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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024101721
(43)【公開日】2024-07-30
(54)【発明の名称】プラズマ処理装置
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20240723BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023005807
(22)【出願日】2023-01-18
(71)【出願人】
【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】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100122507
【弁理士】
【氏名又は名称】柏岡 潤二
(72)【発明者】
【氏名】平山 昌樹
【テーマコード（参考）】
2G084
【Ｆターム（参考）】
2G084BB23
2G084CC14
2G084CC33
2G084DD14
2G084DD20
2G084DD23
2G084DD42
2G084DD66
2G084FF02
2G084FF15
2G084FF32
2G084FF38
(57)【要約】
【課題】プラズマ処理装置の共振器において電磁波の伝搬方向に対して交差する方向への高調波の伝搬を抑制する技術を提供する。
【解決手段】一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、放出部、及び導波部を含む。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。放出部は、プラズマ生成空間に電磁波を放出するように設けられている。導波部は、放出部に電磁波を供給するように構成されている。導波部は、導波路を提供する共振器を含む。共振器は、該共振器内において共振する電磁波が導波路において伝搬する伝搬方向に沿った長手方向を有する少なくとも一つのスリットを含む。
【選択図】図１
【解決手段】一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、放出部、及び導波部を含む。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。放出部は、プラズマ生成空間に電磁波を放出するように設けられている。導波部は、放出部に電磁波を供給するように構成されている。導波部は、導波路を提供する共振器を含む。共振器は、該共振器内において共振する電磁波が導波路において伝搬する伝搬方向に沿った長手方向を有する少なくとも一つのスリットを含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
プラズマ生成空間に電磁波を放出するように設けられた放出部と、
前記放出部に前記電磁波を供給するように構成された導波部と、
を備え、
前記導波部は、導波路を提供する共振器を含み、
前記共振器は、該共振器内において共振する前記電磁波が前記導波路において伝搬する伝搬方向に沿った長手方向を有する少なくとも一つのスリットを含む、
プラズマ処理装置。
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
プラズマ生成空間に電磁波を放出するように設けられた放出部と、
前記放出部に前記電磁波を供給するように構成された導波部と、
を備え、
前記導波部は、導波路を提供する共振器を含み、
前記共振器は、該共振器内において共振する前記電磁波が前記導波路において伝搬する伝搬方向に沿った長手方向を有する少なくとも一つのスリットを含む、
プラズマ処理装置。
【請求項2】
前記放出部は、前記プラズマ生成空間の横方向端部に設けられており、前記プラズマ生成空間の中心軸線の周りで周方向に延在しており、
前記共振器は、前記導波路において前記電磁波を前記中心軸線に対して径方向、該径方向に対して反対方向、及び前記中心軸線が延びる方向に伝搬するように構成されており、
前記共振器の前記少なくとも一つのスリットの前記長手方向は、前記径方向又は前記中心軸線が延びる方向である、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記共振器は、前記導波路において前記電磁波を前記中心軸線に対して径方向、該径方向に対して反対方向、及び前記中心軸線が延びる方向に伝搬するように構成されており、
前記共振器の前記少なくとも一つのスリットの前記長手方向は、前記径方向又は前記中心軸線が延びる方向である、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項3】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
プラズマ生成空間に電磁波を放出するように設けられており、前記プラズマ生成空間の中心軸線の周りで周方向に延在する、放出部と、
前記放出部に前記電磁波を供給するように構成された導波部と、
を備え、
前記導波部は、導波路を提供する共振器を含み、
前記共振器は、
該共振器内において共振する前記電磁波の前記導波路における伝搬方向が前記中心軸線に対して径方向及び該径方向に対して反対方向であるように構成されており、
前記周方向に交差する方向に沿った長手方向を有する少なくとも一つのスリットを含む、
プラズマ処理装置。
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
プラズマ生成空間に電磁波を放出するように設けられており、前記プラズマ生成空間の中心軸線の周りで周方向に延在する、放出部と、
前記放出部に前記電磁波を供給するように構成された導波部と、
を備え、
前記導波部は、導波路を提供する共振器を含み、
前記共振器は、
該共振器内において共振する前記電磁波の前記導波路における伝搬方向が前記中心軸線に対して径方向及び該径方向に対して反対方向であるように構成されており、
前記周方向に交差する方向に沿った長手方向を有する少なくとも一つのスリットを含む、
プラズマ処理装置。
【請求項4】
前記共振器は、それらにおいて前記電磁波が反射され、且つ、それらの間で前記電磁波が共振する第１端及び第２端を含み、
前記第１端及び前記第２端は、前記中心軸線の周りで周方向に延在しており、
前記第２端を含む前記共振器の前記導波路の他端は、前記第１端の下方に配置されており、且つ、前記放出部に電磁的に結合されており、
前記共振器の前記導波路は、
前記中心軸線の周りで前記第２端に向けて前記中心軸線に対して前記径方向に延びる下部と、
前記下部の上方且つ前記中心軸線の周りで、前記第１端から前記径方向に対して反対方向に延びる上部と、
を含む層構造を有し、前記中心軸線の周りで前記第１端から前記第２端まで蛇行するように前記径方向と前記反対方向とに交互に延びている、
請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。
前記第１端及び前記第２端は、前記中心軸線の周りで周方向に延在しており、
前記第２端を含む前記共振器の前記導波路の他端は、前記第１端の下方に配置されており、且つ、前記放出部に電磁的に結合されており、
前記共振器の前記導波路は、
前記中心軸線の周りで前記第２端に向けて前記中心軸線に対して前記径方向に延びる下部と、
前記下部の上方且つ前記中心軸線の周りで、前記第１端から前記径方向に対して反対方向に延びる上部と、
を含む層構造を有し、前記中心軸線の周りで前記第１端から前記第２端まで蛇行するように前記径方向と前記反対方向とに交互に延びている、
請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項5】
前記共振器の前記導波路は、それらの中心が前記中心軸線上に位置するように配置された複数の環状導体板、前記径方向において前記共振器の外周部を構成する外周導体部、及び前記径方向において前記共振器の内周部を構成する内周導体部から構成されており、
前記複数の環状導体板は、
その外縁が前記外周導体部に固定されており、その内縁が前記内周導体部から離れている第１の環状導体板と、
その外縁が前記外周導体部から離れており、その内縁が前記内周導体部に固定された第２の環状導体板と、
を含む、
請求項４に記載のプラズマ処理装置。
前記複数の環状導体板は、
その外縁が前記外周導体部に固定されており、その内縁が前記内周導体部から離れている第１の環状導体板と、
その外縁が前記外周導体部から離れており、その内縁が前記内周導体部に固定された第２の環状導体板と、
を含む、
