特開 2024-129398 プラズマ処理装置

(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】P2024129398

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240919BHJP

   H01Q 1/52 20060101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 B

H01Q1/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038575

(22)【出願日】2023-03-13

(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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】早川 太朗

(72)【発明者】

【氏名】池田 太郎

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 英紀

【テーマコード（参考）】

2G084

5J046

【Ｆターム（参考）】

2G084BB02

2G084BB05

2G084BB14

2G084BB26

2G084CC14

2G084CC33

2G084DD04

2G084DD19

2G084DD38

2G084DD42

2G084DD55

2G084DD62

5J046AB01

5J046AB08

5J046UA02

(57)【要約】

【課題】プラズマ処理装置内に電磁波を供給する複数の電磁波供給部間の干渉を抑制する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、上部に開口を有する処理容器と、前記開口を塞ぐように設けられ、前記処理容器の内部空間と外部空間とを仕切る誘電体天板と、前記誘電体天板の上に設けられ、電磁波を前記処理容器内に供給するように構成される複数の電磁波供給部と、を備え、前記誘電体天板は、複数の前記電磁波供給部の間に空洞部を有し、前記空洞部は、前記外部空間に接する前記誘電体天板の面又は前記誘電体天板の内部に形成されている、プラズマ処理装置が提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部に開口を有する処理容器と、
前記開口を塞ぐように設けられ、前記処理容器の内部空間と外部空間とを仕切る誘電体天板と、
前記誘電体天板の上に設けられ、電磁波を前記処理容器内に供給するように構成される複数の電磁波供給部と、を備え、
前記誘電体天板は、複数の前記電磁波供給部の間に空洞部を有し、
前記空洞部は、前記外部空間に接する前記誘電体天板の面又は前記誘電体天板の内部に形成されている、プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記複数の電磁波供給部は、内側供給部と、前記内側供給部よりも外側に配置された外側供給部とを有し、
前記空洞部は、前記内側供給部と前記外側供給部との間に形成されている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記空洞部は、前記外部空間に接する前記誘電体天板の面に形成された溝である、
請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記溝は、リング状、円弧状、直線状又はスター状である、
請求項３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記溝の幅は、１ｍｍ以上である、
請求項３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記溝の深さは、前記誘電体天板の厚さの１／２以上であり、
前記内部空間に接する前記誘電体天板の面から前記溝の底部までの長さは、１ｍｍ以上であって前記誘電体天板が破損しない厚さに形成されている、
請求項３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記空洞部は、前記外部空間に接する前記誘電体天板の面に形成された筒状の凹部である、
請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記凹部の径は、λ／（２４√ε_ｒ）～λ／（４√ε_ｒ）であり、
λを前記空洞部における電磁波の波長、λ_０を真空における電磁波の波長、ε_ｒを前記空洞部の比誘電率としたとき、λ＝λ_０／√ε_ｒが成り立つ、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記筒状の凹部は、複数設けられ、
隣り合う前記凹部の外縁同士の距離は、λ／２以下である、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

前記凹部の深さは、前記誘電体天板の厚さの１／２以上であり、
前記内部空間に接する前記誘電体天板の面から前記凹部の底部までの長さは、１ｍｍ以上であって前記誘電体天板が破損しない厚さに形成されている、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項11】

前記空洞部には、前記誘電体天板の比誘電率よりも低い比誘電率を有する誘電体が充填されている、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項12】

上部に開口を有する処理容器と、
前記開口を塞ぐように設けられ、前記処理容器の内部空間と外部空間とを仕切る誘電体天板と、
前記誘電体天板の上に設けられ、スロットアンテナを有し、電磁波を前記スロットアンテナのスロットに通して前記処理容器内に供給するように構成される複数の電磁波供給部と、を備え、
前記誘電体天板は、平面視で前記スロットアンテナのスロット下に少なくとも一部が重なる位置に空洞部を有し、
前記空洞部は、前記外部空間に接する前記誘電体天板の面又は前記誘電体天板の内部に形成されている、プラズマ処理装置。

【請求項13】

前記空洞部は、前記外部空間に接する前記誘電体天板の面に形成された筒状の凹部である、
請求項１２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】

