JPH1167492A - Plasma treatment equipment and plasma treatment method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make transmission of microwaves uniformize and miniaturized a plasma treatment equipment. SOLUTION: A microwave introducing part 11 in which a microwave introducing window 4 and a dielectric line 13 are set on the opposite to each other while keeping an air gap 2 between them is installed in the upper side of a cylindrical reaction chamber 1. A waveguide 12 is installed in the upper face of the microwave introducing chamber 11 in parallel to the dielectric line 13 and connected with the upper face through an antenna part 15. The antenna part 15 is positioned at a position parted from a reflecting end 12e of the waveguide 12 by the length equal to one fourth of the microwave length in the microwave tube while penetrating the waveguide 12 and the lower side of the waveguide 12 and the center part of the dielectric line 13 installed while sandwiching a metal plate between the waveguide and the dielectric line are connected through the antenna part 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
て、半導体素子基板，液晶ディスプレイ用ガラス基板等
にエッチング，アッシング又はＣＶＤ等の処理を施す装
置及び方法に関し、特にマイクロ波の導入によりプラズ
マを生ぜしめるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for performing processing such as etching, ashing, or CVD on a semiconductor element substrate, a glass substrate for a liquid crystal display, or the like by utilizing plasma, and more particularly, to a method for introducing plasma using microwaves. The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for generating plasma.

【０００２】[0002]

【従来の技術】反応ガスに外部からエネルギーを与えて
生じるプラズマは、ＬＳＩ，ＬＣＤ等の製造プロセスに
おいて広く用いられている。特に、ドライエッチングプ
ロセスにおいて、プラズマの利用は不可欠の基本技術と
なっている。一般にプラズマを発生せしめるための励起
手段には２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合と、
１３．５６ＭＨｚのＲＦ（Radio Frequency ）を用いる
場合とがある。前者は後者に比べて高密度のプラズマが
得られるとともに、プラズマ発生のために電極を必要と
せず、電極からのコンタミネーションを防止できるとい
う利点がある。しかしながら、マイクロ波を用いたプラ
ズマ処理装置にあっては、プラズマ領域面積を広くし、
且つ密度が均一になるようにプラズマを発生せしめるこ
とは困難であり、大口径の半導体基板，ＬＣＤ用ガラス
基板等の処理を行なうのには適切ではなかった。2. Description of the Related Art Plasma generated by externally applying energy to a reaction gas is widely used in manufacturing processes for LSIs, LCDs and the like. In particular, the use of plasma has become an indispensable basic technology in the dry etching process. Generally, a microwave of 2.45 GHz is used as excitation means for generating plasma,
13.56 MHz RF (Radio Frequency) may be used. The former has the advantage that high-density plasma can be obtained compared to the latter, and that no electrodes are required for plasma generation, and contamination from the electrodes can be prevented. However, in a plasma processing apparatus using microwaves, the area of the plasma region is increased,
In addition, it is difficult to generate plasma so that the density becomes uniform, and it is not suitable for processing a large-diameter semiconductor substrate, an LCD glass substrate, and the like.

【０００３】これを解決するために、本願出願人は大面
積の領域に均一にマイクロ波プラズマを発生させること
が可能なプラズマ処理装置を特開昭62−5600号公報、特
開昭62−99481 号公報等において提案している。これら
のプラズマ処理装置は、マイクロ波発振器を接続した導
波管から導入されたマイクロ波が誘電体線路を伝搬し、
誘電体線路の下側に所定間隔を有して対向配置されたマ
イクロ波導入窓を介してマイクロ波が反応室内に導入さ
れる構成になっている。マイクロ波導入窓からマイクロ
波が伝搬されることにより、反応室内に均一密度のプラ
ズマを生ぜしめることが可能となる。また、特開平８−
111297号公報においても同様の効果を得るべくプラズマ
処理装置が提案されており、この装置は誘電体線路を備
えておらず、導波管から直接マイクロ波導入窓に導入さ
れたマイクロ波により、電界が反応室内に供給されるよ
うに構成されている。但し、この装置は、マイクロ波を
直接マイクロ波導入窓から反応室へ導入する構成である
ので、マイクロ波と発生するプラズマとの結合が強く、
プラズマの制御が難しいという問題がある。In order to solve this problem, the present applicant has proposed a plasma processing apparatus capable of uniformly generating microwave plasma in a large area region, as disclosed in JP-A-62-5600 and JP-A-62-99481. In Japanese Patent Publication No. In these plasma processing apparatuses, microwaves introduced from a waveguide connected to a microwave oscillator propagate through a dielectric line,
Microwaves are introduced into the reaction chamber through microwave introduction windows which are arranged opposite to each other at a predetermined interval below the dielectric line. Propagation of microwaves from the microwave introduction window enables generation of plasma with a uniform density in the reaction chamber. Further, Japanese Unexamined Patent Publication No.
Japanese Patent Publication No. 111297 also proposes a plasma processing apparatus for obtaining the same effect.This apparatus does not include a dielectric line, and an electric field is generated by microwaves directly introduced from a waveguide into a microwave introduction window. Is supplied into the reaction chamber. However, since this device has a configuration in which microwaves are directly introduced into the reaction chamber from the microwave introduction window, the coupling between the microwaves and the generated plasma is strong,
There is a problem that it is difficult to control the plasma.

【０００４】図１３は、本願出願人により提案された特
開昭62−5600号公報，特開昭62−99481 号公報と同タイ
プのプラズマ処理装置の構造を示した縦断面図であり、
図１４はその平面図である。図１３は図１４に示すXI−
XI線から見た断面を示している。図１３に示すように、
プラズマ処理装置は、円筒形状を有するアルミニウム製
の反応室１、該反応室１の上側に配されたマイクロ波導
入室１１、該マイクロ波導入室のマイクロ波導入端に接
続された導波管１２、該導波管１２のマイクロ波導入側
に接続されたマイクロ波発振器１０、及び反応室１内に
配設された試料台７を備えて構成されている。マイクロ
波導入室１１は、間隙を有して平行に配された誘電体線
路３及びマイクロ波導入窓４と、その上面及び外周面を
覆う金属壁とで構成されており、マイクロ波導入窓４の
下面を反応室１に臨ませて気密状態を保って連結されて
いる。FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing the structure of a plasma processing apparatus of the same type as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-5600 and 62-99481 proposed by the present applicant.
FIG. 14 is a plan view thereof. FIG. 13 shows the XI-
It shows a cross section viewed from line XI. As shown in FIG.
The plasma processing apparatus includes a reaction chamber 1 made of aluminum having a cylindrical shape, a microwave introduction chamber 11 disposed above the reaction chamber 1, and a waveguide 12 connected to a microwave introduction end of the microwave introduction chamber. , A microwave oscillator 10 connected to the microwave introduction side of the waveguide 12, and a sample stage 7 disposed in the reaction chamber 1. The microwave introduction chamber 11 includes a dielectric line 3 and a microwave introduction window 4 which are arranged in parallel with a gap, and a metal wall which covers the upper surface and the outer peripheral surface thereof. Are connected to each other with the lower surface facing the reaction chamber 1 while maintaining an airtight state.

【０００５】マイクロ波発振器１０はマイクロ波の整合
をとるためのチューナを内蔵しており、金属製の導波管
１２の一端側に接続されている。導波管１２の他端には
フッ素樹脂製の誘電体線路３が連結されている。図１４
に示すように、誘電体線路３は、マイクロ波の伝送効率
を高め、誘電体線路内を均一に伝搬させるべく、平面視
が略五角形の板形状を有し、導波管１２側に幅が狭まる
テーパ部３ａを有している。誘電体線路３は略水平に配
され、テーパ部３ａの先端部が導波管１２内に嵌入さ
れ、固定されている。誘電体線路３の下側には所定間隔
（エアギャップ２）を離隔して略平行にマイクロ波導入
窓４が配されている。マイクロ波導入窓４は石英（Ｓｉ
Ｏ₂ ）、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）又は窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）のような誘電体で形成され、円板形状を有し
ている。[0005] The microwave oscillator 10 has a built-in tuner for matching microwaves, and is connected to one end of a metal waveguide 12. The other end of the waveguide 12 is connected to the dielectric line 3 made of fluororesin. FIG.
As shown in the figure, the dielectric line 3 has a plate shape of a substantially pentagonal shape in plan view in order to increase the microwave transmission efficiency and uniformly propagate the inside of the dielectric line, and has a width on the waveguide 12 side. It has a tapered portion 3a that narrows. The dielectric line 3 is disposed substantially horizontally, and the tip of the tapered portion 3a is fitted into the waveguide 12 and fixed. Below the dielectric line 3, a microwave introduction window 4 is disposed substantially in parallel with a predetermined interval (air gap 2). The microwave introduction window 4 is made of quartz (Si
O ₂ ), alumina (Al ₂ O ₃ ) or aluminum nitride (AlN), and has a disk shape.

【０００６】反応室１内にはマイクロ波導入窓４の下方
に試料台７が配されており、試料台７上に例えば半導体
基板のような試料を載置してプラズマ処理するようにな
っている。試料台７にはマッチングボックス８を介して
高周波電源９が接続されている。また、反応室１の側壁
には反応ガスを導入するための導入口５が形成されてお
り、下部壁には反応室１内を真空排気するための排気口
６が形成されている。排気口６には図示しない排気装置
が接続されている。In the reaction chamber 1, a sample stage 7 is disposed below the microwave introduction window 4, and a sample such as a semiconductor substrate is placed on the sample stage 7 to perform plasma processing. I have. A high frequency power supply 9 is connected to the sample stage 7 via a matching box 8. An inlet 5 for introducing a reaction gas is formed on a side wall of the reaction chamber 1, and an exhaust port 6 for evacuating the inside of the reaction chamber 1 is formed on a lower wall. An exhaust device (not shown) is connected to the exhaust port 6.

【０００７】このように構成されたマイクロ波プラズマ
処理装置を用いて半導体基板Ｗの表面にエッチング処理
を施す場合は、反応室１内を所望の圧力に調整した後、
反応ガスを導入する。次いで、マイクロ波発振器１０か
らマイクロ波を発振させ、導波管１２を介して誘電体線
路３に導入する。このとき、テーパ部３ａを伝搬するこ
とによりマイクロ波は誘電体線路３内で均一に拡がる。
そして、マイクロ波は誘電体線路３内を線路方向に伝搬
し、金属壁で覆われた端部にて反射され、誘電体線路３
内に定在波を形成する。このようにマイクロ波が誘電体
線路３を線路方向に伝搬する間に誘電体線路３の下方に
漏れ電界が形成され、この漏れ電界がエアギャップ２及
びマイクロ波導入窓４を透過して反応室１内に導入され
る。即ち、マイクロ波が反応室１内に伝搬する。これに
より反応室１内にプラズマが生成され、プラズマによっ
て半導体基板Ｗの表面がエッチングされる。In the case where the surface of the semiconductor substrate W is subjected to etching using the microwave plasma processing apparatus configured as described above, the inside of the reaction chamber 1 is adjusted to a desired pressure,
A reaction gas is introduced. Next, a microwave is oscillated from the microwave oscillator 10 and introduced into the dielectric line 3 via the waveguide 12. At this time, the microwave spreads uniformly in the dielectric line 3 by propagating through the tapered portion 3a.
The microwave propagates in the dielectric line 3 in the line direction, is reflected at the end covered by the metal wall, and
A standing wave is formed inside. As described above, while the microwave propagates in the dielectric line 3 in the line direction, a leakage electric field is formed below the dielectric line 3, and this leakage electric field transmits through the air gap 2 and the microwave introduction window 4 and reacts in the reaction chamber. 1 is introduced. That is, the microwave propagates into the reaction chamber 1. As a result, plasma is generated in the reaction chamber 1, and the surface of the semiconductor substrate W is etched by the plasma.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のプ
ラズマ処理装置では、導波管１２の線路方向と誘電体線
路３の管軸方向とが同高さで連なる態様で連結されてい
る。従って、マイクロ波発振器１０と導波管１２と誘電
体線路３のテーパ部３ａとが、反応室１の外周側に突き
出した構造となり、この突出部分のために水平方向に大
きなスペースが必要となる問題があった。特に、テーパ
部３ａは、導波管１２と誘電体線路３との寸法の相違に
起因してマイクロ波の整合を取るために設けてあり、反
応室１内に均一にマイクロ波を伝搬させるためには、単
純に長さを短くすることはできないという問題があっ
た。In the above-described conventional plasma processing apparatus, the line direction of the waveguide 12 and the tube axis direction of the dielectric line 3 are connected at the same height. Accordingly, the microwave oscillator 10, the waveguide 12, and the tapered portion 3a of the dielectric line 3 have a structure protruding toward the outer peripheral side of the reaction chamber 1, and a large space in the horizontal direction is required for the protruding portion. There was a problem. In particular, the tapered portion 3a is provided for matching microwaves due to a difference in dimensions between the waveguide 12 and the dielectric line 3, and for uniformly transmitting microwaves in the reaction chamber 1. Had a problem that the length could not be simply shortened.

