JP2025093439A

JP2025093439A - プラズマ処理装置、プラズマ源およびプラズマ制御方法

Info

Publication number: JP2025093439A
Application number: JP2023209074A
Authority: JP
Inventors: 和史金子; Kazufumi Kaneko; 聡川上; Satoshi Kawakami
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2023-12-12
Filing date: 2023-12-12
Publication date: 2025-06-24
Also published as: WO2025126846A1

Abstract

【課題】熱、電磁波およびイオンの影響を抑制しつつ、高密度ラジカルを生成することができるプラズマ処理装置等を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、処理室と、基板保持部と、プラズマ源と、を有する。処理室は、基板の処理空間を提供する。基板保持部は、処理室内で基板を保持する。プラズマ源は、プラズマを処理室内に供給するように構成され、ガス供給部と、配管と、電磁波発生器と、電磁波供給部と、共振器配列構造体と、を備える。ガス供給部は、原料ガスを供給する。配管は、ガス供給部と処理室とを接続する。電磁波発生器は、配管内に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させる。電磁波供給部は、配管に設けられた誘電体窓を介して、電磁波を配管内に供給する。共振器配列構造体は、電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが電磁波の波長よりも小さく、同一平面の方向に配置された複数の共振器を含む。
【選択図】図２

Description

本開示は、プラズマ処理装置、プラズマ源およびプラズマ制御方法に関する。

特許文献１には、複数のアンテナと、複数のアンテナの間に間隔を設けて配置された複数の結合防止素子と、を有し、複数の結合防止素子のそれぞれは、チャンバ内にてグランド面を構成する天壁に接続された第１の部材と、第１の部材の先端又はその近傍に接続された第２の部材と、を有する、アレーアンテナが開示されている。また、特許文献２に開示されている方法は、反応チャンバに基板を提供することと、基板上に第１の厚さの炭化ケイ素膜を堆積させることと、第１の厚さの炭化ケイ素膜が高密度化されるリモート水素プラズマ処理に第１の厚さの炭化ケイ素膜を曝すことと、第１の厚さの炭化ケイ素膜の上に第２の厚さの炭化ケイ素膜を堆積させることと、第２の厚さの炭化ケイ素膜が高密度化されるリモート水素プラズマ処理に第２の厚さの炭化ケイ素膜を曝すことと、を含む。

特開２０２１－１１４３６０号公報特表２０２０－５０２７９７号公報

本開示は、熱、電磁波およびイオンの影響を抑制しつつ、高密度ラジカルを生成することができるプラズマ処理装置、プラズマ源およびプラズマ制御方法を提供する。

本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、処理室と、基板保持部と、プラズマ源と、を有する。処理室は、基板の処理空間を提供するように構成される。基板保持部は、処理室内で基板を保持するように構成される。プラズマ源は、プラズマを処理室内に供給するように構成され、ガス供給部と、配管と、電磁波発生器と、電磁波供給部と、共振器配列構造体と、を備える。ガス供給部は、原料ガスを供給するように構成される。配管は、ガス供給部と処理室とを接続するように構成される。電磁波発生器は、配管内に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させるように構成される。電磁波供給部は、配管に設けられた誘電体窓を介して、電磁波を配管内に供給するように構成される。共振器配列構造体は、電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが電磁波の波長よりも小さく、同一平面の方向に配置された複数の共振器を含むように構成される。

本開示によれば、熱、電磁波およびイオンの影響を抑制しつつ、高密度ラジカルを生成することができる。

図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示すブロック図である。図２は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図３は、第１実施形態に係るノズルの構成の一例を示す図である。図４は、第１実施形態に係るリモートプラズマ源における配管の一例を示す断面図である。図５は、第１実施形態に係る共振器配列構造体の構成の一例を示す図である。図６は、図５のＡ－Ａ断面の一例を示す断面図である。図７は、第１実施形態に係る共振器単体の平面およびＢ－Ｂ断面の一例を示す図である。図８は、図７のＣ－Ｃ断面の一例を示す断面図である。図９は、図７のＤ－Ｄ断面の一例を示す断面図である。図１０は、共振器のＳ２１値と電磁波の周波数との関係の一例を示す図である。図１１は、第１実施形態に係る共振器の共振周波数の算出の一例を示す説明図である。図１２は、変形例１に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図１３は、変形例２に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図１４は、変形例３に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図１５は、変形例４に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図１６は、変形例５に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図１７は、変形例５に係る共振器配列構造体近傍の断面の一例を示す図である。図１８は、変形例５に係る共振器配列構造体を配管の上流方向から見た構成の一例を示す平面図である。図１９は、図１８のＦ－Ｆ断面の一例を示す断面図である。図２０は、変形例５に係る共振器単体の平面およびＧ－Ｇ断面の一例を示す図である。図２１は、図２０のＩ－Ｉ断面の一例を示す断面図である。図２２は、図２０のＪ－Ｊ断面の一例を示す断面図である。図２３は、リング部材の位置とプラズマ生成領域との関係の一例を示す図である。図２４は、リング部材の位置とプラズマ生成領域との関係の一例を示す図である。図２５は、シールドの位置とプラズマ生成領域との関係の一例を示す図である。図２６は、変形例６に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図２７は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図２８は、第２実施形態に係る共振器配列構造体近傍の断面の一例を示す図である。図２９は、第２実施形態に係る共振器配列構造体を配管の下流方向から見た構成の一例を示す平面図である。図３０は、第２実施形態に係るカード形状の共振器の構成の一例を示す図である。図３１は、第２実施形態に係るカード形状の共振器の構成の一例を示す図である。図３２は、第２実施形態に係るカード形状の共振器の構成の他の一例を示す図である。図３３は、第２実施形態に係るカード形状の共振器の断面の一例を示す図である。図３４は、第２実施形態に係る共振器配列構造体の一例を示す斜視図である。図３５は、変形例７に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図３６は、図３５のＫ－Ｋ断面の一例を示す断面図である。図３７は、変形例７に係る共振器の構成の一例を示す図である。図３８は、変形例８に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図３９は、変形例８に係る共振器配列構造体近傍の断面の一例を示す図である。図４０は、第３実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図４１は、第３実施形態に係る共振器配列構造体の一例を示す斜視図である。図４２は、変形例９に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図４３は、第４実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示すブロック図である。図４４は、第４実施形態に係るプラズマ拡散領域の一例を示す図である。図４５は、プラズマ拡散領域における電子密度の分布の一例を示すグラフである。図４６は、プラズマ拡散領域における電子密度の分布の一例を示すグラフである。図４７は、ガス流量と電子密度との関係の一例を示すグラフである。図４８は、電磁波のパワーと配管直径との関係の一例を示すグラフである。図４９は、電磁波のパワー密度の比と配管直径との関係の一例を示すグラフである。図５０は、共振器配列構造体の空間にガスが滞在する時間と配管直径との関係の一例を示すグラフである。図５１は、プラズマ生成から処理室までの移動時間と配管直径との関係の一例を示すグラフである。

以下に、開示するプラズマ処理装置、プラズマ源およびプラズマ制御方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。

ところで、プラズマ励起用のマイクロ波を用いたプラズマ処理装置では、プラズマの電子密度を高めるために処理容器内に供給されるマイクロ波の電力を上昇させることがある。処理容器内に供給されるマイクロ波の電力を上昇させるほど、プラズマの電子密度を高めることができる。

ここで、処理容器内に供給されるマイクロ波の電力を上昇させることによりプラズマの電子密度がある上限値に到達すると、処理容器内の空間の誘電率が負となることが知られている。この電子密度の上限値を適宜「遮断密度」と呼ぶ。また、マイクロ波が空間を伝搬するか否かを示す指標として、屈折率が知られている。屈折率Ｎは、以下の式（１）により表される。
Ｎ＝√ε√μ ・・・（１）
ただし、ε：誘電率、μ：透磁率

透磁率は一般に正であるので、処理容器内の空間の誘電率が負となると、上記の式（１）により、処理容器内の空間の屈折率が純虚数となる。これにより、マイクロ波が減衰して処理容器内の空間を伝搬することができなくなる。このように、プラズマの電子密度が遮断密度に到達すると、処理容器内の空間においては、マイクロ波が伝搬できないため、マイクロ波の電力がプラズマに十分に吸収されない。結果として、処理容器内に生成されるプラズマの広範囲での高密度化が阻害されるという問題がある。なお、上記ではマイクロ波を一例として説明したが、超短波（ＶＨＦ：Very High Frequency）～極超短波（ＵＨＦ：Ultra High Frequency）帯の電磁波を用いたプラズマ処理装置においても同様の問題がある。

プラズマ処理装置において、処理室と配管で接続された別空間であるプラズマ生成室で生成したプラズマを処理室に導入する、独立型のリモートプラズマ方式が知られている。独立型のリモートプラズマ方式では、プラズマ生成室（プラズマ源）からの熱、電磁波およびイオンの影響は抑制されるが、プラズマ源と処理対象の基板との距離が遠いため、プラズマが拡散し、プラズマ密度（ラジカル密度）が低下することがある。また、処理ガスやプラズマが配管やノズルを介してプラズマ生成室から処理室まで導入される際に、イオンやラジカルの衝突による反射、消失および再結合が起こるので、プラズマ密度（ラジカル密度）が低下することがある。このような低密度ラジカルでは、基板処理の速度が低下することになる。そこで、熱、電磁波およびイオンの影響を抑制しつつ、高密度ラジカルを生成することが期待されている。

（第１実施形態）
[プラズマ処理装置の構成]
図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示すブロック図である。まず、図１を用いてプラズマ処理装置１における独立型のリモートプラズマ方式によるプラズマ生成の概略を説明する。図１に示すように、プラズマ処理装置１では、制御装置１１がＲＦ（Radio Frequency）電源１６を制御することで、アンテナ１８によって電磁波（磁界Ｈ）を発生させ、誘電体窓２０を介して、配管に設置された共振器配列構造体１００の複数の共振器に電磁波を供給する。共振器配列構造体１００では、電磁波と複数の共振器との共振により、配管内にプラズマＰが生成される。なお、回転磁界を発生させるアンテナと、回転磁界と共振する方向に複数の共振器が配列された共振器配列構造体を用いてもよい。プラズマＰは、配管内をノズル４１へと流れるうちにイオンが再結合され、配管からノズル４１の貫通孔を通って、ラジカルＲが処理室へと流れる。このとき、ノズル４１の貫通孔は、イオンを配管から処理室へと通過させない直径である。なお、プラズマ処理装置１では、誘電体窓２０を境界として、制御装置１１側が大気雰囲気、配管および処理室側が真空雰囲気となっている。本実施形態では、ＲＦ電源１６から共振器配列構造体１００まで、または、ＲＦ電源１６からノズル４１までをリモートプラズマ源と表す。

図２は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１は、装置本体１０および制御装置（制御部の一例）１１を備える。図１に示すプラズマ処理装置１は、例えば、独立型のリモートプラズマ方式のプラズマ処理装置として構成される。装置本体１０は、処理容器１２、ステージ１４、ＲＦ（Radio Frequency）電源（電磁波発生器の一例）１６、アンテナ１８、配管３６、ガス供給部３８および共振器配列構造体１００を備える。また、装置本体１０は、ノズル４１を含む。ノズル４１は、処理容器１２の側壁１２ａの上部に設けられる。ＲＦ電源１６、アンテナ１８および共振器配列構造体１００を少なくとも含むリモートプラズマ源３０は、ガス供給部３８と処理容器１２とを接続する配管３６に設けられる。なお、リモートプラズマ源３０は、ガス供給部３８を含む形態としてもよい。

処理容器１２は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等によって略円筒状に形成されており、内部に略円筒形状の処理空間Ｓを提供している。なお、処理容器１２および処理空間Ｓは、処理室の一例である。処理容器１２の底面の略中央部にはステージ１４が配置される。また、処理容器１２の底面には、排気用の排気口１２ｈが設けられている。排気口１２ｈには、排気管５４を介して、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプや自動圧力制御弁等を有する排気装置５６が接続されている。排気装置５６により、処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。処理容器１２は、保安接地されている。処理容器１２の側壁１２ａには、被処理体ＷＰの搬入／搬出を行うための開口１２ｃが形成されている。開口１２ｃは、ゲートバルブＧＢによって開閉される。

ステージ１４には、被処理体ＷＰが載置される。ステージ１４は、略円板状をなしており、ＡｌＮ等のセラミックスによって形成されている。ステージ１４の内部には、被処理体ＷＰを昇降するための昇降ピン（図示せず）がステージ１４の上面に対して突没可能に設けられている。ステージ１４は、上面に静電チャックを有し、被処理体ＷＰを保持する。静電チャックの電極１４ａは、直流電源６４が電気的に接続されている。静電チャックは、直流電源６４から印加される直流電圧により発生する静電気力によって、被処理体ＷＰを上面に吸着保持することができる。なお、ステージ１４の内部には、図示しない冷媒流路やヒータ等の温調機構が設けられ、ステージ１４に載置された被処理体ＷＰの温度が制御される。

ＲＦ電源１６は、アンテナ１８に結合され、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～３０００ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、ＲＦ電源１６は、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１または複数のソースＲＦ信号は、アンテナ１８に供給される。なお、ＲＦ電源１６は、上述のように電磁波発生器の一例であり、高周波電源の一例である。また、アンテナ１８は、電磁波供給部の一例である。