本開示は、プラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１は、処理容器内に導入したマイクロ波により処理ガスからプラズマを生成し、基板をプラズマ処理するマイクロ波導入装置を提案する。処理容器の天井部には、天壁を構成する導電性部材が配置されている。導電性部材は複数の開口部を有し、複数の開口部には複数の誘電体窓が嵌合し、誘電体窓から処理容器内にマイクロ波を導入する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－２１６７４５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、プラズマ処理装置内に電磁波を供給する複数の電磁波供給部間の干渉を抑制することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一の態様によれば、プラズマ処理装置は、上部に開口を有する処理容器と、前記開口を塞ぐように設けられ、前記処理容器の内部空間と外部空間とを仕切る誘電体天板と、前記誘電体天板の上に設けられ、電磁波を前記処理容器内に供給するように構成される複数の電磁波供給部と、を備え、前記誘電体天板は、複数の前記電磁波供給部の間に空洞部を有し、前記空洞部は、前記外部空間に接する前記誘電体天板の面又は前記誘電体天板の内部に形成されている、プラズマ処理装置が提供される。

【発明の効果】

【0006】

一の側面によれば、プラズマ処理装置内に電磁波を供給する複数の電磁波供給部間の干渉を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図。

【図2】実施形態に係る誘電体天板の空洞部とスロットアンテナの配置の一例を示す図。

【図3】実施形態に係る誘電体天板の空洞部の効果を説明するための図。

【図4】実施形態に係る誘電体天板の空洞部の断面例を示す図。

【図5】実施形態に係る誘電体天板の空洞部の有無とスロットアンテナ間の干渉に関するシミュレーションを説明するための図。

【図6】実施形態に係る誘電体天板の空洞部の配置領域の一例を示す図。

【図7】実施形態に係る誘電体天板の空洞部の間隔とシミュレーション結果の一例を示す図。

【図8】実施形態に係る誘電体天板の空洞部の他の例を示す図。

【図9】実施形態に係るスロットアンテナのスロット下の空洞部を配置した例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0009】

［プラズマ処理装置］
図１を参照しながら、実施形態に係るプラズマ処理装置の構成について説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図である。プラズマ処理装置１は、例えば半導体ウェハを一例とする基板Ｗを収容する処理容器２と誘電体天板１１とを有する。処理容器２は、例えば略円筒形状をなし、上部が開口している。処理容器２は、例えばアルミニウムおよびその合金等の金属材料により形成されている。誘電体天板１１は、処理容器２の上部開口を塞ぐように設けられ、処理容器２の内部空間と外部空間とを仕切る。誘電体天板１１により仕切られた処理容器２の内部空間は真空側であり、外部空間は大気側である。誘電体天板１１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の誘電体により形成されている。なお、誘電体天板１１の表面のうち外部空間に接する面は、図示しない金属で覆われている。

【0010】

更にプラズマ処理装置１は、処理容器２内に処理ガスを供給するガス供給部３１と、処理容器２内を排気する排気装置４と、処理容器２内に電磁波の一例であるマイクロ波を導入する電磁波供給部５とを有する。

【0011】

電磁波供給部５は、誘電体天板１１上に複数設けられている。電磁波供給部５は、内側供給部５ａと、内側供給部５ａよりも外側に配置された外側供給部５ｂとを有する。誘電体天板１１は、複数の電磁波供給部５の間に空洞部４１を有する。空洞部４１は、外部空間に接する誘電体天板１１の面に形成されてもよいし、誘電体天板１１の内部に形成されてもよい。例えば、空洞部４１は、図１に示すように、内側供給部５ａと外側供給部５ｂとの間の外部空間に接する誘電体天板１１の面に形成される。

【0012】

マイクロ波出力部５０は、分配器（図示せず）を有し、分配器によりマイクロ波を分配し、マイクロ波導入モジュール６１を介してマイクロ波を内側供給部５ａと外側供給部５ｂとに導入する。内側供給部５ａは、誘電体天板１１の直上にスロットアンテナ６３ａを有する。同様に、外側供給部５ｂは、誘電体天板１１の直上にスロットアンテナ６３ｂを有する。スロットアンテナ６３ａ、６３ｂにはスロットＳが形成されている。

【0013】

内側供給部５ａは、マイクロ波伝送路となる同軸導波管構造を有し、マイクロ波をスロットアンテナ６３ａのスロットＳに通して処理容器２内に供給する。同様に、外側供給部５ｂは、マイクロ波伝送路となる同軸導波管構造を有し、マイクロ波をスロットアンテナ６３ｂのスロットＳに通して処理容器２内に供給する。スロットアンテナ６３ａ、６３ｂは金属で形成されている。スロットアンテナ６３ａ、６３ｂの直上には誘電体板で形成された遅波板６４が配置されている。

