JPH07263348A

JPH07263348A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH07263348A
Application number: JP4888794A
Authority: JP
Inventors: Akihito Yokomori; 昭仁横森; Kenji Miyata; 健治宮田; Tsutomu Tetsuka; 勉手束; Takeshi Yoshioka; 健吉岡; Tadashi Sonobe; 正園部; Kazuo Suzuki; 和夫鈴木
Original assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】マイクロ波の強度分布を、簡単かつ確実に制御
することの可能なプラズマ処理装置を提供する。【構成】マイクロ波と放電ガスが導入されるプラズマ発
生室１と、プラズマ発生室１内に磁場を発生させる磁場
発生手段２と、プラズマ発生室１内にマイクロ波を放射
するマイクロ波導入手段３、４と、プラズマ発生室１と
マイクロ波導入手段３を仕切るマイクロ波導入窓材５と
を有するプラズマ処理装置において、導入窓材５のマイ
クロ波入射面上に複数個の誘電体片６を配置すること
で、マイクロ波の強度分布が、導入窓材５を通過する際
に誘電体片６により強められ、プラズマ発生室１内に放
射されるマイクロ波強度分布を制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波を用いてプ
ラズマを生成させ、そのプラズマにより基板に表面の処
理を行うマイクロ波プラズマ処理装置に係わり、特に、
大面積の基板に均一の膜を生成させるマイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置、または、大面積の基板に均一のエッチン
グ処理を行うマイクロ波プラズマエッチング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波プラズマ処理装置は、プラズ
マ発生室内のプラズマにより基板処理を行うものであ
り、そのプラズマは、外部からプラズマ発生室へ導入さ
れるマイクロ波により発生させる。このマイクロ波は、
通常、マグネトロン等の高周波発振装置により発生させ
られ、円形または矩形の導波管で、プラズマ発生室へ伝
送されるものである。

【０００３】導波管内でのマイクロ波の電磁場分布は、
モードと呼ばれ、導波管の形状と大きさで決定されるも
ので、マイクロ波の進行方向と垂直な面では、強弱を有
する不均一分布となる。通常、導波管の形状などを工夫
しても、このマイクロ波分布を任意に変えることできな
い。また、マイクロ波は、その性質上、導波管から、よ
り広い空間に放射しても、導波管内での分布と、ほとん
ど同じ分布のまま広がっていく。

【０００４】このような不均一分布を有するマイクロ波
を、プラズマ発生室内へ導入しても、そこで発生された
プラズマは、通常、不均一な分布を形成する。このた
め、このような不均一なプラズマを用いても、均一なプ
ラズマ処理は望めない。

【０００５】すなわち、均一プラズマ処理には均一なプ
ラズマを発生する必要があり、その均一プラズマを生成
するには、プラズマ発生室に導入するマイクロ波の強度
分布、特に、マイクロ波進行方向と垂直な面における強
度分布を、できるだけ、均一化する必要がある。

【０００６】マイクロ波プラズマ処理装置におけるマイ
クロ波の強度分布の制御手段としては、例えば、以下の
ような手段が提案されている。

【０００７】図１４に示した装置は、特開昭６３−８０
５２２号公報に記載されている装置である。この装置
は、一つのマイクロ波電源から出力されたマイクロ波電
力を、分配器２を用いて複数のキャビティ３に等しい大
きさで分割する。このことにより、大面積、均一プラズ
マを生成させ、成膜する。

【０００８】特開平３−９０５７７号公報記載の例で
は、図１５に示すように、マイクロ波発生手段１１から
放射したマイクロ波を、円偏波手段１３を通すことによ
り、回転電界を得るようにして、放電室１５に導入する
装置が記載されている。

【０００９】さらに、図１６に示す構成を備えた装置が
記載されている特開平１−１０４７７７号公報記載の例
では、マイクロ波源２で発生したマイクロ波は、矩形導
波管４及び右円偏波変換器５を介して、右円偏波に変換
され、反応室３に導入される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の従
来例では、プラズマの発生室の他に専用キャビティを設
ける必要があるため、装置の大型化は否めず、その製作
にコストがかかるという欠点がある。また、マイクロ波
の分布制御という観点からみると、キャビティの数及び
大きさでしか制御できず、自由度が低い。

【００１１】また、上記第２の従来例では、マイクロ波
の電場を回転させることが可能となり、軸対称な強度分
布が得られる。しかし、動径方向の分布は変化しない。
さらに、マイクロ波発生手段において、軸対称な分布を
持つマイクロ波を発生させている場合には、マイクロ波
の強度分布を変化させることはできない。

【００１２】また、最後の従来例でも、上記第２の従来
例と同様に、マイクロ波の動径方向強度分布を変化させ
ることは困難である。

【００１３】すなわち、これらの公知例では、十分かつ
確実にマイクロ波分布を制御できない。特に、マイクロ
波の動径方向の強度分布を制御することができず、一様
なプラズマ分布を得ることもできないという問題があ
る。

【００１４】また、マイクロ波をプラズマ発生室内へ導
入する際に、導入窓材近傍の構造のため、マイクロ波の
伝送モードが乱され、目的とするモードによる強度分布
が、プラズマ発生室内で得られないという問題もある。

【００１５】マイクロ波プラズマ処理装置では、通常、
図１７に示す特開昭５６−１５５５３５号公報記載の例
のように、真空側のプラズマ発生室２１と、大気側の導
波管等のマイクロ波導入手段２４とを仕切るために、石
英板などから構成されるマイクロ波導入窓材２３を設け
る必要がある。この導入窓材２３は、保持部材により挾
むようにして固定される。

【００１６】ところが、このような保持部材は、導波管
との接続部分において、導入窓材２３を保持するため、
図中Ａ部に示すような溝構造を形成する。ここで、保持
部材は、通常、金属製の導体のため、この溝構造は、導
波管形状を実質的に変形させてしまう。このため、マイ
クロ波の伝送モードが乱されるため、結果として、プラ
ズマ発生室内では、入射するマイクロ波の伝送モードに
対応するマイクロ波強度分布でさえも得ることが困難と
なっている。

【００１７】プラズマ処理装置において、プラズマ発生
室内へ導入されるマイクロ波の制御および均一化は、マ
イクロ波プラズマ処理において欠かせないものである。
特に、大面積の基板を処理する場合における、装置の小
型化及びコスト低減のためには、簡単で、かつ、確実に
マイクロ波強度分布の制御を行う必要がある。

【００１８】本発明の第１の目的は、マイクロ波の強度
分布を制御することが可能なプラズマ処理装置、およ
び、その運転方法を提供することにある。

【００１９】本発明の第２の目的は、プラズマ発生室へ
導入するマイクロ波の強度分布を、ほぼ均一化すること
が可能なプラズマ処理方法、および、その処理装置を提
供することにある。

【００２０】本発明の第３の目的は、マイクロ波の強度
分布をほぼ一様化することにより、均一なプラズマ処理
を可能とするプラズマ処理方法と、および、その処理装
置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記第１、第２、およ
び、第３の目的は、電磁波により生成したプラズマを利
用して基板の表面の処理を行うプラズマ処理装置におい
て、電磁波を用いてプラズマを発生するプラズマ発生室
と、当該プラズマ発生室へ電磁波を供給する電磁波供給
手段と、当該プラズマ発生室内での電磁波の強度分布を
制御する分布制御手段とを有することを特徴とするプラ
ズマ処理装置により達成される。

