JPH1167492A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロ波の伝搬の均一化及び小型化を図っ
たプラズマ処理装置。 【解決手段】 円筒形状を有する反応室１の上側には、
エアギャップ２を介してマイクロ波導入窓４と誘電体線
路１３とが対向配置されたマイクロ波導入部１１が配さ
れている。マイクロ波導入室１１の上面には誘電体線路
１３と平行に導波管１２が配され、アンテナ部１５を介
して連結されている。アンテナ部１５は導波管１２の反
射端１２ｅから４分の１マイクロ波管内波長分だけ離れ
た位置に貫設されており、導波管１２の下側で金属板を
介して配された誘電体線路１３の中心部と、アンテナ部
１５によって連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
て、半導体素子基板，液晶ディスプレイ用ガラス基板等
にエッチング，アッシング又はＣＶＤ等の処理を施す装
置及び方法に関し、特にマイクロ波の導入によりプラズ
マを生ぜしめるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】反応ガスに外部からエネルギーを与えて
生じるプラズマは、ＬＳＩ，ＬＣＤ等の製造プロセスに
おいて広く用いられている。特に、ドライエッチングプ
ロセスにおいて、プラズマの利用は不可欠の基本技術と
なっている。一般にプラズマを発生せしめるための励起
手段には２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合と、
１３．５６ＭＨｚのＲＦ（Radio Frequency ）を用いる
場合とがある。前者は後者に比べて高密度のプラズマが
得られるとともに、プラズマ発生のために電極を必要と
せず、電極からのコンタミネーションを防止できるとい
う利点がある。しかしながら、マイクロ波を用いたプラ
ズマ処理装置にあっては、プラズマ領域面積を広くし、
且つ密度が均一になるようにプラズマを発生せしめるこ
とは困難であり、大口径の半導体基板，ＬＣＤ用ガラス
基板等の処理を行なうのには適切ではなかった。

【０００３】これを解決するために、本願出願人は大面
積の領域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を特開昭62−5600号公報、特
開昭62−99481 号公報等において提案している。これら
のプラズマ処理装置は、マイクロ波発振器を接続した導
波管から導入されたマイクロ波が誘電体線路を伝搬し、
誘電体線路の下側に所定間隔を有して対向配置されたマ
イクロ波導入窓を介してマイクロ波が反応室内に導入さ
れる構成になっている。マイクロ波導入窓からマイクロ
波が伝搬されることにより、反応室内に均一密度のプラ
ズマを生ぜしめることが可能となる。また、特開平８−
111297号公報においても同様の効果を得るべくプラズマ
処理装置が提案されており、この装置は誘電体線路を備
えておらず、導波管から直接マイクロ波導入窓に導入さ
れたマイクロ波により、電界が反応室内に供給されるよ
うに構成されている。但し、この装置は、マイクロ波を
直接マイクロ波導入窓から反応室へ導入する構成である
ので、マイクロ波と発生するプラズマとの結合が強く、
プラズマの制御が難しいという問題がある。

【０００４】図１３は、本願出願人により提案された特
開昭62−5600号公報，特開昭62−99481 号公報と同タイ
プのプラズマ処理装置の構造を示した縦断面図であり、
図１４はその平面図である。図１３は図１４に示すXI−
XI線から見た断面を示している。図１３に示すように、
プラズマ処理装置は、円筒形状を有するアルミニウム製
の反応室１、該反応室１の上側に配されたマイクロ波導
入室１１、該マイクロ波導入室のマイクロ波導入端に接
続された導波管１２、該導波管１２のマイクロ波導入側
に接続されたマイクロ波発振器１０、及び反応室１内に
配設された試料台７を備えて構成されている。マイクロ
波導入室１１は、間隙を有して平行に配された誘電体線
路３及びマイクロ波導入窓４と、その上面及び外周面を
覆う金属壁とで構成されており、マイクロ波導入窓４の
下面を反応室１に臨ませて気密状態を保って連結されて
いる。

【０００５】マイクロ波発振器１０はマイクロ波の整合
をとるためのチューナを内蔵しており、金属製の導波管
１２の一端側に接続されている。導波管１２の他端には
フッ素樹脂製の誘電体線路３が連結されている。図１４
に示すように、誘電体線路３は、マイクロ波の伝送効率
を高め、誘電体線路内を均一に伝搬させるべく、平面視
が略五角形の板形状を有し、導波管１２側に幅が狭まる
テーパ部３ａを有している。誘電体線路３は略水平に配
され、テーパ部３ａの先端部が導波管１２内に嵌入さ
れ、固定されている。誘電体線路３の下側には所定間隔
（エアギャップ２）を離隔して略平行にマイクロ波導入
窓４が配されている。マイクロ波導入窓４は石英（Ｓｉ
Ｏ₂ ）、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）又は窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）のような誘電体で形成され、円板形状を有し
ている。

【０００６】反応室１内にはマイクロ波導入窓４の下方
に試料台７が配されており、試料台７上に例えば半導体
基板のような試料を載置してプラズマ処理するようにな
っている。試料台７にはマッチングボックス８を介して
高周波電源９が接続されている。また、反応室１の側壁
には反応ガスを導入するための導入口５が形成されてお
り、下部壁には反応室１内を真空排気するための排気口
６が形成されている。排気口６には図示しない排気装置
が接続されている。

【０００７】このように構成されたマイクロ波プラズマ
処理装置を用いて半導体基板Ｗの表面にエッチング処理
を施す場合は、反応室１内を所望の圧力に調整した後、
反応ガスを導入する。次いで、マイクロ波発振器１０か
らマイクロ波を発振させ、導波管１２を介して誘電体線
路３に導入する。このとき、テーパ部３ａを伝搬するこ
とによりマイクロ波は誘電体線路３内で均一に拡がる。
そして、マイクロ波は誘電体線路３内を線路方向に伝搬
し、金属壁で覆われた端部にて反射され、誘電体線路３
内に定在波を形成する。このようにマイクロ波が誘電体
線路３を線路方向に伝搬する間に誘電体線路３の下方に
漏れ電界が形成され、この漏れ電界がエアギャップ２及
びマイクロ波導入窓４を透過して反応室１内に導入され
る。即ち、マイクロ波が反応室１内に伝搬する。これに
より反応室１内にプラズマが生成され、プラズマによっ
て半導体基板Ｗの表面がエッチングされる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のプ
ラズマ処理装置では、導波管１２の線路方向と誘電体線
路３の管軸方向とが同高さで連なる態様で連結されてい
る。従って、マイクロ波発振器１０と導波管１２と誘電
体線路３のテーパ部３ａとが、反応室１の外周側に突き
出した構造となり、この突出部分のために水平方向に大
きなスペースが必要となる問題があった。特に、テーパ
部３ａは、導波管１２と誘電体線路３との寸法の相違に
起因してマイクロ波の整合を取るために設けてあり、反
応室１内に均一にマイクロ波を伝搬させるためには、単
純に長さを短くすることはできないという問題があっ
た。

