave radiation holes 32 are provided in the outer peripheral region 31c, and six pairs are provided in the central region 31a.
  • these numbers are not particularly limited, and may be determined according to required characteristics.
  • the concave portion 28a is formed of the microwave transmission hole 32 on the inner side of the pair of microwave radiation holes 32 formed in the outer peripheral region 31c. It is preferable that it is applied to at least a part. Thereby, the electric field strength on the lower surface of the portion corresponding to the recess 28a of the microwave transmission plate 28 can be increased.
  • a slow wave material 33 made of a resin such as quartz, polytetrafluoroethylene, or polyimide having a dielectric constant larger than that of a vacuum is provided.
  • the slow wave material 33 has a function of adjusting the plasma by shortening the wavelength of the microwave because the wavelength of the microwave becomes longer in vacuum.
  • the planar antenna 31 and the microwave transmission plate 28 and the slow wave member 33 and the planar antenna 31 are arranged in close contact with each other, but may be arranged apart from each other. Reflected waves can be suppressed by the arrangement of the slots 32 of the planar antenna 31 and the slow wave material 33, and the microwave introduction efficiency can be increased.
  • a cover member 34 having a waveguide function made of a metal material such as aluminum, stainless steel, or copper is provided on the upper surface of the chamber 1 so as to cover the planar antenna 31 and the slow wave material 33.
  • the upper surface of the chamber 1 and the cover member 34 are sealed by a seal member 35.
  • a cooling water flow path 34a is formed in the cover member 34, and cooling water is allowed to flow therethrough to cool the cover member 34, the slow wave material 33, the planar antenna 31, and the microwave transmission plate 28. It has become. This prevents the microwave transmitting plate 28, the planar antenna 32, the slow wave material 33, and the cover member 34 from being deformed or damaged by being heated by the plasma.
  • the cover member 34 is grounded.
  • An opening 36 is formed in the center of the upper wall of the cover member 34, and a waveguide 37 is connected to the opening.
  • a microwave generator 39 is connected to the end of the waveguide 37 via a matching circuit 38. Thereby, for example, a microwave having a frequency of 2.45 GHz generated by the microwave generator 39 is propagated to the planar antenna 31 through the waveguide 37.
  • the microwave frequency may be 8.35 GHz, 1.98 GHz, or the like.
  • the waveguide 37 is connected to a coaxial waveguide 37a having a circular cross section extending upward from the opening 36 of the cover member 34, and an upper end portion of the coaxial waveguide 37a via a mode converter 40. And a rectangular waveguide 37b extending in the horizontal direction.
  • the mode converter 40 between the rectangular waveguide 37b and the coaxial waveguide 37a has a function of converting the microwave propagating in the TE mode in the rectangular waveguide 37b into the TEM mode.
  • An inner conductor 41 made of a metal such as stainless steel (SUS), copper, or aluminum extends at the center of the coaxial waveguide 37 a, and the lower end portion of the inner conductor 41 is formed at the center of the planar antenna 31.
  • the microwave is uniformly and efficiently propagated to the flat waveguide formed by the planar antenna 31 and the cover member 34 via the inner conductor 41 of the coaxial waveguide 37a, and the microwave transmission of the planar antenna 31 is achieved.
  • the light is transmitted through the microwave transmitting plate 28 from the hole 32 and uniformly radiated into the chamber 1.
  • Each component of the microwave plasma processing apparatus 100 is connected to and controlled by a process controller 50 having a microprocessor (computer).
  • the process controller 50 includes a user interface 51 including a keyboard that allows an operator to input commands to manage the plasma processing apparatus 100, a display that visualizes and displays the operating status of the plasma processing apparatus 100, and the like.
  • a control program for realizing various processes executed by the processing apparatus 100 under the control of the process controller 50 and a program for causing each component of the plasma processing apparatus 100 to execute processes according to the processing conditions, that is, a recipe are stored.
  • the storage unit 52 is connected.
  • the recipe is stored in a storage medium in the storage unit 52.
  • the storage medium may be a hard disk or semiconductor memory, or may be portable such as a CDROM, DVD, flash memory or the like. Moreover, you may make it transmit a recipe suitably from another apparatus via a dedicated line, for example.
  • an arbitrary recipe is called from the storage unit 52 by an instruction from the user interface 51 and is executed by the process controller 50, so that a desired process in the plasma processing apparatus 100 can be performed under the control of the process controller 50. Is performed.
  • the gate valve 26 is opened, and the wafer W to be oxidized is loaded into the chamber 1 from the loading / unloading port 25 and placed on the susceptor 2.
  • Ar gas and O 2 gas are introduced from the Ar gas supply source 17 and the O 2 gas supply source 18 of the gas supply system 16 into the chamber 1 through the gas introduction member 15 at a predetermined flow rate, and a predetermined processing pressure is obtained.
  • the processing pressure in the chamber 1 is, for example, in the range of 6.7 to 677 Pa.
  • the proportion of oxygen in the processing gas (flow rate ratio, ie volume ratio) is set to 0.1 to 100%.
  • the flow rate of the processing gas is, for example, Ar gas: 0 to 5000 mL / min, O 2 gas: 1 to 1000 mL / min.
  • Ar gas and O 2 gas from the Ar gas supply source 17 and the O 2 gas supply source 18 may be a H 2 gas supply source 19 for introducing a H 2 gas at a predetermined ratio.
  • H 2 gas supply source 19 for introducing a H 2 gas at a predetermined ratio.
  • the oxidation rate in the plasma oxidation process can be improved. This is because OH radicals are generated by supplying H 2 gas, which contributes to the improvement of the oxidation rate.
  • the proportion of H 2 is preferably 0.1 to 10% with respect to the total amount of the processing gas.
  • the flow rate of H 2 gas is preferably 1 to 500 mL / min (sccm).
  • the treatment temperature can be in the range of 200 to 800 ° C, preferably 400 to 600 ° C.
  • the microwave from the microwave generator 39 is guided to the waveguide 37 through the matching circuit 38.
  • the microwave is supplied to the planar antenna 31 through the rectangular waveguide 37b, the mode converter 40, and the coaxial waveguide 37a sequentially.
  • the microwave propagates in the TE mode in the rectangular waveguide 37b, and the TE mode microwave is converted into the TEM mode by the mode converter 40, and the planar antenna 31 and the cover member 34 pass through the coaxial waveguide 37a.
  • Is transmitted as a circularly polarized wave from the pair of microwave radiation holes 32 of the planar antenna 31, passes through the microwave transmission plate 28, and passes above the wafer W in the chamber 1.
  • the power of the microwave generator 39 is preferably 0.5 to 5 kW (0.2 to 2.5 W / cm 2 ).
  • An electromagnetic field is formed in the chamber 1 by the microwave radiated from the planar antenna plate 31 to the chamber 1 through the microwave transmitting plate 28, and Ar gas, O 2 gas, etc. are turned into plasma, and the plasma forms silicon on the wafer W. Oxidize the surface.
  • This microwave plasma becomes a high-density plasma of approximately 1 ⁇ 10 10 to 5 ⁇ 10 12 / cm 3 or more by radiating microwaves from a large number of microwave radiation holes 32 of the planar antenna plate 31.
  • the electron temperature is as low as about 0.5 to 2 eV, and lower than 1.1 eV in the vicinity of the wafer. That is, since the plasma has a low electron temperature, the oxide film is less damaged by ions or the like in the plasma, and there is an advantage that a high quality silicon oxide film can be formed.