アンテナ１８は、１または複数のコイルを含む。一実施形態において、アンテナ１８は、ソレノイド状のコイルを含む。つまり、アンテナ１８は、ループ状に巻かれている。なお、アンテナ１８の開口部は、円形、楕円形および多角形（方形、三角形等）等のうち、いずれの形状であっても構わない。アンテナ１８には、ＲＦ電源１６が接続され、ソースＲＦ信号が供給される。アンテナ１８によって生成される磁界Ｈは、配管３６の側壁に設置された共振器配列構造体１００の複数の共振器を貫く方向となる。なお、アンテナ１８は、略円形の渦巻き状（平面スパイラル状）に形成された平面コイル等であってもよい。

配管３６は、ガス供給部３８と処理容器１２の処理空間Ｓとを接続する。配管３６の処理空間Ｓ側の端部には、ノズル４１が設けられる。配管３６の他方の端部は、ガス供給部３８に接続される。

ガス供給部３８は、少なくとも１つのガスソース３８ａ、少なくとも１つのバルブ３８ｂ、および少なくとも１つの流量制御器３８ｃを含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部３８は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース３８ａからそれぞれに対応のバルブ３８ｂおよび流量制御器３８ｃを介して配管３６に供給するように構成される。各流量制御器３８ｃは、例えばマスフローコントローラまたは圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部３８は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調またはパルス化する１またはそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

図３は、第１実施形態に係るノズルの構成の一例を示す図である。図３に示すように、ノズル４１は、複数の貫通孔４１ａを有し、配管３６の端部の断面方向に蓋をするように配置され、複数の貫通孔４１ａから処理ガスおよびラジカルが処理空間Ｓに供給される。複数の貫通孔４１ａは、配管３６の内部空間３６ａで生成されたプラズマに含まれるイオンについて、処理空間Ｓへと通過させない直径であることが好ましい。つまり、プラズマに含まれるイオンは、貫通孔４１ａを通過する際に再結合してラジカルとなり、処理空間Ｓに供給される。なお、共振器配列構造体１００とノズル４１との間の距離は、任意に設定可能である。

図４は、第１実施形態に係るリモートプラズマ源における配管の一例を示す断面図である。図４に示すように、配管３６の側壁の一部には、共振器配列構造体１００が設置される。この場合、共振器配列構造体１００は、誘電体窓２０を兼ねる。配管３６の内部空間３６ａのうち、共振器配列構造体１００と接する空間には、プラズマＰが生成される。なお、以下の説明では、配管３６の長手方向と直交する断面方向を、図４の断面の方向と規定する。また、共振器配列構造体１００は、配管３６の曲面に合わせた曲面としてもよい。

図２を再び参照する。共振器配列構造体１００は、電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが電磁波の波長よりも小さい複数の共振器を配列して形成される。なお、共振器配列構造体はメタマテリアルとも称され、共振器はメタアトムとも称される。

共振器配列構造体１００が配管３６の側壁に位置することにより、アンテナ１８によって配管３６の内部空間３６ａに供給される電磁波と共振器配列構造体１００の複数の共振器とを共振させることができる。電磁波と複数の共振器との共振により、配管３６の内部空間３６ａに電磁波を効率よく供給することができ且つ処理空間の透磁率を負にすることができる。内部空間３６ａの透磁率が負である場合、内部空間３６ａ内で生成されるプラズマの電子密度が遮断密度に到達し且つ内部空間３６ａの誘電率が負である場合であっても、上記の式（１）により屈折率が実数となるため、内部空間３６ａにおいて電磁波が伝搬することができる。これにより、内部空間３６ａ内で生成されるプラズマの電子密度が遮断密度に到達する場合であっても、プラズマの表皮深さを超えて電磁波の伝搬が可能でありプラズマに電磁波の電力が効率よく吸収される。結果として、プラズマの表皮深さを越えた広範囲で高密度なプラズマを生成することができる。すなわち、本実施形態に係るプラズマ処理装置１によれば、共振器配列構造体１００が配管３６の側壁に位置することにより、内部空間３６ａ内においてプラズマを広範囲で高密度化を実現することができる。

ここで、図４および図５を参照して、共振器配列構造体１００の詳細な構成について説明する。図５は、第１実施形態に係る共振器配列構造体の構成の一例を示す図である。図５には、図２のアンテナ１８側から見た共振器配列構造体１００が示されている。共振器配列構造体１００は、例えば、自身の長手方向が配管３６の長手方向と合うように配置される。本実施形態では、共振器配列構造体１００の内部空間３６ａ側にプラズマＰが生成される。

共振器配列構造体１００は、電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが電磁波の波長よりも小さい複数の共振器１０１を格子状に配列して形成される。また、複数の共振器１０１は、共振器配列構造体１００の基部の面積が広い側の後述する第１面１０６と平行な平面の方向、つまり、同一平面の方向に配置されているとも表すことができる。具体的には、図５に示すように、複数の共振器１０１は、平板状の共振器配列構造体１００において、同一平面に配置される。すなわち、複数の共振器１０１は、共振器配列構造体１００の長手方向の面と平行な平面に配置される。つまり、アンテナ１８側から見ると、透過して表すＣ字状のリング部材１１１が、Ｃ字が見えるように格子状に並ぶ配置となる。共振器配列構造体１００には、例えば、列方向（横方向）が配管３６の直径に収まる列であって、行方向（縦方向）がアンテナ１８の直径に収まる行の共振器１０１が配列される。図５の例では、共振器配列構造体１００の列方向の長さＬ１、行方向の長さＬ２となっている。

このとき、複数の共振器１０１それぞれの境界は、境界１０５として表しているが、実際には、複数の共振器１０１が共振器配列構造体１００として一体として形成されている。なお、複数の共振器１０１が別体として形成され、格子状の枠に嵌められたり、互いに接着されたりして共振器配列構造体１００が構成されるようにしてもよい。複数の共振器１０１の各々は、コンデンサ等価素子およびコイル等価素子からなる直列共振回路を構成する。直列共振回路は、平面上に導体をパターニングすることで、実現される。なお、アンテナ１８で生成される磁界Ｈは、Ｃ字状のリング部材１１１を貫く方向となる。

図６は、図５のＡ－Ａ断面の一例を示す断面図である。図６に示すように、共振器配列構造体１００のＡ－Ａ断面では、複数の共振器１０１の断面が並んで現れることになる。また、図５と同様に、複数の共振器１０１それぞれの境界は、境界１０５で表される。ここで、共振器配列構造体１００の第１面１０６は、配管３６の内部空間３６ａ側に向く面であり、第２面１０７は、アンテナ１８側に向く面である。つまり、図２では、図６に示す共振器配列構造体１００が上下反転して配置される。

図７は、第１実施形態に係る共振器単体の平面およびＢ－Ｂ断面の一例を示す図である。図７では、一体として形成された複数の共振器１０１のうち、ある共振器１０１を一例として、共振器１０１単体の平面図１５０と、平面図１５０のＢ－Ｂ断面の断面図１５１とを表している。平面図１５０および断面図１５１に示すように、単体の共振器１０１は、境界１０５に囲まれた領域内にある。つまり、本実施形態では、共振器１０１は、２枚のＣ字状のリング部材１１１がそれぞれ誘電体１１２によって囲まれている状態である。誘電体１１２は、１枚目のＣ字状のリング部材１１１から第１面１０６までの厚さ１０９ａが、２枚目のＣ字状のリング部材１１１から第２面１０７までの厚さ１０９ｂよりも薄くなるように形成されている。これにより、共振器配列構造体１００では、配管３６の内部空間３６ａ側である第１面１０６側に選択的にプラズマを発生させることができる。すなわち、共振器配列構造体１００は、共振器１０１の各リング部材１１１から表面までの誘電体１１２の厚さによって、プラズマ生成面を制御可能である。

図８は、図７のＣ－Ｃ断面の一例を示す断面図である。図９は、図７のＤ－Ｄ断面の一例を示す断面図である。図７の断面図１５１、図８および図９に示すように、単体の共振器１０１は、導体からなる２枚のＣ字状のリング部材１１１であって、互いに逆向きに隣接して配置されるリング部材１１１の間に誘電体１１２が配置された構造を有する。すなわち、共振器１０１においては、互いに逆向きの２枚のＣ字状のリング部材１１１によって誘電体１１２が挟まれている状態である。２枚のＣ字状のリング部材１１１の対向面や、各リング部材１１１の両端部においてコンデンサ等価素子が形成され、各リング部材１１１に沿ってコイル等価素子が形成される。これにより、共振器１０１は、直列共振回路を構成することができる。なお、図７から図９に示す共振器１０１においては、Ｃ字状のリング部材１１１の配置数（以下、適宜「積層数」とも言う。）が２であるが、Ｃ字状のリング部材１１１の積層数が２より大きくてもよい。この場合、共振器１０１は、Ｃ字状のリング部材１１１は、互いに逆向きに隣接して配置され、Ｃ字状のリング部材１１１の間に誘電体１１２が配置された構造を有する。

図２を再び参照する。制御装置１１は、プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プログラムおよびプロセスレシピ等が記憶されている。プロセッサは、メモリからプログラムを読み出して実行することにより、メモリ内に記憶されたプロセスレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して、装置本体１０の各部を統括制御する。

制御装置１１は、例えば、配管３６の内部空間３６ａにプラズマＰが生成される際、複数の共振器１０１の共振周波数よりも高い目標周波数帯において、アンテナ１８によって内部空間３６ａに供給される電磁波と複数の共振器１０１とが共振するように制御する。ここで、共振周波数とは、例えば、複数の共振器１０１の透過特性値（例えば、Ｓ２１値）が極小値となる周波数である。

ここで、図１０および図１１を用いて共振器１０１の共振周波数について説明する。図１０は、共振器のＳ２１値と電磁波の周波数との関係の一例を示す図である。アンテナ１８によって配管３６の内部空間３６ａに供給される電磁波の周波数が各共振器１０１の共振周波数Ｆｒ（＝約２．３５ＧＨｚ）と一致する場合に、各共振器１０１のＳ２１値が極小値となり、電磁波と各共振器１０１との共振が発生する。なお、図１０では、電磁波の一例としてマイクロ波で説明しているが、ＶＨＦ帯の電磁波であっても同様である。電磁波と各共振器１０１との共振は、各共振器１０１の共振周波数Ｆｒよりも高い所定の周波数帯（例えば、約０．１ＧＨｚ）においても、維持される。各共振器１０１の共振周波数Ｆｒよりも高い所定の周波数帯においては、電磁波と各共振器１０１との共振により内部空間３６ａの共振器配列構造体１００下側のプラズマ生成領域にて、誘電率と透磁率をともに負にすることができる。従って、上記の式（１）から分かる通り、内部空間３６ａの共振器配列構造体１００下側のプラズマ生成領域での電磁波の伝搬が可能となる。目標周波数帯は、各共振器１０１の共振周波数Ｆｒよりも高い所定の周波数帯（例えば、約０．１ＧＨｚ）に設定される。目標周波数帯は、例えば、各共振器１０１の共振周波数Ｆｒの０．０５倍以内であることが好ましい。

図１１は、第１実施形態に係る共振器の共振周波数の算出の一例を示す説明図である。図１１の断面図１５２に示すように、共振器１０１は、２枚のＣ字状のリング部材１１１で誘電体１１２を挟んだ構造と捉えることができる。このとき、共振器１０１のＣ字状のリング部材１１１を貫く磁界Ｈが生じると、Ｃ字状のリング部材１１１に誘導電流Ｉｅが発生する。なお、図１１では、Ｃ字状のリング部材１１１の外側を囲む誘電体１１２は省略している。

一方、共振器１０１の共振周波数は、図１１の断面図１５２および平面図１５３における各寸法から求められる。つまり、共振器１０１の共振周波数は、Ｃ字状のリング部材１１１の寸法と、２枚のＣ字状のリング部材１１１に挟まれる誘電体１１２の厚さとから、下記の式（２）～（５）に示すように、求めることができる。式（２）は、共振器１０１のインダクタンスＬ_ＭＡを求める式である。式（３）は、共振器１０１のキャパシタンスＣ_ＭＡのうち、平面図１５３の上半分または下半分に相当するキャパシタンスＣ_ｈａｌｆを求める式である。式（４）は、共振器１０１としてのキャパシタンスＣ_ＭＡを求める式である。式（５）は、共振器１０１の共振周波数Ｆｒを求める式である。

式（２）において、ｒはＣ字状のリング部材１１１の中心からＣ字の幅の中心までの半径を表し、μ_０は真空の透磁率を表す。式（３）において、Ｃ_ｈａｌｆは、共振器１０１のキャパシタンスのうち、平面図１５３の上半分または下半分に相当するキャパシタンスを表す。また、式（３）において、εは誘電率、ε_０は真空の誘電率（電気定数）、ＳはＣ字状のリング部材１１１の上半分または下半分の面積、ｄは２枚のＣ字状のリング部材１１１の間隔を表す。また、式（３）において、ｒ_ｏｕｔはＣ字状のリング部材１１１の外側の半径を表し、ｒ_ｉｎはＣ字状のリング部材１１１の内側の半径を表し、Ｓ_{ｓｐｌｉｔ}はＣ字状のリング部材１１１のＣ字の間隙の面積を表す。なお、Ｓ_{ｓｐｌｉｔ}は、平面図１５３に示すＣ字状のリング部材１１１の幅Ｗｃと、Ｃ字の間隙ｇとから、長方形の面積として近似的に求められる。また、式（３）において、ｄ_ＰＴＦＥは誘電体１１２としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた場合の２枚のＣ字状のリング部材１１１の間隔を表す。なお、断面図１５２に示すように、２枚のＣ字状のリング部材１１１の厚さｄ１は、同じ厚さであるのが好ましい。

