JP5111806B2 - プラズマ処理装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマを生成して基板に対して成膜などの処理を施すプラズマ処理装置と方法に関する。

例えばＬＣＤ装置などの製造工程においては、マイクロ波を利用して処理室内にプラズマを生成させ、ＬＣＤ基板に対してＣＶＤ処理やエッチング処理等を施す装置が用いられている。かかるプラズマ処理装置として、処理室の上方に複数本の導波管を平行に並べたものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。この導波管の下面には複数のスロットが等間隔に並べて開口され、さらに、導波管の下面に沿って平板状の誘電体が設けられる。そして、スロットを通じて誘電体の表面にマイクロ波を伝播させ、処理室内に供給された処理ガスをマイクロ波のエネルギー（電磁界）によってプラズマ化させる構成となっている。

特開２００４−２００６４６号公報 特開２００４−１５２８７６号公報

これら特許文献１、２では、導波管の下面に設けられた複数のスロットから効率良くマイクロ波を伝播させることができるように、スロット同士の間隔を、所定の等間隔（概ね初期設定時の管内波長λｇ’の半分（λｇ’／２）の間隔）に設定している。しかしながら、導波管内を伝播するマイクロ波の実際の管内波長λｇは一定ではなく、処理室内で行われるプラズマ処理の条件、例えばガス種や圧力等によって処理室内（チャンバー内）のインピーダンスが変化すると、管内波長λｇも変化する性質がある。このため、特許文献１、２のように導波管の下面に複数のスロットを所定の等間隔で形成した場合、プラズマ処理の条件（インピーダンス）によって管内波長λｇが変化することにより、初期設定時の管内波長λｇ’と、実際の管内波長λｇとにずれが発生する。その結果、複数の各スロットから誘電体を通して処理室内に均一にマイクロ波を伝播させることができなくなってしまう。

ところが、管内波長λｇは、導波管の外部からは容易に測定することができない。従来、例えば方形導波管のＨ面（広壁面）にスリットを導波管長手方向に形成し、スリットから導波管内に電界プローブを挿入し、スリットに沿って移動させることにより、電界強度分布を測定する方法が知られている。しかしながら、導波管にスリットを形成すると、そこから外部にマイクロ波が漏れ出る心配がある。さらに、電界プローブを挿入することにより導波管内の電磁界分布に悪影響を与える可能性もある。また、マイクロ波を利用して処理室内にプラズマを生成させるプラズマ処理装置において、導波管Ｈ面にスリットを形成したり電界プローブを挿入することは、装置の制約上、実際には不可能な場合も多い。このため、プラズマ処理装置における管内波長λｇを測定することは現実的に困難である。その結果、従来は、導波管の下面に設けられた複数のスロットから処理室内に効率良くマイクロ波を伝播させることが困難であった。

従って本発明の目的は、導波管の下面に設けられた複数のスロットから処理室内に効率良くマイクロ波を伝播させることができるプラズマ処理装置と方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、マイクロ波を方形導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ、誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）をプラズマ処理中に測定する測定部を設け、前記測定部で測定されたＶＳＷＲに基いて前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長をプラズマ処理中に変化させる制御部を設け、前記制御部は、前記測定部で測定されるＶＳＷＲを最小にするように前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させることを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。

このプラズマ処理装置において、前記測定部は、例えば方向性結合器である。

また、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を可変に構成することが望ましい。この場合、前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降させることにより、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させるように構成することができる。また、前記方形導波管の上部を開口させ、上方から方形導波管内に上面部材を昇降自在に挿入しても良い。また、前記上面部材を昇降移動させる昇降ロッドと、前記上面部材を下面に対して常に平行な姿勢にさせるガイドロッドとを備えていても良い。更に、前記方形導波管の上面の下面に対する高さｈを示す目盛りを、前記ガイドロッドに設けても良い。

また、前記処理室の上方に前記方形導波管を複数本並列に配置しても良い。また、前記方形導波管の下面に、複数のスロットが等間隔に並んでいても良い。更に、前記方形導波管に対して複数の誘電体が取付けられており、かつ各誘電体毎に１または２以上のスロットが設けられていても良い。この場合、前記複数の誘電体の周囲に、処理室内に処理ガスを供給する１または２以上のガス噴射口をそれぞれ設けても良い。また、前記複数の誘電体を支持する支持部材に、前記ガス噴射口を設けても良い。あるいはまた、前記複数の誘電体の周囲に、処理室内に第１の処理ガスを供給する１または２以上の第１のガス噴射口と、処理室内に第２の処理ガスを供給する１または２以上の第２のガス噴射口をそれぞれ設けても良い。この場合、前記第１の噴射口と第２の噴射口の一方を他方よりも下方に配置しても良い。

また、本発明によれば、マイクロ波を方形導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ、誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）を測定部によって、プラズマ処理中に測定し、前記測定部で測定されたＶＳＷＲに基いて、前記ＶＳＷＲを最小にするように、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を制御部によって、プラズマ処理中に変化させることを特徴とする、プラズマ処理方法が提供される。

このプラズマ処理方法において、前記ＶＳＷＲを方向性結合器で測定してもよい。

また、前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降移動させることにより、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させても良い。

本発明によれば、プラズマ処理装置において、方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを測定して、方形導波管内における反射波の強弱を知ることにより、方形導波管に形成した複数の各スロットから誘電体を通して処理室内に効率良くマイクロ波を伝播させることができているかどうかを検出できる。本発明によれば、こうして測定されるＶＳＷＲを最小にするように前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降移動させ、方形導波管内に発生する反射波を最小にさせることにより、複数の各スロットから誘電体を通して処理室内に効率良くマイクロ波を伝播させることができるようになる。

なお、方形導波管内を伝播する管内波長λｇは次式（１）で表される。
λｇ＝λ／√｛１−（λ／λｃ）^２｝ （１）
但し、λ：自由空間波長＝Ｃ／ｆ（ｍ）、λｃ：方形導波管のカットオフ波長＝Ｃ／ｆｃ（ｍ）、Ｃ：光速＝２．９９７９２４５８×１０^８（ｍ／ｓｅｃ）（真空中）、ｆ：周波数（Ｈｚ）、ｆｃ：方形導波管のカットオフ周波数（Ｈｚ）

