JP2004200390A

JP2004200390A - プラズマ処理装置

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Publication number: JP2004200390A
Application number: JP2002366842A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Nakada; 行彦中田; Kazufumi Azuma; 和文東; Tetsuya Okamoto; 哲也岡本; Shinji Goto; 真志後藤
Original assignee: Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd
Current assignee: Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】大面積基板を処理することができるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】矩形導波管１と、矩形導波管１に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロット２と、真空容器５とを具備し、スロット２から真空容器５内に放射された電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、矩形導波管１を真空容器５内に設け、矩形導波管１内に設けた誘電体部材４により真空が保持され、誘電体部材４を通して電磁波を真空容器５内に導入するようになっている構成。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置に係り、特に、大型の角型基板に対して、膜堆積、表面改質、あるいはエッチング等のプラズマ処理を施すための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特許第２７２２０７０号公報
【特許文献２】特許第２８５７０９０号公報
【特許文献３】特開２００２−２８０１９６号公報
【非特許文献１】第４９回応用物理学関係連合講演会講演予稿集１２８頁２００２年３月
【非特許文献２】ＥＳＣＡＭＰＩＧ１６＆ＩＣＲＰ５予稿集３２１頁２００２年７月１４−１８日。
【０００３】
従来、半導体装置や液晶表示装置等の製造プロセスにおいて、膜堆積、表面改質、あるいはエッチング等のプラズマ処理を施すためには、平行平板型の高周波プラズマ処理装置や、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ処理装置などが用いられている。
【０００４】
しかしながら、平行平板型プラズマ処理装置では、プラズマ密度が低く、電子温度が高い、また、ＥＣＲプラズマ処理装置では、プラズマ励起に直流磁場が必要であるため、大面積の処理が困難であるという問題を抱えている。
【０００５】
これに対して、近年、プラズマ励起に磁場が不要であり、高密度でかつ電子温度が低いプラズマが生成し得るプラズマ処理装置が提案されている。
【０００６】
以下、そのような装置について説明する。
《第１の従来装置》
図８（ａ）は、従来の第１のプラズマ処理装置の上面図、（ｂ）は断面図である。
この装置は、上記特許文献１に記載されている。
８１は同軸伝送路、８３は円形マイクロ波放射板、８２は円形マイクロ波放射板８３に同心円状に設けたスロット、８４は誘電体からなる電磁波放射窓、８５は真空容器、８６はガス導入口、８７はガス排気口、８８はプラズマ処理する基板、８９は基板支持台である。
【０００７】
この装置は、同心円状に配されたスロット８２を有する円形マイクロ波放射板８３に、同軸伝送路８１からマイクロ波電力が供給される。
【０００８】
この装置では、同軸伝送路８１から円形マイクロ波放射板８３の中心に向けて導入したマイクロ波を、円形マイクロ波放射板８３の径方向に伝播させつつ、円形マイクロ波放射板８３に設けたスロット８２から放射することにより、真空容器８５内に均一なプラズマを生成しようとするものである。
【０００９】
《第２の従来装置》
図９（ａ）は、従来の第２のプラズマ処理装置の上面図、（ｂ）は断面図である。
この装置は、上記特許文献２に記載されている。
９１は矩形導波管、９２は導波管アンテナを構成するスロット、９３はマイクロ波源、９４は誘電体からなる電磁波放射窓、９５は真空容器、９６はガス導入口、９７はガス排気口、９８はプラズマ処理する基板、９９は基板支持台、１２０は矩形導波管９１の反射面（短絡面、Ｒ面）、１２１は矩形導波管９１のＨ面（マイクロ波の電界方向に垂直な面）である。
【００１０】
この装置は、矩形導波管９１のＨ面１２１の一部に配され、導波管アンテナを構成するスロット９２から、電磁波放射窓９４を介してマイクロ波電力を供給することにより、真空容器９５内にプラズマを生成する。
【００１１】