式（５）では、式（２）および式（４）で求めたインダクタンスＬ_ＭＡおよびキャパシタンスＣ_ＭＡに基づいて、共振器１０１の共振周波数Ｆｒを求めている。なお、共振周波数Ｆｒは、Ｃ字状のリング部材１１１の外側の半径ｒ_ｏｕｔおよび内側の半径ｒ_ｉｎが大きいほど低くなるとともに、２枚のＣ字状のリング部材１１１に挟まれる誘電体１１２の厚さｄが薄いほど低くなる。また、共振周波数Ｆｒは、Ｃ字状のリング部材１１１を積層する枚数が増加するほど低くなる。つまり、リング部材１１１の外側の半径ｒ_ｏｕｔおよび内側の半径ｒ_ｉｎや誘電体１１２の厚さｄを調整することで、異なる共振周波数を有する共振器１０１を形成することができる。また、本実施形態では、Ｃ字状のリング部材１１１として、円リングの一部に切り欠きがある形状で説明しているが、これに限定されない。リング部材の形状は、円リングに限られず、例えば、楕円リング、三角形リング、方形リング、および、多角形リング等のいずれかのリングに切り欠き（間隙ｇに相当）がある形状であってもよい。また、誘電体１１２は、材質を変更することで誘電率εを変更することができ、ＰＴＦＥに限らず、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ａｌ２О３等を使用してもよい。

このように、本実施形態の共振器配列構造体１００は、複数の共振器１０１がアンテナ１８の開口部と対向する方向に配置されるので、磁界Ｈが共振器１０１のＣ字状のリング部材１１１を貫いて磁界共鳴が可能となる。従って、共振器配列構造体１００の各共振器１０１は、共振周波数Ｆｒで共振することができる。

なお、複数の共振器に対する電磁波の伝搬については共振周波数と屈折率、誘電率および透磁率との関係は、たとえば、「ＰＨＹＳＩＣＡＬＲＥＶＩＥＷＥ７１，０３６６１７（２００５）」の「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｒｅｔｒｉｅｖａｌｆｒｏｍｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌｓ」により、Ｄ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ,Ｄ．Ｃ．Ｖｉｅｒ，Ｔｈ．ＫｏｓｃｈｎｙａｎｄＣ．Ｍ．Ｓｏｕｋｏｕｌｉｓらにより報告されている。

次に、プラズマ処理装置１におけるリモートプラズマ源３０における高密度ラジカルの生成について説明する。図２に示すように、共振器配列構造体１００では、磁界Ｈが各共振器１０１を貫く方向となるので、各共振器１０１が共振し、各共振器１０１の第１面１０６側ではプラズマＰが励起される。つまり、共振器配列構造体１００の第１面１０６側が、プラズマ生成領域となる。配管３６の内部空間３６ａは、ガス供給部３８から処理容器１２内の処理空間Ｓへと処理ガスが供給されているので、処理空間Ｓに向かう流れが発生する。従って、ガス供給部３８から内部空間３６ａに供給された処理ガスは、各共振器１０１の第１面１０６側においてプラズマＰが励起されるとともに、ノズル４１の各貫通孔４１ａを通って処理空間Ｓへと流れる。ノズル４１の各貫通孔４１ａは、イオントラップとして機能する。つまり、ノズル４１の各貫通孔４１ａからは、高密度ラジカルが処理空間Ｓへと供給される。被処理体ＷＰは、処理空間Ｓに供給された高密度ラジカルによって処理される。

このように、本実施形態では、熱、電磁波およびイオンの影響を抑制しつつ、高密度ラジカルを生成することができる。すなわち、被処理体ＷＰが配置される処理空間Ｓとリモートプラズマ源３０との間の距離が長くイオンが消滅するので、イオンによるチャージアップダメージを抑制することができる。また、処理空間Ｓとリモートプラズマ源３０との間がノズル４１で分離されているので、熱輻射による熱ダメージ、光によるダメージおよび電磁波の影響を抑制することができる。また、熱、電磁波およびイオンの影響を抑制できるので、表面処理における濡れ性を改善できるとともに、薄膜形成（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）および微細加工（ＡＬＥ：Atomic Layer Etching）に適している。さらに、処理空間Ｓとリモートプラズマ源３０との間の距離が長く、処理ガスとラジカルとが均等に混ざり合うので、被処理体ＷＰに対して均一な処理を行うことができる。また、ラジカルを含む活性ガスの処理容器１２への導入位置は、任意に選択することができる。さらに、共振器配列構造体１００により高密度プラズマを生成するのでラジカル生成の効率がよく、基板処理の速度を向上させることができる。また、クリーニングガスが処理容器１２内により広がるので、処理容器１２の側壁１２ａ等に付着したデポのクリーニングを行うことができる。

（変形例１）
続いて、図１２～図２６を用いて、第１実施形態の変形例１～６について説明する。なお、以下に説明する各変形例では、第１実施形態の装置本体１０と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成および動作の説明については省略する。図１２は、変形例１に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図１２に示す変形例１の装置本体１０ａは、第１実施形態の装置本体１０に対して、配管３６の配置を処理容器１２ｄの上面１２ｂへと変更したものである。装置本体１０ａでは、例えば、上面１２ｂの中心にノズル４１が接するように、処理容器１２ｄに配管３６が接続される。なお、図１２の例では、共振器配列構造体１００の配置は、配管３６の配置変更に併せて処理容器１２ｄの上部に変更されているが、共振器配列構造体１００と配管３６との位置関係は変更されず、配管３６の側面に共振器配列構造体１００が設けられている。また、ノズル４１は、例えば、ステージ１４と同程度の直径を有するシャワープレートとしてもよい。このように、装置本体１０ａでは、上面１２ｂがステージ１４に載置された被処理体ＷＰの上面と対向するので、被処理体ＷＰの面内均一性をより向上させることができる。

（変形例２）
図１３は、変形例２に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図１３に示す変形例２の装置本体１０ｂは、変形例１の装置本体１０ａに対して、配管３６の処理容器１２ｄ内への突出量を長くして、ノズル４１をステージ１４に近づけたものである。このように、装置本体１０ｂでは、変形例１の装置本体１０ａよりも被処理体ＷＰ近傍のラジカルの密度を向上させることができる。

（変形例３）
図１４は、変形例３に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図１４に示す変形例３の装置本体１０ｃは、第１実施形態の装置本体１０に対して、共振器配列構造体１００とは別に、誘電体窓２０を配管３６の側壁に設け、リモートプラズマ源３０ａとしたものである。このように、リモートプラズマ源３０ａでは、共振器配列構造体１００は、配管３６の内部空間３６ａに配置されるので、第１実施形態よりも共振器配列構造体１００の配管３６の断面方向の幅を広げることができる。つまり、プラズマＰの生成領域をより大きくすることができ、処理空間Ｓに供給されるラジカルの密度をより向上させることができる。

（変形例４）
図１５は、変形例４に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図１５に示す変形例４の装置本体１０ｄは、第１実施形態の装置本体１０に対して、さらに、他の処理ガスを処理容器１２ｅ内に導入する配管３７およびガス供給部３８ｄを有する。また、装置本体１０ｄは、配管３６の処理容器１２ｅ側に、ノズル４１に代えてオリフィス４２を有する。オリフィス４２は、ノズル４１の代わりに、その長さによってイオンが消滅するイオントラップとして機能する。なお、オリフィス４２は、ガスインジェクタの一例である。また、配管３７は、例えば、配管３７の処理容器１２ｅ側に、オリフィス４２と同様のオリフィスを有する。装置本体１０ｄでは、ガス供給部３８から供給された処理ガス（キャリアガス）が、共振器配列構造体１００により生成されたプラズマＰにより活性化され、活性ガス４３ａとしてオリフィス４２から処理空間Ｓに供給される。また、ガス供給部３８ｄおよび配管３７からは、処理ガス４３ｂが処理空間Ｓに供給される。活性ガス４３ａと処理ガス４３ｂとは、処理空間Ｓ内で混合され、活性ガス４３ａにより処理ガス４３ｂが活性化されて処理ガス４３ｃとなって、被処理体ＷＰの上面に供給される。このように、装置本体１０ｄでは、プラズマ励起される処理ガスと異なる処理ガスを処理空間Ｓに供給して活性化することができる。

（変形例５）
図１６は、変形例５に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図１６に示す変形例５の装置本体１０ｅは、第１実施形態の装置本体１０に対して、ノズル４１と共振器配列構造体１００とを一体化して共振器配列構造体２００としたものである。共振器配列構造体２００は、配管３６ｃの処理容器１２側において、配管３６ｃの断面を塞ぐように設けられる。また、装置本体１０ｅは、配管３６に代えて、配管３６ｂ，３６ｃを有する。さらに、配管３６ｂと配管３６ｃとの接続部３６ｄには、誘電体窓２０ａが設けられ、誘電体窓２０ａおよび内部空間３６ａを介して共振器配列構造体２００に磁界Ｈを供給可能なようにアンテナ１８が配置されている。つまり、装置本体１０ｅは、リモートプラズマ源３０に代えて、リモートプラズマ源３０ｂを有する。

配管３６ｂと配管３６ｃとは、例えば直角となるように接続部３６ｄで接続される。接続部３６ｄは、アンテナ１８側から見て共振器配列構造体２００の平面と対向する方向の壁面に誘電体窓２０ａが設けられる。なお、配管３６ｂと配管３６ｃとの接続は、アンテナ１８からの磁界Ｈが誘電体窓２０ａを介して共振器配列構造体２００に供給可能であれば、どのような角度で接続されてもよい。

図１７は、変形例５に係る共振器配列構造体近傍の断面の一例を示す図である。図１７に示すように、共振器配列構造体２００は、例えば、第１実施形態の共振器配列構造体１００と同様の平板状の共振器配列構造体であり、配管３６ｃの端部に設けられ、側壁１２ａと同様の厚さを有する。なお、図１７では、断面Ｅ－Ｅを示すために厚さが異なるように描いている。共振器配列構造体２００では、第１面２０６側にプラズマＰが生成される。第１面２０６側で生成されたプラズマＰは、後述する各共振器２０１の中心に設けられた貫通孔２０８を通って、共振器配列構造体２００の第２面２０７側、つまり処理空間Ｓに供給される。このとき、プラズマＰのうちイオンは、貫通孔２０８により再結合され、ラジカルとして処理空間Ｓに供給される。ここで、共振器配列構造体２００の第１面２０６は、内部空間３６ａ側、つまり、アンテナ１８および誘電体窓２０ａ側に向く面であり、第２面２０７は、処理空間Ｓ側に向く面である。

ここで、図１８を参照して、共振器配列構造体２００の詳細な構成について説明する。図１８は、変形例５に係る共振器配列構造体を配管の上流方向から見た構成の一例を示す平面図である。図１８には、図１７の内部空間３６ａ側、つまり、アンテナ１８および誘電体窓２０ａ側から見た共振器配列構造体２００のＥ－Ｅ断面が示されている。共振器配列構造体２００は、例えば、自身の長手方向が配管３６ｃの断面方向と合うように（平行となる方向に）配置される。変形例５では、共振器配列構造体２００の配管３６ｃの内部空間３６ａ側にプラズマＰが生成される。

共振器配列構造体２００は、電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが電磁波の波長よりも小さい複数の共振器２０１を格子状に配列して形成される。また、複数の共振器２０１は、共振器配列構造体２００の基部の面積が広い側の第１面２０６と平行な平面の方向、つまり、同一平面の方向に配置されているとも表すことができる。具体的には、図１８に示すように、複数の共振器２０１は、平板状の共振器配列構造体２００において、配管３６ｃの断面方向と平行な平面の方向に配置される。つまり、アンテナ１８側から見ると、透過して表すＣ字状のリング部材２１１が、Ｃ字が見えるように格子状に並ぶ配置となる。共振器配列構造体２００には、例えば、６行６列のうち、各角の１つをそれぞれ省略した共振器２０１が配列される。つまり、共振器配列構造体２００には、例えば、各象限８個ずつ共振器２０１が配列される。このとき、複数の共振器２０１それぞれの境界は、境界２０５として表しているが、実際には、複数の共振器２０１が共振器配列構造体２００として一体として形成されている。なお、複数の共振器２０１が別体として形成され、格子状の枠に嵌められたり、互いに接着されたりして共振器配列構造体２００が構成されるようにしてもよい。複数の共振器２０１の各々は、コンデンサ等価素子およびコイル等価素子からなる直列共振回路を構成する。直列共振回路は、平面上に導体をパターニングすることで、実現される。なお、アンテナ１８で生成される磁界Ｈは、Ｃ字状のリング部材２１１を貫く方向となる。

