特開 2024-17093 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】P2024017093

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240201BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 C

H01L21/302 101D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022119499

(22)【出願日】2022-07-27

(71)【出願人】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】スー チェンピン

(72)【発明者】

【氏名】田村 仁

(72)【発明者】

【氏名】池田 紀彦

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084BB14

2G084CC15

2G084CC33

2G084DD45

2G084DD46

2G084DD47

2G084DD51

2G084DD56

2G084DD61

2G084EE09

2G084FF26

2G084FF29

2G084HH07

2G084HH22

2G084HH27

2G084HH43

2G084HH52

5F004AA01

5F004BB07

5F004BB14

5F004BB28

5F004CA06

(57)【要約】

【課題】プラズマ処理装置において、被処理基板に対して均一なエッチング処理を可能にする。
【解決手段】
マイクロ波電力を発生するマイクロ波電源と、このマイクロ波電源で発生したマイクロ波電力を搬送する導波管と、この導波管で搬送されたマイクロ波電力を受けてプラズマを発生させて試料を処理するプラズマ処理室とを備えたプラズマ処理装置において、導波管はマイクロ波電源の側に接続する矩形導波管とプラズマ処理室の側に接続する円形導波管とを備え、円形導波管の一部に円形導波管の中心軸に対して直角な方向に対向して配置した誘電体からなる複数枚の位相板を挿入した構成とした。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロ波電力を発生するマイクロ波電源と、
前記マイクロ波電源で発生した前記マイクロ波電力を搬送する導波管と、
前記導波管で搬送された前記マイクロ波電力を受けてプラズマを発生させて試料を処理するプラズマ処理室と
を備えたプラズマ処理装置であって、
前記導波管は前記マイクロ波電源の側に接続する矩形導波管と前記プラズマ処理室の側に接続する円形導波管とを備え、前記円形導波管の一部に前記円形導波管の中心軸に対して直角な方向に対向して配置した誘電体からなる複数枚の位相板が挿入されてい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記載のプラズマ処理装置であって、
前記複数枚の位相板は、前記円形導波管の前記中心軸に対する距離が異なる位相板を複数枚重ね合わせて形成されてい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記載のプラズマ処理装置であって、
前記複数枚重ね合わせた前記位相板の前記円形導波管の前記中心軸に対して直角な方向への出入りの量を調整する直動アクチュエータを更に備え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記載のプラズマ処理装置であって、
前記円形導波管は、前記複数枚の位相板よりも前記プラズマ処理室の側に、前記円形導波管の内部における前記マイクロ波電力の電界強度を検出する電界センサを複数備え、前記複数の電界センサで検出した前記マイクロ波電力の前記電界強度の情報に応じて前記複数枚の位相板の前記円形導波管の前記中心軸に対して直角な方向への前記出入りの量を前記直動アクチュエータで調整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１記載のプラズマ処理装置であって、
前記導波管は前記マイクロ波電源の側に接続する矩形導波管と前記プラズマ処理室の側に接続する円形導波管とを接続する円矩形導波管変換器を更に備え、前記円矩形導波管変換器の一部に矩形状の開口部を有する方形アイリスを備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ処理装置に係り、特にウェハの面内均一性を向上することのできるプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、半導体デバイスの集積度が向上し、微細加工すなわち加工精度の向上が要求されるとともに、エッチングレートの均一性あるいは加工寸法におけるＣＤ値（Critical Dimension）のウェハ面内均一性の向上が厳しくなった。また、被エッチング材料も単層膜から多層膜に変化し、各膜あるいは膜の処理中にエッチング条件を変化させる多段ステップエッチングが多用されるようになった。この場合、エッチングの均一性当に影響を与える要因はステップ毎に異なるため、各多層膜のエッチング完了時点でエッチング均一性、軸対称性を得ることは難しい。

【0003】

半導体分野の微細化エッチング技術の一つはドライエッチング技術であり、その中に特にプラズマを用いたドライエッチング加工がよく使われている。プラズマは電子及び処理ガスの分子または原子との衝突を利用して処理ガスの分子または原子を励起し、イオンおよびラジカルを生成する。プラズマ処理装置はイオンによって異方性エッチング、ラジカルによって等方性エッチングを実現している。プラズマ源としては、電子サイクロトロン共鳴ＥＣＲ（ＥＣＲ: Electron Cyclotron Resonance）がある。ＥＣＲは高密度プラズマを生成できるため、半導体デバイスのＤＲＡＭの耐電圧を上げたり、高容量コンデンサの作成したりなどに用いられている。