【０００９】また、上述したように反応室１は円筒形状
を有する場合があるのに対し、誘電体線路３は矩形板状
を有している。大口径の試料に処理を施す際には大きな
サイズの反応室１を用いるが、大径の反応室１内にマイ
クロ波を導入した場合には、反応室１と誘電体線路３の
形状の違いによりマイクロ波が径方向に均一に伝搬し難
くなり、これにより反応室１内でのプラズマの均一化が
困難になる虞があるという問題があった。Further, as described above, the reaction chamber 1 may have a cylindrical shape, whereas the dielectric line 3 has a rectangular plate shape. When processing a large-diameter sample, a large-sized reaction chamber 1 is used. However, when microwaves are introduced into the large-diameter reaction chamber 1, the shape of the reaction chamber 1 differs from that of the dielectric line 3. This makes it difficult for microwaves to propagate uniformly in the radial direction, which may make it difficult to homogenize plasma in the reaction chamber 1.

【００１０】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、導波管と誘電体線路とを平行に配し、アンテ
ナ部を介して、マイクロ波が線路方向に交わる方向から
導入されるように結合することにより、両者各部の寸法
の相違に起因するマイクロ波の整合のための領域を省略
して小型化されたプラズマ処理装置を提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a waveguide and a dielectric line arranged in parallel, and microwaves are introduced from a direction intersecting the line direction through an antenna unit. An object of the present invention is to provide a miniaturized plasma processing apparatus by omitting a region for matching microwaves due to a difference in size between the two parts by such coupling.

【００１１】また、誘電体線路と反応室とを平面視で同
形状に形成することにより、大口径の反応室内に均一に
プラズマを生ぜしめるプラズマ処理装置を提供すること
を目的とする。It is another object of the present invention to provide a plasma processing apparatus in which a dielectric line and a reaction chamber are formed to have the same shape in a plan view so as to generate plasma uniformly in a large-diameter reaction chamber.

【００１２】さらに、反応室内のプラズマの状態に応じ
て、誘電体線路とマイクロ波導入窓との間の間隙寸法を
可変調整することにより、容易にプラズマを点火し、ま
た均一にプラズマを発生せしめるプラズマ処理装置及び
プラズマ処理方法を提供することを目的とする。Further, by variably adjusting the size of the gap between the dielectric line and the microwave introduction window according to the state of the plasma in the reaction chamber, the plasma is easily ignited and the plasma is generated uniformly. It is an object to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】第１発明に係るプラズマ
処理装置は、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器
からのマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に高周
波的に結合された誘電体線路と、該誘電体線路に対向配
置されたマイクロ波導入窓と、該マイクロ波導入窓から
導入されるマイクロ波によりプラズマが生ぜしめられる
反応室とを備えたプラズマ処理装置において、前記誘電
体線路は、その線路方向を前記導波管の管軸方向と平行
に配しており、前記導波管から前記誘電体線路へのマイ
クロ波の導入が前記管軸方向及び線路方向に交わる方向
になされるべく、前記導波管と前記誘電体線路とを結合
するためのアンテナ部を備えることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a microwave oscillator; a waveguide for transmitting microwaves from the microwave oscillator; A dielectric line, a microwave introduction window disposed opposite to the dielectric line, and a reaction chamber in which plasma is generated by microwaves introduced from the microwave introduction window; The dielectric line has its line direction parallel to the tube axis direction of the waveguide, and the introduction of microwaves from the waveguide to the dielectric line intersects the tube axis direction and the line direction. An antenna unit for coupling the waveguide and the dielectric line so as to be directed in the direction is provided.

【００１４】第１発明にあっては、導波管を伝搬したマ
イクロ波は、アンテナ部を介して誘電体線路に線路方向
に交わる方向から導入される。そして、マイクロ波は誘
電体線路を線路方向に伝搬し、誘電体線路の下面から表
面波電界による伝搬モードによってマイクロ波導入窓に
向かう方向に伝搬される。導波管と誘電体線路とは平行
で、且つ線路方向に交わる方向に位置しているので、導
波管の長さ方向への突出長さが短くなる。特に、導波管
と誘電体線路との結合をアンテナ構造としたので、導波
管と誘電体線路との寸法の相違に起因する整合のための
領域を必要とせず、装置の小型化が図られる。In the first invention, the microwave propagating through the waveguide is introduced into the dielectric line via the antenna from the direction crossing the line direction. The microwave propagates along the dielectric line in the line direction, and propagates from the lower surface of the dielectric line toward the microwave introduction window in a propagation mode based on the surface wave electric field. Since the waveguide and the dielectric line are parallel and located in a direction intersecting the line direction, the length of the waveguide in the length direction is reduced. In particular, since the coupling between the waveguide and the dielectric line has an antenna structure, a region for matching due to the difference in dimensions between the waveguide and the dielectric line is not required, and the size of the device can be reduced. Can be

【００１５】第２発明に係るプラズマ処理装置は、第１
発明において、前記導波管内の少なくとも前記アンテナ
部近傍に、誘電体を装入してあることを特徴とする。[0015] A plasma processing apparatus according to a second aspect of the present invention comprises:
In the invention, a dielectric is inserted at least in the vicinity of the antenna portion in the waveguide.

【００１６】第２発明にあっては、導波管内に誘電体を
装入することによりアンテナ部の周囲の電位が下がる。
これにより、装置に高電力を供給した際に頻繁に生じる
異常放電を防止することができ、マイクロ波電力を安定
に供給できる。また、導波管内に誘電体を装入すること
により特性インピーダンスが低下する。これにより、導
波管壁面に形成される電流定在波の腹の位置にアンテナ
部を、例えばスリットで設けた場合には、導波管内に誘
電体を装入していない場合よりもスリット開口の長辺間
の電位差が大きくなる。従って、同一電力の供給で効果
的に高密度プラズマを生成する。According to the second aspect of the present invention, the electric potential around the antenna section is reduced by inserting a dielectric into the waveguide.
Thus, abnormal discharge that frequently occurs when high power is supplied to the device can be prevented, and microwave power can be supplied stably. In addition, the insertion of a dielectric into the waveguide lowers the characteristic impedance. Thereby, when the antenna portion is provided at the position of the antinode of the current standing wave formed on the wall surface of the waveguide, for example, by a slit, the slit opening is larger than when the dielectric is not inserted in the waveguide. The potential difference between the long sides becomes large. Therefore, high-density plasma is effectively generated by supplying the same power.

【００１７】第３発明に係るプラズマ処理装置は、第１
発明において、前記アンテナ部は導体棒で構成されてお
り、前記導波管へのマイクロ波導入端と異なる側の端部
から実質的に距離Ｌだけ離隔した位置に設けてあること
を特徴とする。但し、Ｌ＝（１／４＋ｎ／２）×λｇ，
ｎは整数，ｎ≧０，λｇはマイクロ波の導波管内波長で
ある。The plasma processing apparatus according to the third invention has a first
In the invention, the antenna section is formed of a conductor rod, and is provided at a position substantially separated from the end on the side different from the microwave introduction end to the waveguide by a distance L. . Where L = (1/4 + n / 2) × λg,
n is an integer, n ≧ 0, and λg is the wavelength of the microwave in the waveguide.

【００１８】第３発明にあっては、導体棒で形成された
アンテナ部を、導波管のマイクロ波反射端からマイクロ
波波長の（１／４＋ｎ／２）倍の位置、即ち導波管内の
電圧定在波の最大位置（腹の位置）に設けているので、
マイクロ波がさらに効率良く導波管から誘電体線路に供
給される。According to the third aspect of the present invention, the antenna portion formed by the conductor rod is positioned at (１ ／ + n / 2) times the microwave wavelength from the microwave reflection end of the waveguide, that is, in the waveguide. Because it is provided at the maximum position (antinode position) of the voltage standing wave,
The microwave is more efficiently supplied from the waveguide to the dielectric line.

【００１９】第４発明に係るプラズマ処理装置は、第１
発明において、前記アンテナ部は前記導波管と誘電体線
路とを通貫せしめるスリットで構成されており、前記導
波管へのマイクロ波導入端と異なる側の端部から実質的
に距離Ｌだけ離隔した位置に設けてあることを特徴とす
る。但し、Ｌ＝ｎ／２×λｇ，ｎは整数，ｎ≧１，λｇ
はマイクロ波の導波管内波長である。The plasma processing apparatus according to the fourth invention has a first
In the present invention, the antenna section is constituted by a slit penetrating the waveguide and the dielectric line, and is substantially a distance L from an end on the side different from the microwave introduction end to the waveguide. It is characterized in that it is provided at a separated position. Here, L = n / 2 × λg, n is an integer, n ≧ 1, λg
Is the microwave wavelength in the waveguide.

【００２０】第４発明にあっては、スリットで形成され
たアンテナ部を、導波管の反射端からマイクロ波波長の
（ｎ／２）倍の位置、即ち導波管壁面の電流定在波の腹
の位置に設けているので、マイクロ波が導波管からスリ
ットを介して誘電体線路にさらに効率良く供給される。According to the fourth aspect of the present invention, the antenna formed by the slit is positioned at a position (n / 2) times the microwave wavelength from the reflection end of the waveguide, that is, the current standing wave on the waveguide wall. The microwave is more efficiently supplied from the waveguide to the dielectric line through the slit.

【００２１】第５発明に係るプラズマ処理装置は、第１
又は第２発明において、前記誘電体線路と前記マイクロ
波導入窓との間隙を拡縮せしめる手段を備えることを特
徴とする。また、第１１発明に係るプラズマ処理方法
は、第５発明のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理
方法であって、前記拡縮手段を用いて、前記誘電体線路
と前記マイクロ波導入窓との間隙を所定の長さに設定す
る過程と、前記反応室内を排気し、反応ガスを前記反応
室内に供給する過程と、マイクロ波が前記導波管に導入
され、前記マイクロ波が前記反応室内に伝搬される過程
と、前記マイクロ波により前記反応室内にてプラズマが
発生した後に、前記拡縮手段を用いて前記間隙を拡大す
る過程とを有することを特徴とする。The plasma processing apparatus according to the fifth invention has a first
Alternatively, in the second invention, a means for expanding and contracting a gap between the dielectric line and the microwave introduction window is provided. A plasma processing method according to an eleventh aspect of the present invention is the plasma processing method using the plasma processing apparatus according to the fifth aspect of the present invention, wherein a gap between the dielectric line and the microwave introduction window is reduced by using the scaling unit. Setting a predetermined length, exhausting the reaction chamber and supplying a reaction gas into the reaction chamber, microwaves are introduced into the waveguide, and the microwaves are propagated into the reaction chamber. And generating a plasma in the reaction chamber by the microwave, and then expanding the gap by using the expansion / contraction means.

【００２２】第５発明及び第１１発明にあっては、誘電
体線路とマイクロ波導入窓との間の間隙をプラズマが発
生するまでは狭くして反応室へのマイクロ波の伝搬を強
力にし、プラズマの点火を容易にする。プラズマを発生
した後、間隙寸法を拡げて誘電体線路を伝搬するマイク
ロ波と反応室内のプラズマとの結合を弱めて、マイクロ
波が誘電体線路に均一に拡がり、その下面に形成される
表面波電界を均一にすることができる。これにより、反
応室の中央部に集中することなく周辺部にも拡がった径
方向に均一なプラズマが発生する。In the fifth invention and the eleventh invention, the gap between the dielectric line and the microwave introduction window is narrowed until plasma is generated, so that microwave propagation to the reaction chamber is enhanced. Facilitates plasma ignition. After the plasma is generated, the gap size is expanded to weaken the coupling between the microwave propagating in the dielectric line and the plasma in the reaction chamber, so that the microwave spreads uniformly on the dielectric line and the surface wave formed on the lower surface The electric field can be made uniform. As a result, a uniform plasma is generated in the radial direction, which does not concentrate at the center of the reaction chamber but also spreads to the periphery.