この装置では、矩形導波管９１の反射面１２０でのマイクロ波の反射を考慮し、矩形導波管９１のＨ面１２１に設けた２つのスロット９２の幅（開口面積）を変化させることにより（図示は省略）、マイクロ波のスロット９２からの放射電力を均一化しようとするものである。なお、図９（ａ）では、スロット９２の幅の変化については、図示省略しているが、当該公報に記載されているように、例えば、スロット９２は、矩形導波管９１の反射面１２０に向かって狭くなるように、階段状あるいはテーパ状に変化した形状を有する。
【００１２】
これにより、生成されたプラズマが十分に拡散すれば、２つのスロット９２から放射されたマイクロ波電力により比較的均一なプラズマを発生させることが可能となる。
【００１３】
なお、最近では、半導体装置や液晶表示装置を製造するために用いるプラズマ処理装置においては、基板サイズの拡大に伴って、装置の大型化が進み、特に液晶表示装置の場合には、１メートル級の基板を処理するための装置が必要である。これは半導体装置の製造に用いる直径３００ｍｍの基板の約１０倍の面積に当たる。
【００１４】
さらに、上記プラズマ処理には、モノシランガス、酸素ガス、水素ガス、塩素ガスという反応性ガスが原料ガスとして利用されている。これらのガスのプラズマ中には、多くの負イオン（Ｏ⁻、Ｈ⁻、Ｃｌ⁻等）が存在しており、これらの振る舞いを考慮に入れた製造設備および製造方法が求められている。
【００１５】
《第３の従来装置》
図１０（ａ）は、第３のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は上面図である。
１０１は矩形導波管、１０２は導波管アンテナを構成するスロット、１０３はマイクロ波源、１０４は誘電体からなる電磁波放射窓、１０５は真空容器、１０６はガス導入口、１０７はガス排気口、１０８はプラズマ処理する基板、１０９は基板支持台、１２０は矩形導波管１０１の反射面（短絡面、Ｒ面）、１２１は矩形導波管１０１のＨ面（マイクロ波の電界方向に垂直な面）である。
【００１６】
この装置では、矩形導波管１０１のＨ面１２１に設けた導波管アンテナを構成するスロット１０２が６列平行に配置されている。
【００１７】
《第４の従来装置》
図１１（ａ）は、第４のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は上面図である。
この従来装置は、上記特許文献３に記載されている。
１１１は矩形導波管、１１２は導波管アンテナを構成する結合孔、１１４は誘電体からなる電磁波放射窓、１１５は真空容器である。なお、プラズマ処理する基板や基板支持台等は図示省略している。
【００１８】
この装置は、３列の矩形導波管１１１を並べた表面波プラズマ処理装置であり、真空容器１１５に複数の矩形導波管１１１を等間隔に平行に配設し、各矩形導波管１１１にはその先端側に向かって結合係数を順次大きくした結合孔１１２を設け、真空容器１１５には各結合孔１１２に対応して分割形成した電磁波放射窓１１４が設けられている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１〜第４の従来装置には、以下に示すような課題があった。
【００２０】
《第１の従来装置の課題》
図８に示した第１の従来装置のように、マイクロ波を同軸伝送路８１や円形マイクロ波放射板８３等の導体中を伝播させる場合には、これら導体中での銅損などの伝播ロスが発生する。この伝播ロスは、周波数が高くなるほど、また、同軸伝送距離や放射板面積が大きくなるほど、深刻な問題となる。したがって、液晶表示装置等の非常に大きな基板に対応した大型装置の場合には、マイクロ波の減衰が大きく、効率的なプラズマ生成が困難である。
【００２１】
また、円形マイクロ波放射板８３からマイクロ波を放射するこの装置においては、半導体装置のような円形基板を処理する場合には適しているが、液晶表示装置のような角型基板に対する処理の場合、基板の角部においてプラズマが不均一になってしまうという問題もある。
【００２２】
したがって、第１の従来の装置においては、大面積基板、特に角型基板を処理することが困難であるという課題がある。
【００２３】
《第２の従来装置の課題》
また、図９に示した第２の従来装置のように、矩形導波管９１を伝播させたマイクロ波を２つのスロット９２から放射する方式の場合には、上記伝播ロスを低く抑えることができる。しかしながら、生成されたプラズマ中に負イオンが多く存在する反応性プラズマの場合には、プラズマの両極性拡散係数が小さくなるため、プラズマがマイクロ波の放射されているスロット近傍に偏ってしまうという問題がある。この問題は、プラズマの圧力が高い場合には、なおいっそう深刻化する。したがって、負イオンが生成されやすい酸素、水素および塩素等を含むガスを原料としたプラズマ処理を大面積に施すことが困難であり、特にその圧力が高い場合に困難であるという課題がある。さらに、プラズマ処理する基板９８の処理面に対し、導波管アンテナを構成するスロット９２の分布が局在し、均一でないため、プラズマ密度が不均一となる。
【００２４】
《第３の従来装置の課題》
