JP4132313B2

JP4132313B2 - マイクロ波プラズマ処理装置

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Publication number: JP4132313B2
Application number: JP34197498A
Authority: JP
Inventors: 敏雄中西
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2018-12-01
Also published as: JP2000173799A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大口径半導体基板、大型液晶ディスプレイ用ガラス基板等に、プラズマを用いたエッチング、アッシング、ＣＶＤ（化学蒸着）等の処理を施すための利用に好適なマイクロ波プラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ（大規模集積回路）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などを製造するプロセスにおいて、反応ガスに外部からエネルギーを与えた際に発生するプラズマが、広く用いられている。特に、プラズマを用いたドライエッチング技術は、これらのプロセスにおいて、不可欠の基本技術となっている。
【０００３】
一般に、プラズマを発生させるための励起手段としては、2.45GHzのマイクロ波を用いる場合と、13.56MHzのＲＦ（高周波：Radio Frequency）を用いる場合とが知られている。マイクロ波を用いる場合には、ＲＦを用いる場合に比べて、高密度のプラズマが得られるとともに、プラズマを発生させるのに電極を必要としないため、電極からのコンタミネーションを防ぐことができるなどの利点がある。
【０００４】
しかしながら、マイクロ波を用いた従来のプラズマ処理装置では、プラズマ領域面積が広く、かつプラズマ密度が均一になるようにプラズマを発生させることが困難であった。したがって、大口径の半導体基板（半導体ウェハ）、または、大型のＬＣＤ用ガラス基板の処理等において、マイクロ波を用いたドライエッチング処理を採用するのは困難であった。
【０００５】
この点に関し、大面積に均一にマイクロ波プラズマを発生させることが可能なプラズマ処理装置として、表面波電界励起プラズマを利用する方式が提案されており、例えば、特開昭62-5600号公報、特開昭62-99481号公報において開示されている。このプラズマ処理装置は、処理容器の上部壁をマイクロ波の透過が可能な耐熱性板で封止し、その上方にはマイクロ波導波管に接続された誘電体線路を配置している。そして誘電体線路の表面から漏れ出た表面波電界により、プラズマが発生する。
【０００６】
図７は前者のプラズマ処理装置の側断面図であり、図８は図７に示したプラズマ処理装置の平面図である。この従来装置１５０では、金属製導体により構成された処理容器８１の上部に、封止板８４が設けられ、これらによって処理室８２は気密状態に封止されている。更に処理容器８１には、処理容器８１及び封止板８４の上部を覆うカバー部材９０が連結されており、カバー部材９０とマイクロ波発振器７０との間には、導波管７１が連結されている。そして、カバー部材９０内の天井部分には、封止板８４との間にエアギャップ９３を確保しつつ、誘電体線路９１が取り付けられている。この誘電体線路９１は、導波管７１の幅から処理容器８１を覆う程度の幅まで広がるテーパ部９１ａを有する平面視略５角形に形成されている。
【０００７】
処理容器８１内には封止板８４とは対向する位置に、試料基板Ｗを載置するための試料台８３が配設されており、これにはマッチング回路８６を介してＲＦバイアス回路８７が接続されている。また処理容器８１の下部壁には図示しない排気装置に接続される排気口８８が形成され、処理容器８１の一側壁には所要の反応ガスを供給するためのガス供給管８５が接続されている。
【０００８】
このように構成されたマイクロ波プラズマ処理装置１５０を用いて、試料台８３の上に載置された試料基板Ｗに、所定の処理を施す場合には、まず、排気口８８から排気を行って処理室８２内を所要の真空度に設定した後、ガス供給管８５から反応ガスを供給する。次いで、マイクロ波発振器７０においてマイクロ波を発生させ、導波管７１を介して、マイクロ波を拡げるためのテーパ部９１ａを含む誘電体線路９１へと導入する。
【０００９】
すると、誘電体線路９１の下方に電界が形成され、形成された電界が、エアギャップ９３および封止板８４を透過して、処理室８２へ供給される。これによって、処理室８２にプラズマが生成され、試料基板Ｗの表面に対して、例えばエッチング等の処理がなされる。この際、必要に応じて試料台８３には、ＲＦバイアス回路８７によって、ＲＦバイアスが印加される。ＲＦバイアスによって処理室８２内に形成されるバイアス電位によって、プラズマ中のイオンが加速され、試料基板Ｗへと導かれ、それによって、試料基板Ｗの表面に、例えば、異方性エッチングを施すことが可能となる。
【００１０】
従来装置１５０では、大口径の試料基板Ｗを処理すべく、処理室８２の幅を大きく設定しても、封止板８４の直下に、均一に電界が形成され、その結果、均一なプラズマを得ることができる。したがって、大口径の試料基板Ｗに、所定の処理を施すことが可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来装置１５０では、誘電体線路９１にマイクロ波を均一に拡大するために、封止板８４および処理容器８１の縁部から水平方向へ突出させたテーパ部９１ａが設けられている。そのため、装置１５０を設置する場合には、処理容器８１の縁部から突出したテーパ部９１ａを格納するために、水平方向に余分のスペースを確保することが必要とされていた。