【００２３】第６発明に係るプラズマ処理装置は、第１
又は第２発明において、前記誘電体線路は、前記線路方
向の寸法がこれに平行な前記反応室の寸法よりも大きい
ことを特徴とする。The plasma processing apparatus according to the sixth invention has a first
Alternatively, in the second invention, the dielectric line has a dimension in the line direction larger than a dimension of the reaction chamber parallel to the line direction.

【００２４】第６発明にあっては、誘電体線路の線路方
向の寸法が、これに平行な反応室の寸法よりも大きい。
通常、伝搬するマイクロ波の表面波電界の強度は、誘電
体線路の中心部が高く周辺部が低い分布を示す。従っ
て、マイクロ波の表面波電界の電界強度が高い領域だけ
を選択的にプラズマ発生に利用できるため、反応室内の
プラズマの均一化、及び試料の処理速度の高速化が図ら
れる。According to the sixth aspect, the dimension of the dielectric line in the line direction is larger than the dimension of the reaction chamber parallel to the dielectric line.
Normally, the intensity of the surface acoustic wave electric field of the propagating microwave shows a distribution in which the center portion of the dielectric waveguide is high and the peripheral portion is low. Therefore, only the region where the electric field strength of the microwave surface wave electric field is high can be selectively used for plasma generation, so that the plasma in the reaction chamber can be made uniform and the processing speed of the sample can be increased.

【００２５】第７発明に係るプラズマ処理装置は、第１
又は第２発明において、前記アンテナ部は、前記誘電体
線路の前記導波管との平行面の略中央部に設けてあるこ
とを特徴とする。The plasma processing apparatus according to the seventh aspect of the present invention has a first
Alternatively, in the second invention, the antenna section is provided at a substantially central portion of a plane parallel to the waveguide of the dielectric line.

【００２６】第７発明にあっては、マイクロ波が誘電体
線路の略中央部から導入され、周辺部へ伝搬する。電界
分布が均一で安定性の高いマイクロ波の伝搬モードであ
る円形ＴＥ１１モード，ＴＥ０１モード等は、中央部の
電界強度が強いモードである。これらの伝搬モードのマ
イクロ波が誘電体線路の中央から導入されることによ
り、電界分布が均一で安定性が高い表面波電界モードの
マイクロ波が反応室内に伝搬される。According to the seventh aspect, the microwave is introduced from substantially the center of the dielectric line and propagates to the periphery. Circular TE11 mode, TE01 mode, and the like, which are microwave propagation modes with uniform electric field distribution and high stability, are modes in which the electric field intensity at the center is strong. By introducing the microwaves in these propagation modes from the center of the dielectric line, the microwaves in the surface wave electric field mode having uniform electric field distribution and high stability are propagated into the reaction chamber.

【００２７】第８発明に係るプラズマ処理装置は、第７
発明において、前記誘電体線路は、その厚み寸法が前記
平行面の中央部で大きく、周辺部で小さいことを特徴と
する。また第９発明に係るプラズマ処理装置は、第７発
明において、前記マイクロ波導入窓は、その厚み寸法が
前記誘電体線路との平行面の中央部で大きく、周辺部で
小さいことを特徴とする。The plasma processing apparatus according to the eighth invention has a seventh
In the invention, the dielectric line is characterized in that its thickness dimension is large at a central portion of the parallel plane and small at a peripheral portion. A plasma processing apparatus according to a ninth aspect is the plasma processing apparatus according to the seventh aspect, wherein the microwave introduction window has a large thickness at a central portion of a plane parallel to the dielectric line and small at a peripheral portion. .

【００２８】第８発明及び第９発明にあっては、誘電体
線路，マイクロ波導入窓の厚みが中央部が厚く、周辺部
が薄くなるような形状に形成してある。試料の大口径化
とともに反応室が大口径になると、マイクロ波は球面波
で伝搬し、伝搬速度（位相速度）は中心部が速く、周辺
部は遅くなる。これにより、マイクロ波導入窓とプラズ
マとの境界面又は反応室内の試料台面で反射するマイク
ロ波と、マイクロ波導入窓から導入されるマイクロ波と
が干渉して形成されるマイクロ波定在波の強度分布は、
重ね合わせの原理により同一高さでの中心部と周辺部と
で位相が反転する場合がある。このとき、プラズマの均
一性が悪いことが経験的に判っている。従って、誘電体
線路，マイクロ波導入窓の厚みを中心部で厚く、周辺部
で薄くすることにより、マイクロ波の実効距離（光路）
が補償され、マイクロ波の伝搬が平面波状に保たれて、
反応室内のプラズマが均一化される。In the eighth and ninth aspects of the invention, the thickness of the dielectric line and the microwave introduction window is formed to be thick at the center and thin at the periphery. When the diameter of the reaction chamber becomes larger as the diameter of the sample becomes larger, the microwave propagates as a spherical wave, and the propagation speed (phase velocity) becomes faster in the central portion and becomes slower in the peripheral portion. As a result, the microwave reflected from the interface between the microwave introduction window and the plasma or the sample stage in the reaction chamber and the microwave introduced from the microwave introduction window interfere with each other to form a microwave standing wave. The intensity distribution is
The phase may be inverted between the central portion and the peripheral portion at the same height due to the principle of superposition. At this time, it has been empirically known that the uniformity of the plasma is poor. Therefore, the effective distance (optical path) of the microwave is obtained by making the thickness of the dielectric line and the microwave introduction window thicker at the center and thinner at the periphery.
Is compensated, and the propagation of the microwave is kept in a plane wave shape,
The plasma in the reaction chamber is made uniform.

【００２９】第１０発明に係るプラズマ処理装置は、第
７，８又は９発明において、前記反応室は円筒形状を有
し、前記誘電体線路及び前記マイクロ波導入窓は円板形
状を有することを特徴とする。[0029] In a plasma processing apparatus according to a tenth aspect, in the seventh, eighth or ninth aspect, the reaction chamber has a cylindrical shape, and the dielectric line and the microwave introduction window have a disk shape. Features.

【００３０】第１０発明にあっては、反応室は円筒形状
を有し、誘電体線路及びマイクロ波導入窓を円板形状に
形成してある。従って、誘電体線路の略中央部からマイ
クロ波を導入することにより、誘電体線路，マイクロ波
導入窓及び反応室も導波管の一種と見なすことができ、
マイクロ波は進行方向の軸対称に伝搬される。その結
果、表面波電界モードのマイクロ波は反応室内へ均一に
伝搬される。In the tenth aspect, the reaction chamber has a cylindrical shape, and the dielectric line and the microwave introduction window are formed in a disk shape. Therefore, by introducing microwaves from substantially the center of the dielectric line, the dielectric line, the microwave introduction window, and the reaction chamber can be regarded as a kind of waveguide.
The microwave is propagated axially symmetrically in the traveling direction. As a result, the microwave in the surface wave electric field mode is uniformly propagated into the reaction chamber.

【００３１】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。 実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１のプラズマ
処理装置の構造を示す縦断面図であり、図２は図１のII
−II線から見た横断面図を示している。図１に示すよう
に、プラズマ処理装置は、円筒形状を有する例えばアル
ミニウム製の反応室１、該反応室１の上側に配されたマ
イクロ波導入室１１、該マイクロ波導入室１１の上面に
平行に配され、後述するアンテナ部１５を介して連結さ
れた導波管１２、該導波管１２の一端側に接続されたマ
イクロ波発振器１０、及び反応室１内に配設された試料
台７を備えて構成されている。マイクロ波導入室１１
は、所定の間隙（エアギャップ２）を有して上側及び下
側に平行に対向配置された、円板形状を有する誘電体線
路１３及びマイクロ波導入窓４と、これらの外周部及び
誘電体線路１３の上面を覆う金属壁とで構成されてい
る。反応室１は、マイクロ波導入窓４により気密に封止
されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of the plasma processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG.
2 shows a cross-sectional view as seen from the line II. As shown in FIG. 1, a plasma processing apparatus includes a cylindrical reaction chamber 1 made of, for example, aluminum, a microwave introduction chamber 11 disposed above the reaction chamber 1, and a parallel to an upper surface of the microwave introduction chamber 11. , A microwave oscillator 10 connected to one end of the waveguide 12, and a sample stage 7 provided in the reaction chamber 1. It is provided with. Microwave introduction room 11
Are a dielectric line 13 and a microwave introduction window 4 having a disc shape, which are disposed opposite to each other in parallel at an upper side and a lower side with a predetermined gap (air gap 2), and an outer peripheral portion thereof and a dielectric And a metal wall that covers the upper surface of the line 13. The reaction chamber 1 is hermetically sealed by a microwave introduction window 4.

【００３２】マイクロ波発振器１０はマイクロ波の整合
をとるためのチューナを内蔵しており、略水平に配され
た導波管１２の一端側に接続されている。導波管１２は
金属製であり、他端側は閉塞され、伝搬するマイクロ波
がこの端部（反射端１２ｅ）で反射する。導波管１２の
底面には、反射端１２ｅから４分の１マイクロ波波長
（λｇ／４，λｇはマイクロ波管内波長）だけ離れた位
置に軸中心を有してアンテナ部１５が貫設され、さらに
アンテナ部１５の先端部分が導波管１２の下側で金属壁
を介して配された誘電体線路１３の上面の略中心部分に
貫設されており、導波管１２と誘電体線路１３とがアン
テナ部１５によって連結されている。なお、アンテナ部
１５の配設位置は、導波管１２の反射端１２ｅからλｇ
／４だけ離れた位置だけに限らないが、（１／４＋ｎ／
２）×λｇ（ｎは整数，ｎ≧０，λｇはマイクロ波管内
波長）だけ離れた位置に設けてあることが好ましい。The microwave oscillator 10 has a built-in tuner for matching microwaves, and is connected to one end of a waveguide 12 arranged substantially horizontally. The waveguide 12 is made of metal, the other end is closed, and the propagating microwave is reflected at this end (reflection end 12e). On the bottom surface of the waveguide 12, an antenna portion 15 is provided having an axial center at a position away from the reflection end 12e by a quarter microwave wavelength (λg / 4, λg is a wavelength in the microwave tube). Further, a distal end portion of the antenna portion 15 extends through a substantially central portion of the upper surface of the dielectric line 13 disposed below the waveguide 12 via a metal wall, and the waveguide 12 and the dielectric line 13 are connected by an antenna unit 15. The position of the antenna unit 15 is set at λg from the reflection end 12 e of the waveguide 12.
Although not limited only to the position separated by / 4, (1/4 + n /
2) It is preferably provided at a position separated by × λg (n is an integer, n ≧ 0, and λg is a wavelength in a microwave tube).

【００３３】誘電体線路１３は例えばテフロン（登録商
標）のようなフッ素樹脂製であり、図２に示すように円
板形状を有し、線路方向を略水平、即ち導波管１２の管
軸方向に平行に配してある。上述したように、誘電体線
路１３の上面の略中心部分には、前記アンテナ部１５が
植設されている。図３はアンテナ部１５により接続され
た導波管１２と誘電体線路１３との結合部分を拡大して
示した断面図である。アンテナ部１５は、例えばアルミ
ニウムのような金属製の導体棒１５ａと、石英系又はア
ルミナ系のセラミックのような絶縁体からなる環状の碍
子１５ｂとで構成されている。導波管１２の底面及び金
属壁にはアンテナ部１５の差込み用の孔が形成されてお
り、誘電体線路１３の上面には導体棒１５ａの固定用の
穴が形成されている。図３に示すように、導体棒１５ａ
の外周面には長さ方向略中央に碍子１５ｂが嵌合され、
碍子１５ｂを導波管１２の底面及び金属壁の孔に嵌め込
み、導体棒１５ａの下部を誘電体線路１３の孔に差込ん
で、導体棒１５ａの上部を導波管１２内で立設せしめた
態様でアンテナ部１５は固定されている。The dielectric line 13 is made of fluororesin such as Teflon (registered trademark), has a disk shape as shown in FIG. 2, and has a substantially horizontal line direction, that is, the tube axis of the waveguide 12. It is arranged parallel to the direction. As described above, the antenna section 15 is implanted in a substantially central portion of the upper surface of the dielectric line 13. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a coupling portion between the waveguide 12 and the dielectric line 13 connected by the antenna unit 15. The antenna section 15 is composed of a conductor bar 15a made of a metal such as aluminum, and an annular insulator 15b made of an insulator such as a quartz or alumina ceramic. A hole for inserting the antenna unit 15 is formed on the bottom surface and the metal wall of the waveguide 12, and a hole for fixing the conductor rod 15 a is formed on the upper surface of the dielectric line 13. As shown in FIG.
An insulator 15b is fitted to the outer peripheral surface at substantially the center in the length direction,
The insulator 15b was fitted into the bottom of the waveguide 12 and the hole in the metal wall, the lower part of the conductor rod 15a was inserted into the hole of the dielectric line 13, and the upper part of the conductor rod 15a was erected inside the waveguide 12. In this embodiment, the antenna unit 15 is fixed.

