WO2011058921A1 - プラズマ処理装置およびマイクロ波伝播体 - Google Patents

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WO2011058921A1
WO2011058921A1 PCT/JP2010/069621 JP2010069621W WO2011058921A1 WO 2011058921 A1 WO2011058921 A1 WO 2011058921A1 JP 2010069621 W JP2010069621 W JP 2010069621W WO 2011058921 A1 WO2011058921 A1 WO 2011058921A1
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WO
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microwave
radial
waveguide box
plasma processing
radial waveguide
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Application number
PCT/JP2010/069621
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English (en)
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Inventor
清隆 石橋
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/3222—Antennas
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/32229—Waveguides

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus and a microwave propagating body, and more particularly to a plasma processing apparatus using a microwave as a plasma source and a microwave propagating body provided in such a plasma processing apparatus.
  • Semiconductor devices such as LSI (Large Scale Integrated Circuit) are manufactured by subjecting a semiconductor substrate to processing such as etching, CVD (Chemical Vapor Deposition), and sputtering.
  • processing such as etching, CVD, and sputtering, there are processing methods using plasma as an energy supply source, that is, plasma etching, plasma CVD, plasma sputtering, and the like.
  • Patent Document 1 a technique related to a microwave plasma processing apparatus that uses a microwave when generating plasma is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-179477 (Patent Document 1).
  • a dummy load is connected to a cylindrical waveguide between a circular rectangular waveguide and a circular polarization converter.
  • the axis of this dummy load is configured to be separated from the reflector toward the circular polarization converter by a quarter wavelength L of the in-tube wavelength of the standing wave reflected by the microwave reflector. Yes.
  • the microwave reflected from the radial waveguide box is effectively absorbed by the dummy load.
  • FIG. 20 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a part of a conventional general plasma processing apparatus.
  • the vertical direction of the paper is the vertical direction of the apparatus.
  • a microwave is illustrated as an image at a predetermined location.
  • a plasma processing apparatus 101 includes a processing container that performs plasma processing on a substrate to be processed therein, a disk-shaped microwave transmission window 102 that transmits microwaves into the processing container, and a thin circular plate.
  • a plurality of slot holes (not shown) that are plate-shaped and penetrate in the plate thickness direction are disposed above the microwave transmission window 102 to radiate microwaves to the microwave transmission window 102.
  • Slot antenna plate 103, disk-shaped microwave propagating body 104 disposed above slot antenna plate 103 and propagating microwaves in the radial direction, and a micro wave disposed outside the processing container to generate microwaves
  • a wave generator 105 and a microwave supply means 106 for supplying the microwave generated by the microwave generator 105 into the processing container are provided.
  • the microwave supply means 106 is provided so as to extend in the vertical direction, and includes a coaxial waveguide 107 connected to the slot antenna plate 103.
  • the coaxial waveguide 107 includes a round bar-shaped inner conductor 108 and a cylindrical outer conductor 109 provided on the outer diameter side of the inner conductor 108 with a radial gap 110 between the inner conductor 108 and the inner conductor 108.
  • the center in the radial direction of the inner conductor 108 is the radial direction of the slot antenna plate 103 from the viewpoint of ensuring uniformity in the circumferential direction of the plasma generated below the microwave transmission window 102.
  • the outer conductor 109 is provided such that the radial center of the outer conductor 109 coincides with the radial center of the inner conductor 108.
  • the inner conductor 108 and the outer conductor 109 constituting the coaxial waveguide 107 are manufactured separately.
  • the inner conductor 108 and the outer conductor 109 manufactured separately are combined so that the radial center of the inner conductor 108 matches the radial center of the outer conductor 109.
  • the slot antenna plate 103 is incorporated into the plasma processing apparatus 101 such that the radial center of the slot antenna plate 103 coincides with the radial center of the inner conductor 108.
  • the center line indicating the radial center of the inner conductor 108 is indicated by a one-dot chain line 111
  • the center line indicating the radial center of the outer conductor 109 is indicated by a two-dot chain line 112.
  • the position between the radial center of the inner conductor 108 and the radial center of the outer conductor 109 is determined. Deviation occurs. This deviation is indicated by the length dimension X in FIG. 20, and is actually about 0.05 mm. Note that, from the viewpoint of easy understanding, the shift indicated by the length dimension X is exaggerated.
  • the distance (length) of the radial gap 110 between the inner conductor 108 and the outer conductor 109 differs at the circumferential position of the coaxial waveguide 107. If it does so, the intensity
  • FIG. As a result, the intensity of the microwave propagated to the microwave transmission window 102 becomes uneven in the circumferential direction, and the electromagnetic field distribution formed on the lower side of the microwave transmission window 102 is biased. Such a bias in the electromagnetic field distribution causes non-uniformity in the circumferential direction of plasma generated in the processing container, and as a result, non-uniform processing in the surface of the substrate to be processed occurs.
  • the generated plasma may be non-uniform in the radial direction, and it is desirable to be able to easily cope with such a case. It is. That is, it is preferable that the ratio of the radial electromagnetic field intensity can be easily adjusted even when the density of plasma generated according to the process conditions is changed.
  • a user using a plasma processing apparatus frequently adjusts process conditions in order to improve characteristics of a film manufactured in the plasma processing apparatus.
  • the plasma density is changed with the change of the process condition, the radial intensity distribution of the electromagnetic field distribution is changed inside the microwave transmission window. Then, it is necessary to adjust the distribution of the electromagnetic field by exchanging the slot antenna plate with a different slot hole arrangement for each process condition. Such replacement requires a huge amount of time, and it is preferable to reduce such time as much as possible.
  • An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of making the generated plasma uniform in the circumferential direction and / or radial direction.
  • Another object of the present invention is to provide a microwave propagating body capable of making the generated plasma uniform in the circumferential direction and / or radial direction when provided in a plasma processing apparatus.
  • the plasma processing apparatus has an opening on the upper side, a processing container that performs plasma processing on the substrate to be processed therein, a gas supply unit that supplies a gas for plasma processing into the processing container, and a processing container Is disposed in the substrate, holds a substrate to be processed thereon, a microwave generator that generates microwaves for plasma excitation, and has a plate shape and is disposed so as to cover the opening of the processing container.
  • a microwave transmitting window that seals the processing container and allows microwaves to pass through the processing container and a plurality of slot holes are provided, and are disposed above the microwave transmitting window to transmit the microwave to the microwave transmitting window.
  • a slot antenna plate that radiates to the plate, and a microwave propagation body that is disposed above the slot antenna plate and propagates microwaves in the radial direction;
  • a radial waveguide box disposed above the wave propagating body and serving as a waveguide in the radial direction of the microwave;
  • a microwave supply means for supplying the microwave generated by the microwave generator to the slot antenna plate;
  • a microwave phase adjusting means for adjusting the phase of the microwave propagating in the wave transmission window.
  • the microwave propagating through the microwave transmission window can be adjusted by the microwave phase adjusting means for adjusting the phase of the microwave.
  • the intensity in the circumferential direction and / or radial direction of the microwave radiated from the slot hole provided in the slot antenna plate is adjusted, and the circumferential direction of the electromagnetic field distribution formed on the lower side of the microwave transmission window and / or Alternatively, the generated plasma can be made uniform in the circumferential direction and / or the radial direction by eliminating the deviation in the radial direction. As a result, the processing within the surface of the substrate to be processed can be made uniform.
  • a part of the lower surface of the radial waveguide box facing the microwave propagating body is recessed, and a part of the lower surface of the radial wave guide box is opposed to the radial waveguide box.
  • the radial waveguide box is provided with a radial waveguide box recess that is recessed from the lower surface of the radial waveguide box in the thickness direction.
  • the changing means includes a stub member that can be accommodated in the concave portion of the radial waveguide box, and whose lower end constitutes a part of the lower surface of the radial waveguide box.
  • a plurality of radial waveguide box recesses and stub members are provided at intervals in the circumferential direction.
  • the plurality of radial waveguide box recesses have rotational symmetry about the radial center of the radial waveguide box.
  • the radial waveguide box recess penetrates the radial waveguide box in the plate thickness direction.
  • the stub member includes an engaging portion that engages with the radial waveguide box recess.
  • the changing means is configured such that the length in the plate thickness direction between the lower end portion of the stub member and the upper surface of the microwave propagating body is 0.02 mm or more, and the radial length of the radial waveguide box recess. The length can be changed to twice or less.
  • the radial waveguide box recess has a length in the radial direction of 1 mm or more and half or more of the wavelength of the microwave.
  • the radial length of the radial waveguide box recess is 5 mm or more.
  • the slot antenna plate is provided on the inner peripheral side and provided on the outer peripheral side of the inner peripheral side slot group with an inner peripheral side slot hole group formed by a plurality of slot holes spaced radially.
  • the outer circumferential slot hole group composed of a plurality of slot holes is provided, and the radial position where the radial waveguide box recess is provided is between the inner circumferential slot hole group and the outer circumferential slot hole group.
  • the microwave propagating body is provided with a stub member receiving recess capable of receiving a stub member that is recessed from a surface facing the radial waveguide box at a position facing the radial waveguide box recess.
  • the stub member receiving recess is preferably provided in a region that penetrates the microwave propagating body in the thickness direction and avoids the slot hole.
  • the microwave phase adjusting means may include a microwave propagating body in which a concave portion or a convex portion is provided on a part of at least one of the surfaces in the thickness direction.
  • a plurality of recesses or projections are provided at intervals in the circumferential direction.
  • the concave portion or the convex portion has a rotational symmetry about the radial center of the microwave propagating body.
  • the recess may be configured to penetrate the microwave propagating body in the plate thickness direction.
  • the slot antenna plate is disposed on the inner peripheral side, and is disposed on the outer peripheral side of the inner peripheral slot group with an inner circumferential slot hole group formed of a plurality of slot holes and spaced in the radial direction.
  • An outer peripheral slot hole group composed of a plurality of slot holes is provided, and a radial position where the concave portion or the convex portion is provided is between the inner peripheral slot hole group and the outer peripheral slot hole group.
  • the plasma processing apparatus has an opening on the upper side, a processing container that performs plasma processing on the substrate to be processed therein, a gas supply unit that supplies a gas for plasma processing into the processing container, and a processing container Is disposed in the substrate, holds a substrate to be processed thereon, a microwave generator that generates microwaves for plasma excitation, and has a plate shape and is disposed so as to cover the opening of the processing container.
  • a microwave transmitting window that seals the processing container and allows microwaves to pass through the processing container and a plurality of slot holes are provided, and are disposed above the microwave transmitting window to transmit the microwave to the microwave transmitting window.
  • a slot antenna plate that radiates to the plate, and a recess that adjusts the phase of the microwave propagating in the microwave transmission window to a part of at least one of the surfaces in the plate thickness direction, or A microwave propagation body that is disposed above the slot antenna plate and that propagates the microwaves in the radial direction, and is plate-shaped and disposed above the microwave propagation body.
  • a radial waveguide box serving as a direction waveguide, and a microwave supply means for supplying the microwave generated by the microwave generator to the slot antenna plate.
  • a microwave propagating body is a plasma processing apparatus including a processing container that performs plasma processing on a substrate to be processed therein and a microwave transmission window that transmits microwaves into the processing container.
  • a microwave propagating body to be used which is plate-shaped and has a concave portion or a convex portion for adjusting the phase of the microwave propagating in the microwave transmitting window on a part of at least one surface in the plate thickness direction. It is provided and propagates the microwave in the radial direction.
  • the radial waveguide facing the microwave propagating body is changed.
  • a part of the lower surface of the box in the circumferential direction is recessed to change the length in the plate thickness direction between the portion of the lower surface of the radial waveguide box in the circumferential direction and the upper surface of the microwave propagating member facing the radial waveguide box.
  • the intensity in the circumferential direction and / or radial direction of the microwave radiated from the slot hole provided in the slot antenna plate is adjusted, and the circumferential direction of the electromagnetic field distribution formed on the lower side of the microwave transmission window and / or Alternatively, the generated plasma can be made uniform in the circumferential direction and / or the radial direction by eliminating the deviation in the radial direction. As a result, the processing within the surface of the substrate to be processed can be made uniform.
  • the position of the microwave node propagating in the radial direction in the microwave propagating body can be adjusted by the concave portion or the convex portion for adjusting the phase of the microwave. Accordingly, the intensity in the circumferential direction and / or radial direction of the microwave radiated from the slot hole provided in the slot antenna plate is adjusted, and the circumferential direction of the electromagnetic field distribution formed on the lower side of the microwave transmission window and / or Alternatively, the generated plasma can be made uniform in the circumferential direction and / or the radial direction by eliminating the deviation in the radial direction. As a result, the processing within the surface of the substrate to be processed can be made uniform.
  • FIG. 1 It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is a schematic sectional drawing which expands and shows the part shown by II of the plasma processing apparatus shown in FIG. It is the figure which looked at the slot antenna board with which the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 is provided from the direction of arrow III in FIG. It is a schematic perspective view of the stub member with which the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped. It is the figure which looked at the radial waveguide box with which the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 is provided from the direction opposite to the direction of arrow III in FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the plasma processing apparatus which concerns on other embodiment of this invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a portion of the radial waveguide box cut along the XVI-XVI cross section in FIG. 14. It is a graph which shows the relationship between ratio of space height and width, and electromagnetic field intensity ratio.