【００１２】
近年における試料基板Ｗの大口径化にともなって、処理室８２の幅がより大きいマイクロ波プラズマ処理装置が要求されるようになっている。しかも、半導体素子等の製造現場では、装置の設置場所を新たに確保する必要がないこと、すなわち、できるだけ狭いスペースに装置を設置し得ることが求められている。
【００１３】
しかしながら、従来装置１５０では、テーパ部９１ａの寸法は、誘電体線路９１の面積に応じて、言い換えると、処理室８２の幅に応じて定まる。このため、大口径の試料基板Ｗの処理を行うためには、大きなテーパ部９１ａを収納し得るよう、より大きなスペースを確保することが必要とされていた。このように、従来装置１５０では、大口径の試料基板Ｗを処理するという要求と、装置の設置スペースをできるだけ狭くしたいという要求とを、同時に満足することができないという問題点があった。
【００１４】
また、従来装置１５０では、テーパ部９１ａが備わるために、誘電体線路９１内に、制御が困難なマイクロ波の高次の伝搬モードが発生する。その結果、マイクロ波の電界の作用で反応室８２内に生成されるプラズマの密度の制御も困難となり、プラズマ密度が不安定なものになるという問題点があった。プラズマ密度が不安定であれば、プラズマ処理の効率も不安定となる。
【００１５】
この発明は、従来の装置における上記した問題点を解消するためになされたもので、大口径の試料の処理を可能にすると同時に、省スペース化を実現するマイクロ波プラズマ処理装置を提供することを目的とし、特に、プラズマ密度の安定性を高めることのできるマイクロ波プラズマ処理装置を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の装置は、処理対象である試料を載置する試料台を格納した処理室へマイクロ波を導入し、当該マイクロ波によりプラズマを生成し、当該プラズマを用いて前記試料に処理を行うためのマイクロ波プラズマ処理装置であって、一端が開口する処理容器と、前記一端を封止することにより、前記処理容器と共同で前記処理室を形成する略円板状のマイクロ波導入板と、当該マイクロ波導入板の外周に沿って環状に配置された導電体と、前記マイクロ波導入板の上に環状に配設された導電性の管状部材と、を備えている。そして、前記管状部材の前記マイクロ波導入板に対向する部分に、開口部が開設されており、当該開口部は、前記管状部材の周方向に沿って、等間隔に並ぶ２×ｍ（ｍは１以上の整数）個の部位の中の、複数部位に開設されており、前記整数ｍは、ｊ_mnをｍ次ベッセル関数のｎ番目の根、Ｒを前記マイクロ波導入板の半径、ωを前記マイクロ波の角周波数、ε_dを前記マイクロ波導入板の比誘電率、ｃを真空での光速として、
ε_d・ω²／ｃ²−（ｊ_mn／Ｒ）²≧０
が成立する整数ｎ（≧１）を存在せしめないように設定されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
＜1. 装置の基本構成＞
図１は、実施の形態のマイクロ波プラズマ処理装置の側断面図であり、図２は図１に示した装置の平面図である。また、図１は、図２のＡ−Ａ切断線に沿った断面図に相当する。この装置１０１では、有底円筒状の処理容器１の上端部が、マイクロ波導入窓として開口している。このマイクロ波導入窓は、円板状のマイクロ波導入板４で封止されており、その結果、処理容器１とマイクロ波導入板４とは、共同で、外部から気密に保たれる処理室２を、内部に形成している。
【００１９】
処理容器１は、例えばアルミニウム等の金属で構成されている。マイクロ波導入板４の材料としては、耐熱性及びマイクロ波透過性、並びに小さな誘電損失が要求され、そのために、例えば、石英ガラス又はアルミナ等の誘電体が採用される。
【００２０】
処理室２にはマイクロ波導入板４と対向する位置に、試料基板Ｗを載置するための試料台３が格納されており、これにはマッチング回路６を介してＲＦバイアス回路７が接続されている。また、処理容器１の下部壁には、図示しない排気装置に接続される排気口８が形成されており、処理容器１の一側壁には所要の反応ガスを供給するためのガス供給管５が接続されている。
【００２１】
マイクロ波導入板４の上面及び外周面は、導電性金属を円形蓋状に成形してなるカバー部材１０で覆われており、該カバー部材１０は、処理容器１の上に固定されている。カバー部材１０の中で、マイクロ波導入板４の外周面を覆う部分が、この発明における「導電体」を構成する。カバー部材１０の上面には、導電性金属で構成され、試料台３に対向する環状の溝が形成された環状溝部材５１と、その外周の一部に連結し、直状の溝が形成された直状溝部材５２とが配設されている。
【００２２】
環状溝部材５１が規定する環状の溝は、カバー部材１０の上面で覆われることによって、断面矩形の環状の空洞４７を形成している。また、直状溝部材５２が規定する直状の溝は、カバー部材１０で覆われることによって、矩形孔４８を形成している。環状溝部材５１の外周壁の一部に形成された導入口４９を通じて、空洞４７と矩形孔４８とが、互いに連通している。
【００２３】
