特許 6117763 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6117763

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20170410BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20170410BHJP

   C23C 16/511 20060101ALI20170410BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20170410BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 B

   H01L21/302 101D

   C23C16/511

   H01L21/304 645C

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-238113(P2014-238113)

(22)【出願日】2014年11月25日

(65)【公開番号】特開2016-100283(P2016-100283A)

(43)【公開日】2016年5月30日

【審査請求日】2015年8月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】岩尾 俊彦

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１９０４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２６０７４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／００−１／５４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２−２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理空間を画成する処理容器と、
前記処理空間に対向する対向面を有する誘電体と、
前記誘電体の前記対向面とは反対側の面上に設けられたスロット板であって、プラズマを生成するためのマイクロ波を前記誘電体を介して前記処理空間へ放射する複数のスロットが、前記処理容器の中心が延在する方向の線を中心として周方向に沿って配置されたスロット板と、
前記スロット板上に設けられた遅波板であって、前記複数のスロットを覆うように前記線を中心として前記スロット板の径方向に放射状に延び、前記複数のスロットの各々へ前記マイクロ波を供給する複数の延出部を有する遅波板と
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記複数の延出部のうち互いに隣接する延出部によって挟まれる空間に、前記マイクロ波を遮蔽する遮蔽部材が配置され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。

【請求項3】

前記遅波板上に設けられた冷却ジャケットをさらに備え、
前記遮蔽部材は、前記冷却ジャケットに取り付けられることで前記空間に配置されることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記遮蔽部材は、前記スロット板に取り付けられることで前記空間に配置されることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記複数の延出部の各々の幅は、前記遅波板を伝播する前記マイクロ波の波長の１／２〜１倍の長さの範囲に設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記複数の延出部の各々の厚みは、前記複数の延出部の各々の幅よりも短いことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記複数の延出部の各々の厚みは、前記遅波板を伝播する前記マイクロ波の波長の１／２倍未満の長さに設定されることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体の製造プロセスでは、薄膜の堆積又はエッチング等を目的としたプラズマ処理が広く行われている。高性能かつ高機能な半導体を得るためには、被処理基板の被処理面全面に対し、均一なプラズマ処理を行うことが要求される。

【0003】

近年のプラズマ処理においては、マイクロ波を利用してプラズマを生成するプラズマ処理装置が用いられている。このようなプラズマ処理装置は、複数のスロットが周方向に沿って配置されたスロット板と、スロット板上に設けられた遅波板とを備える。スロット板は、複数のスロットから、プラズマを生成するためのマイクロ波を放射する。スロット板の複数のスロットから放射されたマイクロ波は、スロット板と処理容器内のプラズマ処理空間との間に設けられた誘電体によって、プラズマ処理空間へ導かれる。遅波板は、スロット板の複数のスロットの各々へマイクロ波を供給する。

【0004】

ところで、このようなプラズマ処理装置においては、被処理基板の被処理面全面に対し、均一なプラズマ処理を行うために、遅波板内の電界強度の偏りを抑制することが求められる。この点、スロット板の径方向に沿って遅波板内を伝播するマイクロ波を遅波板の外周に形成された凹凸によって遅波板の中心側へ反射し、マイクロ波の反射波どうしを相殺させる従来技術が存在する。スロット板の径方向に沿って遅波板内を伝播するマイクロ波の反射波どうしが相殺されることによって、スロット板の径方向に沿った遅波板内の電界強度の偏りが改善される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４５５４０６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述の従来技術では、スロット板の周方向に沿って配置された複数のスロットから遅波板へ戻るマイクロ波の反射波に起因して遅波板内で発生する、スロット板の周方向に沿った電界強度の偏りを抑制することまでは考慮されていない。

【0007】

すなわち、スロット板の周方向に沿って配置された複数のスロットから遅波板へ戻るマイクロ波の反射波は、スロット板の径方向だけでなくスロット板の周方向へも伝播することが知られている。しかしながら、従来技術のように、スロット板の径方向に沿って遅波板内を伝播するマイクロ波の反射波どうしを相殺させるだけでは、スロット板の周方向に沿って遅波板内を伝播するマイクロ波の反射波が残存するため、残存する反射波どうしが互いに干渉し合う。結果として、遅波板内で発生する、スロット板の周方向に沿った電界強度の偏りが増大する恐れがある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