  • FIG. 15 is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the plasma processing apparatus which concerns on other embodiment of this invention. It is the figure which looked at the microwave propagating body with which the plasma processing apparatus shown in FIG. 18 is provided from the direction of arrow XIX in FIG. It is a schematic sectional drawing which expands and shows the vicinity of the coaxial waveguide with which the conventional common plasma processing apparatus is equipped.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a portion indicated by II of the plasma processing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a view of the slot antenna plate provided in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 as viewed from the direction of arrow III in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing a stub member described later provided in the plasma processing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5 is a view of the radial waveguide box provided in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 as viewed from the direction opposite to the direction of arrow III in FIG. 1, that is, from the lower side of the apparatus.
  • the vertical direction of the paper is the vertical direction of the apparatus.
  • a radial waveguide box protrusion described later is not shown.
  • a plasma processing apparatus 11 is open on the upper side, and a processing container 12 that performs plasma processing on the substrate W to be processed therein, and a gas for plasma excitation in the processing container 12
  • a gas supply unit 13 for supplying a gas for plasma processing, a holding base 14 that is disposed in the processing container 12 and holds the substrate W to be processed, and is disposed outside the processing container 12 for plasma excitation.
  • a microwave generator 15 for generating microwaves, a microwave transmission window 16 disposed so as to cover the opening of the processing container 12 to seal the processing container 12, and to transmit the microwave into the processing container 12.
  • a plurality of slot holes 17 are provided, disposed above the microwave transmission window 16, and a thin slot antenna plate 18 that radiates microwaves to the microwave transmission window 16;
  • a microwave propagating body 19 that is disposed above the lot antenna plate 18 and propagates a microwave in the radial direction, and a microwave supply means 20 that supplies the microwave generated by the microwave generator 15 into the processing container 12.
  • a control unit (not shown) for controlling the entire plasma processing apparatus 11.
  • the control unit controls process conditions for plasma processing the substrate W to be processed, such as a gas flow rate in the gas supply unit 13 and a pressure in the processing container 12.
  • the microwave generator 15 is indicated by a one-dot chain line in FIG.
  • the processing container 12 includes a bottom portion 21 located on the lower side of the holding table 14 and a side wall 22 extending upward from the outer peripheral portion of the bottom portion 21.
  • the side wall 22 is cylindrical.
  • An exhaust hole 23 for exhaust is provided on the center side in the radial direction of the bottom 21 of the processing container 12.
  • the upper side of the processing container 12 is open, and the microwave transmission window 16 disposed on the upper side of the processing container 12 and an O-ring as a seal member interposed between the microwave transmission window 16 and the processing container 12.
  • the processing container 12 is configured to be hermetically sealed.
  • a part of the gas supply unit 13 described above is provided so as to be embedded in the side wall 22, and gas is supplied into the processing container 12 from the outside of the processing container 12.
  • the lower surface 25 of the microwave transmission window 16 is flat.
  • the material of the microwave transmission window 16 is a dielectric. Specific materials for the microwave transmission window 16 include quartz and alumina.
  • the both sides of the slot antenna plate 18 in the thickness direction are flat.
  • the slot antenna plate 18 is provided with a plurality of slot holes 17 penetrating in the plate thickness direction.
  • the slot hole 17 is configured by arranging a pair of two rectangular openings so as to be substantially T-shaped.
  • the provided slot holes 17 are roughly divided into an inner peripheral slot hole group 26a disposed on the inner peripheral side and an outer peripheral slot hole group 26b disposed on the outer peripheral side.
  • the inner peripheral side slot hole group 26a is eight slot holes 17 provided within a range surrounded by a dotted line in FIG. That is, the inner peripheral slot hole group 26 a is configured by eight slot holes 17.
  • the outer peripheral side slot hole group 26b is 16 slot holes 17 provided in a range surrounded by a one-dot chain line in FIG.
  • the outer peripheral slot hole group 26 b is calibrated from the 16 slot holes 17.
  • the eight slot holes 17 are annularly arranged at equal intervals.
  • the 16 slot holes 17 are annularly arranged at equal intervals.
  • the slot antenna plate 18 has rotational symmetry about the radial center 28.
  • the rotation axis is an eight rotation axis. For example, even if the rotation axis is rotated by 45 ° about the center 28, the same shape is obtained.
  • the microwave propagating body 19 has a flat plate shape. In the center of the microwave propagating body 19, an opening for arranging an inner conductor 32 provided in a coaxial waveguide 31 described later is provided.
  • the microwave transmission window 16, the slot antenna plate 18, and the microwave propagating body 19 are all disc-shaped.
  • the radial center of the microwave transmission window 16, the radial center 28 of the slot antenna plate 18, and the radial center of the microwave propagating body 19 are matched. To be manufactured. By doing so, in the microwave propagated from the center side toward the outer diameter side, the degree of propagation of the microwave in the circumferential direction is made the same, and the plasma generated in the lower side of the microwave transmission window 16 in the circumferential direction. Uniformity is ensured.
  • the radial center 28 of the slot antenna plate 18 is used as a reference.
  • the microwave supply means 20 includes an inner conductor 32 having a substantially round bar shape whose one end 35 is connected to the center 28 of the slot antenna plate 18, and an outer diameter of the inner conductor 32 by opening a radial gap 34 with the inner conductor 32.
  • a coaxial waveguide 31 including a substantially cylindrical outer conductor 33 provided on the side is provided. That is, the coaxial waveguide 31 is configured by combining the inner conductor 32 and the outer conductor 33 so that the outer peripheral surface 36 of the inner conductor 32 and the inner peripheral surface 37 of the outer conductor 33 face each other.
  • the coaxial waveguide 31 is provided so as to extend in the vertical direction of the drawing in FIG.
  • Each of the inner conductor 32 and the outer conductor 33 is manufactured separately. Then, the inner conductor 32 and the outer conductor 33 are combined so that the radial center of the inner conductor 32 coincides with the radial center of the outer conductor 33.
  • the microwave supply means 20 includes a waveguide 39 whose one end 38 is connected to the microwave generator 15 and a mode converter 40 for converting the mode of the microwave.
  • the waveguide 39 is provided so as to extend in the horizontal direction, specifically, in the left-right direction in FIG.
  • a waveguide having a circular cross section or a rectangular cross section is used as the waveguide 39.
  • the microwave generated in the microwave generator 15 is propagated into the processing container 12 through the waveguide 39 and the coaxial waveguide 31.
  • microwaves of TE mode which is generated by the microwave generator 15 propagates in the left direction in the drawing showing the the waveguide 39 by the arrow A 1 in FIG. 1, the mode converter 40 is converted into a TEM mode The Then, the microwave is converted into a TEM mode propagates through the coaxial waveguide 31 to the paper surface under the direction indicated by arrow A 2 in Fig. Specifically, the microwave propagates between the inner conductor 32 and the outer conductor 33 where the gap 34 is formed, and between the inner conductor 32 and the inner diameter side end portion 47 of the radial waveguide box 43.
  • the microwave propagated through the coaxial waveguide 31 propagates in the microwave propagation body 19 in the radial direction, and is radiated from the plurality of slot holes 17 provided in the slot antenna plate 18 to the microwave transmission window 16.
  • the microwave transmitted through the microwave transmission window 16 generates an electric field immediately below the microwave transmission window 16 and generates plasma in the processing container 12.
  • the plasma processing apparatus 11 is disposed on the upper side of the upper end portion on the opening side of the side wall 22, and includes a microwave transmission window pressing ring 41 that holds the microwave transmission window 16 from the upper side, and a microwave transmission window pressing ring 41.
  • An antenna retainer 42 that is disposed on the upper side and retains the slot antenna plate 18 and the like from above, and disposed on the upper side of the microwave propagating body 19 to cool the microwave propagating body 19 and the like, and in the radial direction of the microwave
  • An outer periphery fixing ring 45 that fixes the outer periphery of the plate 18 and a center fixing plate 46 that fixes the center of the slot antenna plate 18 are provided.
  • the center in the radial direction is recessed so as to reduce the plate thickness from the upper surface of the microwave transmission window 16 so as to receive the center fixing plate 46.
  • a center fixing plate receiving recess 49 is provided.
  • the radial waveguide box 43 has a flat disk shape. An opening for arranging the coaxial waveguide 31 is provided in the center of the radial waveguide box 43. The radial waveguide box 43 is assembled such that the radial center 29 coincides with the radial center 28 of the slot antenna plate 18.
  • a cylindrical outer conductor 33 is disposed above the inner diameter side end 47 of the radial waveguide box 43.
  • the upper side of the inner diameter side end 47 of the radial waveguide box 43 is in contact with the lower side of the outer conductor 33.
  • the inner circumferential surface 37 of the outer conductor 33 and the inner circumferential surface 50 of the radial waveguide box 43 are continuous, and the radial length between the outer circumferential surface 36 of the inner conductor 32 and the inner circumferential surface 37 of the outer conductor 33.
  • the outer circumferential surface 36 of the inner conductor 32 and the inner circumferential surface 50 of the radial waveguide box 43 are configured to have the same radial length.
  • the inner diameter side end portion 27 of the microwave propagating body 19 is configured to come into contact with the inner conductor 32 in the radial direction.
  • a gap 34 formed between the conductor 32 and the outer conductor 33 is located.
  • a microwave propagating body positioning portion 48 protruding in a ring shape on the microwave transmission window 16 side is provided on the outer peripheral portion of the radial waveguide box 43.
  • the microwave propagating body 19 is positioned in the radial direction by the microwave propagating body positioning unit 48.
  • the outer peripheral fixing ring 45 fixes the slot antenna plate 18 at the radial position where the microwave propagating body positioning portion 48 is provided.
  • the radial waveguide box 43 is provided with a radial waveguide box recess 61 that is recessed from the lower surface 51 of the radial waveguide box 43 in the thickness direction.
  • the radial waveguide box recess 61 penetrates the radial waveguide box 43 in the plate thickness direction.
  • the radial waveguide box recess 61 includes a first radial waveguide box recess 62 provided so as to open on the microwave propagating body 19 side, that is, the lower surface 51 side of the radial waveguide box 43, and the outer side of the processing container 12.
  • the second radial waveguide box recess 63 is provided so as to open toward the upper surface 53 side of the radial waveguide box 43 and has a relatively larger opening area than the first radial waveguide box recess 62. Formed.
  • the first radial waveguide box recess 62 and the second radial waveguide box recess 63 are provided so as to have arc surfaces on the inner diameter side and the outer diameter side, respectively.
  • the first radial waveguide box recess 62 and the second radial waveguide box recess 63 are similar in shape.
  • the radial waveguide box recess 61 has a shape in which the first radial waveguide box recess 62 and the second radial waveguide box recess 63 are combined such that the center in the radial direction and the center in the circumferential direction are matched.
  • the first radial waveguide box recess 62 and the second radial waveguide box recess 63 have a configuration in which they are connected via a plane portion 64 formed from a plane substantially parallel to the lower surface 51 and the upper surface 53.
  • a step is formed by the first radial waveguide box recess 62, the second radial waveguide box recess 63, and the plane portion 64.
  • Eight radial waveguide box recesses 61 are provided at intervals in the circumferential direction. Specifically, the radial waveguide box recesses 61 adjacent in the circumferential direction are provided with an interval of about 45 degrees.
  • the eight radial waveguide box recesses 61 have rotational symmetry, and the rotation axis in this case is eight rotation axes. That is, when the radial waveguide box 43 is rotated 45 degrees about the radial center 29 of the radial waveguide box 43, the same shape is obtained.
  • the position where the radial waveguide box recess 61 is provided is in the vicinity of the outer peripheral surface 30 of the radial waveguide box 43, and at least closer to the outer peripheral surface 30 than the center 29 of the radial waveguide box 43. It is.
  • the radial waveguide box 43 is arranged on the upper side of the microwave propagating body 19, the radial waveguide box recess 61, specifically, the opening of the first radial waveguide box recess 62 is located in the microwave propagating body. 19 is covered with the upper surface 52 of the structure.
  • the radial length from the center 29 of the radial waveguide box 43 to the first radial waveguide box recess 62 is the radial length from the center of the microwave propagating body 19 to the outer peripheral surface of the microwave propagating body 19. Shorter than that.
  • the plasma processing apparatus 11 dents a part of the lower surface 51 of the radial waveguide box 43 facing the microwave propagating body 19 in the circumferential direction, and a part of the lower surface 51 of the radial waveguide box 43 in the circumferential direction.
  • the lower end portion can be accommodated in the radial waveguide box recess 61.
  • the lower end surface 60 to be configured includes a stub member 56 that constitutes a part of the lower surface 51 of the radial waveguide box 43.
  • the stub member 56 has a shape in which two arc-shaped members having similar shapes and different sizes are joined.
  • the stub member 56 includes a first member 57 made of an arcuate member and a second member 58 made of an arcuate member and having a relatively larger size than the first member 57, and each of the circular members The arc-shaped surfaces are joined to each other with their circumferential and radial centers aligned.
  • a lower end surface 60 constituting the lower end portion of the first member 57 is a flat surface extending in the horizontal direction.
  • the flat portion 59 including the joint surface where the first member 57 and the second member 58 are joined is also a flat surface extending in the horizontal direction.
  • An engaging portion that engages with the flat surface portion 64 when the flat surface portion 59 is accommodated in the above-described radial waveguide box recess 61 is formed.
  • the stub member 56 is made of a metal or an insulator.
  • the stub member 56 is accommodated in the radial waveguide box recess 61.
  • the stub member 56 is a radial waveguide box such that the first member 57 is positioned in the first radial waveguide box recess 62 and the second member 58 is positioned in the second radial waveguide box recess 63. It is accommodated in the recess 61.
  • the flat surface portion 59 of the stub member 56 is brought into contact with the flat surface portion 64 constituting the step of the radial waveguide box recess 61 so as to be engaged and engaged.