真空容器１０５内を低圧力にすると、電磁波放射窓１０４には、ほぼ大気圧と、ほぼ真空に近い圧力とのガス圧力差、つまり、約９．８０６６５×１０^４Ｐａ（１ｋｇ／ｃｍ^２）の力がかかる。このため、電磁波放射窓１０４の厚さを、この力に耐え得るような厚さにする必要がある。
【００２５】
下記表１に示すように、電磁波放射窓を例えば直径３００ｍｍの円形状あるいは２５０ｍｍ角の矩形状の合成石英板で形成すると、該電磁波放射窓の厚さは約３０ｍｍ必要になる。電磁波放射窓の厚さが厚くなると、電磁波の損失が大きくなる。ましてや、１ｍ角程度の大型基板に対応するプラズマ処理装置の場合では、電磁波放射窓の厚さが厚くなり過ぎ、実現不可能であった。
【００２６】
【表１】

《第４の従来装置の課題》
また、第４の従来装置では、第１の従来装置よりも大面積基板に対応できるが、矩形導波管１１１どうしが間隔を置いて配置されているため、結合孔１１２を、プラズマ処理する全面積に渡り均一に分布させることが難しかった。
また、各結合孔１１２に対応して電磁波放射窓１１４を設けるので、結合孔１１２の数だけ真空を封じきる箇所が多く、真空容器１１５の天板の加工費が増加し、装置価格が増加するという課題がある。
【００２７】
本発明の目的は、上記の課題を解決し、大面積の基板を処理することができるプラズマ処理装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては特許請求の範囲に記載するような構成になっている。
【００２９】
すなわち、請求項１記載のプラズマ処理装置は、導波管と、前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、真空容器とを具備し、前記スロットから前記真空容器内に放射された電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記導波管を前記真空容器内に設け、前記導波管内に設けた誘電体部材により真空が保持され、前記誘電体部材を通して前記電磁波を前記真空容器内に導入するという構成を備えている。
このように導波管を真空容器内に設け、導波管内に設けた誘電体部材により真空を保持し、該誘電体部材を通して電磁波を真空容器内に導入することにより、誘電体部材を小さく、かつ、厚さを薄くすることができ、したがって、面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。
【００３０】
また、請求項２記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記誘電体部材が、少なくとも前記真空容器内に位置する前記導波管内を満たしているという構成を備えている。
このように誘電体部材で導波管内を満たすことにより、真空容器内に設けた導波管内にプラズマが侵入するのを防止するので、導波管内のプラズマによる損傷を防止することができる。
【００３１】
また、請求項３記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記スロットを覆う第２の誘電体部材を、前記真空容器内に設けたという構成を備えている。
このような構成により、複数のスロット全体で構成される導波管アンテナ全体の下部に設けた第２の誘電体部材中で電磁波が拡がり、第２の誘電体部材がない場合より均一性の良いプラズマを形成することができる。また、真空容器内に設けた導波管内にプラズマが侵入するのを防止するので、導波管内のプラズマによる損傷を防止することができる。
【００３２】
また、請求項４記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記導波管が複数あり、前記導波管どうしが接して配置されているという構成を備えている。
このように複数の矩形導波管どうしを接して配置することにより、スロットをプラズマ処理する全面積に渡り均一に分布させることが容易にでき、大面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。
【００３３】
また、請求項５記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記スロットを、前記プラズマ処理する全面積に渡りほぼ均一に分布させたという構成を備えている。
このようにスロットをプラズマ処理する全面積に渡り均一に分布させることにより、大面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。
【００３４】
また、請求項６記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、電磁波源から複数の前記導波管に電磁波を分配する導波管部を有するという構成を備えている。
このように１台の電磁波源から、電磁波分配用の導波管部を通じて複数の導波管へ電磁波を供給することにより、すべての導波管において周波数を同一とすることができ、均一なエネルギー密度を放射するようなアンテナを設計しやすい。周波数が異なると、電磁波の干渉を考慮して設計する必要がある。