【０００９】また、上述したように反応室１は円筒形状
を有する場合があるのに対し、誘電体線路３は矩形板状
を有している。大口径の試料に処理を施す際には大きな
サイズの反応室１を用いるが、大径の反応室１内にマイ
クロ波を導入した場合には、反応室１と誘電体線路３の
形状の違いによりマイクロ波が径方向に均一に伝搬し難
くなり、これにより反応室１内でのプラズマの均一化が
困難になる虞があるという問題があった。

【００１０】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、導波管と誘電体線路とを平行に配し、アンテ
ナ部を介して、マイクロ波が線路方向に交わる方向から
導入されるように結合することにより、両者各部の寸法
の相違に起因するマイクロ波の整合のための領域を省略
して小型化されたプラズマ処理装置を提供することを目
的とする。

【００１１】また、誘電体線路と反応室とを平面視で同
形状に形成することにより、大口径の反応室内に均一に
プラズマを生ぜしめるプラズマ処理装置を提供すること
を目的とする。

【００１２】さらに、反応室内のプラズマの状態に応じ
て、誘電体線路とマイクロ波導入窓との間の間隙寸法を
可変調整することにより、容易にプラズマを点火し、ま
た均一にプラズマを発生せしめるプラズマ処理装置及び
プラズマ処理方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１発明に係るプラズマ
処理装置は、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器
からのマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に高周
波的に結合された誘電体線路と、該誘電体線路に対向配
置されたマイクロ波導入窓と、該マイクロ波導入窓から
導入されるマイクロ波によりプラズマが生ぜしめられる
反応室とを備えたプラズマ処理装置において、前記誘電
体線路は、その線路方向を前記導波管の管軸方向と平行
に配しており、前記導波管から前記誘電体線路へのマイ
クロ波の導入が前記管軸方向及び線路方向に交わる方向
になされるべく、前記導波管と前記誘電体線路とを結合
するためのアンテナ部を備えることを特徴とする。

【００１４】第１発明にあっては、導波管を伝搬したマ
イクロ波は、アンテナ部を介して誘電体線路に線路方向
に交わる方向から導入される。そして、マイクロ波は誘
電体線路を線路方向に伝搬し、誘電体線路の下面から表
面波電界による伝搬モードによってマイクロ波導入窓に
向かう方向に伝搬される。導波管と誘電体線路とは平行
で、且つ線路方向に交わる方向に位置しているので、導
波管の長さ方向への突出長さが短くなる。特に、導波管
と誘電体線路との結合をアンテナ構造としたので、導波
管と誘電体線路との寸法の相違に起因する整合のための
領域を必要とせず、装置の小型化が図られる。

【００１５】第２発明に係るプラズマ処理装置は、第１
発明において、前記導波管内の少なくとも前記アンテナ
部近傍に、誘電体を装入してあることを特徴とする。

【００１６】第２発明にあっては、導波管内に誘電体を
装入することによりアンテナ部の周囲の電位が下がる。
これにより、装置に高電力を供給した際に頻繁に生じる
異常放電を防止することができ、マイクロ波電力を安定
に供給できる。また、導波管内に誘電体を装入すること
により特性インピーダンスが低下する。これにより、導
波管壁面に形成される電流定在波の腹の位置にアンテナ
部を、例えばスリットで設けた場合には、導波管内に誘
電体を装入していない場合よりもスリット開口の長辺間
の電位差が大きくなる。従って、同一電力の供給で効果
的に高密度プラズマを生成する。

【００１７】第３発明に係るプラズマ処理装置は、第１
発明において、前記アンテナ部は導体棒で構成されてお
り、前記導波管へのマイクロ波導入端と異なる側の端部
から実質的に距離Ｌだけ離隔した位置に設けてあること
を特徴とする。但し、Ｌ＝（１／４＋ｎ／２）×λｇ，
ｎは整数，ｎ≧０，λｇはマイクロ波の導波管内波長で
ある。

【００１８】第３発明にあっては、導体棒で形成された
アンテナ部を、導波管のマイクロ波反射端からマイクロ
波波長の（１／４＋ｎ／２）倍の位置、即ち導波管内の
電圧定在波の最大位置（腹の位置）に設けているので、
マイクロ波がさらに効率良く導波管から誘電体線路に供
給される。

【００１９】第４発明に係るプラズマ処理装置は、第１
発明において、前記アンテナ部は前記導波管と誘電体線
路とを通貫せしめるスリットで構成されており、前記導
波管へのマイクロ波導入端と異なる側の端部から実質的
に距離Ｌだけ離隔した位置に設けてあることを特徴とす
る。但し、Ｌ＝ｎ／２×λｇ，ｎは整数，ｎ≧１，λｇ
はマイクロ波の導波管内波長である。

【００２０】第４発明にあっては、スリットで形成され
たアンテナ部を、導波管の反射端からマイクロ波波長の
（ｎ／２）倍の位置、即ち導波管壁面の電流定在波の腹
の位置に設けているので、マイクロ波が導波管からスリ
ットを介して誘電体線路にさらに効率良く供給される。

【００２１】第５発明に係るプラズマ処理装置は、第１
又は第２発明において、前記誘電体線路と前記マイクロ
波導入窓との間隙を拡縮せしめる手段を備えることを特
徴とする。また、第１１発明に係るプラズマ処理方法
は、第５発明のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理
方法であって、前記拡縮手段を用いて、前記誘電体線路
と前記マイクロ波導入窓との間隙を所定の長さに設定す
る過程と、前記反応室内を排気し、反応ガスを前記反応
室内に供給する過程と、マイクロ波が前記導波管に導入
され、前記マイクロ波が前記反応室内に伝搬される過程
と、前記マイクロ波により前記反応室内にてプラズマが
発生した後に、前記拡縮手段を用いて前記間隙を拡大す
る過程とを有することを特徴とする。

【００２２】第５発明及び第１１発明にあっては、誘電
体線路とマイクロ波導入窓との間の間隙をプラズマが発
生するまでは狭くして反応室へのマイクロ波の伝搬を強
力にし、プラズマの点火を容易にする。プラズマを発生
した後、間隙寸法を拡げて誘電体線路を伝搬するマイク
ロ波と反応室内のプラズマとの結合を弱めて、マイクロ
波が誘電体線路に均一に拡がり、その下面に形成される
表面波電界を均一にすることができる。これにより、反
応室の中央部に集中することなく周辺部にも拡がった径
方向に均一なプラズマが発生する。

【００２３】第６発明に係るプラズマ処理装置は、第１
又は第２発明において、前記誘電体線路は、前記線路方
向の寸法がこれに平行な前記反応室の寸法よりも大きい
ことを特徴とする。