【0014】

処理容器２の内部には載置台２１が配置されている。載置台２１は、載置面２１ａを有し、載置面２１ａに基板Ｗを載置する。載置台２１は、支持部材２２により支持され、支持部材２２と処理容器２との間に設けられた絶縁部材２３より絶縁されている。

【0015】

処理容器２の底部には、複数（図１では２つ）の排気口１３ａが形成されている。排気口１３ａには、排気管１４を介して排気装置４が接続される。排気装置４は、処理容器２の内部を所望の圧力（真空）に減圧する。処理容器２の側壁には、基板Ｗ等を搬送するための搬送口１２ａが形成され、搬送口１２ａはゲートバルブＧにより開閉する。

【0016】

高周波バイアス電源２５は整合器２４を介して載置台２１に接続されている。高周波バイアス電源２５は、基板Ｗにイオンを引き込むために載置台２１に高周波電力を供給する。

【0017】

ガス供給部３１は、複数のガス供給管３２を介して複数のガスノズル１６に接続される。ガスノズル１６は、誘電体天板１１を貫通し、先端にガス孔１６ａを有する。ガス供給部３１から供給された処理ガスは、ガス供給管３２、複数のガスノズル１６を通り、ガス孔１６ａから処理容器２内に供給される。

【0018】

制御装置８は、本開示において述べられる種々のプラズマ処理装置１の動作を実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。一実施形態において、制御装置８の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。一実施形態において、制御装置８は、プラズマ処理装置１と別体であり、プラズマ処理装置１と通信可能に接続されてもよい。制御装置８は、処理部、記憶部及び通信インターフェースを含んでもよい。制御装置８は、例えばコンピュータにより実現される。処理部は、記憶部からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部に格納され、処理部によって記憶部から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェースに接続されている通信回線であってもよい。処理部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェースは、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

【0019】

［誘電体天板］
従来のプラズマ処理装置の天壁には、誘電体天板１１の替わりに導電性部材が配置される場合がある。導電性部材は、複数の開口部を有し、各開口部には誘電体窓が嵌合し、誘電体窓から処理容器内にマイクロ波を導入する。

【0020】

係る構成では、誘電体窓下でプラズマが局所的に生成される。このため、基板上に均一にプラズマを供給するためには、誘電体窓から載置台２１までの距離（ギャップ）を大きくして、この間の空間にてプラズマを拡散することにより、基板上に均一にプラズマを供給する必要がある。このため、距離（ギャップ）はある程度大きくならざるを得ず、装置の小型化を妨げる。また、係る構成では導電性部材と誘電体窓との間に隙間が生じ、パーティクルが発生する場合がある。

【0021】

これに対して、本実施形態に係るプラズマ処理装置１では、処理容器２の天壁は一枚の誘電体天板１１により構成される。これにより、パーティクルの発生を防止することができる。また、一枚の誘電体天板１１の全面から処理容器２内にマイクロ波を供給することができる。これにより、距離（ギャップ）を小さくしても基板上に均一にプラズマを供給することができ、装置の小型化を図ることができる。

【0022】

他方、本実施形態に係るプラズマ処理装置１では、プラズマ密度の分布を調整するために複数の電磁波供給部５が使用される。この場合、すべての電磁波供給部５においてインピーダンスを整合させる必要がある。

【0023】

一枚の誘電体天板１１上に複数の電磁波供給部５を搭載して使用している場合、電磁波供給部５同士の干渉が起こる。本明細書において「干渉」とは、電磁波供給部５間で電磁波が相互に入射して各電磁波供給部５においてインピーダンスの整合を乱すことをいう。干渉が起こると、一つの電磁波供給部５から出力されたマイクロ波が、他の電磁波供給部５に入射してインピーダンスの整合が取れなくなる場合がある。この場合、他の電磁波供給部５に効率的にマイクロ波電力を投入できなくなる。