【００３５】
また、請求項７記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、複数個の前記スロットどうしの間の前記導波管の梁部内に水冷管を設けたという構成を備えている。
プラズマにより導波管の梁部が加熱され、変形したり損傷したりするため、冷却する必要がある。このように梁部に水冷管を設けることにより、プラズマの発生を妨げることなく、効率良く冷却することができる。
【００３６】
また、請求項８記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、複数個の前記スロットどうしの間の前記導波管の梁部下の前記真空容器内に、ガス導入口を設けたという構成を備えている。
このような構成により、プラズマの発生を妨げることなく、ガスを大面積に均一に供給できるため、均一性の良いプラズマ処理を行うことができる。
【００３７】
また、請求項９記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において前記導波管に電磁波を供給する電磁波源が１台であるという構成を備えている。
また、請求項１０記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記導波管に電磁波を供給する電磁波源が複数台であるという構成を備えている。
マイクロ波源の最大出力には限界があるため、複数台のマイクロ波源の使用により、大電力化が可能となる。
【００３８】
また、請求項１１記載のプラズマ処理装置は、請求項１０記載のプラズマ処理装置において、複数台の前記電磁波源の、隣接する前記電磁波源の周波数が異なるという構成を備えている。
マイクロ波源を複数台使用すると、プラズマどうしの干渉が起こるため、隣接するマイクロ波源の周波数を異ならせることにより、干渉を防ぐことができる。
【００３９】
また、請求項１２記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記導波管に電磁波を供給する電磁波源の周波数が２．４５ＧＨｚであるという構成を備えている。
マイクロ波源の周波数としては、２．４５ＧＨｚが現在標準となっており、安価であり、種類も豊富である。
【００４０】
また、請求項１３記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマ処理がプラズマ酸化であるという構成を備えている。
【００４１】
また、請求項１４記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマ処理がプラズマ成膜であるという構成を備えている。
【００４２】
また、請求項１５記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマ処理がプラズマエッチングであるという構成を備えている。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
実施の形態１
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
【００４４】
１は導波管、例えば矩形導波管、２は導波管アンテナを構成する複数のスロット、３は電磁波源である例えばマイクロ波源、４は石英、ガラス、セラミック等の誘電体部材、５は真空容器（プラズマ発生室）、６はガス導入口、７はガス排気口、８はプラズマ処理する基板、９は基板支持台、１０は矩形導波管１の梁部、１７は電磁波分配用導波管である。
【００４５】
プラズマが生成される真空容器５には、原料ガスを導入するためのガス導入口６と、導入されたガスを排気するためのガス排気口７が接続されている。なお、図１（ｂ）においては、ガス導入口６、ガス排気口７は図示省略している。
【００４６】
マイクロ波源３の発振器にて発振されたマイクロ波は、電磁波分配用導波管１７により矩形導波管１に分配、伝送され、誘電体部材４を介して導波管アンテナを構成するスロット２から真空容器５内に放射される。
【００４７】
本実施の形態１のプラズマ処理装置は、導波管、例えば矩形導波管１と、矩形導波管１に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロット２と、真空容器５とを具備し、スロット２から真空容器５内に放射された電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、矩形導波管１を真空容器５内に設け、矩形導波管１内に設けた誘電体部材４により真空が保持され、誘電体部材４を通して電磁波を真空容器５内に導入するようになっている。
【００４８】
このように矩形導波管１を真空容器５内に設け、矩形導波管１内に設けた誘電体部材４により真空を保持し、誘電体部材４を通して電磁波を真空容器５内に導入することにより、誘電体部材４を小さく、かつ、厚さを薄くすることができ、したがって、大面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。