【００２４】第６発明にあっては、誘電体線路の線路方
向の寸法が、これに平行な反応室の寸法よりも大きい。
通常、伝搬するマイクロ波の表面波電界の強度は、誘電
体線路の中心部が高く周辺部が低い分布を示す。従っ
て、マイクロ波の表面波電界の電界強度が高い領域だけ
を選択的にプラズマ発生に利用できるため、反応室内の
プラズマの均一化、及び試料の処理速度の高速化が図ら
れる。

【００２５】第７発明に係るプラズマ処理装置は、第１
又は第２発明において、前記アンテナ部は、前記誘電体
線路の前記導波管との平行面の略中央部に設けてあるこ
とを特徴とする。

【００２６】第７発明にあっては、マイクロ波が誘電体
線路の略中央部から導入され、周辺部へ伝搬する。電界
分布が均一で安定性の高いマイクロ波の伝搬モードであ
る円形ＴＥ１１モード，ＴＥ０１モード等は、中央部の
電界強度が強いモードである。これらの伝搬モードのマ
イクロ波が誘電体線路の中央から導入されることによ
り、電界分布が均一で安定性が高い表面波電界モードの
マイクロ波が反応室内に伝搬される。

【００２７】第８発明に係るプラズマ処理装置は、第７
発明において、前記誘電体線路は、その厚み寸法が前記
平行面の中央部で大きく、周辺部で小さいことを特徴と
する。また第９発明に係るプラズマ処理装置は、第７発
明において、前記マイクロ波導入窓は、その厚み寸法が
前記誘電体線路との平行面の中央部で大きく、周辺部で
小さいことを特徴とする。

【００２８】第８発明及び第９発明にあっては、誘電体
線路，マイクロ波導入窓の厚みが中央部が厚く、周辺部
が薄くなるような形状に形成してある。試料の大口径化
とともに反応室が大口径になると、マイクロ波は球面波
で伝搬し、伝搬速度（位相速度）は中心部が速く、周辺
部は遅くなる。これにより、マイクロ波導入窓とプラズ
マとの境界面又は反応室内の試料台面で反射するマイク
ロ波と、マイクロ波導入窓から導入されるマイクロ波と
が干渉して形成されるマイクロ波定在波の強度分布は、
重ね合わせの原理により同一高さでの中心部と周辺部と
で位相が反転する場合がある。このとき、プラズマの均
一性が悪いことが経験的に判っている。従って、誘電体
線路，マイクロ波導入窓の厚みを中心部で厚く、周辺部
で薄くすることにより、マイクロ波の実効距離（光路）
が補償され、マイクロ波の伝搬が平面波状に保たれて、
反応室内のプラズマが均一化される。

【００２９】第１０発明に係るプラズマ処理装置は、第
７，８又は９発明において、前記反応室は円筒形状を有
し、前記誘電体線路及び前記マイクロ波導入窓は円板形
状を有することを特徴とする。

【００３０】第１０発明にあっては、反応室は円筒形状
を有し、誘電体線路及びマイクロ波導入窓を円板形状に
形成してある。従って、誘電体線路の略中央部からマイ
クロ波を導入することにより、誘電体線路，マイクロ波
導入窓及び反応室も導波管の一種と見なすことができ、
マイクロ波は進行方向の軸対称に伝搬される。その結
果、表面波電界モードのマイクロ波は反応室内へ均一に
伝搬される。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。 実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１のプラズマ
処理装置の構造を示す縦断面図であり、図２は図１のII
−II線から見た横断面図を示している。図１に示すよう
に、プラズマ処理装置は、円筒形状を有する例えばアル
ミニウム製の反応室１、該反応室１の上側に配されたマ
イクロ波導入室１１、該マイクロ波導入室１１の上面に
平行に配され、後述するアンテナ部１５を介して連結さ
れた導波管１２、該導波管１２の一端側に接続されたマ
イクロ波発振器１０、及び反応室１内に配設された試料
台７を備えて構成されている。マイクロ波導入室１１
は、所定の間隙（エアギャップ２）を有して上側及び下
側に平行に対向配置された、円板形状を有する誘電体線
路１３及びマイクロ波導入窓４と、これらの外周部及び
誘電体線路１３の上面を覆う金属壁とで構成されてい
る。反応室１は、マイクロ波導入窓４により気密に封止
されている。

【００３２】マイクロ波発振器１０はマイクロ波の整合
をとるためのチューナを内蔵しており、略水平に配され
た導波管１２の一端側に接続されている。導波管１２は
金属製であり、他端側は閉塞され、伝搬するマイクロ波
がこの端部（反射端１２ｅ）で反射する。導波管１２の
底面には、反射端１２ｅから４分の１マイクロ波波長
（λｇ／４，λｇはマイクロ波管内波長）だけ離れた位
置に軸中心を有してアンテナ部１５が貫設され、さらに
アンテナ部１５の先端部分が導波管１２の下側で金属壁
を介して配された誘電体線路１３の上面の略中心部分に
貫設されており、導波管１２と誘電体線路１３とがアン
テナ部１５によって連結されている。なお、アンテナ部
１５の配設位置は、導波管１２の反射端１２ｅからλｇ
／４だけ離れた位置だけに限らないが、（１／４＋ｎ／
２）×λｇ（ｎは整数，ｎ≧０，λｇはマイクロ波管内
波長）だけ離れた位置に設けてあることが好ましい。

【００３３】誘電体線路１３は例えばテフロン（登録商
標）のようなフッ素樹脂製であり、図２に示すように円
板形状を有し、線路方向を略水平、即ち導波管１２の管
軸方向に平行に配してある。上述したように、誘電体線
路１３の上面の略中心部分には、前記アンテナ部１５が
植設されている。図３はアンテナ部１５により接続され
た導波管１２と誘電体線路１３との結合部分を拡大して
示した断面図である。アンテナ部１５は、例えばアルミ
ニウムのような金属製の導体棒１５ａと、石英系又はア
ルミナ系のセラミックのような絶縁体からなる環状の碍
子１５ｂとで構成されている。導波管１２の底面及び金
属壁にはアンテナ部１５の差込み用の孔が形成されてお
り、誘電体線路１３の上面には導体棒１５ａの固定用の
穴が形成されている。図３に示すように、導体棒１５ａ
の外周面には長さ方向略中央に碍子１５ｂが嵌合され、
碍子１５ｂを導波管１２の底面及び金属壁の孔に嵌め込
み、導体棒１５ａの下部を誘電体線路１３の孔に差込ん
で、導体棒１５ａの上部を導波管１２内で立設せしめた
態様でアンテナ部１５は固定されている。