図１９は、図１８のＦ－Ｆ断面の一例を示す断面図である。図１９に示すように、共振器配列構造体２００のＦ－Ｆ断面では、複数の共振器２０１の断面が並んで現れることになる。また、図１８と同様に、複数の共振器２０１それぞれの境界は、境界２０５で表される。ここで、共振器配列構造体２００の第１面２０６は、上述のように、内部空間３６ａ側、つまり、アンテナ１８および誘電体窓２０ａ側に向く面であり、第２面２０７は、処理空間Ｓ側に向く面である。また、複数の共振器２０１それぞれの中心には、貫通孔２０８が設けられている。

図２０は、変形例５に係る共振器単体の平面およびＧ－Ｇ断面の一例を示す図である。図２０では、一体として形成された複数の共振器２０１のうち、ある共振器２０１を一例として、共振器２０１単体の平面図２５０と、平面図２５０のＣ－Ｃ断面の断面図２５１とを表している。平面図２５０および断面図２５１に示すように、単体の共振器２０１は、境界２０５に囲まれた領域内にある。つまり、変形例５では、共振器２０１は、２枚のＣ字状のリング部材２１１がそれぞれ誘電体２１２によって囲まれている状態である。誘電体２１２は、１枚目のＣ字状のリング部材２１１から第１面２０６までの厚さ２０９ａが、２枚目のＣ字状のリング部材２１１から第２面２０７までの厚さ２０９ｂよりも薄くなるように形成されている。これにより、共振器配列構造体２００では、共振器配列構造体１００と同様に、配管３６ｃの内部空間３６ａ側である第１面２０６側に選択的にプラズマを発生させることができる。すなわち、共振器配列構造体２００は、共振器２０１の各リング部材２１１から表面までの誘電体２１２の厚さによって、プラズマ生成面を制御可能である。

貫通孔２０８は、第１面２０６が面する内部空間３６ａと、第２面２０７が面する処理空間Ｓとを連通する。貫通孔２０８は、例えば、断面が円形である。貫通孔２０８は、例えば、直径を１０ｍｍ以下とすることで、イオンを再結合させ、ラジカルおよび活性化していない処理ガスを配管３６ｃの内部空間３６ａから処理空間Ｓへと通過させる。また、貫通孔２０８は、例えば、直径２ｍｍ以下であることがより好ましい。つまり、貫通孔２０８は、イオンを内部空間３６ａから処理空間Ｓへと通過させない直径である。すなわち、第１面２０６側の内部空間３６ａで生成されたプラズマに含まれるラジカルおよび活性化していない処理ガスは、貫通孔２０８を通って、第２面２０７側の処理空間Ｓに供給される。また、プラズマに含まれるイオンは、貫通孔２０８を通過する際に再結合してラジカルとなり、同様に処理空間Ｓに供給される。処理空間Ｓには、高密度ラジカルが供給され、当該ラジカルにより、被処理体ＷＰが処理される。

図２１は、図２０のＩ－Ｉ断面の一例を示す断面図である。図２２は、図２０のＪ－Ｊ断面の一例を示す断面図である。図２０の断面図２５１、図２１および図２２に示すように、単体の共振器２０１は、導体からなる２枚のＣ字状のリング部材２１１であって、互いに逆向きに隣接して配置されるリング部材２１１の間に誘電体２１２が配置された構造を有する。すなわち、共振器２０１においては、互いに逆向きの２枚のＣ字状のリング部材２１１によって誘電体２１２が挟まれている状態である。また、２枚のＣ字状のリング部材２１１の中心には、上述のように貫通孔２０８が設けられている。２枚のＣ字状のリング部材２１１の対向面や、各リング部材２１１の両端部においてコンデンサ等価素子が形成され、各リング部材２１１に沿ってコイル等価素子が形成される。これにより、共振器２０１は、直列共振回路を構成することができる。なお、図２０から図２２に示す共振器２０１においては、Ｃ字状のリング部材２１１の積層数が２であるが、Ｃ字状のリング部材２１１の積層数が２より大きくてもよい。この場合、共振器２０１は、Ｃ字状のリング部材２１１は、互いに逆向きに隣接して配置され、Ｃ字状のリング部材２１１の間に誘電体２１２が配置された構造を有する。なお、共振器２０１の共振周波数については、第１実施形態の共振器１０１の場合と同様であるので説明を省略する。

ここで、共振器配列構造体２００を一例として、リング部材の位置とプラズマ生成領域との関係について説明する。図２３および図２４は、リング部材の位置とプラズマ生成領域との関係の一例を示す図である。図２３に示すように、共振器配列構造体２００では、誘電体２１２について、１枚目のＣ字状のリング部材２１１から第１面２０６までの厚さ２０９ａが、２枚目のＣ字状のリング部材２１１から第２面２０７までの厚さ２０９ｂよりも薄い。誘電体２１２は、Ｃ字状のリング部材２１１から表面までの厚さが薄い方が電磁波の電力を吸収しやすく、各共振器２０１の誘電体２１２の当該厚さの薄い側の表面にプラズマが励起されやすくなる。例えば、共振器配列構造体２００では、厚さ２０９ｂを厚さ２０９ａの２倍以上とすることで、各共振器２０１の厚さ２０９ａ側である第１面２０６側にプラズマが励起されやすくなる。

一方、図２４に示す共振器配列構造体２００ａでは、誘電体２１２について、１枚目のＣ字状のリング部材２１１から第１面２０６ａまでの厚さ２０９ｃが、２枚目のＣ字状のリング部材２１１から第２面２０７ａまでの厚さ２０９ｄよりも厚い。この場合、厚さ２０９ｃを厚さ２０９ｄの２倍以上とすることで、各共振器２０１Ａの厚さ２０９ｄ側である第２面２０７ａ側にプラズマが励起されやすくなる。なお、厚さ２０９ｃと厚さ２０９ｄの厚さを略同一とすると、第１面２０６ａおよび第２面２０７ａの両面側にプラズマが励起されることになる。図２３および図２４に示すように、共振器２０１内のＣ字状のリング部材２１１の位置により、プラズマ生成面を制御することができる。変形例５では、処理空間Ｓにラジカルを供給するので、内部空間３６ａ側にプラズマ生成面の第１面２０６が位置する図２３に示す共振器配列構造体２００が好ましい。

図２５は、シールドの位置とプラズマ生成領域との関係の一例を示す図である。図２５に示す共振器配列構造体２００ｂは、共振器配列構造体２００の２枚目のＣ字状のリング部材２１１と第２面２０７までの間に、さらにシールド２１３を設けたものである。シールド２１３は、例えば、アルミニウム等の導電性部材であり、ファラデーシールドが形成されている。シールド２１３は、アンテナ１８から放射される電磁波について、共振器配列構造体２００ｂの第２面２０７側への電界を遮蔽する。共振器配列構造体２００ｂでは、共振器配列構造体２００ｂの第２面２０７側に電界がないことから電圧がかからないため、共振器配列構造体２００ｂの第２面３０７側、つまり、処理空間Ｓ側でのプラズマの励起および放電を抑制することができる。

このように、変形例５では、平板状の共振器配列構造体２００を用いることで、ノズル４１を省略することができる。また、変形例５では、第１実施形態と比べて、共振器配列構造体２００のプラズマ生成領域と処理空間Ｓとの距離が短いため、より高密度のラジカルを供給することができる。さらに、配管３６ｃの長さは、アンテナ１８から共振器配列構造体２００に対して磁界Ｈを供給できる長さであれば限定されないので、リモートプラズマ源３０ｂの配置の自由度を向上させることができる。

（変形例６）
図２６は、変形例６に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図２６に示す変形例６の装置本体１０ｆは、変形例５の装置本体１０ｅに対して、アンテナ１８、誘電体窓２０ａおよび配管３６ｂ，３６ｃに代えて、アンテナ１８ａ、誘電体窓２０ｂおよび配管３６ｅを有するものである。なお、ＲＦ電源１６、アンテナ１８ａ、誘電体窓２０ｂおよび共振器配列構造体２００は、リモートプラズマ源３０ｃを構成する。装置本体１０ｆでは、配管３６ｅの一部について、断面の円周方向の壁面が誘電体窓２０ｂとなっており、誘電体窓２０ｂを取り囲むようにアンテナ１８ａのコイルが巻かれている。つまり、アンテナ１８ａのコイルの内側に、誘電体窓２０ｂおよび配管３６ｅの内部空間が配置される。アンテナ１８ａで発生した磁界Ｈは、誘電体窓２０ｂを介して配管３６ｅ内を通り、共振器配列構造体２００に供給される。このように、リモートプラズマ源３０ｃでは、配管３６ｅの誘電体窓２０ｂを取り囲むようにアンテナ１８ａが配置されるので、リモートプラズマ源３０ｃの配置の自由度をより向上させることができる。

（第２実施形態）
上記の第１実施形態では、平板状の共振器配列構造体１００，２００を用いたが、各共振器が複数のセルを形成するセル形状の共振器配列構造体を用いてもよく、この場合の実施の形態につき、第２実施形態として説明する。なお、第２実施形態におけるプラズマ処理装置２は、リモートプラズマ源の構成を除いて上述の第１実施形態と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。

図２７は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図２７に示すように、第２実施形態の装置本体１０ｇは、第１実施形態のリモートプラズマ源３０に代えて、リモートプラズマ源３０ｄを有する。リモートプラズマ源３０ｄは、ＲＦ電源１６、アンテナ１８、誘電体窓２０ｃおよび配管３６内に配置された共振器配列構造体３００を有する。なお、リモートプラズマ源３０ｄには、第１実施形態と同様に、ガス供給部３８を含めてもよい。

誘電体窓２０ｃは、変形例３の誘電体窓２０と同様に、配管３６の側壁に設けられている。なお、誘電体窓２０ｃの大きさは、共振器配列構造体３００に磁界Ｈが供給可能な大きさであれば限定されない。

図２８は、第２実施形態に係る共振器配列構造体近傍の断面の一例を示す図である。図２８に示すように、共振器配列構造体３００は、配管３６の誘電体窓２０ｃがある位置に、後述するベースプレート３２０が配管３６の断面方向と平行となる方向に配置される。共振器配列構造体３００では、ベースプレート３２０に設けられた各セルＣの各貫通孔３２５を通って、内部空間３６ｇ側から内部空間３６ｆ側に向けて処理ガスの流れが発生する。内部空間３６ｆ側の各セルＣのセル空間では、処理ガスがプラズマ励起され、プラズマＰが生成される。各セルＣで生成されたプラズマＰは、内部空間３６ｆおよびノズル４１を介して、処理空間Ｓに供給される。このとき、プラズマＰのうちイオンは、ノズル４１の各貫通孔４１ａにより再結合され、ラジカルとして処理空間Ｓに供給される。

図２９は、第２実施形態に係る共振器配列構造体を配管の下流方向から見た構成の一例を示す平面図である。図２９に示す共振器配列構造体３００は、配管３６の下流方向、つまりノズル４１側から見た状態である。すなわち、共振器配列構造体３００は、第１面が配管３６の断面方向と平行となる方向に配置される。以下の説明では、図２９におけるＸ軸方向およびＹ軸方向を基準として、共振器配列構造体３００の構造について説明する。

図２９に示すように、共振器配列構造体３００は、カード形状の共振器３０１が格子状に配列される。なお、以下の説明では、共振器配列構造体３００をメタマテリアル３００と表し、カード形状の共振器３０１をメタアトム３０１と表す場合がある。図２９の例では、メタアトム３０１で囲まれるセルＣがＸ軸方向に５列、Ｙ軸方向に５行形成（セルＣ１１～Ｃ５５）されるように、メタアトム３０１が配置されている。つまり、メタアトム３０１は、長手方向がＸ軸方向に沿うように、配置Ｘ１１、Ｘ１２、・・・、Ｘ１５、・・・、Ｘ６１、Ｘ６２、・・・、Ｘ６５というように、６行５列に配置されている。また、メタアトム３０１は、長手方向がＹ軸方向に沿うように、配置Ｙ１１、Ｙ２１、・・・、Ｙ５１、・・・、Ｙ１６、Ｙ２６、・・・、Ｙ５６というように、５行６列に配置されている。なお、セルＣは、格子の間口および深さがメタアトム３０１のＣ字状のリング部材（例えば、リング部材３１１Ｂ）の外形以上の大きさである。すなわち、メタアトム３０１は、メタマテリアル３００の基部の面積が広い側の第１面と垂直な平面の方向、つまり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向ごとに同一平面の方向に配置されているとも表すことができる。

さらに、共振器配列構造体３００の各セルＣの底面の中心には、貫通孔３２５が形成されている。なお、周辺部のセルＣを構成するメタアトム３０１と、中心部のセルＣ近傍のメタアトム３０１とは、異なる共振周波数Ｆｒを有するようにしてもよい。第２実施形態では、磁界Ｈの方向は、例えば、各セルＣを構成するＸ軸方向とＹ軸方向の両方に配置された各メタアトム３０１を貫通する方向となる。なお、磁界Ｈの方向は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向であってもよい。この場合、磁界Ｈがメタアトム３０１のＣ字状のリング部材３１１を貫く方向となるメタアトム３０１が磁界Ｈと共振する。

複数の共振器３０１は、図３０および図３１に示す共振器３０１Ａおよび共振器３０１Ｂの少なくともいずれか一つ共振器を含む。複数の共振器３０１の各々は、コンデンサ等価素子およびコイル等価素子からなる直列共振回路を構成する。直列共振回路は、平面上に導体をパターニングすることで、実現される。