【００４９】
また、矩形導波管１が複数あり（ここでは６本を図示）、矩形導波管１どうしが接して配置されている。このように矩形導波管１どうしを接して配置することにより、スロット２をプラズマ処理する全面積に渡り均一に分布させることが容易にでき、したがって、大面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。なお、スロット２をプラズマ処理する全面積に渡り均一に分布させるというのは、例えばスロット２どうしの縦方向のピッチ、および横方向のピッチを同一にすることである。
【００５０】
また、スロット２は、プラズマ処理する基板８の全面積に渡りほぼ均一に分布させている。さらに、複数の（ここでは６個を図示）スロット２に共通して対応する誘電体部材４を複数（ここでは６個）設けている。
【００５１】
また、電磁波源、例えばマイクロ波源３から６本の矩形導波管１に電磁波を分配する導波管部、すなわち、電磁波分配用導波管１７を有している。このように１台の電磁波源（ここでは、マイクロ波源３）から、電磁波分配用導波管１７を通じて複数の矩形導波管１へ電磁波を供給しているため、すべての矩形導波管１において周波数を同一とすることができ、均一なエネルギー密度を放射するようなアンテナを設計しやすい。周波数が異なると、電磁波の干渉を考慮して設計する必要がある。マイクロ波源３の周波数としては、２．４５ＧＨｚのものが量産され、現在、標準となっており、安価であり、種類も豊富である。
【００５２】
本実施の形態１では、マイクロ波を、複数の接した矩形導波管１を用いて、角型大面積の領域に分配し、誘電体部材４を通してスロット２から、角型大面積に均一なエネルギー密度でマイクロ波を放射し、均一なプラズマ密度のプラズマを発生させることにある。
上述の第４の従来装置では、上記特許文献３に記載されているように（段落００２８）、結合孔から等しいマイクロ波電力が放射され、プラズマが形成される。しかし、導波管が所定間隔を設けて配置されており、プラズマは拡散により拡がるため、プラズマ密度はガウス分布を持つ。このガウス分布を重ね合わせて、均一化を図っている。
つまり、本実施の形態１では、接した複数の矩形導波管１により、角型大面積の領域に均一なプラズマ密度のプラズマを発生させる。これに対して、上記第４の従来装置では、導波管をある間隔をあけ、ガウス分布の重なりでプラズマの均一化を図るものである。
また、矩形導波管１に電磁波を供給するマイクロ波源３が１台であり、マイクロ波源３の周波数は２．４５ＧＨｚである。
【００５３】
なお、本実施の形態１のプラズマ処理装置では、プラズマ処理として、プラズマ酸化、プラズマ成膜、プラズマエッチング、あるいはプラズマアッシングを行うことが可能である。
【００５４】
実施の形態２
図２（ａ）は、本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。なお、図２（ｂ）においては、ガス導入口６、ガス排気口７は図示省略している。
本実施の形態２では、誘電体部材４が、少なくとも真空容器１内に位置する矩形導波管１内を満たしている。このように誘電体部材４で矩形導波管１内を満たすことにより、真空容器５内に設けた矩形導波管１内にプラズマが侵入するのを防止するので、矩形導波管１内のプラズマによる損傷を防止することができる。
【００５５】
実施の形態３
図３（ａ）は、本発明の実施の形態３のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。なお、図３（ｂ）においては、ガス導入口６、ガス排気口７は図示省略している。
１２は第２の誘電体部材である。本実施の形態３では、１個以上、ここでは１列６個×６列＝３６個のスロット２に共通する、ここでは１枚の矩形板状の第２の誘電体部材１２が、真空容器５内に設けてある。
本実施の形態３にあっては、矩形導波管１の金属製の梁部１０が存在しても、複数のスロット２の全体で構成される導波管アンテナ全体の下部に設けた第２の誘電体部材１２中で電磁波が拡がりやすく、また、プラズマが金属梁にさらされないため、第２の誘電体部材１２がない場合に比べてより均一性の良いプラズマを形成することができる。また、本実施の形態２では、第２の誘電体部材１２が１枚の場合を示したが、該第２の誘電体部材１２を複数枚に分割することも可能である。また、図２に示した実施の形態２においても、第２の誘電体部材１２を同様に設けることにより、同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態３においては、第２の誘電体部材１２により真空容器５内に設けた矩形導波管１内にプラズマが侵入するのを防止するので、矩形導波管１内のプラズマによる損傷を防止することができる。
【００５６】
実施の形態４