【0004】

図７に従来のＥＣＲエッチング装置７００の構成を示す。マグネトロン７０２から発せられた２．４５ＧＨｚのマイクロ波はアイソレータ７０３、矩形導波管７０４及びスリースタブチューナ７０５の順にＴＥ１０の姿態として伝播し、円矩形導波管変換器７０６により、その伝播姿態（またはモード）がＴＥ１１に変換され、円矩形導波管変換器７０６は２．４５ＧＨｚのマイクロ波が基本のＴＥ１１伝播姿態が通過できるようにφ９０ｍｍの直径を有する。

【0005】

軸対称性のあるマイクロ波の放射を形成させるために、石英製の誘電体位相板７０８を用いて、円偏波が形成され、ＴＥ１１伝播姿態のマイクロ波を時間的に回転させることにより、マイクロ波の電界分布は軸対称となり、キャビティ７１７に放射する。マイクロ波が円形導波管７０７内に円偏波として伝播させるためには、前述の誘電体位相板７０８をＴＥ１１姿態の直線偏波の偏波面と４５度に傾いた角度に、誘電体位相板７０８を円形導波管７０７に挿入する。キャビティ７１７及び処理室７０１に入射したマイクロ波の円偏波はアッパー電磁コイル７０９、ミドル電磁コイル７１０、ロア電磁コイル７１１に覆われた処理室７０１の上部にある石英窓７１３およびシャワープレート７１４を通して処理室７０１に導入される。

【0006】

マイクロ波による電界とそれに対して垂直方向に形成されている磁界により、電子サイクロトロン運動を行うようになる。マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合、磁場に垂直する電子がローレンツ力による進行方向が曲げられるため、次第に電子が周回運動を行うようになる。その時の磁束密度Ｂは式ｆｃ=ｅＢ/２πｍｅ（ｅは電子電荷量１．６ｘ１０^－１９Ｃ、ｍｅは電子質量９．１ｘ１０^－３１Ｋｇ、ｆｃは２．４５ＧＨｚ）により、８７５Ｇとすると電子サイクロトロン共鳴が起こり、電子と処理室内のガス分子の衝突確率が増えるため、低圧力下でも高密度なプラズマを生成することができる。

【0007】

処理室７０１は真空ポンプ７１８により、エッチング処理時の圧力は１Ｐａ前後であり、この圧力領域で１０^１１ｃｍ^－３以上のもう密度プラズマが得られる。また下部電極７１５に印加するＲＦ電源７１６によりプラズマ形成と独立イオンエネルギを制御できるようになっているため、精密な形状制御が可能である。更に被処理基板ｗの面内均一性を高めるため、誘電体材料でできた円偏波発生器８を用いて、処理室内に円偏波を投入している。

【0008】

これにより、処理室内部にも円偏波が形成され、より均一なプラズマ分布が得られるが、従来の円偏波器の設計においては、処理室からの反射を考慮していいないため、処理室７０１内のプラズマ密度が一定値になると処理室７０１から反射波が生じてしまう。この反射波は入射波と定在波を形成してしまうため、円形導波管ＴＥ１１モードの回転を妨げ、処理室７０１に投入したい円偏波の軸比が低下してしまう。軸比は円偏波の真円度と定義され、１は最も真円率が高い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開平６－２１６０７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

プラズマ処理装置は、塩素系ガス、ＨＢｒ系ガス、フロン系ガス、希ガス、窒素ガス、酸素ガス等およびこれらの混合ガスを用いたエッチングプロセスに適用可能であり、適用可能な被エッチング材料としては、ＢＡＲＣ等の有機材料、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、Ｌｏｗ－ｋ（低誘電率材料）、Ｈｉｇｈ－ｋ（高誘電率材料）等の絶縁膜材料、αＣ（アモルファスカーボン）、ｐｏｌｙ－Ｓｉ、Ｓｉ基板やメタル材料等がある。