空洞４７の底部に相当するカバー部材１０の部分には、複数のスリット１５が、空洞４７の周方向に所定の距離を隔てて開設されている。図２が示す例では、スリット１５は、周方向に沿って、等間隔に２４個開設されている。また、環状の空洞４７および矩形孔４８には、誘電体１４が内嵌されている。誘電体１４の材料として、例えば、テフロン（登録商標）などのフッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、又は、ポリスチレン樹脂が採用され、好ましくは、フッ素樹脂が用いられる。
【００２４】
環状溝部材５１とこれに対向するカバー部材１０の部分とで構成され環状の空洞４７を内部に規定する管状部材と、空洞４７に充填されている誘電体１４の部分とによって、環状導波管型アンテナ部１２ａが形成されている。また、矩形孔４８を内部に規定する直状溝部材５２とカバー部材１０の部分、並びに、矩形孔４８に充填されている誘電体１４の部分によって、導入部１２ｂが形成されている。環状導波管型アンテナ部１２ａおよび導入部１２ｂは、双方でアンテナ１２を構成する。
【００２５】
導入部１２ｂには、導波管２１の一端が接続され、導波管２１の他端には、マイクロ波発振器２０が接続されている。したがって、マイクロ波発振器２０が生成するマイクロ波（例えば、300MHz〜30GHzの波長を有する電磁波）は、導波管２１の内部、および、導入部１２ｂの矩形孔４８を通じて、環状導波管型アンテナ部１２ａの空洞４７へと導入される。
【００２６】
環状導波管型アンテナ部１２ａの空洞４７の周方向の長さを適切に、例えば、伝搬するマイクロ波の波長の略整数倍に設定することにより、空洞４７内に定在波を生起することができる。具体的には、環状導波管型アンテナ部１２ａを互いに逆方向へ進行する２つの進行波が、導入部１２ｂに対向する位置で衝突して定在波が生成される。この壁面定在波によって、環状導波管型アンテナ部１２ａの内面、すなわち、空洞４７の壁面に、所定の間隔で極大値を示す壁面電流が流れる。
【００２７】
誘電体１４として、例えば、比誘電率ε＝2.1のテフロンが採用されているときには、環状導波管型アンテナ部１２ａ内を伝播するマイクロ波のモードを、基本伝播モードである矩形ＴＥ₁₀にするには、マイクロ波の周波数が2.45GHzである場合、環状導波管型アンテナ部１２ａの内側、すなわち、空洞４７の径方向に沿った断面の寸法を、高さ27mm、幅66.2mmに設定するとよい。矩形ＴＥ₁₀のマイクロ波は、環状導波管型アンテナ部１２ａの内部を、ほとんど損失なく、しかも、均一に伝搬する。
【００２８】
また、環状導波管型アンテナ部１２ａの中心から、環状導波管型アンテナ部１２ａの幅方向の中央までの距離は、例えば、141mmに設定することができる。この場合、環状導波管型アンテナ部１２ａの幅方向の中央を結ぶ円の周方向の長さ（略886mm）は、該環状導波管型アンテナ部１２ａ内を伝播するマイクロ波の波長（略110mm）の略整数倍となる。
【００２９】
そのため、マイクロ波は環状導波管型アンテナ部１２ａ内で共振し、前述した定在波は、その腹の位置で高電圧・低電流、節の位置で低電圧・高電流となり、アンテナ１３のＱ値が向上する。この定在波は、スリット１５から封止板４を介して、処理室２へ電界を生成する。したがって、スリット１５は、定在波の腹の位置に配置されるのが望ましい。
【００３０】
装置１０１は、以上のように構成されるので、処理室２に電界が形成され、この電界によって、処理室２にプラズマが生成される。このプラズマによって、試料台３に載置された試料基板Ｗに、プラズマ処理が施される。処理室２内の電界は、試料台３に対向するように、環状に設けられた環状導波管型アンテナ部１２ａに、マイクロ波の定在波が形成され、この定在波からマイクロ波が処理室２へと伝搬することによって生成される。
【００３１】
したがって、生成されるプラズマの均一性が比較的良好であり、大口径の試料基板Ｗに対して、プラズマ処理を施すことが可能となる。しかも、従来装置１５０とは異なり、テーパ部９１ａを必要とせず、導入部１２ｂを通じて環状導波管型アンテナ部１２ａへと、マイクロ波を直接に入射することができるので、処理容器１の周囲に、余分な設置スペースを必要としない。
【００３２】
＜2. スリットの個数の最適化＞
上記したように、マイクロ波が、環状導波管型アンテナ部１２ａから、マイクロ波導入板４を通じて、処理室２へと伝搬することによって、処理室２にプラズマが生成される。このとき、処理室２に生成されるプラズマ密度の分布は、モードと称される基本成分に分解することができる。図３は、一つのモードを例示する模式図である。図３において、白丸で囲まれた部分Ｐは、プラズマ密度が高い領域を表している。また、図３において、「マイクロ波入射方向」は、導波管２１を通じてマイクロ波が入射される方向を示している。
【００３３】
各モードは、周方向および径方向のそれぞれに周期性を持っており、周方向の周期数に対応する整数ｍ（ｍ≧１）、および、径方向の周期数に対応する整数ｎ（ｎ≧１）によって、識別される。本明細書では、整数ｍを、周方向次数と称し、整数ｎを、径方向次数と称する。図３は、周方向次数ｍが４であり、径方向次数ｎが２であるモードを例示している。処理室２に生成されるプラズマ密度の分布は、一般に、複数のモードの重ね合わせで表現される。
【００３４】
しかしながら、処理室２に出現するモードの周方向次数ｍは、周方向に等間隔で配列するスリット１５の個数に規定されることが解っている。すなわち、出願人は、スリット１５の個数を様々に変えつつ、生成されるプラズマの分布を測定するという実験を通じて、周方向次数ｍは、スリット１５の個数（偶数）の１／２倍に一致することを、明らかにした。したがって、周方向次数ｍとスリット１５の個数との間には、つぎの数式１の関係が成立する。
【００３５】
【数１】