【００２２】具体的には、電磁波として、例えば、マイ
クロ波を用いるもので、分布制御手段は、例えば、プラ
ズマ発生室内のマイクロ波の電場強度分布を制御するも
のである。分布制御手段は、例えば、プラズマ発生室近
傍の電磁波伝送経路中に設けられるもので、誘電体から
なる分布補正体を有する。より具体的には、分布補正体
として、複数の誘電体片、１個以上の凸部および凹部の
うち少なくとも一方を形成する誘電体から成る部材、お
よび、これらの組み合わせのうち、いずれか一つを用い
ることができる。

【００２３】また、上記第２および第３の目的は、マイ
クロ波を用いてプラズマを発生し、そのプラズマにより
基板の表面の処理を行うプラズマ処理方法において、マ
イクロ波の伝送経路中の、予め定めた位置に配置された
誘電体からなる分布補正体により、プラズマ発生領域に
導入されるマイクロ波電場強度を補正することで、少な
くとも、直径５インチの基板に対する表面の処理の均一
度が±５％以下となるように、当該発生領域内のプラズ
マ分布を均一化させることを特徴とするプラズマ処理方
法により達成される。

【００２４】また、上記第２および第３の目的は、マイ
クロ波により生成したプラズマを利用して基板の表面処
理を行うプラズマ処理装置において、マイクロ波を用い
てプラズマを発生するプラズマ発生室と、当該プラズマ
発生室へマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段と、
少なくとも、直径５インチの基板に対する表面処理の均
一度を±５％以下とするために必要な分布を有するプラ
ズマが発生されるように、当該プラズマ発生室内のマイ
クロ波の電場強度分布を補正する分布制御手段とを有す
ることを特徴とするプラズマ処理装置により達成され
る。

【００２５】また、上記第２および第３の目的は、マイ
クロ波により生成したプラズマを利用して基板の表面処
理を行うプラズマ処理装置において、マイクロ波を用い
てプラズマを発生するプラズマ発生室と、当該プラズマ
発生室へマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段と、
予め求められた、当該プラズマ発生室内でのマイクロ波
の電場強度分布がほぼ均一になるために必要な位置に配
置される分布制御手段とを有することを特徴とするプラ
ズマ処理装置により達成される。

【００２６】また、上記第１の目的は、マイクロ波によ
り生成したプラズマを利用して基板の表面の処理を行う
プラズマ処理装置の運転方法において、発生したマイク
ロ波の伝送経路中に、誘電体から構成される予め定めた
形状を備える分布補正体を配置し、その配置位置、配置
面積、および、その配置方向のうち少なくとも一つを変
えることで、プラズマ発生領域に導入されるマイクロ波
の電場強度分布を制御することを特徴とするプラズマ処
理装置の運転方法により達成される。

【００２７】また、上記第１の目的は、マイクロ波によ
り生成したプラズマを利用して基板の表面処理を行うプ
ラズマ処理装置において、マイクロ波を受け入れる導入
窓が設けられ、当該導入窓から導入されるマイクロ波を
用いてプラズマを発生するプラズマ発生室と、マイクロ
波を発生するマイクロ波発生源と、発生されたマイクロ
波を、当該発生源から当該導入窓を通して、前記プラズ
マ発生室へ導入するマイクロ波導入手段と、当該導入窓
に設けられ、マイクロ波を透過させると共に、当該導入
手段と前記プラズマ発生室とを仕切る、誘電体で構成さ
れるマイクロ波導入窓材と、マイクロ波導入窓材を保持
するための保持部材とを有し、マイクロ波導入窓材は、
当該保持部材により保持される部分の厚さが、残りの部
分のそれとは異なる厚さを備える形状を有することを特
徴とするプラズマ処理装置により達成される。

【００２８】また、上記第１の目的は、マイクロ波によ
り生成したプラズマを利用して基板の表面処理を行うプ
ラズマ処理装置において、マイクロ波を用いてプラズマ
を発生するプラズマ発生室と、当該プラズマ発生室へマ
イクロ波を供給するマイクロ波供給手段と、長細い形状
を有し、その長手方向がマイクロ波の電気力線方向と一
致するように配置される、誘電体からなる分布制御手段
とを有することを特徴とするプラズマ処理装置により達
成される。

【００２９】

【作用】本発明によるプラズマ処理装置における分布制
御手段の作用を説明する。

【００３０】以下では、電磁波はマイクロ波であると
し、電磁波供給手段にはプラズマ発生室とマイクロ波の
伝送経路とを仕切るマイクロ波導入窓材が備えられるも
のとし、このマイクロ波導入窓材を通してマイクロ波が
プラズマ発生室に導入される場合を例にとって説明す
る。

【００３１】また、以下の説明では、分布制御手段に
は、誘電体から構成される分布補正体として、複数の長
方形状の誘電体片を用い、このマイクロ波導入窓材上に
配置されるものとする。もちろん、本発明での分布制御
手段の配置位置は、これに限定されるものではなく、プ
ラズマ発生室近傍のマイクロ波伝送経路中であれば、そ
の位置は限定されない。

【００３２】本発明において、マイクロ波導入窓材上に
誘電体片を配置すると、その誘電率が真空の誘電率より
も大きいため、マイクロ波は、誘電体片部分にエネルギ
ーを集中するようにして伝搬し、プラズマ発生室に導入
される。

【００３３】すなわち、誘電体片が存在する箇所では、
マイクロ波の強度が強くなる。この原理を、図１８を用
いて説明する。ここで、図１８（Ａ１）、（Ｂ１）、
（Ｃ１）、（Ｄ１）において、５はマイクロ波導入窓
材、６は誘電体片を示し、また、（Ａ２）、（Ｂ２）、
（Ｃ２）、（Ｄ２）は、導入窓材およびそれよりも下方
にあるプラズマ発生室内での、マイクロ波電場分布の動
径方向変化を示すもので、Ｅは電場強度を示している。

【００３４】例えば、マイクロ波が、円形導波管を用い
てＴＥ１１モードで、プラズマ発生室へ導入される場合
での、導入窓材５から下方におけるマイクロ波の電場の
強度分布を考える。

【００３５】従来のようにマイクロ波の強度分布制御を
しない場合（図１８（Ａ１））では、導入窓材５の設置
位置およびその下方のプラズマ発生室内での電場強度の
動径方向分布は、図１８（Ａ２）に示すように、中心部
（ｒ＝０）で強く、周辺部では弱くなる、いわゆる、中
心集中型の強度分布を有する。

【００３６】本発明を適用して、２個の板状の誘電体片
６を、図１８（Ｂ１）に示すように、導入窓材中心領域
上に配置すると、電場強度分布は、図１８（Ｂ２）に示
すように、中心の電場強度をさらに強めた、より中心集
中の電場強度分布となる。これら２つの誘電体片６を、
今度は、図１８（Ｃ１）に示すように、周辺部に配置す
ると、マイクロ波の強度分布は、図１８（Ｃ２）に示す
ように、中心よりも周辺部の電場強度が強くなる分布へ
変化する。

【００３７】したがって、誘電体片６をマイクロ波導入
手段下方の、導入窓材５上に配置し、その配置位置を変
えることで、この導入窓材５から下方に放出されるマイ
クロ波の強度分布を、容易に補正し、制御することがで
きる。

【００３８】ここで、２つの誘電体片６を用いた場合を
説明したが、１つでも、３つ以上でも同様な効果を得る
ことができる。また、誘電体片６の形状は、長方形の場
合を示しているが、他の形状でも、マイクロ波の強度分
布を制御できることにかわりはない。