【００３４】誘電体線路１３の下側には所定間隔（エア
ギャップ２）だけ離隔してマイクロ波導入窓４が略水
平、即ち誘電体線路１３に平行に配されている。上述し
た如く円板形状を有するマイクロ波導入窓４は、耐熱性
とマイクロ波透過性とを有し、且つ誘電損失が小さい石
英（ＳｉＯ₂ ）、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）又は窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）等の誘電体で形成されている。Under the dielectric line 13, the microwave introduction window 4 is disposed substantially horizontally, that is, in parallel with the dielectric line 13, at a predetermined interval (air gap 2). As described above, the microwave introduction window 4 having a disc shape has heat resistance and microwave permeability, and has a small dielectric loss, such as quartz (SiO ₂ ), alumina (Al ₂ O ₃ ), or aluminum nitride (AlN). ) And the like.

【００３５】反応室１内には試料台７がマイクロ波導入
窓４の下方に配してあり、例えば半導体基板Ｗのような
試料をマイクロ波導入窓４に臨ませて試料台７上に載置
し、例えばエッチングのようなプラズマ処理をするよう
になっている。エッチング形状を制御するために、試料
台７にはマッチングボックス８を介して高周波電源９が
接続されている。反応室１の側壁には反応ガスを導入す
るための導入口５が形成されており、下部壁には反応室
１内を真空排気するための排気口６が形成されている。
排気口６には図示しない排気装置が接続されている。ま
た、反応室１の周囲には図示しない溶媒通流路が設けら
れており、反応室１内の温度が調整可能になっている。In the reaction chamber 1, a sample stage 7 is disposed below the microwave introduction window 4. For example, a sample such as a semiconductor substrate W is placed on the sample stage 7 facing the microwave introduction window 4. And a plasma treatment such as etching. A high frequency power supply 9 is connected to the sample stage 7 via a matching box 8 to control the etching shape. An inlet 5 for introducing a reaction gas is formed on a side wall of the reaction chamber 1, and an exhaust port 6 for evacuating the inside of the reaction chamber 1 is formed on a lower wall.
An exhaust device (not shown) is connected to the exhaust port 6. A solvent passage (not shown) is provided around the reaction chamber 1 so that the temperature inside the reaction chamber 1 can be adjusted.

【００３６】このような構成のプラズマ処理装置は、導
波管１２の管軸方向と誘電体線路１３の線路方向とを互
いに平行に配しており、また、誘電体線路１３と導波管
１２とは上下に位置するように連結されている。上述し
たプラズマ処理装置は、例えば反応室１の内径が直径 3
40mm，誘電体線路１３は直径 440mm，厚み20mm，マイク
ロ波導入窓４は直径 440mm，厚み20mm，アンテナ部１５
は直径15mm, 長さ30mm, 固定位置は反射端からλｇ／４
＝40mmである。この装置を用いて直径 200mm程度の基板
を処理することが可能である。In the plasma processing apparatus having such a configuration, the tube axis direction of the waveguide 12 and the line direction of the dielectric line 13 are arranged parallel to each other. And are connected so as to be positioned above and below. In the above-described plasma processing apparatus, for example, the inside diameter of the reaction chamber 1 is 3
40 mm, the dielectric line 13 has a diameter of 440 mm and a thickness of 20 mm, the microwave introduction window 4 has a diameter of 440 mm, a thickness of 20 mm, and the antenna 15
Is diameter 15mm, length 30mm, fixed position is λg / 4 from reflection end
= 40 mm. Using this apparatus, it is possible to process substrates with a diameter of about 200 mm.

【００３７】以上の如きプラズマ処理装置を用いて、半
導体基板Ｗにエッチング処理を施す場合は、反応室１内
を所定の圧力に調整し、反応ガス導入口５から例えばＣ
₄ Ｆ ₈ 及びＯ₂ のような反応ガスを反応室１内に供給す
る。次いでマイクロ波発振器１０によりマイクロ波を導
波管１２に導入する。導波管１２内を伝搬したマイクロ
波は、アンテナ部１５の導体棒１５ａを介して誘電体線
路１３の中心部から導入される。このとき、アンテナ部
１５がその中心軸を導波管の反射端から（１／４＋ｎ／
２）×λｇ（ｎは整数，ｎ≧０，λｇはマイクロ波管内
波長）だけ離れた位置、即ち、導波管内の電圧定在波の
腹の位置に設けてあるので、マイクロ波が効率良く導波
管から誘電体線路に導入される。Using the plasma processing apparatus as described above,
When etching the conductive substrate W, the inside of the reaction chamber 1
Is adjusted to a predetermined pressure, and, for example, C
_FourF ₈And O_TwoIs supplied into the reaction chamber 1.
You. Next, microwaves are guided by the microwave oscillator 10.
It is introduced into the wave tube 12. Micro propagated in waveguide 12
The wave is transmitted through the dielectric rod through the conductor rod 15a of the antenna unit 15.
It is introduced from the center of the road 13. At this time, the antenna section
15 has its center axis set to (１ ／ + n /
2) × λg (n is an integer, n ≧ 0, λg is in the microwave tube
Wavelength), that is, the voltage standing wave in the waveguide.
Microwave is efficiently guided because it is provided at the antinode position
It is introduced into a dielectric line from a tube.

【００３８】誘電体線路１３に導入されたマイクロ波は
導波管１２内の基本伝搬モードである矩形ＴＥ１０から
誘電体線路１３の形状で決定される伝搬モード、例えば
円形ＴＥ１１モードのみ、円形ＴＥ０１モードのみ、又
は円形ＴＥ１１及び円形ＴＥ０１の混合モード等に変換
される。これらの円形モードのマイクロ波は誘電体線路
１３内を中心部から周辺部へ線路方向に放射状に伝搬
し、且つ、誘電体線路１３の下面から表面波と呼ばれる
電界による伝搬モードにより、マイクロ波導入窓４へ向
かう方向に、指数関数的にマイクロ波を減少しつつ伝搬
する。伝搬された表面波電界モードによるマイクロ波は
エアギャップ２及びマイクロ波導入窓４を透過して反応
室１内に供給される。反応室１内では表面波電界により
プラズマが生じ、このプラズマのエネルギーにより反応
ガスがイオン，ラジカル等に活性化され、イオン又はラ
ジカルが試料台７上に載置された半導体基板Ｗに作用し
てエッチング処理が施される。The microwave introduced into the dielectric line 13 is a propagation mode determined by the shape of the dielectric line 13 from the rectangular TE10 which is the fundamental propagation mode in the waveguide 12, for example, only the circular TE11 mode, the circular TE01 mode. Only or a mixed mode of the circular TE11 and the circular TE01. These circular mode microwaves propagate radially in the line direction from the central part to the peripheral part in the dielectric line 13, and are introduced from the lower surface of the dielectric line 13 by a propagation mode by an electric field called a surface wave. In the direction toward the window 4, the microwave propagates exponentially while decreasing. The propagated microwave in the surface wave electric field mode passes through the air gap 2 and the microwave introduction window 4 and is supplied into the reaction chamber 1. Plasma is generated in the reaction chamber 1 by the surface wave electric field, and the reaction gas is activated into ions, radicals, and the like by the energy of the plasma, and the ions or radicals act on the semiconductor substrate W mounted on the sample stage 7. An etching process is performed.

【００３９】このように、実施の形態１のプラズマ処理
装置は、導波管１２側と誘電体線路１３側とでマイクロ
波導入部（アンテナ部１５）の寸法が同程度であるの
で、寸法の相違に起因するマイクロ波の整合のためのテ
ーパ部のような領域が不要となる。すなわち、実施の形
態１のプラズマ処理装置は、導波管１２側で形成される
高電位をマイクロ波導入部（アンテナ部１５）により引
出し、誘電体線路１３側にそのまま高電位を供給する。
誘電体線路１３内ではアンテナ部１５から電界が広が
り、誘電体線路１３の形状に応じて決まるモードで電界
分布が形成される。即ち、アンテナ部１５の配位置によ
り、誘電体線路１３に所定の電界モードを形成させるこ
とができる。その結果、所定の電界モードを形成させる
ために、即ちマイクロ波を整合させるために従来必要で
あったテーパ部のような領域を不要にできる。また、導
波管１２と誘電体線路１３とが上下に配置されているの
で、導波管１２の管軸方向への突出長さが短くなり、装
置の小型化が図られる。As described above, in the plasma processing apparatus according to the first embodiment, the dimensions of the microwave introduction portion (antenna portion 15) are substantially the same on the waveguide 12 side and on the dielectric line 13 side. A region such as a tapered portion for microwave matching caused by the difference is not required. That is, the plasma processing apparatus of the first embodiment draws out the high potential formed on the waveguide 12 side by the microwave introduction unit (antenna unit 15), and supplies the high potential directly to the dielectric line 13 side.
The electric field spreads from the antenna section 15 in the dielectric line 13, and an electric field distribution is formed in a mode determined according to the shape of the dielectric line 13. That is, a predetermined electric field mode can be formed in the dielectric line 13 depending on the arrangement position of the antenna unit 15. As a result, a region such as a tapered portion, which is conventionally required for forming a predetermined electric field mode, that is, for matching microwaves, can be eliminated. In addition, since the waveguide 12 and the dielectric line 13 are arranged vertically, the length of the waveguide 12 protruding in the tube axis direction is shortened, and the size of the device is reduced.

【００４０】また、誘電体線路１３の直径寸法が反応室
１の直径寸法よりも大きい（ 100mm大）ので、誘電体線
路１３の中央領域を伝搬した表面波電界モードのマイク
ロ波が反応室１内に伝搬される。マイクロ波の電界強度
（例えば円形ＴＥ１１モード、又は円形ＴＥ０１モー
ド）は、中心部が高く、周辺部が低い山型の分布を有す
るので、マイクロ波の電界強度が高い中央領域だけを選
択的にプラズマ発生に利用できるため、反応室内のプラ
ズマが均一化される。また、試料の処理速度が高速化さ
れる。Since the diameter of the dielectric line 13 is larger than the diameter of the reaction chamber 1 (larger by 100 mm), the microwave in the surface wave electric field mode propagated in the central region of the dielectric line 13 is generated in the reaction chamber 1. Is propagated to The microwave electric field intensity (for example, circular TE11 mode or circular TE01 mode) has a mountain-shaped distribution with a high central portion and a low peripheral portion, so that only the central region where the microwave electric field intensity is high is selectively subjected to plasma. Since it can be used for generation, the plasma in the reaction chamber is homogenized. Further, the processing speed of the sample is increased.

【００４１】さらに、反応室１が円筒形であり、誘電体
線路１３及びマイクロ波導入窓４が円板形状を有するの
で、円形ＴＥ０１モードのマイクロ波が伝搬する場合
は、誘電体線路１３、マイクロ波導入窓４及び反応室１
を導波管の一種と見なすことができ、マイクロ波が中心
軸対称に伝搬でき、表面波電界モードのマイクロ波を反
応室１内へ均一に伝搬することができる。また、誘電体
線路１４、マイクロ波導入窓４及び反応室１内の径を特
性インピーダンスが急変しないように設定した場合は、
電力反射率をマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）帯域で常に
低く抑えることができ、電力効率がさらに向上する。Further, since the reaction chamber 1 is cylindrical, and the dielectric line 13 and the microwave introduction window 4 have a disc shape, when the microwave in the circular TE01 mode propagates, the dielectric line 13, the microwave Wave introduction window 4 and reaction chamber 1
Can be regarded as a kind of waveguide, the microwave can propagate symmetrically about the central axis, and the microwave in the surface wave electric field mode can be uniformly propagated into the reaction chamber 1. When the diameters of the dielectric line 14, the microwave introduction window 4, and the reaction chamber 1 are set so that the characteristic impedance does not suddenly change,
The power reflectivity can always be kept low in the microwave (2.45 GHz) band, and the power efficiency is further improved.