【００３４】誘電体線路１３の下側には所定間隔（エア
ギャップ２）だけ離隔してマイクロ波導入窓４が略水
平、即ち誘電体線路１３に平行に配されている。上述し
た如く円板形状を有するマイクロ波導入窓４は、耐熱性
とマイクロ波透過性とを有し、且つ誘電損失が小さい石
英（ＳｉＯ₂ ）、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）又は窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）等の誘電体で形成されている。

【００３５】反応室１内には試料台７がマイクロ波導入
窓４の下方に配してあり、例えば半導体基板Ｗのような
試料をマイクロ波導入窓４に臨ませて試料台７上に載置
し、例えばエッチングのようなプラズマ処理をするよう
になっている。エッチング形状を制御するために、試料
台７にはマッチングボックス８を介して高周波電源９が
接続されている。反応室１の側壁には反応ガスを導入す
るための導入口５が形成されており、下部壁には反応室
１内を真空排気するための排気口６が形成されている。
排気口６には図示しない排気装置が接続されている。ま
た、反応室１の周囲には図示しない溶媒通流路が設けら
れており、反応室１内の温度が調整可能になっている。

【００３６】このような構成のプラズマ処理装置は、導
波管１２の管軸方向と誘電体線路１３の線路方向とを互
いに平行に配しており、また、誘電体線路１３と導波管
１２とは上下に位置するように連結されている。上述し
たプラズマ処理装置は、例えば反応室１の内径が直径 3
40mm，誘電体線路１３は直径 440mm，厚み20mm，マイク
ロ波導入窓４は直径 440mm，厚み20mm，アンテナ部１５
は直径15mm, 長さ30mm, 固定位置は反射端からλｇ／４
＝40mmである。この装置を用いて直径 200mm程度の基板
を処理することが可能である。

【００３７】以上の如きプラズマ処理装置を用いて、半
導体基板Ｗにエッチング処理を施す場合は、反応室１内
を所定の圧力に調整し、反応ガス導入口５から例えばＣ
₄ Ｆ ₈ 及びＯ₂ のような反応ガスを反応室１内に供給す
る。次いでマイクロ波発振器１０によりマイクロ波を導
波管１２に導入する。導波管１２内を伝搬したマイクロ
波は、アンテナ部１５の導体棒１５ａを介して誘電体線
路１３の中心部から導入される。このとき、アンテナ部
１５がその中心軸を導波管の反射端から（１／４＋ｎ／
２）×λｇ（ｎは整数，ｎ≧０，λｇはマイクロ波管内
波長）だけ離れた位置、即ち、導波管内の電圧定在波の
腹の位置に設けてあるので、マイクロ波が効率良く導波
管から誘電体線路に導入される。

【００３８】誘電体線路１３に導入されたマイクロ波は
導波管１２内の基本伝搬モードである矩形ＴＥ１０から
誘電体線路１３の形状で決定される伝搬モード、例えば
円形ＴＥ１１モードのみ、円形ＴＥ０１モードのみ、又
は円形ＴＥ１１及び円形ＴＥ０１の混合モード等に変換
される。これらの円形モードのマイクロ波は誘電体線路
１３内を中心部から周辺部へ線路方向に放射状に伝搬
し、且つ、誘電体線路１３の下面から表面波と呼ばれる
電界による伝搬モードにより、マイクロ波導入窓４へ向
かう方向に、指数関数的にマイクロ波を減少しつつ伝搬
する。伝搬された表面波電界モードによるマイクロ波は
エアギャップ２及びマイクロ波導入窓４を透過して反応
室１内に供給される。反応室１内では表面波電界により
プラズマが生じ、このプラズマのエネルギーにより反応
ガスがイオン，ラジカル等に活性化され、イオン又はラ
ジカルが試料台７上に載置された半導体基板Ｗに作用し
てエッチング処理が施される。

【００３９】このように、実施の形態１のプラズマ処理
装置は、導波管１２側と誘電体線路１３側とでマイクロ
波導入部（アンテナ部１５）の寸法が同程度であるの
で、寸法の相違に起因するマイクロ波の整合のためのテ
ーパ部のような領域が不要となる。すなわち、実施の形
態１のプラズマ処理装置は、導波管１２側で形成される
高電位をマイクロ波導入部（アンテナ部１５）により引
出し、誘電体線路１３側にそのまま高電位を供給する。
誘電体線路１３内ではアンテナ部１５から電界が広が
り、誘電体線路１３の形状に応じて決まるモードで電界
分布が形成される。即ち、アンテナ部１５の配位置によ
り、誘電体線路１３に所定の電界モードを形成させるこ
とができる。その結果、所定の電界モードを形成させる
ために、即ちマイクロ波を整合させるために従来必要で
あったテーパ部のような領域を不要にできる。また、導
波管１２と誘電体線路１３とが上下に配置されているの
で、導波管１２の管軸方向への突出長さが短くなり、装
置の小型化が図られる。

【００４０】また、誘電体線路１３の直径寸法が反応室
１の直径寸法よりも大きい（ 100mm大）ので、誘電体線
路１３の中央領域を伝搬した表面波電界モードのマイク
ロ波が反応室１内に伝搬される。マイクロ波の電界強度
（例えば円形ＴＥ１１モード、又は円形ＴＥ０１モー
ド）は、中心部が高く、周辺部が低い山型の分布を有す
るので、マイクロ波の電界強度が高い中央領域だけを選
択的にプラズマ発生に利用できるため、反応室内のプラ
ズマが均一化される。また、試料の処理速度が高速化さ
れる。

【００４１】さらに、反応室１が円筒形であり、誘電体
線路１３及びマイクロ波導入窓４が円板形状を有するの
で、円形ＴＥ０１モードのマイクロ波が伝搬する場合
は、誘電体線路１３、マイクロ波導入窓４及び反応室１
を導波管の一種と見なすことができ、マイクロ波が中心
軸対称に伝搬でき、表面波電界モードのマイクロ波を反
応室１内へ均一に伝搬することができる。また、誘電体
線路１４、マイクロ波導入窓４及び反応室１内の径を特
性インピーダンスが急変しないように設定した場合は、
電力反射率をマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）帯域で常に
低く抑えることができ、電力効率がさらに向上する。

【００４２】実施の形態２．図４は、実施の形態２のプ
ラズマ処理装置の構造を示す縦断面図である。図４に示
すように、プラズマ処理装置は、円筒形状を有する例え
ばアルミニウム製の反応室１、該反応室１の上部に反応
室１内を封止する態様にて着設された円板状のマイクロ
波導入窓４、該マイクロ波導入窓４の上側に対向配置さ
れた円板状の誘電体線路１３、該誘電体線路１３の上面
及び外周部を固定した金属製の昇降部１１ａ、該昇降部
１１ａの上側で誘電体線路１と平行に配され、後述する
アンテナ部１５を介して誘電体線路１３に連結された導
波管１２、該導波管の一端側に接続されたマイクロ波発
振器１０、及び反応室１内に配設された試料台７を備え
て構成されている。