図３０は、第２実施形態に係るカード形状の共振器の構成の一例を示す図である。図３０に示すカード形状の共振器３０１Ａは、導体からなる互いに逆向き且つ同心円状の２枚のＣ字状のリング部材３１１Ａが誘電体板３１２Ａの一面上に積層された構造を有する。内側のリング部材３１１Ａと外側のリング部材３１１Ａの対向面や、各リング部材３１１Ａの両端部においてコンデンサ等価素子が形成され、各リング部材３１１Ａに沿ってコイル等価素子が形成される。これにより、共振器３０１Ａは、直列共振回路を構成することができる。

図３１は、第２実施形態に係るカード形状の共振器の構成の一例を示す図である。図３１に示すカード形状の共振器３０１Ｂは、導体からなる２枚のＣ字状のリング部材３１１Ｂであって、互いに逆向きに隣接して配置されるリング部材３１１Ｂの間に誘電体板３１２Ｂが配置された構造を有する。すなわち、共振器３０１Ｂにおいては、互いに逆向きの２枚のＣ字状のリング部材３１１Ｂによって誘電体板３１２Ｂが挟まれている。２枚のＣ字状のリング部材３１１Ｂの対向面や、各リング部材３１１Ｂの両端部においてコンデンサ等価素子が形成され、各リング部材３１１Ｂに沿ってコイル等価素子が形成される。これにより、共振器３０１Ｂは、直列共振回路を構成することができる。なお、カード形状の共振器３０１Ｂは、２枚のＣ字状のリング部材３１１Ｂの組ごとにカード形状に形成されているとも表すことができる。

なお、図３１に示す共振器３０１Ｂにおいては、リング部材３１１Ｂの「積層数」が２であるが、リング部材３１１Ｂの積層数が２よりも大きくてもよい。図３２は、第２実施形態に係るカード形状の共振器の構成の他の一例を示す図である。図３２に示す共振器３０１Ｂは、導体からなるＮ（Ｎ≧２）枚のＣ字状のリング部材３１１Ｂであって、互いに逆向きに隣接して配置されるリング部材３１１Ｂの間に誘電体板３１２Ｂが配置された構造を有する。このような構造によっても、共振器３０１Ｂは、直列共振回路を構成することができる。なお、以下の説明において、共振器３０１Ａおよび共振器３０１Ｂを共振器３０１として表す場合、リング部材３１１Ａ，３１１Ｂをリング部材３１１と表し、誘電体板３１２Ａ，３１２Ｂを誘電体３１２と表す場合がある。

また、複数の共振器３０１の各々には、絶縁性の被膜が形成されてもよい。図３３は、第２実施形態に係るカード形状の共振器の断面の一例を示す図である。図３３には、図３１に示す共振器３０１Ｂの側断面が示されている。共振器３０１Ｂの表面には、絶縁性の被膜（誘電体膜の一例）３１３が形成されている。被膜３１３の材質は、例えば、セラミックである。被膜３１３の厚さは、例えば０．００１ｍｍ～２ｍｍの範囲内である。複数の共振器３０１の各々に絶縁性の被膜３１３が形成されることにより、複数の共振器３０１の各々での異常放電を抑制することができる。

図３４は、第２実施形態に係る共振器配列構造体の一例を示す斜視図である。なお、図３４においては、メタアトム３０１の向きが判りやすいように、一部のメタアトム３０１にリング部材を描いているが、実際は表面が誘電体（絶縁膜）で覆われているものとする。

図３４に示す共振器配列構造体３００は、ベースプレート３２０を有する。ベースプレート３２０は、例えば石英やセラミックス等の誘電体材料により構成される。ベースプレート３２０には、メタアトム３０１を嵌め込むための溝として、Ｘ軸方向の溝３２１Ｘと、Ｙ軸方向の溝３２１Ｙとが複数設けられている。また、ベースプレート３２０の各セルの底面となる部分には、図２９に示すように、貫通孔３２５が設けられている。

溝３２１Ｘおよび溝３２１Ｙには、それぞれメタアトム３０１が嵌め込まれる。以降の説明では、溝３２１Ｘに嵌め込まれたメタアトム３０１をメタアトム３０１Ｘと表し、溝３２１Ｙに嵌め込まれたメタアトム３０１をメタアトム３０１Ｙと表す場合がある。また、メタアトム３０１Ｘは、メタアトム３０１Ｙよりも幅が広いものとし、メタアトム３０１Ｘ同士は端部が互いに接するものとする。メタアトム３０１Ｘとメタアトム３０１Ｙとに囲まれた領域は、それぞれセルＣである。図３４の例では、セルＣ１１～Ｃ５５の５行５列のセルが形成される。

側面押さえ部材３２３は、最外周のメタアトム３０１のうち、図２９に示す配置Ｙ１１～Ｙ５１と、配置Ｙ１６～Ｙ５６のメタアトム３０１Ｙの片面と接するように、それぞれネジ３２４を用いてベースプレート３２０に固定される。なお、側面押さえ部材３２３およびネジ３２４は、押さえ部材の一例であり、誘電体部材であるアルミナ等のセラミックスで形成されている。

側面押さえ部材３２７は、最外周のメタアトム３０１のうち、図２９に示す配置Ｘ１１～Ｘ１５と、配置Ｘ６１～Ｘ６５のメタアトム３０１Ｘの片面と接するように、それぞれネジ３２８を用いてベースプレート３２０に固定される。側面押さえ部材３２７と最外周のメタアトム３０１Ｘとの間には、空間３２７ａが形成される。空間３２７ａは、プラズマ生成を考慮して設けられているが無くてもよく、側面押さえ部材３２７とメタアトム３０１Ｘの片面とが直接、接していてもよい。なお、側面押さえ部材３２７およびネジ３２８は、押さえ部材の一例であり、誘電体部材であるアルミナ等のセラミックスで形成されている。

押さえ部材３２９は、２つの側面押さえ部材３２７の間で、メタアトム３０１Ｘ，３０１Ｙを押さえる。押さえ部材３２９は、メタアトム３０１Ｙの上部を長手方向に連続して押さえるとともに、メタアトム３０１Ｘの上端部も押さえるように、２つの側面押さえ部材３２７の間に設置される。つまり、押さえ部材３２９は、側面押さえ部材３２３と平行に設置される。なお、押さえ部材３２９は、誘電体部材であるアルミナ等のセラミックスで形成されている。

部材３３０は、押さえ部材３２９を固定するために、側面押さえ部材３２７の上部に配置される。押さえ部材３２９の端部は、側面押さえ部材３２７と部材３３０とで挟み込まれる。部材３３０は、ネジ３３１により側面押さえ部材３２７に固定される。なお、部材３３０およびネジ３３１は、押さえ部材の一例であり、誘電体部材であるアルミナ等のセラミックスで形成されている。

貫通孔３２５は、各セルＣが面する配管３６の内部空間３６ｆと、ベースプレート３２０の各セルＣが形成される面とは反対側の面、つまりベースプレート３２０の下面が面する配管３６の内部空間３６ｇとを連通する。すなわち、図２７において、配管３６の上流側であるガス供給部３８から処理空間Ｓに向かう処理ガスが貫通孔３２５を通過可能となる。貫通孔３２５は、例えば、断面が円形である。なお、共振器配列構造体３００は、ベースプレート３２０を省略し、各共振器３０１が、例えば溶接等により接続されるような構造としてもよい。

次に、プラズマ処理装置２におけるリモートプラズマ源３０ｄにおける高密度ラジカルの生成について説明する。図２７および図２８に示すように、共振器配列構造体３００では、磁界Ｈが各セルＣの共振器３０１を貫く方向となるので、共振器３０１が共振し、各セルＣではプラズマＰが励起される。つまり、各セルＣのセル空間が、プラズマ生成領域となる。配管３６の内部空間３６ｆは、ガス供給部３８から処理空間Ｓへと処理ガスが供給されているので、処理空間Ｓに向かう流れが発生する。従って、ガス供給部３８から各貫通孔３２５を通って内部空間３６ｆに供給された処理ガスは、各セルＣにおいてプラズマＰが励起されるとともに、ノズル４１の各貫通孔４１ａを通って処理空間Ｓへと流れる。ノズル４１の各貫通孔４１ａは、イオントラップとして機能する。つまり、ノズル４１の各貫通孔４１ａからは、高密度ラジカルが処理空間Ｓへと供給される。被処理体ＷＰは、処理空間Ｓに供給された高密度ラジカルによって処理される。

このように、セル形状の共振器配列構造体３００を用いても、第１実施形態と同様に、熱、電磁波およびイオンの影響を抑制しつつ、高密度ラジカルを生成することができる。

（変形例７）
続いて、図３５～図３９を用いて、第２実施形態の変形例７，８について説明する。なお、以下に説明する各変形例では、第１，第２実施形態の装置本体１０，１０ｇと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成および動作の説明については省略する。図３５は、変形例７に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図３５に示す変形例７の装置本体１０ｈは、第２実施形態のリモートプラズマ源３０ｄに代えて、リモートプラズマ源３０ｅを有する。リモートプラズマ源３０ｅは、ＲＦ電源１６、電磁波放射機構１８ｂ、誘電体窓２０ｄ、誘電体２０ｅおよび共振器配列構造体４００を有する。なお、リモートプラズマ源３０ｅには、第２実施形態と同様に、ガス供給部３８を含めてもよい。

電磁波放射機構１８ｂは、第２実施形態のアンテナ１８に対応し、共振器配列構造体４００に電磁波として例えばマイクロ波を供給する。電磁波放射機構１８ｂは、筒状をなす外側導体および外側導体内に外側導体と同軸状に設けられた内側導体を有する。電磁波放射機構１８ｂは、外側導体と内側導体との間に電磁波伝送路を有する同軸管と、電磁波を共振器配列構造体４００に放射するアンテナ部とを有する。アンテナ部の下面側には、配管３６の壁面の一部を形成する誘電体窓２０ｄが設けられており、その下面は共振器配列構造体４００のセルＣが形成されていない側の面と接している。なお、共振器配列構造体４００は、配管３６内に配置される。誘電体窓２０ｄを透過した電磁波は、電磁波放射機構１８ｂの内側導体を中心とした回転磁界Ｈ１として、共振器配列構造体４００の各セルＣ内のセル空間にプラズマを生成する。なお、回転磁界Ｈ１は、電磁波放射機構１８ｂにおける電力導入構造、つまり、同軸管を電磁波がＴＥＭモードで伝播することに起因する。すなわち、共振器配列構造体４００が配置される誘電体窓２０ｄの下面では、アンテナ部から供給される電磁波がＴＭ０１モードであるので、磁場の方向を回転磁界Ｈ１と見なすことができる。

誘電体窓２０ｄは、配管３６の側壁に設けられ、共振器配列構造体４００と接するように、一部が内部空間３６ｈ内に突出している。誘電体２０ｅは、配管３６内に配置され、誘電体窓２０ｄとともに、配管３６の断面方向の中心部分に配置される共振器配列構造体４００を挟み込む。つまり、誘電体窓２０ｄ等が配置される位置における配管３６の断面は、誘電体窓２０ｄ側から順に、誘電体窓２０ｄ、共振器配列構造体４００および誘電体２０ｅで塞がれた状態となっている。なお、配管３６内を流れる処理ガスは、共振器配列構造体４００の各セルＣを構成する共振器４０１の貫通孔４１５を通ることで、ノズル４１側に流れることができる。

図３６は、図３５のＫ－Ｋ断面の一例を示す断面図である。図３６に示すように、共振器配列構造体４００は、第２実施形態の共振器配列構造体３００と同様のセル形状の共振器配列構造体である。共振器配列構造体４００は、共振器配列構造体３００のベースプレート３２０の貫通孔３２５に代えて、配管３６の処理ガスが流れる方向と略直交する図３６のＹ軸方向に配置された共振器４０１に、貫通孔４１５を設けている。つまり、共振器配列構造体４００は、図３６のＸ軸方向に配置された共振器３０１と、Ｙ軸方向に配置された共振器４０１とで生成される各セルＣを有する。各セルＣの共振器３０１，４０１では、回転磁界Ｈ１がそれぞれのリング部材（リング部材３１１，４１１）を貫くので共振器３０１，４０１を共振させ、各セルＣ内のセル空間にプラズマを励起することができる。

図３７は、変形例７に係る共振器の構成の一例を示す図である。図３７に示す共振器４０１は、導体からなる２枚のＣ字状のリング部材４１１であって、互いに逆向きに隣接して配置されるリング部材４１１の間に誘電体板４１２が配置された構造を有する。すなわち、共振器４０１においては、互いに逆向きの２枚のＣ字状のリング部材４１１によって誘電体板４１２が挟まれている。２枚のＣ字状のリング部材４１１の対向面や、各リング部材４１１の両端部においてコンデンサ等価素子が形成され、各リング部材４１１に沿ってコイル等価素子が形成される。これにより、共振器４０１は、直列共振回路を構成することができる。また、共振器４０１は、中央に貫通孔４１５を有する。貫通孔４１５を設けることによって、対向する２面が共振器４０１で形成されたセルＣでは、図３６のＸ軸方向に隣接するセルＣとの間でガスやプラズマが流入出可能となる。なお、共振器４０１は、２枚のＣ字状のリング部材４１１の組ごとに形成されているとも表すことができる。また、以下の説明では、誘電体板４１２を誘電体４１２と表す場合がある。