【００４２】実施の形態２．図４は、実施の形態２のプ
ラズマ処理装置の構造を示す縦断面図である。図４に示
すように、プラズマ処理装置は、円筒形状を有する例え
ばアルミニウム製の反応室１、該反応室１の上部に反応
室１内を封止する態様にて着設された円板状のマイクロ
波導入窓４、該マイクロ波導入窓４の上側に対向配置さ
れた円板状の誘電体線路１３、該誘電体線路１３の上面
及び外周部を固定した金属製の昇降部１１ａ、該昇降部
１１ａの上側で誘電体線路１と平行に配され、後述する
アンテナ部１５を介して誘電体線路１３に連結された導
波管１２、該導波管の一端側に接続されたマイクロ波発
振器１０、及び反応室１内に配設された試料台７を備え
て構成されている。Embodiment 2 FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the structure of the plasma processing apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, the plasma processing apparatus includes a cylindrical reaction chamber 1 made of, for example, aluminum, and a disk-shaped reaction chamber 1 mounted on the upper portion of the reaction chamber 1 so as to seal the inside of the reaction chamber 1. A microwave introduction window 4, a disk-shaped dielectric line 13 opposed to the upper side of the microwave introduction window 4, a metal elevating portion 11 a to which an upper surface and an outer peripheral portion of the dielectric line 13 are fixed; A waveguide 12 arranged above the portion 11a in parallel with the dielectric line 1 and connected to the dielectric line 13 via an antenna portion 15 described later, and a microwave oscillator connected to one end of the waveguide; 10 and a sample stage 7 provided in the reaction chamber 1.

【００４３】昇降部１１ａは昇降駆動装置１６を接続し
ており、昇降駆動装置１６の駆動により誘電体線路１
３、アンテナ部１５、導波管１２及びマイクロ波発振器
１０はともに上下移動する。このとき、誘電体線路１３
はマイクロ波導入窓４と平行を保ちつつ上下移動し、エ
アギャップ２の間隙寸法が調整可能となる。その他の構
成は、上述した実施の形態１と同様であり、同部分に同
符号を付して説明を省略する。The lifting / lowering unit 11a is connected to a lifting / lowering driving device 16, and driven by the lifting / lowering driving device 16, the dielectric line 1 is driven.
3, the antenna unit 15, the waveguide 12, and the microwave oscillator 10 all move up and down. At this time, the dielectric line 13
Moves up and down while keeping parallel to the microwave introduction window 4, and the gap size of the air gap 2 can be adjusted. Other configurations are the same as those of the above-described first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【００４４】以上の如き構成のプラズマ処理装置を用い
て、半導体ウエハＷにエッチング処理を施す場合は、ま
ず、昇降駆動装置１６を駆動して昇降部１１ａを移動せ
しめ、エアギャップ２の間隙寸法を例えば７mmに調整す
る。次いで反応室１内を所定の圧力に調整し、反応ガス
導入口５から例えばＣ₄ Ｆ₈ 及びＯ₂ のような反応ガス
を反応室１内に供給する。そしてマイクロ波発振器１０
によりマイクロ波を導波管１２に導入する。マイクロ波
は導波管１２内を伝搬し、アンテナ部１５を介して誘電
体線路１３に中心部から導入される。誘電体線路１３に
導入されたマイクロ波は中心部から周辺部へ伝搬し、同
時に誘電体線路１３の下面から表面波電界による伝搬モ
ードにより、マイクロ波導入窓４へ向かう方向に伝搬さ
れる。伝搬されたマイクロ波はエアギャップ２及びマイ
クロ波導入窓４を透過して反応室１内に導入され、反応
室１内にプラズマを生ぜしめる。When etching the semiconductor wafer W using the plasma processing apparatus having the above-described configuration, first, the lifting / lowering drive unit 16 is driven to move the lifting / lowering unit 11a, and the gap size of the air gap 2 is reduced. For example, it is adjusted to 7 mm. Next, the inside of the reaction chamber 1 is adjusted to a predetermined pressure, and a reaction gas such as C ₄ F ₈ and O ₂ is supplied from the reaction gas inlet 5 into the reaction chamber 1. And the microwave oscillator 10
To introduce a microwave into the waveguide 12. The microwave propagates in the waveguide 12 and is introduced into the dielectric line 13 through the antenna unit 15 from the center. The microwave introduced into the dielectric line 13 propagates from the central portion to the peripheral portion, and at the same time, propagates from the lower surface of the dielectric line 13 in the direction toward the microwave introducing window 4 by the propagation mode based on the surface wave electric field. The transmitted microwave passes through the air gap 2 and the microwave introduction window 4 and is introduced into the reaction chamber 1 to generate plasma in the reaction chamber 1.

【００４５】反応室１内でプラズマが生じた後、昇降駆
動装置１６の駆動により昇降部１１ａを上側へ移動させ
る。反応室１内にてプラズマを生ぜしめつつエアギャッ
プ２の間隙寸法を拡大し、所定の寸法に拡大終了後、昇
降部１１ａの上昇を停止する。本実施の形態では例えば
20mmまで拡大する。昇降部１１ａの移動停止後も引き続
き試料Ｗにプラズマ処理を施し、所定期間後にマイクロ
波発振器１０からのマイクロ波の供給を停止してエッチ
ング処理を終了する。なお、反応室１内でのプラズマ発
生の検出は、例えばプラズマ発生の際の発光を光ファイ
バーにて検知することによりなされる。なお、プラズマ
が生じるまでのエアギャップ２の間隙寸法は零であって
も構わない。After the plasma is generated in the reaction chamber 1, the lifting / lowering unit 16 is driven upward to move the lifting / lowering unit 11 a upward. The gap size of the air gap 2 is enlarged while generating plasma in the reaction chamber 1, and after the enlargement to a predetermined size is completed, the elevation of the elevating unit 11a is stopped. In the present embodiment, for example,
Enlarge to 20mm. The plasma processing is continuously performed on the sample W even after the movement of the elevating unit 11a is stopped, and after a predetermined period, the supply of the microwave from the microwave oscillator 10 is stopped to end the etching processing. The detection of the generation of plasma in the reaction chamber 1 is performed, for example, by detecting the light emission during the generation of the plasma with an optical fiber. Note that the gap size of the air gap 2 until plasma is generated may be zero.

【００４６】エアギャップ２の間隙寸法が小さい程、マ
イクロ波の表面波電界が強くなり、反応室１内でプラズ
マが生じ易くなる。また、エアギャップ２の間隙寸法が
大きい程、反応室１内のプラズマが径方向に均一化され
る。従って本実施の形態では、反応室１内でプラズマが
生じるまではエアギャップ２の間隙寸法を小さくしてプ
ラズマを発生し易くし、プラズマが発生した後に、間隙
寸法を拡大して反応室１内のプラズマを均一化する。こ
れにより、プラズマがマイクロ波導入部分であるアンテ
ナ直下の位置で集中することなく、試料を均一に処理す
ることができる。また、プラズマ発生後に、アンテナ部
１５をプラズマ発生領域から遠くすることにより、電力
反射率を低くでき、マイクロ波電力効率が向上する。The smaller the gap size of the air gap 2 is, the stronger the microwave surface wave electric field is and the more easily plasma is generated in the reaction chamber 1. Further, as the gap size of the air gap 2 is larger, the plasma in the reaction chamber 1 is made more uniform in the radial direction. Therefore, in the present embodiment, until the plasma is generated in the reaction chamber 1, the gap size of the air gap 2 is reduced to facilitate the generation of the plasma. To make the plasma uniform. Thus, the sample can be uniformly processed without the plasma being concentrated at a position directly below the antenna which is the microwave introduction part. Further, by making the antenna section 15 farther from the plasma generation area after the plasma is generated, the power reflectance can be reduced, and the microwave power efficiency is improved.

【００４７】実施の形態３．図５は、実施の形態３のプ
ラズマ処理装置の構造を示す縦断面図である。誘電体線
路１３ａの形状が異なる以外は、上述した実施の形態１
と同様の構成であり、同部分に同符号を付して説明を省
略する。誘電体線路１３ａは下面側にテーパを有する円
錐台形状であり、例えば上面の直径が 440mm、下面の直
径が 100mmであり、中央部の厚みＴが27mm、外周辺部の
厚みｔが20mmである。Embodiment 3 FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of the plasma processing apparatus according to the third embodiment. Embodiment 1 except that the shape of the dielectric line 13a is different.
The same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The dielectric line 13a has a shape of a truncated cone having a taper on the lower surface side. For example, the diameter of the upper surface is 440 mm, the diameter of the lower surface is 100 mm, the thickness T of the central portion is 27 mm, and the thickness t of the outer peripheral portion is 20 mm. .

【００４８】以上の如き構成のプラズマ処理装置を用い
て半導体基板Ｗを実施の形態１と同様の手順にてエッチ
ング処理する。表面波伝搬モードのマイクロ波は誘電体
線路１３ａから球面波状に伝搬されるので、伝搬速度
（位相速度）は中央部が速く、周辺部が遅い。本実施の
形態では、誘電体線路１３ａの厚みを中央部と周辺部と
で異ならせ、マイクロ波の実効距離を中央部で長く、周
辺部で短くしているので、マイクロ波の伝搬を平面波状
に保つことができる。これにより、マイクロ波はプラズ
マ処理装置内での同一高さで同位相を有する。従って、
マイクロ波導入窓４とプラズマとの境界面で反射するマ
イクロ波、又は反応室１内の試料台７で反射するマイク
ロ波と、マイクロ波導入窓４から伝搬されるマイクロ波
とが干渉することにより形成されるマイクロ波定在波の
強度分布は、重ね合わせの原理により同一高さで中央部
と周辺部とで位相が揃う。その結果、反応室１内でマイ
クロ波を均一に伝搬させることが可能となり、均一なプ
ラズマを形成することができる。Using the plasma processing apparatus having the above-described configuration, the semiconductor substrate W is subjected to the etching process in the same procedure as in the first embodiment. Since the microwave in the surface wave propagation mode is propagated in a spherical wave form from the dielectric line 13a, the propagation speed (phase speed) is high in the central portion and low in the peripheral portion. In the present embodiment, the thickness of the dielectric line 13a is made different between the central part and the peripheral part, and the effective distance of the microwave is made longer in the central part and shorter in the peripheral part. Can be kept. Accordingly, the microwaves have the same phase at the same height in the plasma processing apparatus. Therefore,
The microwave reflected at the interface between the microwave introduction window 4 and the plasma or the microwave reflected at the sample stage 7 in the reaction chamber 1 and the microwave propagated from the microwave introduction window 4 interfere with each other. The intensity distribution of the formed microwave standing wave has the same height in the central part and the peripheral part at the same height by the principle of superposition. As a result, the microwave can be uniformly propagated in the reaction chamber 1, and uniform plasma can be formed.

【００４９】また、図６は実施の形態３の他のプラズマ
処理装置の構造を示す縦断面図である。マイクロ波導入
窓４ａの形状が異なる以外は、上述した実施の形態１と
同様の構成であり、同部分に同符号を付して説明を省略
する。マイクロ波導入窓４ａは上面側にテーパを有する
円錐台形状であり、例えば上面の直径が 100mm、下面の
直径が 440mmであり、中央部の厚みＴが27mm、外周辺部
の厚みｔが20mmである。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the structure of another plasma processing apparatus according to the third embodiment. Except for the difference in the shape of the microwave introduction window 4a, the configuration is the same as that of the above-described first embodiment. The microwave introduction window 4a has a shape of a truncated cone having a taper on the upper surface side. For example, the diameter of the upper surface is 100 mm, the diameter of the lower surface is 440 mm, the thickness T of the central portion is 27 mm, and the thickness t of the outer peripheral portion is 20 mm. is there.

【００５０】以上の如き構成のプラズマ処理装置を用い
て半導体基板Ｗを実施の形態１と同様の手順にてエッチ
ング処理する。マイクロ波はマイクロ波導入窓４ａ内に
球面波状に導入されるので、マイクロ波導入窓４内での
伝搬速度（位相速度）は中央部が速く、周辺部が遅い。
本実施の形態では、マイクロ波導入窓４の厚みを中央部
と周辺部とで異ならせ、マイクロ波の実効距離を中央部
で長く、周辺部で短くしているので、マイクロ波の伝搬
を平面波状に保つことができる。これにより、マイクロ
波はプラズマ処理装置内での同一高さで同位相を有す
る。従って、反応室１内でのマイクロ波定在波の強度分
布は、同一高さで中央部と周辺部とで位相が揃う。これ
により、反応室１内でマイクロ波を均一に伝搬させるこ
とが可能となり、均一なプラズマを形成することができ
る。Using the plasma processing apparatus having the above configuration, the semiconductor substrate W is subjected to the etching process in the same procedure as in the first embodiment. Since the microwave is introduced into the microwave introduction window 4a in a spherical wave shape, the propagation speed (phase speed) in the microwave introduction window 4 is high in the central portion and slow in the peripheral portion.
In the present embodiment, the thickness of the microwave introduction window 4 is made different between the central part and the peripheral part, and the effective distance of the microwave is made longer in the central part and shorter in the peripheral part. Can be kept wavy. Accordingly, the microwaves have the same phase at the same height in the plasma processing apparatus. Therefore, in the intensity distribution of the microwave standing wave in the reaction chamber 1, the phases at the central portion and the peripheral portion are the same at the same height. Thereby, the microwave can be uniformly propagated in the reaction chamber 1, and uniform plasma can be formed.