また、方形導波管のとき、次式（２）が成り立つ。
λｃ＝２ｈ（ｍ) （２）
但し、ｈ：方形導波管の下面に対する上面の高さ（ｍ）

即ち、方形導波管の下面に対する上面の高さｈを大きくすればλｃも大きくなるので、λｇは小さくなり、逆に、方形導波管の下面に対する上面の高さｈを小さくすればλｃも小さくなるので、λｇは大きくなる。したがって、方形導波管の下面に対する上面の高さｈを変えることによって、プラズマ処理の条件と共に変動する処理室内のインピーダンスによって変化した管内波長λｇを修正し、スロット同士の間隔（λｇ’／２）と、実際の管内波長λｇの半分の間隔（λｇ／２）との間のずれを解消する。これによって、方形導波管の下面に形成した複数の各スロットから処理室上面の誘電体中に効率良くマイクロ波を伝播させることができるようになり、基板の上方全体に均一な電磁界を形成でき、基板の表面全体に均一なプラズマ処理を行うことが可能になる。また、このように管内波長λｇの山部分と谷部分をスロットの位置に一致させて、方形導波管の下面に形成した複数の各スロットから処理室上面の誘電体中に効率良くマイクロ波を伝播させた場合は、方形導波管内に発生する反射波も最小となり、必然的にＶＳＷＲも最小にすることができる。即ち換言すれば、方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを最小にするように前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降移動させて、方形導波管内に発生する反射波を最小にさせれば、必然的に、スロット同士の間隔（λｇ’／２）と、実際の管内波長λｇの半分の間隔（λｇ／２）との間のずれが小さくなり、方形導波管の下面に形成した複数の各スロットから処理室上面の誘電体中に効率良くマイクロ波が伝播されるようになる。

以下、本発明の実施の形態を、プラズマ処理の一例であるＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理を行うプラズマ処理装置１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１の内部構造を示した縦断面図（図２中のＸ−Ｘ断面）である。図２は、このプラズマ処理装置１が備える蓋体３の下面図である。図３は、蓋体３の部分拡大縦断面図（図２中のＹ−Ｙ断面）である。図４は、プラズマ処理装置１の概略的な構成の説明図である。

このプラズマ処理装置１は、上部が開口した有底立方体形状の処理容器２と、この処理容器２の上方を塞ぐ蓋体３を備えている。処理容器２の上方を蓋体３で塞ぐことにより、処理容器２の内部には密閉空間である処理室４が形成されている。これら処理容器２と蓋体３は導電性を有する非磁性材料、例えばアルミニウムからなり、いずれも電気的に接地された状態になっている。

処理室４の内部には、基板として例えばガラス基板（以下「基板」という）Ｇを載置するための載置台としてのサセプタ１０が設けられている。このサセプタ１０は例えば窒化アルミニウムからなり、その内部には、基板Ｇを静電吸着すると共に処理室４の内部に所定のバイアス電圧を印加させるための給電部１１と、基板Ｇを所定の温度に加熱するヒータ１２が設けられている。給電部１１には、処理室４の外部に設けられたバイアス印加用の高周波電源１３がコンデンサなどを備えた整合器１４を介して接続されると共に、静電吸着用の高圧直流電源１５がコイル１６を介して接続されている。ヒータ１２には、同様に処理室４の外部に設けられた交流電源１７が接続されている。

サセプタ１０は、処理室４の外部下方に設けられた昇降プレート２０の上に、筒体２１を介して支持されており、昇降プレート２０と一体的に昇降することによって、処理室４内におけるサセプタ１０の高さが調整される。但し、処理容器２の底面と昇降プレート２０との間には、べローズ２２が装着してあるので、処理室４内の気密性は保持されている。

処理容器２の底部には、処理室４の外部に設けられた真空ポンプなどの排気装置（図示せず）によって処理室４内の雰囲気を排気するための排気口２３が設けられている。また、処理室４内においてサセプタ１０の周囲には、処理室４内におけるガスの流れを好ましい状態に制御するための整流板２４が設けられている。

蓋体３は、蓋本体３０の下面にスロットアンテナ３１を一体的に形成し、更にスロットアンテナ３１の下面に、複数枚のタイル状の誘電体３２を取り付けた構成である。蓋本体３０及びスロットアンテナ３１は、例えばアルミニウムなどの導電性材料で一体的に構成され、電気的に接地状態である。図１に示すように処理容器２の上方を蓋体３によって塞いだ状態では、蓋本体３０の下面周辺部と処理容器２の上面との間に配置されたＯリング３３と、後述する各スロット７０の周りに配置されたＯリング（Ｏリングの配置位置を図５中に一点鎖線７０’で示す）によって、処理室４内の気密性が保持されている。

蓋本体３０の内部には、断面形状が矩形状の方形導波管３５が複数本水平に配置されている。この実施の形態では、何れも直線上に延びる６本の方形導波管３５を有しており、各方形導波管３５同士が互いに平行となるように並列に配置されている。各方形導波管３５の断面形状（矩形状）の長辺方向がＨ面で垂直となり、短辺方向がＥ面で水平となるように配置されている。なお、長辺方向と短辺方向をどのように配置するかは、モードによって変る。また各方形導波管３５の内部は、例えばフッ素樹脂（例えばテフロン（登録商標））の誘電部材３６がそれぞれ充填されている。なお、誘電部材３６の材質は、フッ素樹脂の他、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、石英などの誘電材料も使用できる。

処理室４の外部には、図２に示されるように、この実施の形態では３つのマイクロ波供給装置４０が設けられており、各マイクロ波供給装置４０からは、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が、蓋本体３０の内部に設けられた２本ずつの方形導波管３５に対してそれぞれ導入されるようになっている。各マイクロ波供給装置４０と２本ずつの各方形導波管３５との間には、２本の方形導波管３５に対してマイクロ波を分配して導入させるためのＹ分岐管４１がそれぞれ接続してある。

また、このＹ分岐管４１とマイクロ波供給装置４０との間には、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ、定在波比）を測定する測定部としての方向性結合器１２０が取り付けられている。

図１に示されるように、蓋本体３０の内部に形成された各方形導波管３５の上部は蓋本体３０の上面において開口しており、そのように開口した各方形導波管３５の上方から、各方形導波管３５内に上面部材４５が昇降自在に挿入されている。この上面部材４５も導電性を有する非磁性材料、例えばアルミニウムで構成される。