図４（ａ）は、本発明の実施の形態４のプラズマ処理装置の断面図（図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）とは直角の方向の断面図）、（ｂ）は（ａ）のＡ部（梁部１０）の拡大図である。また、図５は、本プラズマ処理装置の水冷管の配置を示すための上面図である。さらに、図６は、本プラズマ処理装置の複数のガス導入口を有するガス導入管の配置を示すための上面図である。
【００５７】
１４は矩形導波管１の梁部１０内に設けられ、冷却水を流すための水冷管、１５は真空容器５内にガスを流すためのガス導入管、１６はガス導入管１５の複数箇所（図６においてガス導入管１５の設置箇所は図示省略）に設けられたガス導入口である。
【００５８】
本実施の形態４では、複数個のスロット２どうしの間の、矩形導波管１の梁部１０内に水冷管１４を設けている。プラズマにより梁部１０が加熱され、変形したり損傷したりするため、冷却する必要がある。本実施の形態４では、梁部１０に水冷管１４を設けることにより、プラズマの発生を妨げることなく、効率良く冷却することができる。
【００５９】
また、複数個のスロット２どうしの間の梁部１０下の真空容器５内に、複数のガス導入口１６を設けている。これらのガス導入口１６により、プラズマの発生を妨げることなく、ガスを大面積の基板８に均一に供給できるため、均一性の良いプラズマ処理を行うことができる。
【００６０】
本実施の形態４では、図１に示した実施の形態１の装置に水冷管１４とガス導入管１５およびガス導入口１６を設けたが、図２に示した実施の形態２の装置に同様に水冷管１４とガス導入管１５およびガス導入口１６を設けてもよい。また、このような構成の水冷管１４、ガス導入管１５およびガス導入口１６は、いずれか一方を設けてもよいことはもちろんである。
【００６１】
本実施の形態４では、図４（ａ）に示すごとく、矩形導波管１を複数本作製し、これらが接するように組み立て、導波管平面アンテナを作製することが可能である。この場合、これらの矩形導波管１を数ｃｍ等少しあけて作製しても、本実施の形態１による効果を得ることは可能である。
【００６２】
図４（ｃ）は、本実施の形態４において、矩形導波管の別の構成例を示す断面図である。例えば有効処理面積７０ｃｍ×６０ｃｍの場合、例えば矩形導波管１の具体的な製作方法として、７０ｃｍ×６０ｃｍ×４ｃｍのアルミニウムブロックから、矩形導波管１内の幅が９ｃｍ、高さが３ｃｍになるように、６本の矩形導波管１を削り出して作製することができる。つまり、この場合は、隣り合う矩形導波管１の壁は、図４（ｃ）に示すごとく一体のものである。
【００６３】
実施の形態５
図７は、本発明の実施の形態５のプラズマ処理装置の上面図である。
本実施の形態５は、矩形導波管１に電磁波を供給するマイクロ波源３が複数台設けられている。
マイクロ波源３の最大出力が十分な場合は、実施の形態１のようにマイクロ波源３は１台でマイクロ波を供給することが可能である。しかし、マイクロ波源３の出力により、処理面積が制限される。マイクロ波源３の最大出力には限界があるため、本実施の形態５のように、複数台のマイクロ波源３を設け、複数台のマイクロ波源３からマイクロ波を供給することにより、大電力化が可能となり、大面積を処理できるプラズマ処理装置が実現可能となる。また、プラズマ密度が高くでき、プラズマ処理時間を短縮できる。
【００６４】
しかし、複数台のマイクロ波源３を使用する場合、複数台のマイクロ波源３からのマイクロ波が影響を及ぼし、プラズマ特性が変化し、安定性が低下する。このため、複数台のマイクロ波源３の、隣接するマイクロ波源３の周波数が異なるように設定することにより、マイクロ波源３の影響を軽減し、干渉を防ぎ、安定性を増すことができる。
【００６５】
さらに、上述のように、マイクロ波源３としては、周波数が２．４５ＧＨｚのものが量産されており、これを用いることにより、装置を安価に製造できる。２．４５ＧＨｚのマイクロ波源３においても、わずかには周波数を変更することが可能であり、隣接するマイクロ波源３の周波数が異なるように設定することが可能である。
【００６６】
本実施の形態５では、図２に示した実施の形態２の装置に複数台のマイクロ波源３を設けたが、図１に示した実施の形態１の装置に同様に複数台のマイクロ波源３を設けてもよいことはもちろんである。
【００６７】
以上本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大面積基板を処理することができ、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態３のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態４のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図、（ｃ）は矩形導波管の別の構成例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４のプラズマ処理装置の水冷管の配置を示すための上面図である。