【００３９】本発明において、上記の作用を利用して、
マイクロ波の強度分布を制御することで、均一な強度分
布が得られる。例えば、均一の電場分布を得るには、３
個の誘電体片を、図１８（Ｄ１）に示すように、入射さ
れるマイクロ波の電場分布（図１８（Ａ２））に対応し
て、周辺部の２ヵ所と中心とへ配置する。

【００４０】このように配置すると、周辺部の２個所の
誘電体片６が、周辺部の電場強度を高めると共に（図１
７（Ｃ２））、中心の誘電体片６が、これら周辺部の誘
電体片６による影響で弱まる中心での電場強度を補正し
て、図１８（Ｄ２）に示すような、ほぼ均一な電場強度
分布を有するマイクロ波を、プラズマ発生室に導入する
ことができる。

【００４１】また、分布制御手段として、複数の誘電体
片のかわりに、１個以上の凸部および凹部のうち少なく
とも一方を形成する誘電体から構成される部材を使用す
る場合でも、上記と同様に、マイクロ波の強度分布が制
御される。これは、当該部材に形成される各凸部が、上
記場合での誘電体片６と同じように作用して、マイクロ
波の強度分布を制御するためである。

【００４２】本発明においては、以上のように、分布制
御手段により、マイクロ波の強度分布を制御し、ほぼ均
一な強度分布を備えたマイクロ波をプラズマ発生室内に
導入することができる。このため、プラズマ発生室内で
は、均一なプラズマを発生することが可能となり、その
結果、均一なプラズマ処理が可能となる。

【００４３】

【実施例】本発明を適用したマイクロ波プラズマ処理装
置の第１の実施例を、図１を用いて説明する。本実施例
は、大面積の基板の表面処理に好適な例であり、大面積
にわたって均一なマイクロ波分布が得られる例である。

【００４４】本実施例は、図１に示すように、マイクロ
波を発生するマイクロ波発振源７と、発生されたマイク
ロ波を伝送する導波管４および円錐形金属容器（テーパ
ー導波管）３と、導波管４および金属容器３を通して伝
送されてきたマイクロ波を導入してプラズマを発生させ
ると共に、そのプラズマを利用して基板９の表面処理を
行うプラズマ発生室１と、金属容器３下方に配置され、
真空側のプラズマ発生室１と大気側の導波管４とを仕切
ると共に、プラズマ発生室１へマイクロ波を導入するマ
イクロ波導入窓材５と、当該導入窓材５上に配置され
る、マイクロ波強度分布を制御する誘電体片６（分布制
御手段）とを有する。

【００４５】本実施例は、さらに、プラズマ発生室１内
に基板９を保持する基板保持部８と、プラズマ処理中に
基板保持部８の電位を変化させる高周波電源１７と、プ
ラズマ発生室１内に磁場を発生させる磁場コイル２と、
磁場コイル２に電源を供給する磁場コイル電源１５と、
プラズマ発生室１内に放電用ガスを導入するガス導入部
１８と、プラズマ発生室１内を数ｍＴｏｒｒの真空に保
持する真空排気系１６と、マイクロ波発振源７に給電す
るマイクロ波発振源用電源１４とを有する。ここで、磁
場コイル２は、プラズマ発生室１内でのプラズマ発生の
ための、電子サイクロトロン共鳴に必要な磁場を発生さ
せる。

【００４６】本実施例において、マイクロ波強度分布の
制御は、３個の誘電体片６の配置位置を変えることによ
り行う。

【００４７】誘電体片６は、それぞれ、長細い形状（本
実施例では長方形状）を有し、図２に示すように、マイ
クロ波導入窓材５上の周辺部に近い２つの対称位置と、
中心とに並行して配置するものである。また、誘電体片
６のそれぞれの向きは、金属容器３におけるマイクロ波
の基本伝送モードにおける電場方向に対応させるもので
あり、具体的には、誘電体片６の長手方向が、マイクロ
波の電場方向と一致するように配置する。

【００４８】誘電体片６の構成部材としては、誘電率が
真空の誘電率より高い部材であれば良く、例えば、石英
板が好適である。誘電体片６の厚さは、具体的な装置構
成により左右されるが、例えば、使用されるマイクロ波
の、誘電体片６を構成する誘電体内における波長の、１
波長程度以下で良く、より具体的には、当該マイクロ波
波長の４分の１から２分の１程度の厚さが好適と思われ
る。

【００４９】誘電体片６を配置する場合には、誘電体片
６をマイクロ波導入窓材５上に、固定せずに、単に置く
だけでも良い。この場合は、配置位置の微調整が簡単に
できる。また、予め、誘電体片６の配置位置が決定され
ている場合は、図２３に示すように、マイクロ波導入窓
材５上に、誘電体片６の大きさにあわせて溝部５ａを設
け、そこへ誘電体片６を嵌入させる。この構造によれ
ば、誘電体片６の配置が容易にできる。また、配置後、
ほとんど位置を変える必要がない場合は、用いる誘電体
片６の構成材質と同じ材質のねじを用いて、誘電体片６
をマイクロ波導入窓材５へ固定しても良い。例えば、誘
電体片６およびマイクロ波導入窓材５が、どちらも石英
製であれば石英製のねじを用いて固定する。

【００５０】マイクロ波導入窓材５は、大気圧とプラズ
マ発生室１内との圧力差に耐えることができるもので、
かつ、マイクロ波を透過する部材、例えば、石英板を用
いることができる。

【００５１】円錐形状金属容器３は、マイクロ波導入手
段として、導波管４と共に用いられるもので、導波管４
からのマイクロ波を、そのテーパー形状により、高次モ
ード発生等の乱れを少なくした状態で、その空間分布を
広げるために用いられる。本実施例では、金属容器３
は、上下、２つの部材から構成される。金属容器３の上
方部材は、大気側にあり、一端が導波管４とマイクロ波
伝送経路を乱さないように導波管４と接続され、もう一
端がマイクロ波導入窓材５上面と接続される。また、下
方部材は、真空側にあり、その一端がマイクロ波導入窓
材５下面と接続され、もう一端がプラズマ発生室１と連
通するように接続される。

【００５２】本実施例の作用について説明する。

【００５３】本実施例において、マイクロ波発振源７で
発振され、導波管４で導かれたマイクロ波は、円錐形状
金属容器３によって、高次モード発生等の乱れをあまり
生じない状態で、分布を広げながら伝送される。本実施
例では、マイクロ波の発振周波数は、２.４５ＧＨｚで
あり、そのモードには、ＴＥ１１モードを用いるものと
する。

【００５４】３個の細長い誘電体片６が、マイクロ波導
入窓材５上の、２個所の周辺部と中心部とに配置された
場合（図２参照）、マイクロ波は、マイクロ波導入窓材
５の各周辺部で電場強度が強められ、さらに、中心部で
の強度が周辺部に比べて弱められることがない（図１８
（Ｄ１）、（Ｄ２）参照）。

【００５５】ここで、中央に幅の細い誘電体片６を、そ
の両隣の周辺部に幅の太い誘電体片６を配置すると、特
に、効果的である。これは、周辺部の２つの誘電体片
が、元々弱かった周辺部でのマイクロ波電場強度を高め
ると共に、中心の誘電体片が、これら周辺部の誘電体片
による影響で弱められた中心電場強度を補正するためで
ある。

【００５６】これらの誘電体片６により、マイクロ波導
入窓材５から下方のプラズマ発生室１内では、大面積に
わたり、マイクロ波の電場強度分布が補正され、ほぼ均
一な電場強度分布が得られる。このようにして、均一化
されたマイクロ波は、磁場コイル２によって生成された
磁場が、プラズマ発生室１内部における８７５ガウスの
地点で、電子にサイクロトロン共鳴を起こさせる。この
共鳴効果により、電子は加速され、放電ガス導入口から
導入された放電ガスを電離し、プラズマが発生する。