請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項6】
前記少なくとも一つのスリットは、前記複数の環状導体板のうち少なくとも一つの環状導体板に形成されており、
前記共振器の前記少なくとも一つのスリットの前記長手方向は、前記径方向である、
請求項５に記載のプラズマ処理装置。
前記共振器の前記少なくとも一つのスリットの前記長手方向は、前記径方向である、
請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項7】
前記少なくとも一つのスリットは、前記径方向における内端及び外端を含み、
前記内端は、前記少なくとも一つの環状導体板の内縁よりも外側に位置しており、前記外端は、前記少なくとも一つの環状導体板の外縁よりも内側に位置している、
請求項６に記載のプラズマ処理装置。
前記内端は、前記少なくとも一つの環状導体板の内縁よりも外側に位置しており、前記外端は、前記少なくとも一つの環状導体板の外縁よりも内側に位置している、
請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項8】
前記少なくとも一つのスリットの幅は、前記少なくとも一つの環状導体板の厚さの２倍以下である、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項9】
前記少なくとも一つの環状導体板には、前記少なくとも一つのスリットとして、複数のスリットが形成されており、
前記複数のスリットは、前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って配列されている、
請求項６に記載のプラズマ処理装置。
前記複数のスリットは、前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って配列されている、
請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項10】
前記複数のスリットは、前記周方向に沿って交互に配列された第１群のスリット及び第２群のスリットを含み、
前記第１群のスリットの前記長手方向に沿った長さと前記第２群のスリットの前記長手方向に沿った長さは互いに異なっている、
請求項９に記載のプラズマ処理装置。
前記第１群のスリットの前記長手方向に沿った長さと前記第２群のスリットの前記長手方向に沿った長さは互いに異なっている、
請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項11】
前記第１の環状導体板には、前記少なくとも一つのスリットとして前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って配列された複数の第１のスリットが形成されており、
前記第２の環状導体板には、前記少なくとも一つのスリットとして前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って配列された複数の第２のスリットが形成されている、
請求項６に記載のプラズマ処理装置。
前記第２の環状導体板には、前記少なくとも一つのスリットとして前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って配列された複数の第２のスリットが形成されている、
請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項12】
前記複数の第１のスリットの各々は、前記第１の環状導体板の内縁を貫通しており、
前記複数の第２のスリットの各々は、前記第２の環状導体板の外縁を貫通している、
請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
前記複数の第２のスリットの各々は、前記第２の環状導体板の外縁を貫通している、
請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項13】
前記外周導体部及び前記内周導体部のうち少なくとも一方は、複数の支柱を含み、
前記複数の支柱は、前記中心軸線が延びる方向に沿って延び、且つ、前記少なくとも一つのスリットとして複数のスリットをそれらの間に提供するよう前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って間隔をもって配列されている、
請求項５に記載のプラズマ処理装置。
前記複数の支柱は、前記中心軸線が延びる方向に沿って延び、且つ、前記少なくとも一つのスリットとして複数のスリットをそれらの間に提供するよう前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って間隔をもって配列されている、
請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項14】
前記スリットの幅は、前記共振器において共振する前記電磁波の波長の１／１００以下である、請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項15】
前記電磁波を前記共振器の前記導波路に導入するためのコネクタを更に備え、
前記コネクタは、前記中心軸線から径方向に離れた位置で前記上部に結合されている、
請求項４に記載のプラズマ処理装置。
前記コネクタは、前記中心軸線から径方向に離れた位置で前記上部に結合されている、
請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項16】
前記チャンバは、その内部において処理空間を提供しており、
前記処理空間は、前記プラズマ生成空間を含む、
請求項１～３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記処理空間は、前記プラズマ生成空間を含む、
請求項１～３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項17】
前記処理空間上に配置されたシャワープレートを更に備え、
前記放出部は、前記シャワープレートを囲むように延在している、
請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
前記放出部は、前記シャワープレートを囲むように延在している、
請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項18】
前記共振器の前記導波路に電気的に結合されており、その周波数が可変である高周波電力を発生して、前記電磁波を該導波路内に供給するように構成された高周波電源を更に備える、請求項１～３の何れか一項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】
本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
プラズマ処理装置が基板の処理において用いられている。プラズマ処理装置の一種として、ＶＨＦ波又はＵＨＦ波である高周波を用いてガスを励起させるものが知られている。下記の特許文献１は、そのようなプラズマ処理装置を開示している。特許文献１のプラズマ処理装置は、処理容器、ステージ、上部電極、導入部、及び導波部を備える。ステージは、処理容器内に設けられている。上部電極は、ステージの上方に処理容器内の空間を介して設けられている。導入部は、高周波の導入部である。導入部は、空間の横方向端部に設けられており、処理容器の中心軸線の周りで周方向に延在している。導波部は、導入部に高周波を供給するように構成されている。導波部は、導波路を提供する共振器を含む。共振器の導波路は、中心軸線の周りで周方向に延び、中心軸線が延在する方向に延び、導入部に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－９２０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、プラズマ処理装置の共振器において電磁波の伝搬方向に対して交差する方向への高調波の伝搬を抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、放出部、及び導波部を含む。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。放出部は、プラズマ生成空間に電磁波を放出するように設けられている。導波部は、放出部に電磁波を供給するように構成されている。導波部は、導波路を提供する共振器を含む。共振器は、該共振器内において共振する電磁波が導波路において伝搬する伝搬方向に沿った長手方向を有する少なくとも一つのスリットを含む。
【発明の効果】