  • a stub member is used.
  • 56 iNCLUDED axial length of the first member 57, specifically, as shown by the length L 1 in FIG. 2, the axis of the flat portion 59 to the lower end surface 60 of the first member 57
  • a plurality of stub members 56 having different lengths in the direction are prepared, and the stub member 56 having a suitable length in the axial direction of the first member 57 is selected and accommodated in the radial waveguide box recess 61 as required.
  • the length in the plate thickness direction with the upper surface 52 of the microwave propagating body 19 facing 43 is changed.
  • the length in the thickness direction of the upper surface 52 of the microwave propagating medium 19 that faces the lower end face 60 and the radial waveguide box 43 of the stub member 56 is indicated by the length L 2 in FIG. 2 .
  • the inside of the microwave transmission window is changed.
  • the position of the node of the microwave propagating in the radial direction in the microwave propagating body can be adjusted by the microwave phase adjusting means for adjusting the phase of the propagating microwave. Specifically, a part of the circumferential direction of the lower surface 51 of the radial waveguide box 43 facing the microwave propagating body 19 is recessed, and a part of the circumferential direction of the lower surface 51 of the radial waveguide box 43 and the radial waveguide are recessed.
  • Adjusting the position of the microwave node propagating in the radial direction in the microwave propagating body 19 by changing means for changing the length in the plate thickness direction with the upper surface 52 of the microwave propagating body 19 facing the box 43 Can do. Therefore, the intensity in the circumferential direction and / or radial direction of the microwave radiated from the slot hole 17 provided in the slot antenna plate 18 is adjusted, and the circumference of the electromagnetic field distribution formed on the lower side of the microwave transmission window 16 is adjusted.
  • the generated plasma can be made uniform in the circumferential direction and / or the radial direction by eliminating the deviation in the direction and / or the radial direction. As a result, the processing within the surface of the substrate W to be processed can be made uniform.
  • the principle of adjusting the position of the microwave node by such changing means will be described later.
  • the upper surface 52 of the microwave propagating body 19 is configured to cover the opening of the first radial waveguide box recess 62.
  • the present invention is not limited to this. 19 may be configured not to cover the opening of the first radial waveguide box recess 62.
  • a gap may be formed between the radial waveguide box 43 and the slot antenna plate 18 in the axial direction.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to the cross-section shown in FIG.
  • FIG. 7 is a view of the microwave propagating body and the radial waveguide box provided in the plasma processing apparatus shown in FIG. 6 as seen from the direction of arrow VII in FIG. 6 has the same configuration except for the plasma processing apparatus, the microwave propagating body, and the stub member shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 the same members as those in FIG. The description is omitted.
  • the microwave propagating body provided in plasma processing apparatus 66 is more than the microwave propagating body provided in plasma processing apparatus 11 shown in FIG. Also, the diameter is small.
  • the outer peripheral surface 68 of the microwave propagating body 67 in the radial direction is the first radial waveguide box provided in the radial waveguide box 43. It is configured to be positioned on the inner diameter side with respect to the recess 62. In such a configuration, there is a gap 70 below the first radial waveguide box recess 62, specifically between the first radial waveguide box recess 62 and the upper surface 69 of the slot antenna plate 18. Is formed.
  • the problem of interference between the stub member 56 and the microwave propagating body 67, specifically, whether the lower end surface of the first member included in the stub member 56 is in contact with the microwave propagating body is considered. Without this, the stub member 56 can be accommodated in the radial waveguide box recess 61.
  • the stub member 54 provided on the left side is selected such that the axial length of the first member 55 is longer than the axial length of the first radial waveguide box recess 62.
  • the tip region of the one member 55 is positioned in the gap 70.
  • the microwave propagating body is provided with a stub member receiving recess capable of receiving a stub member that is recessed from a surface facing the radial waveguide box at a position facing the radial waveguide box recess. It is good also as a structure to be made.
  • the radial waveguide box recess is provided near the outer peripheral surface of the radial waveguide box.
  • the radial waveguide box recess is not limited to this, and may be provided on the center side in the radial direction.
  • the radial waveguide box recessed part provided in a radial waveguide box was made into the shape extended in circular arc shape, it is not restricted to this, For example, the substantially rectangular shape extended in the circumferential direction may be sufficient.
  • FIG. 8 is a schematic sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to the section shown in FIG.
  • FIG. 9 is a view of the radial waveguide box provided in the plasma processing apparatus shown in FIG. 8 as viewed from the direction of arrow IX in FIG. 8, and corresponds to FIG. 10 is a view of the microwave propagating body provided in the plasma processing apparatus shown in FIG. 8 as seen from the direction of arrow IX in FIG. 8 has the same configuration except for the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, the radial waveguide box, the microwave propagating body, and the stub member. In FIG. 8, the same members as those in FIG. The description is omitted.
  • a radial waveguide box recess 73 is provided in a radial waveguide box 72 provided in a plasma processing apparatus 71 according to still another embodiment of the present invention.
  • the radial waveguide box recess 73 is provided so as to be approximately the center between the center of the radial waveguide box 72 and the outer peripheral surface 74 of the radial waveguide box 72 in the radial direction.
  • the microwave propagating body 75 is also provided with a stub member receiving recess 76 at a position facing the radial waveguide box recess 73 when the radial waveguide box 72 and the microwave propagating body 75 are combined. .
  • the stub member receiving recess 76 has a shape that is recessed straight from the upper surface 77 of the microwave propagating body 75 in the thickness direction. That is, it is a structure which does not have a level
  • the opening area of the stub member receiving recess 76 is substantially the same size as the opening area of the first radial waveguide box recess 79 provided in the radial waveguide box recess 73.
  • the stub member receiving recess 76 is configured to receive the stub member 80.
  • the radial waveguide box recess 73 has a shape opened in a substantially rectangular shape when the radial waveguide box 72 is viewed from below. That is, the surface constituting the radial waveguide box recess 73 does not include the arc surface, and is constituted by four planes. Similarly, the four surfaces extending in the axial direction constituting the stub member receiving recess 76 are all flat, and the stub member receiving recess 76 is substantially the same when the stub member receiving recess 76 is viewed from the plate thickness direction. It is a shape opened in a rectangular shape.
  • the first member and the second member are both formed from a flat surface as a shape accommodated in the radial waveguide box recess 73 and received in the stub member receiving recess 76. ing. Specifically, it is a shape obtained by joining two rectangular parallelepipeds having similar shapes and different sizes.
  • FIG. 11 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a part of the radial waveguide box, the microwave propagating body, and the slot antenna plate in the plasma processing apparatus. From the viewpoint of easy understanding, the thickness of the slot antenna plate is exaggerated and enlarged, and a part thereof is simplified.
  • the plasma processing apparatus is disposed on the upper side of slot antenna plate 83 provided with a plurality of slot holes 84 a, 84 b, 84 c, and 84 d, similarly to the configuration described above.
  • a radial waveguide box 81 disposed on the upper side of the microwave propagating body 82.
  • the upper surface 85a of the microwave propagating body 82 is in contact with the lower surface 85b of the radial waveguide box 81 over the entire surface.
  • the microwave introduced into the radial center of the microwave propagating body 82 propagates in the microwave propagating body 82 in the radial direction.
  • the microwave propagating in the radial direction is reflected by the end wall surface 86a of the radial waveguide box 81 located on the outer diameter side of the outer peripheral surface of the microwave propagating body 82, and is determined with an amplitude as indicated by a dotted line 87 in FIG.
  • Form a standing wave The phase of this standing wave is based on the end wall surface 86a.
  • a standing wave is formed based on this reference, and the position of the antinode 88 of the microwave is determined.
  • the position of the antinode 88 of the standing wave coincides with the position of the slot holes 84a to 84d, the intensity of the microwaves radiated from the slot holes 84a to 84d increases.
  • the intensity of the microwaves radiated from the slot holes 84a to 84d is lowered.
  • the positions of the slot holes 84a and 84b provided on the outer peripheral side coincide with the positions of the antinodes 88 of the standing wave
  • the positions of the slot holes 84c and 84d provided on the inner peripheral side and the antinodes of the standing wave 88 are identical. It is in a state not done.
  • the positions of the slot holes 84a and 84b provided on the outer peripheral side do not coincide with the positions of the standing wave antinodes 88, and the positions of the slot holes 84c and 84d provided on the inner peripheral side and the antinodes 88 of the standing wave do not match. It becomes a state that matches.
  • the radial position of the antinode of the standing wave is adjusted by the radial waveguide box recesses and stub members provided in the circumferential direction, and the intensity of the microwaves radiated from the slot holes 84a to 84d Is adjusted in the circumferential direction and / or the radial direction.
  • the present invention is considered to be based on such a principle.
  • the inner peripheral surface of the stub member becomes a wall surface that reflects the microwave. become. That is, the phase state of the standing wave is adjusted by changing the radial position of the reflection surface on the outer peripheral side of the microwave.
  • the position of the slot hole and the position of the antinode of the standing wave are adjusted so as to coincide with each other.
  • the present invention is also applied to the case where adjustment is performed so that the position of the antinode of the standing wave does not coincide, that is, shifts.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the radial waveguide box, the microwave propagating body, and the slot antenna plate in the plasma processing apparatus according to the present invention, and corresponds to the case shown in FIG.
  • the plasma processing apparatus includes a slot antenna plate 93 provided with a plurality of slot holes 94 a, 94 b, 94 c, 94 d, 94 e, 94 f, and a microwave disposed above the slot antenna plate 93.
  • a propagation body 92 and a radial waveguide box 91 provided on the upper side of the microwave propagation body 92 and provided with radial waveguide box recesses 95a and 95b on the outer peripheral side and the radial center are provided.
  • the radial waveguide box recesses 95a and 95b are respectively provided with stub members 96a and 96b having the same shape as that shown in FIG.
  • Such a configuration may be used. That is, it is good also as a structure which provides two radial waveguide box recessed parts in radial direction toward the outer peripheral side from the center of radial direction.
  • the microwave propagating body 92 is recessed from the upper surface 98 facing the radial waveguide box 91 at a position facing the radial waveguide box recesses 95a and 95b, and stub members 96a and 96b are provided. It is good also as a structure by which the stub member receiving recessed part 97a, 97b which can be received is provided.
  • the stub member receiving recesses 97a and 97b are configured to penetrate the microwave propagating body 92 in the plate thickness direction.
  • the stub member receiving recesses 97a and 97b are preferably provided in a region avoiding the slot holes 94a to 94f provided in the slot antenna plate 93. By doing so, the problem of abnormal discharge in the vicinity of the slot holes 94a to 94f can be avoided.
  • the radial length of the radial waveguide box recesses 95a and 95b is preferably 1 mm or more and more than half the wavelength of the microwave. By doing so, the position of the antinode of the amplitude of the microwave can be adjusted more efficiently.
  • the radial length of the radial waveguide box recess 95a described above is represented by a length dimension W.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a portion of the radial waveguide box 91 taken along the XVI-XVI cross section in FIG. The length in the circumferential direction of the radial waveguide box recess 95a is indicated by the length M in FIG.
  • the length in the plate thickness direction between the lower side end portions of the stub members 96a and 96b and the upper surface 98 of the microwave propagating body 92 is 0.02 mm or more, and the radial waveguide box recesses 95a and 95b It is preferable that the length can be changed to not more than twice the length in the radial direction.
  • the in the thickness direction length of the upper surface 98 of the lower side end of the microwave propagation body 92 of the stub member 96a are those represented by the length H in FIG. 14, L 2 in FIG. 2 It is equivalent.
  • the radial position of the radial waveguide box recesses 95a and 95b is preferably between the inner peripheral slot hole group and the outer peripheral slot hole group.
  • the line passing through the radial center of the radial waveguide box recess 95b indicated by the alternate long and short dash line 99 in FIG. 14 is on the outer diameter side of the inner circumferential slot hole group composed of the slot holes 94e and 94f. To be placed in.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the electromagnetic field intensity ratio and the ratio between the axial length and the radial length of the radial waveguide box recess.
  • the vertical axis represents the electromagnetic field intensity ratio
  • the horizontal axis represents the ratio of the axial length and the radial length of the radial waveguide box recess.
  • the horizontal axis represents the ratio of the axial length divided by the radial length.
  • the electromagnetic field strength ratio on the vertical axis indicates a ratio obtained by dividing the electromagnetic field strength on the outer diameter side by the electromagnetic field strength on the inner diameter side, and represents the axial length and radial length of the radial waveguide box recess.
  • the ratio is 0.25, that is, the ratio based on the radial waveguide box recess when the radial length is 4 mm and the axial length is 1 mm.
  • the electromagnetic field strength ratio decreases. Conversely, when the axial length becomes longer than the radial length, the electromagnetic field strength ratio increases.
  • the axial length of the radial waveguide box recess is adjusted to eliminate the bias in the circumferential direction and / or radial direction of the electromagnetic field intensity distribution.
  • a part of the circumferential surface of the lower surface of the radial waveguide box facing the microwave propagating body is recessed, and the lower surface of the radial waveguide box
  • the length in the plate thickness direction between a part of the circumferential direction of the microwave and the upper surface of the microwave propagating body facing the radial waveguide box is changed.
  • a concave portion or a convex portion may be provided on a part of at least one of the surfaces, and thereby the phase of the microwave may be adjusted.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case.
  • FIG. 19 is a view of the microwave propagating body provided in the plasma processing apparatus shown in FIG. 18 as viewed from the direction of arrow XIX in FIG. 18 has the same configuration except for the plasma processing apparatus, the microwave propagating body, and the radial waveguide box shown in FIG. 1.