【００５７】本実施例によれば、マイクロ波導入窓材５
から下方でのマイクロ波強度分布は、動径（半径）方向
において均一であるため、磁場コイル２による磁場分布
も均一であれば、このプラズマ発生室１内に、大面積で
均一なプラズマの生成が可能となる。また、この均一プ
ラズマを利用してプラズマ処理を行えば、大面積の基板
９に対しても、所望通りの均一な成膜処理、または、エ
ッチング処理等が可能となる。

【００５８】本発明の効果を示すため、本実施例を利用
した構成により行われた実験例を説明する。この実験例
は、図２４に示すような構成および実験条件で、基板上
に膜を生成するプラズマ成膜装置であり、誘電体片６の
個数以外は、上記説明した構成（図１参照）と同じ構成
を有する。

【００５９】この実験例において、誘電体片６は、図２
５に示すように、２個用いられ、マイクロ波導入窓材５
上に配置される。各誘電体片６は、マイクロ波導入窓材
５の中心に対して、互いにほぼ対称な位置で、かつ、そ
の主方向が、入射されるマイクロ波の電気力線の方向と
一致するように配置される。ここで、これら２つの誘電
体片６の、対向する端部間の距離は５５ｍｍである。各
誘電体片６は、石英から構成されるもので、幅４０ｍ
ｍ、長さ（主方向）１５０ｍｍ、厚さ２０ｍｍの長方形
である。なお、本実験例で用いた誘電体片６の誘電率
は、４．０である。

【００６０】この実験例では、上記で説明した誘電体片
６の配置とは異なる、他の配置方法を示したものであ
る。この実験例では、各誘電体片６を、マイクロ波導入
窓材５の半径距離の中間よりやや内側の位置に配置し
た。ここでの半径距離とは、マイクロ波導入窓材５の全
面積のうち、マイクロ波の照射を受ける面積における半
径であり、マイクロ波導入窓材５設置位置での、金属容
器（テーパー導波管）３の断面積の半径に一致するもの
である。

【００６１】この実験例では、また、マイクロ波導入窓
材５は石英板であり、図２４に示すように、その設置位
置における円錐形金属容器（テーパー導波管）３の断面
直径は２６０ｍｍである。また、プラズマ発生室１と、
この金属容器３の最下端とが連通して接続されている連
結面での断面直径は３１５ｍｍであり、プラズマ発生室
１内部の断面の長さは６００ｍｍ程度である。

【００６２】この実験例において、マイクロ波の投入電
力は１．２ｋＷであり、導入窓材５へ入射するマイクロ
波の基本伝送モードにはＴＥ１１モードを用いた。ま
た、この実験例では、導入される放電用ガスは、ＳｉＨ
₄＋Ｏ₂ガスであり、このガスを電離して生成したプラズ
マを利用して、シリコン（Ｓｉ）から構成される基板
に、ＳｉＯ₂膜を生成した。

【００６３】以上のような実験条件下において運転され
た、本発明によるプラズマ処理装置によれば、ＳｉＯ₂
膜の生成において、±４．９％の膜厚均一度が得られ
た。また、この結果と比較のため同じ実験条件下で、従
来通り、誘電体片６を用いずに成膜処理を行った。この
場合、達成された膜厚均一度は、±９％であった。

【００６４】ここで、膜厚均一度とは、基板上に対する
表面処理後の基板膜厚の均一性を示すもので、以下の式
で定義される。

【００６５】膜厚均一度＝（平均膜厚値からの最大偏
差）／平均膜厚値ここで、平均膜厚値とは、基板全面積にわたって得られ
る膜厚の平均値であり、最大偏差とは、平均膜厚値と、
基板膜厚の最大値または最小値との差である。これらの
値は、具体的には、上記で説明した成膜処理時には、予
め平坦化された基板上に膜を成長させて形成された膜に
ついての値である。また、エッチング処理時には、予め
平坦化された膜に対してエッチング処理を行い、その結
果得られた膜についての値である。

【００６６】この実験例では、５インチ基板を用いた場
合を示したが、本発明は、これに限定されるものではな
い。本実施例と同様に、分布制御手段を用いて、プラズ
マ発生室１内の電場強度分布が均一になるように制御す
ることで、より大きな、例えば、８インチ以上のウエハ
ー基板に対しても、同様な効果を得ることが可能であ
る。

【００６７】本実施例では、用いた誘電体片の個数は、
２個または３個であったが、本発明において、誘電体片
の個数はこれに限られるものではなく、４個以上でもよ
い。また、誘電体片６の形状についても、長方形である
必要はなく、他の形状であっても構わない。

【００６８】また、本実施例では誘電体片を用いて、マ
イクロ波の電場強度分布を制御したが、誘電体片の替わ
りに、透磁率の高い部材片を用いて、マイクロ波の磁場
強度分布を制御することで、マイクロ波強度分布を制御
しても良い。

【００６９】次に、本発明の第２の実施例を図３および
図４を用いて説明する。

【００７０】本実施例は、図３に示すように、円錐形状
金属容器を用いていないという点を除いては、上記第１
の実施例と同じ構成を有する。本実施例では、上記第１
の実施例と、機能的に同じ箇所には同じ符号を用いてお
り、これら同じ個所についての説明は省略する。

【００７１】本実施例において、マイクロ波は、円形導
波管４により、その基本モードのＴＥ１１モードで伝送
され、プラズマ発生室１へ、マイクロ波導入窓材５を通
して導入される。

【００７２】分布制御手段は、２個の誘電体片６から構
成されるもので、それぞれが、長細い形状をしており、
図４に示すように、マイクロ波導入窓材５上の周辺部と
中心との中間あたりに配置される。

【００７３】本実施例において用いられるモードでは、
中心での電場強度が強くなり、周辺部で弱くなる。この
ため、本実施例では、誘電体片６を、入射するマイクロ
波の電場強度が、中心位置に比べ相対的に弱い位置に配
置することで、マイクロ波電場強度分布を均一化するも
のである。また、誘電体片６の配置方向は、その長手方
向が、マイクロ波の電気力線の方向と一致するような方
向に配置される。

【００７４】本実施例において、マイクロ波発振源７で
発振させたマイクロ波は、導波管４を通り、基本伝送モ
ードのひとつのＴＥ１１モードでプラズマ発生室１に伝
播する。その際、マイクロ波は、誘電体片６が配置され
ているマイクロ波導入窓材５を通過するので、誘電体片
６の存在する位置でのマイクロ波強度が強められる。ま
た、誘電体片６の長手方向が、マイクロ波の電気力線方
向と一致しているため、その効果がより一層強められ
る。

【００７５】すなわち、図４に示すように配置された誘
電体片６により、これら誘電体片６およびマイクロ波導
入窓材５へ入射されるマイクロ波の電場強度のうち、比
較的弱い値を有する周辺部での電場強度が強められる。
このため、マイクロ波導入窓材５より下方では、マイク
ロ波の電場強度分布が補正され、動径方向において、ほ
ぼ均一となる。このため、プラズマ発生室１内に均一な
プラズマが生成される。さらに、このプラズマにより、
基板保持部８上の基板９を、所望通りに均一なプラズマ
処理することができる。