【0006】
一つの例示的実施形態によれば、プラズマ処理装置の共振器において電磁波の伝搬方向に対して交差する方向への高調波の伝搬を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。
【図2】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の共振器及びコネクタを示す部分拡大断面図である。
【図3】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の共振器及びコネクタを示す部分拡大平面図である。
【図4】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置において採用され得る第１の環状導体板の例を示す平面図である。
【図5】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置において採用され得る第２の環状導体板の例を示す図である。
【図6】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置において採用され得る第１の環状導体板の別の例を示す図である。
【図7】別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。
【図8】更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。
【図9】更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して種々の例示的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。
【0009】
【0010】
チャンバ１０は、その内部において処理空間１０ｓを提供している。プラズマ処理装置１では、基板Ｗは、処理空間１０ｓの中で処理される。チャンバ１０は、アルミニウムのような金属から形成されており、接地されている。チャンバ１０は、側壁１０ａを有しており、その上端において開口されている。チャンバ１０及び側壁１０ａは、略円筒形状を有し得る。処理空間１０ｓは、側壁１０ａの内側に提供されている。チャンバ１０、側壁１０ａ、及び処理空間１０ｓの各々の中心軸線は、軸線ＡＸである。チャンバ１０は、その表面に耐腐食性を有する膜を有していてもよい。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウム膜、酸化フッ化イットリウム膜、フッ化イットリウム膜、酸化イットリウム、又はフッ化イットリウム等を含むセラミック膜であり得る。
【0011】
チャンバ１０の底部は、排気口１０ｅを提供している。排気口１０ｅには、排気装置が接続される。排気装置は、ドライポンプ及び／又はターボ分子ポンプのような真空ポンプと自動圧力制御弁を含み得る。
【0012】
基板支持部１２は、処理空間１０ｓの中に設けられている。基板支持部１２は、その上面の上に載置された基板Ｗを略水平に支持するように構成されている。基板支持部１２は、略円盤形状を有している。基板支持部１２の中心軸線は、軸線ＡＸである。
【0013】
上部電極１４は、基板支持部１２の上方に処理空間１０ｓを介して設けられている。上部電極１４は、金属（例えばアルミニウム）のような導体から形成されており、略円盤形状を有している。上部電極１４の中心軸線は、軸線ＡＸである。
【0014】
放出部１６は、そこからプラズマ生成空間に電磁波を放出するために設けられている。プラズマ処理装置１において、プラズマ生成空間は、処理空間１０ｓに含まれており、その中心軸線は軸線ＡＸである。プラズマ処理装置１では、放出部１６から処理空間１０ｓに放出される電磁波により、処理空間１０ｓ内のガスが励起されて、プラズマが生成される。放出部１６から処理空間１０ｓに放出される電磁波は、ＶＨＦ波又はＵＨＦ波のような高周波であり得る。放出部１６は、石英、窒化アルミニウム、又は酸化アルミニウムのような誘電体から形成されている。放出部１６は、処理空間１０ｓの横方向端部に設けられており、軸線ＡＸの周りで周方向に延在している。放出部１６は、環形状を有していてもよい。
【0015】
導波部１８は、放出部１６に電磁波を供給するように構成されている。電磁波は、後述する高周波電源２４によって発生される。電磁波は、導波部１８を介して放出部１６に伝搬し、放出部１６から処理空間１０ｓ内に導入される。導波部１８は、共振器２０を含んでいる。共振器２０の詳細については、後述する。
【0016】
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、シャワープレート２２を更に含んでいてもよい。シャワープレート２２は、アルミニウムのような金属から形成されていてもよい。放出部１６は、シャワープレート２２を囲むように延在している。放出部１６及びシャワープレート２２は、チャンバ１０の上端の開口を閉じるように配置されている。シャワープレート２２は、複数のガス孔２２ｈを提供している。複数のガス孔２２ｈは、シャワープレート２２の厚さ方向（鉛直方向）に延びており、シャワープレート２２を貫通している。
【0017】
シャワープレート２２は、上部電極１４の下に設けられている。シャワープレート２２と上部電極１４は、それらの間にガス拡散空間１４ｄを画成している。ガス拡散空間１４ｄの中心軸線は、軸線ＡＸであり得る。ガス拡散空間１４ｄには、シャワープレート２２の複数のガス孔２２ｈが接続している。また、上部電極１４は、入口１４ｈを提供している。入口１４ｈは、軸線ＡＸ上で延在していてもよい。入口１４ｈは、ガス拡散空間１４ｄに接続している。ガス拡散空間１４ｄには、ガス供給部２６が接続されている。ガス供給部２６から出力されるガスは、入口１４ｈ、ガス拡散空間１４ｄ、及び複数のガス孔２２ｈを介して処理空間１０ｓに供給される。
【0018】
プラズマ処理装置１は、高周波電源２４を更に備えていてもよい。高周波電源２４は、共振器２０の導波路に電気的に結合されており、その周波数が可変である高周波電力を発生するように構成されている。チャンバ１０内に導入される電磁波は、高周波電源２４によって発生される高周波電力に基づいて発生する。高周波電源２４は、同軸線路２８を用いて共振器２０の導波路に直結されていてもよい。即ち、高周波電源２４は、インピーダンス整合用の整合器を介さずに、共振器２０の導波路２０ｗに結合されていてもよい。
【0019】
共振器２０は、導波路２０ｗを提供している。導波路２０ｗは、金属のような導体から形成された壁（以下、「導体壁」という）によって囲まれた空洞を提供していてもよい。導波路２０ｗの導体壁は、アルミ合金、銅、ニッケル、又はステンレス等から形成されていてもよく、銀、金、又はロジウム等の低抵抗材料で被覆されていてもよい。
【0020】
共振器２０は、第１端２０１及び第２端２０２を含んでいる。第１端２０１は、共振器２０の導波路２０ｗの一端を構成している。一実施形態において、第１端２０１は、軸線ＡＸの周りで周方向に沿って延在していてもよい。
【0021】
第２端２０２は、共振器２０の導波路２０ｗの他端を構成している。共振器２０の導波路２０ｗの他端は、放出部１６に電磁的に結合されている。図１に示す例では、共振器２０の導波路２０ｗの他端は、導波部１８の導波路１８ｗを介して放出部１６に接続されている。導波路１８ｗは、上部電極１４とチャンバ１０の側壁１０ａとの間に提供されていてもよく、軸線ＡＸの周りで延在してもよい。導波路１８ｗは、誘電体で埋められていてもよい。
【0022】
共振器２０では、共振周波数を有する電磁波の基本波が、第１端２０１と第２端２０２において反射されて、第１端２０１と第２端２０２との間で共振する。一実施形態において、第２端２０２は、第１端２０１と第２端２０２との間で電磁波（基本波）を共振させるために、当該電磁波の周波数（共振周波数）において導波路２０ｗを短絡させる静電容量を有する。一実施形態において、第２端２０２は、軸線ＡＸの周りで周方向に沿って設けられていてもよい。
【0023】
第１端２０１と第２端２０２との間での共振器２０の共振器長Ｌ（第１端２０１と第２端２０２とを導波路２０ｗに沿って結んだ距離）は、下記の式（１）を満たしていてもよい。
ｎλｇ／２＜Ｌ＜（ｎ＋０．２）λｇ／２ …（１）
式（１）において、λｇは、導波路２０ｗにおける電磁波の波長である。また、ｎは、整数である。第２端２０２のリアクタンスは容量性であるので、共振器長Ｌは、式（１）で表されるように、ｎλｇ／２よりも僅かに大きい値に設定され得る。
ｎλｇ／２＜Ｌ＜（ｎ＋０．２）λｇ／２ …（１）
式（１）において、λｇは、導波路２０ｗにおける電磁波の波長である。また、ｎは、整数である。第２端２０２のリアクタンスは容量性であるので、共振器長Ｌは、式（１）で表されるように、ｎλｇ／２よりも僅かに大きい値に設定され得る。