このように、変形例７では、回転磁界Ｈ１を供給する電磁波放射機構１８ｂとセル形状の共振器配列構造体４００とを用いても、第２実施形態と同様に、熱、電磁波およびイオンの影響を抑制しつつ、高密度ラジカルを生成することができる。

（変形例８）
図３８は、変形例８に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図３８に示す変形例８の装置本体１０ｉは、第２実施形態の装置本体１０ｇに対して、ノズル４１の位置に１８０度反転した共振器配列構造体３００を配置し、第１実施形態の変形例５と同様の位置から電磁波を供給するものである。また、装置本体１０ｉは、第１実施形態の変形例５と同様に、配管３６に代えて、配管３６ｂ，３６ｃを有する。共振器配列構造体３００は、配管３６ｃの処理容器１２側において、配管３６ｃの断面を塞ぐように設けられる。さらに、配管３６ｂと配管３６ｃとの接続部３６ｄには、誘電体窓２０ａが設けられ、誘電体窓２０ａを介して共振器配列構造体３００に回転磁界Ｈ１を供給可能なように電磁波放射機構１８ｂが配置されている。つまり、装置本体１０ｉは、リモートプラズマ源３０ｄに代えて、リモートプラズマ源３０ｆを有する。なお、リモートプラズマ源３０ｆは、第２実施形態と同様にガス供給部３８を含んでもよい。

配管３６ｂと配管３６ｃとは、例えば直角となるように接続部３６ｄで接続される。接続部３６ｄは、電磁波放射機構１８ｂ側から見て共振器配列構造体３００の各セルＣが形成される側の面と対向する方向の壁面に誘電体窓２０ａが設けられる。なお、配管３６ｂと配管３６ｃとの接続は、電磁波放射機構１８ｂからの回転磁界Ｈ１が誘電体窓２０ａを介して共振器配列構造体３００に供給可能であれば、どのような角度で接続されてもよい。

共振器配列構造体３００は、変形例５と同様に、各セルＣが形成される面を配管３６の上流側、つまり内部空間３６ａ側に向けて配置される。この場合、貫通孔３２５は、例えば、直径を１０ｍｍ以下とすることで、イオンを再結合させ、ラジカルおよび活性化していない処理ガスを内部空間３６ａから処理空間Ｓへと通過させる。また、貫通孔３２５は、例えば、直径２ｍｍ以下であることがより好ましい。つまり、貫通孔３２５は、イオンを内部空間３６ａから処理空間Ｓへと通過させない直径である。

図３９は、変形例８に係る共振器配列構造体近傍の断面の一例を示す図である。図３９に示すように、共振器配列構造体３００は、配管３６ｃの端部に設けられ、例えば、ベースプレート３２０が側壁１２ａと同様の厚さを有する。なお、図３９では、若干厚さが異なるように描いている。共振器配列構造体３００では、内部空間３６ａ側の各セルＣのセル空間にプラズマＰが生成される。各セルＣで生成されたプラズマＰは、ベースプレート３２０に設けられた各セルＣの各貫通孔３２５を通って、共振器配列構造体３００の各セルＣが形成されていない側、つまり処理空間Ｓに供給される。このとき、プラズマＰのうちイオンは、貫通孔３２５により再結合され、ラジカルとして処理空間Ｓに供給される。

このように、第２実施形態と変形例５とを組み合わせて、ノズル４１を省略することができる。また、変形例８では、第２実施形態と比べて、共振器配列構造体３００のプラズマ生成領域と処理空間Ｓとの距離が短いため、より高密度のラジカルを供給することができる。さらに、変形例５と同様に、リモートプラズマ源３０ｆの配置の自由度を向上させることができる。

（第３実施形態）
上記の第２実施形態では、セル形状の共振器配列構造体３００，４００を用いたが、各共振器が共振器配列構造体の中心から放射状に配置された共振器配列構造体を用いてもよく、この場合の実施の形態につき、第３実施形態として説明する。なお、第３実施形態におけるプラズマ処理装置３は、リモートプラズマ源の構成を除いて上述の第１，第２実施形態と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。

図４０は、第３実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図４０に示すように、第３実施形態の装置本体１０ｊは、第２実施形態のリモートプラズマ源３０ｄに代えて、リモートプラズマ源３０ｇを有する。リモートプラズマ源３０ｇは、ＲＦ電源１６、電磁波放射機構１８ｂ、誘電体窓２０ａおよび配管３６ｃ内に配置された共振器配列構造体５００を有する。すなわち、第３実施形態は、変形例８において、ノズル４１を設けて共振器配列構造体５００を配管３６ｃ内に配置したものである。なお、リモートプラズマ源３０ｇには、第２実施形態と同様に、ガス供給部３８を含めてもよい。

図４１は、第３実施形態に係る共振器配列構造体の一例を示す斜視図である。図４１に示す共振器配列構造体５００は、マイクロ波の磁界成分と共振可能であり且つサイズがマイクロ波の波長よりも小さい複数の共振器５０１を含むように形成される。すなわち、複数の共振器５０１は、共振器配列構造体５００の基部の面積が広い側の第１面と垂直な平面の方向、つまり、共振器配列構造体５００の中心を軸として回転可能な同一平面の方向に配置されているとも表すことができる。また、複数の共振器５０１は、共振器５０１が横に複数連結された短冊形共振器５２０を複数形成している。図４１の例では、短冊形共振器５２０は、共振器５０１が３つ連結されている。複数の短冊形共振器５２０は、短冊形状の短辺がベースプレート５１０の平面と直交する方向となるように、且つ、電磁波放射機構１８ｂの中心軸を起点として放射状となるように配置される。電磁波放射機構１８ｂから供給される電磁波の回転磁界Ｈ１は、複数の短冊形共振器５２０の各共振器５０１のリング部材５１１を貫く方向となる。

ベースプレート５１０には、複数の貫通孔５２５が設けられている。貫通孔５２５は、共振器配列構造体３００の貫通孔３２５と同様に、内部空間３６ｆと内部空間３６ｇとを連通し、処理ガスが配管３６ｂ側から配管３６ｃ側へと流れることができる。共振器５０１の詳細については、第２実施形態の共振器３０１Ｂと同様であるのでその説明を省略する。なお、複数の共振器５０１の各々は、サイズが電磁波の波長の１／１０未満のサイズである。また、共振器配列構造体５００は、短冊形共振器５２０が形成された側が配管３６ｃの下流側、つまり、処理空間Ｓ側を向くように配置される。なお、共振器配列構造体５００は、ベースプレート５１０を省略し、各短冊形共振器５２０が、例えば溶接等により接続されるような構造としてもよい。

次に、プラズマ処理装置３におけるリモートプラズマ源３０ｇにおける高密度ラジカルの生成について説明する。図４０に示すように、共振器配列構造体５００では、回転磁界Ｈ１が短冊形共振器５２０の各共振器５０１を貫く方向となるので、各共振器５０１が共振し、各共振器５０１の表面ではプラズマＰが励起される。つまり、各短冊形共振器５２０の近傍が、プラズマ生成領域となる。配管３６ｃの内部空間３６ｆは、ガス供給部３８から処理空間Ｓへと処理ガスが供給されているので、処理空間Ｓに向かう流れが発生する。従って、ガス供給部３８から各貫通孔５２５を通って内部空間３６ｆに供給された処理ガスは、各短冊形共振器５２０の近傍においてプラズマＰが励起されるとともに、ノズル４１の各貫通孔４１ａを通って処理空間Ｓへと流れる。ノズル４１の各貫通孔４１ａは、イオントラップとして機能する。つまり、ノズル４１の各貫通孔４１ａからは、高密度ラジカルが処理空間Ｓへと供給される。被処理体ＷＰは、処理空間Ｓに供給された高密度ラジカルによって処理される。

このように、放射状の共振器配列構造体５００を用いても、第１，第２実施形態と同様に、熱、電磁波およびイオンの影響を抑制しつつ、高密度ラジカルを生成することができる。

（変形例９）
次に、図４２を用いて、第３実施形態の変形例９について説明する。なお、以下に説明する変形例９では、第１～第３実施形態の装置本体１０，１０ｇ，１０ｊと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成および動作の説明については省略する。図４２は、変形例９に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図４２に示す変形例９の装置本体１０ｋは、第３実施形態の装置本体１０ｊに対して、ノズル４１の位置に１８０度反転した共振器配列構造体５００を配置したものである。共振器配列構造体５００は、配管３６ｃの処理容器１２側において、配管３６ｃの断面を塞ぐように設けられる。つまり、装置本体１０ｋは、リモートプラズマ源３０ｇに代えて、リモートプラズマ源３０ｈを有する。なお、リモートプラズマ源３０ｈには、第３実施形態と同様に、ガス供給部３８を含めてもよい。

共振器配列構造体５００は、変形例８と同様に、各短冊形共振器５２０が形成される面を配管３６ｃの上流側、つまり内部空間３６ａ側に向けて配置される。この場合、貫通孔５２５は、例えば、直径を１０ｍｍ以下とすることで、イオンを再結合させ、ラジカルおよび活性化していない処理ガスを内部空間３６ａから処理空間Ｓへと通過させる。また、貫通孔３２５は、例えば、直径２ｍｍ以下であることがより好ましい。つまり、貫通孔５２５は、イオンを内部空間３６ａから処理空間Ｓへと通過させない直径である。

このように、変形例９では、第３実施形態と変形例８とを組み合わせて、ノズル４１を省略することができる。また、変形例９では、第３実施形態と比べて、共振器配列構造体５００のプラズマ生成領域と処理空間Ｓとの距離が短いため、より高密度のラジカルを供給することができる。さらに、変形例８と同様に、リモートプラズマ源３０ｈの配置の自由度を向上させることができる。

（第４実施形態）
上記の第１～第３実施形態に対して、さらにプラズマ密度を測定して処理ガスの流量やソースＲＦ信号の電力を制御するようにしてもよく、この場合の実施の形態につき、第４実施形態として説明する。なお、第４実施形態におけるプラズマ処理装置４は、絶縁プローブの構成およびプラズマ密度に基づく制御を除いて上述の第１～第３実施形態と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。

図４３は、第４実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示すブロック図である。図４３に示すように、第４実施形態の装置本体１０ｌは、第２実施形態の装置本体１０ｇに対して、ノズル４１の配管３６側に絶縁プローブ６００を設けたものである。絶縁プローブ６００は、測定部の一例である。また、処理容器１２ｄおよびノズル４１の配置は、変形例１の装置本体１０ａと同様としている。なお、第４実施形態では、リモートプラズマ源３０ｉとして、ＲＦ電源１６、アンテナ１８、共振器配列構造体３００および絶縁プローブ６００を少なくとも含む。なお、リモートプラズマ源３０ｉには、第２実施形態と同様に、ガス供給部３８を含めてもよい。

絶縁プローブ６００は、例えば、ノズル４１の配管３６側に配置され、共振器配列構造体３００で生成されたプラズマの電子密度を測定する。配管３６における共振器配列構造体３００と絶縁プローブ６００との距離６１０は、プラズマが拡散するプラズマ拡散領域の拡散長となる。絶縁プローブ６００は、測定したプラズマ密度を制御装置１１に出力する。

ここで、図４４を用いて、共振器配列構造体３００と絶縁プローブ６００とを含む領域６２０について説明する。図４４は、第４実施形態に係るプラズマ拡散領域の一例を示す図である。図４４に示すように、領域６２０では、処理ガスが配管３６の内部空間３６ｇ側から内部空間３６ｆ側に向かって流れている。なお、処理ガスの流量は、配管３６の直径３６ｉによっても変化する。また、共振器配列構造体３００の直径は、配管３６の直径（内径）３６ｉとほぼ同等となっている。処理ガスは、磁界Ｈが供給される共振器配列構造体３００を通過する際に、プラズマＰが生成され、内部空間３６ｆ内で拡散する。なお、図４４では、プラズマＰを模式的に表している。プラズマＰに含まれるイオンは、ノズル４１の貫通孔４１ａを通る際に再結合される。また、プラズマＰに含まれるラジカルは、活性化されていない処理ガスとともに、処理空間Ｓに供給される。

絶縁プローブ６００は、例えば、ノズル４１の内部空間３６ｆ側や処理空間Ｓ側、ノズル４１近傍の配管３６の側壁内側等に配置され、ノズル４１近傍のプラズマ密度を測定する。なお、プラズマ密度としては、例えば、電子密度が測定される。

制御装置１１は、絶縁プローブ６００から測定結果として電子密度が入力されると、入力された電子密度に基づいて、プラズマの供給量を調整するように、リモートプラズマ源３０ｉを制御する。すなわち、制御装置１１は、電子密度に基づいて、ＲＦ電源１６のソースＲＦ信号の電力を制御する。また、制御装置１１は、電子密度に基づいて、ガス供給部３８の流量制御器３８ｃを制御することで、処理ガス（原料ガス）の流量を制御する。これにより、プラズマ処理装置４は、生成される高密度ラジカルの量を制御することができる。

続いて、図４５および図４６を用いて、プラズマ拡散領域の拡散長である距離６１０における電子密度の変化について説明する。図４５および図４６は、プラズマ拡散領域における電子密度の分布の一例を示すグラフである。なお、図４５および図４６では、図４４に示す領域６２０を右に９０度回転させて、共振器配列構造体３００がグラフの右側、ノズル４１がグラフの左側に来るものとして表している。