  • the same members as those in FIG. The description is omitted.
  • a microwave propagating body 100b provided in a plasma processing apparatus 100a has a radial waveguide box 100c from a surface 100d facing the microwave transmitting window 16.
  • a microwave propagating body recess 100f penetrating in the thickness direction up to the surface 100e facing the surface is provided.
  • the microwave propagation member recess 100f has a substantially rectangular outer shape.
  • Eight microwave propagation member recesses 100f are provided at equal intervals in the circumferential direction.
  • the microwave propagating body recess 100f has rotational symmetry about the center of the microwave propagating body 100b.
  • the position of the antinode of the microwave propagating in the radial direction in the microwave propagating body 100b is adjusted by the same principle as described above, and the microwave in the microwave transmitting window 16 is adjusted.
  • the phase can be adjusted.
  • the plasma processing apparatus has an opening on the upper side, a processing container that performs plasma processing on the substrate to be processed therein, a gas supply unit that supplies a gas for plasma processing into the processing container, Arranged in a processing container, a holding base for holding a substrate to be processed thereon, a microwave generator for generating microwaves for plasma excitation, and a plate-like shape so as to cover the opening of the processing container
  • a microwave transmitting window that allows microwaves to pass through the processing vessel and a plurality of slot holes are provided.
  • a slot antenna plate that radiates to the transmission window and a plate-like shape that adjusts the phase of the microwave that propagates in the microwave transmission window to a part of at least one of the surfaces in the thickness direction
  • a microwave propagation body that is provided on the upper side of the slot antenna plate and that propagates the microwave in the radial direction, and is plate-shaped and disposed on the upper side of the microwave propagation body.
  • a radial waveguide box serving as a waveguide in the radial direction of the wave; and a microwave supply means for supplying the microwave generated by the microwave generator to the slot antenna plate.
  • a microwave propagating body is used in a plasma processing apparatus including a processing container that performs plasma processing on a substrate to be processed therein and a microwave transmission window that transmits microwaves into the processing container.
  • the wave propagating body is plate-shaped, and a concave portion or a convex portion for adjusting the phase of the microwave propagating in the microwave transmitting window is provided on a part of at least one of the surfaces in the plate thickness direction.
  • the microwave is propagated in the radial direction.
  • the position of the node of the microwave propagating in the radial direction in the microwave propagating body can be adjusted by the concave portion or the convex portion that adjusts the phase of the microwave. Accordingly, the intensity in the circumferential direction and / or radial direction of the microwave radiated from the slot hole provided in the slot antenna plate is adjusted, and the circumferential direction of the electromagnetic field distribution formed on the lower side of the microwave transmission window and / or Alternatively, the generated plasma can be made uniform in the circumferential direction and / or the radial direction by eliminating the deviation in the radial direction. As a result, the processing within the surface of the substrate to be processed can be made uniform.
  • the microwave propagating body concave portion is configured to penetrate in the plate thickness direction.
  • the present invention is not limited to this, and a part of at least one surface in the plate thickness direction is used. May be provided. That is, the microwave propagating body recess may not be penetrated in the plate thickness direction and may be recessed from any one surface. In this case, the same effect can be obtained even if a convex portion is provided instead of the concave portion.
  • the radial position where the concave portion or the convex portion is provided is between the inner peripheral slot hole group and the outer peripheral slot hole group.
  • it is preferable to comprise a recessed part or a convex part so that it may have rotational symmetry centering on the radial center of a microwave propagating body.
  • eight radial waveguide box recesses and stub members are provided at intervals in the circumferential direction.
  • the number is not limited to this.
  • the rotational symmetry is preferably a divisor of the number of rotation targets of the slot hole provided in the slot antenna plate.
  • the radial waveguide box recessed part is one, Comprising: The structure continued in a ring shape may be sufficient. About requirements, such as this number, it applies also to the recessed part or convex part provided in a microwave propagation body.
  • the radial waveguide box recess is configured to have a step.
  • the present invention is not limited to this, and the radial waveguide box recess has a through-hole that passes straight through in the plate thickness direction. It is good also as such a structure.
  • the outer diameter dimension of the stub member accommodated in the radial waveguide box recess and the inner diameter dimension of the radial waveguide box recess are adjusted, and the stub member is fitted into the radial waveguide box recess. And you may comprise so that an above-described length can be changed by the movement of the axial direction of a stub member.
  • the radial waveguide box recess is provided so as to penetrate the radial waveguide box in the thickness direction.
  • the present invention is not limited to this, and the radial waveguide box recess is not limited to the radial guide box. It is good also as a structure dented by the predetermined length from the lower surface of the wave box.
  • a change means several stub members from which the length of the axial direction of a 1st member differs are prepared, and the length of the axial direction of a 1st member is suitable according to the request
  • the member is selected and accommodated in the radial waveguide box recess.
  • the present invention is not limited to this, and the axial length of the first member, specifically, the first member from the flat surface including the joining surface is selected.
  • the protruding amount in the axial direction may be changed, and the length may be changed by adjusting the protruding amount in the axial direction of the first member as required.
  • the plasma processing apparatus and the microwave propagating body according to the present invention are effectively used when uniform processing is required within the surface of the substrate to be processed during plasma processing.

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Abstract