【0024】
一実施形態において、共振器２０の導波路２０ｗは、上部２０ａ及び下部２０ｂを含む層構造を有していてもよい。下部２０ｂは、軸線ＡＸの周りで共振器２０の第２端２０２に向けて軸線ＡＸに対して径方向に延びている。上部２０ａは、下部２０ｂの上方且つ軸線ＡＸの周りで、第１端２０１から径方向に対して反対方向に延びている。即ち、上部２０ａは、第１端２０１から軸線ＡＸに近付く方向に延びている。導波路２０ｗは、軸線ＡＸの周りで第１端２０１から第２端２０２まで蛇行するように径方向とその反対方向とに交互に延びている。
【0025】
一実施形態において、導波路２０ｗは、中間部２０ｃを更に含んでいてもよい。中間部２０ｃは、上部２０ａと下部２０ｂとの間に設けられている。即ち、中間部２０ｃは、上部２０ａの下、且つ、下部２０ｂの上に設けられている。中間部２０ｃの一端は、上部２０ａにおける内側の端部、即ち、第１端２０１に対して内側の上部２０ａの端部に接続している。中間部２０ｃの他端は、下部２０ｂにおける内側の端部、即ち、第２端２０２に対して内側の下部２０ｂの端部に接続している。中間部２０ｃは、軸線ＡＸの周りで蛇行するように径方向とその反対方向とに交互に延びていてもよい。
【0026】
一実施形態において、共振器２０の導波路２０ｗは、上述の層構造を構成するために、複数の環状導体板２１０、外周導体部２１４、及び内周導体部２１６から構成されていてもよい。複数の環状導体板２１０、外周導体部２１４、及び内周導体部２１６の各々は、共振器２０の導体壁である。
【0027】
複数の環状導体板２１０は、それらの中心（又は中心軸線）が軸線ＡＸ上に位置するように配置されている。外周導体部２１４は、軸線ＡＸに対して径方向において共振器２０の外周部を構成しており、略円筒形状を有している。内周導体部２１６は、軸線ＡＸに対して径方向において共振器２０の内周部を構成しており、略円筒形状を有している。内周導体部２１６は、外周導体部２１４に対して内側に設けられている。
【0028】
一実施形態において、複数の環状導体板２１０は、一つ以上の第１の環状導体板２１１及び一つ以上の第２の環状導体板２１２を含んでいてもよい。図１に示す例では、複数の環状導体板２１０は、複数の第１の環状導体板２１１及び複数の第２の環状導体板２１２を含んでいる。
【0029】
複数の第１の環状導体板２１１の各々の外縁は、外周導体部２１４に固定されている。複数の第１の環状導体板２１１の各々の内縁は、内周導体部２１６から離れている。複数の第２の環状導体板２１２の各々の外縁は、外周導体部２１４から離れている。複数の第２の環状導体板２１２の各々の内縁は、内周導体部２１６に固定されている。複数の第１の環状導体板２１１と複数の第２の環状導体板２１２は、軸線ＡＸが延びる方向（以下、鉛直方向という）に沿って交互に配列されている。
【0030】
かかる層構造を有する共振器２０において共振周波数を有する電磁波の伝搬方向は、軸線ＡＸに対して径方向及び当該径方向に対して反対方向を含む。また、共振器２０において共振周波数を有する電磁波の伝搬方向は、内周導体部２１６に沿った領域及び外周導体部２１４に沿った領域では、鉛直方向を含む。
【0031】
一実施形態において、第２端２０２は、誘電体から形成さていてもよく、下部２０ｂを構成する上側導体壁と下側導体壁（図１の例では上部電極１４）との間に介在する環状の板であってもよい。電磁波を第１端２０１と第２端２０２との間で共振させるために、第２端２０２は、電磁波に対して下部２０ｂにおける導波路２０ｗのインピーダンスよりも低いインピーダンスを有しており、したがって、大きな静電容量を有する。このため、第２端２０２を構成する環状の板の厚さＨｄは、軸線ＡＸが延びる垂直方向における下部２０ｂの長さＨｂ（又は下部２０ｂの高さ）よりも小さい。なお、長さＨｂは、下部２０ｂにおける導波路２０ｗの垂直方向における長さであり、下部２０ｂを構成する一対の導体壁（上側導体壁と下側導体壁）の間の鉛直方向における距離である。
【0032】
一実施形態において、厚さＨｄ及び長さＨｂは、下記の式（２）又は式（３）を満たしてもよい。
なお、εｒは、第２端２０２を構成する誘電体の比誘電率である。
【数1】
【数2】
なお、εｒは、第２端２０２を構成する誘電体の比誘電率である。
【0033】
共振器２０では、共振器２０の第２端２０２から電磁波を放出部１６に供給し、且つ、第１端２０１と第２端２０２で電磁波を共振させる。このため、第２端２０２の反射係数Γの絶対値は、１よりも小さく、且つ、１に近い大きい値を有する。反射係数Γは、第１端２０１より下側からの反射がないと仮定すると、近似的に下記の式（４）で表される。反射係数Γの絶対値が、１よりも小さく、０．８よりも大きい場合には、式（４）から式（２）が導かれる。反射係数Γの絶対値が、１よりも小さく、０．９よりも大きい場合には、式（４）から式（３）が導かれる。
【数3】
【0034】
一実施形態において、長さＨｂは、垂直方向における中間部２０ｃの長さＨＣ（又は中間部２０ｃの高さ）よりも長くてもよい。長さＨＣは、中間部２０ｃにおける導波路２０ｗの垂直方向における長さであり、中間部２０ｃにおいて導波路２０ｗを構成する一対の導体壁（上側導体壁と下側導体壁）の間の鉛直方向における距離である。この実施形態においては、厚さＨｄが大きくても、長さＨｂに対して厚さＨｄを相対的に小さくすることができる。したがって、第２端２０２のインピーダンスを下部２０ｂにおける導波路２０ｗのインピーダンスよりも低いインピーダンスに設定しつつ、第２端２０２を構成する環状の板の厚さを確保することができる。
【0035】
一実施形態において、放出部１６において処理空間１０ｓに露出している領域の径方向の長さＬ１６は、厚さＨｄよりも大きくてもよい。この場合には、プラズマ着火前後における電磁波の共振周波数の変化を小さくすることが可能である。
【0036】
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、電磁波を導波路２０ｗに導入するためにコネクタ４０を更に備えていてもよい。コネクタ４０は、同軸線路２８の一部である。高周波電源２４は、同軸線路２８及びコネクタ４０を介して、上部２０ａに結合されている。コネクタ４０は、軸線ＡＸから径方向に離れた位置で上部２０ａに結合されていてもよい。コネクタ４０の詳細については後述する。
【0037】
軸線ＡＸが延びる方向、即ち垂直方向における上部２０ａの長さＨａ（又は上部２０ａの高さ）は、導波路２０ｗの他の部分の垂直方向における長さより長くてもよい。図１に示す例では、長さＨａは、長さＨｂ及び長さＨｃよりも長い。なお、長さＨａは、上部２０ａの一対の導体壁（上側導体壁と下側導体壁）の間の鉛直方向における距離である。上部２０ａのリアクタンスは、上部２０ａの長さＨａにより変化する。したがって、上部２０ａの長さＨａに応じて、共振器長Ｌを調整することが可能である。
【0038】
以下、図１と共に図２及び図３を参照して、コネクタ４０の構造の例について説明する。図２は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の共振器及びコネクタを示す部分拡大断面図である。図３は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の共振器及びコネクタを示す部分拡大平面図である。図３においては、一対の押さえ部材のうち一方が部分的に破断された状態が示されている。
【0039】
コネクタ４０は、上述したように上部２０ａにおいて導波路２０ｗと結合されている。コネクタ４０は、軸線ＡＸに対して径方向に沿って移動可能に構成されていてもよい。この場合には、コネクタ４０が共振器２０に結合する位置を、電磁波の反射を抑制することが可能な位置（例えば、無反射の位置）に調整することが可能である。
【0040】
一実施形態において、コネクタ４０は、同軸コネクタであってもよい。この場合において、コネクタ４０は、中心導体４１、外側導体４２、スペーサ４３、結合ロッド４４、及び一つ以上のコンタクト部材４５を含んでいてもよい。
【0041】
中心導体４１は、棒状をなしている。中心導体４１は、高周波電源２４に電気的に接続される。外側導体４２は、円筒形状を有している。中心導体４１は、外側導体４２と同軸状に設けられている。スペーサ４３は、ポリテトラフルオロエチレンのような絶縁体材料から形成されている。スペーサ４３は、中心導体４１と外側導体４２との間に介在している。
【0042】
上部２０ａの上側導体壁２０３ａには、上部２０ａの空洞に接続する貫通孔２０３ｈが形成されている。貫通孔２０３ｈは、軸線ＡＸに対して径方向に長く延びている。上側導体壁２０３ａは、貫通孔２０３ｈの両側に支持面２０３ｓを提供している。支持面２０３ｓは、上方を向いている。