【００７６】上記第１および第２の実施例においては、
長細い誘電体片の代わりに、図５のように、これら実施
例における誘電体片６より、小さい面積の誘電体片６を
いくつか配置してもよい。この場合は、上記の実施例と
同様の効果が得られるばかりでなく、誘電体片の位置、
大きさを自由自在に変えることができるので、マイクロ
波分布の、より細かい制御が可能となる。

【００７７】また、上記第１および第２の実施例では、
マイクロ波のモードとしてＴＥ１１モードを用いたが、
本発明で用いることが可能な基本モードは、これに限定
されず、例えば、ＴＥ０１モード、または、ＴＭ０１モ
ードでも良い。また、これら実施例では、マイクロ波導
入手段として円形導波管を用いたが、矩形導波管を用い
ても良い。この時、マイクロ波の基本伝送モードとして
は、例えば、ＴＥ０１モード、または、ＴＥ１１モード
を用いることができる。また、マイクロ波伝送経路中
で、モード変換を行っても良い。

【００７８】また、本発明においては、いずれのモード
を使用しても、そのモードでの電場強度分布に対応し
て、本発明の分布制御手段を用いることにより、上記実
施例と同様な効果を得ることができる。

【００７９】例えば、上記第２の実施例において、円形
導波管４を通して、軸対称な強度分布を持つＴＥ０１モ
ードを入射する場合に用いることができる誘電体片６の
配置を示す。

【００８０】このモードでは、導波管４断面中心部と、
円周部とで、電場が弱くなる電場強度分布を持つ。した
がって、このモードのマイクロ波が用いられる場合は、
図６、図７、または、図８のように、マイクロ波導入窓
材５の中心部と円周部とに誘電体片６を配置すればよ
い。このような配置方法により、円形導波管４でＴＥ０
１モードのマイクロ波を入射しても、均一なマイクロ波
強度分布が得られ、その結果、均一なプラズマ処理が可
能と成る。

【００８１】次に、本発明を適用したマイクロ波プラズ
マ処理装置の第３の実施例を、図９および図１０を用い
て説明する。本実施例では、上記第１の実施例で使用さ
れていた複数の誘電体片６とマイクロ波導入窓材５との
代わりに、３個の凸部１０を形成する石英板１１を用い
るものである。

【００８２】本実施例は、マイクロ波導入窓材として機
能する石英板１１の構成を除いて、図９に示すように、
上記第１の実施例と同じ構成である。上記第１の実施例
と、機能的に同じ個所については、同じ符号を付し、そ
の説明を省略する。

【００８３】石英板１１には、図１０に示すように、３
個の長細い形状を有する凸部１０が、石英板１１のマイ
クロ波入射側の面上の、周辺部の２個所と、中心とに形
成されている。各凸部１０の向きは、その長手方向が、
入射するマイクロ波の電気力線の方向と一致する向きで
ある。

【００８４】本実施例において、ＴＥ１１モードのマイ
クロ波は、導波管４及び円錐形状金属容器３を通り、プ
ラズマ発生室１に伝播する。このモードでは、石英板１
１へ入射するマイクロ波電場強度は、周辺部近くで弱く
なっている。

【００８５】このような電場強度分布を備えるマイクロ
波が、その入射側の面に凸部１０を持つ石英板１１を通
過すると、凸部１０の存在する部分、すなわち、周辺部
と中心部とで、マイクロ波の強度が強められる。ここ
で、中心部へ凸部１０へ配置するのは、周辺部へ凸部１
０が配置されることにより、周辺部電場が逆に強調さ
れ、中心電場が相対的に弱まるのを、さらに補正するた
めである（図１８参照）。

【００８６】すなわち、石英板１１の周辺部でマイクロ
波電場が強められるのはもちろん、中心部での強度が周
辺部に比べて弱められることがなくなる。このため、石
英板１１よりも、マイクロ波進行方向の下流側の、プラ
ズマ発生室１内部では、マイクロ波の分布はほぼ均一と
なる。このため、プラズマ発生室１内では、均一なプラ
ズマを発生することが可能となる。

【００８７】本実施例によれば、マイクロ波を制御する
凸部１０は、マイクロ波導入窓材としても機能する石英
板１１と一体になっている。したがって、電場強度分布
の補正を行う凸部１０の相対的位置がずれることはな
く、電場強度分布制御に狂いを生じることがないという
利点がある。

【００８８】本実施例では、マイクロ波入射側に３個の
凸部を形成したが、本発明の分布制御手段はこれに限定
されない。本発明の分布制御手段においては、マイクロ
波の伝送経路中の、マイクロ波の進行方向と直交する面
における誘電率分布、特に、動径方向の誘電率分布を変
えることができるものであれば、その形状を限定しな
い。例えば、分布制御手段では、電場強度を強めたい位
置に対応させることができれば、石英板などの誘電体か
らなる部材に、３個以外の個数の凸部を形成しても良
く、また、電場強度を弱めたい位置に凹部を形成しても
良い。

【００８９】次に、本発明を適用したマイクロ波プラズ
マ処理装置の他の実施例を、図１１を用いて説明する。
本実施例では、上記第１の実施例で使用されていた複数
の誘電体片６の代わりに、凸部をその一面に形成した誘
電体片１２を用いる。

【００９０】本実施例では、誘電体片１２の形状は、図
１０に示した形状と同様なものであり、片方の面上の周
辺部２ヵ所と中心とに、３個の凸部が形成されるもので
ある。誘電体片１２は、これら凸部が、マイクロ波入射
側になり、かつ、凸部の長手方向が入射するマイクロ波
の電気力線方向と、ほぼ一致するように配置する。

【００９１】本実施例においても、上記の図９に構成が
示される実施例と同じく、形成された凸部でマイクロ波
強度が変化させられるため、マイクロ波制御が可能とな
る。本実施例によれば、予め決定された位置に凸部を形
成した誘電体片１２を用いるため、凸部の相対的位置が
変化せず、さらに、従来のマイクロ波導入窓材上に、簡
単に配置できる。

【００９２】本実施例では、図１０に示すような形状を
有する誘電体片１２について説明したが、もちろん、所
望する電場強度分布と用いるモードとに対応していれ
ば、異なる形状の凹凸部を備えた誘電体片を用いること
もできる。また、マイクロ波のモードや所望の電場強度
分布に対応して、複数の、異なった形状を有する誘電体
片を予め用意しておき、それらを適宜選択して用いれ
ば、様々な運転条件に対応して、プラズマ発生室１へ導
入するマイクロ波の強度分布制御を、簡単に行うことが
できる。

【００９３】次に、本発明を適用したマイクロ波プラズ
マ処理装置の他の実施例を、図１２を用いて説明する。
本実施例は、マイクロ波導入手段として平面アンテナ１
３を用いた例である。平面アンテナ１３を使用すること
により、大面積のプラズマが生成可能であるが、本発明
を適用して、プラズマの均一度をさらに高めることがで
きる。

【００９４】本実施例においても、マイクロ波導入窓材
５の上に、上記第１の実施例と同じく、３個の誘電体片
６を配置することにより、マイクロ波強度分布を制御す
ることができる。このため、プラズマ発生室１内のマイ
クロ波電場強度分布を、均一化できるため、より大面積
の均一プラズマ処理が可能となる。

【００９５】次に、本発明を適用したマイクロ波プラズ
マ処理装置の他の実施例を、図１３を用いて説明する。
本実施例は、図１２に示される実施例と同様に、マイク
ロ波導入手段として平面アンテナ１３を用いた例であ
る。