【００３６】
例えば、図３が示すモードは、スリット１５の個数が８であるときに出現する。
【００３７】
ところで、各モードのプラズマ密度は、つぎの数式２で与えられることが知られている（H. Sugai, I. Ghanashev and M. Nagatu, "Plasma Sources Sci. Technol. 7 (1998) p.192 - p. 205）。
【００３８】
【数２】

【００３９】
ここで、ｎ_eはプラズマ中の電子密度で表現されたプラズマ密度、ε₀は真空の誘電率、ｍ_eは電子の質量、ω_pはプラズマ角周波数、そして、ｅは電子の電荷素量である。
【００４０】
プラズマ角周波数ω_pは、つぎの数式３で与えられる。
【００４１】
【数３】

【００４２】
ここで、ωはマイクロ波の角周波数、ｄはマイクロ波導入板４の厚さ、ε_dはマイクロ波導入板４の比誘電率、そして、ｃは真空での光速である。
【００４３】
さらに、数式３の右辺に含まれる係数ｋ_tは、つぎの数式４で与えられる。
【００４４】
【数４】

【００４５】
ここで、ｊ_mnはｍ次ベッセル関数のｎ番目の根であり、Ｒは図１および図２に描かれるマイクロ波導入板４の半径である。また、数式３の右辺に含まれる係数ｋ_dnは、つぎの数式５で与えられる。
【００４６】
【数５】

【００４７】
マイクロ波の周波数（ω／２π）が、2.45GHzであり、マイクロ波導入板４が、半径Ｒ＝149mm、厚さｄ＝30mmの石英板（比誘電率ε_d＝4.0）で構成される例について、数式１〜数式５にもとづいて、プラズマ密度ｎ_eを計算すると、図４のグラフが得られる。図４が縦軸が示すプラズマ密度ｎ_eは、処理室２の水平方向にわたるプラズマ密度の平均値である。図４が示すように、各周方向次数ｍごとに、複数の径方向次数ｎに対応する複数のモードが出現する。
【００４８】
図４において、黒塗り記号は、つぎの数式６が満たされるモードを表している。
【００４９】
【数６】