開示するプラズマ処理装置は、１つの実施態様において、処理空間を画成する処理容器と、前記処理空間に対向する対向面を有する誘電体と、前記誘電体の前記対向面とは反対側の面上に設けられたスロット板であって、プラズマを生成するためのマイクロ波を前記誘電体を介して前記処理空間へ放射する複数のスロットが軸線を中心として周方向に沿って配置されたスロット板と、前記スロット板上に設けられた遅波板であって、前記複数のスロットを覆うように前記軸線を中心として前記スロット板の径方向に放射状に延び、前記複数のスロットの各々へ前記マイクロ波を供給する複数の延出部を有する遅波板とを備えた。

【発明の効果】

【0009】

開示するプラズマ処理装置の１つの態様によれば、スロット板の周方向に沿って配置された複数のスロットから遅波板へ戻るマイクロ波の反射波に起因して遅波板内で発生する、スロット板の周方向に沿った電界強度の偏りを抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の概略を示す図である。

【図2】図２は、一実施形態におけるスロット板を軸線Ｘ方向から見た平面図である。

【図3】図３は、一実施形態における遅波板とスロット板とが組み合わされた状態を示す斜視図である。

【図4】図４は、一実施形態における遅波板内の電界強度の分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、処理空間を画成する処理容器と、処理空間に対向する対向面を有する誘電体と、誘電体の対向面とは反対側の面上に設けられたスロット板であって、プラズマを生成するためのマイクロ波を誘電体を介して処理空間へ放射する複数のスロットが軸線を中心として周方向に沿って配置されたスロット板と、スロット板上に設けられた遅波板であって、複数のスロットを覆うように軸線を中心としてスロット板の径方向に放射状に延び、複数のスロットの各々へマイクロ波を供給する複数の延出部を有する遅波板とを備えた。

【0012】

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、複数の延出部のうち互いに隣接する延出部によって挟まれる空間に、マイクロ波を遮蔽する遮蔽部材が配置される。

【0013】

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、遅波板上に設けられた冷却ジャケットをさらに備え、遮蔽部材は、冷却ジャケットに取り付けられることで空間に配置される。

【0014】

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、遮蔽部材は、スロット板に取り付けられることで空間に配置される。

【0015】

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、複数の延出部の各々の幅は、遅波板を伝播するマイクロ波の波長の１／２〜１倍の長さの範囲に設定される。

【0016】

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、複数の延出部の各々の厚みは、複数の延出部の各々の幅よりも短い。

【0017】

また、複数の延出部の各々の厚みは、遅波板を伝播するマイクロ波の波長の１／２倍未満の長さに設定される。

【0018】

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

【0019】

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の概略を示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２、ステージ１４、マイクロ波発生器１６、アンテナ１８、及び誘電体窓２０を備えている。

【0020】

処理容器１２は、プラズマ処理を行うための処理空間Ｓを画成している。処理容器１２は、側壁１２ａ、及び、底部１２ｂを有する。側壁１２ａは、略筒形状に形成されている。以下、側壁１２ａの筒形状の中心において筒形状の延在する軸線Ｘを仮想的に設定し、軸線Ｘの延在方向を軸線Ｘ方向という。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられ、側壁１２ａの底側開口を覆う。底部１２ｂには、排気用の排気孔１２ｈが設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。

【0021】

側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓２０によって閉じられている。誘電体窓２０と側壁１２ａの上端部との間にはＯリング２１が介在している。誘電体窓２０は、Ｏリング２１を介して側壁１２ａの上端部に設けられる。Ｏリング２１により、処理容器１２の密閉がより確実なものとなる。ステージ１４は、処理空間Ｓ内に収容され、被処理基板Ｗが載置される。誘電体窓２０は、処理空間Ｓに対向する対向面２０ａを有する。

【0022】

マイクロ波発生器１６は、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、チューナ２２、導波管２４、モード変換器２６、及び同軸導波管２８を更に備えている。

【0023】

マイクロ波発生器１６は、チューナ２２を介して導波管２４に接続されている。導波管２４は、例えば、矩形導波管である。導波管２４は、モード変換器２６に接続されており、モード変換器２６は、同軸導波管２８の上端に接続されている。

【0024】

同軸導波管２８は、軸線Ｘに沿って延びている。この同軸導波管２８は、外側導体２８ａ及び内側導体２８ｂを含んでいる。外側導体２８ａは、軸線Ｘ方向に延びる略円筒形状を有している。内側導体２８ｂは、外側導体２８ａの内部に設けられている。この内側導体２８ｂは、軸線Ｘに沿って延びる略円筒形状を有している。