【００４３】昇降部１１ａは昇降駆動装置１６を接続し
ており、昇降駆動装置１６の駆動により誘電体線路１
３、アンテナ部１５、導波管１２及びマイクロ波発振器
１０はともに上下移動する。このとき、誘電体線路１３
はマイクロ波導入窓４と平行を保ちつつ上下移動し、エ
アギャップ２の間隙寸法が調整可能となる。その他の構
成は、上述した実施の形態１と同様であり、同部分に同
符号を付して説明を省略する。

【００４４】以上の如き構成のプラズマ処理装置を用い
て、半導体ウエハＷにエッチング処理を施す場合は、ま
ず、昇降駆動装置１６を駆動して昇降部１１ａを移動せ
しめ、エアギャップ２の間隙寸法を例えば７mmに調整す
る。次いで反応室１内を所定の圧力に調整し、反応ガス
導入口５から例えばＣ₄ Ｆ₈ 及びＯ₂ のような反応ガス
を反応室１内に供給する。そしてマイクロ波発振器１０
によりマイクロ波を導波管１２に導入する。マイクロ波
は導波管１２内を伝搬し、アンテナ部１５を介して誘電
体線路１３に中心部から導入される。誘電体線路１３に
導入されたマイクロ波は中心部から周辺部へ伝搬し、同
時に誘電体線路１３の下面から表面波電界による伝搬モ
ードにより、マイクロ波導入窓４へ向かう方向に伝搬さ
れる。伝搬されたマイクロ波はエアギャップ２及びマイ
クロ波導入窓４を透過して反応室１内に導入され、反応
室１内にプラズマを生ぜしめる。

【００４５】反応室１内でプラズマが生じた後、昇降駆
動装置１６の駆動により昇降部１１ａを上側へ移動させ
る。反応室１内にてプラズマを生ぜしめつつエアギャッ
プ２の間隙寸法を拡大し、所定の寸法に拡大終了後、昇
降部１１ａの上昇を停止する。本実施の形態では例えば
20mmまで拡大する。昇降部１１ａの移動停止後も引き続
き試料Ｗにプラズマ処理を施し、所定期間後にマイクロ
波発振器１０からのマイクロ波の供給を停止してエッチ
ング処理を終了する。なお、反応室１内でのプラズマ発
生の検出は、例えばプラズマ発生の際の発光を光ファイ
バーにて検知することによりなされる。なお、プラズマ
が生じるまでのエアギャップ２の間隙寸法は零であって
も構わない。

【００４６】エアギャップ２の間隙寸法が小さい程、マ
イクロ波の表面波電界が強くなり、反応室１内でプラズ
マが生じ易くなる。また、エアギャップ２の間隙寸法が
大きい程、反応室１内のプラズマが径方向に均一化され
る。従って本実施の形態では、反応室１内でプラズマが
生じるまではエアギャップ２の間隙寸法を小さくしてプ
ラズマを発生し易くし、プラズマが発生した後に、間隙
寸法を拡大して反応室１内のプラズマを均一化する。こ
れにより、プラズマがマイクロ波導入部分であるアンテ
ナ直下の位置で集中することなく、試料を均一に処理す
ることができる。また、プラズマ発生後に、アンテナ部
１５をプラズマ発生領域から遠くすることにより、電力
反射率を低くでき、マイクロ波電力効率が向上する。

【００４７】実施の形態３．図５は、実施の形態３のプ
ラズマ処理装置の構造を示す縦断面図である。誘電体線
路１３ａの形状が異なる以外は、上述した実施の形態１
と同様の構成であり、同部分に同符号を付して説明を省
略する。誘電体線路１３ａは下面側にテーパを有する円
錐台形状であり、例えば上面の直径が 440mm、下面の直
径が 100mmであり、中央部の厚みＴが27mm、外周辺部の
厚みｔが20mmである。

【００４８】以上の如き構成のプラズマ処理装置を用い
て半導体基板Ｗを実施の形態１と同様の手順にてエッチ
ング処理する。表面波伝搬モードのマイクロ波は誘電体
線路１３ａから球面波状に伝搬されるので、伝搬速度
（位相速度）は中央部が速く、周辺部が遅い。本実施の
形態では、誘電体線路１３ａの厚みを中央部と周辺部と
で異ならせ、マイクロ波の実効距離を中央部で長く、周
辺部で短くしているので、マイクロ波の伝搬を平面波状
に保つことができる。これにより、マイクロ波はプラズ
マ処理装置内での同一高さで同位相を有する。従って、
マイクロ波導入窓４とプラズマとの境界面で反射するマ
イクロ波、又は反応室１内の試料台７で反射するマイク
ロ波と、マイクロ波導入窓４から伝搬されるマイクロ波
とが干渉することにより形成されるマイクロ波定在波の
強度分布は、重ね合わせの原理により同一高さで中央部
と周辺部とで位相が揃う。その結果、反応室１内でマイ
クロ波を均一に伝搬させることが可能となり、均一なプ
ラズマを形成することができる。

【００４９】また、図６は実施の形態３の他のプラズマ
処理装置の構造を示す縦断面図である。マイクロ波導入
窓４ａの形状が異なる以外は、上述した実施の形態１と
同様の構成であり、同部分に同符号を付して説明を省略
する。マイクロ波導入窓４ａは上面側にテーパを有する
円錐台形状であり、例えば上面の直径が 100mm、下面の
直径が 440mmであり、中央部の厚みＴが27mm、外周辺部
の厚みｔが20mmである。

【００５０】以上の如き構成のプラズマ処理装置を用い
て半導体基板Ｗを実施の形態１と同様の手順にてエッチ
ング処理する。マイクロ波はマイクロ波導入窓４ａ内に
球面波状に導入されるので、マイクロ波導入窓４内での
伝搬速度（位相速度）は中央部が速く、周辺部が遅い。
本実施の形態では、マイクロ波導入窓４の厚みを中央部
と周辺部とで異ならせ、マイクロ波の実効距離を中央部
で長く、周辺部で短くしているので、マイクロ波の伝搬
を平面波状に保つことができる。これにより、マイクロ
波はプラズマ処理装置内での同一高さで同位相を有す
る。従って、反応室１内でのマイクロ波定在波の強度分
布は、同一高さで中央部と周辺部とで位相が揃う。これ
により、反応室１内でマイクロ波を均一に伝搬させるこ
とが可能となり、均一なプラズマを形成することができ
る。

【００５１】以上の如く、実施の形態３のプラズマ処理
装置にあっては、実施の形態１と同様の効果が得られ、
さらに、反応室内でのプラズマのさらなる均一化が可能
となり、大口径試料用の反応室を有する装置に有効であ
る。