【００９６】本実施例では、図１２に示される実施例に
おけるマイクロ波導入窓材５と誘電体片６との代わり
に、３個の凸部１０を備えたマイクロ波導入窓材１１を
用いる。本実施例によれば、図１２に示される実施例と
同様に、マイクロ波導入窓材１１に形成された凸部によ
り、その位置と対応する位置でのマイクロ波強度分布が
高まる。したがって、プラズマ発生室１内での強度分布
制御が可能となり、より大面積の均一プラズマ処理が可
能となる。

【００９７】次に、本発明を適用したマイクロ波プラズ
マ処理装置の他の実施例を、図１９を用いて説明する。
本実施例は、上記第２の実施例（図３参照）において、
プラズマ発生室１を、２つに分けたものである。

【００９８】本実施例は、マイクロ波を導入してプラズ
マを発生するプラズマ発生専用室１９ａと、当該専用室
１９ａから引き出されたプラズマを利用して基板９の処
理を行うプラズマ処理専用室１９ｂとを有する。

【００９９】本実施例によれば、マイクロ波導入窓材５
上に配置された誘電体片６により、プラズマ発生専用室
１９ａでのマイクロ波電場は均一化されるため、そこで
発生されるプラズマも均一化される。その結果、プラズ
マ処理専用室１９ｂへ引きだされる均一化されたプラズ
マにより、均一なプラズマ処理が可能となる。

【０１００】次に、本発明を適用したマイクロ波プラズ
マ処理装置の他の実施例を、図２０および図２２を用い
て説明する。本実施例は、上記第３の実施例（図９参
照）において、マイクロ波導入窓材として機能する石英
板１１に１つの凸部を設けた例である。なお、図２２
は、マイクロ波導入窓材近くのマイクロ波進行方向に沿
っての断面構造を拡大して示した図である。

【０１０１】本実施例は、図２２に示すように、マイク
ロ波入射側の面に、１つの凸部だけを形成する形状を有
する石英板２０と、円錐形状金属容器３に固定され、石
英板２０を保持する保持部材２１とを有する。

【０１０２】石英板２０は、金属容器３より外部側に突
出した周辺部２０ｂと、その他の部分を占める中心部２
０ａとから構成される。周辺部２０ｂの厚さは、中心部
２０ａの厚さよりも薄く形成されている。また、中心部
２０ａの側面は、金属容器３のテーパー面に沿うように
傾斜して形成されている。

【０１０３】それぞれの部分の厚さとして、例えば、周
辺部２０ｂの厚さが、中心部２０ａのそれよりも薄けれ
ば、ある程度の効果が得られるが、例えば、周辺部２０
ｂの厚さを入射マイクロ波の１／４波長、中心部２０ａ
の厚さを１／２波長とする。ここで、マイクロ波の波長
とは、マイクロ波導入窓材を構成する誘電体内での波長
のことであり、本実施例では、石英板２０を構成する石
英内での波長を意味する。

【０１０４】保持部材２１は、石英板２０取り付け用の
溝構造を備えており、石英板２０の周辺部２０ｂを挾む
ようにして保持するものである。

【０１０５】本実施例によれば、石英板２０の中心部２
０ａにより、金属容器３と接続されている保持部材２１
の溝構造により生じるマイクロ波の乱れを、軽減するこ
とが可能となる。これは、中心部２０ａではマイクロ波
の電場強度が強められ、その結果、周辺部２０ｂ近くの
電場強度が相対的に弱まるため、その部分に接触してい
る溝構造の影響が減少されるものと思われる。

【０１０６】本実施例では、導波管としてテーパー形状
の導波管を用いた例を示したが、本発明において、用い
ることが可能な導波管形状は、これに限定されない。例
えば、図１９に示されるような、テーパー形状導波管を
備えない構成の実施例においても、本実施例のマイクロ
波導入窓材を用いて、同様な効果を得ることができる。

【０１０７】次に、本発明を適用したマイクロ波プラズ
マ処理装置の他の実施例を、図２１を用いて説明する。
本実施例は、図２０に示される実施例の石英板２０上
に、誘電体片６を配置した例である。

【０１０８】本実施例によれば、複数の誘電体片６によ
り、マイクロ波の強度分布が制御できるだけでなく、上
記図２０に示される実施例と同様に、石英板２０の取付
けに必要な溝構造によるマイクロ波の乱れが軽減され
る。この結果、プラズマ発生室１内でのマイクロ波強度
分布は、乱れることがなく所望の分布が得られる。さら
に、この分布制御手段により、プラズマ発生室１のマイ
クロ波強度分布を、均一となるように制御することで、
プラズマ処理における均一度は、飛躍的に向上する。

【０１０９】

【発明の効果】本発明によれば、マイクロ波の強度分布
を簡単かつ確実に制御することが可能となるマイクロ波
プラズマ処理装置を提供することができる。

【０１１０】さらに、マイクロ波強度分布を制御してほ
ぼ均一化することで、大面積の基板に対して、均一なプ
ラズマ処理が行えるマイクロ波プラズマ処理装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の構成を示す説明図。

【図２】本発明の第１の実施例における誘電体片の配置
例を示す説明図。

【図３】本発明の第２の実施例に係わるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の構成を示す説明図。

【図４】本発明の第２実施例における誘電体片の配置例
を示す説明図。

【図５】本発明の第１、第２の実施例における誘電体片
の他の配置例を示す説明図。

【図６】本発明における誘電体片の他の配置例を示す説
明図。

【図７】本発明における誘電体片の他の配置例を示す説
明図。

【図８】本発明における誘電体片の他の配置例を示す説
明図。

【図９】本発明の第３の実施例に係わるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の構成を示す説明図。

【図１０】本発明の第３の実施例における凸部を持つマ
イクロ波導入窓材の形状例を示す説明図。

【図１１】本発明の他の実施例に係わるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の構成を示す説明図。

【図１２】本発明の他の実施例に係わるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の構成を示す説明図。

【図１３】本発明の他の実施例に係わるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の構成を示す説明図。

【図１４】公知例によるマイクロ波プラズマ処理装置の
構成を示す説明図。

【図１５】他の公知例によるマイクロ波プラズマ処理装
置の構成を示す説明図。

【図１６】他の公知例によるマイクロ波プラズマ処理装
置の構成を示す説明図。

【図１７】他の公知例によるマイクロ波プラズマ処理装
置の構成を示す説明図。

【図１８】図１８（Ａ１）：本発明におけるマイクロ波
導入窓材と共に、導波管断面を示す説明図。図１８（Ａ２）：従来例における導波管中の半径方向に
おける電場強度分布の典型例を示すグラフ。図１８（Ｂ１）：本発明による誘電体片の配置例を示す
説明図。図１８（Ｂ２）：図１８（Ｂ１）の配置により補正され
た半径方向における電場強度分布を示すグラフ。図１８（Ｃ１）：本発明による誘電体片の他の配置例を
示す説明図。図１８（Ｃ２）：図１８（Ｃ１）の配置により補正され
た半径方向における電場強度分布を示すグラフ。図１８（Ｄ１）：本発明による誘電体片の他の配置例を
示す説明図。図１８（Ｄ２）：図１８（Ｄ１）の配置により補正され
た半径方向における電場強度分布を示すグラフ。

【図１９】本発明の他の実施例に係わるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の構成を示す説明図。

【図２０】本発明の他の実施例に係わるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の構成を示す説明図。