【００５０】
数式６は、つぎの数式７と等価である。
【００５１】
【数７】

【００５２】
また、図４において、白抜き記号は、つぎの数式８が成り立つモードを表している。
【００５３】
【数８】

【００５４】
数式８は、つぎの数式９と等価である。
【００５５】
【数９】

【００５６】
図５は、図４にもとづいて得られたグラフであり、周方向次数ｍと径方向次数ｎの組で規定される各モードごとに、係数ｋ_dnが、実数および虚数のいずれに属するかを示している。図５から、係数ｋ_dnが実数となるモードは、次数の低いモードに限られることが理解される。図５に描かれる点線が、係数ｋ_dnが実数となるモードと虚数となるモードとの境界を示している。
【００５７】
すなわち、係数ｋ_dnが実数となるモードが存在し得るためには、周方向次数ｍには、ある上限値が存在し、周方向次数ｍがこの上限値を超えると、係数ｋ_dnが実数となるモードは、もはや存在し得なくなる。図５の例では、この上限は、周方向次数ｍ＝１０である。
【００５８】
図４に戻って、周方向次数ｍが上限値を超えた範囲（ｍ＞１０）では、係数ｋ_dnが虚数となる各モードにおいて、プラズマ密度は、周方向次数ｍと径方向次数ｎのいずれにも余り依存せず、約一定の値（5×10¹¹cm^-3）となる。すなわち、プラズマ密度が、著しく安定する。これに対して、周方向次数ｍが上限値以下の範囲（ｍ≦１０）では、係数ｋ_dnが実数となるモードが出現し、しかも、このモードでは、プラズマ密度が周方向次数ｍに強く依存して変化する。
【００５９】
数式１が示すように、周方向次数ｍは、スリット１５の個数によって決定される。したがって、周方向次数ｍが、上限値を超えた範囲に入るように、スリット１５の個数（＝２ｍ）が選択されるならば、安定性の高いプラズマ密度を得ることが可能となる。言い換えると、スリット１５の個数である２ｍを、数式６または数式７を満たす径方向次数ｎが存在しない範囲に設定することによって、処理室２に生成されるプラズマの密度の安定性を高めることが可能となる。
【００６０】
プラズマ密度の二種類のモード、すなわち、係数ｋ_dnが実数となるモード、および、虚数となるモードは、マイクロ波導入板４を伝搬するマイクロ波のモードに対応している。すなわち、係数ｋ_dnが実数となるモードは、マイクロ波導入板４の内部をバルク波として伝搬するマイクロ波のモードによって形成され、係数ｋ_dnが虚数となるモードは、処理室２に露出するマイクロ波導入板４の表面を表面波として伝搬するマイクロ波のモードによって形成される。
【００６１】
したがって、係数ｋ_dnが実数となるモードに対しては、数式４に用いられる半径Ｒは、マイクロ波導入板４の半径Ｒそのものであるが、係数ｋ_dnが虚数となるモードに対しては、数式４に用いられる半径Ｒは、より厳密には、処理室２に露出するマイクロ波導入板４の領域の半径、すなわち、図１および図２に描かれる処理容器１の内周半径ｒに置き換えられる。
【００６２】
図４および図５では、便宜的に、すべてのモードについて、数式４の半径Ｒとして、マイクロ波導入板４の半径Ｒが採用されている。したがって、図４および図５は、係数ｋ_dnが実数となるモードに関しては厳密な結果を表現しているが、係数ｋ_dnが虚数となるモードに関しては、近似的な結果を与えている。
【００６３】
しかしながら、二つの半径Ｒ，ｒは、互いに近似しており、図４および図５は、係数ｋ_dnが虚数のモードに対しても、十分に良好な近似で、その挙動を表現していると云える。特に、係数ｋ_dnが実数となるモードが存在するための周方向次数ｍに関する上限値（図５の例では１０）は、係数ｋ_dnが実数となるモードによって定まるので、数式４にマイクロ波導入板４の半径Ｒを用いて得られた上限値は、近似値ではなく厳密な値である。
【００６４】
＜3. 変形例＞
(1) 装置１０１では、スリット１５は、環状導波管型アンテナ部１２ａの周方向に沿って、等間隔に開設されていた。しかしながら、一般には、図６に装置１０２として一例を示すように、スリット１５は、環状導波管型アンテナ部１２ａの周方向に沿って、等間隔に並んだ複数の部位の中の複数個に、選択的に開設されても良い。図６では、開設されない部位１５ａには、ハッチングを付されている。このとき、周方向次数ｍに対して、等間隔に並んだ部位の個数が、２ｍに一致する。すなわち、数式１において、「スリットの個数」は、一般には、等間隔に並んだ部位の個数である。