【0025】

マイクロ波発生器１６によって発生されたマイクロ波は、チューナ２２及び導波管２４を介してモード変換器２６に導波される。モード変換器２６は、マイクロ波のモードを変換して、モード変換後のマイクロ波を同軸導波管２８に供給する。同軸導波管２８からのマイクロ波は、アンテナ１８に供給される。

【0026】

アンテナ１８は、マイクロ波発生器１６によって発生されるマイクロ波に基づいて、プラズマを生成するためのマイクロ波を放射する。アンテナ１８は、スロット板３０、遅波板３２、及び冷却ジャケット３４を有する。アンテナ１８は、誘電体窓２０の対向面２０ａの反対側の面２０ｂ上に設けられ、プラズマを生成するためのマイクロ波を誘電体窓２０を介して処理空間Ｓへ放射する。

【0027】

スロット板３０は、軸線Ｘに板面が直交する略円板状に形成される。スロット板３０は、誘電体窓２０の対向面２０ａの反対側の面２０ｂ上に、誘電体窓２０と互いに板面を合わせて配置される。図２は、一実施形態におけるスロット板を軸線Ｘ方向から見た平面図である。一実施形態においては、図２に示すように、スロット板３０は、ラジアルラインスロットアンテナを構成するスロット板である。スロット板３０は、導電性を有する金属製の円板状に形成される。スロット板３０には、複数のスロット３０ａが軸線Ｘを中心として周方向に沿って配置されている。複数のスロット３０ａは、マイクロ波を誘電体窓２０を介して処理空間Ｓへ放射するスリット状の孔である。また、スロット板３０の中央部には、後述する導管３６が貫通可能な貫通孔３０ｄが形成される。

【0028】

なお、図２では、複数のスロット３０ａがスリット状の孔として形成される例を示したが、複数のスロット３０ａの形状はこれに限定されない。例えば、複数のスロット３０ａの形状は、円形状でもよく、また、互いに交差する方向に延びる長孔を組み合わせて得られる形状でもよい。

【0029】

図１を再び参照する。遅波板３２は、スロット板３０上に設けられている。遅波板３２は、例えば石英等の誘電体により形成され、スロット板３０の複数のスロット３０ａにマイクロ波を供給する。なお、遅波板３２の詳細な構成については、後述する。

【0030】

冷却ジャケット３４は、内部に冷媒が通流可能な流路３４ａが形成されており、冷媒の通流により遅波板３２及びスロット板３０を冷却する。冷却ジャケット３４の表面は、導電性を有する。冷却ジャケット３４の上部表面には、外側導体２８ａの下端が電気的に接続されている。また、内側導体２８ｂの下端は、冷却ジャケット３４及び遅波板３２の中央部分に形成された孔を通って、スロット板３０に電気的に接続されている。

【0031】

同軸導波管２８からのマイクロ波は、遅波板３２に伝播され、スロット板３０のスロット３０ａから誘電体窓２０を介して、処理空間Ｓ内に導入される。誘電体窓２０は、略円板形状を有しており、例えば石英によって構成される。この誘電体窓２０は、処理空間Ｓとアンテナ１８との間に設けられており、一実施形態においては、軸線Ｘ方向においてアンテナ１８の直下に設けられている。

【0032】

一実施形態においては、同軸導波管２８の内側導体２８ｂの内孔には、導管３６が通っている。スロット板３０の中央部には、導管３６が貫通可能な貫通孔３０ｄが形成されている。導管３６は、軸線Ｘに沿って延在しており、ガス供給系３８、ガス供給系３９、及び、ガス供給系４０に接続される。

【0033】

ガス供給系３８は、導管３６に被処理基板Ｗを処理するための処理ガスを供給する。ガス供給系３８によって供給される処理ガスは、炭素を含む。この処理ガスは、一実施形態では、エッチングガスであり、例えば、ＣＦ４ガス、又は、ＣＨ２Ｆ２ガスである。ガス供給系３８は、ガス源３８ａ、弁３８ｂ、及び流量制御器３８ｃを含み得る。ガス源３８ａは、処理ガスのガス源である。弁３８ｂは、ガス源３８ａからの処理ガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器３８ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源３８ａからの処理ガスの流量を調整する。