一方、蓋本体３０の内部に形成された各方形導波管３５の下面は、蓋本体３０の下面に一体的に形成されたスロットアンテナ３１を構成している。上述のように、断面形状が矩形状に形成された各方形導波管３５内面の短辺方向がＥ面であるので、方形導波管３５の内部に臨んでいるこれら上面部材４５の下面とスロットアンテナ３１の上面がＥ面となっている。蓋本体３０の上方には、方形導波管３５の上面部材４５を、水平な姿勢を保ったまま方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１）に対して昇降移動させる昇降機構４６が、各方形導波管３５毎に設けられている。

図３に示すように、方形導波管３５の上面部材４５は、蓋本体３０の上面を覆うように取付けられたカバー体５０内に配置される。カバー体５０の内部には、方形導波管３５の上面部材４５を昇降させるために充分な高さを持った空間が形成されている。カバー体５０の上面には、一対のガイド部５１とガイド部５１同士の間に配置された昇降部５２が配置されており、これらガイド部５１と昇降部５２によって方形導波管３５の上面部材４５を水平な姿勢を保ちながら昇降移動させる昇降機構４６が構成されている。

方形導波管３５の上面部材４５は、各ガイド部５１に設けられた一対のガイドロッド５５と、昇降部５２に設けられた一対の昇降ロッド５６を介して、カバー体５０の上面から吊下げられている。昇降ロッド５６はネジで構成されており、昇降ロッド５６の下端を、上面部材４５の上面に形成されたネジ孔５３にネジ係合（螺合）させることにより、カバー体５０の内部において、方形導波管３５の上面部材４５を落下させずに支持している。

ガイドロッド５５の下端には、ストッパー用のナット５７が取付けてあり、このナット５７を方形導波管３５の上面部材４５の内部に形成された孔部５８内で締め付けて固定することにより、上面部材４５の上面に一対のガイドロッド５５が垂直に固定された状態になっている。

これらガイドロッド５５と昇降ロッド５６の上端は、カバー体５０の上面を貫通し、上方に突出している。ガイド部５１において突出しているガイドロッド５５の上端は、カバー体５０の上面に固定されたガイド６０内を貫通し、ガイド６０内においてガイドロッド５５が垂直方向にスライド移動できるようになっている。こうしてガイドロッド５５が垂直方向にスライド移動することにより、方形導波管３５の上面部材４５は常に水平姿勢に保たれ、方形導波管３５の上面部材４５と下面（スロットアンテナ３１の上面）が常に平行となる。

また、このようにガイド６０内を貫通しているガイドロッド５５の周面には、後に説明する方形導波管３５の下面に対する方形導波管３５の上面（上面部材４５の下面）の高さｈを示す目盛り５４が設けられている。

一方、昇降部５２において突出している昇降ロッド５６の上端には、タイミングプーリ６１が固定されている。このタイミングプーリ６１がカバー体５０の上面に載っていることにより、昇降ロッド５６の下端にネジ係合（螺合）している上面部材４５が、カバー体５０の内部において落下せずに支持されている。

一対の昇降ロッド５６に取り付けられたタイミングプーリ６１同士は、タイミングベルト６２によって同期回転するようになっている。また、昇降ロッド５６の上端部には、回転ハンドル６３が取り付けられている。更にまた、昇降ロッド５６の上端部には、昇降ロッド５６を回転駆動させる駆動部としてのモータ１１５が接続してある。この回転ハンドル６３を回転操作するか、あるいは、モータ１１５の回転駆動により、一対の昇降ロッド５６をタイミングプーリ６１およびタイミングベルト６２を介して同期回転させ、これによって、昇降ロッド５６の下端にネジ係合（螺合）している上面部材４５が、カバー体５０の内部において昇降するようになっている。

かかる昇降機構４６にあっては、回転ハンドル６３を回転操作するか、あるいは、モータ１１５の回転駆動によって、方形導波管３５の上面部材４５をカバー体５０の内部において昇降移動させることができ、その際、ガイド部５１に設けられたガイドロッド５５がガイド６０内を垂直方向にスライド移動するので、方形導波管３５の上面部材４５は常に水平姿勢に保たれ、方形導波管３５の上面部材４５と下面（スロットアンテナ３１の上面）は常に平行となる。

上述のように、方形導波管３５の内部には誘電部材３６が充填されているので、方形導波管３５の上面部材４５は、誘電部材３６の上面に接する位置まで下降することができる。そして、このように誘電部材３６の上面に接する位置を下限として、方形導波管３５の上面部材４５をカバー体５０の内部で昇降移動させることにより、回転ハンドル６３の回転操作か、あるいは、モータ１１５の回転駆動により、方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１の上面）に対する方形導波管３５の上面（上面部材４５の下面）の高さｈ（Ｅ面である方形導波管３５の上面部材４５の下面とスロットアンテナ３１の上面の高さｈ）を任意に変えることが可能である。また、このように回転ハンドル６３の回転操作もしくはモータ１１５の回転駆動で変えられた方形導波管３５の下面に対する方形導波管３５の上面（上面部材４５の下面）の高さｈが、ガイドロッド５５の周面に設けられた目盛り５４によって読み取られるようになっている。なお、カバー体５０の高さは、後述するように処理室４内で行われるプラズマ処理の条件に応じて方形導波管３５の上面部材４５を昇降移動させる際に、上面部材４５を充分な高さにまで移動させることができるように設定される。

上面部材４５は、例えばアルミニウムなどの導電性の非磁性材料からなり、上面部材４５の周面部には、蓋本体３０に対して電気的に導通させるためのシールドスパイラル６５が取り付けてある。このシールドスパイラル６５の表面には、電気抵抗下げるために例えば金メッキなどが施されている。したがって、方形導波管３５の内壁面全体は互いに電気的に導通した導電性部材で構成されており、方形導波管３５の内壁面全体に沿って放電せずに電流が円滑に流れるように構成されている。

前述の方向性結合器１２０によって検出された方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲは、制御部１１６に入力されている。制御部１１６は、こうして方向性結合器１２０で測定されるＶＳＷＲを最小にさせるようにモータ１１５の回転駆動を制御し、方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１の上面）に対する方形導波管３５の上面（上面部材４５の下面）の高さｈ（Ｅ面である方形導波管３５の上面部材４５の下面とスロットアンテナ３１の上面の高さｈ）を変えるようになっている。

