WO2005088763A1

WO2005088763A1 - 分配器および方法、プラズマ処理装置および方法、並びに、ｌｃｄの製造方法

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Publication number: WO2005088763A1
Application number: PCT/JP2004/003086
Authority: WO
Inventors: Tadahiro Ohmi; Naohisa Goto; Nobuhiro Kuga; Akihiko Hiroe
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-22
Also published as: JPWO2005088763A1; CN100546098C; US7582569B2; US20070133919A1; JP4134226B2; CN1926714A

Abstract

分配器（３０）は、マイクロ波発振器（２０）に接続される方形導波管（３１）と、狭壁（４１Ｂ）に開口（４３）が複数形成された方形導波管（４１）とを有している。方形導波管（３１）の管内は中空であり、方形導波管（４１）の管内には、比誘電率εｒの遅波材（５３）が配置されている。これら２つの方形導波管（３１，４１）の狭壁（３１Ａ，４１Ａ）を接触させ、その狭壁（３１Ａ，４１Ａ）に両導波管（３１，４１）を連通させる連通孔（３２）を形成する。これにより、たとえ連通孔（３２）の幅を狭くしても、両導波管（３１，４１）の接続部において管幅は狭くならないので、接続部を通過可能な周波数帯域の狭帯域化が抑制される。その結果、分配器（３０）に入力される電磁波の周波数が変動したときに生じる反射損失が小さくなる。

Description

分配器および方法、プラズマ処理装置おょぴ方法、並びに、 L C Dの製造方法技術分野

本発明は、分配器およびプラズマ処理装置に関し、特に、 2つの方形導波管を用いる電磁波の分配器およびそれを用いたプラズマ処理装置に関する。

明背景技術

書

L C D (liquid crystal desplay) などのフラットパネルディスプレイや半導体装置の製造において、エッチング、アツシング、また C V D (Chemical Vapou r Deposition) などの処理を行うために、プラズマ処理装置が広く用いられている。プラズマ処理装置の一つに、処理容器内にマイクロ波を供給することにより、処理容器内のガスを電離、励起、解離させてプラズマを生成するマイクロ波プラズマ処理装置がある。

図 1 1は、従来のプラズマ処理装置の全体構成を示す縦断面図である。このプラズマ処理装置は、平面視方形をした有底筒状の処理容器 1を有している。処理容器 1は A 1などの金属で形成される。処理容器 1の底面中央部には載置台 2が配設されている。載置台 2の上面には、被処理体として L C D基板 3などが配置される。載置台 2には、マッチングボックス 4を介して高周波電源 5が接続されている。

処理容器 1の底面周縁部には、真空排気用の排気口 6が設けられ、処理容器 1 の側壁には、処理容器 1内にガスを導入するガス導入口 7が設けられている。例えばプラズマ処理装置がエッチング装置として用いられる場合には、 A rなどのプラズマガスと、 C F ₄ などの反応ガスとが導スされる。

処理容器 1の上部開口は、そこからマイクロ波を導入しつつ、処理容器 1内部の減圧を保っために、石英ガラスなどからなる誘電体板 8で閉塞されている。なお、処理容器 1の側壁上面と誘電体板 8との間に Oリングを介在させ、処理容器 1内の気密性を確保している。

誘電体板 8の上方には、処理容器 1内にマイク口波を供給するマイク口波供給装置 1 1 0が配置されている。

図 1 2は、従来のマイクロ波供給装置 1 1 0の構成を示す横断面図である。マイク口波供給装置 1 1 0は、マイクロ波発振器 1 2 0と、マイクロ波分配器 1 3 0と、アンテナ構成体 1 5 0とから構成されている。

ここで、アンテナ構成体 1 5 0は、複数の放射用導波管 1 5 1 A， 1 5 1 B， 1 5 1 C , 1 5 1 D， 1 5 1 E , 1 5 1 Fを有している。放射用導波管 1 5 1 A 〜1 5 1 Fのそれぞれは方形導波管からなる。方形導波管は、軸線に垂直な断面が長方形をした導波管であり、マイクロ波を T E !。モードで伝送できる。 T E _{1 0} モードでは、上記断面の長辺を含む管壁すなわち広壁に平行に磁界ができ、短辺を含む管壁すなわち狭壁に平行に電界ができる。放射用導波管 1 5 1 A〜l 5 1