図４５では、距離６１０における処理ガスの流量に応じた電子密度の分布の一例を示しており、領域６０１が絶縁プローブ６００での測定位置を表している。グラフ６３１～６３３は、それぞれ、グラフ６３１が処理ガスの流量が大、グラフ６３２が処理ガスの流量が中、グラフ６３３が処理ガスの流量が小の場合における電子密度の分布を示している。なお、グラフ６３１～６３３における流量は相対的なものとしている。グラフ６３１～６３３から、処理ガスの流量が大きい（多い）ほど、ノズル４１近傍の絶縁プローブ６００における電子密度が高いことがわかる。なお、電子密度は、ボルツマンの関係から電子温度が高い場所では低くなる。

図４６では、距離６１０におけるＲＦ電源１６のソースＲＦ信号の電力（以下、単にパワーと表す場合がある。）に応じた電子密度の分布の一例を示しており、領域６０１が絶縁プローブ６００での測定位置を表している。グラフ６３４～６３６は、それぞれ、グラフ６３４がパワーが大、グラフ６３５がパワーが中、グラフ６３６がパワーが小の場合における電子密度の分布を示している。なお、グラフ６３４～６３６におけるパワーは相対的なものとしている。グラフ６３４～６３６から、パワーが大きいほど、共振器配列構造体３００側の領域６３７における電子密度が高いことがわかる。図４５および図４６から、ノズル４１近傍の絶縁プローブ６００における電子密度は、処理ガスの流量およびパワーにより制御可能であることがわかる。

次に、図４７から図５１を用いて、処理ガスの流量、電子密度、配管３６の直径３６ｉ、パワー、滞在時間、および、移動時間等の関係について説明する。図４７は、ガス流量と電子密度との関係の一例を示すグラフである。図４７に示すグラフ６４０は、処理ガスの流量であるガス流量と電子密度との関係を示しており、ガス流量が少ない場合には、プラズマ拡散領域（内部空間３６ｆ）において、拡散が支配的な要素である。グラフ６４０に示すように、ガス流量が増加して領域６４１近傍になると、拡散だけでなくガスフローによって共振器配列構造体３００でのプラズマ生成が促進され、電子密度が増加する。ところが、さらにガス流量が増加すると、共振器配列構造体３００でのプラズマ生成が間に合わなくなり、電子密度が低下する。従って、ガス流量は、領域６４１近傍となるように制御されるのが好ましい。

図４８は、電磁波のパワーと配管直径との関係の一例を示すグラフである。図４８のグラフでは、縦軸を共振器配列構造体３００（メタマテリアル）の単位体積にかかるパワー［Ｗ／ｍｍ^３］とし、横軸を配管３６の直径３６ｉ［ｍｍ］（以下、配管直径と表す。）としている。グラフ６５０は、ＲＦ電源１６のソースＲＦ信号の電力（パワー）を１００Ｗとした場合である。グラフ６５１は、パワーを１０００Ｗとした場合である。グラフ６５２は、パワーを３０００Ｗとした場合である。

図４９は、電磁波のパワー密度の比と配管直径との関係の一例を示すグラフである。図４９のグラフ６５３では、縦軸をパワー密度の比［倍］とし、横軸を配管直径［ｍｍ］としている。なお、グラフ６５３の縦軸は、配管直径３００［ｍｍ］を１倍とした比で表している。共振器配列構造体３００は、パワーが供給されるとプラズマが生成され、グラフ６５０～６５３に示すように、配管直径が細いほど、また、投入されるパワーが大きいほど、単位体積あたりにかかるパワーが大きくなる。つまり、共振器配列構造体３００では、共振器配列構造体３００に供給されるパワーが大きいほど、共振器配列構造体３００で処理ガスの電離が進み、プラズマ密度が高くなる。また、共振器配列構造体３００では、配管直径を小さくするとパワー密度が大きくなる。すなわち、各実施形態において、高密度プラズマの生成が可能となる。

図５０は、共振器配列構造体の空間にガスが滞在する時間と配管直径との関係の一例を示すグラフである。図５０のグラフでは、縦軸を共振器配列構造体３００（メタマテリアル）の空間に処理ガスが滞在する時間［ｓ］とし、横軸を配管直径［ｍｍ］としている。ここで、縦軸は、処理ガスにパワーが印加される時間に相当する。グラフ６５４は、処理ガスの流量が１０００ｓｃｃｍ（１．６７×１０^－５ｍ^３／ｓ）の場合を示す。グラフ６５５は、処理ガスの流量が５０００ｓｃｃｍの場合を示す。グラフ６５６は、処理ガスの流量が１００００ｓｃｃｍの場合を示す。グラフ６５７は、処理ガスの流量が１０００００ｓｃｃｍの場合を示す。配管３６に処理ガスが流れると、共振器配列構造体３００の空間にある処理ガスが入れ替わる。従って、グラフ６５４～６５７に示すように、配管直径が小さいほど、また、処理ガスの流量が大きいほど、処理ガスが共振器配列構造体３００の空間に滞在する時間が短くなる。つまり、配管直径が小さいほど、また、処理ガスの流量が大きいほど、共振器配列構造体３００の空間におけるガス置換が速くなる。すなわち、共振器配列構造体３００では、プラズマが生成されるとすぐにガス置換が行われるので、高密度プラズマが次々に発生することになる。

図５１は、プラズマ生成から処理室までの移動時間と配管直径との関係の一例を示すグラフである。図５１のグラフでは、縦軸を共振器配列構造体３００でのプラズマ生成から、生成されたプラズマが処理空間Ｓ（処理室）まで移動する時間［ｓ］とし、横軸を配管直径［ｍｍ］としている。ここで、縦軸は、距離６１０をプラズマが移動する時間に相当する。グラフ６６０は、処理ガスの流量が２０００ｓｃｃｍの場合を示す。グラフ６６１は、処理ガスの流量が５０００ｓｃｃｍの場合を示す。グラフ６６２は、処理ガスの流量が１００００ｓｃｃｍの場合を示す。グラフ６６３は、処理ガスの流量が２００００ｓｃｃｍの場合を示す。共振器配列構造体３００で生成されたプラズマは、グラフ６６０～６６３に示すように、配管直径が小さいほど、プラズマ生成から処理空間Ｓまで移動する時間が短くなる。

このように、第４実施形態では、パワーに対する処理ガスの流量の最適な制御が可能となる。また、第２～第４実施形態、変形例５，６，８，９のように、共振器配列構造体のサイズが配管３６，３６ｃと略同じ経（例えば、φ１００ｍｍ以下）であるので、リモートプラズマ源を小型化することができる。また、共振器配列構造体を小型化できるので、低パワーでパワー密度が上昇し、カットオフを超えた高密度プラズマを生成できる。従って、高密度ラジカルを生成することができる。また、配管３６，３６ｃのプラズマ生成領域である内部空間３６ａ，３６ｆの体積が小さいため、処理空間Ｓへのプラズマの到達時間を短縮できる。従って、再結合するラジカルを減らすことができるので、高密度ラジカルを処理空間Ｓに供給することができる。

また、上述してきた各実施形態および各変形例は、内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。例えば、変形例４のオリフィス４２を第２実施形態等のノズル４１に代えて用いてもよい。

以上、各実施形態によれば、プラズマ処理装置１～４は、処理室（処理容器１２，１２ｄ，１２ｅ）と、基板保持部（ステージ１４）と、プラズマ源（リモートプラズマ源３０，３０ａ～３０ｈ）と、を有する。処理室は、基板（被処理体ＷＰ）の処理空間Ｓを提供するように構成される。基板保持部は、処理室内で基板を保持するように構成される。プラズマ源は、プラズマを処理室内に供給するように構成され、ガス供給部３８と、配管（配管３６，３６ｃ，３６ｅ）と、電磁波発生器（ＲＦ電源１６）と、電磁波供給部（アンテナ１８，１８ａ、電磁波放射機構１８ｂ）と、共振器配列構造体（共振器配列構造体１００，２００，３００，４００，５００）と、を備える。ガス供給部３８は、原料ガスを供給するように構成される。配管は、ガス供給部３８と処理室とを接続するように構成される。電磁波発生器は、配管内に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させるように構成される。電磁波供給部は、配管に設けられた誘電体窓（誘電体窓２０，２０ａ～２０ｄ）を介して、電磁波を配管内に供給するように構成される。共振器配列構造体は、電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが電磁波の波長よりも小さく、同一平面の方向に配置された複数の共振器（共振器１０１，２０１，３０１，４０１，５０１）を含むように構成される。その結果、熱、電磁波およびイオンの影響を抑制しつつ、高密度ラジカルを生成することができる。

また、各実施形態によれば、複数の共振器は、導体からなるＣ字状のリング部材（リング部材１１１，２１１，３１１，４１１，５１１）が誘電体（例えば、誘電体１１２，２１２，３１２，４１２）に積層された構造を備える。その結果、プラズマを励起することができる。

また、第１実施形態によれば、複数の共振器１０１，２０１は、共振器１０１，２０１それぞれが、２枚以上のＣ字状のリング部材１１１，２１１の組を備え、共振器配列構造体１００，２００の基部（誘電体１１２，２１２）の面積が広い側の第１面（第１面１０６，２０６）と平行な平面の方向に形成される。その結果、電磁波供給部から供給される共振器１０１，２０１を貫く方向の磁界Ｈに対して、複数の共振器１０１，２０１が共振することができる。

また、第２，第３実施形態によれば、複数の共振器３０１，４０１，５０１は、共振器３０１，４０１，５０１それぞれが、２枚以上のＣ字状のリング部材３１１，４１１，５１１の組ごとにカード形状に形成される。また、カード形状の複数の共振器３０１，４０１，５０１は、共振器配列構造体３００，４００，５００の基部（例えば、ベースプレート３２０，５１０）の面積が広い側の第１面と垂直な平面の方向に形成される。その結果、電磁波供給部から供給される共振器３０１，４０１，５０１を貫く方向の磁界Ｈまたは回転磁界Ｈ１に対して、複数の共振器３０１，４０１，５０１が共振することができる。

また、第２，第３実施形態によれば、複数の共振器３０１，４０１，５０１は、共振器３０１，４０１，５０１それぞれが、２枚以上のＣ字状のリング部材３１１，４１１，５１１の組を備え、複数の組を接続した短冊形状（例えば、短冊形共振器５２０）に形成される。短冊形状の複数の共振器は、共振器配列構造体３００，４００，５００の基部（例えば、ベースプレート３２０，５１０）の面積が広い側の第１面と垂直な平面の方向に形成される。その結果、電磁波供給部から供給される共振器３０１，４０１，５０１を貫く方向の磁界Ｈまたは回転磁界Ｈ１に対して、複数の共振器３０１，４０１，５０１が共振することができる。

また、第３実施形態によれば、複数の共振器５０１は、共振器配列構造体５００の第１面側において、共振器５０１それぞれの板状の誘電体が、電磁波供給部の中心軸を起点として放射状となるように配置される。その結果、電磁波供給部から供給される共振器５０１を貫く方向の回転磁界Ｈ１に対して、複数の共振器５０１が共振することができる。

また、第１実施形態、変形例１～４，７によれば、共振器配列構造体１００，４００は、第１面が配管３６の長手方向と平行となる方向に配置される。その結果、配管３６の側壁に沿う方向に電磁波供給部を配置できる。

また、第２，第３実施形態、変形例５，６，８によれば、共振器配列構造体２００，３００，５００は、第１面が配管３６，３６ｃの断面方向と平行となる方向に配置される。その結果、配管３６，３６ｃの断面全体にわたってプラズマを生成することができる。

また、第１～第３実施形態、変形例１～３，７によれば、配管３６，３６ｃは、処理室との接続部にノズル４１を備える。その結果、熱、電磁波およびイオンの影響を抑制しつつ、高密度ラジカルを処理室に供給することができる。

また、変形例７によれば、共振器配列構造体４００は、配管３６の断面の中心部に配置される。複数の共振器４０１は、共振器４０１それぞれの板状の誘電体に貫通孔４１５を備える。その結果、貫通孔４１５を通る処理ガスをプラズマ励起することができる。

また、第２，第３実施形態、変形例５，６，８によれば、共振器配列構造体２００，３００，５００は、第１面に開口する貫通孔２０８，３２５，５２５を備える。その結果、処理ガスをガス供給部３８から処理空間Ｓへと流すことができる。

また、第４実施形態によれば、プラズマ源は、配管３６において、共振器配列構造体３００よりも処理室側に、プラズマの密度を測定するように構成される測定部（絶縁プローブ６００）をさらに備える。プラズマ処理装置４は、測定部での測定結果に基づいて、プラズマの供給量を調整するようプラズマ源を制御するように構成される制御部（制御装置１１）をさらに有する。その結果、パワーに対する処理ガスの流量の最適な制御を行うことができる。

また、第４実施形態によれば、制御部は、測定結果に基づいて、電磁波発生器の電磁波の出力を制御するように構成される。その結果、ソースＲＦ信号の電力によってプラズマ密度を制御することができる。

また、第４実施形態によれば、制御部は、測定結果に基づいて、ガス供給部３８の原料ガス（処理ガス）の流量を制御するように構成される。その結果、処理ガスの流量によってプラズマ密度を制御することができる。

今回開示された各実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の各実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