【0011】

前述のように被エッチングプロセスは多層膜におけるエッチングは複数のステップからなるプロセスレシピによって行われるが、各材料ガスの解離、電離特性によってはプラズマ処理室の被誘電率テンソルが変化することがよく知られている。そのため、被処理室のインピーダンスがプロセスレシピのステップ毎に変化してしまう。

【0012】

処理室のインピーダンスが変化すると、マグネトロンへの反射電力が増えるほか、この反射波によって、誘電体位相板によって形成された円偏波の軸比（電界回転の真円率）が低下してしまい、処理室内のプラズマ生成に偏りが生じ、被処理基板上のエッチングレートの均一性、軸対称性が悪化する。

【0013】

このダイナミックに変動するインピーダンスを追従するため、従来は特許文献１のように、処理室にマイクロ波電力を放射するホーンアンテナにスリースタブチューナを設置し、処理室からの反射波がアンテナおよび誘電体位相板の間に定在波を形成させないように、ホーンアンテナの地点で処理室からの反射波を低減することで、誘電体位相板の動作を妨げることなく、入射するマイクロ波は正常に円偏波に変換される。

【0014】

しかしながら、このホーンアンテナに設置したスリースタブチューナによるインピーダンス整合はホーンアンテナの放射端を基準としているため、スリースタブチューナ自身のインピーダンスはホーンアンテナと整合するためにその自身のインピーダンスが変動することになり、誘電体位相板を備えている円偏波器から見たホーンアンテナ内のスリースタブチューナからの反射もダイナミックに変動することになり、結果的に安定的な円偏波を処理室内に放射し続けることが困難であることは言うまでもない。

【0015】

さらにマグネトロンに接続しているスリースタブチューナ（以降は電源側チューナと称す）はホーンアンテナに内蔵しているスリースタブチューナ（以降は放射側チューナと称す）からの反射と低減するために作動するが、それは電源側チューナの出力端を基準点としているため、円偏波器はやはり放射側チューナからの反射の影響を受け、軸比が低下し、処理室に均一なプラズマ分布が得られない。

【0016】

すなわち従来技術においては、マイクロ波プラズマ処理装置の導波路において、放射部や処理室の気密手段（例えば石英窓等）によって反射波が生じ、位相板により形成された円偏波放射がこの反射波の影響でその軸比が低下してしまうため、被処理基板を均一にエッチング処理することが困難になるという課題があった。

【0017】

本発明は、上記した従来技術の課題を解決して、被処理基板に対して均一なエッチング処理を可能にするプラズマ処理装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0018】

上記した課題を解決するために、本発明では、マイクロ波電力を発生するマイクロ波電源と、このマイクロ波電源で発生したマイクロ波電力を搬送する導波管と、この導波管で搬送されたマイクロ波電力を受けてプラズマを発生させて試料を処理するプラズマ処理室とを備えたプラズマ処理装置において、導波管はマイクロ波電源の側に接続する矩形導波管とプラズマ処理室の側に接続する円形導波管とを備え、円形導波管の一部に円形導波管の中心軸に対して直角な方向に対向して配置した誘電体からなる複数枚の位相板を挿入した構成とした。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、反射波のレベルを低減しながら、高い軸比のマイクロ波を処理室へ放射できるようになり、被処理基板に対して均一なエッチング処理が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施例1に係るプラズマ処理装置の概略の構成を示す縦断面図である。

【図2】本発明の実施例1に係るプラズマ処理装置の円偏波器の概略構成を示すブック図である。

【図3】本発明の実施例1に係るプラズマ処理装置の円偏波器の構成を示す断面図である

【図4】図３におけるｘ－ｘ断面図である

【図5】本発明の実施例２に係るプラズマ処理装置の円偏波器の概略構成を示すブック図である。

【図6】（a）は、本発明の実施例２に係るプラズマ処理装置の方形アイリスの断面図、（ｂ）は（a）におけるＹ-Ｙ断面図である。

【図7】従来のプラズマ処理装置の概略の構成を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本件発明は、マイクロ波の高周波電力によりプラズマを生成し円形導波管内に配置された円偏波発生器を備えるプラズマ処理装置において、前記円偏波発生器は、対向配置された複数の位相板と、電界強さ信号及び反射波信号を基に前記円形導波管への前記位相板の挿入量を制御するアクチュエータとを備え、ＴＥ_１１モードマイクロ波入射波を円偏波化する対向２列の階段状に配置した複数枚の誘電体製位相板（例えば１列３枚の石英板）が直動アクチュエータにマウントされ、直動アクチュエータを電界強さ信号および反射波信号を用いて制御することで、２列の対向配置の位相板の円形導波管への挿入長さを、それぞれ調整することで、反射波のレベルを低減しながら、高い軸比を処理室へ放射できるようにしたものである。