　プラズマ処理装置１１は、マイクロ波伝播体１９に対向するラジアル導波箱４３の下面５１の周方向の一部を凹ませて、ラジアル導波箱４３の下面５１の周方向の一部とラジアル導波箱４３に対向するマイクロ波伝播体１９の上面５２との板厚方向の長さを変更する変更手段として、ラジアル導波箱凹部６１に収容可能であって、下方側端部を構成する下方側端面６０がラジアル導波箱４３の下面５１の一部を構成するスタブ部材５６を含む。

Description

プラズマ処理装置およびマイクロ波伝播体
　この発明は、プラズマ処理装置およびマイクロ波伝播体に関するものであり、特に、プラズマ源としてマイクロ波を用いたプラズマ処理装置およびこのようなプラズマ処理装置に備えられるマイクロ波伝播体に関するものである。
　ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ）等の半導体装置は、半導体基板にエッチングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング等の処理を施して製造される。エッチングやＣＶＤ、スパッタリング等の処理については、そのエネルギー供給源としてプラズマを用いた処理方法、すなわち、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤ、プラズマスパッタリング等がある。
　ここで、プラズマを発生させる際にマイクロ波を用いるマイクロ波プラズマ処理装置に関する技術が、特開２００６－１７９４７７号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によると、円形矩形導波管と円偏波変換器との間の円筒導波管にダミーロードが接続されている。このダミーロードの軸線は、マイクロ波の反射体で反射される定在波の管内波長の１／４波長Ｌだけ、反射体から円偏波変換器の方向へ向かって離れているよう構成されている。これにより、ラジアル導波箱から反射してきたマイクロ波を、ダミーロードにより効果的に吸収することとしている。
特開２００６－１７９４７７号公報
　特許文献１に代表される従来の一般的なプラズマ処理装置の構成について、簡単に説明する。図２０は、従来における一般的なプラズマ処理装置の一部を拡大して示す概略断面図である。なお、図２０において、紙面上下方向を装置の上下方向とする。また、図２０中において、所定の箇所にマイクロ波をイメージとして図示している。
　図２０を参照して、プラズマ処理装置１０１は、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、処理容器内にマイクロ波を透過させる円板状のマイクロ波透過窓１０２と、薄板円板状であって、板厚方向に貫通する複数のスロット孔（図示せず）が設けられており、マイクロ波透過窓１０２の上方側に配置されてマイクロ波をマイクロ波透過窓１０２に放射するスロットアンテナ板１０３と、スロットアンテナ板１０３の上方側に配置されて径方向にマイクロ波を伝播する円板状のマイクロ波伝播体１０４と、処理容器の外部に配置されてマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器１０５と、マイクロ波発生器１０５により発生させたマイクロ波を処理容器内に供給するマイクロ波供給手段１０６とを備える。
　マイクロ波供給手段１０６は、上下方向に延びるように設けられており、スロットアンテナ板１０３に接続される同軸導波管１０７を含む。同軸導波管１０７は、丸棒状の内導体１０８、および内導体１０８と径方向のすき間１１０を開けて内導体１０８の外径側に設けられる円筒状の外導体１０９を備える。
　同軸導波管１０７については、マイクロ波透過窓１０２の下方側に生成させるプラズマの周方向における均一性の確保の観点から、内導体１０８の径方向の中心が、スロットアンテナ板１０３の径方向の中心と一致するように接続される。また、外導体１０９については、外導体１０９の径方向の中心が、内導体１０８の径方向の中心と一致するように設けられる。
　このような構成を有するプラズマ処理装置１０１において、一般的に、同軸導波管１０７を構成する内導体１０８および外導体１０９は、それぞれ別体で製造される。そして、別体で製造された内導体１０８および外導体１０９は、内導体１０８の径方向の中心と外導体１０９の径方向の中心とが一致するように組み合わされる。その後、スロットアンテナ板１０３の径方向の中心と、内導体１０８の径方向の中心とを一致させるようにして、プラズマ処理装置１０１に組み込まれる。なお、図２０において、内導体１０８の径方向の中心を示す中心線を一点鎖線１１１で示し、外導体１０９の径方向の中心を示す中心線を二点鎖線１１２で示す。
　ここで、同軸導波管１０７の形成時、具体的には、内導体１０８と外導体１０９とを組み合わせる際に、内導体１０８の径方向の中心と外導体１０９の径方向の中心との位置のずれが生じてしまう。このずれは、図２０中の長さ寸法Ｘで示され、実際上、おおよそ０．０５ｍｍ程度である。なお、理解の容易の観点から、長さ寸法Ｘで示されるずれを、誇張して図示している。
　このずれが生じると、内導体１０８と外導体１０９との間の径方向のすき間１１０の距離（長さ）が、同軸導波管１０７の周方向の位置において異なってしまうことになる。そうすると、同軸導波管１０７内を伝播するマイクロ波の強度が、同軸導波管１０７の周方向の位置において、異なってしまうこととなる。その結果、マイクロ波透過窓１０２に伝播されるマイクロ波の強度が周方向に不均一となり、マイクロ波透過窓１０２の下方側に形成される電磁界分布が偏ってしまう。このような電磁界分布の偏りは、処理容器内において発生させるプラズマの周方向における不均一を生じさせ、その結果、被処理基板の面内の処理の不均一を発生させてしまう。
　ここで、同軸導波管１０７の組み立て時において、プラズマの不均一を生じさせない程度に内導体１０８の中心と外導体１０９の中心とのずれを低減させることは、非常に困難であり、かつ、コスト増大の要因ともなる。
　さらに、所定のプロセス条件においては発生させるプラズマが均一であっても、プロセス条件が変われば、発生させるプラズマが径方向において不均一となる場合もあり、このような場合に容易に対応できることが望まれる。すなわち、プロセス条件に従って生成されるプラズマの密度を変更した場合でも、容易に径方向の電磁界の強度の比率を調整できるようにすることが好ましい。
　一般に、プラズマ処理装置を用いるユーザは、プラズマ処理装置において製造する膜の特性を改善するために、頻繁にプロセス条件を調整する。ここで、プロセス条件の変更に伴いプラズマ密度が変わると、マイクロ波透過窓の内部において電磁界分布の径方向の強度の分布が変わってしまう。そうすると、各プロセス条件毎にスロットアンテナ板のスロット孔の配置が異なるものと交換等して電磁界の分布を調整する必要がある。このような交換等は、膨大な時間を要するものであり、このような時間をできるだけ短縮することが好ましい。
　この発明の目的は、発生させるプラズマを周方向および／または径方向において均一にすることができるプラズマ処理装置を提供することである。
　この発明の他の目的は、プラズマ処理装置に備えられた際に、発生させるプラズマを周方向および／または径方向において均一にすることができるマイクロ波伝播体を提供することである。
　この発明に係るプラズマ処理装置は、上部側が開口しており、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、処理容器内にプラズマ処理用のガスを供給するガス供給部と、処理容器内に配置され、その上に被処理基板を保持する保持台と、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、板状であって、処理容器の開口を覆うように配置されて処理容器を密封すると共に、マイクロ波を処理容器内へ透過させるマイクロ波透過窓と、複数のスロット孔が設けられており、マイクロ波透過窓の上方側に配置され、マイクロ波をマイクロ波透過窓に放射するスロットアンテナ板と、板状であって、スロットアンテナ板の上方側に配置され、マイクロ波を径方向に伝播させるマイクロ波伝播体と、板状であって、マイクロ波伝播体の上方側に配置され、マイクロ波のラジアル方向の導波路となるラジアル導波箱と、マイクロ波発生器により発生させたマイクロ波をスロットアンテナ板に供給するマイクロ波供給手段と、マイクロ波透過窓内を伝播するマイクロ波の位相を調整するマイクロ波位相調整手段とを備える。
　このようなプラズマ処理装置によると、製造時等において同軸導波管の内導体の中心と外導体の中心とがずれたり、プロセス条件が変わった場合でも、マイクロ波透過窓内を伝播するマイクロ波の位相を調整するマイクロ波位相調整手段により、マイクロ波伝播体内を径方向に伝播するマイクロ波の節の位置を調整することができる。したがって、スロットアンテナ板に設けられたスロット孔から放射されるマイクロ波の周方向および／または径方向における強度を調整し、マイクロ波透過窓の下方側に形成される電磁界分布の周方向および／または径方向における偏りをなくして、発生させるプラズマを周方向および／または径方向において均一にすることができる。その結果、被処理基板の面内における処理を均一にすることができる。
　好ましくは、マイクロ波伝播体に対向するラジアル導波箱の下面の周方向の一部を凹ませて、ラジアル導波箱の下面の周方向の一部とラジアル導波箱に対向するマイクロ波伝播体の上面との板厚方向の長さを変更する変更手段とを備える。
　ここで、好ましくは、ラジアル導波箱には、ラジアル導波箱の下面から板厚方向に凹んだラジアル導波箱凹部が設けられている。変更手段は、ラジアル導波箱凹部に収容可能であって、下方側の端部がラジアル導波箱の下面の一部を構成するスタブ部材を含む。
　さらに好ましくは、ラジアル導波箱凹部およびスタブ部材は、周方向に間隔を開けて複数設けられる。
　さらに好ましくは、複数のラジアル導波箱凹部は、ラジアル導波箱の径方向の中心を中心とした回転対称性を有する。
　さらに好ましくは、ラジアル導波箱凹部は、ラジアル導波箱を板厚方向に貫通する。
　さらに好ましくは、スタブ部材は、ラジアル導波箱凹部と係合する係合部を含む。
　さらに好ましい一実施形態として、変更手段は、スタブ部材の下方側端部とマイクロ波伝播体の上面との板厚方向の長さを、０．０２ｍｍ以上、ラジアル導波箱凹部の径方向の長さの２倍以下の長さに変更可能である。
　さらに好ましい一実施形態として、ラジアル導波箱凹部の径方向の長さは、１ｍｍ以上であって、マイクロ波の波長の半分以上である。
　さらに好ましい一実施形態として、ラジアル導波箱凹部の周方向の長さは、５ｍｍ以上である。
　さらに好ましくは、スロットアンテナ板には、内周側に設けられ、複数のスロット孔から構成される内周側スロット孔群と、径方向に間隔を開けて内周側スロット群の外周側に設けられ、複数のスロット孔から構成される外周側スロット孔群とが設けられており、ラジアル導波箱凹部が設けられる径方向の位置は、内周側スロット孔群と外周側スロット孔群との間である。
　さらに好ましくは、マイクロ波伝播体には、ラジアル導波箱凹部に対向する位置に、ラジアル導波箱に対向する面から凹み、スタブ部材を受け入れ可能なスタブ部材受け入れ凹部が設けられる。
　また、スタブ部材受け入れ凹部は、マイクロ波伝播体を板厚方向に貫通しており、スロット孔を避けた領域に設けられることが好ましい。
　また、好ましくは、マイクロ波位相調整手段は、板厚方向の少なくともいずれか一方の面の一部に凹部または凸部が設けられたマイクロ波伝播体を含むよう構成してもよい。
　さらに好ましくは、凹部または凸部は、周方向に間隔を開けて複数設けられる。
　さらに好ましい一実施形態として、凹部または凸部は、マイクロ波伝播体の径方向の中心を中心とした回転対称性を有する。
　また、凹部は、マイクロ波伝播体を板厚方向に貫通するよう構成してもよい。
　また、スロットアンテナ板には、内周側に配置され、複数のスロット孔から構成される内周側スロット孔群と、径方向に間隔を開けて内周側スロット群の外周側に配置され、複数のスロット孔から構成される外周側スロット孔群とが設けられており、凹部または凸部が設けられる径方向の位置は、内周側スロット孔群と外周側スロット孔群との間である。
　この発明に係るプラズマ処理装置は、上部側が開口しており、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、処理容器内にプラズマ処理用のガスを供給するガス供給部と、処理容器内に配置され、その上に被処理基板を保持する保持台と、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、板状であって、処理容器の開口を覆うように配置されて処理容器を密封すると共に、マイクロ波を処理容器内へ透過させるマイクロ波透過窓と、複数のスロット孔が設けられており、マイクロ波透過窓の上方側に配置され、マイクロ波をマイクロ波透過窓に放射するスロットアンテナ板と、板状であって、板厚方向の少なくともいずれか一方の面の一部にマイクロ波透過窓内を伝播するマイクロ波の位相を調整する凹部または凸部が設けられ、スロットアンテナ板の上方側に配置され、マイクロ波を径方向に伝播させるマイクロ波伝播体と、板状であって、マイクロ波伝播体の上方側に配置され、マイクロ波のラジアル方向の導波路となるラジアル導波箱と、マイクロ波発生器により発生させたマイクロ波をスロットアンテナ板に供給するマイクロ波供給手段とを備える。
　この発明の他の局面においては、マイクロ波伝播体は、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、マイクロ波を処理容器内へ透過させるマイクロ波透過窓とを備えるプラズマ処理装置に用いられるマイクロ波伝播体であって、板状であって、板厚方向の少なくともいずれか一方の面の一部にマイクロ波透過窓内を伝播するマイクロ波の位相を調整する凹部または凸部が設けられており、マイクロ波を径方向に伝播させる。
　このようなプラズマ処理装置によると、製造時等において同軸導波管の内導体の中心と外導体の中心とがずれたり、プロセス条件が変わった場合でも、マイクロ波伝播体に対向するラジアル導波箱の下面の周方向の一部を凹ませて、ラジアル導波箱の下面の周方向の一部とラジアル導波箱に対向するマイクロ波伝播体の上面との板厚方向の長さを変更する変更手段により、マイクロ波伝播体内を径方向に伝播するマイクロ波の節の位置を調整することができる。したがって、スロットアンテナ板に設けられたスロット孔から放射されるマイクロ波の周方向および／または径方向における強度を調整し、マイクロ波透過窓の下方側に形成される電磁界分布の周方向および／または径方向における偏りをなくして、発生させるプラズマを周方向および／または径方向において均一にすることができる。その結果、被処理基板の面内における処理を均一にすることができる。
　また、このようなマイクロ波伝播体においても、マイクロ波の位相を調整する凹部または凸部により、マイクロ波伝播体内を径方向に伝播するマイクロ波の節の位置を調整することができる。したがって、スロットアンテナ板に設けられたスロット孔から放射されるマイクロ波の周方向および／または径方向における強度を調整し、マイクロ波透過窓の下方側に形成される電磁界分布の周方向および／または径方向における偏りをなくして、発生させるプラズマを周方向および／または径方向において均一にすることができる。その結果、被処理基板の面内における処理を均一にすることができる。