Fのそれぞれ広壁には、放射用スロット 1 5 2が複数形成されている。放射用導波管 1 5 1 A〜l 5 1 Fのそれぞれに入力されたマイクロ波は、放射用スロット 1 5 2を介して処理容器 1内に放射され、プラズマ生成に利用される。

また、放射用導波管 1 5 1 A〜l 5 1 Fの管内には、誘電体（比誘電率 ε _r ( > 1 ) ) からなる遅波材 1 5 3が配置されている。これにより、管内波長；が 1 / ( ε _r) ^{1 /2}になるので、管内波長; L _gに基づいて設定される放射用スロット 1 5 2の間隔を短くし、プラズマ密度の分布を均一化することができる。

マイクロ波分配器 1 3 0は、方形導波管からなるマイクロ波導波管 1 3 1および給電用導波管 1 4 1を有し、マイクロ波発振器 1 2 0から入力されるマイクロ波を、アンテナ構成体 1 5 0の放射用導波管 1 5 1 A〜 1 5 1 Fのそれぞれに分配する。マイクロ波導波管 1 3 1の入力端は、マイクロ波発振器 1 2 0に接続され、出力端は、給電用導波管 1 4 1の一方の狭壁 1 4 1 Aの中央部に接続されている。狭壁 1 4 1 Aの中央部には、両導波管 1 3 1 , 1 4 1を連通させる連通孔 1 3 2が形成されている（例えば、中島将光著「マイクロ波工学」森北出版、 p . 1 2 3を参照）。また、給電用導波管 1 4 1の他方の狭壁 1 4 1 Bには、給電用導波管 1 4 1と放射用導波管 1 5 1 A〜l 5 1 Fと連通させる開口 1 4 3が複数形成されている。マイクロ波導波管 1 3 1と連通させる連通孔 1 3 2に一部でも対向する開口 1 4 3があると、その開口 1 4 3を介して放射用導波管に出力されるマイクロ波が増え、放射用導波管 1 5 1 A〜l 5 1 Fのそれぞれへのマイクロ波の分配に偏りが生じる。このため、マイクロ波導波管 1 3 1と連通させる連通孔 1 3 2が、放射用導波管 1 5 1 A〜l 5 1 Fと連通させる開口 1 4 3と対向しないように、マイク口波導波管 1 3 1と給電用導波管 1 4 1との接続部にアイリス 1 4 7 A， 1 4 7 Bを設け、連通孔 1 3 2の幅をマイクロ波導波管 1 3 1の管幅よりも狭めている。

なお、マイクロ波導波管 1 3 1の管内は中空であり、給電用導波管 1 4 1の管内には遅波材 1 5 3が配置されている。

上述したように、従来のプラズマ処理装置では、マイクロ波導波管 1 3 1と給電用導波管 1 4 1との接続部にアイリス 1 4 7 A, 1 4 7 Bを設けることにより、接続部で管幅が狭くなり、接続部を通過可能な周波数帯域が狭帯域化してしまう。特に、中空のマイクロ波導波管 1 3 1と遅波材 1 5 3が配置された給電用導波管 1 4 1とを接続する場合のように、管内の比誘電率の差が大きいほど、周波数帯域の狭帯域化の傾向は更に顕著になる。このため、マイクロ波発振器 1 2 0の発振周波数が多少変動しただけで、両導波管 1 3 1 , 1 4 1の接続部を通過できずに反射される電力が増え、導波管 1 3 1， 1 4 1からなるマイクロ波分配器 1 3 0における反射損失が大きくなるという問題があった。発明の開示

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、'その目的は、分配器に入力されるマイクロ波などの電磁波の周波数が変動したときに生じる反射損失を小さくすることにある。