【0043】
結合ロッド４４は、中心導体４１の下端に結合している。結合ロッド４４は、貫通孔２０３ｈを通って下方に延びている。一つ以上のコンタクト部材４５は、結合ロッド４４の下端に設けられている。一つ以上のコンタクト部材４５は、上部２０ａの下側導体壁２０３ｂ（即ち、後述の複数の第１の環状導体板２１１のうち最も高い位置で延在する第１の環状導体板２１１）に弾性的に接触し得る。一実施形態において、コネクタ４０は、一つ以上のコンタクト部材４５が結合ロッド４４から脱落することを防止するために、マグネット４６を結合ロッド４４内に内蔵していてもよい。
【0044】
一実施形態において、コネクタ４０は、一つ以上のコンタクト部材４５として、複数のコンタクトプローブを含んでいてもよい。複数のコンタクトプローブの各々は、バレル、当該バレルの内孔の中に配置されたスプリング、当該バレルの内孔から下方に延び当該スプリングによって下方に付勢されるプランジャを含む。複数のコンタクトプローブは、結合ロッド４４の中心軸線の周りで周方向に沿って配列されていてもよい。或いは、コネクタ４０は、一つ以上のコンタクト部材４５として、スパイラルスプリングガスケット又は斜め巻コイルスプリングを有していてもよい。
【0045】
外側導体４２は、支持面２０３ｓに接触している。外側導体４２は、支持面２０３ｓ上で径方向に沿って移動可能である。したがって、コネクタ４０は、高周波電力の反射を抑制するよう、その径方向における上部２０ａとの結合位置を調整することが可能である。
【0046】
コネクタ４０の径方向における位置が設定された状態で、外側導体４２は、支持面２０３ｓと一対の押さえ部材５０の各々との間で挟持されてもよい。一対の押さえ部材５０の各々は、例えば板状をなしている。一対の押さえ部材５０は、複数のボルトを用いて上側導体壁２０３ａに固定される。また、貫通孔２０３ｈからの電磁波の漏れを防止すべく一つ以上のカバー５２が、貫通孔２０３ｈを覆うように配置されてもよく、支持面２０３ｓと一対の押さえ部材５０の各々との間で挟持されてもよい。
【0047】
一実施形態において、外側導体４２は、第１部材４２ａ及び第２部材４２ｂを含んでいてもよい。第１部材４２ａは、第２部材４２ｂ上に設けられており、第２部材４２ｂに固定されている。第１部材４２ａは、筒形状を有している。スペーサ４３は、第１部材４２ａと中心導体４１との間に設けられている。第２部材４２ｂは、板状をなしており、第１部材４２ａの内孔に連続する貫通孔を提供している。第２部材４２ｂは、支持面２０３ｓと一対の押さえ部材５０の各々との間で挟持される。
【0048】
以上説明したプラズマ処理装置１では、第１端２０１と第２端２０２との間で電磁波の共振が促進される。また、第１端２０１と第２端２０２によれば、周方向に均一な電磁波の共振が促進される。共振した電磁波は、共振器２０の第２端２０２を通って放出部１６から処理空間１０ｓに放出される。したがって、プラズマ処理装置１によれば、第１端２０１と第２端２０２との間で共振した電磁波により、プラズマが効率的に生成される。
【0049】
なお、第２端２０２は、軸線ＡＸの周りで周方向に沿って配列された複数のコンデンサから構成されていてもよい。複数のコンデンサの各々は、その一対の電極のうち一方が、下部２０ｂの上側導体壁に接続され、且つ、その一対の電極のうち他方が、下部２０ｂの下側導体壁に接続されるように、配置される。複数のコンデンサは、等間隔に配置されていてもよい。或いは、第２端２０２は、軸線ＡＸの周りで周方向に沿って複数の間隙と交互に配列される導体から構成されていてもよい。
【0050】
以下、図４～図６を参照して、共振器２０の更なる詳細について説明する。図４は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置において採用され得る第１の環状導体板の例を示す平面図である。図５は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置において採用され得る第２の環状導体板の例を示す図である。図６は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置において採用され得る第１の環状導体板の別の例を示す図である。
【0051】
共振器２０は、少なくとも一つのスリット２０ｓを含む。一実施形態において、共振器２０は、複数のスリット２０ｓを含む。複数のスリット２０ｓの各々は、長手方向を有する。複数のスリット２０ｓの長手方向は、共振器２０の内部において共振する電磁波（共振周波数を有する基本波）の伝搬方向に沿った方向である。プラズマ処理装置１では、複数のスリット２０ｓの長手方向は、径方向である。複数のスリット２０ｓの各々は、それが形成されている環状導体板２１０の厚さの２倍以下の幅を有する。なお、複数のスリット２０ｓの各々の幅は、長手方向に直交する短手方向における長さである。
【0052】
複数のスリット２０ｓは、複数の第１のスリット２１１ｓ及び複数の第２のスリット２１２ｓを含んでいてもよい。複数の第１のスリット２１１ｓは、複数の第１の環状導体板２１１のうち少なくとも一つ又は複数の第１の環状導体板２１１の各々に形成されている。図４に示すように、複数の第１のスリット２１１ｓは、軸線ＡＸの周りで周方向に沿って配列されている。複数の第１のスリット２１１ｓの各々は、図４に示すように、それが形成されている第１の環状導体板２１１の内縁２１１ａを貫通していてもよい。この場合には、第１の環状導体板２１１は、その外縁２１１ｂを含む外縁領域２１１ｃにおいて外周導体部２１４に固定されているものの、その内縁２１１ａにおいて、容易に伸縮し得る。したがって、第１の環状導体板２１１の温度が変化しても、第１の環状導体板２１１における応力の発生及び歪みの発生が抑制される。
【0053】
複数の第２のスリット２１２ｓは、複数の第２の環状導体板２１２のうち少なくとも一つ又は複数の第２の環状導体板２１２の各々に形成されている。図５に示すように、複数の第２のスリット２１２ｓは、軸線ＡＸの周りで周方向に沿って配列されている。複数の第２のスリット２１２ｓの各々は、図５に示すように、それが形成されている第２の環状導体板２１２の外縁２１２ｂを貫通していてもよい。この場合には、第２の環状導体板２１２は、その内縁２１２ａを含む内縁領域２１２ｄにおいて内周導体部２１６に固定されているものの、その外縁２１２ｂにおいて、容易に伸縮し得る。したがって、第２の環状導体板２１２の温度が変化しても、第２の環状導体板２１２における応力の発生及び歪みの発生が抑制される。
【0054】
周方向に沿って配列されている複数の第２のスリット２１２ｓは、第１群のスリット及び第２群のスリットを含んでいてもよい。図５に示すように、第１群のスリットの長手方向に沿った長さと第２群のスリットの長手方向に沿った長さは互いに異なっており、第１群のスリット及び第２群のスリットは、周方向に沿って交互に配列されている。
【0055】
なお、周方向に沿って配列されている複数の第１のスリット２１１ｓも、第１群のスリット及び第２群のスリットを含んでいてもよい。この場合にも、第１群のスリットの長手方向に沿った長さと第２群のスリットの長手方向に沿った長さは互いに異なっており、第１群のスリット及び第２群のスリットは、周方向に沿って交互に配列される。
【0056】
図６に示すように、別の例において、複数の第２のスリット２１２ｓの各々は、それが形成されている第２の環状導体板２１２の内縁及び外縁を貫通していなくてもよい。即ち、複数の第２のスリット２１２ｓの各々の径方向における内端は、対応の第２の環状導体板２１２の内縁２１２ａに対して外側に位置していてもよい。また、複数の第２のスリット２１２ｓの各々の径方向における外端は、対応の第２の環状導体板２１２の外縁２１２ｂに対して内側に位置していてもよい。なお、複数の第１のスリット２１１ｓの各々も、それが形成されている第１の環状導体板２１１の内縁及び外縁を貫通していなくてもよい。この場合には、層構造を有する導波路２０ｗにおいて上層と下層との間での電磁波の干渉が抑制される。
【0057】
複数のスリット２０ｓは、電磁波（即ち、共振周波数を有する電磁波）の伝搬方向に交差する方向に沿った高調波の伝搬を妨げる。したがって、電磁波の伝搬方向に交差する方向に沿った不均一な高調波のモードの発生が抑制される。プラズマ処理装置１では、複数のスリット２０ｓは、共振器２０において高周波電流が径方向に沿って流れることを妨げない。即ち、複数のスリット２０ｓは、電磁波（即ち、共振周波数を有する電磁波）の伝搬を妨げない。一方、複数のスリット２０ｓは、周方向に沿った高調波の伝搬を妨げる。したがって、プラズマ処理装置１によれば、周方向に沿った不均一な高調波のモードの発生が抑制される。故に、プラズマ処理装置１によれば、周方向において均一なプラズマが形成され得る。