この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。 図１に示すプラズマ処理装置のＩＩで示す部分を拡大して示す概略断面図である。 図１に示すプラズマ処理装置に備えられるスロットアンテナ板を、図１中の矢印ＩＩＩの方向から見た図である。 図１に示すプラズマ処理装置に備えられるスタブ部材の概略斜視図である。 図１に示すプラズマ処理装置に備えられるラジアル導波箱を、図１中の矢印ＩＩＩの方向と逆の方向から見た図である。 この発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。 図６に示すプラズマ処理装置に備えられるマイクロ波伝播体を、図６中の矢印ＶＩＩの方向から見た図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。 図８に示すプラズマ処理装置に備えられるラジアル導波箱を、図８中の矢印ＩＸの方向から見た図である。 図８に示すプラズマ処理装置に備えられるマイクロ波伝播体を、図８中の矢印ＩＸの方向から見た図である。 マイクロ波が伝播している状態のラジアル導波箱、マイクロ波伝播体、およびスロットアンテナ板の一部を示す断面図である。 外周側にラジアル導波箱凹部を設けたラジアル導波箱、マイクロ波伝播体、およびスロットアンテナ板の一部を示す断面図である。 径方向中央にラジアル導波箱凹部を設けたラジアル導波箱、マイクロ波伝播体、およびスロットアンテナ板の一部を示す断面図である。 スタブ部材、ラジアル導波箱凹部を設けたラジアル導波箱、マイクロ波伝播体、およびスロットアンテナ板の一部を示す断面図である。 スタブ部材、ラジアル導波箱凹部を設けたラジアル導波箱、スタブ部材受け入れ凹部を設けたマイクロ波伝播体、およびスロットアンテナ板の一部を示す断面図である。 ラジアル導波箱の一部を、図１４中のＸＶＩ－ＸＶＩ断面で切断した場合の断面図である。 スペース高さおよび幅の比と電磁界強度比との関係を示すグラフである。 この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。 図１８に示すプラズマ処理装置に備えられるマイクロ波伝播体を、図１８中の矢印ＸＩＸの方向から見た図である。 従来における一般的なプラズマ処理装置に備えられる同軸導波管の近辺を拡大して示す概略断面図である。
　以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。図２は、図１に示すプラズマ処理装置のＩＩで示す部分を拡大して示す概略断面図である。図３は、図１に示すプラズマ処理装置に備えられるスロットアンテナ板を、図１中の矢印ＩＩＩの方向から見た図である。図４は、図１に示すプラズマ処理装置に備えられる後述のスタブ部材を示す概略斜視図である。図５は、図１に示すプラズマ処理装置に備えられるラジアル導波箱を、図１中の矢印ＩＩＩの方向と逆の方向、すなわち、装置の下側から見た図である。なお、図１および図２においては、紙面上下方向を装置の上下方向とする。また、理解の容易の観点から、図５において、後述するラジアル導波箱突出部の図示を省略している。
　図１～図５を参照して、プラズマ処理装置１１は、上部側が開口しており、その内部で被処理基板Ｗにプラズマ処理を行う処理容器１２と、処理容器１２内にプラズマ励起用のガスおよびプラズマ処理用のガスを供給するガス供給部１３と、処理容器１２内に配置され、その上に被処理基板Ｗを保持する保持台１４と、処理容器１２の外部に配置され、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器１５と、処理容器１２の開口を覆うように配置されて処理容器１２を密封すると共に、マイクロ波を処理容器１２内へ透過させるマイクロ波透過窓１６と、複数のスロット孔１７が設けられており、マイクロ波透過窓１６の上方側に配置され、マイクロ波をマイクロ波透過窓１６に放射する薄板状のスロットアンテナ板１８と、スロットアンテナ板１８の上方側に配置され、マイクロ波を径方向に伝播するマイクロ波伝播体１９と、マイクロ波発生器１５により発生させたマイクロ波を処理容器１２内に供給するマイクロ波供給手段２０と、プラズマ処理装置１１全体を制御する制御部（図示せず）とを備える。制御部は、ガス供給部１３におけるガス流量、処理容器１２内の圧力等、被処理基板Ｗをプラズマ処理するためのプロセス条件を制御する。なお、マイクロ波発生器１５については、図１中の一点鎖線で示している。
　処理容器１２は、保持台１４の下方側に位置する底部２１と、底部２１の外周部から上方向に延びる側壁２２とを含む。側壁２２は、円筒状である。処理容器１２の底部２１の径方向中央側には、排気用の排気孔２３が設けられている。処理容器１２の上部側は開口しており、処理容器１２の上部側に配置されるマイクロ波透過窓１６、およびマイクロ波透過窓１６と処理容器１２との間に介在するシール部材としてのＯリング２４によって、処理容器１２は密封可能に構成されている。なお、上記したガス供給部１３の一部は、側壁２２に埋め込まれるようにして設けられており、処理容器１２の外部から処理容器１２内へガスを供給する。
　マイクロ波透過窓１６の下方側の面２５は、平らである。マイクロ波透過窓１６の材質は、誘電体である。マイクロ波透過窓１６の具体的な材質としては、石英やアルミナ等が挙げられる。
　スロットアンテナ板１８の板厚方向の両面は、それぞれ平らである。スロットアンテナ板１８には、板厚方向に貫通する複数のスロット孔１７が設けられている。スロット孔１７は、２つの矩形状の開口部が一対となって、略Ｔ字状となるように配置されて構成されている。設けられたスロット孔１７は、内周側に配置される内周側スロット孔群２６ａと、外周側に配置される外周側スロット孔群２６ｂとに大別される。内周側スロット孔群２６ａは、図３中の点線で囲まれた範囲内に設けられた８個のスロット孔１７である。すなわち、内周側スロット孔群２６ａは、８個のスロット孔１７から構成される。外周側スロット孔群２６ｂは、図３中の一点鎖線で囲まれた範囲内に設けられた１６個のスロット孔１７である。すなわち、外周側スロット孔群２６ｂは、１６個のスロット孔１７から校正される。内周側スロット孔群２６ａにおいて、８個のスロット孔１７はそれぞれ、環状に等間隔に配置されている。外周側スロット孔群２６ｂにおいて、１６個のスロット孔１７はそれぞれ、環状に等間隔に配置されている。スロットアンテナ板１８は、径方向の中心２８を中心とした回転対称性を有する。この場合の回転軸は、８回転軸であり、例えば、中心２８を中心として４５°回転しても同じ形状となる。
　マイクロ波伝播体１９は、平板状である。マイクロ波伝播体１９の中央には、後述する同軸導波管３１に備えられる内導体３２を配置させるための開口が設けられている。
　マイクロ波透過窓１６、スロットアンテナ板１８、およびマイクロ波伝播体１９はいずれも、円板状である。プラズマ処理装置１１を製造する際には、マイクロ波透過窓１６の径方向の中心と、スロットアンテナ板１８の径方向の中心２８と、マイクロ波伝播体１９の径方向の中心とを、それぞれ一致するように製造される。こうすることにより、中心側から外径側に向かって伝播されるマイクロ波において、周方向におけるマイクロ波の伝播度合いを同じにして、マイクロ波透過窓１６の下方側に生じさせるプラズマの周方向における均一性を確保するようにしている。なお、ここでは、スロットアンテナ板１８の径方向の中心２８を基準とする。
　マイクロ波供給手段２０は、一方端部３５がスロットアンテナ板１８の中心２８に接続される略丸棒状の内導体３２、および内導体３２と径方向のすき間３４を開けて内導体３２の外径側に設けられる略円筒状の外導体３３を含む同軸導波管３１を備える。すなわち、内導体３２の外周面３６と外導体３３の内周面３７とが対向するように内導体３２と外導体３３とを組み合わせて、同軸導波管３１が構成されている。同軸導波管３１は、図１中の紙面上下方向に延びるように設けられている。内導体３２および外導体３３はそれぞれ、別体で製造される。そして、内導体３２の径方向の中心と外導体３３の径方向の中心とを一致させるようにして組み合わされる。
　また、マイクロ波供給手段２０は、マイクロ波発生器１５に一方端部３８が接続される導波管３９と、マイクロ波のモードを変換するモード変換器４０とを含む。導波管３９は、横方向、具体的には、図１中の紙面左右方向に延びるように設けられている。なお、導波管３９としては、断面が円形状のものや断面が矩形状のものが使用される。
　マイクロ波発生器１５において発生させたマイクロ波は、導波管３９および同軸導波管３１を介して、処理容器１２内に伝播される。マイクロ波発生器１５において発生させるマイクロ波の周波数としては、例えば、２．４５ＧＨｚが選択される。
　例えば、マイクロ波発生器１５で発生させたＴＥモードのマイクロ波は、導波管３９内を図１中の矢印Ａ１で示す紙面左方向に伝播し、モード変換器４０によりＴＥＭモードへ変換される。そして、ＴＥＭモードへ変換されたマイクロ波は、同軸導波管３１内を図１中の矢印Ａ２で示す紙面下方向へ伝播する。具体的には、すき間３４が形成される内導体３２と外導体３３との間、および内導体３２とラジアル導波箱４３の内径側端部４７との間において、マイクロ波は伝播する。同軸導波管３１を伝播したマイクロ波は、マイクロ波伝播体１９内を径方向に伝播し、スロットアンテナ板１８に設けられた複数のスロット孔１７からマイクロ波透過窓１６に放射される。マイクロ波透過窓１６を透過したマイクロ波は、マイクロ波透過窓１６の直下に電界を生じさせ、処理容器１２内にプラズマを生成させる。
　さらにプラズマ処理装置１１は、側壁２２の開口側の上方端部の上方側に配置され、マイクロ波透過窓１６を上方側から押さえるマイクロ波透過窓押さえリング４１と、マイクロ波透過窓押さえリング４１の上方側に配置され、スロットアンテナ板１８等を上方側から押さえるアンテナ押さえ４２と、マイクロ波伝播体１９の上方側に配置され、マイクロ波伝播体１９等を冷却すると共に、マイクロ波のラジアル方向の導波路となるラジアル導波箱４３と、アンテナ押さえ４２とラジアル導波箱４３との間に介在するように配置され、処理容器１２内外で電磁界を遮蔽する電磁遮蔽弾力体４４と、スロットアンテナ板１８の外周部を固定する外周固定リング４５と、スロットアンテナ板１８の中心を固定する中心固定板４６とを備える。
　なお、マイクロ波透過窓１６の上方側の面のうち、径方向の中央には、中心固定板４６を受け入れるように、マイクロ波透過窓１６の上方側の面から板厚を減ずるように凹んだ中心固定板受け入れ凹部４９が設けられている。
　ラジアル導波箱４３は平板円板状である。ラジアル導波箱４３の中央には、同軸導波管３１を配置させるための開口が設けられている。ラジアル導波箱４３は、径方向の中心２９を、スロットアンテナ板１８の径方向の中心２８と一致させるようにして組み立てられる。
　ラジアル導波箱４３の内径側端部４７の上方側には、円筒状の外導体３３が配置される。ラジアル導波箱４３の内径側端部４７の上方側と外導体３３の下方側とが当接する構成である。この場合、外導体３３の内周面３７とラジアル導波箱４３の内周面５０とが連なって、内導体３２の外周面３６と外導体３３の内周面３７との径方向の長さ、および内導体３２の外周面３６とラジアル導波箱４３の内周面５０との径方向の長さが同じとなるように構成される。なお、上記したマイクロ波伝播体１９の内径側端部２７は、内導体３２と径方向において当接する構成となっており、マイクロ波伝播体１９の内径側端部２７の上方側には、内導体３２と外導体３３との間に形成されるすき間３４が位置することとなる。
　また、ラジアル導波箱４３の外周部分には、マイクロ波透過窓１６側にリング状に突出するマイクロ波伝播体位置決め部４８が設けられている。マイクロ波伝播体１９は、マイクロ波伝播体位置決め部４８により径方向に位置決めされる。マイクロ波伝播体位置決め部４８が設けられた径方向の位置において、外周固定リング４５は、スロットアンテナ板１８を固定する。
　また、ラジアル導波箱４３には、ラジアル導波箱４３の下面５１から板厚方向に凹んだラジアル導波箱凹部６１が設けられている。この実施形態においては、ラジアル導波箱凹部６１は、ラジアル導波箱４３を板厚方向に貫通している。ラジアル導波箱凹部６１は、マイクロ波伝播体１９側、すなわち、ラジアル導波箱４３の下面５１側に開口するように設けられる第一ラジアル導波箱凹部６２と、処理容器１２の外方側、すなわち、ラジアル導波箱４３の上面５３側に開口するように設けられ、第一ラジアル導波箱凹部６２よりも相対的に開口面積が大きい第二ラジアル導波箱凹部６３とを組み合わせるようにして形成される。第一ラジアル導波箱凹部６２と第二ラジアル導波箱凹部６３とは、それぞれ内径側および外径側に円弧面を有するように設けられている。第一ラジアル導波箱凹部６２と第二ラジアル導波箱凹部６３とは相似形である。ラジアル導波箱凹部６１は、第一ラジアル導波箱凹部６２および第二ラジアル導波箱凹部６３を、径方向の中心および周方向の中心を一致させるようにして組み合わせた形状である。第一ラジアル導波箱凹部６２と第二ラジアル導波箱凹部６３とは、下面５１および上面５３と略平行な平面から形成される平面部６４を介して連なった構成である。ラジアル導波箱凹部６１には、第一ラジアル導波箱凹部６２、第二ラジアル導波箱凹部６３、および平面部６４によって、段差が形成されている。
　ラジアル導波箱凹部６１は、周方向に間隔を開けて８個設けられる。具体的には、周方向において隣り合うラジアル導波箱凹部６１同士は、約４５度の間隔を開けて設けられる。この８個のラジアル導波箱凹部６１は、回転対称性を有し、この場合の回転軸は、８回転軸である。すなわち、ラジアル導波箱４３を、ラジアル導波箱４３の径方向の中心２９を中心として４５度回転させた場合に、同じ形状となる。
　ラジアル導波箱４３において、ラジアル導波箱凹部６１が設けられる位置は、ラジアル導波箱４３の外周面３０近傍であり、少なくとも、ラジアル導波箱４３の中心２９よりも外周面３０に近い側である。マイクロ波伝播体１９の上方側にラジアル導波箱４３を配置させた際に、ラジアル導波箱凹部６１、具体的には、第一ラジアル導波箱凹部６２の開口部分が、マイクロ波伝播体１９の上面５２で覆われる構成である。すなわち、ラジアル導波箱４３の中心２９から第一ラジアル導波箱凹部６２までの径方向の長さは、マイクロ波伝播体１９の中心からマイクロ波伝播体１９の外周面までの径方向の長さよりも短く構成されている。
　ここで、プラズマ処理装置１１は、マイクロ波伝播体１９に対向するラジアル導波箱４３の下面５１の周方向の一部を凹ませて、ラジアル導波箱４３の下面５１の周方向の一部とラジアル導波箱４３に対向するマイクロ波伝播体１９の上面５２との板厚方向の長さを変更する変更手段として、ラジアル導波箱凹部６１に収容可能であって、下方側端部を構成する下方側端面６０がラジアル導波箱４３の下面５１の一部を構成するスタブ部材５６を含む。
　スタブ部材５６は、相似形であって大きさの異なる２つの円弧状部材を接合した形状である。具体的には、スタブ部材５６は、円弧状部材からなる第一部材５７と、円弧状部材からなり相対的に第一部材５７よりも大きさの大きい第二部材５８とからなり、互いの円弧状に延びる面同士を、互いの周方向および径方向の中心を一致させて接合した形状である。第一部材５７の下方側端部を構成する下方側端面６０は平らで、水平方向に延びる面である。第一部材５７と第二部材５８とを接合した接合面を含む平面部５９についても平らで、水平方向に延びる面である。この平面部５９が上記したラジアル導波箱凹部６１に収容される際に平面部６４と係合する係合部を構成する。なお、このスタブ部材５６の材質としては、金属または絶縁体から構成される。
　上記したように、スタブ部材５６は、ラジアル導波箱凹部６１に収容される。具体的には、第一ラジアル導波箱凹部６２内に第一部材５７が位置し、第二ラジアル導波箱凹部６３に第二部材５８が位置するように、スタブ部材５６はラジアル導波箱凹部６１に収容される。この場合、ラジアル導波箱凹部６１の段差を構成する平面部６４に、スタブ部材５６の平面部５９を当接させて引掛け、係合させるようにして収容される。
　ここで、ラジアル導波箱４３の下面５１の周方向の一部とラジアル導波箱４３に対向するマイクロ波伝播体１９の上面５２との板厚方向の長さを変更するには、スタブ部材５６に含まれる第一部材５７の軸方向の長さ、具体的には、図２中の長さ寸法Ｌ１で示すように、平面部５９から第一部材５７の下方側端面６０までの軸方向の長さが異なるスタブ部材５６を複数準備し、要求に応じて、第一部材５７の軸方向の長さが適したスタブ部材５６を選択してラジアル導波箱凹部６１に収容する。このようにして、ラジアル導波箱４３の下面５１の周方向の一部、ここでは、ラジアル導波箱４３の下面５１の一部を構成するスタブ部材５６の下方側端面６０とラジアル導波箱４３に対向するマイクロ波伝播体１９の上面５２との板厚方向の長さを変更する。この場合、スタブ部材５６の下方側端面６０とラジアル導波箱４３に対向するマイクロ波伝播体１９の上面５２との板厚方向の長さは、図２中の長さ寸法Ｌ２で示される。