【図２１】本発明の他の実施例に係わるマイクロ波プラ
ズマ処理装置の構成を示す説明図。

【図２２】図２０の実施例におけるマイクロ波導入窓材
付近の構造を拡大して示した断面図。

【図２３】本発明において、マイクロ波導入窓材上に配
置する誘電体片の固定方法を説明するための、誘電体片
が配置されたマイクロ波導入窓材の断面図。

【図２４】本発明の効果を示すための実験例における実
験条件を示す説明図。

【図２５】本発明の実験例における誘電体片の配置を示
す説明図。

【符号の説明】１…プラズマ発生室、２…磁場コイル、３…円錐形状金
属容器、４…導波管、５…マイクロ波導入窓材、６…誘
電体片、７…マイクロ波発生源、８…基板保持部、９…
基板、１０…凸部、１１…凸部を持つ導入窓材、１２…
凸部を持つ誘電体片、１３…平面アンテナ、１４…マイ
クロ波発振源用電源、１５…磁場コイル用電源、１６…
真空排気系、１７…高周波電源、１８…ガス導入部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者手束勉茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者吉岡健茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者園部正茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者鈴木和夫茨城県日立市幸町三丁目２番２号株式会社日立エンジニアリングサービス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁波により生成したプラズマを利用して
基板の表面処理を行うプラズマ処理装置において、電磁波を用いてプラズマを発生するプラズマ発生室と、当該プラズマ発生室へ電磁波を供給する電磁波供給手段
と、当該プラズマ発生室内での電磁波の強度分布を制御する
分布制御手段とを有することを特徴とするプラズマ処理
装置。
【請求項２】請求項１において、前記電磁波が、マイクロ波であり、前記分布制御手段は、前記プラズマ発生室内での予め定
めた領域における前記マイクロ波の強度分布を制御する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】請求項２において、前記分布制御手段は、前記マイクロ波の進行方向とほぼ
直交する面での強度分布を制御することを特徴とするプ
ラズマ処理装置。
【請求項４】請求項３において、前記分布制御手段は、前記マイクロ波の強度分布のう
ち、電場強度分布を制御することを特徴とするプラズマ
処理装置。
【請求項５】請求項２〜４のいずれかにおいて、前記分布制御手段は、前記プラズマ発生室近傍に設けら
れ、予め定めた形状を形成するように構成される、誘電
体からなる分布補正体を有することを特徴とするプラズ
マ処理装置。
【請求項６】請求項５において、前記分布補正体は、予め求められた、前記プラズマ発生
室内でのマイクロ波電場分布がほぼ均一になるために必
要な位置に配置されることを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項７】請求項２〜４のいずれかにおいて、前記プラズマ発生室には、マイクロ波を受け入れるため
の導入窓が設けられるものであり、前記電磁波供給手段は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生源と、発生されたマイクロ波を、当該発生源から当該導入窓を
通して、前記プラズマ発生室へ導入するマイクロ波導入
手段と、当該導入窓に設けられ、マイクロ波を透過させると共
に、当該導入手段と前記プラズマ発生室とを仕切るマイ
クロ波導入窓材とを有し、前記分布制御手段は、マイクロ波導入窓材よりも、マイ
クロ波発生源側に配置される複数個の誘電体片であるこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】請求項７において、前記誘電体片は、前記プラズマ発生室内の所望の位置で
の、マイクロ波の電場強度を高めるように、前記マイク
ロ波導入窓材上に配置されることを特徴とするプラズマ
処理装置。
【請求項９】請求項７において、前記マイクロ波導入手段は、マイクロ波の進行方向と直
交する断面形状が円形の円形導波管であり、ＴＥ１１モ
ード、ＴＥ０１モード、および、ＴＭ０１モードのうち
少なくともいずれか一つを伝送モードとして、マイクロ
波を伝送するものであり、前記誘電体片は、伝送されるマイクロ波の電場強度が相
対的に弱い位置に配置されることを特徴とするプラズマ
処理装置。
【請求項１０】請求項９において、前記誘電体片は、長細い形状を有するもので、その長手
方向が前記マイクロ波の電気力線方向と一致するように
配置したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１１】請求項７において、前記マイクロ波導入手段は、マイクロ波の進行方向と直
交する断面形状が矩形の矩形導波管であり、ＴＥ１１モ
ード、および、ＴＥ０１モードのうち、少なくともいず
れか一つを伝送モードとして、マイクロ波を伝送するも
のであり、前記誘電体片は、伝送されるマイクロ波の電場強度が相
対的に弱い位置に配置されることを特徴とするプラズマ
処理装置。
【請求項１２】請求項１１において、前記誘電体片は、長細い形状を有するもので、その長手
方向が前記マイクロ波の電気力線方向と一致するように
配置したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１３】請求項２〜４のいずれかにおいて、前記プラズマ発生室には、マイクロ波を受け入れるため
の導入窓が設けられるものであり、前記電磁波供給手段は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生源と、発生されたマイクロ波を、当該発生源から当該導入窓を
通して、前記プラズマ発生室へ導入するマイクロ波導入
手段と、当該導入窓に設けられ、マイクロ波を透過させると共
に、当該導入手段と前記プラズマ発生室とを仕切る、誘
電体で構成されるマイクロ波導入窓材とを有し、前記分布制御手段は、１個以上の、凸部および凹部のう
ち少なくとも一方が、マイクロ波入射側の面に形成され
たマイクロ波導入窓材であることを特徴とするプラズマ
処理装置。
【請求項１４】請求項１３において、前記マイクロ波導入窓材に、凸部が形成される場合、当該凸部は、前記プラズマ発生室内の所望の位置での、
マイクロ波の電場強度を、高めるような位置に形成され
るものであり、前記マイクロ波導入窓材に、凹部が形成される場合、当該凹部は、前記プラズマ発生室内の所望の位置での、
マイクロ波の電場強度を、弱めるような位置に形成され
ることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１５】請求項１３において、前記マイクロ波導入手段は、マイクロ波の進行方向と直
交する断面形状が円形の円形導波管であり、ＴＥ１１モ
ード、ＴＥ０１モード、および、ＴＭ０１モードのう
ち、少なくともいずれか一つを伝送モードとしてマイク
ロ波を伝送するものであって、前記マイクロ波導入窓材に、凸部が形成される場合、当該凸部は、伝送されるマイクロ波の電場強度が、相対
的に弱い位置に形成されるものであり、前記マイクロ波導入窓材に、凹部が形成される場合、当該凹部は、伝送されるマイクロ波の電場強度が、相対
的に強い位置に形成されることを特徴とするプラズマ処
理装置。
【請求項１６】請求項１３において、前記マイクロ波導入手段は、マイクロ波の進行方向と直
交する断面形状が矩形の矩形導波管であり、ＴＥ１１モ
ード、および、ＴＥ０１モードのうち、少なくともいず
れか一つを伝送モードとして、マイクロ波を伝送するも
のであり、前記マイクロ波導入窓材には、凸部が形成される場合、当該凸部は、伝送されるマイクロ波の電場強度が、相対
的に弱い位置に形成されるものであり、前記マイクロ波導入窓材に、凹部が形成される場合、当該凹部は、伝送されるマイクロ波の電場強度が、相対
的に強い位置に形成されることを特徴とするプラズマ処
理装置。
【請求項１７】請求項２〜４のいずれかにおいて、前記プラズマ発生室には、マイクロ波を受け入れるため
の導入窓が設けられるものであり、前記電磁波供給手段は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生源と、発生されたマイクロ波を、当該発生源から当該導入窓を
通して、前記プラズマ発生室へ導入するマイクロ波導入
手段と、当該導入窓に設けられ、マイクロ波を透過させると共