【0058】
以下、図７を参照して別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図７は、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。以下、図７に示すプラズマ処理装置１Ｂについて、プラズマ処理装置１に対する相違点の観点から説明する。
【0059】
プラズマ処理装置１Ｂでは、複数のスリット２０ｓは、複数の環状導体板２１０ではなく、外周導体部２１４及び内周導体部２１６において提供されている。但し、プラズマ処理装置１Ｂにおいても、プラズマ処理装置１と同様に、複数のスリット２０ｓが複数の環状導体板２１０のうち少なくとも一つにも形成されていてもよい。
【0060】
外周導体部２１４は、複数の支柱２１４ｐを含む。複数の支柱２１４ｐは、金属のような導体から形成されている。複数の支柱２１４ｐは、軸線ＡＸが延びる方向（即ち、鉛直方向）に沿って延びている。複数の支柱２１４ｐは、軸線ＡＸの周りで周方向に沿って間隔をもって配列されている。即ち、複数の支柱２１４ｐは、複数の間隙２１４ｓと複数の支柱２１４ｐが軸線ＡＸの周りで周方向に沿って交互に配列されるように、設けられている。複数の間隙２１４ｓの各々は、軸線ＡＸが延びる方向に沿った長手方向を有する。プラズマ処理装置１Ｂにおいて、複数のスリット２０ｓは、複数の間隙２１４ｓを含む。複数の間隙２１４ｓの各々の幅は、共振器２０において共振する電磁波（共振周波数を有する基本波）の波長の１／１００以下であり得る。
【0061】
複数の支柱２１４ｐの各々は、鉛直方向に沿って整列された複数の部位に分割されている。複数の支柱２１４ｐの各々の複数の部位は、鉛直方向に沿って複数の第１の環状導体板２１１と交互に配列されている。複数の支柱２１４ｐの各々の複数の部位、複数の第１の環状導体板２１１、及び上側導体壁２０３ａは、互いに導通するように固定されている。
【0062】
一実施形態において、複数の支柱２１４ｐの各々の複数の部位の各々は筒形状を有している。複数の支柱２１４ｐの各々の複数の部位の中には、ボルト２１４ｂが通されている。ボルト２１４ｂの下端は、複数の第１の環状導体板２１１のうち最も低い位置で延在する第１の環状導体板２１１に形成されたねじ穴に螺合されている。ボルト２１４ｂの上端は、上側導体壁２０３ａの上方に位置している。ボルト２１４ｂの上端には、ナット２１４ｎが螺合されている。ナット２１４ｎは、上側導体壁２０３ａを、ワッシャ２１４ｗを介して押圧して、複数の支柱２１４ｐの各々の複数の部位、複数の第１の環状導体板２１１、及び上側導体壁２０３ａを互いに固定している。
【0063】
内周導体部２１６は、複数の支柱２１６ｐを含む。複数の支柱２１６ｐは、金属のような導体から形成されている。複数の支柱２１６ｐは、軸線ＡＸが延びる方向（即ち、鉛直方向）に沿って延びている。複数の支柱２１６ｐは、軸線ＡＸの周りで周方向に沿って間隔をもって配列されている。即ち、複数の支柱２１６ｐは、複数の間隙２１６ｓと複数の支柱２１６ｐが軸線ＡＸの周りで周方向に沿って交互に配列されるように、設けられている。複数の間隙２１６ｓの各々は、軸線ＡＸが延びる方向に沿った長手方向を有する。プラズマ処理装置１Ｂにおいて、複数のスリット２０ｓは、複数の間隙２１６ｓを含む。複数の間隙２１６ｓの各々の幅は、共振器２０において共振する電磁波（共振周波数を有する基本波）の波長の１／１００以下であり得る。
【0064】
複数の支柱２１６ｐの各々は、鉛直方向に沿って整列された複数の部位に分割されている。複数の支柱２１６ｐの各々の複数の部位は、鉛直方向に沿って複数の第２の環状導体板２１２と交互に配列されている。複数の支柱２１６ｐの各々の複数の部位、複数の第２の環状導体板２１２、及び上側導体壁２０３ａは、互いに導通するように固定されている。
【0065】
一実施形態において、複数の支柱２１６ｐの各々の複数の部位の各々は筒形状を有している。複数の支柱２１６ｐの各々の複数の部位の中には、ボルト２１６ｂが通されている。ボルト２１６ｂの下端は、上部電極１４に形成されたねじ穴に螺合されている。ボルト２１６ｂの上端は、上側導体壁２０３ａの上方に位置している。ボルト２１６ｂの上端には、ナット２１６ｎが螺合されている。ナット２１６ｎは、上側導体壁２０３ａを、ワッシャ２１６ｗを介して押圧して、複数の支柱２１６ｐの各々の複数の部位、複数の第２の環状導体板２１２、及び上側導体壁２０３ａを互いに固定している。
【0066】
プラズマ処理装置１Ｂにおいても、複数のスリット２０ｓは、共振器２０において高周波電流が径方向に沿って流れることを妨げない。即ち、複数のスリット２０ｓは、電磁波（即ち、共振周波数を有する電磁波）の伝搬を妨げない。一方、複数のスリット２０ｓは、周方向に沿った高調波の伝搬を妨げる。したがって、プラズマ処理装置１Ｂによれば、周方向に沿った不均一な高調波のモードの発生が抑制される。故に、プラズマ処理装置１Ｂによれば、周方向において均一なプラズマが形成され得る。
【0067】
以下、図８を参照して更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図８は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。以下、図８に示すプラズマ処理装置１Ｃについて、プラズマ処理装置１Ｂに対する相違点の観点から説明する。
【0068】
プラズマ処理装置１Ｃでは、共振器２０は、冷却板２０３ｃを更に含んでいる。冷却板２０３ｃは、上側導体壁２０３ａの上方で延在している。上側導体壁２０３ａの内縁及び外縁はそれぞれ、内周導体部２１６及び外周導体部２１４に固定されている。プラズマ処理装置１Ｃでは、コネクタ４０の一つ以上のコンタクト部材４５は、第１の環状導体板２１１に接触している。
【0069】
プラズマ処理装置１Ｃでは、冷媒流路２３０が冷却板２０３ｃの中に形成されている。冷媒流路２３０には、チラーユニットから冷媒が供給される。プラズマ処理装置１Ｃでは、冷却板２０３ｃが冷媒により冷却される。したがって、電子部品等のような高温環境下に配置されることが適さない部品を、冷却板２０３ｃ上に配置することが可能である。
【0070】
プラズマ処理装置１Ｃでは、コイルばね２１４ｃが、ボルト２１４ｂの周り、且つ、上側導体壁２０３ａと冷却板２０３ｃとの間に設けられている。コイルばね２１４ｃにより、共振器２０の温度が変化しても、複数の支柱２１４ｐの各々の複数の部位、複数の第１の環状導体板２１１、及び上側導体壁２０３ａの互いの導通がより確実に確保される。
【0071】
また、プラズマ処理装置１Ｃでは、コイルばね２１６ｃが、ボルト２１６ｂの周り、且つ、上側導体壁２０３ａと冷却板２０３ｃとの間に設けられている。コイルばね２１６ｃにより、共振器２０の温度が変化しても、複数の支柱２１６ｐの各々の複数の部位、複数の第２の環状導体板２１２、及び上側導体壁２０３ａの互いの導通がより確実に確保される。
【0072】
以下、図９を参照して更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図９は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。以下、図９に示すプラズマ処理装置１Ｄについて、プラズマ処理装置１Ｂに対する相違点の観点から説明する。
【0073】
プラズマ処理装置１Ｄは、チャンバ１０、基板支持部１２、放出部１６、及び導波部１８に加えて、第１電極３１及び第２電極３２を備えている。
【0074】
第１電極３１は、処理空間１０ｓの上方に設けられている。第１電極３１は、金属（例えばアルミニウム）のような導体から形成されており、略円盤形状を有している。第１電極３１の中心軸線は、軸線ＡＸである。第１電極３１は、後述するプラズマ生成空間ＰＳにガスを導入するための複数のガス孔３１ｈを提供していてもよい。複数のガス孔３１ｈは、第１電極３１の厚さ方向（鉛直方向）に延びており、第１電極３１を貫通している。
【0075】
第２電極３２は、処理空間１０ｓの上方且つ第１電極３１の下方に設けられている。第２電極３２は、第１電極３１と略平行に延在していてもよい。第２電極３２は、金属（例えばアルミニウム）のような導体から形成されており、略円盤形状を有している。第２電極３２の中心軸線は、軸線ＡＸである。第２電極３２は、チャンバ１０の上端開口を閉じている。即ち、第２電極３２は、処理空間１０ｓを上方から画成している。
【0076】