  • the microwave propagates from the central part to the peripheral part in the planar antenna 31, and in the process, the microwave is transmitted through the microwave transmission plate 38 made of a dielectric from the plurality of slots 32, and the circularly polarized microwave is converted into the chamber.
  • the microwaves are not uniformly introduced into the chamber due to the influence of the generation of reflected waves when passing through the microwave transmission plate 28 made of a dielectric material.
  • the central part is the peripheral part. Since the electric field strength inside the dielectric becomes non-uniform, for example, the electric field strength becomes higher than that, the required plasma uniformity may not be obtained, and uniform plasma treatment cannot always be performed. For this reason, the film thickness uniformity of the oxide film becomes around 5%.
  • the planar antenna 31 when the plane of the planar antenna 31 is concentrically divided into a central region 31a, an outer peripheral region 31c, and an intermediate region 31b, circular polarization A plurality of pairs of microwave radiation holes 32 that radiate the microwaves are arranged concentrically in the central region 31a and the outer peripheral region 31c, and the microwave radiation holes 32 are not formed in the intermediate region 31b. Yes. Thereby, when the microwave propagates from the central portion of the microwave transmission plate 28 toward the peripheral portion and radiates from the microwave radiation hole 32, it can be radiated uniformly.
  • the concave portion 28a is formed on the microwave radiation surface of the microwave transmission plate 28, the thickness of the central portion of the microwave transmission plate 28 is reduced, and the generation of reflected waves is suppressed and microwaves are efficiently generated.
  • uniform microwaves from the slots 32 of the planar antenna 31 can be radiated while maintaining uniformity. For this reason, the electric field intensity of the microwave radiation surface of the microwave transmission plate 28 can be made large and uniform, and the in-plane uniformity of the plasma intensity can be improved.
  • the shape of the recess 28a has an arched cross section
  • the diameter of the recess 28a is larger than the diameter of the wafer W
  • the portion of the recess 28a corresponding to the wafer W has a flat shape. Therefore, an electric field is uniformly formed in a portion corresponding to the wafer W, and the electric field is also supplied from the side of the wafer W. For this reason, the uniformity of the electric field strength in the wafer W surface is high.
  • the pair of microwave radiation holes 32 formed in the planar antenna 31 is formed so that one end in the longitudinal direction of each microwave radiation hole 32 is close and the other end is widened, so that the microwave power is efficiently used.
  • the effect that it can introduce into the chamber 1 well uniformly can be acquired.
  • the microwave radiation hole 32 has an angle close to 45 ° with respect to a line passing from the center of the planar antenna 31 to the longitudinal center thereof, so that the power efficiency of the microwave introduced into the chamber 1 is similarly increased.
  • the uniformity can be further increased.
  • the length in the longitudinal direction of the microwave radiation hole 32 formed in the central region 31a is made shorter than the length in the longitudinal direction of the microwave radiation hole 32 formed in the outer peripheral region 31c. The power efficiency and uniformity of the microwave can be further increased.
  • the concave portion 28a of the microwave transmitting plate 28 has an arcuate cross section.
  • the present invention is not limited to this, and the concave portion 28b having a cross-sectional mountain shape as shown in FIG.
  • Various shapes such as a recess 28d having a rectangular cross section as shown in FIG. 3C, a recess 28e having a cut-off shape as shown in FIG. 3D, and a dome-like recess 28f as shown in FIG. 3E can be adopted.
  • the microwave transmission plate 28 as shown in FIG. 1 is most effective.
  • FIG. 4 is a diagram showing a part of a gas supply system of the microwave plasma processing apparatus of this embodiment.
  • an Ar gas supply source 17 ′ is used instead of the gas supply system 16 .
  • a nitrogen microwave plasma is similarly formed while Ar gas and N 2 gas are supplied into the chamber 1 to perform nitriding treatment.
  • the rest of the configuration is the same as in FIG.
  • the conditions for the nitriding treatment at this time are, for example, temperature: 300 to 800 ° C., pressure in the chamber 1: 1.3 to 133 Pa, Ar gas flow rate: 0 to 5000 mL / min, N 2 gas flow rate: 1 to 1000 mL / min min.
  • simulation results are shown for a microwave plasma processing apparatus using the flat antenna shown in FIG. 2 and the microwave transmitting plate having a flat shape and the cross-sectional arch shape shown in FIG.
  • the conditions at this time are as follows.
  • the electron density of plasma is 5 to 9 ⁇ 10 10 / cm 3 in the vicinity of the lower surface of the microwave transmission plate, and the electron density of plasma is 1 ⁇ 10 6 at a position 66.5 mm below the upper surface of the microwave transmission plate. 12 / cm 3 was performed.
  • the electric field strength in the concave portion corresponding to the wafer W on the lower surface, which is the microwave radiation surface is high and uniform, whereas the flat shape
  • the electric field strength of the entire portion including the portion corresponding to the wafer was low and nonuniform on the lower surface, which is the microwave radiation surface.
  • the overall electric field strength is high and the uniformity is high, but in the case of a flat shaped microwave transmitting plate, as shown in FIG. 8B.
  • the planar antenna shown in FIG. 2 is used, and the microwave transmission plate using the flat plate and the cross-section arch shown in FIG. Plasma was formed and the distribution of electron density in the plasma was determined.
  • the pressure in the chamber was 133 Pa (1 Torr)
  • the Ar gas flow rate was 1500 mL / min (sccm)
  • the O 2 gas flow rate was 150 mL / min (sccm)
  • the microwave power was changed to 2000 W, 3000 W, and 4000 W.
  • FIGS The electron density distribution at that time is shown in FIGS. As shown in these figures, it was confirmed that the uniformity of the electron density in the plasma was higher when the microwave transmitting plate having the arched cross section was used than when the microwave transmitting plate having a flat shape was used.
  • an oxidation treatment was actually performed using the same apparatus.
  • the pressure in the chamber was 266 Pa (2 Torr)
  • the Ar gas flow rate was 2000 mL / min (sccm)
  • the O 2 gas flow rate was 200 mL / min (sccm)
  • the microwave power was changed to 2000 W, 3000 W, 4000 W
  • Oxidation was performed for 30 seconds at a susceptor temperature of 400 ° C., and the in-plane film thickness distribution of the oxide film was determined.
  • the average film thickness was 1.22 nm at 2000 W, the variation was 3.39%, the average film thickness was 1.34 nm at 3000 W, and the variation was 2.27%.
  • the microwave transmission plate of FIG. 1 having an arched cross section is used, the average film thickness is 1.16 nm at 2000 W, the variation is 0.90%, the average film thickness is 1.26% at 3000 W, The variation was 1.02%, and it was confirmed that the film thickness distribution of the oxide film in the wafer surface was reduced by the combination of the antenna of FIG.
  • the microwave plasma processing apparatus using the flat antenna shown in FIG. 2 and the flat plate having the flat shape and the cross-sectional arch shape shown in FIG. 1 were used.
  • nitriding plasma was actually formed to obtain the distribution of electron density in the plasma.
  • the pressure in the chamber was 6.7 Pa (50 mTorr)
  • the Ar gas flow rate was 1000 mL / min (sccm)
  • the N 2 gas flow rate was 40 mL / min (sccm)
  • the microwave power 600 W, 800 W, 1000 W, 1500 W. , 2000W.