【0024】

［空洞部］
そこで、誘電体天板１１の面に空洞部４１を設ける。図２は、実施形態に係る誘電体天板１１の空洞部４１と、内側供給部５ａのスロットアンテナ６３ａ及び外側供給部５ｂのスロットアンテナ６３ｂとの配置の一例を示す図である。誘電体天板１１の空洞部４１を設ける面は、図２（ａ）～（ｃ）に示す内側供給部５ａのスロットアンテナ６３ａと、外側供給部５ｂのスロットアンテナ６３ｂとの間であって外部空間（大気側）に接する面１１ａである。なお、図１に示すように、面１１ａは、誘電体天板１１の処理容器２の内部空間に接する面１１ｂの反対面である。図２（ａ）は隣接する空洞部４１の間隔（ピッチ）が最も狭く、図２（ｂ）、図２（ｃ）の順に間隔が広くなる。図２（ａ）～（ｃ）の例では、空洞部４１は等間隔に配置される。空洞部４１がスロットアンテナ６３ａとスロットアンテナ６３ｂとの間に配置されるとは、複数の外側供給部５ｂの最外縁を通る円よりも内側に空洞部４１が配置されていればよい。空洞部４１の凹部は、不均等に配置されてもよい。空洞部４１は、図２に示すように、誘電体天板１１の中心に対して対称性を有する位置に配置されることに限らない。

【0025】

誘電体天板１１に空洞部４１が形成されていると、マイクロ波が誘電体天板１１を伝播するとき、空洞部４１にてマイクロ波の散乱が起こる。これにより、マイクロ波を供給する複数の電磁波供給部５間の干渉を抑制することができる。なお、図２の例では、誘電体天板１１の上部中央に１つの内側供給部５ａ（スロットアンテナ６３ａ）が設けられている。また、誘電体天板１１の上部であって内側供給部５ａよりも外周に３つの外側供給部５ｂ（スロットアンテナ６３ｂ）が設けられている。ただし、電磁波供給部５の個数及び配置はこれに限らない。

【0026】

図３は、実施形態に係る誘電体天板１１の空洞部４１の効果を説明するための図である。内側供給部５ａ及び外側供給部５ｂからそれぞれ供給され、誘電体天板１１を伝わるマイクロ波Ｒは空洞部４１にて散乱を起こす。この散乱には、マイクロ波の屈折や反射も含まれる。これにより、一つの電磁波供給部５から出たマイクロ波が他の電磁波供給部５に入射する割合を低下させることができ、電磁波供給部５間の干渉を抑制することができる。この結果、電磁波供給部５のそれぞれに効率的にマイクロ波電力を投入できる。マイクロ波は、一枚の誘電体天板１１全体から処理容器２内に供給されるため、誘電体天板１１と載置台２１との距離（ギャップ）が小さくても均一なプラズマＰ１を基板Ｗに供給することができる。

【0027】

例えば、誘電体天板１１が比誘電率１０のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、空洞部４１が比誘電率１の空気とする。誘電体天板１１内のマイクロ波が、比誘電率の高いアルミナから比誘電率の低い空洞部４１内に入射する際、反射され、一定角度以下で空洞部４１内に入射するときは全反射される。この結果、比誘電率が異なる空洞部４１で仕切られた先にはマイクロ波が到達し難くなる。このため、電磁波供給部５間に配置された誘電体天板１１内を比誘電率が異なる空洞部４１で分けることにより、電磁波供給部５間の干渉を抑制することができる。また、空洞部４１が筒状の凹部の場合、凹部の円周外縁で生じる円周上のマイクロ波強度分布を平準化することができる。

【0028】

図４は、実施形態に係る誘電体天板１１の空洞部４１の一部の断面を模式的に示す図である。空洞部４１は、処理容器２の外部空間に接する誘電体天板１１の面１１ａ（上面）に形成された筒状の凹部である。

【0029】

図４（ａ）に示す空洞部４１の凹部の直径Ａは、λ／（２４√ε_ｒ）～λ／（４√ε_ｒ）であってよい。このとき、λを空洞部４１における電磁波（マイクロ波）の波長、λ_０を真空における電磁波（マイクロ波）の波長、ε_ｒを空洞部４１の比誘電率としたとき、λ＝λ_０／√ε_ｒが成り立つ。

【0030】

また、空洞部４１の凹部の深さＢは、誘電体天板１１の厚さの１／２以上であり、処理容器２の内部空間に接する誘電体天板１１の面１１ｂから凹部の底部までの厚さＣは１ｍｍ以上であって誘電体天板１１が破損しない厚さに形成される。直径Ａ、深さＢ、厚さＣはすべての空洞部４１において同一寸法でもよいし、異なる寸法でもよい。