第２電極３２は、第１電極３１と第２電極３２との間にプラズマ生成空間ＰＳを提供している。プラズマ生成空間ＰＳの中心軸線は、軸線ＡＸである。プラズマ生成空間ＰＳでは、放出部１６から放出される電磁波によりガスからプラズマが生成される。第２電極３２は、プラズマ生成空間ＰＳ内のプラズマから活性種を処理空間１０ｓに導くために、複数の貫通孔３２ｈを提供している。複数の貫通孔３２ｈは、第２電極３２の厚さ方向（鉛直方向）に延びており、第２電極３２を貫通している。複数の貫通孔３２ｈの断面積は、活性種が複数の貫通孔３２ｈを通過するときに失活することを抑制するよう設定されており、比較的大きい。
【0077】
プラズマ処理装置１Ｄにおいて、放出部１６は、プラズマ生成空間ＰＳにおけるプラズマの生成のために、プラズマ生成空間ＰＳに電磁波を放出するように構成されている。放出部１６は、プラズマ生成空間ＰＳを囲むように軸線ＡＸの周りで周方向に延在していてもよい。放出部１６は、リング形状を有していてもよい。放出部１６は、第１電極３１の周縁部と第２電極３２の周縁部との間で挟持されていてもよい。プラズマ処理装置１Ｄにおいて、電磁波は、共振器２０を通って放出部１６に伝搬し、放出部１６からプラズマ生成空間ＰＳ内に導入される。
【0078】
プラズマ処理装置１Ｄは、蓋体３３を更に備えていてもよい。蓋体３３は、第１電極３１上に設けられている。蓋体３３は、アルミニウムのような導体から形成されており、略円盤形状を有している。蓋体３３の中心軸線は、軸線ＡＸである。
【0079】
蓋体３３は、第１電極３１と蓋体３３との間に、ガス拡散空間３３ｄを提供している。ガス拡散空間３３ｄには、ガス供給部２６が接続されている。ガス供給部２６から出力されるガスは、ガス拡散空間３３ｄ及び複数のガス孔３１ｈを介してプラズマ生成空間ＰＳに供給される。
【0080】
プラズマ処理装置１Ｄにおいても、導波部１８は共振器２０を含んでいる。プラズマ処理装置１Ｄにおいて、共振器２０の第２端２０２は、放出部１６と共振器２０の導波路２０ｗの境界である。
【0081】
複数のスリット２０ｓを有する共振器２０は、処理空間１０ｓ内においてプラズマを生成する装置のみならず、プラズマ処理装置１Ｄのように処理空間１０ｓから離れたプラズマ生成空間ＰＳにおいてプラズマを生成する装置においても採用され得る。
【0082】
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
【0083】
例えば、プラズマ処理装置１Ｂ、１Ｃ、及び１Ｄの各々においては、外周導体部２１４及び内周導体部２１６のうち一方だけが、複数のスリット２０ｓを提供していてもよい。即ち、外周導体部２１４及び内周導体部２１６のうち一方だけが、複数の支柱から構成されていてもよい。この場合には、外周導体部２１４及び内周導体部２１６のうち他方は、筒状の導体壁から形成され得る。
【0084】
ここで、本開示に含まれる種々の例示的実施形態を、以下の［Ｅ１］～［Ｅ１８］に記載する。
【0085】
［Ｅ１］
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
プラズマ生成空間に電磁波を放出するように設けられた放出部と、
前記放出部に前記電磁波を供給するように構成された導波部と、
を備え、
前記導波部は、導波路を提供する共振器を含み、
前記共振器は、該共振器内において共振する前記電磁波が前記導波路において伝搬する伝搬方向に沿った長手方向を有する少なくとも一つのスリットを含む、
プラズマ処理装置。
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
プラズマ生成空間に電磁波を放出するように設けられた放出部と、
前記放出部に前記電磁波を供給するように構成された導波部と、
を備え、
前記導波部は、導波路を提供する共振器を含み、
前記共振器は、該共振器内において共振する前記電磁波が前記導波路において伝搬する伝搬方向に沿った長手方向を有する少なくとも一つのスリットを含む、
プラズマ処理装置。
【0086】
［Ｅ２］
前記放出部は、前記プラズマ生成空間の横方向端部に設けられており、前記プラズマ生成空間の中心軸線の周りで周方向に延在しており、
前記共振器は、前記導波路において前記電磁波を前記中心軸線に対して径方向、該径方向に対して反対方向、及び前記中心軸線が延びる方向に伝搬するように構成されており、
前記共振器の前記少なくとも一つのスリットの前記長手方向は、前記径方向又は前記中心軸線が延びる方向である、
Ｅ１に記載のプラズマ処理装置。
前記放出部は、前記プラズマ生成空間の横方向端部に設けられており、前記プラズマ生成空間の中心軸線の周りで周方向に延在しており、
前記共振器は、前記導波路において前記電磁波を前記中心軸線に対して径方向、該径方向に対して反対方向、及び前記中心軸線が延びる方向に伝搬するように構成されており、
前記共振器の前記少なくとも一つのスリットの前記長手方向は、前記径方向又は前記中心軸線が延びる方向である、
Ｅ１に記載のプラズマ処理装置。
【0087】
［Ｅ３］
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
プラズマ生成空間に電磁波を放出するように設けられており、前記プラズマ生成空間の中心軸線の周りで周方向に延在する、放出部と、
前記放出部に前記電磁波を供給するように構成された導波部と、
を備え、
前記導波部は、導波路を提供する共振器を含み、
前記共振器は、
該共振器内において共振する前記電磁波の前記導波路における伝搬方向が前記中心軸線に対して径方向及び該径方向に対して反対方向であるように構成されており、
前記周方向に交差する方向に沿った長手方向を有する少なくとも一つのスリットを含む、
プラズマ処理装置。
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
プラズマ生成空間に電磁波を放出するように設けられており、前記プラズマ生成空間の中心軸線の周りで周方向に延在する、放出部と、
前記放出部に前記電磁波を供給するように構成された導波部と、
を備え、
前記導波部は、導波路を提供する共振器を含み、
前記共振器は、
該共振器内において共振する前記電磁波の前記導波路における伝搬方向が前記中心軸線に対して径方向及び該径方向に対して反対方向であるように構成されており、
前記周方向に交差する方向に沿った長手方向を有する少なくとも一つのスリットを含む、
プラズマ処理装置。
【0088】
［Ｅ４］
前記共振器は、それらにおいて前記電磁波が反射され、且つ、それらの間で前記電磁波が共振する第１端及び第２端を含み、
前記第１端及び前記第２端は、前記中心軸線の周りで周方向に延在しており、
前記第２端を含む前記共振器の前記導波路の他端は、前記第１端の下方に配置されており、且つ、前記放出部に電磁的に結合されており、
前記共振器の前記導波路は、
前記中心軸線の周りで前記第２端に向けて前記中心軸線に対して前記径方向に延びる下部と、
前記下部の上方且つ前記中心軸線の周りで、前記第１端から前記径方向に対して反対方向に延びる上部と、
を含む層構造を有し、前記中心軸線の周りで前記第１端から前記第２端まで蛇行するように前記径方向と前記反対方向とに交互に延びている、
Ｅ２又はＥ３に記載のプラズマ処理装置。
前記共振器は、それらにおいて前記電磁波が反射され、且つ、それらの間で前記電磁波が共振する第１端及び第２端を含み、
前記第１端及び前記第２端は、前記中心軸線の周りで周方向に延在しており、
前記第２端を含む前記共振器の前記導波路の他端は、前記第１端の下方に配置されており、且つ、前記放出部に電磁的に結合されており、
前記共振器の前記導波路は、
前記中心軸線の周りで前記第２端に向けて前記中心軸線に対して前記径方向に延びる下部と、
前記下部の上方且つ前記中心軸線の周りで、前記第１端から前記径方向に対して反対方向に延びる上部と、
を含む層構造を有し、前記中心軸線の周りで前記第１端から前記第２端まで蛇行するように前記径方向と前記反対方向とに交互に延びている、
Ｅ２又はＥ３に記載のプラズマ処理装置。
【0089】
［Ｅ５］
前記共振器の前記導波路は、それらの中心が前記中心軸線上に位置するように配置された複数の環状導体板、前記径方向において前記共振器の外周部を構成する外周導体部、及び前記径方向において前記共振器の内周部を構成する内周導体部から構成されており、
前記複数の環状導体板は、
その外縁が前記外周導体部に固定されており、その内縁が前記内周導体部から離れている第１の環状導体板と、
その外縁が前記外周導体部から離れており、その内縁が前記内周導体部に固定された第２の環状導体板と、
を含む、
Ｅ４に記載のプラズマ処理装置。
前記共振器の前記導波路は、それらの中心が前記中心軸線上に位置するように配置された複数の環状導体板、前記径方向において前記共振器の外周部を構成する外周導体部、及び前記径方向において前記共振器の内周部を構成する内周導体部から構成されており、
前記複数の環状導体板は、
その外縁が前記外周導体部に固定されており、その内縁が前記内周導体部から離れている第１の環状導体板と、