　このようなプラズマ処理装置１１によると、製造時等において同軸導波管３１の内導体３２の中心と外導体３３の中心とがずれたり、プロセス条件が変わった場合でも、マイクロ波透過窓内を伝播するマイクロ波の位相を調整するマイクロ波位相調整手段により、マイクロ波伝播体内を径方向に伝播するマイクロ波の節の位置を調整することができる。具体的には、マイクロ波伝播体１９に対向するラジアル導波箱４３の下面５１の周方向の一部を凹ませて、ラジアル導波箱４３の下面５１の周方向の一部とラジアル導波箱４３に対向するマイクロ波伝播体１９の上面５２との板厚方向の長さを変更する変更手段により、マイクロ波伝播体１９内を径方向に伝播するマイクロ波の節の位置を調整することができる。したがって、スロットアンテナ板１８に設けられたスロット孔１７から放射されるマイクロ波の周方向および／または径方向における強度を調整し、マイクロ波透過窓１６の下方側に形成される電磁界分布の周方向および／または径方向における偏りをなくして、発生させるプラズマを周方向および／または径方向において均一にすることができる。その結果、被処理基板Ｗの面内における処理を均一にすることができる。なお、このような変更手段によるマイクロ波の節の位置の調整の原理については、後述する。
　なお、上記の実施の形態においては、マイクロ波伝播体１９の上面５２は、第一ラジアル導波箱凹部６２の開口部分を覆うよう構成することとしたが、これに限らず、マイクロ波伝播体１９の上面５２は、第一ラジアル導波箱凹部６２の開口部分を覆わないよう構成してもよい。すなわち、第一ラジアル導波箱凹部６２の下方側において、ラジアル導波箱４３とスロットアンテナ板１８との軸方向の間に、すき間を形成するよう構成してもよい。
　図６は、この場合におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、図１に示す断面に相当する。図７は、図６に示すプラズマ処理装置に備えられるマイクロ波伝播体およびラジアル導波箱を、図６中の矢印ＶＩＩの方向から見た図である。なお、図６は、図１に示すプラズマ処理装置とマイクロ波伝播体およびスタブ部材を除いて同じ構成であり、図６中、図１と同一の部材については、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
　図６および図７を参照して、この発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置６６に備えられるマイクロ波伝播体は、上記した図１に示すプラズマ処理装置１１に備えられるマイクロ波伝播体よりも、その径が小さく構成されている。そして、マイクロ波伝播体６７とラジアル導波箱４３とを組み合わせた際に、径方向において、マイクロ波伝播体６７の外周面６８は、ラジアル導波箱４３に設けられた第一ラジアル導波箱凹部６２よりも内径側に位置するよう構成されている。このような構成においては、第一ラジアル導波箱凹部６２の下方側、具体的には、第一ラジアル導波箱凹部６２とスロットアンテナ板１８の上面６９との軸方向の間に、すき間７０が形成される。
　このように構成することによっても、上記したプラズマ処理装置１１と同様の効果を奏することができる。この場合、スタブ部材５６とマイクロ波伝播体６７との干渉の問題、具体的には、スタブ部材５６に含まれる第一部材の下方側端面が、マイクロ波伝播体と接触するか否かを考慮せずに、スタブ部材５６をラジアル導波箱凹部６１に収容させることができる。図６においては、左側に設けられるスタブ部材５４について、第一部材５５の軸方向の長さが、第一ラジアル導波箱凹部６２の軸方向の長さよりも長いものを選択しており、第一部材５５の先端領域を、すき間７０に位置させるようにしている。
　また、上記の実施の形態において、マイクロ波伝播体には、ラジアル導波箱凹部に対向する位置に、ラジアル導波箱に対向する面から凹み、スタブ部材を受け入れ可能なスタブ部材受け入れ凹部が設けられる構成としてもよい。また、径方向において、ラジアル導波箱凹部は、ラジアル導波箱の外周面の近くに設けることとしたが、これに限らず、径方向の中央側に設けることとしてもよい。さらに、ラジアル導波箱に設けるラジアル導波箱凹部は、円弧状に延びる形状としたが、これに限らず、例えば、周方向に延びる略矩形状であってもよい。
　図８は、この場合におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、図１に示す断面に相当する。図９は、図８に示すプラズマ処理装置に備えられるラジアル導波箱を、図８中の矢印ＩＸの方向から見た図であり、図５に相当する。図１０は、図８に示すプラズマ処理装置に備えられるマイクロ波伝播体を、図８中の矢印ＩＸの方向から見た図である。なお、図８は、図１に示すプラズマ処理装置とラジアル導波箱、マイクロ波伝播体およびスタブ部材を除いて同じ構成であり、図８中、図１と同一の部材については、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
　図８～図１０を参照して、この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置７１に備えられるラジアル導波箱７２には、ラジアル導波箱凹部７３が設けられている。ラジアル導波箱凹部７３は、径方向において、ラジアル導波箱７２の中心とラジアル導波箱７２の外周面７４との略中央となるように設けられている。また、マイクロ波伝播体７５についても、ラジアル導波箱７２とマイクロ波伝播体７５とを組み合わせた際に、ラジアル導波箱凹部７３に対向する位置に、スタブ部材受け入れ凹部７６が設けられている。スタブ部材受け入れ凹部７６は、マイクロ波伝播体７５の上面７７から板厚方向に真直ぐに凹んだ形状である。すなわち、上記したラジアル導波箱凹部７３のように、段差を有しない構成である。スタブ部材受け入れ凹部７６の深さについては、上面７７から底面７８までの軸方向の長さが、マイクロ波伝播体７５の総板厚の半分程度である。スタブ部材受け入れ凹部７６の開口面積は、ラジアル導波箱凹部７３に備えられる第一ラジアル導波箱凹部７９の開口面積と、略同等の大きさである。スタブ部材受け入れ凹部７６は、スタブ部材８０を受け入れ可能に構成されている。
　また、ラジアル導波箱凹部７３は、ラジアル導波箱７２を下方側から見た場合に、略矩形状に開口した形状である。すなわち、ラジアル導波箱凹部７３を構成する面に円弧面は含まれず、４つの平面で構成されている。同様に、スタブ部材受け入れ凹部７６を構成する軸方向に延びる４つの面についても、いずれも平面であって、スタブ部材受け入れ凹部７６を板厚方向から見た場合に、スタブ部材受け入れ凹部７６は略矩形状に開口した形状である。
　プラズマ処理装置７１に備えられるスタブ部材８０としても、上記したラジアル導波箱凹部７３に収容され、スタブ部材受け入れ凹部７６に受け入れられる形状として、第一部材および第二部材はいずれも平面から構成されている。具体的には、相似形で大きさの異なる２つの直方体を接合した形状となる。
　このように構成することによっても、上記した図１に示すプラズマ処理装置１１と同様の効果を奏することができる。この場合についても、上記した図６に示すプラズマ処理装置６６と同様、スタブ部材８０の軸方向におけるマイクロ波伝播体７５との干渉の問題を回避することができる。
　ここで、本願発明の原理について説明する。図１１は、プラズマ処理装置のうち、ラジアル導波箱、マイクロ波伝播体およびスロットアンテナ板の一部を拡大して示す概略断面図である。理解の容易の観点から、スロットアンテナ板の板厚を誇張して大きく図示し、かつ、一部を簡略化して図示している。
　図１１を参照して、プラズマ処理装置は、上記した構成と同様に、複数のスロット孔８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄが設けられたスロットアンテナ板８３と、スロットアンテナ板８３の上方側に配置されるマイクロ波伝播体８２と、マイクロ波伝播体８２の上方側に配置されるラジアル導波箱８１とを備える。マイクロ波伝播体８２の上面８５ａは、全面において、ラジアル導波箱８１の下面８５ｂと当接している。マイクロ波伝播体８２の径方向中央側に導入されたマイクロ波は、マイクロ波伝播体８２内を径方向に伝播する。径方向に伝播するマイクロ波は、マイクロ波伝播体８２の外周面の外径側に位置するラジアル導波箱８１の終端壁面８６ａで反射し、図１１中の点線８７で示すような振幅で定在波を形成する。この定在波の位相は、終端壁面８６ａを基準とするものである。この基準を基に定在波が形成され、マイクロ波の腹８８の位置が決まる。ここで、定在波の腹８８の位置が、スロット孔８４ａ～８４ｄの位置と一致すれば、このスロット孔８４ａ～８４ｄから放射されるマイクロ波の強度が高くなる。一方、定在波の腹８８の位置がスロット孔８４ａ～８４ｄの位置と一致しなければ、このスロット孔８４ａ～８４ｄから放射されるマイクロ波の強度が低くなる。図１１においては、外周側に設けられるスロット孔８４ａ、８４ｂと定在波の腹８８の位置が一致し、内周側に設けられるスロット孔８４ｃ、８４ｄと定在波の腹８８の位置が一致していない状態である。
　ここで、図１２に示すように、ラジアル導波箱８１の外周側にラジアル導波箱凹部８９およびスタブ部材９０を設けると、マイクロ波伝播体８２の上面８５ａとラジアル導波箱８１の下面８５ｂとの当接状態が変わり、これに伴って定在波の一部の位相が変化して、マイクロ波伝播体８２内に形成される定在波の腹８８の一部の位置が径方向に移動する。図１２においては、外周側に設けられるスロット孔８４ａ、８４ｂと定在波の腹８８の位置が一致せず、内周側に設けられるスロット孔８４ｃ、８４ｄと定在波の腹８８の位置が一致する状態となる。
　また、図１３に示すように、ラジアル導波箱８１の径方向中央にラジアル導波箱凹部８９およびスタブ部材９０を設けても、マイクロ波伝播体８２の上面８５ａとラジアル導波箱８１の下面８５ｂとの当接状態が変わり、これに伴って定在波の一部の位相が変化して、マイクロ波伝播体８２内に形成される定在波の腹８８の一部の位置が径方向に移動する。この場合、終端壁面８６ａからラジアル導波箱８１に設けられたラジアル導波箱凹部８９の外周側壁面８６ｂまでの領域Ｓについては、マイクロ波伝播体８２の上面８５ａとラジアル導波箱８１の下面８５ｂとの当接状態が変化しないため、定在波の位相状態、具体的には、定在波の腹８８の位置は移動しない。ラジアル導波箱凹部８９が設けられた内径側の領域において、定在波の腹の位置が移動することになる。図１３においては、外周側および内周側に設けられるスロット孔８４ａ～８４ｄと定在波の腹８８の位置が全て一致する状態となる。
　このようにして、周方向に複数設けられたラジアル導波箱凹部およびスタブ部材によって、定在波の腹の径方向の位置を調整して、スロット孔８４ａ～８４ｄから放射されるマイクロ波の強度を周方向および／または径方向において調整するものである。本願発明は、このような原理に基づくものであると考える。なお、図６に示すように、マイクロ波伝播体の外径側にスタブ部材の先端領域が配置される状態については、スタブ部材の内周側の面が、マイクロ波を反射させる壁面となることになる。すなわち、マイクロ波の外周側の反射面の径方向の位置を変化させて、定在波の位相状態を調整するものである。
　ここで、上記した実施形態においては、スロット孔の位置と定在波の腹の位置を一致させるように調整することとしたが、これに限らず、例えば、要求に応じ、スロット孔の位置と定在波の腹の位置とを一致させないよう、すなわち、ずらせるように調整する場合にも、もちろん適用される。
　なお、本願発明に係るプラズマ処理装置を、以下のように構成してもよい。図１４は、本願発明に係るプラズマ処理装置において、ラジアル導波箱、マイクロ波伝播体およびスロットアンテナ板の一部を拡大して示す断面図であり、図１１に示す場合に相当する。図１４を参照して、プラズマ処理装置は、複数のスロット孔９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄ、９４ｅ、９４ｆが設けられたスロットアンテナ板９３と、スロットアンテナ板９３の上方側に配置されるマイクロ波伝播体９２と、マイクロ波伝播体９２の上方側に設けられ、外周側および径方向中央にラジアル導波箱凹部９５ａ、９５ｂが設けられたラジアル導波箱９１とを備える。ラジアル導波箱凹部９５ａ、９５ｂにはそれぞれ図４に示す形状と同じ形状のスタブ部材９６ａ、９６ｂが備えられている。このような構成であってもよい。すなわち、径方向の中心から外周側に向かって、径方向に２つのラジアル導波箱凹部を設ける構成としてもよい。
　もちろん、図１５に示すように、マイクロ波伝播体９２には、ラジアル導波箱凹部９５ａ、９５ｂに対向する位置に、ラジアル導波箱９１に対向する上面９８から凹み、スタブ部材９６ａ、９６ｂを受け入れ可能なスタブ部材受け入れ凹部９７ａ、９７ｂが設けられる構成としてもよい。ここで、スタブ部材受け入れ凹部９７ａ、９７ｂは、マイクロ波伝播体９２を板厚方向に貫通する構成としている。この場合、スタブ部材受け入れ凹部９７ａ、９７ｂは、スロットアンテナ板９３に設けられたスロット孔９４ａ～９４ｆを避けた領域に設けられることが好ましい。こうすることにより、スロット孔９４ａ～９４ｆ近辺における異常放電の問題を回避することができる。
　ここで、ラジアル導波箱凹部９５ａ、９５ｂの径方向の長さは、１ｍｍ以上であって、マイクロ波の波長の半分以上であることが好ましい。こうすることにより、より効率的にマイクロ波の振幅の腹の位置を調整することができる。再び図１４を参照して、上記したラジアル導波箱凹部９５ａの径方向の長さは、長さ寸法Ｗで表される。
　また、ラジアル導波箱凹部９５ａ、９５ｂの周方向の長さは、５ｍｍ以上であることが好ましい。図１６は、ラジアル導波箱９１の一部を、図１４中のＸＶＩ－ＸＶＩ断面で切断した場合の断面図である。ラジアル導波箱凹部９５ａの周方向の長さ寸法については、図１６中の長さ寸法Ｍで示される。
　ここで、変更手段については、スタブ部材９６ａ、９６ｂの下方側端部とマイクロ波伝播体９２の上面９８との板厚方向の長さを、０．０２ｍｍ以上、ラジアル導波箱凹部９５ａ、９５ｂの径方向の長さの２倍以下の長さに変更可能であることが好ましい。スタブ部材９６ａの下方側端部とマイクロ波伝播体９２の上面９８との板厚方向の長さとは、図１４中の長さ寸法Ｈで表されるものであり、図２中のＬ２に相当するものである。
　さらに、ラジアル導波箱凹部９５ａ、９５ｂの径方向の位置は、内周側スロット孔群と外周側スロット孔群との間であることが好ましい。具体的には、図１４中の一点鎖線９９で示すラジアル導波箱凹部９５ｂの径方向の中央を通る線が、スロット孔９４ｅ、９４ｆから構成される内周側スロット孔群よりも外径側に配置されるようにする。
　ここで、マイクロ波透過窓と発生させるプラズマの界面に形成される電磁界強度の比率について、ラジアル導波箱凹部の軸方向の長さと径方向の長さの比との関係を示す。図１７は、電磁界強度比と、ラジアル導波箱凹部の軸方向の長さと径方向の長さの比との関係を示すグラフである。図１７において、縦軸は、電磁界強度比を示し、横軸は、ラジアル導波箱凹部の軸方向の長さと径方向の長さの比を示す。横軸は、軸方向の長さを径方向の長さで割った比率を示す。また、縦軸の電磁界強度比については、外径側の電磁界強度を内径側の電磁界強度で割った比率を示し、ラジアル導波箱凹部の軸方向の長さと径方向の長さの比が、０．２５、すなわち、径方向の長さが４ｍｍで軸方向の長さが１ｍｍであった場合のラジアル導波箱凹部を基準とした比率で示している。
　図１７を参照して、軸方向の長さが径方向の長さに比べて短くなると、電磁界強度比は低くなっていく。逆に、軸方向の長さが径方向の長さに比べて長くなると、電磁界強度比は高くなっていく。このグラフを参考にして、ラジアル導波箱凹部の軸方向の長さを調整し、電磁界強度の分布の周方向および／または径方向における偏りをなくすようにする。
　また、上記の実施の形態においては、マイクロ波の位相を調整する手段として、マイクロ波伝播体に対向するラジアル導波箱の下面の周方向の一部を凹ませて、ラジアル導波箱の下面の周方向の一部とラジアル導波箱に対向するマイクロ波伝播体の上面との板厚方向の長さを変更することとしたが、これに限らず、マイクロ波伝播体の板厚方向の少なくともいずれか一方の面の一部に凹部または凸部が設け、これによりマイクロ波の位相を調整することとしてもよい。