  • the electron density distribution at that time is shown in FIGS.
  • nitriding was actually performed with the same apparatus.
  • the conditions are the same as the above conditions, the pressure in the chamber is 6.7 Pa (50 mTorr), the Ar gas flow rate is 1000 mL / min (sccm), the N 2 gas flow rate is 40 mL / min (sccm), and the microwave power is 600 W and 800 W. , 1000 W, 1500 W, and 2000 W, the susceptor temperature was 250 ° C., and nitriding treatment was performed for 30 seconds to obtain the in-plane film thickness distribution of the nitride film.
  • the thickness of the nitride film was the most uniform at 800 W, the average film thickness was 1.74 nm, and the variation was 1.25%. 1 was used, the nitride film thickness was most uniform at 1500 W, the average film thickness was 2.02 nm, and the variation was 0.62%. From this, it was confirmed that the film thickness distribution of the nitride film in the wafer surface is reduced by the combination of the antenna of FIG.
  • FIG. 13 is a partial sectional view showing a microwave plasma processing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • the microwave transmission plate 28 the one having a microwave transmission surface on the lower surface formed in an uneven shape is used.
  • the convex portions 28g and the concave portions 28h are alternately formed concentrically.
  • sequence of a convex part and a recessed part is not necessarily concentric, and various other arrangement
  • FIG. 15 is a partial sectional view showing a microwave plasma processing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • the microwave transmission plate 28 one having an annular protruding portion 28i protruding downward from the microwave radiation surface is used at its outer end.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
  • the present invention is not limited thereto, and can be applied to other surfaces.
  • the present invention can be applied not only to such surface treatment but also to other plasma treatments such as etching, resist ashing, and CVD.
  • the case where a semiconductor wafer is used as an object to be processed has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other objects to be processed such as a flat panel display (FPD) substrate. Needless to say.
  • FPD flat panel display

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Abstract

　マイクロ波プラズマ処理装置において、プラズマを形成するためのマイクロ波を放射する平面アンテナ（３１）は、その面を同心状に中央領域（３１ａ）、外周領域（３１ｃ）、これらの中間領域（３１ｂ）に分けた場合に、互いに向きの異なるマイクロ波放射孔（３２）の対が、中央領域（３１ａ）および外周領域（３１ｃ）に同心円状に複数配列され、中間領域３１ｂにはマイクロ波放射孔が形成されておらず、マイクロ波透過板（２８）は、そのマイクロ波放射面に凹部（２８ａ）が形成されている。

Description

マイクロ波プラズマ処理装置
　本発明は、酸化処理や窒化処理等のプラズマ処理を行うマイクロ波プラズマ処理装置に関する。
　プラズマ処理は、半導体デバイスの製造に不可欠な技術であるが、近時、ＬＳＩの高集積化、高速化の要請からＬＳＩを構成する半導体素子のデザインルールが益々微細化され、また、半導体ウエハが大型化されており、それにともなって、プラズマ処理装置においてもこのような微細化および大型化に対応するものが求められている。
　ところが、従来から多用されてきた平行平板型や誘導結合型のプラズマ処理装置では、電子温度が高いため微細素子にプラズマダメージを生じてしまい、また、プラズマ密度の高い領域が限定されるため、大型の半導体ウエハを均一かつ高速にプラズマ処理することは困難である。
　そこで、高密度で低電子温度のプラズマを均一に形成することができるＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna）マイクロ波プラズマ処理装置が注目されている（例えば国際公開第２００４／００８５１９号パンフレット）。
　ＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置は、チャンバーの上部に所定のパターンで多数のスロットが形成された平面アンテナ（Radial Line Slot Antenna）を設け、マイクロ波発生源から導かれたマイクロ波を、平面アンテナのスロット（放射孔）から放射させるとともに、その下に設けられた誘電体からなるマイクロ波透過板を介して真空に保持されたチャンバー内に放射し、このマイクロ波電界によりチャンバー内に導入されたガスをプラズマ化し、このように形成されたプラズマにより半導体ウエハ等の被処理体を処理するものである。
　このＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置では、アンテナ直下の広い領域に亘って高いプラズマ密度を実現でき、短時間で均一なプラズマ処理を行うことが可能である。また、低電子温度プラズマが形成されるため、素子へのダメージが小さい。
　このような低ダメージでかつ均一性の高い利点を利用して、酸化処理や窒化処理等、種々の処理への適用が検討されている。
　このようなマイクロ波プラズマ処理装置においては、マイクロ波発生装置にて発生したマイクロ波を、導波管を介して複数のスロット（放射孔）が形成された平面アンテナに導く。そして、平面アンテナの中心部から周辺部に向けてマイクロ波が伝播し、その過程で複数のスロットから誘電体からなるマイクロ波透過板を透過して円偏波のマイクロ波がチャンバー内へ放射される。この放射されたマイクロ波よって生成される電磁界により、チャンバー内に導入したガスのプラズマが生成される。