【００５１】以上の如く、実施の形態３のプラズマ処理
装置にあっては、実施の形態１と同様の効果が得られ、
さらに、反応室内でのプラズマのさらなる均一化が可能
となり、大口径試料用の反応室を有する装置に有効であ
る。As described above, in the plasma processing apparatus of the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
Further, the plasma in the reaction chamber can be further homogenized, which is effective for an apparatus having a reaction chamber for a large-diameter sample.

【００５２】また、上述した実施の形態１〜３の装置に
おいて、誘電体線路及びマイクロ波導入窓を所定の径で
形成し、その間隙を所定の寸法に設定することにより、
例えば円形ＴＥ１１モード，円形ＴＥ０１モード又はこ
れらの混合モードのような特定モードのマイクロ波を伝
搬することができる。これにより、マイクロ波導入室１
１で所望の電界強度分布を得ることができ、反応室１内
で所望のプラズマ分布を得ることができる。Further, in the apparatus according to the first to third embodiments, the dielectric line and the microwave introduction window are formed with a predetermined diameter, and the gap is set to a predetermined size.
For example, a specific mode of microwave such as a circular TE11 mode, a circular TE01 mode, or a mixed mode thereof can be transmitted. Thereby, the microwave introduction room 1
1 can obtain a desired electric field intensity distribution, and a desired plasma distribution can be obtained in the reaction chamber 1.

【００５３】図７は、マイクロ波の伝搬モードによる誘
電体線路中の電界強度分布を示すグラフである。縦軸は
電界強度を示し、横軸は誘電体線路の位置を示してい
る。グラフに示すように、円形ＴＥ１１モードは誘電体
線路の中心部分で最も高い電界強度を示し、周辺部ほど
低い電界強度を示している。このことから、マイクロ波
の伝搬モードが円形ＴＥ１１モードの場合には、上述し
た実施の形態１〜３の如く、アンテナ部１５を誘電体線
路の中心部分に設けることにより、所望の電界強度分布
を形成することができる。FIG. 7 is a graph showing an electric field intensity distribution in a dielectric line according to a microwave propagation mode. The vertical axis indicates the electric field intensity, and the horizontal axis indicates the position of the dielectric line. As shown in the graph, the circular TE11 mode shows the highest electric field strength at the center of the dielectric line, and shows the lower electric field strength at the periphery. Therefore, when the microwave propagation mode is the circular TE11 mode, the antenna section 15 is provided at the center of the dielectric line as in the above-described first to third embodiments, so that a desired electric field intensity distribution can be obtained. Can be formed.

【００５４】実施の形態４．また、マイクロ波の伝搬モ
ードが円形ＴＥ０１モードである場合について次に説明
する。図７に示すように、円形ＴＥ０１モードは誘電体
線路の中心部よりもその周囲で最も高い電界強度を示
し、その領域からさらに周辺部で再び電界が低くなって
いる。Embodiment 4 Next, the case where the microwave propagation mode is the circular TE01 mode will be described. As shown in FIG. 7, the circular TE01 mode shows the highest electric field strength around the center of the dielectric line than at the center, and the electric field is lower again at the periphery from that region.

【００５５】図８は、実施の形態４のプラズマ処理装置
の構造を示す縦断面図である。アンテナ部の数及び設置
位置が異なる以外は、上述した実施の形態１と同様の構
成であり、同部分に同符号を付して説明を省略する。図
８に示すように、第１及び第２のアンテナ部１５１，１
５２により、導波管１２と誘電体線路１３とが結合され
ている。第１のアンテナ部１５１は、その軸中心が導波
管１２の反射端１２ｅから距離Ｌ₁ の位置に、第２のア
ンテナ部１５１は、その軸中心が導波管１２の反射端１
２ｅから距離Ｌ₂ の位置に設けられており、且つ、２つ
のアンテナ部１５１，１５２は、円板形状を有する誘電
体線路１３の中心軸に対して対称位置に設けられてい
る。ここで、距離Ｌ₁ ＝（１／４）λｇであり、距離Ｌ
₂ ＝（５／４）λｇである。FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the structure of the plasma processing apparatus of the fourth embodiment. The configuration is the same as that of the above-described first embodiment except that the number of antenna units and the installation positions are different. As shown in FIG. 8, the first and second antenna units 151, 1
By 52, the waveguide 12 and the dielectric line 13 are coupled. The first antenna unit 151 has its axis center located at a distance L ₁ from the reflection end 12 e of the waveguide 12, and the second antenna unit 151 has its axis center located at the reflection end 1 of the waveguide 12.
It is provided at a distance L ₂ from 2e, and two antennas 151 and 152 are disposed at symmetrical positions with respect to the center axis of the dielectric waveguide 13 having a disc shape. Here, the distance L ₁ = (１ ／) λg, and the distance L
₂ = (5/4) λg.

【００５６】以上の如き構成のプラズマ処理装置では、
実施の形態１と同様の効果を得、さらに、誘電体線路１
３の中心部から等距離だけ離れた位置（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ）に
アンテナ部１５１，１５２を設けてあることにより、誘
電体線路の中心部よりもその周囲で最も高い電界強度を
示すような、円形ＴＥ０１モードのための電界強度分布
を得ることができる。このような中心軸対称の電界強度
分布を得ることにより、マイクロ波を径方向に均一に伝
搬できる。In the plasma processing apparatus configured as described above,
The same effect as in the first embodiment is obtained, and further, the dielectric line 1
Since the antenna portions 151 and 152 are provided at positions (L ₁ , L ₂ ) that are equidistant from the center of the dielectric line 3, the antennas 151 and 152 exhibit the highest electric field strength around the center of the dielectric line. , The electric field intensity distribution for the circular TE01 mode can be obtained. By obtaining such a central axis symmetric electric field intensity distribution, microwaves can be uniformly propagated in the radial direction.

【００５７】なお、上述した実施の形態１〜４では、ア
ンテナとして棒状の導体を用いた場合を説明している
が、これに限るものではなく、例えば導体棒の誘電体線
路側の先端にスポーク状電極，導体板のような金属を取
付けたものを用いても良い。In the above-described first to fourth embodiments, the case where a rod-shaped conductor is used as an antenna has been described. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to use an electrode to which a metal such as a conductive electrode or a conductive plate is attached.

【００５８】実施の形態５．また、導波管と誘電体線路
の上面を覆う金属壁とにスリットを設け、これをアンテ
ナ部としてマイクロ波を伝送しても良い。図９は、実施
の形態５のプラズマ処理装置の構造を示す縦断面図であ
る。また図１０は、図９のＸ−Ｘ線から見た横断面図で
ある。本実施の形態のプラズマ処理装置は、導波管１２
と誘電体線路１３とを連結する第１，第２及び第３のア
ンテナ部２５１，２５２，２５３以外は、上述した実施
の形態１の構成と同様であり、同部分に同符号を付して
説明を省略する。Embodiment 5 FIG. Further, a slit may be provided in the waveguide and the metal wall covering the upper surface of the dielectric line, and the microwave may be transmitted using the slit as an antenna. FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the structure of the plasma processing apparatus according to the fifth embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. The plasma processing apparatus according to the present embodiment includes a waveguide 12
Except for the first, second, and third antenna units 251, 252, and 253 that connect the antenna and the dielectric line 13, the configuration is the same as that of the above-described first embodiment. Description is omitted.

【００５９】図９に示すように、誘電体線路１３の上面
に導波管１２が着設されている。第１、第２及び第３の
アンテナ部２５１，２５２，２５３は、導波管１２の底
面及び誘電体線路１３上の金属壁を貫通するスリットで
形成されている。導波管１２側では、第１のアンテナ部
２５１はその中心が導波管１２の反射端１２ｅから距離
Ｌ₁ の位置に、第２のアンテナ部２５２は距離Ｌ₂ の位
置に、第３のアンテナ部２５３は距離Ｌ₃ の位置に設け
られている。そして誘電体線路１３側では、第２のアン
テナ部２５２は誘電体線路１３の上面における中心部に
設けられ、第１及び第３のアンテナ部２５１，２５３
は、第２のアンテナ部に対して対称位置に設けられてい
る。ここで、距離Ｌ₁ ＝（１／２）λｇ，距離Ｌ₂ ＝λ
ｇ，距離Ｌ ₃ ＝（３／２）λｇである。As shown in FIG. 9, the upper surface of the dielectric line 13
Is provided with a waveguide 12. First, second and third
The antenna units 251, 252, and 253 are located at the bottom of the waveguide 12.
With a slit penetrating through the surface and the metal wall on the dielectric line 13
Is formed. On the waveguide 12 side, a first antenna unit
Reference numeral 251 denotes a center whose distance is from the reflection end 12e of the waveguide 12.
L₁, The second antenna unit 252 is at a distance L_TwoRank
In addition, the third antenna unit 253 has a distance L_ThreeAt the position
Have been. On the dielectric line 13 side, the second antenna
The tenor 252 is located at the center of the upper surface of the dielectric line 13.
Provided, the first and third antenna units 251, 253
Are provided symmetrically with respect to the second antenna unit.
You. Where the distance L₁= (1/2) λg, distance L_Two= Λ
g, distance L _Three= (3/2) λg.

【００６０】以上の如きプラズマ処理装置を用いて、半
導体基板Ｗにエッチング処理を施す場合は、反応室１内
を所定の圧力に調整し、反応ガス導入口５から反応ガス
を反応室１内に供給した後、マイクロ波を導波管１２に
導入する。導波管１２内を伝搬したマイクロ波は、第
１、第２及び第３のアンテナ部２５１，２５２，２５３
のスリットを介して誘電体線路１３に導入される。この
とき、夫々のアンテナ部２５１，２５２，２５３が導波
管の反射端１２ｅから、ｎ／２×λｇ（ｎは整数，ｎ≧
１，λｇはマイクロ波管内波長）だけ離れた位置、即
ち、導波管内の電流定在波の腹の位置に設けてあるの
で、マイクロ波が効率良く導波管から誘電体線路に導入
される。When the semiconductor substrate W is subjected to etching using the above-described plasma processing apparatus, the inside of the reaction chamber 1 is adjusted to a predetermined pressure, and the reaction gas is introduced into the reaction chamber 1 through the reaction gas inlet 5. After the supply, the microwave is introduced into the waveguide 12. The microwave propagating in the waveguide 12 is transmitted to the first, second, and third antenna units 251, 252, and 253.
Is introduced into the dielectric line 13 through the slit. At this time, each of the antenna units 251, 252, and 253 is n / 2 × λg (n is an integer and n ≧ n) from the reflection end 12e of the waveguide.
1, λg is provided at a position separated by a wavelength within the microwave tube), that is, at the antinode of the current standing wave in the waveguide, the microwave is efficiently introduced from the waveguide into the dielectric line. .

【００６１】以上の如く、実施の形態５のプラズマ処置
装置は、実施の形態１と同様の効果を得、さらに、アン
テナ部２５１，２５２，２５３がスリットで形成されて
いるので、コスト低減及び製造の簡略化が図られる。As described above, the plasma processing apparatus according to the fifth embodiment has the same effects as those of the first embodiment. Further, since the antenna portions 251, 252 and 253 are formed by slits, cost reduction and manufacturing are possible. Is simplified.