　図１８は、この場合におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。また、図１９は、図１８に示すプラズマ処理装置に備えられるマイクロ波伝播体を、図１８中の矢印ＸＩＸの方向から見た図である。なお、図１８は、図１に示すプラズマ処理装置とマイクロ波伝播体およびラジアル導波箱を除いて同じ構成であり、図１８中、図１と同一の部材については、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
　図１８および図１９を参照して、この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置１００ａに備えられるマイクロ波伝播体１００ｂは、マイクロ波透過窓１６に対向する面１００ｄからラジアル導波箱１００ｃに対向する面１００ｅまで板厚方向に貫通するマイクロ波伝播体凹部１００ｆが設けられている。マイクロ波伝播体凹部１００ｆは、矢印ＸＩＸの方向から見た場合に、その外形形状が略矩形状である。マイクロ波伝播体凹部１００ｆは、周方向に等配に８個設けられている。マイクロ波伝播体凹部１００ｆは、マイクロ波伝播体１００ｂの中心を中心として、回転対称性を有する。
　このように構成することによっても、上記と同様の原理により、マイクロ波伝播体１００ｂ内部を径方向に伝播するマイクロ波の腹の位置を調整して、マイクロ波透過窓１６の内部におけるマイクロ波の位相を調整することができる。
　すなわち、この発明に係るプラズマ処理装置は、上部側が開口しており、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、処理容器内にプラズマ処理用のガスを供給するガス供給部と、処理容器内に配置され、その上に被処理基板を保持する保持台と、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、板状であって、処理容器の開口を覆うように配置されて処理容器を密封すると共に、マイクロ波を処理容器内へ透過させるマイクロ波透過窓と、複数のスロット孔が設けられており、マイクロ波透過窓の上方側に配置され、マイクロ波をマイクロ波透過窓に放射するスロットアンテナ板と、板状であって、板厚方向の少なくともいずれか一方の面の一部にマイクロ波透過窓内を伝播するマイクロ波の位相を調整する凹部または凸部が設けられ、スロットアンテナ板の上方側に配置され、マイクロ波を径方向に伝播させるマイクロ波伝播体と、板状であって、マイクロ波伝播体の上方側に配置され、マイクロ波のラジアル方向の導波路となるラジアル導波箱と、マイクロ波発生器により発生させたマイクロ波をスロットアンテナ板に供給するマイクロ波供給手段とを備える。
　また、この発明に係るマイクロ波伝播体は、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、マイクロ波を処理容器内へ透過させるマイクロ波透過窓とを備えるプラズマ処理装置に用いられるマイクロ波伝播体であって、板状であって、板厚方向の少なくともいずれか一方の面の一部にマイクロ波透過窓内を伝播するマイクロ波の位相を調整する凹部または凸部が設けられており、マイクロ波を径方向に伝播させる。
　このようなマイクロ波伝播体においても、マイクロ波の位相を調整する凹部または凸部により、マイクロ波伝播体内を径方向に伝播するマイクロ波の節の位置を調整することができる。したがって、スロットアンテナ板に設けられたスロット孔から放射されるマイクロ波の周方向および／または径方向における強度を調整し、マイクロ波透過窓の下方側に形成される電磁界分布の周方向および／または径方向における偏りをなくして、発生させるプラズマを周方向および／または径方向において均一にすることができる。その結果、被処理基板の面内における処理を均一にすることができる。
　なお、図１８および図１９に示す実施例においては、マイクロ波伝播体凹部は、板厚方向に貫通する構成としたが、これに限らず、板厚方向の少なくともいずれか一方の面の一部に設けられていてもよい。すなわち、マイクロ波伝播体凹部は、板厚方向に貫通せず、いずれか一方の面から凹んだ構成としてもよい。この場合、凹部ではなく凸部を設けるようにしても、同様の効果が得られる。凹部または凸部が設けられる径方向の位置は、内周側スロット孔群と外周側スロット孔群との間であることが好ましい。また、凹部または凸部は、マイクロ波伝播体の径方向の中心を中心とした回転対称性を有するよう構成することが好ましい。
　なお、上記の実施の形態においては、ラジアル導波箱凹部およびスタブ部材については、周方向に間隔を開けて８個設けることとしたが、この数に限定されない。ここで、４個、６個、１２個、１６個等、回転対称性を有する数を設けることが好ましい。さらに、回転対称性については、スロットアンテナ板に設けられたスロット孔の回転対象数の約数とすることが好ましい。また、ラジアル導波箱凹部は、１つであって、環状に連なる構成であってもよい。この個数等の要件については、マイクロ波伝播体に設けられる凹部または凸部についても適用される。
　また、上記の実施の形態においては、ラジアル導波箱凹部は、段差を有するよう構成することとしたが、これに限らず、ラジアル導波箱凹部は、板厚方向に真直ぐに貫通する貫通孔のような構成としてもよい。この場合、ラジアル導波箱凹部に収容させるスタブ部材の外径寸法とラジアル導波箱凹部の内径寸法とを調整し、ラジアル導波箱凹部にスタブ部材を嵌合させるようにする。そして、スタブ部材の軸方向の移動により、上記した長さを変更可能なように構成してもよい。
　なお、上記の実施の形態においては、ラジアル導波箱凹部は、ラジアル導波箱を板厚方向に貫通するように設けることとしたが、これに限らず、ラジアル導波箱凹部は、ラジアル導波箱の下面から所定の長さ分だけ凹んだ構成としてもよい。
　また、上記の実施の形態においては、変更手段として、第一部材の軸方向の長さの異なるスタブ部材を複数準備し、要求に応じて、第一部材の軸方向の長さが適したスタブ部材を選択してラジアル導波箱凹部に収容することとしたが、これに限らず、第一部材の軸方向の長さ、具体的には、接合面を含む平面部からの第一部材の軸方向への突出量を変更可能とし、要求に応じて、第一部材の軸方向への突出量を調整して、長さを変更することとしてもよい。
　以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
　この発明に係るプラズマ処理装置およびマイクロ波伝播体は、プラズマ処理する際に、被処理基板の面内において均一な処理が要求される場合に有効に利用される。
　１１，６６，７１，１００ａ　プラズマ処理装置、１２　処理容器、１３　ガス供給部、１４　保持台、１５　マイクロ波発生器、１６　マイクロ波透過窓、１７，８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ，９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆ　スロット孔、１８，８３，９３　スロットアンテナ板、１９，６７，７５，８２，９２，１００ｂ　マイクロ波伝播体、２０　マイクロ波供給手段、２１　底部、２２　側壁、２３　排気孔、２４　Ｏリング、２５，３０，３６，３７，５０，５１，５２，５３，６０，６８，６９，７４，７７，７８，８５ａ，８５ｂ，９８，１００ｄ，１００ｅ　面、２６ａ　内周側スロット孔群、２６ｂ　外周側スロット孔群、２７，３５，３８，４７　端部、２８，２９　中心、３１　同軸導波管、３２　内導体、３３　外導体、３４，７０　すき間、３９　導波管、４０　モード変換器、４１　マイクロ波透過窓押さえリング、４２　アンテナ押さえ、４３，７２，８１，９１，１００ｃ　ラジアル導波箱、４４　電磁遮蔽弾力体、４５　外周固定リング、４６　中心固定板、４８　マイクロ波伝播体位置決め部、４９　中心固定板受け入れ凹部、５４，５６，８０，９０，９６ａ，９６ｂ　スタブ部材、５５，５７　第一部材、５８　第二部材、５９，６４　平面部、６１，７３，８９，９５ａ，９５ｂ　ラジアル導波箱凹部、６２，７９　第一ラジアル導波箱凹部、６３　第二ラジアル導波箱凹部、７６，９７ａ，９７ｂ　スタブ部材受け入れ凹部、８６ａ，８６ｂ　壁面、８７，９９　線、８８　腹、１００ｆ　マイクロ波伝播体凹部。

Claims (20)

  1. 上部側が開口しており、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、
    　前記処理容器内にプラズマ処理用のガスを供給するガス供給部と、
    　前記処理容器内に配置され、その上に前記被処理基板を保持する保持台と、
    　プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、
    　板状であって、前記処理容器の開口を覆うように配置されて前記処理容器を密封すると共に、マイクロ波を前記処理容器内へ透過させるマイクロ波透過窓と、
    　複数のスロット孔が設けられており、前記マイクロ波透過窓の上方側に配置され、マイクロ波を前記マイクロ波透過窓に放射するスロットアンテナ板と、
    　板状であって、前記スロットアンテナ板の上方側に配置され、マイクロ波を径方向に伝播させるマイクロ波伝播体と、
    　板状であって、前記マイクロ波伝播体の上方側に配置され、マイクロ波のラジアル方向の導波路となるラジアル導波箱と、
    　前記マイクロ波発生器により発生させたマイクロ波を前記スロットアンテナ板に供給するマイクロ波供給手段と、
    　前記マイクロ波透過窓内を伝播するマイクロ波の位相を調整するマイクロ波位相調整手段とを備える、プラズマ処理装置。
  2. 前記マイクロ波位相調整手段は、前記マイクロ波伝播体に対向する前記ラジアル導波箱の下面の周方向の一部を凹ませて、前記ラジアル導波箱の下面の周方向の一部と前記ラジアル導波箱に対向する前記マイクロ波伝播体の上面との板厚方向の長さを変更する変更手段を備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記ラジアル導波箱には、前記ラジアル導波箱の下面から板厚方向に凹んだラジアル導波箱凹部が設けられており、
    　前記変更手段は、前記ラジアル導波箱凹部に収容可能であって、下方側の端部が前記ラジアル導波箱の下面の一部を構成するスタブ部材を含む、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記ラジアル導波箱凹部は、周方向に間隔を開けて複数設けられる、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 複数の前記ラジアル導波箱凹部は、前記ラジアル導波箱の径方向の中心を中心とした回転対称性を有する、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記ラジアル導波箱凹部は、前記ラジアル導波箱を板厚方向に貫通する、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記スタブ部材は、前記ラジアル導波箱凹部と係合する係合部を含む、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記変更手段は、前記スタブ部材の下方側端部と前記マイクロ波伝播体の上面との板厚方向の長さを、０．０２ｍｍ以上、前記ラジアル導波箱凹部の径方向の長さの２倍以下の長さに変更可能である、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記ラジアル導波箱凹部の径方向の長さは、１ｍｍ以上であって、前記マイクロ波の波長の半分以上である、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記ラジアル導波箱凹部の周方向の長さは、５ｍｍ以上である、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記スロットアンテナ板には、内周側に配置され、複数の前記スロット孔から構成される内周側スロット孔群と、径方向に間隔を開けて前記内周側スロット群の外周側に配置され、複数の前記スロット孔から構成される外周側スロット孔群とが設けられており、
    　前記ラジアル導波箱凹部が設けられる径方向の位置は、前記内周側スロット孔群と前記外周側スロット孔群との間である、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記マイクロ波伝播体には、前記ラジアル導波箱凹部に対向する位置に、前記ラジアル導波箱に対向する面から凹み、前記スタブ部材を受け入れ可能なスタブ部材受け入れ凹部が設けられる、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  13. 前記スタブ部材受け入れ凹部は、前記マイクロ波伝播体を板厚方向に貫通しており、前記スロット孔を避けた領域に設けられる、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
  14. 前記マイクロ波位相調整手段は、板厚方向の少なくともいずれか一方の面の一部に凹部または凸部が設けられた前記マイクロ波伝播体を含む、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  15. 前記凹部または凸部は、周方向に間隔を開けて複数設けられる、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
  16. 複数の前記凹部または凸部は、前記マイクロ波伝播体の径方向の中心を中心とした回転対称性を有する、請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
  17. 前記凹部は、前記マイクロ波伝播体を板厚方向に貫通する、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
  18. 前記スロットアンテナ板には、内周側に配置され、複数の前記スロット孔から構成される内周側スロット孔群と、径方向に間隔を開けて前記内周側スロット群の外周側に配置され、複数の前記スロット孔から構成される外周側スロット孔群とが設けられており、
    　前記凹部または凸部が設けられる径方向の位置は、前記内周側スロット孔群と前記外周側スロット孔群との間である、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
  19. 上部側が開口しており、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、
    　前記処理容器内にプラズマ処理用のガスを供給するガス供給部と、
    　前記処理容器内に配置され、その上に前記被処理基板を保持する保持台と、
    　プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、
    　板状であって、前記処理容器の開口を覆うように配置されて前記処理容器を密封すると共に、マイクロ波を前記処理容器内へ透過させるマイクロ波透過窓と、
    　複数のスロット孔が設けられており、前記マイクロ波透過窓の上方側に配置され、マイクロ波を前記マイクロ波透過窓に放射するスロットアンテナ板と、
    　板状であって、板厚方向の少なくともいずれか一方の面の一部に前記マイクロ波透過窓内を伝播するマイクロ波の位相を調整する凹部または凸部が設けられ、前記スロットアンテナ板の上方側に配置され、マイクロ波を径方向に伝播させるマイクロ波伝播体と、
    　板状であって、前記マイクロ波伝播体の上方側に配置され、マイクロ波のラジアル方向の導波路となるラジアル導波箱と、
    　前記マイクロ波発生器により発生させたマイクロ波を前記スロットアンテナ板に供給するマイクロ波供給手段とを備える、プラズマ処理装置。
  20. その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、マイクロ波を前記処理容器内へ透過させるマイクロ波透過窓とを備えるプラズマ処理装置に用いられるマイクロ波伝播体であって、
    　板状であって、板厚方向の少なくともいずれか一方の面の一部に前記マイクロ波透過窓内を伝播するマイクロ波の位相を調整する凹部または凸部が設けられており、マイクロ波を径方向に伝播させる、マイクロ波伝播体。
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