このような目的を達成するために、本発明に係る分配器は、電磁波を出力する発振器と、この発振器に接続される第 1の方形導波管と、開口が複数形成された第 2の方形導波管とを備え、第 1の方形導波管と第 2の方形導波管とは、それぞれの一方の狭壁に形成された連通孔を介して連通していることを特徴とする。また、本発明に係るプラズマ処理装置は、被処理体を载置する載置台と、この載置台を収容する処理容器と、スロットが形成された複数の放射用導波管を有するアンテナ構成体と、放射用導波管のそれぞれに電磁波を分配する分波器とを備え、この分波器は、電磁波を出力する発振器と、この発振器に接続される第 1の方形導波管と、複数形成された開口を介して放射用導波管のそれぞれの一端に接続される第 2の方形導波管とを備え、第 1の方形導波管と第 2の方形導波管とは、それぞれの一方の狭壁に形成された連通孔を介して連通していることを特徴とする。

また、本発明に係る分配方法は、第 1の方形導波管を伝播する電磁波を、第 1 の方形導波管おょぴ第 2の方形導波管のそれぞれの一方の狭壁に形成された連通孔を介して第 2の方形導波管に導入するステップと、第 2の方形導波管に導入された電磁波を第 2の方形導波管に複数形成された開口を介して複数の導波管に分配するステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係るプラズマ処理方法は、第 1の方形導波管を伝播する電磁波を、第 1の方形導波管および第 2の方形導波管のそれぞれの一方の狭壁に形成された連通孔を介して第 2の方形導波管に導入するステツプと、第 2の方形導波管に導入された電磁波を第 2の方形導波管に複数形成された開口を介して複数の放射用導波管に分配するステップと、放射用導波管に導入された電磁波を放射用導波管に形成されたスロットを介して処理容器に供給するステップと、処理容器に供給された電磁波によって生成されるプラズマを利用して、処理容器の内部に配置された被処理体を処理するステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る L C Dの製造方法は、第 1の方形導波管を伝播する電磁波を、第 1の方形導波管および第 2の方形導波管のそれぞれの一方の狭壁に形成された連通孔を介して第 2の方形導波管に導入するステップと、第 2の方形導波管に導入された電磁波を第 2の方形導波管に複数形成された開口を介して複数の放射用導波管に分配するステップと、放射用導波管に導入された電磁波を放射用導波管に形成されたスロットを介して処理容器に供給するステップと、処理容器に供給された電磁波によって生成されるプラズマを利用し、処理容器の内部に配置された L C D基板の表面にエッチング、アツシング、酸化、窒化または C V Dの処理を施すステップとを備えることを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1は、第 1の実施例に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す縦断面図である。

図 2は、マイクロ波供給装置の構成を示す横断面図である。

図 3は、マイクロ波供給装置の構成を示す横断面図である。

図 4は、接続構造の数値解析に用いた各部の寸法を示す図である。

図 5は、接続構造の反射損失に関する特性図である。

図 6は、第 2の実施例に係るマイクロ波供給装置の構成を示す横断面図である。図 7は、第 3の実施例に係るマイク口波供給装置の構成を示す横断面図である。図 8は、第 4の実施例に係るマイク口波供給装置の構成を示す横断面図である。図 9は、第 5の実施例に係るマイク口波供給装置の構成を示す横断面図である。図 1 0は、放射用導波管の終端付近を拡大して示す図である。

図 1 1は、従来のプラズマ処理装置の全体構成を示す縦断面図である。

図 1 2は、従来のマイクロ波供給装置の構成を示す横断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の図面において、図 1 1および図 1 2に示した構成要素に相当する構成要素については図 1 1およぴ図 1 2と同一符号で示し、適宜その説明を省略する。

第 1の実施例

図 1は、本発明の第 1の実施例に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す縦断面図である。このプラズマ処理装置は、被処理体として L C D基板 3などを載置する載置台 2と、载置台 2を収容する平面視方形をした有底筒状の処理容器 1と、処理容器 1の上部開口を閉塞する誘電体板 8と、誘電体板 8を介して外部から処理容器 1内に電磁波としてマイクロ波を供給するマイクロ波供給装置 1 0とを有している。

図 2およぴ図 3は、マイクロ波供給装置 1 0の構成を示す横断面図である。図 2は、図 1における II一 II' 線方向の断面を示し、図 3は、図 2から遅波材 5 3 を除いた構成を示している。なお、一部の構成要素は機能ブロックで示している。マイク口波供給装置 1 0は、マイク口波発振器 2 0と、マイク口波分配器 3 0 と、アンテナ構成体 5 0とから構成されている。