　ところで、上記文献では、均一なプラズマを得るために、平面アンテナのスロットを基本的に均一になるように形成し、マイクロ波透過板はフラットに形成されているが、マイクロ波が、平面アンテナの中心部から周辺部に向けて伝播しつつスロットから誘電体からなるマイクロ波透過板を透過してチャンバー内に放射されるため、マイクロ波が誘電体からなるマイクロ波透過板を透過する際に発生する反射波等の影響により、マイクロ波が均一にチャンバー内に導入されず、例えば中央部のほうが周辺部よりも電界強度が高くなってしまう等、必ずしも電界強度が均一にならず、要求されるプラズマの均一性が得られない場合がある。また、マイクロ波の効率も必ずしも十分とはいえない。
発明の概要
　本発明の目的は、マイクロ波を均一に放射することができ、均一性の高いプラズマを形成することができるとともに、マイクロ波パワーを効率よく導入することができるマイクロ波プラズマ処理装置を提供することにある。
　本発明の第１の観点によれば、マイクロ波によって処理ガスのプラズマを形成し、そのプラズマにより被処理体にプラズマ処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置であって、被処理体が収容されるチャンバーと、　前記チャンバー内で被処理体を載置する載置台と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源と、マイクロ波発生源で発生されたマイクロ波を前記チャンバーに向けて導く導波管と、前記導波管に導かれたマイクロ波を前記チャンバーに向けて放射する、導体からなる平面アンテナと、前記チャンバーの天壁を構成し、前記平面アンテナのマイクロ波放射孔を通過したマイクロ波を透過する、誘電体からなるマイクロ波透過板と、　前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給部とを具備し、前記平面アンテナは、一方向に長い複数のマイクロ波放射孔を有し、その面を同心状に中央領域、外周領域、これらの中間領域に分けた場合に、互いに向きの異なる前記マイクロ波放射孔の対が、前記中央領域および前記外周領域に同心円状に複数配列され、前記中間領域にはマイクロ波放射孔が形成されておらず、前記マイクロ波透過板は、そのマイクロ波放射面に凹部が形成されているマイクロ波プラズマ処理装置が提供される。
上記第１の観点において、前記凹部は、前記載置台に載置された被処理体に対応する部分に形成されていることが好ましい。また、前記マイクロ波透過板は断面アーチ状をなしていることが好ましい。さらに、前記マイクロ波透過板の前記凹部に対応する部分はフラットであることが好ましい。
　本発明の第２の観点によれば、マイクロ波によって処理ガスのプラズマを形成し、そのプラズマにより被処理体にプラズマ処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置であって、被処理体が収容されるチャンバーと、前記チャンバー内で被処理体を載置する載置台と、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源と、マイクロ波発生源で発生されたマイクロ波を前記チャンバーに向けて導く導波管と、前記導波管に導かれたマイクロ波を前記チャンバーに向けて放射する、導体からなる平面アンテナと、前記チャンバーの天壁を構成し、前記平面アンテナのマイクロ波放射孔を通過したマイクロ波を透過する、誘電体からなるマイクロ波透過板と、　前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給部とを具備し、前記平面アンテナは、一方向に長い複数のマイクロ波放射孔を有し、その面を同心状に中央領域、外周領域、これらの中間領域に分けた場合に、互いに向きの異なる前記マイクロ波放射孔の対が、前記中央領域および前記外周領域に同心円状に複数配列され、前記中間領域にはマイクロ波放射孔が形成されておらず、前記マイクロ波透過板は、そのマイクロ波放射面が凹凸状に形成されているマイクロ波プラズマ処理装置が提供される。
　上記第２の観点において、前記マイクロ波透過板のマイクロ波放射面は、凸部と凹部とが交互に同心状に形成されていることが好ましい。
　上記第１および第２の観点において、前記対をなすマイクロ波放射孔は、これらの長手方向の一端が近接し、他端が広がるように形成されていることが好ましい。この場合に、前記マイクロ波放射孔の対を構成する各マイクロ波放射孔の長手方向同士のなす角度が８０～１００°であることが好ましい。また、前記中央領域に形成されたマイクロ波透過孔の長手方向の長さは、前記外周領域に形成されたマイクロ波透過孔の長手方向の長さよりも短いことが好ましい。さらに、前記マイクロ波透過板のマイクロ波放射面は、その周縁部に下方に突出する環状をなす突出部を有する構成とすることができる。
　本発明によれば、マイクロ波を放射する平面アンテナを、その面を同心状に中央領域、外周領域、これらの中間領域に分けた場合に、互いに向きの異なるマイクロ波放射孔の対が、前記中央領域および前記外周領域に同心円状に複数配列され、前記中間領域にはマイクロ波放射孔が形成されていない構成とし、かつ、マイクロ波透過板のマイクロ波放射面を、凹部が形成されているか、または、凹凸状に形成されているようにしたので、マイクロ波透過板において中心部から周辺部に向けてマイクロ波が伝播し、マイクロ波放射孔からマイクロ波透過板を透過して、チャンバー内にマイクロ波を放射させる際に、定在波や反射波を極力少なくして効率よく均一に放射させることができ、均一性の高いプラズマを形成することができる。
本発明の一実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す概略断面図である。 図１のマイクロ波プラズマ処理装置に用いた平面アンテナの構造を示す図である。 マイクロ波透過板に形成される凹部の他の構造例を示す断面図である。 マイクロ波透過板に形成される凹部の他の構造例を示す断面図である。 マイクロ波透過板に形成される凹部の他の構造例を示す断面図である。 マイクロ波透過板に形成される凹部の他の構造例を示す断面図である。 マイクロ波透過板に形成される凹部の他の構造例を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置のガス供給系の部分を示す図である。 図６Ａの電界強度分布を求めた位置を示す図である。 図６Ｂの電界強度分布を求めた位置を示す図である。 断面アーチ状のマイクロ波透過板を用いた際のアーチ部下面の電界強度分布を示す図である。 フラット形状のマイクロ波透過板を用いた場合のその下面の電界強度分布を示す図である。 図８Ａの電界強度分布を求めた位置を示す図である。 図８Ｂの電界強度分布を求めた位置を示す図である。 断面アーチ状のマイクロ波透過板を用いた際のマイクロ波透過板の上面からその３０ｍｍ下方位置までの部分の電界強度分布を示す図である。 フラット形状のマイクロ波透過板を用いた際のマイクロ波透過板の上面からその３０ｍｍ下方位置までの部分の電界強度分布を示す図である。 マイクロ波透過板としてフラット形状のものを用いた場合の各マイクロ波パワーにおける酸化プラズマの電子密度分布を示す図である。 マイクロ波透過板として断面アーチ状のものを用いた場合の各マイクロ波パワーにおける酸化プラズマ電子密度分布を示す図である。 マイクロ波透過板としてフラット形状のものを用いた場合の各マイクロ波パワーにおける窒化プラズマの電子密度分布を示す図である。 マイクロ波透過板として断面アーチ状のものを用いた場合の各マイクロ波パワーにおける窒化プラズマ電子密度分布を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す部分断面図である。 図１３のマイクロ波透過板の底面図である。 本発明のさらにまた他の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す部分断面図である。
発明を実施するための形態
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置を模式的に示す断面図である。このプラズマ処理装置は、複数のスロットを有する平面アンテナ、特にＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna；ラジアルラインスロットアンテナ）にて処理室内にマイクロ波を導入してプラズマを発生させることにより、高密度かつ低電子温度のマイクロ波プラズマを発生させ得るＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置として構成されている。
　このプラズマ処理装置１００は、気密に構成され、接地された略円筒状のチャンバー１を有している。チャンバー１の底壁１ａの略中央部には円形の開口部１０が形成されており、底壁１ａにはこの開口部１０と連通し、下方に向けて突出する排気室１１が設けられている。