【0034】

ガス供給系３９は、酸素ガス（Ｏ２ガス）を導管３６に供給する。ガス供給系３９から供給される酸素ガスはクリーニングガスを構成する。ガス供給系３９は、ガス源３９ａ、弁３９ｂ、及び流量制御器３９ｃを含み得る。ガス源３９ａは、酸素ガスのガス源である。弁３９ｂは、ガス源３９ａからのガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器３９ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源３９ａからのガスの流量を調整する。

【0035】

ガス供給系４０は、アルゴンガスを導管３６に供給する。一実施形態においては、ガス供給系３９からのクリーニングガスに加えて、ガス供給系４０からアルゴンガスが供給される。ガス供給系４０は、ガス源４０ａ、弁４０ｂ、及び流量制御器４０ｃを含み得る。ガス源４０ａは、アルゴンガスのガス源である。弁４０ｂは、ガス源４０ａからのアルゴンガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器４０ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源４０ａからのアルゴンガスの流量を調整する。

【0036】

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、更に、インジェクタ４１を更に備え得る。インジェクタ４１は、導管３６からのガスを誘電体窓２０に形成された貫通孔２０ｈに供給する。誘電体窓２０の貫通孔２０ｈに供給されたガスは、処理空間Ｓに供給される。以下の説明では、導管３６、インジェクタ４１、及び、貫通孔２０ｈによって構成されるガス供給経路を、「中央ガス導入部」ということがある。

【0037】

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、ガス供給部４２を更に備え得る。ガス供給部４２は、ステージ１４と誘電体窓２０との間において、軸線Ｘの周囲からガスを処理空間Ｓに供給する。以下の説明では、ガス供給部４２のことを、「周辺ガス導入部」ということがある。ガス供給部４２は、導管４２ａを含む。導管４２ａは、誘電体窓２０とステージ１４との間において軸線Ｘを中心に環状に延在している。導管４２ａには、複数のガス供給孔４２ｂが形成されている。複数のガス供給孔４２ｂは、環状に配列され、軸線Ｘに向けて開口しており、導管４２ａに供給されたガスを、軸線Ｘに向けて供給する。このガス供給部４２は、導管４６を介して、ガス供給系４３、ガス供給系４４、及びガス供給系４５に接続されている。

【0038】

ガス供給系４３は、ガス供給部４２に被処理基板Ｗを処理するための処理ガスを供給する。ガス供給系４３から供給される処理ガスは、ガス供給系３８の処理ガスと同様に、炭素を含む。この処理ガスは、一実施形態では、エッチングガスであり、例えば、ＣＦ４ガス、又は、ＣＨ２Ｆ２ガスである。ガス供給系４３は、ガス源４３ａ、弁４３ｂ、及び流量制御器４３ｃを含み得る。ガス源４３ａは、処理ガスのガス源である。弁４３ｂは、ガス源４３ａからの処理ガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器４３ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源４３ａからの処理ガスの流量を調整する。

【0039】

ガス供給系４４は、酸素ガス（Ｏ２ガス）をガス供給部４２に供給する。ガス供給系４４から供給されるガスはクリーニングガスを構成する。ガス供給系４４は、ガス源４４ａ、弁４４ｂ、及び流量制御器４４ｃを含み得る。ガス源４４ａは、酸素ガスのガス源である。弁４４ｂは、ガス源４４ａからのガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器４４ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源４４ａからのガスの流量を調整する。

【0040】

ガス供給系４５は、アルゴンガスをガス供給部４２に供給する。一実施形態においては、ガス供給系４４からのクリーニングガスに加えて、ガス供給系４５からアルゴンガスが供給される。ガス供給系４５は、ガス源４５ａ、弁４５ｂ、及び流量制御器４５ｃを含み得る。ガス源４５ａは、アルゴンガスのガス源である。弁４５ｂは、ガス源４５ａからのアルゴンガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器４５ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源４５ａからのアルゴンガスの流量を調整する。

【0041】

ステージ１４は、軸線Ｘ方向において誘電体窓２０と対面するように設けられている。このステージ１４は、誘電体窓２０と当該ステージ１４との間に処理空間Ｓを挟むように設けられている。ステージ１４上には、被処理基板Ｗが載置される。一実施形態においては、ステージ１４は、台１４ａ、フォーカスリング１４ｂ、及び、静電チャック１４ｃを含む。