その外縁が前記外周導体部から離れており、その内縁が前記内周導体部に固定された第２の環状導体板と、
を含む、
Ｅ４に記載のプラズマ処理装置。
【0090】
［Ｅ６］
前記少なくとも一つのスリットは、前記複数の環状導体板のうち少なくとも一つの環状導体板に形成されており、
前記共振器の前記少なくとも一つのスリットの前記長手方向は、前記径方向である、
Ｅ５に記載のプラズマ処理装置。
前記少なくとも一つのスリットは、前記複数の環状導体板のうち少なくとも一つの環状導体板に形成されており、
前記共振器の前記少なくとも一つのスリットの前記長手方向は、前記径方向である、
Ｅ５に記載のプラズマ処理装置。
【0091】
［Ｅ７］
前記少なくとも一つのスリットは、前記径方向における内端及び外端を含み、
前記内端は、前記少なくとも一つの環状導体板の内縁よりも外側に位置しており、前記外端は、前記少なくとも一つの環状導体板の外縁よりも内側に位置している、
Ｅ６に記載のプラズマ処理装置。
前記少なくとも一つのスリットは、前記径方向における内端及び外端を含み、
前記内端は、前記少なくとも一つの環状導体板の内縁よりも外側に位置しており、前記外端は、前記少なくとも一つの環状導体板の外縁よりも内側に位置している、
Ｅ６に記載のプラズマ処理装置。
【0092】
［Ｅ８］
前記少なくとも一つのスリットの幅は、前記少なくとも一つの環状導体板の厚さの２倍以下である、Ｅ６又はＥ７に記載のプラズマ処理装置。
前記少なくとも一つのスリットの幅は、前記少なくとも一つの環状導体板の厚さの２倍以下である、Ｅ６又はＥ７に記載のプラズマ処理装置。
【0093】
［Ｅ９］
前記少なくとも一つの環状導体板には、前記少なくとも一つのスリットとして、複数のスリットが形成されており、
前記複数のスリットは、前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って配列されている、
Ｅ６～Ｅ８の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記少なくとも一つの環状導体板には、前記少なくとも一つのスリットとして、複数のスリットが形成されており、
前記複数のスリットは、前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って配列されている、
Ｅ６～Ｅ８の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【0094】
［Ｅ１０］
前記複数のスリットは、前記周方向に沿って交互に配列された第１群のスリット及び第２群のスリットを含み、
前記第１群のスリットの前記長手方向に沿った長さと前記第２群のスリットの前記長手方向に沿った長さは互いに異なっている、
Ｅ９に記載のプラズマ処理装置。
前記複数のスリットは、前記周方向に沿って交互に配列された第１群のスリット及び第２群のスリットを含み、
前記第１群のスリットの前記長手方向に沿った長さと前記第２群のスリットの前記長手方向に沿った長さは互いに異なっている、
Ｅ９に記載のプラズマ処理装置。
【0095】
［Ｅ１１］
前記第１の環状導体板には、前記少なくとも一つのスリットとして前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って配列された複数の第１のスリットが形成されており、
前記第２の環状導体板には、前記少なくとも一つのスリットとして前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って配列された複数の第２のスリットが形成されている、
Ｅ６～Ｅ１０の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記第１の環状導体板には、前記少なくとも一つのスリットとして前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って配列された複数の第１のスリットが形成されており、
前記第２の環状導体板には、前記少なくとも一つのスリットとして前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って配列された複数の第２のスリットが形成されている、
Ｅ６～Ｅ１０の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【0096】
［Ｅ１２］
前記複数の第１のスリットの各々は、前記第１の環状導体板の内縁を貫通しており、
前記複数の第２のスリットの各々は、前記第２の環状導体板の外縁を貫通している、
Ｅ１１に記載のプラズマ処理装置。
前記複数の第１のスリットの各々は、前記第１の環状導体板の内縁を貫通しており、
前記複数の第２のスリットの各々は、前記第２の環状導体板の外縁を貫通している、
Ｅ１１に記載のプラズマ処理装置。
【0097】
［Ｅ１３］
前記外周導体部及び前記内周導体部のうち少なくとも一方は、複数の支柱を含み、
前記複数の支柱は、前記中心軸線が延びる方向に沿って延び、且つ、前記少なくとも一つのスリットとして複数のスリットをそれらの間に提供するよう前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って間隔をもって配列されている、
Ｅ５に記載のプラズマ処理装置。
前記外周導体部及び前記内周導体部のうち少なくとも一方は、複数の支柱を含み、
前記複数の支柱は、前記中心軸線が延びる方向に沿って延び、且つ、前記少なくとも一つのスリットとして複数のスリットをそれらの間に提供するよう前記中心軸線の周りで前記周方向に沿って間隔をもって配列されている、
Ｅ５に記載のプラズマ処理装置。
【0098】
［Ｅ１４］
前記スリットの幅は、前記共振器において共振する前記電磁波の波長の１／１００以下である、Ｅ１３に記載のプラズマ処理装置。
前記スリットの幅は、前記共振器において共振する前記電磁波の波長の１／１００以下である、Ｅ１３に記載のプラズマ処理装置。
【0099】
［Ｅ１５］
前記電磁波を前記共振器の前記導波路に導入するためのコネクタを更に備え、
前記コネクタは、前記中心軸線から径方向に離れた位置で前記上部に結合されている、
Ｅ４～Ｅ１４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記電磁波を前記共振器の前記導波路に導入するためのコネクタを更に備え、
前記コネクタは、前記中心軸線から径方向に離れた位置で前記上部に結合されている、
Ｅ４～Ｅ１４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【0100】
［Ｅ１６］
前記チャンバは、その内部において処理空間を提供しており、
前記処理空間は、前記プラズマ生成空間を含む、
Ｅ１～Ｅ１５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記チャンバは、その内部において処理空間を提供しており、
前記処理空間は、前記プラズマ生成空間を含む、
Ｅ１～Ｅ１５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【0101】
［Ｅ１７］
前記処理空間上に配置されたシャワープレートを更に備え、
前記放出部は、前記シャワープレートを囲むように延在している、
Ｅ１６に記載のプラズマ処理装置。
前記処理空間上に配置されたシャワープレートを更に備え、
前記放出部は、前記シャワープレートを囲むように延在している、
Ｅ１６に記載のプラズマ処理装置。
【0102】
［Ｅ１８］
前記共振器の前記導波路に電気的に結合されており、その周波数が可変である高周波電力を発生して、前記電磁波を該導波路内に供給するように構成された高周波電源を更に備える、Ｅ１～Ｅ１７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記共振器の前記導波路に電気的に結合されており、その周波数が可変である高周波電力を発生して、前記電磁波を該導波路内に供給するように構成された高周波電源を更に備える、Ｅ１～Ｅ１７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【0103】
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
【符号の説明】
【0104】
１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１２…基板支持部、１４…上部電極、１６…放出部、１８…導波部、２０…共振器、２０ｗ…導波路、２０ｓ…スリット。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】