【0031】

このように、空洞部４１の凹部は、誘電体天板１１の上部が開口するように誘電体天板１１に彫り込まれており、誘電体で覆われ、凹部の深さＢはλ／４に限らず、それ以外の深さでも良い。一方、処理容器２の天壁に誘電体天板１１の替わりに導電性部材を配置したプラズマ処理装置１では、導電性部材の下面に深さがλ／４の凹部を設ける。これにより、導電性部材を伝播するマイクロ波が凹部にて弱め合い、凹部から先へマイクロ波が伝播することを抑制する。しかし、本実施形態の誘電体天板１１に形成される凹部は、導電性部材を配置したプラズマ処理装置１におけるチョークと構成及び機能が異なる。

【0032】

図４（ｂ）に示すように、誘電体天板１１は、その内部に空洞部４１ａを形成してもよい。このとき、空洞部４１ａは筒状であり、誘電体天板１１の面１１ａ、１１ｂに開口していない。この場合にも、空洞部４１ａの直径Ａ'は、λ／（２４√ε_ｒ）～λ／（４√ε_ｒ）であってよい。また、空洞部４１ａの深さＢ'は、誘電体天板１１の厚さの１／２以上であり、処理容器２の内部空間に接する誘電体天板１１の面１１ｂから凹部の底部までの厚さＣ'は１ｍｍ以上であって誘電体天板１１が破損しない厚さに形成される。直径Ａ'、深さＢ'、厚さＣ'はすべての空洞部４１ａにおいて同一寸法でもよいし、異なる寸法でもよい。

【0033】

なお、空洞部４１、４１ａは、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように処理容器２の内部空間に接する誘電体天板１１の面１１ｂ（下面）には形成されていない。つまり、誘電体天板１１の面１１ｂは平面である。誘電体天板１１の面１１ｂに空洞部４１、４１ａを設けると、空洞部４１内にてプラズマが集中して生成され、誘電体天板１１の面１１ｂ付近でプラズマに濃淡が生じてしまう。また、誘電体天板１１の下面に空洞部４１、４１ａを設けることにより、パーティクルの発生源となる可能性がある。これらの理由から、誘電体天板１１の面１１ｂは平面とし、これにより、プラズマ密度を均一に制御し、パーティクルの発生を防止することができる。

【0034】

［シミュレーション結果］
図５を参照し、誘電体天板１１に空洞部４１の凹部を設ける効果について電磁界シミュレーションの結果を示しながら説明する。図５は、実施形態に係る誘電体天板１１の空洞部４１の有無とスロットアンテナ６３ａ、６３ｂ間の干渉に関するシミュレーションを説明するための図である。

【0035】

図５（ａ）は、空洞部４１がない誘電体天板１１を使用した場合、内側のスロットアンテナ６３ａから出力されたマイクロ波が外側のスロットアンテナ６３ｂに入射する割合、つまり、入力値／出力値の絶対値をシミュレーションにより算出する。

【0036】

図５（ｂ）は、所定間隔（ピッチ）で空洞部４１の凹部を設けた誘電体天板１１を使用した場合、内側のスロットアンテナ６３ａから出力されたマイクロ波が外側のスロットアンテナ６３ｂに入射する割合をシミュレーションにより算出する。

【0037】

この結果、図５（ａ）に示す空洞部４１の凹部がない誘電体天板１１を使用した場合、内側のスロットアンテナ６３ａから出力されたマイクロ波が外側のスロットアンテナ６３ｂに入射する割合は、約０．０６４７であった。

【0038】

これに対して、図５（ｂ）に示す空洞部４１の凹部がある誘電体天板１１を使用した場合、内側のスロットアンテナ６３ａから出力されたマイクロ波が外側のスロットアンテナ６３ｂに入射する割合は、約０．０２５６であった。つまり、内側のスロットアンテナ６３ａと外側のスロットアンテナ６３ｂとの間の誘電体天板１１に空洞部４１の凹部を設けることにより、スロットアンテナ６３ａからスロットアンテナ６３ｂに入射するマイクロ波電力を１／３に減少させることができる。つまり、空洞部４１の凹部によりスロットアンテナ６３ａ、６３ｂ間の干渉を抑制することができていることがわかる。

【0039】

［空洞部の配置領域］
空洞部４１の配置領域について、図６を参照しながら説明する。図６は、空洞部４１の配置領域が６角格子である場合を示す。図６の例では、最外周の空洞部４１が略６角形になるように配置される。ただし、空洞部４１の配置領域は、６角格子に限らず、正方格子であってもよい。空洞部４１の配置領域が正方格子の場合、最外周の空洞部４１が略正方形になるように配置される。