【0042】

台１４ａは、筒状支持部４８によって支持されている。筒状支持部４８は、絶縁性の材料で構成されており、底部１２ｂから垂直上方に延びている。また、筒状支持部４８の外周には、導電性の筒状支持部５０が設けられている。筒状支持部５０は、筒状支持部４８の外周に沿って処理容器１２の底部１２ｂから垂直上方に延びている。この筒状支持部５０と側壁１２ａとの間には、環状の排気路５１が形成されている。

【0043】

排気路５１の上部には、複数の貫通孔が設けられた環状のバッフル板５２が取り付けられている。排気孔１２ｈの下部には排気管５４を介して排気装置５６が接続されている。排気装置５６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置５６により、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。

【0044】

台１４ａは、高周波電極を兼ねている。台１４ａには、給電棒６２及びマッチングユニット６０を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源５８が電気的に接続されている。高周波電源５８は、被処理基板Ｗに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波電力を所定のパワーで出力する。マッチングユニット６０は、高周波電源５８側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。

【0045】

台１４ａの上面には、静電チャック１４ｃが設けられている。静電チャック１４ｃは、被処理基板Ｗを静電吸着力で保持する。静電チャック１４ｃの径方向外側には、被処理基板Ｗの周囲を環状に囲むフォーカスリング１４ｂが設けられている。静電チャック１４ｃは、電極１４ｄ、絶縁膜１４ｅ、及び、絶縁膜１４ｆを含んでいる。電極１４ｄは、導電膜によって構成されており、絶縁膜１４ｅと絶縁膜１４ｆの間に設けられている。電極１４ｄには、高圧の直流電源６４がスイッチ６６および被覆線６８を介して電気的に接続されている。静電チャック１４ｃは、直流電源６４より印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、被処理基板Ｗを吸着保持することができる。

【0046】

台１４ａの内部には、周方向に延びる環状の冷媒室１４ｇが設けられている。この冷媒室１４ｇには、チラーユニット（図示せず）より配管７０，７２を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック１４ｃの上面温度が制御される。伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスがガス供給管７４を介して静電チャック１４ｃの上面と被処理基板Ｗの裏面との間に供給されており、この静電チャック１４ｃの上面温度により被処理基板Ｗの温度が制御される。

【0047】

このように構成されたプラズマ処理装置１０では、導管３６及びインジェクタ４１の貫通孔を介して、誘電体窓２０の貫通孔２０ｈから処理空間Ｓ内に軸線Ｘに沿ってガスが供給される。また、貫通孔２０ｈよりも下方において、ガス供給部４２から軸線Ｘに向けてガスが供給される。さらに、アンテナ１８から誘電体窓２０を介して処理空間Ｓ及び／又は貫通孔２０ｈ内にマイクロ波が導入される。これにより、処理空間Ｓ及び／又は貫通孔２０ｈにおいてプラズマが発生する。このように、プラズマ処理装置１０によれば、磁場を加えずに、プラズマを発生させることができる。

【0048】

次に、図３を参照して、遅波板３２の詳細な構成について説明する。図３は、一実施形態における遅波板とスロット板とが組み合わされた状態を示す斜視図である。図３に示すように、遅波板３２は、軸線Ｘに板面が直交する略歯車形状に形成される。遅波板３２は、スロット板３０と冷却ジャケット３４の板側表面との間に設けられている。遅波板３２は、円板状の本体部３２ａと、本体部３２ａから延びる複数の延出部３２ｂとを有する。本体部３２ａの中央部には、同軸導波管２８の内側導体２８ｂを配置するための略円筒状の孔が設けられる。この孔の周囲を形成する本体部３２ａの内径側の端部には、遅波板３２の厚み方向に突出するリング状の突出部３２ｃが設けられる。同軸導波管２８の内側導体２８ｂと外側導体２８ａとの隙間を伝播したマイクロ波は、突出部３２ｃを介して本体部３２ａに入力され、本体部３２ａ内を伝播した後、複数の延出部３２ｂへ入力される。