【図６】本発明の実施の形態４のプラズマ処理装置の複数のガス導入口を有するガス導入管の配置を示すための上面図である。
【図７】本発明の実施の形態５のプラズマ処理装置の上面図である。
【図８】（ａ）は従来の第１のプラズマ処理装置の上面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図９】（ａ）は従来の第２のプラズマ処理装置の上面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図１０】（ａ）は従来の第３のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
【図１１】（ａ）は従来の第４のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
【符号の説明】
１…矩形導波管、２…スロット、３…マイクロ波源、４…誘電体部材、５…真空容器、６…ガス導入口、７…ガス排気口、８…基板、９…基板支持台、１０…梁部、１２…第２の誘電体部材、１４…水冷管、１５…ガス導入管、１６…ガス導入口、１７…電磁波分配用導波管、
８１…同軸伝送路、８２…スロット、８３…円形マイクロ波放射板、８４…電磁波放射窓、８５…真空容器、８６…ガス導入口、８７…ガス排気口、８８…基板、８９…基板支持台、
９１…矩形導波管、９２…スロット、９３…マイクロ波源、９４…電磁波放射窓、９５…真空容器、９６…ガス導入口、９７…ガス排気口、９８…基板、９９…基板支持台、１２０…矩形導波管の反射面、１２１…矩形導波管のＨ面、
１０１…矩形導波管、１０２…スロット、１０３…マイクロ波源、１０４…電磁波放射窓、１０５…真空容器、１０６…ガス導入口、１０７…ガス排気口、１０８…基板、１０９…基板支持台、
１１１…矩形導波管、１１２…結合孔、１１４…電磁波放射窓、１１５…真空容器。

Claims

導波管と、
前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
真空容器とを具備し、
前記スロットから前記真空容器内に放射された電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記導波管を前記真空容器内に設け、
前記導波管内に設けた誘電体部材により真空が保持され、前記誘電体部材を通して前記電磁波を前記真空容器内に導入することを特徴とするプラズマ処理装置。
前記誘電体部材が、少なくとも前記真空容器内に位置する前記導波管内を満たしていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記スロットを覆う第２の誘電体部材を、前記真空容器内に設けたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記導波管が複数あり、前記導波管どうしが接して配置されていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記スロットを、前記プラズマ処理する全面積に渡りほぼ均一に分布させたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
電磁波源から複数の前記導波管に電磁波を分配する導波管部を有することを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
複数個の前記スロットどうしの間の前記導波管の梁部内に水冷管を設けたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
複数個の前記スロットどうしの間の前記導波管の梁部下の前記真空容器内に、ガス導入口を設けたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記導波管に電磁波を供給する電磁波源が１台であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記導波管に電磁波を供給する電磁波源が複数台であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
複数台の前記電磁波源の、隣接する前記電磁波源の周波数が異なることを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理装置。
前記導波管に電磁波を供給する電磁波源の周波数が２．４５ＧＨｚであることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理がプラズマ酸化であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理がプラズマ成膜であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理がプラズマエッチングであることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。