また図４では、マイクロ波アプリケータのインピーダンス整合を行い、負荷からの反射電力を少なくするためのチューナー１２１、マイクロ波反射電力を吸収してマグネトロン（マイクロ波供給装置４０）を保護するためのアイソレータ１２２も方形導波管３５に接続した状態を示している。

ここで、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波の進行波電力をＰｆ、反射波電力をＰｒとすれば、方向性結合器１２０で測定されるＶＳＷＲは次式（３）によって求められる。
ＶＳＷＲ＝（１＋（Ｐｒ／Ｐｆ）^１／２）／（１−（Ｐｒ／Ｐｆ）^１／２） （３）

そして、プラズマ処理中は、マイクロ波供給装置４０で発生させたマイクロ波が各方形導波管３５に導入され、それぞれの各スロット７０を通じて各誘電体３２中を伝播していくが、各スロット７０を通じて各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播して、処理室４内にプラズマが多く生成されればされるほど、反射波電力Ｐｒが減るので、ＶＳＷＲは小さくなる。逆に、各スロット７０から各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播せず、処理室４内でのプラズマ生成に消費されるマイクロ波が少なくなればなるほど、反射波電力Ｐｒが増えので、ＶＳＷＲは大きくなる。したがって、方向性結合器１２０で測定されるＶＳＷＲが最小のとき、各方形導波管３５から各スロット７０を通じて各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播し、処理室４内のプラズマ生成に最も効率良く消費された状態となる。

図１に示すように、スロットアンテナ３１を構成する各方形導波管３５の下面には、透孔としての複数のスロット７０が、各方形導波管３５の長手方向に沿って等間隔に配置されている。この実施の形態では、各方形導波管３５毎に１２個ずつ（Ｇ５相当）のスロット７０が、それぞれ直列に並べて設けられており、スロットアンテナ３１全体で、１２個×６列＝７２箇所のスロット７０が、蓋本体３０の下面（スロットアンテナ３１）全体に均一に分布して配置されている。各スロット７０同士の間隔は、各方形導波管３５の長手方向において互いに隣接するスロット７０間が中心軸同士で例えばλｇ’／２（λｇ’は、２．４５ＧＨｚとした場合の初期設定時のマイクロ波の導波管内波長）となるように設定される。なお、各方形導波管３５に形成されるスロット７０の数は任意であり、例えば各方形導波管３５毎に１３個ずつのスロット７０を設け、スロットアンテナ３１全体で、１３×６列＝７８所のスロット７０を蓋本体３０の下面（スロットアンテナ３１）全体に均一に分布しても良い。

このようにスロットアンテナ３１の全体に均一に分布して配置された各スロット７０の内部には、例えばＡｌ_２Ｏ_３からなる誘電部材７１がそれぞれ充填されている。なお、誘電部材７１として、例えばフッ素樹脂、石英などの誘電材料を用いることもできる。また、これら各スロット７０の下方には、上述のようにスロットアンテナ３１の下面に取付けられた複数枚の誘電体３２がそれぞれ配置されている。各誘電体３２は長方形の平板状をなしており、例えば石英ガラス、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、サファイア、ＳｉＮ、セラミックス等の誘電材料で構成される。

図２に示されるように、各誘電体３２は、一つのマイクロ波供給装置４０に対してＹ分岐管４１を介して接続された２本の方形導波管３５を跨ぐようにそれぞれ配置される。前述のように、蓋本体３０の内部には全部で６本の方形導波管３５が平行に配置されており、各誘電体３２は、それぞれ２本ずつの方形導波管３５に対応するように、３列に配置されている。

また前述のように、各方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１）には、それぞれ１２個ずつのスロット７０が直列に並べて配置されており、各誘電体３２は、互いに隣接する２本の方形導波管３５（Ｙ分岐管４１を介して同じマイクロ波供給装置４０に接続された２本の方形導波管３５）の各スロット７０同士間を跨ぐように取り付けられている。これにより、スロットアンテナ３１の下面には、全部で１２個×３列＝３６枚の誘電体３２が取り付けられている。スロットアンテナ３１の下面には、これら３６枚の誘電体３２を１２個×３列に配列された状態で支持するための、格子状に形成された梁７５が設けられている。なお、各方形導波管３５の下面に形成するスロット７０の個数は任意であり、例えば各方形導波管３５の下面にそれぞれ１３個ずつのスロット７０を設け、スロットアンテナ３１の下面に、全部で１３個×３列＝３９枚の誘電体３２を配列させても良い。

ここで、図５は、蓋体３の下方から見た誘電体３２の拡大図である。図６は、図５中のＸ−Ｘ線における誘電体３２の縦断面である。梁７５は、各誘電体３２の周囲を囲むように配置されており、各誘電体３２をスロットアンテナ３１の下面に密着させた状態で支持している。梁７５は、例えばアルミニウムなどの非磁性の導電性材料からなり、スロットアンテナ３１および蓋本体３０と共に電気的に接地された状態になっている。この梁７５によって各誘電体３２の周囲を支持することにより、各誘電体３２の下面の大部分を処理室４内に露出させた状態にさせている。

各誘電体３２と各スロット７０の間は、Ｏリング７０’などのシール部材を用いて、封止された状態となっている。蓋本体３０の内部に形成された各方形導波管３５に対しては、例えば大気圧の状態でマイクロ波が導入されるが、このように各誘電体３２と各スロット７０の間がそれぞれ封止されているので、処理室４内の気密性が保持されている。

各誘電体３２は、長手方向の長さＬが真空引きされた処理室４内におけるマイクロ波の自由空間波長λ＝約１２０ｍｍよりも長く、幅方向の長さＭが自由空間波長λよりも短い長方形に形成されている。マイクロ波供給装置４０で例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させた場合、誘電体の表面を伝播するマイクロ波の波長λは自由空間波長λにほぼ等しくなる。このため、各誘電体３２の長手方向の長さＬは、１２０ｍｍよりも長く、例えば１８８ｍｍに設定される。また、各誘電体３２の幅方向の長さＭは、１２０ｍｍよりも短く、例えば４０ｍｍに設定される。

また、各誘電体３２の下面には、凹凸が形成されている。即ち、この実施の形態では、長方形に形成された各誘電体３２の下面において、その長手方向に沿って７個の凹部８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ、８０ｇが直列に並べて配置されている。これら各凹部８０ａ〜８０ｇは、平面視ではいずれもほぼ等しい略長方形状をなしている。また、各凹部８０ａ〜８０ｇの内側面は、ほぼ垂直な壁面８１になっている。

各凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄは、全てが同じ深さではなく、凹部８０ａ〜８０ｇの深さの一部もしくは、全部の深さｄが異なるように構成されている。図６に示した実施の形態では、スロット７０に最も近い凹部８０ｂ、８０ｆの深さｄが最も浅くなっており、スロット７０から最も遠い凹部８０ｄの深さｄが最も深くなっている。そして、スロット７０真下の凹部８０ｂ、８０ｆの両側に位置する凹部８０ａ、８０ｃ及び凹部８０ｅ、８０ｇは、スロット７０真下の凹部８０ｂ、８０ｆの深さｄとスロット７０から最も遠い凹部８０ｄの深さｄの中間の深さｄとなっている。

但し、誘電体３２の長手方向両端に位置する凹部８０ａ、８０ｇと２つのスロット７０の内方に位置している凹部８０ｃ、８０ｅに関しては、両端の凹部８０ａ、８０ｇの深さｄは、スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ、８０ｅの深さｄよりも浅くなっている。従って、この実施の形態では、各凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄの関係は、スロット７０に最も近い凹部８０ｂ、８０ｆの深さｄ＜誘電体３２の長手方向両端に位置する凹部８０ａ、８０ｇの深さｄ＜スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ、８０ｅの深さｄ＜スロット７０から最も遠い凹部８０ｄの深さｄとなっている。

また、凹部８０ａと凹部８０ｇの位置での誘電体３２の厚さｔ_１と、凹部８０ｂと凹部８０ｆの位置での誘電体３２の厚さｔ_２と、凹部８０ｃと凹部８０ｅの位置での誘電体３２の厚さｔ_３は、いずれも後述するように誘電体３２の内部をマイクロ波が伝播する際に、凹部８０ａ〜８０ｃの位置におけるマイクロ波の伝播と、凹部８０ｅ〜８０ｇの位置におけるマイクロ波の伝播を、それぞれ実質的に妨げない厚さに設定される。これに対して、凹部８０ｄの位置での誘電体３２の厚さｔ_４は、後述するように誘電体３２の内部をマイクロ波が伝播する際に、凹部８０ｄの位置においてはいわゆるカットオフを生じさせ、凹部８０ｄの位置では実質的にマイクロ波を伝播させない厚さに設定される。これにより、一方の方形導波管３５のスロット７０の側に配置された凹部８０ａ〜８０ｃの位置におけるマイクロ波の伝播と、他方の方形導波管３５のスロット７０の側に配置された凹部８０ｅ〜８０ｇの位置におけるマイクロ波の伝播が、凹部８０ｄの位置でカットオフされて、お互いに干渉し合わず、一方の方形導波管３５のスロット７０から出たマイクロ波と、他方の方形導波管３５のスロット７０から出たマイクロ波の干渉が防止されている。

各誘電体３２を支持している梁７５の下面には、各誘電体２２の周囲において処理室４内に処理ガスを供給するためのガス噴射口８５がそれぞれ設けられている。ガス噴射口８５は、各誘電体２２毎にその周囲を囲むように複数箇所に形成されることにより、処理室４の上面全体にガス噴射口８５が均一に分布して配置されている。

図１に示すように、蓋本体３０内部には処理ガス供給用のガス配管９０と、冷却水供給用の冷却水配管９１が設けられている。ガス配管９０は、梁７５の下面に設けられた各ガス噴射口８５に連通している。

ガス配管９０には、処理室４の外部に配置された処理ガス供給源９５が接続されている。この実施の形態では、処理ガス供給源９５として、アルゴンガス供給源１００、成膜ガスとしてのシランガス供給源１０１および水素ガス供給源１０２が用意され、各々バルブ１００ａ、１０１ａ、１０２ａ、マスフローコントローラ１００ｂ、１０１ｂ、１０２ｂ、バルブ１００ｃ、１０１ｃ、１０２ｃを介して、ガス配管９０に接続されている。これにより、処理ガス供給源９５からガス配管９０に供給された処理ガスが、ガス噴射口８５から処理室４内に噴射されるようになっている。

冷却水配管９１には、処理室４の外部に配置された冷却水供給源１０５から冷却水を循環供給する冷却水供給配管１０６と冷却水戻り配管１０７が接続されている。これら冷却水供給配管１０６と冷却水戻り配管１０７を通じて冷却水供給源１０５から冷却水配管９１に冷却水が循環供給されることにより、蓋本体３０は所定の温度に保たれている。

さて、以上のように構成された本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１において、例えばアモルファスシリコン成膜する場合について説明する。処理する際には、処理室４内のサセプタ１０上に基板Ｇを載置し、処理ガス供給源９５からガス配管９０、ガス噴射口８５を経て所定の処理ガス、例えばアルゴンガス／シランガス／水素の混合ガスを処理室４内に供給しつつ、排気口２３から排気して処理室４内を所定の圧力に設定する。この場合、蓋本体３０の下面全体に分布して配置されているガス噴射口８５から処理ガスを噴き出すことにより、サセプタ１０上に載置された基板Ｇの表面全体に処理ガスを満遍なく供給することができる。

そして、このように処理ガスを処理室４内に供給する一方で、ヒータ１２によって基板Ｇを所定の温度に加熱する。また、図２に示したマイクロ波供給装置４０で発生させた例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が、Ｙ分岐管４１を経て各方形導波管３５に導入され、それぞれの各スロット７０を通じて、各誘電体３２中を伝播していく。

なお、方形導波管３５に導入されたマイクロ波を各スロット７０から各誘電体３２に伝播させる場合、各スロット７０内に例えばフッ素樹脂、Ａｌ_２Ｏ_３、石英などといった空気よりも誘電率の高い誘電部材７１が充填されているので、方形導波管３５に導入されたマイクロ波を各スロット７０から各誘電体３２に確実に伝播させることができる。