【００５２】また、上述した実施の形態１〜３の装置に
おいて、誘電体線路及びマイクロ波導入窓を所定の径で
形成し、その間隙を所定の寸法に設定することにより、
例えば円形ＴＥ１１モード，円形ＴＥ０１モード又はこ
れらの混合モードのような特定モードのマイクロ波を伝
搬することができる。これにより、マイクロ波導入室１
１で所望の電界強度分布を得ることができ、反応室１内
で所望のプラズマ分布を得ることができる。

【００５３】図７は、マイクロ波の伝搬モードによる誘
電体線路中の電界強度分布を示すグラフである。縦軸は
電界強度を示し、横軸は誘電体線路の位置を示してい
る。グラフに示すように、円形ＴＥ１１モードは誘電体
線路の中心部分で最も高い電界強度を示し、周辺部ほど
低い電界強度を示している。このことから、マイクロ波
の伝搬モードが円形ＴＥ１１モードの場合には、上述し
た実施の形態１〜３の如く、アンテナ部１５を誘電体線
路の中心部分に設けることにより、所望の電界強度分布
を形成することができる。

【００５４】実施の形態４．また、マイクロ波の伝搬モ
ードが円形ＴＥ０１モードである場合について次に説明
する。図７に示すように、円形ＴＥ０１モードは誘電体
線路の中心部よりもその周囲で最も高い電界強度を示
し、その領域からさらに周辺部で再び電界が低くなって
いる。

【００５５】図８は、実施の形態４のプラズマ処理装置
の構造を示す縦断面図である。アンテナ部の数及び設置
位置が異なる以外は、上述した実施の形態１と同様の構
成であり、同部分に同符号を付して説明を省略する。図
８に示すように、第１及び第２のアンテナ部１５１，１
５２により、導波管１２と誘電体線路１３とが結合され
ている。第１のアンテナ部１５１は、その軸中心が導波
管１２の反射端１２ｅから距離Ｌ₁ の位置に、第２のア
ンテナ部１５１は、その軸中心が導波管１２の反射端１
２ｅから距離Ｌ₂ の位置に設けられており、且つ、２つ
のアンテナ部１５１，１５２は、円板形状を有する誘電
体線路１３の中心軸に対して対称位置に設けられてい
る。ここで、距離Ｌ₁ ＝（１／４）λｇであり、距離Ｌ
₂ ＝（５／４）λｇである。

【００５６】以上の如き構成のプラズマ処理装置では、
実施の形態１と同様の効果を得、さらに、誘電体線路１
３の中心部から等距離だけ離れた位置（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ）に
アンテナ部１５１，１５２を設けてあることにより、誘
電体線路の中心部よりもその周囲で最も高い電界強度を
示すような、円形ＴＥ０１モードのための電界強度分布
を得ることができる。このような中心軸対称の電界強度
分布を得ることにより、マイクロ波を径方向に均一に伝
搬できる。

【００５７】なお、上述した実施の形態１〜４では、ア
ンテナとして棒状の導体を用いた場合を説明している
が、これに限るものではなく、例えば導体棒の誘電体線
路側の先端にスポーク状電極，導体板のような金属を取
付けたものを用いても良い。

【００５８】実施の形態５．また、導波管と誘電体線路
の上面を覆う金属壁とにスリットを設け、これをアンテ
ナ部としてマイクロ波を伝送しても良い。図９は、実施
の形態５のプラズマ処理装置の構造を示す縦断面図であ
る。また図１０は、図９のＸ−Ｘ線から見た横断面図で
ある。本実施の形態のプラズマ処理装置は、導波管１２
と誘電体線路１３とを連結する第１，第２及び第３のア
ンテナ部２５１，２５２，２５３以外は、上述した実施
の形態１の構成と同様であり、同部分に同符号を付して
説明を省略する。

【００５９】図９に示すように、誘電体線路１３の上面
に導波管１２が着設されている。第１、第２及び第３の
アンテナ部２５１，２５２，２５３は、導波管１２の底
面及び誘電体線路１３上の金属壁を貫通するスリットで
形成されている。導波管１２側では、第１のアンテナ部
２５１はその中心が導波管１２の反射端１２ｅから距離
Ｌ₁ の位置に、第２のアンテナ部２５２は距離Ｌ₂ の位
置に、第３のアンテナ部２５３は距離Ｌ₃ の位置に設け
られている。そして誘電体線路１３側では、第２のアン
テナ部２５２は誘電体線路１３の上面における中心部に
設けられ、第１及び第３のアンテナ部２５１，２５３
は、第２のアンテナ部に対して対称位置に設けられてい
る。ここで、距離Ｌ₁ ＝（１／２）λｇ，距離Ｌ₂ ＝λ
ｇ，距離Ｌ ₃ ＝（３／２）λｇである。

【００６０】以上の如きプラズマ処理装置を用いて、半
導体基板Ｗにエッチング処理を施す場合は、反応室１内
を所定の圧力に調整し、反応ガス導入口５から反応ガス
を反応室１内に供給した後、マイクロ波を導波管１２に
導入する。導波管１２内を伝搬したマイクロ波は、第
１、第２及び第３のアンテナ部２５１，２５２，２５３
のスリットを介して誘電体線路１３に導入される。この
とき、夫々のアンテナ部２５１，２５２，２５３が導波
管の反射端１２ｅから、ｎ／２×λｇ（ｎは整数，ｎ≧
１，λｇはマイクロ波管内波長）だけ離れた位置、即
ち、導波管内の電流定在波の腹の位置に設けてあるの
で、マイクロ波が効率良く導波管から誘電体線路に導入
される。

【００６１】以上の如く、実施の形態５のプラズマ処置
装置は、実施の形態１と同様の効果を得、さらに、アン
テナ部２５１，２５２，２５３がスリットで形成されて
いるので、コスト低減及び製造の簡略化が図られる。

【００６２】実施の形態６．次に、導波管内に誘電体を
装入したプラズマ処理装置について説明する。図１１
は、本発明の実施の形態６のプラズマ処理装置の構造を
示す縦断面図である。導波管１２内には、例えばテフロ
ン（登録商標）のような誘電体１２ｃが装入されてい
る。誘電体１２ｃは導波管１２の反射端１２ｅ側から管
軸方向に所定の位置まで充填されており、マイクロ波発
振器１０側の端部は上部の厚みを薄くしたテーパ部１２
ａが形成されている。テーパ部１２ａはマイクロ波の整
合部反射を低減せしめるために設けてあり、その寸法は
管軸方向にｎ／４×λｇである。但し、ｎは整数，ｎ≧
１，λｇはマイクロ波管内波長である。