【0040】

［空洞部の間隔］
空洞部４１の間隔（ピッチ）について、図７を参照しながら説明する。図７は、実施形態に係る誘電体天板１１の空洞部４１の間隔の一例を示す図である。図７（ａ）は、空洞部４１の凹部がない誘電体天板１１を使用した場合に、１つの内側供給部５ａ及び３つの外側供給部５ｂのスロットアンテナ６３ａ、６３ｂからマイクロ波を供給したときの誘電体天板１１における電界強度分布のシミュレーション結果例を示す。図７（ｂ）～（ｅ）は、空洞部４１の凹部がある誘電体天板１１を使用した場合であり、空洞部４１の間隔を変えたときに、スロットアンテナ６３ａ、６３ｂからマイクロ波を供給したときの誘電体天板１１における電界強度分布のシミュレーション結果例を示す。空洞部４１の間隔は、隣り合う空洞部４１の凹部の外縁同士の距離である。本シミュレーションでは、空洞部４１の凹部の直径は２０ｍｍ、深さは１８ｍｍとする。

【0041】

図７（ｂ）に示す空洞部４１の間隔は最も小さく２５ｍｍであり、図７（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の順に徐々に間隔が大きくなり、図７（ｅ）に示す空洞部４１の間隔は最も大きく１００ｍｍである。

【0042】

図７（ｂ）～（ｅ）のいずれの誘電体天板１１における電界強度分布も、図７（ａ）の空洞部４１がない誘電体天板１１を使用した場合の誘電体天板１１の電界強度分布と異なっている。また、シミュレーションの結果、空洞部４１の間隔は２５ｍｍ～１００ｍｍのいずれもマイクロ波の伝播抑制効果を有することがわかった。

【0043】

空洞部４１の間隔は、隣接する凹部と凹部の間をマイクロ波が通ってしまわないように、マイクロ波が通りにくい幅がよく、λ／２以下であれば凹部と凹部の間をマイクロ波が透過しにくい。よって、隣り合う空洞部４１の凹部の外縁同士の距離は、λ／２以下であればよい。これにより、マイクロ波の伝播を抑制して電磁波供給部５間の干渉を抑制し、かつ、筒状の凹部の外縁で生じる円周上の電界強度分布を平準化できる。

【0044】

［空洞部の他の例］
空洞部の他の形状の一例について、図８を参照しながら説明する。図８（ａ）～（ｃ）は、実施形態に係る誘電体天板１１の空洞部の他の例を示す図である。図８（ａ）では、内側供給部５ａのスロットアンテナ６３ａと外側供給部５ｂのスロットアンテナ６３ｂとの間にリング状の溝の空洞部４１ｂを有する。空洞部４１ｂは、外部空間（大気側）に接する誘電体天板１１の面１１ａに形成される。

【0045】

空洞部４１ｂのリング状の溝は、１つに限られず、同心円状に複数設けてもよい。内側供給部５ａ及び外側供給部５ｂからそれぞれ供給され、誘電体天板１１を伝わるマイクロ波は、内側供給部５ａと外側供給部５ｂとの間のリング状の溝にて散乱を起こす。これにより、電磁波供給部５間の干渉を抑制することができる。この結果、各電磁波供給部５に効率的にマイクロ波電力を投入できる。なお、リング状の溝を複数設ける場合、溝間は必ずしも等間隔でなくてもよい。

【0046】

空洞部４１ｂの溝は、リング状に限らず、円弧状、直線状、スター状のいずれでもよく、これらの１つ以上の組み合わせであってもよい。

【0047】

例えば、図８（ｂ）では、直線状の溝を繋ぎ合わせた空洞部４１ｂ１が、内側供給部５ａのスロットアンテナ６３ａと外側供給部５ｂのスロットアンテナ６３ｂと間に設けられている。図８（ｂ）の例では、溝の繋ぎ目である頂点が３つの略三角形である。このような形状の溝は、外側供給部５ｂの数がｎの場合、頂点がｎの略ｎ角形状に形成される。

【0048】

図８（ｃ）では、スター状に配置された直線状の溝で示される空洞部４１ｂ２が、３つの外側供給部５ｂのスロットアンテナ６３ｂ間に設けられている。また、内側供給部５ａのスロットアンテナ６３ａと３つの外側供給部５ｂのスロットアンテナ６３ｂと間にリング状の溝で示される空洞部４１ｂが設けられている。リング状の溝で示される空洞部４１ｂと３本の直線状の溝で示される空洞部４１ｂ２とは連結している。