【００６２】実施の形態６．次に、導波管内に誘電体を
装入したプラズマ処理装置について説明する。図１１
は、本発明の実施の形態６のプラズマ処理装置の構造を
示す縦断面図である。導波管１２内には、例えばテフロ
ン（登録商標）のような誘電体１２ｃが装入されてい
る。誘電体１２ｃは導波管１２の反射端１２ｅ側から管
軸方向に所定の位置まで充填されており、マイクロ波発
振器１０側の端部は上部の厚みを薄くしたテーパ部１２
ａが形成されている。テーパ部１２ａはマイクロ波の整
合部反射を低減せしめるために設けてあり、その寸法は
管軸方向にｎ／４×λｇである。但し、ｎは整数，ｎ≧
１，λｇはマイクロ波管内波長である。Embodiment 6 FIG. Next, a plasma processing apparatus in which a dielectric is loaded in a waveguide will be described. FIG.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a structure of a plasma processing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention. In the waveguide 12, a dielectric 12c such as Teflon (registered trademark) is inserted. The dielectric 12c is filled from the reflection end 12e side of the waveguide 12 to a predetermined position in the tube axis direction, and the end on the side of the microwave oscillator 10 has a tapered portion 12 having a thin upper portion.
a is formed. The tapered portion 12a is provided to reduce the reflection of the microwave at the matching portion, and has a dimension of n / 4 × λg in the tube axis direction. Where n is an integer and n ≧
1, λg is a microwave guide wavelength.

【００６３】導波管１２内には、反射端１２ｅから４分
の１マイクロ波波長（λｇ／４）だけ離れた位置に軸中
心を有してアンテナ部１５が貫設されている。アンテナ
部１５は金属製の導体棒であり、その下端部分は誘電体
線路１３の上面中心に嵌設されており、導波管１２内の
誘電体１２ｃと誘電体線路１３とがアンテナ部１５によ
って連結されている。なお、アンテナ部１５の位置は反
射端１２ｅからλｇ／４離れた位置に限らず、（１／４
＋ｎ／２）×λｇ（ｎは整数，ｎ≧０，λｇはマイクロ
波管内波長）だけ離れた位置に設けてあっても良い。そ
の他の構成及びプラズマ処理の手順は、上述した実施の
形態１と同様であり、その説明を省略する。In the waveguide 12, an antenna portion 15 is provided with an axial center at a position separated by a quarter microwave wavelength (λg / 4) from the reflection end 12e. The antenna portion 15 is a metal conductor rod, and the lower end portion is fitted to the center of the upper surface of the dielectric line 13, and the dielectric 12 c in the waveguide 12 and the dielectric line 13 are connected by the antenna portion 15. Are linked. Note that the position of the antenna unit 15 is not limited to the position λg / 4 away from the reflection end 12e, but may be (４)
+ N / 2) × λg (n is an integer, n ≧ 0, and λg is a wavelength in a microwave tube). The other configuration and the procedure of the plasma processing are the same as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

【００６４】このような誘電体１２ｃの装入により、導
波管１２内に誘電体が装入されていない場合と比較し
て、アンテナ部１５近傍の電位は低くなる。このことを
扁平導波管内の特性インピーダンスＺを計算することに
より示す。96ｍｍ×27ｍｍサイズの扁平導波管を用い、
電界モードが矩形ＴＥ１０モードのとき、特性インピー
ダンスＺは以下の式で求められる。By the insertion of such a dielectric 12c, the potential in the vicinity of the antenna unit 15 becomes lower than in the case where no dielectric is inserted in the waveguide 12. This is shown by calculating the characteristic impedance Z in the flat waveguide. Using a flat waveguide of 96 mm × 27 mm size,
When the electric field mode is the rectangular TE10 mode, the characteristic impedance Z is obtained by the following equation.

【００６５】[0065]

【数１】 (Equation 1)

【００６６】[0066]

【数２】 (Equation 2)

【００６７】式１）及び式２）から明らかなように、導
波管内に誘電体を装入することにより、特性インピーダ
ンスＺ（電圧／電流）は導波管内が空気のときよりも低
い。これにより、投入電力（電圧×電流）が同じ場合は
誘電体を装入した方が電圧が低いと言える。アンテナ部
１５が金属製の導体棒で形成されている場合は、導波管
内を伝播するマイクロ波の電圧定在波を利用するので、
アンテナ部１５の引出し電位は低下する。従って、本実
施の形態では導波管１２内に誘電体１２ｃを装入してあ
るのでアンテナ部１５の近傍の電位が低く、装置に高電
力を供給した場合にしばしば生じる異常放電を防止する
ことができる。また、マイクロ波電力を誘電体線路１３
に安定して供給することができる。As is apparent from equations (1) and (2), the characteristic impedance Z (voltage / current) is lower than that when the inside of the waveguide is air by inserting a dielectric into the waveguide. Thus, when the applied power (voltage × current) is the same, it can be said that the voltage is lower when the dielectric is inserted. When the antenna portion 15 is formed of a metal conductor rod, since a microwave voltage standing wave propagating in the waveguide is used,
The extraction potential of the antenna unit 15 decreases. Therefore, in the present embodiment, since the dielectric 12c is inserted into the waveguide 12, the potential near the antenna unit 15 is low, and abnormal discharge that often occurs when high power is supplied to the device is prevented. Can be. Also, the microwave power is supplied to the dielectric line 13.
Can be supplied stably.

【００６８】ところで、導波管１２内が空気である場合
と誘電体である場合とで、マイクロ波の管内波長は異な
る。これを、管軸方向に交わる幅寸法ａ×高さ寸法ｂ＝
96ｍｍ×27ｍｍを有する扁平導波管の場合を例に挙げて
説明する。管内波長λｇは以下の式で求めることができ
る。 λｇ＝λ／√（１−（λ₀ ／λ_c ）² ） 但し、真空波長λ₀ ＝３×１０¹¹／２．４５×１０⁹ ＝
１２２ｍｍ カットオフ波長λ_c ＝２×ａ＝１９２ｍｍIncidentally, the waveguide wavelength of the microwave differs between the case where the inside of the waveguide 12 is air and the case where the inside of the waveguide 12 is a dielectric. This is defined as the width dimension a × height dimension b =
The case of a flat waveguide having a size of 96 mm × 27 mm will be described as an example. The guide wavelength λg can be obtained by the following equation. λg = λ / √ (1− (λ ₀ / λ _c ) ² ) where vacuum wavelength λ ₀ = 3 × 10 ¹¹ /2.45×10 ⁹ =
122 mm cut-off wavelength λ _c = 2 × a = 192 mm

【００６９】まず、導波管１２内が空気の場合は、 λｇ_a ＝λ₀ ／√（１−（１２２／１９２）² ） ＝１５８ｍｍ そして、導波管１２内がテフロン（登録商標）の場合
は、 λｇ_t ＝λ₀ ／ε_r ／√（１−（λ₀ ／ε_r ／λ_c ）² ） ＝１２２／√（2.1 ）／√（１−（１２２／√（2.1 ）／１９２）² ） ＝９４ｍｍ 但し、テフロンの比誘電率ε_r は、ε_r ＝２．１であ
る。First, when the inside of the waveguide 12 is air, λg _a = λ ₀ / √ (1− (122/192) ² ) = 158 mm, and when the inside of the waveguide 12 is Teflon (registered trademark). _{is, λg t = λ 0 / ε} r / √ (1- (λ 0 / ε r / λ c) 2) = 122 / √ (2.1) / √ (1- (122 / √ (2.1) / 192) 2 ) = 94 mm However, the relative dielectric constant ε _r of Teflon is ε _r = 2.1.

【００７０】また、扁平導波管としてテフロン用導波管
（幅寸法ａ＝ａ／√２．１）を用いてテフロンを装入し
た場合は、 λｇ_t ＝λ₀ ／ε_r ／√（１−（λ₀ ／ε_r ／λ_c ×√２．１）² ） ＝１０９ｍｍ 以上により、導波管１２内にテフロン（登録商標）を装
入した場合のマイクロ波の管内波長は、装入していない
場合よりも短くなることが判る。[0070] When it is charged with teflon using a Teflon waveguide as flat waveguide (width a = a / √2.1), λg t = λ 0 / ε r / √ (1 − (Λ ₀ / ε _r / λ _c × √2.1) ² ) = 109 mm As described above, the waveguide wavelength of the microwave when Teflon (registered trademark) is charged into the waveguide 12 is determined by It turns out that it is shorter than the case without.

【００７１】実施の形態７．次に、導波管内に誘電体を
装入し、アンテナ部としてスリットを形成したプラズマ
処理装置について説明する。図１２は、本発明の実施の
形態７のプラズマ処理装置の構造を示す縦断面図であ
る。導波管１２内には、例えばテフロン（登録商標）の
ような誘電体１２ｃが装入されている。誘電体１２ｃは
導波管１２の反射端１２ｅ側から管軸方向に所定位置ま
で充填されており、マイクロ波発振器１０側の端部は上
部の厚みを薄くしたテーパ部１２ａが形成されている。
テーパ部１２ａはマイクロ波の整合部反射を低減せしめ
るために設けてあり、その寸法は管軸方向にｎ／４×λ
ｇである。但し、ｎは整数，ｎ≧１，λｇはマイクロ波
管内波長である。Embodiment 7 FIG. Next, a description will be given of a plasma processing apparatus in which a dielectric is inserted into a waveguide and a slit is formed as an antenna unit. FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing the structure of the plasma processing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. In the waveguide 12, a dielectric 12c such as Teflon (registered trademark) is inserted. The dielectric 12c is filled from the reflection end 12e side of the waveguide 12 to a predetermined position in the tube axis direction, and the end on the side of the microwave oscillator 10 is formed with a tapered portion 12a having a thin upper portion.
The tapered portion 12a is provided to reduce the reflection of the matching portion of the microwave, and its dimension is n / 4 × λ in the tube axis direction.
g. Here, n is an integer, n ≧ 1, and λg is a microwave guide wavelength.

【００７２】導波管１２の底面にはアンテナ部として機
能する複数のスリットが形成されている。第１〜第５の
アンテナ部２６１，２６２，２６３，２６４，２６５
は、誘電体線路１３上の金属壁を貫通する態様で、反射
端１２ｅから順に（１／２）×λｇ，λｇ，（３／２）
×λｇ，２λｇ及び（５／２）×λｇだけ離れた位置に
スリット中心を有して設けられている。そして、第３の
アンテナ部２６３は誘電体線路１３の上面における中心
部に設けられ、第１及び第５のアンテナ部２６１，２６
５並びに第２及び第４のアンテナ部２６２，２６４は、
第３のアンテナ部２６３に対して対称位置に設けられて
いる。図中、距離Ｌ₁ ＝（１／２）λｇ，距離Ｌ₂ ＝λ
ｇ，距離Ｌ₃ ＝（３／２）λｇ，距離Ｌ₄ ＝２λｇ，距
離Ｌ₅ ＝（５／２）λｇである。その他の構成及びプラ
ズマ処理の手順は、上述した実施の形態５と同様であ
り、その説明を省略する。A plurality of slits functioning as antenna portions are formed on the bottom surface of the waveguide 12. First to fifth antenna units 261, 262, 263, 264, 265
Are (１ ／) × λg, λg, (3/2) in order from the reflection end 12 e in a mode penetrating the metal wall on the dielectric line 13.
It is provided with a slit center at positions separated by × λg, 2λg, and (5/2) × λg. The third antenna unit 263 is provided at the center of the upper surface of the dielectric line 13 and includes the first and fifth antenna units 261 and 26.
5 and the second and fourth antenna units 262 and 264
It is provided symmetrically with respect to the third antenna unit 263. In the figure, distance L ₁ = (（) λg, distance L ₂ = λ
g, the distance L ₃ = (3/2) λg, the distance L ₄ = 2λg, and the distance L ₅ = (5/2) λg. The other configuration and the procedure of the plasma processing are the same as in the above-described fifth embodiment, and the description thereof will not be repeated.

【００７３】なお、本実施の形態のアンテナ部は、上述
した位置に限るものではないが、反射端１２ｅから（ｎ
／２）×λｇ（ｎは整数，ｎ≧１，λｇはマイクロ波管
内波長）だけ離れた位置に設けてあることが望ましい。Note that the antenna section of the present embodiment is not limited to the above-described position, but may be located at (n)
/ 2) × λg (n is an integer, n ≧ 1, and λg is a wavelength in a microwave tube).