こうして、各誘電体３２中に伝播させたマイクロ波のエネルギーによって、各誘電体３２の表面において処理室４内に電磁界が形成され、電界エネルギーによって処理容器２内の前記処理ガスをプラズマ化することにより、基板Ｇ上の表面に対して、アモルファスシリコン成膜が行われる。この場合、各誘電体３２の下面に凹部８０ａ〜８０ｇが形成されているので、誘電体３２中を伝播したマイクロ波のエネルギーによって、これら凹部８０ａ〜８０ｇの内側面（壁面８１）に対してほぼ垂直の電界を形成させ、その近傍でプラズマを効率良く生成させることができる。また、プラズマの生成箇所も安定させることができる。また、各誘電体３２の下面に形成された複数の凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄを互いに異ならせていることにより、各誘電体３２の下面全体においてほぼ均一にプラズマを生成させることができる。また、誘電体３２の横幅を例えば４０ｍｍとしてマイクロ波の自由空間波長λ＝約１２０ｍｍよりも狭くし、誘電体３２の長手方向の長さを例えば１８８ｍｍとしてマイクロ波の自由空間波長λ管内波長λｇよりも長くしていることにより、表面波を誘電体３２の長手方向にのみ伝播させることができる。また、各誘電体３２の中央に設けられた凹部８０ｄにより、２つのスロット７０から伝播されたマイクロ波同士の干渉が防がれる。

なお、処理室４の内部では、例えば０．７ｅＶ〜２．０ｅＶの低電子温度、１０^１１〜１０^１３ｃｍ^−３の高密度プラズマによって、基板Ｇへのダメージの少ない均一な成膜が行われる。アモルファスシリコン成膜の条件は、例えば処理室４内の圧力については、５〜１００Ｐａ、好ましくは１０〜６０Ｐａ、基板Ｇの温度については、２００〜４５０℃、好ましくは２５０℃〜３８０℃が適当である。また、処理室４の大きさは、Ｇ３以上（Ｇ３は、基板Ｇの寸法：４００ｍｍ×５００ｍｍ、処理室４の内部寸法：７２０ｍｍ×７２０ｍｍ）が適当であり、例えば、Ｇ４．５（基板Ｇの寸法：７３０ｍｍ×９２０ｍｍ、処理室４の内部寸法：１０００ｍｍ×１１９０ｍｍ）、Ｇ５（基板Ｇの寸法：１１００ｍｍ×１３００ｍｍ、処理室４の内部寸法：１４７０ｍｍ×１５９０ｍｍ）であり、マイクロ波供給装置のパワーの出力については、１〜４Ｗ／ｃｍ^２、好ましくは３Ｗ／ｃｍ^２が適当である。マイクロ波供給装置のパワーの出力が１Ｗ／ｃｍ^２以上であれば、プラズマが着火し、比較的安定してプラズマを発生させることができる。マイクロ波供給装置のパワーの出力が１Ｗ／ｃｍ^２未満では、プラズマの着火がしなかったり、プラズマの発生が非常に不安定になり、プロセスが不安定、不均一となって実用的でなくなってしまう。

ここで、処理室４内で行われるこのようなプラズマ処理の条件（例えばガス種、圧力、マイクロ波供給装置のパワー出力等）は、処理の種類などによって適宜設定されるが、一方で、プラズマ処理の条件を変えることによってプラズマ生成に対する処理室４内のインピーダンスが変わると、それに伴って各方形導波管３５内を伝播するマイクロ波の波長（管内波長λｇ）も変化する性質がある。また一方で、上述したように各方形導波管３５毎にスロット７０が所定の間隔（λｇ’／２）で設けられているため、プラズマ処理の条件によってインピーダンスが変わり、それによって管内波長λｇが変化すると、スロット７０同士の間隔（λｇ’／２）と、実際の管内波長λｇの半分の距離とが一致しなくなってしまう。その結果、各方形導波管３５の長手方向に沿って並べられた複数の各スロット７０から処理室４上面の各誘電体３２に効率良くマイクロ波を伝播できなくなってしまう。

そこで本発明の実施の形態にあっては、上述のように、プラズマ処理中、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを方向性結合器１２０で測定しながら、制御部１１６の制御で昇降機構４６のモータ１１５を駆動させ、方形導波管３５の上面部材４５を昇降させる。そして、ＶＳＷＲを最小にさせる高さに方形導波管３５の上面部材４５を移動させることにより、方形導波管３５から各スロット７０を通じて各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播し、処理室４内のプラズマ生成に最も効率良く消費された状態とすることができる。また、このように方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを最小にするように昇降機構４６を制御して上面部材４５を昇降移動させれば、必然的に、管内波長λｇの山部分と谷部分がスロット７０の位置に一致することとなる。

即ち、処理室４内にてプラズマ処理が行われている間は、方向性結合器１２０によって方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲが測定される（図７中のステップ１）。そして、制御部１１６において、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを最小にさせるために必要な、方形導波管３５の上面部材４５の昇降移動量ｄｈが演算される（図７中のステップ２）。そして、このステップ３で演算された昇降移動量ｄｈに従って、方形導波管３５の上面部材４５をカバー体５０の内部において昇降させる（図７中のステップ３）。

この場合、上面部材４５の昇降移動は、制御部１１６が、この演算した昇降移動量ｄｈだけ方形導波管３５の上面部材４５を昇降させるように、モータ１１５に稼動信号を入力する。こうして、制御部１１６の制御で稼動させられたモータ１１５の駆動力によって、方形導波管３５の上面部材４５が昇降移動量ｄｈだけ昇降し、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲが最小にさせられる。

なお、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲは方向性結合器１２０で求めても良いが、方向性結合器１２０で測定した進行波電力Ｐｆ、反射波電力Ｐｒを制御部１１６に入力して、制御部１１６でＶＳＷＲを演算しても良い。また、方形導波管３５の上面部材４５を昇降させて、ＶＳＷＲを最小にさせる高さに上面部材４５を移動させる場合、昇降機構４６の回転ハンドル６３を手動操作で回転させても良い。そのように手動操作によって方形導波管３５の上面部材４５をカバー体５０の内部において昇降させる際には、昇降機構４６のガイドロッド５５の周面に設けられた目盛り５４によって、方形導波管３５の下面に対する方形導波管３５の上面（上面部材４５の下面）の高さｈを正確に視認しながら操作することができる。

こうして、方形導波管３５の下面に形成した複数の各スロット７０から処理室４上面の各誘電体３２に効率良くマイクロ波を伝播させることができるようになり、基板Ｇの上方全体に均一な電磁界を形成でき、基板Ｇの表面全体に均一なプラズマ処理を行うことが可能になる。