【0049】

以上に説明した空洞部４１ｂ、４１ｂ１、４１ｂ２の溝の幅は、１ｍｍ以上である。これにより、誘電体天板１１を伝わるマイクロ波が溝にて散乱を起こし、電磁波供給部５間の干渉を抑制することができる。

【0050】

空洞部４１ｂ、４１ｂ１、４１ｂ２の溝の深さは、誘電体天板１１の厚さの１／２以上であり、処理容器２の内部空間に接する誘電体天板１１の面１１ｂ（下面）から溝の底部までの長さは、１ｍｍ以上であって前記誘電体天板が破損しない厚さに形成されている。

【0051】

［スロット下の空洞部］
誘電体天板１１は、平面視でスロットアンテナ６３ａ、６３ｂのスロットＳ下に少なくとも一部が重なる位置に空洞部４１を設けてもよい。

【0052】

空洞部４１の凹部が、スロットアンテナ６３ａ、６３ｂのスロットＳと少なくとも一部で重なっている場合について、図９を参照しながら説明する。図９は、実施形態に係るスロットアンテナのスロットＳ下に空洞部４１を配置した一例を示す。

【0053】

図９（ａ）は、スロットアンテナ６３ｂのスロットＳ下の上下方向に２つ空洞部４１を有する。この場合、図９（ａ）の例では、電界強度が強い領域はスロットＳ下の上下方向になっている。

【0054】

これに対して、図９（ｂ）の例では、スロットアンテナ６３ｂのスロットＳ下の中央に空洞部４１を有する。この場合、電界強度が強い領域はスロットＳ下の上下方向と左右方向になっている。これにより、誘電体天板１１内の電界強度分布を均一化したり、調整したりすることができ、プラズマの生成を均一化することができる。スロットアンテナ６３ａ、６３ｂのスロットＳの直下に設ける空洞部４１は、筒状の凹部に限らず溝であってもよい。

【0055】

［その他］
図１では、スロットアンテナ６３ａ、６３ｂを挙げて説明したが、これに限らず、スロットアンテナ６３ａ、６３ｂの替わりにモノポールアンテナを用いてもよい。

【0056】

空洞部４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｂ１、４１ｂ２には、誘電体天板１１の比誘電率よりも低い比誘電率の誘電体が充填されてもよい。マイクロ波が誘電率が低い媒質から高い媒質に入射する場合、一定の角度以上で全反射が起こる。この場合、低誘電率の媒質に入射したマイクロ波が内部で全反射を繰り返し、ランダムな方位の高誘電率媒質戻ってくるため、マイクロ波を散乱させることができる。よって、誘電体天板１１に、誘電体天板１１の比誘電率のより低い比誘電率の空洞部４１を設けることにより、空洞部４１と誘電体天板１１との境界にてよりマイクロ波の散乱が起こり、一つの電磁波供給部５から出力された電磁波が他の電磁波供給部５へ入射する割合を減らすことができる。

【0057】

空洞部４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｂ１、４１ｂ２に導体を埋め込むと、マイクロ波により導体が加熱され、マイクロ波の損失を生じさせる。このため、空洞部４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｂ１、４１ｂ２に埋め込む材質は、誘電体が好ましい。

【0058】

空洞部４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｂ１、４１ｂ２は、誘電体天板１１の厚さ方向に貫通しない。誘電体天板１１により大気側と処理容器の内部空間（真空側）とを仕切るためである。

【0059】

以上、本実施形態のプラズマ処理装置によれば、誘電体天板１１に比誘電率の異なる領域を設けることにより、電磁波（マイクロ波）の散乱が起こり、一つの電磁波供給部５から出力された電磁波が他の電磁波供給部５へ入射する割合を減らすことができる。これにより、プラズマ処理装置内に電磁波を供給する複数の電磁波供給部５間の干渉を抑制することができる。

【符号の説明】

【0060】

１ プラズマ処理装置
２ 処理容器
３１ ガス供給部
４ 排気装置
５ 電磁波供給部
５ａ 内側供給部
５ｂ 外側供給部
８ 制御装置
１１ 誘電体天板
４１ 空洞部
５０ マイクロ波出力部
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】