【００６３】導波管１２内には、反射端１２ｅから４分
の１マイクロ波波長（λｇ／４）だけ離れた位置に軸中
心を有してアンテナ部１５が貫設されている。アンテナ
部１５は金属製の導体棒であり、その下端部分は誘電体
線路１３の上面中心に嵌設されており、導波管１２内の
誘電体１２ｃと誘電体線路１３とがアンテナ部１５によ
って連結されている。なお、アンテナ部１５の位置は反
射端１２ｅからλｇ／４離れた位置に限らず、（１／４
＋ｎ／２）×λｇ（ｎは整数，ｎ≧０，λｇはマイクロ
波管内波長）だけ離れた位置に設けてあっても良い。そ
の他の構成及びプラズマ処理の手順は、上述した実施の
形態１と同様であり、その説明を省略する。

【００６４】このような誘電体１２ｃの装入により、導
波管１２内に誘電体が装入されていない場合と比較し
て、アンテナ部１５近傍の電位は低くなる。このことを
扁平導波管内の特性インピーダンスＺを計算することに
より示す。96ｍｍ×27ｍｍサイズの扁平導波管を用い、
電界モードが矩形ＴＥ１０モードのとき、特性インピー
ダンスＺは以下の式で求められる。

【００６５】

【数１】

【００６６】

【数２】

【００６７】式１）及び式２）から明らかなように、導
波管内に誘電体を装入することにより、特性インピーダ
ンスＺ（電圧／電流）は導波管内が空気のときよりも低
い。これにより、投入電力（電圧×電流）が同じ場合は
誘電体を装入した方が電圧が低いと言える。アンテナ部
１５が金属製の導体棒で形成されている場合は、導波管
内を伝播するマイクロ波の電圧定在波を利用するので、
アンテナ部１５の引出し電位は低下する。従って、本実
施の形態では導波管１２内に誘電体１２ｃを装入してあ
るのでアンテナ部１５の近傍の電位が低く、装置に高電
力を供給した場合にしばしば生じる異常放電を防止する
ことができる。また、マイクロ波電力を誘電体線路１３
に安定して供給することができる。

【００６８】ところで、導波管１２内が空気である場合
と誘電体である場合とで、マイクロ波の管内波長は異な
る。これを、管軸方向に交わる幅寸法ａ×高さ寸法ｂ＝
96ｍｍ×27ｍｍを有する扁平導波管の場合を例に挙げて
説明する。管内波長λｇは以下の式で求めることができ
る。 λｇ＝λ／√（１−（λ₀ ／λ_c ）² ） 但し、真空波長λ₀ ＝３×１０¹¹／２．４５×１０⁹ ＝
１２２ｍｍ カットオフ波長λ_c ＝２×ａ＝１９２ｍｍ

【００６９】まず、導波管１２内が空気の場合は、 λｇ_a ＝λ₀ ／√（１−（１２２／１９２）² ） ＝１５８ｍｍ そして、導波管１２内がテフロン（登録商標）の場合
は、 λｇ_t ＝λ₀ ／ε_r ／√（１−（λ₀ ／ε_r ／λ_c ）² ） ＝１２２／√（2.1 ）／√（１−（１２２／√（2.1 ）／１９２）² ） ＝９４ｍｍ 但し、テフロンの比誘電率ε_r は、ε_r ＝２．１であ
る。

【００７０】また、扁平導波管としてテフロン用導波管
（幅寸法ａ＝ａ／√２．１）を用いてテフロンを装入し
た場合は、 λｇ_t ＝λ₀ ／ε_r ／√（１−（λ₀ ／ε_r ／λ_c ×√２．１）² ） ＝１０９ｍｍ 以上により、導波管１２内にテフロン（登録商標）を装
入した場合のマイクロ波の管内波長は、装入していない
場合よりも短くなることが判る。

【００７１】実施の形態７．次に、導波管内に誘電体を
装入し、アンテナ部としてスリットを形成したプラズマ
処理装置について説明する。図１２は、本発明の実施の
形態７のプラズマ処理装置の構造を示す縦断面図であ
る。導波管１２内には、例えばテフロン（登録商標）の
ような誘電体１２ｃが装入されている。誘電体１２ｃは
導波管１２の反射端１２ｅ側から管軸方向に所定位置ま
で充填されており、マイクロ波発振器１０側の端部は上
部の厚みを薄くしたテーパ部１２ａが形成されている。
テーパ部１２ａはマイクロ波の整合部反射を低減せしめ
るために設けてあり、その寸法は管軸方向にｎ／４×λ
ｇである。但し、ｎは整数，ｎ≧１，λｇはマイクロ波
管内波長である。

【００７２】導波管１２の底面にはアンテナ部として機
能する複数のスリットが形成されている。第１〜第５の
アンテナ部２６１，２６２，２６３，２６４，２６５
は、誘電体線路１３上の金属壁を貫通する態様で、反射
端１２ｅから順に（１／２）×λｇ，λｇ，（３／２）
×λｇ，２λｇ及び（５／２）×λｇだけ離れた位置に
スリット中心を有して設けられている。そして、第３の
アンテナ部２６３は誘電体線路１３の上面における中心
部に設けられ、第１及び第５のアンテナ部２６１，２６
５並びに第２及び第４のアンテナ部２６２，２６４は、
第３のアンテナ部２６３に対して対称位置に設けられて
いる。図中、距離Ｌ₁ ＝（１／２）λｇ，距離Ｌ₂ ＝λ
ｇ，距離Ｌ₃ ＝（３／２）λｇ，距離Ｌ₄ ＝２λｇ，距
離Ｌ₅ ＝（５／２）λｇである。その他の構成及びプラ
ズマ処理の手順は、上述した実施の形態５と同様であ
り、その説明を省略する。

【００７３】なお、本実施の形態のアンテナ部は、上述
した位置に限るものではないが、反射端１２ｅから（ｎ
／２）×λｇ（ｎは整数，ｎ≧１，λｇはマイクロ波管
内波長）だけ離れた位置に設けてあることが望ましい。

【００７４】このような誘電体１２ｃの装入により、上
述したように、導波管１２内に誘電体が装入されていな
い場合と比較して導波管内の特性インピーダンスＺは低
く、投入電力（電圧×電流）が同じ場合は誘電体を装入
した方が電流が高い。これにより導波管内の電圧定在波
の腹の位置では電圧値が低下しており、同時に導波管壁
面の電流定在波の腹の位置では電流値が増大している。
アンテナ部がスリットで形成されている場合は、導波管
壁面に形成されるマイクロ波の電流定在波を利用するの
で、スリットから漏れ出る電界は増加する。本実施の形
態では各スリットを電流定在波の腹の位置に設けてある
ので、導波管内に誘電体を装入していない場合と比較し
て、スリット開口の長辺間に生じる電位差は高くなり、
同じ電力で効果的に高密度プラズマを生成維持できる。