【００６５】
装置１０２では、等間隔に並んだ部位の個数は２４であり、開設されたスリット１５の個数は、１６である。このとき、周方向次数ｍは、ｍ＝１２であり、開設されるスリット１５の個数には依存しない。ただし、開設されるスリット１５の個数が大きいほど、マイクロ波導入板４を伝搬するマイクロ波の強度は高められ、その結果、処理室２に生成されるプラズマの密度も高められる。
【００６６】
したがって、開設されるスリット１５の個数を調整することによって、プラズマ密度の制御を、さらに、精細に行うことが可能となる。また、装置１０２のように、スリット１５を開設する度合いを周方向に沿って異ならせることによって、密度分布をも、所望どおりに制御することが可能となる。
【００６７】
(2) 上記の実施の形態では、マイクロ波導入板４は円板状、すなわち、外周の形状（外形）が円形であった。しかしながら、マイクロ波導入板４の外形が、円形からずれても、ずれの範囲がある限度内であれば、係数ｋ_dnが実数となるモードが存在しないための周方向次数ｍに関する条件は、数式６または数式７を用いて、同様に表現することができる。このとき、数式４での半径Ｒとしては、例えば、半径の周全体にわたる平均値を採用することができる。本発明において、マイクロ波導入板４が「略円板状」とは、係数ｋ_dnが実数となるモードが存在しないための周方向次数ｍに関する条件を、数式６または数式７を用いて表現することができる範囲で、近似的に円形であることを意味する。このときの半径とは、数式４に用いるのに適した半径の代表値、例えば、平均値を意味する。
【００６８】
(3) マイクロ波導入板４は略円板状ではなく、その外形が円形から大きくずれた形態、例えば、矩形であっても、環状導波管型アンテナ部１２ａに開設されるスリット１５の位置および個数を、ある範囲内に設定することによって、マイクロ波導入板４を伝搬するマイクロ波に、バルク波が含まれず、表面波のみが含まれるようにすることが可能である。この場合においても、処理室２に生成されるプラズマの密度の安定性を高めることが可能となる。
【００６９】
【発明の効果】
この発明の装置では、試料台に対向して配置された第１導電体の周囲に環状に配設されたマイクロ波導入板の上に設けられた管状部材に、マイクロ波が導入され、さらに、開口部およびマイクロ波導入板を通じて処理室へとマイクロ波が導入されることによって、処理室にプラズマが形成され、形成されたプラズマによって、試料に処理が行われる。このため、大口径の試料に対して、処理を行うことが可能である。しかも、従来装置とは異なり、テーパ部を必要とせず、管状部材へとマイクロ波を直接に入射することができるので、処理容器の周囲に、余分な設置スペースを必要としない。
【００７０】
さらに、本発明の装置では、開口部が、管状部材の周方向に沿って、等間隔に並ぶ２×ｍ（ｍ≧１）個の部位の中の、複数部位に選択的に開設されており、しかも、整数ｍが、所定の条件を満たすように設定されるので、径方向次数ｎの異なるモードが複数存在しても、処理室に生成されるプラズマの密度の安定性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の装置の側断面図である。
【図２】実施の形態の装置の平面図である。
【図３】プラズマ密度のモードの一例を示す模式図である。
【図４】モードごとのプラズマ密度を表すグラフである。
【図５】係数ｋ_dnが実数となるモードと虚数となるモードのそれぞれの範囲を示すグラフである。
【図６】変形例の装置の平面図である。
【図７】従来の装置の側断面図である。
【図８】従来の装置の平面図である。
【符号の説明】
２処理室
３試料台
４マイクロ波導入板
１０カバー部材（導電体，管状部材）
１５スリット（開口部）
５１環状溝部材（管状部材）
Ｒ半径
Ｗ試料基板（試料）