に、当該導入手段と前記プラズマ発生室とを仕切るマイ
クロ波導入窓材とを有し、前記分布制御手段は、マイクロ波導入窓材よりも、マイ
クロ波発生源側に配置され、凸部および凹部のうち少な
くとも一方が表面に形成されている、１個以上の誘電体
片であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１８】請求項１７において、前記誘電体片に、凸部が形成される場合、各誘電体片は、形成された凸部が、前記プラズマ発生室
内の所望の位置でのマイクロ波の電場強度を高めるよう
に、配置されるものであり、前記誘電体片に、凹部が形成される場合、各誘電体片は、形成された凹部が、前記プラズマ発生室
内の所望の位置でのマイクロ波の電場強度を弱めるよう
に、配置されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１９】請求項１７において、前記マイクロ波導入手段は、マイクロ波の進行方向と直
交する断面形状が円形の円形導波管であり、ＴＥ１１モ
ード、ＴＥ０１モード、および、ＴＭ０１モードのう
ち、少なくともいずれか一つを伝送モードとしてマイク
ロ波を伝送するものであって、前記誘電体片に、凸部が形成される場合、各誘電体片は、形成された凸部の位置が、伝送されるマ
イクロ波の電場強度の、相対的に弱い位置になるように
配置されるものであり、前記誘電体片に、凹部が形成される場合、各誘電体片は、形成された凹部の位置が、伝送されるマ
イクロ波の電場強度の、相対的に強い位置になるように
配置されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２０】請求項１７において、前記マイクロ波導入手段は、マイクロ波の進行方向と直
交する断面形状が矩形の矩形導波管であり、ＴＥ１１モ
ード、および、ＴＥ０１モードのうち、少なくともいず
れか一つを伝送モードとしてマイクロ波を伝送するもの
であり、前記誘電体片に、凸部が形成される場合、各誘電体片は、形成された凸部の位置が、伝送されるマ
イクロ波の電場強度の、相対的に弱い位置になるように
配置されるものであり、前記誘電体片に、凹部が形成される場合、各誘電体片は、形成された凹部の位置が、伝送されるマ
イクロ波の電場強度の、相対的に強い位置になるように
配置されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２１】請求項２〜４のいずれかにおいて、前記プラズマ発生室には、マイクロ波を受け入れるため
の導入窓が設けられるものであり、前記電磁波供給手段は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生源と、発生されたマイクロ波を、当該発生源から当該導入窓を
通して、前記プラズマ発生室へ導入するマイクロ波導入
手段と、当該導入窓に設けられ、マイクロ波を透過させると共
に、当該導入手段と前記プラズマ発生室とを仕切る、誘
電体で構成されるマイクロ波導入窓材と、マイクロ波導入窓材を保持するための保持部材とを有
し、前記分布制御手段は、当該保持部材により保持される部
分における厚さが、残りの部分のそれとは異なる厚さを
備える形状を有するマイクロ波導入窓材であることを特
徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２２】請求項２１において、前記マイクロ波導入窓材の前記保持部材により保持され
る部分の厚さは、残りの部分のそれよりも薄いものであ
ることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２３】請求項２２において、前記マイクロ波導入窓材は、その設置位置での、前記マ
イクロ波導入手段の断面積よりも大きな面積を有するも
のであり、当該導入手段の断面積よりもはみ出している周辺部が、
前記保持部材により挾むようにして保持され、当該周辺部の厚さが、用いるマイクロ波の、当該導入窓
材を構成する誘電体内における波長のほぼ４分の１であ
り、当該周辺部を除いた残りの部分の厚さが、用いるマイク
ロ波の、当該導入窓材を構成する誘電体内における波長
のほぼ２分の１であることを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項２４】請求項２３において、前記分布制御手段は、前記マイクロ波導入窓材の、マイ
クロ波入射側に配置される、予め定めた形状を形成する
１個以上の誘電体片を有することを特徴とするプラズマ
処理装置。
【請求項２５】請求項２４において、前記誘電体片は、伝送されるマイクロ波の電場強度が、
相対的に弱い位置に配置されることを特徴とするプラズ
マ処理装置。
【請求項２６】請求項１において、前記分布制御手段は、前記プラズマ発生室近傍に設けら
れる、予め定めた形状を有する透磁率の高い部材から構
成される分布補正体であることを特徴とするプラズマ処
理装置。
【請求項２７】請求項７において、前記マイクロ波導入窓材は、その上面に設けられる、前
記誘電体片の位置決め手段を有するものであり、前記誘電体片は、位置決め手段により配置位置を決定さ
れるものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２８】マイクロ波により生成したプラズマを利
用して基板の表面処理を行うプラズマ処理装置におい
て、マイクロ波を用いてプラズマを発生するプラズマ発生室
と、当該プラズマ発生室へマイクロ波を供給するマイクロ波
供給手段と、予め求められた、当該プラズマ発生室内でのマイクロ波
の電場強度分布がほぼ均一になるために必要な位置に配
置される分布制御手段とを有することを特徴とするプラ
ズマ処理装置。
【請求項２９】マイクロ波により生成したプラズマを利
用して基板の表面処理を行うプラズマ処理装置におい
て、マイクロ波を用いてプラズマを発生するプラズマ発生室
と、当該プラズマ発生室へマイクロ波を供給するマイクロ波
供給手段と、長細い形状を有し、その長手方向がマイクロ波の電気力
線方向と一致するように配置される、誘電体からなる分
布制御手段とを有することを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項３０】マイクロ波により生成したプラズマを利
用して基板の表面処理を行うプラズマ処理装置におい
て、マイクロ波を受け入れる導入窓が設けられ、当該導入窓
から導入されるマイクロ波を用いてプラズマを発生する
プラズマ発生室と、マイクロ波を発生するマイクロ波発生源と、発生されたマイクロ波を、当該発生源から当該導入窓を
通して、前記プラズマ発生室へ導入するマイクロ波導入
手段と、当該導入窓に設けられ、マイクロ波を透過させると共
に、当該導入手段と前記プラズマ発生室とを仕切る、誘
電体で構成されるマイクロ波導入窓材と、マイクロ波導入窓材を保持するための保持部材とを有
し、マイクロ波導入窓材は、当該保持部材により保持される
部分の厚さが、残りの部分のそれとは異なる厚さを備え
る形状を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３１】マイクロ波により生成したプラズマを利
用して基板の表面処理を行うプラズマ処理装置におい
て、マイクロ波を用いてプラズマを発生するプラズマ発生室
と、当該プラズマ発生室へマイクロ波を供給するマイクロ波
供給手段と、少なくとも、直径５インチの基板に対する表面処理の均
一度を±５％以下とするために必要な分布を有するプラ
ズマが発生されるように、当該プラズマ発生室内のマイ
クロ波の電場強度分布を補正する分布制御手段とを有す
ることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３２】マイクロ波を用いてプラズマを発生し、
そのプラズマにより基板の表面処理を行うプラズマ処理
方法において、マイクロ波の伝送経路中の、予め定めた位置に配置され
た誘電体からなる分布補正体により、プラズマ発生領域
に導入されるマイクロ波電場強度を補正することで、少
なくとも、直径５インチの基板に対する表面処理の均一
度が±５％以下となるように、当該発生領域内のプラズ
マ分布を均一化させることを特徴とするプラズマ処理方
法。
【請求項３３】マイクロ波により生成したプラズマを利
用して基板の表面処理を行うプラズマ処理装置の運転方
法において、発生したマイクロ波の伝送経路中に、誘電体から構成さ
れる予め定めた形状を備える分布補正体を配置し、その
配置位置および配置方向のうち少なくとも一方を変える
ことで、プラズマ発生領域に導入されるマイクロ波の電
場強度分布を制御することを特徴とするプラズマ処理装
置の運転方法。