　チャンバー１内には被処理基板である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と記す）Ｗを水平に支持するためのＡｌＮ等のセラミックスからなるサセプタ（載置台）２が設けられている。このサセプタ２は、排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状のＡｌＮ等のセラミックスからなる支持部材３により支持されている。サセプタ２の外縁部にはウエハＷをガイドするためのガイドリング４が設けられている。また、サセプタ２には抵抗加熱型のヒータ５が埋め込まれており、このヒータ５はヒータ電源６から給電されることによりサセプタ２を加熱して、その熱で被処理体であるウエハＷを加熱する。このとき、例えば室温から８００℃までの範囲で処理温度が制御可能となっている。なお、チャンバー１の内周には、不純物の少ない高純度の石英からなる円筒状のライナー７が設けられている。このライナー７により金属などのコンタミを防止し、クリーンな環境を形成することができる。また、サセプタ２の外周側には、チャンバー１内を均一排気するため、多数の排気孔８ａを有する不純物の少ない高純度の石英からなるバッフルプレート８が環状に設けられ、このバッフルプレート８は、複数の支柱９により支持されている。
　サセプタ２には、ウエハＷを支持して昇降させるためのウエハ支持ピン（図示せず）がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられている。
　チャンバー１の側壁には環状をなすガス導入部材１５が設けられており、均等にガス放射孔が形成されている。このガス導入部材１５にはガス供給部１６が接続されている。ガス導入部材はシャワー状に配置してもよい。このガス供給部１６は、例えばＡｒガス供給源１７、Ｏ２ガス供給源１８、Ｈ２ガス供給源１９を有しており、これらのガスが、それぞれガスライン２０を介してガス導入部材１５に至り、ガス導入部材１５のガス放射孔からチャンバー１内に均一に導入される。ガスライン２０の各々には、マスフローコントローラ２１およびその前後の開閉バルブ２２が設けられている。なお、Ａｒガスに代えて他の希ガス、例えばＫｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅなどのガスを用いてもよく、また、後述するように希ガスは含まなくてもよい。
　上記排気室１１の側面には排気管２３が接続されており、この排気管２３には高速真空ポンプを含む排気装置２４が接続されている。そしてこの排気装置２４を作動させることによりチャンバー１内のガスが、排気室１１の空間１１ａ内へ均一に排出され、排気管２３を介して排気される。これによりチャンバー１内を所定の真空度、例えば０．１３３Ｐａまで高速に減圧することが可能となっている。
　チャンバー１の側壁には、プラズマ処理装置１００に隣接する搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口２５と、この搬入出口２５を開閉するゲートバルブ２６とが設けられている。
　チャンバー１の上部は開口部となっており、この開口部に、周縁部に沿ってチャンバー１内に突出するようにリング状のリッド２７が設けられており、その突出部分が支持部２７ａとなっている。この支持部２７に誘電体、例えば石英やＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等のセラミックスからなり、後述する平面アンテナ３１のマイクロ波放射孔３２（スロット）から放射された円偏波のマイクロ波を透過するマイクロ波透過板２８がシール部材２９を介して気密に設けられている。これにより、チャンバー１内は気密に保持される。マイクロ波は、このマイクロ波透過板２８を透過してチャンバー１内に放射され、チャンバー１内に電磁界を発生する。このマイクロ波透過板２８は、その下面のマイクロ波放射面の中央部に凹部２８ａが形成されている。そして、凹部２８ａの形状は断面アーチ状となっており、凹部２８ａの径はウエハＷの径よりも大きくなっており、さらに凹部２８ａのウエハＷに対応する部分はフラット形状をなしている。このときの凹部２８ａに対応する部分のマイクロ波透過板２８の厚さは１／４×λｇ（λｇ：マイクロ波の管内波長）以下が好ましい。例えばマイクロ波が２．４５ＧＨｚの場合には１０～３０ｍｍ（１／１０×λｇ～１／４×λｇ）が好ましい。また、凹部２８の高さは、１５～２５ｍｍ（１／８×λｇ～１／５×λｇ）が好ましい。
　マイクロ波透過板２８の上方には、サセプタ２と対向するように、円板状の平面アンテナ３１が設けられている。この平面アンテナ３１はチャンバー１の側壁上端に係止されている。平面アンテナ３１は、マイクロ波透過板２８よりも少し大きな径を有しており、厚みが０．１～数ｍｍ（例えば１ｍｍ）の導電性材料、例えば表面が銀または金メッキされた銅またはアルミニウムまたはＮｉからなる円板であり、複数のマイクロ波放射孔３２（スロット）が所定のパターンで貫通して形成された構成となっている。
　具体的には、図２に示すように、マイクロ波放射孔３２は一方向に長い形状を有し、互いに向きの異なる２つのマイクロ波放射孔３２が対をなし、このマイクロ波放射孔３２の対から円偏波のマイクロ波を放射するようになっている。そして、平面アンテナ３１の面を同心状に中央領域３１ａ、外周領域３１ｃ、これらの中間領域３１ｂに分けた場合に、このようなマイクロ波放射孔３２の対が、中央領域３１ａおよび外周領域３１ｃには同心円状に複数配列され、中間領域３１ｂにはマイクロ波放射孔３２が形成されていない。中央領域３１ａの内側のマイクロ波放射孔３２の中心点と平面アンテナ３１の中心との距離を１としたとき、外側領域の内側のマイクロ波放射孔３２の中心点と平面アンテナ３１の中心との距離は２～４が好ましく、２．５８が最適である。
　対をなすマイクロ波放射孔３２は、これらの長手方向の一端が近接し、他端が広がるように形成され、図２では長手方向同士のなす角度が９０°程度である。この角度は、８０～１００°が好ましく８５～９５°がさらに好ましい。また、マイクロ波放射孔３２は、図２では平面アンテナ３１の中心からその長手方向中心を通る線に対して４５°に近い角度を有している。この角度は４０～５０°が好ましい。さらに、中央領域３１ａに形成されているマイクロ波放射孔３２の長手方向の長さは、外周領域３１ｃに形成されているマイクロ波放射孔３２の長手方向の長さよりも短くなっている。また、外周領域３１ｃおよび中央領域３１ａのマイクロ波放射孔３２の対は、いずれも等間隔で形成されている。この例ではマイクロ波放射孔３２の対が外周領域３１ｃでは２４個設けられ、中央領域３１ａでは６個設けられている。ただし、これらの個数は特に限定されず、要求される特性に応じて決定すればよい。
　上記マイクロ波透過板２８の凹部２８ａとマイクロ波放射孔３２の位置関係については、凹部２８ａが、外周領域３１ｃに形成されたマイクロ波放射孔３２の対のうち、内側のマイクロ波透過孔３２の少なくとも一部にかかるようになっていることが好ましい。これにより、マイクロ波透過板２８の凹部２８ａに対応する部分の下面における電界強度を高くすることができる。
　この平面アンテナ３１の上面には、真空よりも大きい誘電率を有する例えば石英、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどの樹脂からなる遅波材３３が設けられている。この遅波材３３は、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、マイクロ波の波長を短くしてプラズマを調整する機能を有している。なお、平面アンテナ３１とマイクロ波透過板２８との間、また、遅波材３３と平面アンテナ３１との間は、それぞれ密着して配置されているが、離間して配置されていてもよい。平面アンテナ３１のスロット３２の配置と遅波材３３により反射波を抑制することができ、マイクロ波導入効率を高めることができる。
　チャンバー１の上面には、これら平面アンテナ３１および遅波材３３を覆うように、例えばアルミニウムやステンレス鋼、銅等の金属材からなる導波管機能を有するカバー部材３４が設けられている。チャンバー１の上面とカバー部材３４とはシール部材３５によりシールされている。カバー部材３４には、冷却水流路３４ａが形成されており、そこに冷却水を通流させることにより、カバー部材３４、遅波材３３、平面アンテナ３１、マイクロ波透過板２８を冷却するようになっている。これにより、マイクロ波透過板２８、平面アンテナ３２、遅波材３３、カバー部材３４が、プラズマにより加熱されることによって変形することや破損することが防止される。なお、カバー部材３４は接地されている。