【0022】

本発明は、マイクロ波を利用したプラズマ処理装置において、ＴＥ_１１モードの直線偏波を円偏波に変換する被処理基板のエッチングレートの均一性ならび対称性を向上するための円偏波器を備え、プロセスレシピの各ステップによる処理室内のインピーダンスと、を整合するために、円偏波器には直線偏波を円偏波に変換する直動アクチュエータに接続される複数枚かつ対向配置される誘電体板を有し、前述の円偏波器の放射側に４つ以上の電界センサーを設け、円偏波器から放射される円偏波の軸比およびマイクロ波源のマグネトロン側のスリースタブチューナの放射端で計測した反射波レベルを、直動アクチュエータの制御部にフィードバックすることで、前述の複数枚の誘電体板の円形導波管の伝送線路への挿入長さを制御可能とし、円偏波器自身のインピーダンスは減圧可能な処理室のインピーダンスに合わせて可変となるように構成した。

【0023】

また本発明は、ＥＣＲプラズマ処理装置において、プロセスに用いるレシピにより、処理室とマイクロ波伝送線路のインピーダンス不整合が生じる。インピーダンスの不整合による反射波が円偏波器に戻ってしまうと、円偏波器により形成されたＴＥ_１１モードの回転電界が不安定になる結果、円偏波器から出力される円偏波の軸比が低下してしまう。低下してしまった軸比を円偏波器に設けられた４つの電界センサーからその軸比を検出し、円偏波器は２列６枚の誘電体板はそれぞれの直動アクチュエータ３２により導波管部への挿入長さを調整することで、円偏波器から出力される円偏波の軸比を修正するようにしたものである。

【0024】

さらに、本発明は、被処理室のインピーダンスはプロセスレシピのステップ毎に変化するため、このインピーダンスの不整合による反射波の影響で、円偏波器から放射される円偏波の軸比（回転する電界の真円率）が低下してしまい、処理室内に生成されるプラズマ分布に偏りが生じ、被処理基板上のエッチングレートの均一性、軸対称性が悪化してしまうという課題を解決するために、マイクロ波の高周波電力によりプラズマを生成し円形導波管内に配置された円偏波発生器を備えるプラズマ処理装置において、前記円偏波発生器は、対向配置された複数の位相板と、電界強さ信号及び反射波信号を基に前記円形導波管への前記位相板の挿入量を制御するアクチュエータを備えることによって、円偏波器自身のインピーダンスを可変とすることで、プロセスレシピによってダイナミックに変動するプラズマ処理装置内のインピーダンスと整合を取ることで、処理室に放射する円偏波の軸比の調整を可能にして、被処理基板上のエッチングレートの均一性、軸対称性を向上させるようにしたものである。

【0025】

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。

【0026】

ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。

【実施例0027】

本発明の第1の実施例を、図１乃至4を用いて説明する。
図１は本実施例に係るプラズマ処理装置１００を示す。プラズマ処理装置１００において、マグネトロン２から出力された２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、アイソレータ３、矩形導波管４、スリースタブチューナ５、円矩形導波管変換器６を経て、伝送線路の円形導波管７に入射し、円偏波器３０を通過してたキャビティ１７に放射され、処理室１の内部にプラズマを発生させる。

【0028】

円矩形導波管変換器６の機能はマグネトロン２で発生して矩形導波管４を伝播してきたＴＥ_１０の伝搬姿態のマイクロ波を、円形導波管７による伝搬に適したＴＥ_１１モードの伝搬姿態に変換することができるため、伝送線路の円形導波管７に入射されるマイクロ波はＴＥ_１１モードとして伝播する。この際のＴＥ_１１モードは直線偏波となるが、更に円偏波器３０を通過すると、円偏波器３０の内部の２列の誘電体板(図２参照)によって円偏波が形成される。