加えて、この実施の形態のプラズマ処理装置１によれば、処理室４の上面にタイル状の誘電体３２を複数枚取り付けていることにより、各誘電体３２を小型化かつ軽量化することができる。このため、プラズマ処理装置１の製造も容易かつ低コストとなり、基板Ｇの大面化に対しての対応力を向上させることができる。また、各誘電体３２毎にスロット７０がそれぞれ設けてあり、しかも各誘電体３２一つ一つの面積は著しく小さく、かつ、その下面には凹部８０ａ〜８０ｇが形成されているので、各誘電体３２の内部にマイクロ波を均一に伝播させて、各誘電体３２の下面全体でプラズマを効率良く生成させることができる。そのため、処理室４内の全体で均一なプラズマ処理を行うことができる。また、誘電体３２を支持する梁７５（支持部材）も細くできるので、各誘電体３２の下面の大部分が処理室４内に露出することとなり、処理室４内に電磁界を形成させる際に梁７５がほとんど邪魔とならず、基板Ｇの上方全体に均一な電磁界を形成でき、処理室４内に均一なプラズマを生成できるようになる。

また、この実施の形態のプラズマ処理装置１のように誘電体３２を支持する梁７５に処理ガスを供給するガス噴射口８５を設けても良い。また、この実施の形態で説明したように、梁７５を例えばアルミニウムなどの金属で構成すれば、ガス噴射口８５等の加工が容易である。

以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明はここに示した形態に限定されない。例えば、方形導波管３５の上面部材４５を昇降させる昇降機構４６は、図示のようなガイド部５１と昇降部５２で構成されるものでなくても良く、シリンダーやその他の駆動機構を用いて方形導波管３５の上面部材４５を昇降させるものであっても良い。また、図示の形態では、方形導波管３５の上面部材４５を昇降させる形態を説明したが、方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１）を下降させることによっても、方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１）に対する上面部材４５の高さｈを変更することも考えられる。

また、図８に示すように、各誘電体３２の周囲において、第１の処理ガスとして例えばアルゴンガス供給源１００から供給されたＡｒガスを処理室４内に供給する１または２以上の第１のガス噴射口１３０と、第２の処理ガスとして例えばシランガス供給源１０１および水素ガス供給源１０２からから供給された成膜ガスを処理室４内に供給する１または２以上の第２のガス噴射口１３１をそれぞれ別に設けても良い。図示の例では、誘電体３２を支持している梁７５の下面から適当な距離をあけて、梁７５の下面と平行にパイプ１３２を支持部材１３３によって取り付けている。そして、第１のガス噴射口１３０を誘電体３２の下面近傍において支持部材１３３の側面に開口させ、アルゴンガス供給源１００から供給されたＡｒガスを、梁７５および支持部材１３３の内部を通して第１のガス噴射口１３０から処理室４内に供給する。また、第２のガス噴射口１３１をパイプ１３２の下面に開口させ、シランガス供給源１０１および水素ガス供給源１０２からから供給された成膜ガスを、梁７５、支持部材１３３およびパイプ１３２の内部を通して第２のガス噴射口１３１から処理室４内に供給する。

かかる構成によれば、成膜ガスを供給する第２のガス噴射口１３１を、Ａｒガスを供給する第１のガス噴射口１３０よりも下方に配置したことにより、誘電体３２の下面近傍でＡｒガスを供給し、誘電体３２の下面から下方に離れた位置で成膜ガスを供給することができる。これにより、誘電体３２の下面近傍においては、不活性なＡｒガスに対して比較的強い電界でプラズマを生成させることができるとともに、活性な成膜ガスに対しては、誘電体３２の下面近傍よりも弱い電界でプラズマを生成させることができるので、成膜ガスとしてのシランガスがプリカーサー（前駆体）としてＳｉＨ_３ラジカルまで解離され、ＳｉＨ_２ラジカルまでは過剰解離されないといった作用効果を享受できるようになる。

また、各方形導波管３５の断面形状（矩形状）の長辺方向がＥ面で水平となり、短辺方向がＨ面で垂直となるように配置しても良い。但し、図示した実施の形態のように方形導波管３５の断面形状（矩形状）の長辺方向をＨ面で垂直とし、短辺方向をＥ面で水平とするように配置すれば、各方形導波管３５同士の隙間を広くできるので、例えばガス配管９０や冷却水配管９１の配置がしやすく、また、方形導波管３５の本数を更に増やしやすい。

以上の実施の形態では、プラズマ処理の一例であるアモルファスシリコン成膜を行うものについて説明したが、本発明は、アモルファスシリコン成膜の他、酸化膜成膜、ポリシリコン成膜、シランアンモニア処理、シラン水素処理、酸化膜処理、シラン酸素処理、その他のＣＶＤ処理の他、エッチング処理にも適用できる。

（実施例１）
図１等で説明した本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１において、基板Ｇの表面にＳｉＮ成膜処理を行うに際し、方形導波管３５の上面部材４５の高さｈを変え、方形導波管３５内の電界Ｅの位置の変化と処理室４内に生成されるプラズマへの影響を調べた。なお、実施例１では、プラズマ処理装置１の処理室４の内径を７２０ｍｍ×７２０ｍｍとし、サセプタ１０上に４００ｍｍ×５００ｍｍの大きさのガラス基板Ｇを載置して実験した。

基板Ｇの表面に成膜されたＳｉＮ膜について、方形導波管３５の終端からの距離に対する膜厚Ａの変化を調べたところ、図９を得た。図９は、ＳｉＮ膜の膜厚（Ａ）と方形導波管３５の終端からの距離（ｍｍ）との関係を表している。プラズマ密度が大きいとＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｒａｔｅが大きくなり、その結果、ＳｉＮ膜の膜厚が厚くなるので、膜厚とプラズマ密度は比例関係にあると考えてよい。方形導波管３５の上面部材４５の高さｈを７８ｍｍ、８０ｍｍ、８２ｍｍ、８４ｍｍ、８７ｍｍに変化させ、各高さのときの膜厚Ａを調べたところ、ｈ＝８４ｍｍの時に、方形導波管３５の終端からの距離に対する膜厚Ａの変化が最も少なくなり、基板Ｇの表面全体に均一な膜厚ＡのＳｉＮ膜を成膜できた。これに対して、ｈ＝７８ｍｍ、８０ｍｍ、８２ｍｍの時は、いずれも方形導波管３５の手前側で膜厚Ａが厚くなり、方形導波管３５の終端側ほど膜厚Ａが減少している。また、ｈ＝８７ｍｍの時は、方形導波管３５の終端側で膜厚Ａが厚くなり、方形導波管３５の手前側ほど膜厚Ａが減少している。