　カバー部材３４の上壁の中央には開口部３６が形成されており、この開口部には導波管３７が接続されている。この導波管３７の端部には、マッチング回路３８を介してマイクロ波発生装置３９が接続されている。これにより、マイクロ波発生装置３９で発生した例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管３７を介して上記平面アンテナ３１へ伝搬されるようになっている。なお、マイクロ波の周波数としては、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることもできる。
　導波管３７は、上記カバー部材３４の開口部３６から上方へ延出する断面円形状の同軸導波管３７ａと、この同軸導波管３７ａの上端部にモード変換器４０を介して接続された水平方向に延びる矩形導波管３７ｂとを有している。矩形導波管３７ｂと同軸導波管３７ａとの間のモード変換器４０は、矩形導波管３７ｂ内をＴＥモードで伝播するマイクロ波をＴＥＭモードに変換する機能を有している。同軸導波管３７ａの中心にはステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅、アルミニウム等の金属製の内導体４１が延在しており、この内導体４１の下端部が平面アンテナ３１の中心に形成された穴３１ｄに挿入され、反対側からネジで接続固定されている。これにより、マイクロ波は、同軸導波管３７ａの内導体４１を介して平面アンテナ３１とカバー部材３４で形成される扁平導波管へ均一に効率よく伝播されて、平面アンテナ３１のマイクロ波透過孔３２からマイクロ波透過板２８を透過してチャンバー１内に均一に放射される。
　マイクロ波プラズマ処理装置１００の各構成部は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ５０に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ５０には、オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース５１と、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ５０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置１００の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部５２が接続されている。レシピは記憶部５２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
　そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース５１からの指示等にて任意のレシピを記憶部５２から呼び出してプロセスコントローラ５０に実行させることで、プロセスコントローラ５０の制御下で、プラズマ処理装置１００での所望の処理が行われる。
　次に、このように構成されるプラズマ処理装置１００によってプラズマ酸化処理を行う動作について説明する。
　まず、ゲートバルブ２６を開にして搬入出口２５から酸化処理すべきウエハＷをチャンバー１内に搬入し、サセプタ２上に載置する。
　そして、ガス供給系１６のＡｒガス供給源１７およびＯ２ガス供給源１８から、ＡｒガスおよびＯ２ガスを所定の流量でガス導入部材１５を介してチャンバー１内に導入し、所定の処理圧力に維持する。チャンバー１内の処理圧力は、例えば６．７～６７７Ｐａの範囲とされる。また、処理ガス中の酸素の割合（流量比すなわち体積比）は、０．１～１００％とされる。処理ガスの流量は、例えば、Ａｒガス：０～５０００ｍＬ／ｍｉｎ、Ｏ２ガス：１～１０００ｍＬ／ｍｉｎとされる。
　また、Ａｒガス供給源１７およびＯ２ガス供給源１８からのＡｒガスおよびＯ２ガスに加え、Ｈ２ガス供給源１９からＨ２ガスを所定比率で導入することもできる。Ｈ２ガスを供給することにより、プラズマ酸化処理における酸化レートを向上させることができる。これは、Ｈ２ガスを供給することでＯＨラジカルが生成され、これが酸化レート向上に寄与するためである。この場合、Ｈ２の割合は、処理ガス全体の量に対して０．１～１０％となるようにすることが好ましい。Ｈ２ガスの流量は１～５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）が好ましい。
　なお、処理温度は２００～８００℃の範囲とすることができ、４００～６００℃が好ましい。
　次いで、マイクロ波発生装置３９からのマイクロ波を、マッチング回路３８を経て導波管３７に導く。マイクロ波は、矩形導波管３７ｂ、モード変換器４０、および同軸導波管３７ａを順次通って平面アンテナ３１に供給される。マイクロ波は、矩形導波管３７ｂ内ではＴＥモードで伝搬し、このＴＥモードのマイクロ波はモード変換器４０でＴＥＭモードに変換されて、同軸導波管３７ａ内を平面アンテナ３１とカバー部材３４とからなる扁平導波管に向けて伝搬され、平面アンテナ３１のマイクロ波放射孔３２の対から円偏波として放射され、マイクロ波透過板２８を透過してチャンバー１内におけるウエハＷの上方空間に放射される。この際、マイクロ波発生装置３９のパワーは、０．５～５ｋＷ（０．２～２．５Ｗ／ｃｍ２）とすることが好ましい。
　平面アンテナ板３１からマイクロ波透過板２８を介してチャンバー１に放射されたマイクロ波によりチャンバー１内で電磁界が形成され、Ａｒガス、Ｏ２ガス等がプラズマ化し、このプラズマによりウエハＷのシリコン表面を酸化する。このマイクロ波プラズマは、マイクロ波が平面アンテナ板３１の多数のマイクロ波放射孔３２から放射されることにより、略１×１０１０～５×１０１２／ｃｍ３あるいはそれ以上の高密度のプラズマとなり、その電子温度は、０．５～２ｅＶ程度と低く、ウエハ近傍では１．１ｅＶ以下とより低い。つまり、低電子温度のプラズマのため酸化膜へのプラズマ中のイオン等によるダメージが小さく、良質なシリコン酸化膜を形成できるというメリットがある。
　しかしながら、マイクロ波は、平面アンテナ３１において中心部から周辺部に向けて伝播し、その過程で複数のスロット３２から誘電体からなるマイクロ波透過板３８を透過して円偏波のマイクロ波がチャンバー１内へ放射されるが、誘電体からなるマイクロ波透過板２８を透過する際に反射波の発生等の影響により、マイクロ波が均一にチャンバー内に導入されず、例えば中央部のほうが周辺部よりも電界強度が高くなる等、誘電体内部の電界強度が不均一になるため、要求されるプラズマの均一性が得られない場合が生じ、必ずしも均一なプラズマ処理ができない。このため、酸化膜の膜厚均一性が５％前後となってしまう。
　そこで、本実施形態では、平面アンテナ３１として、図２に示すように、平面アンテナ３１の面を同心状に中央領域３１ａ、外周領域３１ｃ、これらの中間領域３１ｂに分けた場合に、円偏波のマイクロ波を放射するマイクロ波放射孔３２の対が、中央領域３１ａおよび外周領域３１ｃには同心円状に複数配列され、中間領域３１ｂにはマイクロ波放射孔３２が形成されていないものを用いている。これにより、マイクロ波がマイクロ波透過板２８の中心部から周辺部に向けて伝播して、マイクロ波放射孔３２から放射する際に、均一に放射することができる。また、マイクロ波透過板２８のマイクロ波放射面には凹部２８ａが形成されているため、マイクロ波透過板２８の中央部の厚さが薄くなり、反射波の生成を抑えて効率よくマイクロ波を放射することができるとともに、平面アンテナ３１のスロット３２からの均一なマイクロ波を均一性を保ったまま放射することができる。このため、マイクロ波透過板２８のマイクロ波放射面の電界強度を大きくかつ均一にすることができ、プラズマ強度の面内均一性を高めることができる。特に、本実施形態の場合には、凹部２８ａの形状は断面アーチ状となっていて、凹部２８ａの径はウエハＷの径よりも大きく、かつ凹部２８ａのウエハＷに対応する部分はフラット形状をなしているので、ウエハＷに対応する部分に均一に電界が形成され、しかも、ウエハＷの側方からも電界が供給される。このため、ウエハＷ面内の電界強度の均一性が高い。
　また、平面アンテナ３１に形成されたマイクロ波放射孔３２の対は、各マイクロ波放射孔３２の長手方向の一端が近接し、他端が広がるように形成されているので、マイクロ波パワーを効率良く均一にチャンバー１内に導入することができるという効果を得ることができる。また、これらの長手方向同士のなす角度を８０～１００°、好ましくは８５～９５°、例えば９０°程度とすることにより、チャンバー１内に導入するマイクロ波のパワー効率および均一性をより高めることができる。また、マイクロ波放射孔３２は、平面アンテナ３１の中心からその長手方向中心を通る線に対して、４５°に近い角度とすることにより、同様に、チャンバー１内に導入するマイクロ波のパワー効率および均一性をより高めることができる。さらに、中央領域３１ａに形成されているマイクロ波放射孔３２の長手方向の長さが、外周領域３１ｃに形成されているマイクロ波放射孔３２の長手方向の長さよりも短くすることにより、同様にマイクロ波のパワー効率および均一性をより高めることができる。