【0029】

図２に示したように、円偏波器３０に設けられた２列の誘電体板３３乃至３５は階段状に円形導波管部３６に挿入されている。これにより、入射波に対してそのインピーダンスの変化が緩やかになるため、円矩形導波管変換器６への反射を低減することができる。円偏波器３０に設置された２列の誘電体板は例えば石英、純度９９．９％のアルミナにしてもよい。

【0030】

円偏波器３０に入射したＴＥ_１１モードのマイクロ波が円偏波器３０を通過することによって、ＴＥ_１１モードの円偏波に変換され、キャビティ１７に放射し、石英窓１３、シャワープレート１４を透過し、処理室１にマイクロ波電力を放射する。同時に、電磁コイル９乃至１１により、８７５ガウスの磁場強度面が形成され、処理室１に電子サクロントロン共鳴を引き起こし、供給される材料ガスＧにプラズマが形成される。

【0031】

ＲＦ電源１６に接続している電極１５上に被処理基板ｗを設置することで、時間的に変動する電界が形成されるため、前述形成されたプラズマ内部のイオン粒子が電極表面に形成した電界によって加速され、被処理基板ｗと衝突することで、被処理基ｗ上の薄膜をエッチングする。

【0032】

しかしながら、処理室１内に形成されたプラズマの分布により、処理室１内部のテンソル誘電率が変化するため、すなわち処理室１内のインピーダンスが変化することにより、インピーダンス不整合が生じる。インピーダンスの不整合が起きると、反射波が生じ、円偏波器３０に戻ってしまう。

【0033】

図２には３枚ずつ２列合計６枚の誘電体板３３乃至３５を装着した円偏波器３０の断面を示す。３組の誘電体板３３乃至３５の初期挿入量および偏波面となす角度は無反射として想定されているため、反射波が生じると円偏波の軸比（軸対称性）が悪化してしまう。

【0034】

図２に示した構成においては、円偏波器３０に設けられた４つの電界センサ４２(図２ではそのうちの３つを表示)を用いてそれぞれの位置における電計強度を検出して電界分布を求めることで円偏波器３０における円偏波の軸比を検出する。

【0035】

制御部４１でこの検出した軸比に対応する電界分布情報をフィードバックし、制御部４１で３組の誘電体板３３乃至３５に対応する３組の直動アクチュエータ３２のストローク量（変位量）を個々に調整して誘電体板３３乃至３５の円形導波管部３６への挿入長さを操作することで、円偏波器３０から出力される円偏波の軸比を調整することができる。

【0036】

円偏波器３０は、図３に示すように、対向して配置された２列の階段状の誘電体板３３乃至３５を内蔵する円形導波管で構成されている(ただし、図３においては、電界センサ４２の表示を省略してある)。円偏波器３０から出力されるＴＥ_１１モードの伝播姿態の軸比（軸対称性）を維持するため、円偏波器３０の上下に配置したロータリージョイント３１で挟持した円形導波管部３６内に階段状の２列、１列３枚合計６枚の誘電体板３３乃至３５を挿入する構成となる。この２列の階段状の誘電体板３３乃至３５はお互いに向かい合う配置となる。

【0037】

誘電体板３３、誘電体板３４、誘電体板３５のそれぞれの円形導波管部３６への挿入長さはＬ１、Ｌ２、Ｌ３とし、高さはそれぞれＨ１、Ｈ２、Ｈ３となる。誘電体板３３乃至３５の厚みはおよそ１/８λとする。λは１波長となる。マグネトロンの周波数が２．４５ＧＨｚの場合、φ９０ｍｍの円形導波管部３６内に伝播するマイクロ波の波長はおよそ２０３ｍｍとなる。

【0038】

この２列の誘電体板３３乃至３５はそれぞれ、４つの電界センサ４２によって計測された電界強度分布に基づいて制御部４１により制御される直動アクチュエータ３２にマウントされ、円形導波管部３６への挿入長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３が調整される。

【0039】

円偏波の軸比が高い際には、４つの電界センサ４２が読み取った電界レベルの最大値と最小値が近いレベルになるが、円偏波の軸比が低下すると、４つの電界センサ４２が読み取った電界レベルの最大値と最小値の差が大きくなる特性を利用して、４つの電界センサ４２が読み取った電界レベル信号を制御部４１にフィードバックし、制御部４１により、直動アクチュエータ３２のストローク(変位量)を調整することで、誘電体板３３乃至３５の円形導波管部３６への挿入量を調整する。