また、上記各実施形態では、電磁波を投入するアンテナとしてソレノイド状のコイルであるアンテナ１８や、同軸管とアンテナ部を有する電磁波放射機構１８ｂを用いたが、これに限定されない。つまり、共振器配列構造体１００等の複数の共振器１０１等のリング部材１１１等を貫く方向に磁界を発生させることができれば、これに限定されない。この様な電磁波を投入するアンテナは、アンテナ１８や電磁波放射機構１８ｂに限られず、例えば、モノポールアンテナ、スロットアンテナ、誘導結合型コイル、容量結合型電極、マグネトロン等、任意の電磁波を投入するアンテナや機構を用いることができる。

また、上記各実施形態では、独立型のリモートプラズマ源３０等によりプラズマを生成したが、これに限定されない。例えば、リモートプラズマ源３０等は、処理容器１２の処理空間Ｓで直接プラズマを生成する容量結合型や誘導結合型のプラズマ処理装置と組み合わせてもよい。

なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
基板の処理空間を提供するように構成される処理室と、
前記処理室内で前記基板を保持するように構成される基板保持部と、
プラズマを前記処理室内に供給するように構成されるプラズマ源と、を有し、
前記プラズマ源は、
原料ガスを供給するように構成されるガス供給部と、
前記ガス供給部と前記処理室とを接続するように構成される配管と、
前記配管内に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させるように構成される電磁波発生器と、
前記配管に設けられた誘電体窓を介して、前記電磁波を前記配管内に供給するように構成される電磁波供給部と、
前記電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが前記電磁波の波長よりも小さく、同一平面の方向に配置された複数の共振器を含むように構成される共振器配列構造体と、を備える、
プラズマ処理装置。
（２）
前記複数の共振器は、導体からなるＣ字状のリング部材が誘電体に積層された構造を備える、
前記（１）に記載のプラズマ処理装置。
（３）
前記複数の共振器は、前記共振器それぞれが、２枚以上の前記Ｃ字状のリング部材の組を備え、前記共振器配列構造体の基部の面積が広い側の第１面と平行な前記平面の方向に形成される、
前記（２）に記載のプラズマ処理装置。
（４）
前記複数の共振器は、前記共振器それぞれが、２枚以上の前記Ｃ字状のリング部材の組ごとにカード形状に形成され、
前記カード形状の前記複数の共振器は、前記共振器配列構造体の基部の面積が広い側の第１面と垂直な前記平面の方向に形成される、
前記（２）に記載のプラズマ処理装置。
（５）
前記複数の共振器は、前記共振器それぞれが、２枚以上の前記Ｃ字状のリング部材の組を備え、複数の前記組を接続した短冊形状に形成され、
前記短冊形状の前記複数の共振器は、前記共振器配列構造体の基部の面積が広い側の第１面と垂直な前記平面の方向に形成される、
前記（２）に記載のプラズマ処理装置。
（６）
前記複数の共振器は、前記共振器配列構造体の前記第１面側において、前記共振器それぞれの板状の前記誘電体が、前記電磁波供給部の中心軸を起点として放射状となるように配置される、
前記（４）または（５）に記載のプラズマ処理装置。
（７）
前記共振器配列構造体は、前記第１面が前記配管の長手方向と平行となる方向に配置される、
前記（３）～（５）のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（８）
前記共振器配列構造体は、前記第１面が前記配管の断面方向と平行となる方向に配置される、
前記（３）～（６）のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（９）
前記配管は、前記処理室との接続部にノズルを備える、
前記（７）に記載のプラズマ処理装置。
（１０）
前記共振器配列構造体は、前記配管の断面の中心部に配置され、
前記複数の共振器は、前記共振器それぞれの板状の前記誘電体に貫通孔を備える、
前記（７）に記載のプラズマ処理装置。
（１１）
前記共振器配列構造体は、前記第１面に開口する貫通孔を備える、
前記（８）または（９）に記載のプラズマ処理装置。
（１２）
前記プラズマ源は、
前記配管において、前記共振器配列構造体よりも前記処理室側に、前記プラズマの密度を測定するように構成される測定部をさらに備え、
前記プラズマ処理装置は、
前記測定部での測定結果に基づいて、前記プラズマの供給量を調整するよう前記プラズマ源を制御するように構成される制御部をさらに有する、
前記（１）～（１１）のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（１３）
前記制御部は、前記測定結果に基づいて、前記電磁波発生器の前記電磁波の出力を制御するように構成される、
前記（１２）に記載のプラズマ処理装置。
（１４）
前記制御部は、前記測定結果に基づいて、前記ガス供給部の前記原料ガスの流量を制御するように構成される、
前記（１２）または（１３）に記載のプラズマ処理装置。
（１５）
原料ガスを供給するように構成されるガス供給部と、
前記ガス供給部と、基板の処理空間を提供するように構成される処理室とを接続するように構成される配管と、
前記配管内に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させるように構成される電磁波発生器と、
前記配管に設けられた誘電体窓を介して、前記電磁波を前記配管内に供給するように構成される電磁波供給部と、
前記電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが前記電磁波の波長よりも小さく、同一平面の方向に配置された複数の共振器を含むように構成される共振器配列構造体と、を備える、
プラズマ源。
（１６）
前記配管において、前記共振器配列構造体よりも前記処理室側に、プラズマの密度を測定するように構成される測定部と、
前記測定部での測定結果に基づいて、前記プラズマの供給量を調整するよう前記電磁波供給部および前記ガス供給部のうち１つ以上を制御するように構成される制御部と、をさらに備える、
前記（１５）に記載のプラズマ源。
（１７）
前記制御部は、前記測定結果に基づいて、前記電磁波発生器の前記電磁波の出力、および、前記ガス供給部の前記原料ガスの流量のうち１つ以上を制御するように構成される、
前記（１６）に記載のプラズマ源。
（１８）
プラズマ処理装置におけるプラズマ制御方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
基板の処理空間を提供するように構成される処理室と、
前記処理室内で前記基板を保持するように構成される基板保持部と、
プラズマを前記処理室内に供給するように構成されるプラズマ源と、を有し、
前記プラズマ源は、
原料ガスを供給するように構成されるガス供給部と、
前記ガス供給部と前記処理室とを接続するように構成される配管と、
前記配管内に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させるように構成される電磁波発生器と、
前記配管に設けられた誘電体窓を介して、前記電磁波を前記配管内に供給するように構成される電磁波供給部と、
前記電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが前記電磁波の波長よりも小さく、同一平面の方向に配置された複数の共振器を含むように構成される共振器配列構造体と、
前記配管において、前記共振器配列構造体よりも前記処理室側に、前記プラズマの密度を測定する測定部と、を備え、
前記プラズマ処理装置が、前記測定部での測定結果に基づいて、前記プラズマの供給量を調整するよう前記プラズマ源を制御する工程、を含む、
プラズマ制御方法。
（１９）
前記プラズマ源を制御する工程は、前記測定結果に基づいて、前記電磁波発生器の前記電磁波の出力を制御する、
前記（１８）に記載のプラズマ制御方法。
（２０）
前記プラズマ源を制御する工程は、前記測定結果に基づいて、前記ガス供給部の前記原料ガスの流量を制御する、
前記（１８）または（１９）に記載のプラズマ制御方法。

１～４プラズマ処理装置
１１制御装置
１２，１２ｄ，１２ｅ処理容器
１４ステージ
１６ＲＦ電源
１８，１８ａアンテナ
１８ｂ電磁波放射機構
２０，２０ａ～２０ｄ誘電体窓
３０，３０ａ～３０ｉリモートプラズマ源
３６，３６ｃ，３６ｅ配管
３８ガス供給部
４１ノズル
１００，２００，３００，４００，５００共振器配列構造体
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１共振器
１０６，２０６第１面
１１１，２１１，３１１，４１１，５１１リング部材
１１２，２１２，３１２，４１２誘電体
２０８，３２５，４１５，５２５貫通孔
３２０，５１０ベースプレート
５２０短冊形共振器
６００絶縁プローブ
Ｓ処理空間
ＷＰ被処理体

Claims

基板の処理空間を提供するように構成される処理室と、
前記処理室内で前記基板を保持するように構成される基板保持部と、
プラズマを前記処理室内に供給するように構成されるプラズマ源と、を有し、
前記プラズマ源は、
原料ガスを供給するように構成されるガス供給部と、
前記ガス供給部と前記処理室とを接続するように構成される配管と、
前記配管内に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させるように構成される電磁波発生器と、
前記配管に設けられた誘電体窓を介して、前記電磁波を前記配管内に供給するように構成される電磁波供給部と、
前記電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが前記電磁波の波長よりも小さく、同一平面の方向に配置された複数の共振器を含むように構成される共振器配列構造体と、を備える、
プラズマ処理装置。
前記複数の共振器は、導体からなるＣ字状のリング部材が誘電体に積層された構造を備える、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記複数の共振器は、前記共振器それぞれが、２枚以上の前記Ｃ字状のリング部材の組を備え、前記共振器配列構造体の基部の面積が広い側の第１面と平行な前記平面の方向に形成される、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。
前記複数の共振器は、前記共振器それぞれが、２枚以上の前記Ｃ字状のリング部材の組ごとにカード形状に形成され、
前記カード形状の前記複数の共振器は、前記共振器配列構造体の基部の面積が広い側の第１面と垂直な前記平面の方向に形成される、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。
前記複数の共振器は、前記共振器それぞれが、２枚以上の前記Ｃ字状のリング部材の組を備え、複数の前記組を接続した短冊形状に形成され、
前記短冊形状の前記複数の共振器は、前記共振器配列構造体の基部の面積が広い側の第１面と垂直な前記平面の方向に形成される、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。
前記複数の共振器は、前記共振器配列構造体の前記第１面側において、前記共振器それぞれの板状の前記誘電体が、前記電磁波供給部の中心軸を起点として放射状となるように配置される、
請求項４または５に記載のプラズマ処理装置。
前記共振器配列構造体は、前記第１面が前記配管の長手方向と平行となる方向に配置される、
請求項３～５のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
前記共振器配列構造体は、前記第１面が前記配管の断面方向と平行となる方向に配置される、
請求項３～５のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
前記配管は、前記処理室との接続部にノズルを備える、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。
前記共振器配列構造体は、前記配管の断面の中心部に配置され、
前記複数の共振器は、前記共振器それぞれの板状の前記誘電体に貫通孔を備える、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。
前記共振器配列構造体は、前記第１面に開口する貫通孔を備える、
請求項８に記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ源は、
前記配管において、前記共振器配列構造体よりも前記処理室側に、前記プラズマの密度を測定するように構成される測定部をさらに備え、
前記プラズマ処理装置は、
前記測定部での測定結果に基づいて、前記プラズマの供給量を調整するよう前記プラズマ源を制御するように構成される制御部をさらに有する、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記制御部は、前記測定結果に基づいて、前記電磁波発生器の前記電磁波の出力を制御するように構成される、
請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
前記制御部は、前記測定結果に基づいて、前記ガス供給部の前記原料ガスの流量を制御するように構成される、
請求項１２または１３に記載のプラズマ処理装置。
原料ガスを供給するように構成されるガス供給部と、
前記ガス供給部と、基板の処理空間を提供するように構成される処理室とを接続するように構成される配管と、
前記配管内に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させるように構成される電磁波発生器と、
前記配管に設けられた誘電体窓を介して、前記電磁波を前記配管内に供給するように構成される電磁波供給部と、
前記電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが前記電磁波の波長よりも小さく、同一平面の方向に配置された複数の共振器を含むように構成される共振器配列構造体と、を備える、
プラズマ源。
前記配管において、前記共振器配列構造体よりも前記処理室側に、プラズマの密度を測定するように構成される測定部と、
前記測定部での測定結果に基づいて、前記プラズマの供給量を調整するよう前記電磁波供給部および前記ガス供給部のうち１つ以上を制御するように構成される制御部と、をさらに備える、
請求項１５に記載のプラズマ源。
前記制御部は、前記測定結果に基づいて、前記電磁波発生器の前記電磁波の出力、および、前記ガス供給部の前記原料ガスの流量のうち１つ以上を制御するように構成される、
請求項１６に記載のプラズマ源。
プラズマ処理装置におけるプラズマ制御方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
基板の処理空間を提供するように構成される処理室と、
前記処理室内で前記基板を保持するように構成される基板保持部と、
プラズマを前記処理室内に供給するように構成されるプラズマ源と、を有し、
前記プラズマ源は、
原料ガスを供給するように構成されるガス供給部と、
前記ガス供給部と前記処理室とを接続するように構成される配管と、
前記配管内に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させるように構成される電磁波発生器と、
前記配管に設けられた誘電体窓を介して、前記電磁波を前記配管内に供給するように構成される電磁波供給部と、
前記電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが前記電磁波の波長よりも小さく、同一平面の方向に配置された複数の共振器を含むように構成される共振器配列構造体と、
前記配管において、前記共振器配列構造体よりも前記処理室側に、前記プラズマの密度を測定する測定部と、を備え、
前記プラズマ処理装置が、前記測定部での測定結果に基づいて、前記プラズマの供給量を調整するよう前記プラズマ源を制御する工程、を含む、
プラズマ制御方法。
前記プラズマ源を制御する工程は、前記測定結果に基づいて、前記電磁波発生器の前記電磁波の出力を制御する、
請求項１８に記載のプラズマ制御方法。
前記プラズマ源を制御する工程は、前記測定結果に基づいて、前記ガス供給部の前記原料ガスの流量を制御する、
請求項１８または１９に記載のプラズマ制御方法。