　なお、上記実施形態ではマイクロ波透過板２８の凹部２８ａは、断面アーチ状としたが、これに限らず、図３Ａのような断面山形の凹部２８ｂ、図３Ｂのような断面台形状の凹部２８ｃ、図３Ｃのような断面矩形状の凹部２８ｄ、図３Ｄのような断付き形状を有する凹部２８ｅ、図３Ｅのようなドーム状の凹部２８ｆ等、種々の形状を採用することができる。ただし、図１のようなマイクロ波透過板２８が最も効果が高い。
　次に、本発明の他の実施形態について説明する。
従前の実施形態では酸化処理を行うマイクロ波プラズマ処理装置について説明したが、本実施形態では酸化処理の代わりに窒化処理を行うものである。図４は本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置のガス供給系の部分を示す図である、図４に示すように、本実施形態では、ガス供給系１６の代わりに、Ａｒガス供給源１７′、Ｎ２ガス供給源１８′を有するガス供給系１６′を用い、ＡｒガスおよびＮ２ガスをチャンバー１内に供給しつつ同様に窒素のマイクロ波プラズマを形成して窒化処理を行うようにしており、それ以外の構成は図１と同様である。このときの窒化処理の条件としては、例えば、温度：３００～８００℃、チャンバー１内の圧力：１．３～１３３Ｐａ、Ａｒガス流量：０～５０００ｍＬ／ｍｉｎ、Ｎ２ガス流量：１～１０００ｍＬ／ｍｉｎを挙げることができる。
　次に、シミュレーション結果について説明する。ここでは、平面アンテナとして図２に示すものを用い、マイクロ波透過板として、フラット形状のもの、および図１の断面アーチ状のものを用いたマイクロ波プラズマ処理装置についてのシミュレーション結果を示す。このときの条件は以下の通りである。なお、シミュレーションはプラズマの電子密度がマイクロ波透過板の下面近傍で５～９×１０１０／ｃｍ３、マイクロ波透過板の上面から６６．５ｍｍ下方の位置でのプラズマの電子密度が１×１０１２／ｃｍ３となるようにして行った。
　　境界条件：完全導体
　　マイクロ波周波数：２．４５Ｇ
　　入力パワー：２０００Ｗ
　　マイクロ波透過板：ＳｉＯ２
　　誘電率：ＳｉＯ２＝４．２、空気＝１．０
　　チャンバー内圧力：１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）
　　温度：５００℃
　まず、この条件でマイクロ波を供給しマイクロ波透過板からマイクロ波を放射した際のマイクロ波透過板の下面電界強度をシミュレートした。
　図１の断面アーチ状のマイクロ波透過板を用いた場合には、図５Ａに示すように、マイクロ波透過板のアーチ部の下面に沿ったＬ１線で示す面の電界強度分布を求め、フラット形状のマイクロ波透過板を用いた場合には、図５Ｂに示すように、マイクロ波透過板の下面（Ｌ２線）の電界強度分布を求めた。その結果をそれぞれ図６Ａ、図６Ｂに示す。断面アーチ状のマイクロ波透過板の場合には、図６Ａに示すように、マイクロ波放射面である下面のウエハＷに対応する凹部における電界強度が高くかつ均一であるのに対し、フラット形状のマイクロ波透過板の場合には、図６Ｂに示すように、マイクロ波放射面である下面は、ウエハに対応する部分を含めた全体部分の電界強度が低くかつ不均一であった。
　次に、マイクロ波透過板の高さ方向の電界強度をシミュレートした。
　図１の断面アーチ状のマイクロ波透過板を用いた場合には、図７Ａに示すように、マイクロ波透過板の上面からその３０ｍｍ下方位置までの部分の電界強度分布を求め、フラット形状のマイクロ波透過板を用いた場合にも、図７Ｂに示すように、マイクロ波透過板の上面からその３０ｍｍ下方位置までの部分の電界強度分布を求めた。その結果をそれぞれ図８Ａ、図８Ｂに示す。断面アーチ状のマイクロ波透過板の場合には、図８Ａに示すように、全体的に電界強度が高く均一性も高いが、フラット形状のマイクロ波透過板の場合には、図８Ｂに示すように、電界強度の高い部分がまだらに存在し、電界強度および均一性ともに低いものであった。これは、誘電体であるマイクロ波透過板の内部をマイクロ波が透過する際に、反射波が生成する部分があるためと考えられる。
　次に、シミュレーション結果から、パワーバランスを求めた。その結果、断面アーチ状のマイクロ波透過板を用いた場合には、２０００Ｗのトータルパワーのうち、チャンバーに入ったものが１３４４Ｗ、プラズマに吸収されたものが１３０１Ｗ、反射が６５６Ｗであった。一方、フラット形状のマイクロ波透過板を用いた場合には、２０００Ｗのトータルパワーのうち、チャンバーに入ったものが２３４Ｗ、プラズマに吸収されたものが２１６Ｗ、反射が１７６６Ｗであった。この結果から、本発明の場合に極めて効率よくマイクロ波を供給できることが確認された。
　次に、実際にプラズマを形成し、酸化処理を行った結果について説明する。
　ここでは、平面アンテナとして図２に示すものを用い、マイクロ波透過板として、フラット形状のもの、および図１の断面アーチ状のものをそれぞれ用いたマイクロ波プラズマ処理装置により、まず、実際に酸化プラズマを形成してプラズマ中の電子密度の分布を求めた。条件としては、チャンバー内圧力を１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）、Ａｒガス流量を１５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｏ２ガス流量を１５０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とし、マイクロ波パワーを２０００Ｗ、３０００Ｗ、４０００Ｗと変化させた。その際の電子密度分布を図９および図１０に示す。これらの図に示すように、フラット形状のマイクロ波透過板を用いるよりも、断面アーチ状のマイクロ波透過板を用いるほうがプラズマ中の電子密度の均一性が高いことが確認された。
　次に、同様の装置により、実際に酸化処理を行った。条件としては、チャンバー内圧力を２６６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）、Ａｒガス流量を２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｏ２ガス流量を２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とし、マイクロ波パワーを２０００Ｗ、３０００Ｗ、４０００Ｗと変化させ、サセプタ温度を４００℃として３０ｓｅｃの酸化処理を行い、酸化膜の面内膜厚分布を求めた。
　フラット形状のマイクロ波透過板を用いた場合には、２０００Ｗで平均膜厚が１．２２ｎｍ、ばらつきが３．３９％、３０００Ｗで平均膜厚が１．３４ｎｍ、ばらつきが２．２７％であったのに対し、断面アーチ状の図１のマイクロ波透過板を用いた場合には、２０００Ｗで平均膜厚が１．１６ｎｍ、ばらつきが０．９０％、３０００Ｗで平均膜厚が１．２６％、ばらつきが１．０２％であり、図２のアンテナと断面アーチ状のマイクロ波透過板の組み合わせにより、ウエハ面内における酸化膜の膜厚分布が小さくなることが確認された。
　次に、実際にプラズマを形成し、窒化処理を行った結果について説明する。
　ここでも同様に、平面アンテナとして図２に示すものを用い、マイクロ波透過板として、フラット形状のもの、および図１の断面アーチ状のものをそれぞれ用いたマイクロ波プラズマ処理装置を用いた。そしてまず、実際に窒化プラズマを形成してプラズマ中の電子密度の分布を求めた。条件としては、チャンバー内圧力を６．７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）、Ａｒガス流量を１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｎ２ガス流量を４０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とし、マイクロ波パワーを６００Ｗ、８００Ｗ、１０００Ｗ、１５００Ｗ、２０００Ｗと変化させた。その際の電子密度分布を図１１および図１２に示す。これらの図に示すように、窒化プラズマの場合には低圧でプラズマ生成を行うので、比較的高い圧力である酸化プラズマの場合と分布が異なっているが、やはりフラット形状のマイクロ波透過板ではプラズマの電子密度分布が不均一になる傾向にあり、断面アーチ状のマイクロ波透過板を用いるほうがプラズマ中の電子密度の均一性が高いことが確認された。
　次に、同様の装置により、実際に窒化処理を行った。条件は上記の条件と同様、チャンバー内圧力を６．７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）、Ａｒガス流量を１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｎ２ガス流量を４０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とし、マイクロ波パワーを６００Ｗ、８００Ｗ、１０００Ｗ、１５００Ｗ、２０００Ｗと変化させ、サセプタ温度を２５０℃として３０ｓｅｃの窒化処理を行い、窒化膜の面内膜厚分布を求めた。