【0040】

さらに、図３におけるＸ－Ｘ断面として図４に示したように、２列の誘電体板３３乃至３５をそれぞれ誘電体板ａ列３７ａ、誘電体板ｂ列３７ｂとして、階段状の誘電体板ａ列３７ａは偏波面から４５度の位置に設置する。階段状の誘電体板ｂ列３７ｂは偏波面から－１３５度の位置に設置する。階段状の誘電体板ａ列３７ａは直動アクチュエータ３２aで駆動され、階段状の誘電体板ｂ列３７ｂは直動アクチュエータ３２ｂで駆動される。ここに述べた偏波面（Plane of Polarization）は円形導波管部３６内に伝播するＴＥ_１１モードの直線偏波の進行方向とその電界方向によって定まる面と定義されている。

【0041】

以上に説明したように、本実施例では、４つの電界センサ４２によって計測された電界強度分布に基づいて制御部４１により直動アクチュエータ３２を制御して円偏波器３０に装着した２列６枚の誘電体板３３、３４、３５をそれぞれの円形導波管部３６への挿入長さを調整することで、円偏波器３０から出力される円偏波の軸比を制御可能な構成とした。

【0042】

これにより、本実施例によれば、円偏波器３０から出力される円偏波の軸比が最大になるように調整することが可能になり、反射波のレベルを低減しながら、高い軸比のマイクロ波を処理室へ放射できるようになり、被処理基板に対して均一なエッチング処理をおこなうことが可能になった。

【実施例0043】

本発明の第２の実施例を、図５及び図６を用いて説明する。
実施例１で説明した図1に示したプラズマ処理装置１００の構成においては、処理室１からの反射波はＴＥ_１１モードの直線偏波として、円偏波器３０に入射するため、無損失の場合、通常のマイクロ波伝送線路は対称性となり、反射波も円偏波器３０によって円偏波として、円矩形導波管変換器６に入射する。

【0044】

円偏波は時間的に回転する電場のため、一定のタイミングでスリースタブチューナ５にＴＥ_１０モードとして入射するため、スリースタブチューナ５から見た反射波電力が大きく、スリースタブチューナ５の中で伝播するＴＥ_１０モードのマイクロ波の出力が不安定になってしまう。

【0045】

実施例２においては、前述の問題を解決すべく、図５に示したように、円矩形導波管変換器６に方形アイリス４３を設ける構成とした。方形アイリス４３の正面の断面図を図６（a）に,そのＹ-Ｙ断面図を図６（ｂ）に示す。本実施例における最適な方形アイリス４３の長さＬ_０はおよそ１/２λｇ（２．４５ＧＨｚ、マイクロ波のモードがＴＥ_１０の場合、λｇ＝１４８ｍｍ）、開口部４４の短手方向Ａ＝４７ｍｍ、長手方向Ｂ＝６４ｍｍとする。さらに方形アイリス４３の開口部４４の短手方向Ａは円矩形導波管変換器６から伝播しているマイクロ波の偏波面に水平な方向とする。

【0046】

処理室１から反射されたマイクロ波は円偏波器３０を経て、円偏波となるが、方形アイリス４３の開口部４４を通過する際、伝送可能な伝播姿態はＴＥ_１０、すなわち短手方向の電界ベクトルしか伝播できない。そのため、処理室１からの反射された円偏波（円偏波器３０によって円偏波が形成される前提として）の電力伝送は短手方向のＴＥ_１０モードに限定され、方形アイリス４３を通過してスリースタブチューナ５に到達する際にはすでに反射波電力が減衰しているため、スリースタブチューナ５の反射電力計測手段から見て、反射電力が少ないと分かる。また、方形アイリス４３のように、反射波の円偏波電力の一部を遮断できる機能を実現できれば、方形または十字型または複数スロットの構成でも構わない。

【0047】

本実施例によれば、反射波のレベルを低減した状態で、高い軸比のマイクロ波を安定して処理室へ放射できるようになり、被処理基板に対して均一なエッチング処理をおこなうことが可能になった。

【0048】

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。