次に、同じ条件において、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを最小にするように昇降機構４６を制御して上面部材４５を昇降移動させた。方形導波管３５の上面部材４５の高さｈを７５ｍｍ、７９ｍｍ、８２ｍｍ、８５ｍｍ、８７ｍｍに変化させ、各高さのときの方形導波管３５中を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを方向性結合器１２０で測定した。その結果、図１０に示すように、ｈ＝８４〜８５ｍｍの時に、ＶＳＷＲが最も少なくなり、各方形導波管３５から各スロット７０を通じて各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播し、処理室４内のプラズマ生成に最も効率良く消費された状態となった。

これら図９，１０の結果から、ｈ＝８４〜８５ｍｍの時は、実際の管内波長λｇの半分の距離が、スロット７０が所定の間隔（λｇ’／２）に一致し、各スロット７０を通じて各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播したと考えられる。そのため、処理室４内において方形導波管３５の長さ方向に渡って均一なプラズマが生成され、膜厚もほぼ均一となったと考えられる。このように、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを最小にするように、方形導波管３５の上面部材４５の高さｈを変えることによって、処理室４上面の誘電体３２に効率良くマイクロ波を伝播できることが分かった。

本発明は、例えばＣＶＤ処理、エッチング処理に適用できる。

本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の内部構造を示した縦断面図（図２中のＸ−Ｘ断面）である。 蓋体の下面図である。 蓋体の部分拡大縦断面図（図２中のＹ−Ｙ断面）である。 プラズマ処理装置の概略的な構成の説明図である。 蓋体の下方から見た誘電体の拡大図である。 図５中のＸ−Ｘ線における誘電体の縦断面である。 制御部において行われる制御行程を示すフローチャートである。 第２のガス噴射口を第２の噴射口よりも下方に配置した実施の形態の説明図である。 方形導波管の上面の高さを変化させて、方形導波管の終端からの距離に対する膜厚の変化を調べた実施例の結果を示すグラフである。 方形導波管の上面の高さを変化させた場合の、方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲの変化を示したグラフである。

符号の説明

Ｅ 電界
Ｇ 基板
Ｈ 磁界
Ｉ 電流
１ プラズマ処理装置
２ 処理容器
３ 蓋体
４ 処理室
１０ サセプタ
１１ 給電部
１２ ヒータ
１３ 高周波電源
１４ 整合器
１５ 高圧直流電源
１６ コイル
１７ 交流電源
２０ 昇降プレート
２１ 筒体
２２ べローズ
２３ 排気口
２４ 整流板
３０ 蓋本体
３１ スロットアンテナ
３２ 誘電体
３３ Ｏリング
３５ 方形導波管
３６ 誘電部材
４０ マイクロ波供給装置
４１ Ｙ分岐管
４５ 上面
４６ 昇降機構
５０ カバー体
５１ ガイド部
５２ 昇降部
５４ 目盛り
５５ ガイドロッド
５６ 昇降ロッド
５７ ナット
５８ 孔部
６０ ガイド
６１ タイミングプーリ
６２ タイミングベルト
６３ 回転ハンドル
７０ スロット
７１ 誘電部材
７５ 梁
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ、８０ｇ 凹部
８１ 壁面
８５ ガス噴射口
９０ ガス配管
９１ 冷却水配管
９５ 処理ガス供給源
１００ アルゴンガス供給源
１０１ シランガス供給源
１０２ 水素ガス供給源
１０５ 冷却水供給源
１１５ モータ
１１６ 制御部
１２０ 方向性結合器

Claims (17)

1. マイクロ波を方形導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ、誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
   前記方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）をプラズマ処理中に測定する測定部を設け、
   前記測定部で測定されたＶＳＷＲに基いて前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長をプラズマ処理中に変化させる制御部を設け、
   前記制御部は、前記測定部で測定されるＶＳＷＲを最小にするように前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させることを特徴とする、プラズマ処理装置。
2. 前記測定部は、方向性結合器であることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を可変に構成したことを特徴とする、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降させることにより、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させるように構成したことを特徴とする、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記方形導波管の上部を開口させ、上方から方形導波管内に上面部材を昇降自在に挿入したことを特徴とする、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記上面部材を昇降移動させる昇降ロッドと、前記上面部材を下面に対して常に平行な姿勢にさせるガイドロッドとを備えることを特徴とする、請求項４または５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記方形導波管の上面の下面に対する高さｈを示す目盛りを、前記ガイドロッドに設けたことを特徴とする、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記処理室の上方に前記方形導波管を複数本並列に配置したことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
9. 前記方形導波管の下面に、複数のスロットが等間隔に並んでいることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
10. 前記方形導波管に対して複数の誘電体が取付けられており、かつ各誘電体毎に１または２以上のスロットが設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
11. 前記複数の誘電体の周囲に、処理室内に処理ガスを供給する１または２以上のガス噴射口をそれぞれ設けたことを特徴とする、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
12. 前記複数の誘電体を支持する支持部材に、前記ガス噴射口を設けたことを特徴とする、請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
13. 前記複数の誘電体の周囲に、処理室内に第１の処理ガスを供給する１または２以上の第１のガス噴射口と、処理室内に第２の処理ガスを供給する１または２以上の第２のガス噴射口をそれぞれ設けたことを特徴とする、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
14. 前記第１の噴射口と第２の噴射口の一方を他方よりも下方に配置したことを特徴とする、請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
15. マイクロ波を方形導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ、誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
    前記方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）を測定部によって、プラズマ処理中に測定し、
    前記測定部で測定されたＶＳＷＲに基いて、前記ＶＳＷＲを最小にするように、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を制御部によって、プラズマ処理中に変化させることを特徴とする、プラズマ処理方法。
16. 前記ＶＳＷＲを方向性結合器で測定することを特徴とする、請求項１５に記載のプラズマ処理方法。
17. 前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降移動させることにより、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させることを特徴とする、請求項１５または１６に記載のプラズマ処理方法。

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