　フラット形状のマイクロ波透過板を用いた場合には、８００Ｗにおいて窒化膜の膜厚が最も均一になり、平均膜厚が１．７４ｎｍ、ばらつきが１．２５％であったのに対し、断面アーチ状の図１のマイクロ波透過板を用いた場合には、１５００Ｗにおいて窒化膜の膜厚が最も均一になり、平均膜厚が２．０２ｎｍ、ばらつきが０．６２％であった。このことから、図２のアンテナと断面アーチ状のマイクロ波透過板の組み合わせにより、ウエハ面内における窒化膜の膜厚分布が小さくなることが確認された。
　次に、本発明のさらに他の実施形態について説明する。
図１３は本発明のさらに他の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す部分断面図である。図１３に示すように、ここではマイクロ波透過板２８として、その下面のマイクロ波透過面が凹凸状に形成されているものを用いている。具体的には、図１４の底面図にも示すように、凸部２８ｇと凹部２８ｈとが交互に同心円状に形成されている。
　このような構成により、マイクロ波透過板２８の面内方向に定在波が形成されることを有効に防止することができ、このような凹凸状のマイクロ波透過板２８によっても、放射するマイクロ波の均一性を高め、かつ効率よくマイクロ波を放射することができる。
　なお、凸部および凹部の配列は、必ずしも同心円状に限らず、他の種々の配列を適用することもできる。
　次に、本発明のさらにまた他の実施例について説明する。
　図１５は本発明のさらにまた他の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す部分断面図である。図１５に示すに示すように、ここではマイクロ波透過板２８として、その外側端部に、マイクロ波放射面から下方に突出する環状の突出部２８ｉが形成されたものを用いている。
　このようにすることにより、チャンバー１内で生成されたプラズマが外側に広がることを突出部２８ｉにより阻止することができ、支持部２７等の部材の損傷や異常放電等を有効に防止することができる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施形態では、本発明を酸化処理および窒化処理に適用した場合について示したが、これらに限らず他の表面に適用することもできる。また、このような表面処理に限らず、エッチング、レジストアッシングやＣＶＤ等の他のプラズマ処理にも適用することができる。また、上記実施形態では、被処理体として半導体ウエハを用いた場合を例にとって説明したが、これに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）基板等、他の被処理体にも適用できることはいうまでもない。

Claims (14)

  1. 　マイクロ波によって処理ガスのプラズマを形成し、そのプラズマにより被処理体にプラズマ処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置であって、
    　被処理体が収容されるチャンバーと、
    　前記チャンバー内で被処理体を載置する載置台と、
    　マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源と、
    　マイクロ波発生源で発生されたマイクロ波を前記チャンバーに向けて導く導波管と、
    　前記導波管に導かれたマイクロ波を前記チャンバーに向けて放射する、導体からなる平面アンテナと、
    　前記チャンバーの天壁を構成し、前記平面アンテナのマイクロ波放射孔を通過したマイクロ波を透過する、誘電体からなるマイクロ波透過板と、
    　前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と
    を具備し、
    　前記平面アンテナは、一方向に長い複数のマイクロ波放射孔を有し、その面を同心状に中央領域、外周領域、これらの中間領域に分けた場合に、互いに向きの異なる前記マイクロ波放射孔の対が、前記中央領域および前記外周領域に同心円状に複数配列され、前記中間領域にはマイクロ波放射孔が形成されておらず、
    　前記マイクロ波透過板は、そのマイクロ波放射面に凹部が形成されているマイクロ波プラズマ処理装置。
  2. 　前記対をなすマイクロ波放射孔は、これらの長手方向の一端が近接し、他端が広がるように形成されている請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
  3. 　前記マイクロ波放射孔の対を構成する各マイクロ波放射孔の長手方向同士のなす角度が８０～１００°である請求項２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
  4. 　前記中央領域に形成されたマイクロ波透過孔の長手方向の長さは、前記外周領域に形成されたマイクロ波透過孔の長手方向の長さよりも短い請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
  5. 前記凹部は、前記載置台に載置された被処理体に対応する部分に形成されている請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
  6. 　前記マイクロ波透過板は断面アーチ状をなしている請求項５に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
  7. 　前記マイクロ波透過板の前記凹部に対応する部分はフラットである請求項６に記載のプラズマ処理装置。
  8. 　前記マイクロ波透過板のマイクロ波放射面は、その周縁部に下方に突出する環状をなす突出部を有する請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
  9. 　マイクロ波によって処理ガスのプラズマを形成し、そのプラズマにより被処理体にプラズマ処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置であって、
    　被処理体が収容されるチャンバーと、
    　前記チャンバー内で被処理体を載置する載置台と、
    　マイクロ波を発生させるマイクロ波発生源と、
    　マイクロ波発生源で発生されたマイクロ波を前記チャンバーに向けて導く導波管と、
    　前記導波管に導かれたマイクロ波を前記チャンバーに向けて放射する、導体からなる平面アンテナと、
    　前記チャンバーの天壁を構成し、前記平面アンテナのマイクロ波放射孔を通過したマイクロ波を透過する、誘電体からなるマイクロ波透過板と、
    　前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と
    を具備し、
    　前記平面アンテナは、一方向に長い複数のマイクロ波放射孔を有し、その面を同心状に中央領域、外周領域、これらの中間領域に分けた場合に、互いに向きの異なる前記マイクロ波放射孔の対が、前記中央領域および前記外周領域に同心円状に複数配列され、前記中間領域にはマイクロ波放射孔が形成されておらず、
    　前記マイクロ波透過板は、そのマイクロ波放射面が凹凸状に形成されているマイクロ波プラズマ処理装置。
  10. 　前記対をなすマイクロ波放射孔は、これらの長手方向の一端が近接し、他端が広がるように形成されている請求項９に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
  11. 　前記マイクロ波放射孔の対を構成する各マイクロ波放射孔の長手方向同士のなす角度が９０°である請求項１０に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
  12. 　前記中央領域に形成されたマイクロ波透過孔の長手方向の長さは、前記外周領域に形成されたマイクロ波透過孔の長手方向の長さよりも短い請求項９に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
  13. 　前記マイクロ波透過板のマイクロ波放射面は、凸部と凹部とが交互に同心状に形成されている請求項９に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
  14. 　前記マイクロ波透過板のマイクロ波放射面は、その周縁部に下方に突出する環状をなす突出部を有する請求項９に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
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