【0049】

複数の延出部３２ｂは、スロット板３０の複数のスロット３０ａをそれぞれ覆うように軸線Ｘを中心としてスロット板３０の径方向に放射状に延びている。複数の延出部３２ｂは、本体部３２ａからマイクロ波が入力されると、入力されたマイクロ波をスロット板３０の複数のスロット３０ａの各々へ供給する。そして、複数の延出部３２ｂからスロット板３０の複数のスロット３０ａの各々へ供給されたマイクロ波は、複数のスロット３０ａから誘電体窓２０を介して、処理空間Ｓへ放射される。そして、処理空間Ｓで反射されたマイクロ波（以下「マイクロ波の反射波」という）は、スロット板３０の複数のスロット３０ａから複数の延出部３２ｂへ戻り、スロット板３０の径方向に沿って複数の延出部３２ｂ内を伝播する。

【0050】

また、複数の延出部３２ｂの各々の幅Ｗ１は、遅波板３２を伝播するマイクロ波の波長の１／２〜１倍の長さの範囲に設定されることが好ましい。また、複数の延出部３２ｂの各々の厚みＴ１は、複数の延出部３２ｂの各々の幅Ｗ１よりも短いことが好ましい。例えば、複数の延出部２３の各々の厚みＴ１は、遅波板３２を伝播するマイクロ波の波長の１／２倍未満の長さに設定されることが好ましい。このように複数の延出部３２ｂの各々の形状が設定されることにより、複数の延出部３２ｂの各々を伝播するマイクロ波の分布又はマイクロ波の反射波の分布が基本モードであるＴＥ１０モードに固定される。

【0051】

複数の延出部３２ｂのうち互いに隣接する延出部３２ｂによって挟まれる空間３２ｂ−１には、遮蔽部材３５が配置される。遮蔽部材３５は、例えば導体によって空間３２ｂ−１の形状に対応する形状に形成され、マイクロ波を遮蔽する。遮蔽部材３５が空間３２ｂ−１に配置されることにより、延出部３２ｂから空間３２ｂ−１へ漏れ出すマイクロ波の反射波が空間３２ｂ−１を介して他の延出部３２ｂへ伝播することを抑制することができ、マイクロ波の反射波どうしの干渉がより確実に回避される。

【0052】

遮蔽部材３５は、スロット板３０に取り付けられることで空間３２ｂ−１に配置される。これにより、空間３２ｂ−１のうちスロット板３０近傍の領域へ漏れ出すマイクロ波の反射波が遮蔽部材３５によって効率的に遮断される。

【0053】

図４は、一実施形態における遅波板内の電界強度の分布のシミュレーション結果を示す図である。図４において、色の濃淡は、電界強度の強弱を示している。図４に示すように、遅波板３２が、複数のスロット３０ａを覆う複数の延出部３２ｂを有することで、マイクロ波の反射波がスロット板３０の径方向（図４中の矢印方向）に沿って複数の延出部３２ｂ内を伝播する。これにより、マイクロ波の反射波がスロット板３０の周方向に沿って遅波板３２内を伝播する事態が回避され、マイクロ波の反射波どうしの干渉が回避される。このように、マイクロ波の反射波どうしの干渉が回避されることで、図４に示すように、マイクロ波の反射波に起因して遅波板３２内で発生する、スロット板３０の周方向に沿った電界強度の偏りを抑制することが可能となった。

【0054】

以上、一実施形態のプラズマ処理装置１０では、遅波板３２が、複数のスロット３０ａを覆うようにスロット板３０の径方向に延びる複数の延出部３２ｂを有することで、複数の延出部３２ｂ内でスロット板３０の径方向に沿ってマイクロ波の反射波を伝播させることができる。結果として、一実施形態のプラズマ処理装置１０によれば、遅波板３２内で発生する、スロット板３０の周方向に沿った電界強度の偏りを抑制することができる。

【0055】

なお、上記した実施形態では、遮蔽部材３５が、スロット板３０に取り付けられることで空間３２ｂ−１に配置される例を示したが、開示技術はこれに限られない。例えば、遮蔽部材３５は、冷却ジャケット３４に取り付けられることで空間３２ｂ−１に配置されてもよい。これにより、マイクロ波の反射波どうしの干渉より一層抑制することができるとともに、冷却ジャケット３４から効率良く空間３２ｂ−１の熱を放出することができる。

【符号の説明】

【0056】

１０ プラズマ処理装置
１２ 処理容器
１４ ステージ
１６ マイクロ波発生器
１８ アンテナ
２０ 誘電体窓
３０ スロット板
３０ａ スロット
３２ 遅波板
３２ｂ 延出部
３４ 冷却ジャケット
３５ 遮蔽部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】