【００７４】このような誘電体１２ｃの装入により、上
述したように、導波管１２内に誘電体が装入されていな
い場合と比較して導波管内の特性インピーダンスＺは低
く、投入電力（電圧×電流）が同じ場合は誘電体を装入
した方が電流が高い。これにより導波管内の電圧定在波
の腹の位置では電圧値が低下しており、同時に導波管壁
面の電流定在波の腹の位置では電流値が増大している。
アンテナ部がスリットで形成されている場合は、導波管
壁面に形成されるマイクロ波の電流定在波を利用するの
で、スリットから漏れ出る電界は増加する。本実施の形
態では各スリットを電流定在波の腹の位置に設けてある
ので、導波管内に誘電体を装入していない場合と比較し
て、スリット開口の長辺間に生じる電位差は高くなり、
同じ電力で効果的に高密度プラズマを生成維持できる。As described above, by inserting the dielectric 12c, the characteristic impedance Z in the waveguide is lower than that in the case where no dielectric is inserted in the waveguide 12, and the input power When (voltage × current) is the same, the current is higher when the dielectric is charged. As a result, the voltage value decreases at the position of the antinode of the voltage standing wave in the waveguide, and at the same time, the current value increases at the position of the antinode of the current standing wave on the waveguide wall surface.
When the antenna portion is formed by the slit, the electric field leaking from the slit increases because the current standing wave of the microwave formed on the wall surface of the waveguide is used. In the present embodiment, since each slit is provided at the position of the antinode of the current standing wave, the potential difference generated between the long sides of the slit opening is smaller than the case where no dielectric is inserted in the waveguide. Get higher,
High density plasma can be effectively generated and maintained with the same power.

【００７５】なお、上述した実施の形態１〜５では、半
導体基板Ｗにエッチング処理を行なう場合を例に挙げて
説明しているが、これに限るものではなく、プラズマ処
理であれば、アッシング処理，ＣＶＤ処理等を施す場合
についても同様の効果を得ることができる。In the above-described first to fifth embodiments, the case where the etching process is performed on the semiconductor substrate W is described as an example. However, the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained when performing a CVD process or the like.

【００７６】また、上述した実施の形態１〜５では、誘
電体線路及びマイクロ波導入窓は円板形状を有する場合
について説明しているが、これに限るものではなく、矩
形板形状等のものを用いても良い。但し、反応室の形状
（例えば直方体殻形状）に適合させることが好ましい。Further, in the above-described first to fifth embodiments, the case where the dielectric line and the microwave introduction window have a disk shape has been described. However, the present invention is not limited to this. May be used. However, it is preferable to adapt to the shape of the reaction chamber (for example, a rectangular parallelepiped shell shape).

【００７７】[0077]

【発明の効果】以上のように、本発明においては、導波
管と誘電体線路とを平行に配し、且つ線路方向に交わる
方向にアンテナ部を介して結合しているので、両者各部
の寸法の相違に起因するマイクロ波の整合のための領域
を省略でき、装置が小型化される。また、導波管内に誘
電体を装入した場合は、高電力を供給した際に生じ易い
異常放電を防止でき、加えて、誘電体を装入した導波管
と誘電体線路と貫通するスリット状のアンテナ部を設け
た場合は、導波管，誘電体線路間の電位差が大きくな
り、効率良く高密度プラズマを生成できる。As described above, according to the present invention, the waveguide and the dielectric line are arranged in parallel and are connected via the antenna in a direction crossing the line direction. A region for microwave matching due to the difference in size can be omitted, and the device can be downsized. In addition, when a dielectric is inserted into the waveguide, abnormal discharge that is likely to occur when high power is supplied can be prevented, and in addition, a slit that penetrates the dielectric-loaded waveguide and the dielectric line. In the case where the antenna section is provided, the potential difference between the waveguide and the dielectric line increases, and high-density plasma can be generated efficiently.

【００７８】さらに、マイクロ波を誘電体線路の中央部
から導入し、周辺部に向かって伝搬させるので、大口径
の反応室内に均一にプラズマを生ぜしめることが可能と
なり、試料の処理精度が向上する。さらにまた、反応室
内のプラズマの状態に応じて、誘電体線路とマイクロ波
導入窓との間の間隙寸法を可変調整することにより、プ
ラズマの点火を容易にし、またその後、プラズマを均一
に発生させることができ、効率の良いプラズマ処理が可
能である等、本発明は優れた効果を奏する。Further, since the microwave is introduced from the center of the dielectric waveguide and propagated toward the periphery, it is possible to generate plasma uniformly in a large-diameter reaction chamber, thereby improving the sample processing accuracy. I do. Furthermore, the gap size between the dielectric line and the microwave introduction window is variably adjusted according to the state of the plasma in the reaction chamber, thereby facilitating the ignition of the plasma and thereafter uniformly generating the plasma. The present invention has excellent effects, for example, the plasma processing can be performed efficiently and the plasma processing can be performed efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の構
造を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a structure of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１のII−II線から見た横断面図である。FIG. 2 is a transverse sectional view taken along line II-II in FIG.

【図３】導波管と誘電体線路との結合部分を拡大して示
した断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a coupling portion between a waveguide and a dielectric line.

【図４】本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置の構
造を示す縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view illustrating a structure of a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図５】本発明の実施の形態３のプラズマ処理装置の構
造を示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view illustrating a structure of a plasma processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図６】本発明の実施の形態３の他のプラズマ処理装置
の構造を示す縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the structure of another plasma processing apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図７】マイクロ波の伝搬モードによる誘電体線路中の
電界強度分布を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an electric field intensity distribution in a dielectric line according to a microwave propagation mode.

【図８】本発明の実施の形態４のプラズマ処理装置の構
造を示す縦断面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view illustrating a structure of a plasma processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図９】本発明の実施の形態５のプラズマ処理装置の構
造を示す縦断面図である。FIG. 9 is a longitudinal sectional view illustrating a structure of a plasma processing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図１０】図９のＸ−Ｘ線から見た横断面図である。FIG. 10 is a transverse sectional view taken along line XX in FIG. 9;

【図１１】本発明の実施の形態６のプラズマ処理装置の
構造を示す縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view illustrating a structure of a plasma processing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【図１２】本発明の実施の形態７のプラズマ処理装置の
構造を示す縦断面図である。FIG. 12 is a longitudinal sectional view illustrating a structure of a plasma processing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図１３】従来のプラズマ処理装置の構造を示す縦断面
図である。FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing the structure of a conventional plasma processing apparatus.

【図１４】図１３の平面図である。FIG. 14 is a plan view of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 反応室 ２ エアギャップ ４，４ａ マイクロ波導入窓 ７ 試料台 １０ マイクロ波発振器 １１ マイクロ波導入室 １１ａ 昇降部 １２ 導波管 １２ｅ 反射端 １３，１３ａ 誘電体線路 １５ アンテナ部 １５ａ 導体棒 １５ｂ 碍子 １６ 昇降駆動装置 １５１，２５１，２６１ 第１のアンテナ部 １５２，２５２，２６２ 第２のアンテナ部 ２５３，２６３ 第３のアンテナ部 ２６４ 第４のアンテナ部 ２６５ 第５のアンテナ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction chamber 2 Air gap 4, 4a Microwave introduction window 7 Sample stand 10 Microwave oscillator 11 Microwave introduction chamber 11a Elevating part 12 Waveguide 12e Reflection end 13, 13a Dielectric line 15 Antenna part 15a Conductor rod 15b Insulator 16 Lifting device 151,251,261 First antenna section 152,252,262 Second antenna section 253,263 Third antenna section 264 Fourth antenna section 265 Fifth antenna section

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振
器からのマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に高
周波的に結合された誘電体線路と、該誘電体線路に対向
配置されたマイクロ波導入窓と、該マイクロ波導入窓か
ら導入されるマイクロ波によりプラズマが生ぜしめられ
る反応室とを備えたプラズマ処理装置において、 前記誘電体線路は、その線路方向を前記導波管の管軸方
向と平行に配しており、前記導波管から前記誘電体線路
へのマイクロ波の導入が前記管軸方向及び線路方向に交
わる方向になされるべく、前記導波管と前記誘電体線路
とを結合するためのアンテナ部を備えることを特徴とす
るプラズマ処理装置。1. A microwave oscillator, a waveguide for transmitting microwaves from the microwave oscillator, a dielectric line coupled to the waveguide at a high frequency, and disposed opposite to the dielectric line. A microwave introduction window, and a reaction chamber in which plasma is generated by microwaves introduced from the microwave introduction window, the dielectric line, the line direction of the dielectric line of the waveguide The waveguide and the dielectric are arranged so as to be parallel to the tube axis direction, so that microwaves are introduced from the waveguide to the dielectric line in a direction crossing the tube axis direction and the line direction. A plasma processing apparatus comprising an antenna unit for coupling to a line. 【請求項２】 前記導波管内の少なくとも前記アンテナ
部近傍に、誘電体を装入してある請求項１記載のプラズ
マ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a dielectric is inserted at least in the vicinity of said antenna portion in said waveguide. 【請求項３】 前記アンテナ部は導体棒で構成されてお
り、前記導波管へのマイクロ波導入端と異なる側の端部
から実質的に距離Ｌだけ離隔した位置に設けてある請求
項１又は２記載のプラズマ処理装置。 但し、Ｌ＝（１／４＋ｎ／２）×λｇ ｎは整数 ｎ≧０ λｇはマイクロ波の導波管内波長3. The antenna according to claim 1, wherein the antenna is formed of a conductor rod, and is provided at a position substantially separated by a distance L from an end on the side different from the microwave introduction end to the waveguide. Or the plasma processing apparatus according to 2. Here, L = (1/4 + n / 2) × λg n is an integer n ≧ 0 λg is the wavelength of the microwave in the waveguide. 【請求項４】 前記アンテナ部は前記導波管内と誘電体
線路とを通貫せしめるスリットで構成されており、前記
導波管へのマイクロ波導入端と異なる側の端部から実質
的に距離Ｌだけ離隔した位置に設けてある請求項１又は
２記載のプラズマ処理装置。 但し、Ｌ＝ｎ／２×λｇ ｎは整数 ｎ≧１ λｇはマイクロ波の導波管内波長4. The antenna section is formed of a slit that penetrates the inside of the waveguide and the dielectric line, and is substantially apart from an end on the side different from the microwave introduction end to the waveguide. 3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is provided at a position separated by L. Here, L = n / 2 × λg n is an integer n ≧ 1 λg is the wavelength of the microwave in the waveguide. 【請求項５】 前記誘電体線路と前記マイクロ波導入窓
との間隙を拡縮せしめる手段を備える請求項１又は２記
載のプラズマ処理装置。5. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising means for enlarging or reducing a gap between the dielectric line and the microwave introduction window. 【請求項６】 前記誘電体線路は、前記線路方向の寸法
がこれに平行な前記反応室の寸法よりも大きい請求項１
又は２記載のプラズマ処理装置。6. The dielectric line has a dimension in the line direction larger than a dimension of the reaction chamber parallel to the line direction.
Or the plasma processing apparatus according to 2. 【請求項７】 前記アンテナ部は、前記誘電体線路の前
記導波管との平行面の略中央部に設けてある請求項１又
は２記載のプラズマ処理装置。7. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the antenna section is provided at a substantially central portion of a plane parallel to the waveguide of the dielectric line. 【請求項８】 前記誘電体線路は、その厚み寸法が前記
平行面の中央部で大きく、周辺部で小さい請求項７記載
のプラズマ処理装置。8. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the thickness of the dielectric line is large at a central portion of the parallel plane and small at a peripheral portion. 【請求項９】 前記マイクロ波導入窓は、その厚み寸法
が前記誘電体線路との平行面の中央部で大きく、周辺部
で小さい請求項７記載のプラズマ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the microwave introduction window has a large thickness at a central portion of a plane parallel to the dielectric line and a small thickness at a peripheral portion. 【請求項１０】 前記反応室は円筒形状を有し、前記誘
電体線路及び前記マイクロ波導入窓は円板形状を有する
請求項７，８又は９のいずれかに記載のプラズマ処理装
置。10. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the reaction chamber has a cylindrical shape, and the dielectric line and the microwave introduction window have a disk shape. 【請求項１１】 請求項５記載のプラズマ処理装置を用
いたプラズマ処理方法であって、 前記拡縮手段を用いて、前記誘電体線路と前記マイクロ
波導入窓との間隙を所定の長さに設定する過程と、前記
反応室内を排気し、反応ガスを前記反応室内に供給する
過程と、マイクロ波が前記導波管に導入され、前記反応
室内に伝搬される過程と、前記マイクロ波により前記反
応室内にてプラズマが発生した後に、前記拡縮手段を用
いて前記間隙を拡大する過程とを有することを特徴とす
るプラズマ処理方法。11. A plasma processing method using the plasma processing apparatus according to claim 5, wherein a gap between the dielectric line and the microwave introduction window is set to a predetermined length by using the scaling unit. Performing a reaction, exhausting the reaction chamber and supplying a reaction gas into the reaction chamber, introducing microwave into the waveguide, and propagating into the reaction chamber, and performing the reaction by the microwave. Enlarging the gap using the enlarging / reducing means after plasma is generated in the room.