Claims

処理対象である試料を載置する試料台を格納した処理室へマイクロ波を導入し、当該マイクロ波によりプラズマを生成し、当該プラズマを用いて前記試料に処理を行うためのマイクロ波プラズマ処理装置であって、
一端が開口する処理容器と、
前記一端を封止することにより、前記処理容器と共同で前記処理室を形成する略円板状のマイクロ波導入板と、
当該マイクロ波導入板の外周に沿って環状に配設された導電体と、
前記マイクロ波導入板の上に環状に配設された導電性の管状部材と、を備え、
前記管状部材の前記マイクロ波導入板に対向する部分に、開口部が開設されており、
当該開口部は、前記管状部材の周方向に沿って、等間隔に並ぶ２×ｍ（ｍは１以上の整数）個の部位の中の、複数部位に開設されており、
前記整数ｍは、ｊ_mnをｍ次ベッセル関数のｎ番目の根、Ｒを前記マイクロ波導入板の半径、ωを前記マイクロ波の角周波数、ε_dを前記マイクロ波導入板の比誘電率、
ｃを真空での光速として、
ε_d・ω²／ｃ²−（ｊ_mn／Ｒ）²≧０
が成立する整数ｎ（≧１）を存在せしめないように設定されるマイクロ波プラズマ処理装置。