【００７５】なお、上述した実施の形態１〜５では、半
導体基板Ｗにエッチング処理を行なう場合を例に挙げて
説明しているが、これに限るものではなく、プラズマ処
理であれば、アッシング処理，ＣＶＤ処理等を施す場合
についても同様の効果を得ることができる。

【００７６】また、上述した実施の形態１〜５では、誘
電体線路及びマイクロ波導入窓は円板形状を有する場合
について説明しているが、これに限るものではなく、矩
形板形状等のものを用いても良い。但し、反応室の形状
（例えば直方体殻形状）に適合させることが好ましい。

【００７７】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、導波
管と誘電体線路とを平行に配し、且つ線路方向に交わる
方向にアンテナ部を介して結合しているので、両者各部
の寸法の相違に起因するマイクロ波の整合のための領域
を省略でき、装置が小型化される。また、導波管内に誘
電体を装入した場合は、高電力を供給した際に生じ易い
異常放電を防止でき、加えて、誘電体を装入した導波管
と誘電体線路と貫通するスリット状のアンテナ部を設け
た場合は、導波管，誘電体線路間の電位差が大きくな
り、効率良く高密度プラズマを生成できる。

【００７８】さらに、マイクロ波を誘電体線路の中央部
から導入し、周辺部に向かって伝搬させるので、大口径
の反応室内に均一にプラズマを生ぜしめることが可能と
なり、試料の処理精度が向上する。さらにまた、反応室
内のプラズマの状態に応じて、誘電体線路とマイクロ波
導入窓との間の間隙寸法を可変調整することにより、プ
ラズマの点火を容易にし、またその後、プラズマを均一
に発生させることができ、効率の良いプラズマ処理が可
能である等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の構
造を示す縦断面図である。

【図２】図１のII−II線から見た横断面図である。

【図３】導波管と誘電体線路との結合部分を拡大して示
した断面図である。

【図４】本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置の構
造を示す縦断面図である。

【図５】本発明の実施の形態３のプラズマ処理装置の構
造を示す縦断面図である。

【図６】本発明の実施の形態３の他のプラズマ処理装置
の構造を示す縦断面図である。

【図７】マイクロ波の伝搬モードによる誘電体線路中の
電界強度分布を示すグラフである。

【図８】本発明の実施の形態４のプラズマ処理装置の構
造を示す縦断面図である。

【図９】本発明の実施の形態５のプラズマ処理装置の構
造を示す縦断面図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線から見た横断面図である。

【図１１】本発明の実施の形態６のプラズマ処理装置の
構造を示す縦断面図である。

【図１２】本発明の実施の形態７のプラズマ処理装置の
構造を示す縦断面図である。

【図１３】従来のプラズマ処理装置の構造を示す縦断面
図である。

【図１４】図１３の平面図である。

【符号の説明】

１ 反応室 ２ エアギャップ ４，４ａ マイクロ波導入窓 ７ 試料台 １０ マイクロ波発振器 １１ マイクロ波導入室 １１ａ 昇降部 １２ 導波管 １２ｅ 反射端 １３，１３ａ 誘電体線路 １５ アンテナ部 １５ａ 導体棒 １５ｂ 碍子 １６ 昇降駆動装置 １５１，２５１，２６１ 第１のアンテナ部 １５２，２５２，２６２ 第２のアンテナ部 ２５３，２６３ 第３のアンテナ部 ２６４ 第４のアンテナ部 ２６５ 第５のアンテナ部

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振
   器からのマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に高
   周波的に結合された誘電体線路と、該誘電体線路に対向
   配置されたマイクロ波導入窓と、該マイクロ波導入窓か
   ら導入されるマイクロ波によりプラズマが生ぜしめられ
   る反応室とを備えたプラズマ処理装置において、 前記誘電体線路は、その線路方向を前記導波管の管軸方
   向と平行に配しており、前記導波管から前記誘電体線路
   へのマイクロ波の導入が前記管軸方向及び線路方向に交
   わる方向になされるべく、前記導波管と前記誘電体線路
   とを結合するためのアンテナ部を備えることを特徴とす
   るプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 前記導波管内の少なくとも前記アンテナ
   部近傍に、誘電体を装入してある請求項１記載のプラズ
   マ処理装置。
3. 【請求項３】 前記アンテナ部は導体棒で構成されてお
   り、前記導波管へのマイクロ波導入端と異なる側の端部
   から実質的に距離Ｌだけ離隔した位置に設けてある請求
   項１又は２記載のプラズマ処理装置。 但し、Ｌ＝（１／４＋ｎ／２）×λｇ ｎは整数 ｎ≧０ λｇはマイクロ波の導波管内波長
4. 【請求項４】 前記アンテナ部は前記導波管内と誘電体
   線路とを通貫せしめるスリットで構成されており、前記
   導波管へのマイクロ波導入端と異なる側の端部から実質
   的に距離Ｌだけ離隔した位置に設けてある請求項１又は
   ２記載のプラズマ処理装置。 但し、Ｌ＝ｎ／２×λｇ ｎは整数 ｎ≧１ λｇはマイクロ波の導波管内波長
5. 【請求項５】 前記誘電体線路と前記マイクロ波導入窓
   との間隙を拡縮せしめる手段を備える請求項１又は２記
   載のプラズマ処理装置。
6. 【請求項６】 前記誘電体線路は、前記線路方向の寸法
   がこれに平行な前記反応室の寸法よりも大きい請求項１
   又は２記載のプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 前記アンテナ部は、前記誘電体線路の前
   記導波管との平行面の略中央部に設けてある請求項１又
   は２記載のプラズマ処理装置。
8. 【請求項８】 前記誘電体線路は、その厚み寸法が前記
   平行面の中央部で大きく、周辺部で小さい請求項７記載
   のプラズマ処理装置。
9. 【請求項９】 前記マイクロ波導入窓は、その厚み寸法
   が前記誘電体線路との平行面の中央部で大きく、周辺部
   で小さい請求項７記載のプラズマ処理装置。
10. 【請求項１０】 前記反応室は円筒形状を有し、前記誘
    電体線路及び前記マイクロ波導入窓は円板形状を有する
    請求項７，８又は９のいずれかに記載のプラズマ処理装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項５記載のプラズマ処理装置を用
    いたプラズマ処理方法であって、 前記拡縮手段を用いて、前記誘電体線路と前記マイクロ
    波導入窓との間隙を所定の長さに設定する過程と、前記
    反応室内を排気し、反応ガスを前記反応室内に供給する
    過程と、マイクロ波が前記導波管に導入され、前記反応
    室内に伝搬される過程と、前記マイクロ波により前記反
    応室内にてプラズマが発生した後に、前記拡縮手段を用
    いて前記間隙を拡大する過程とを有することを特徴とす
    るプラズマ処理方法。