ここで、マイクロ波発振器 2 0は、周波数が例えば 2 . 4 5 G H zのマイクロ波を出力する発振器であり、例えばマグネトロンなどからなる。

マイクロ波分配器 3 0は、マイクロ波発振器 2 0から入力されるマイクロ波を、アンテナ構成体 5 0の複数の放射用導波管 5 1 A, 5 1 B , 5 1 C , 5 1 D , 5 1 E , 5 1 Fのそれぞれに分配する。その構成については、後で詳しく説明する。ァンテナ構成体 5 0の放射用導波管 5 1 A〜 5 1 Fは、それぞれ方形導波管からなり、入力端（一端）はマイクロ波分配器 3 0に接続され、終端（他端）はショートされ、広壁（H面）には放射用スロット 5 2が複数形成されている。放射用スロット 5 2の一例として、図 3に示すようなクロススロットが用いられる。クロススロットは、対をなす 2個のスロットを互いの中心で交差させて円偏波を放射するようにしたものであり、管内波長え _gの略自然数倍の間隔で配置される。なお、放射用導波管 5 1 A〜5 1 Fの管内には、図 2に示すように、誘電体（比誘電率 _{£ r} ( > 1 ) ) からなる遅波材 5 3が配置されている。このような放射用導波管 5 1 A〜5 1 Fが、放射用スロット 5 2が形成された広壁を載置台 2に対向させた状態で、管軸方向（マイクロ波の進行方向）に直交する幅方向に整列配置されている。

以上のような構成のプラズマ処理装置において、マイクロ波発振器 2 0から出力されたマイクロ波は、マイクロ波分配器 3 0によりアンテナ構成体 5 0の放射用導波管 5 1 A〜5 1 Fのそれぞれに分配される。放射用導波管 5 1 A〜5 1 F の入力端から導入されたマイクロ波は、終端に向かって伝播しながら、広壁に複数形成された放射用スロット 5 2から徐々に放射され、誘電体板 8を透過して処理容器 1内に供給される。処理容器 1内に供給されたマイクロ波の電界により電子が加速され、処理容器 1内のガスが電離、励起、解離され、プラズマが生成される。このプラズマにより、載置台 2上の L C D基板 3の表面にエッチング、ァッシング、酸化、窒化または C V Dなどの処理が施される。

次に、マイクロ波分配器 3 0の構成について更に説明する。マイクロ波分配器 3 0は、マイクロ波発振器 2 0から入力されるマイクロ波を導く第 1の方形導波管からなるマイクロ波導波管 3 1と、マイクロ波導波管 3 1により導かれたマイクロ波を放射用導波管 5 1 A〜5 1 Fのそれぞれに分配する第 2の方形導波管からなる給電用導波管 4 1とを有している。

ここで、マイクロ波導波管 3 1は、入力端（一端）がマイクロ波発振器 2 0に接続され、終端 (他端) 3 4がショートされている。

このマイクロ波導波管 3 1と給電用導波管 4 1とは、それぞれの一方の狭壁 ( E面） 3 1 Aと 4 1 Aとが対向するように平行に配置される。この際、狭壁 3 1 Aと 4 1 Aとが接触しているか、または、狭壁 3 1 Aと 4 1 Aとが図 2および図 3に示すように同一の導体板 6 3で形成されていることが望ましい。このような狭壁 3 1 A, 4 1 Aに、両導波管 3 1 , 4 1を連通させる連通孔 3 2が形成されている。連通孔 3 2は略長方形状をしているが、その他の形状であってもよい。本実施例では、給電用導波管 4 1の狭壁 4 1 Aの中央部に連通孔 3 2が位置している。この連通孔 3 2を介して、マイクロ波導波管 3 1を伝播するマイクロ波が、給電用導波管 4 1に導入される。

給電用導波管 4 1の両端はショートされている。また、連通孔 3 2が形成された狭壁 4 1 Aに対向する他方の狭壁 4 1 Bには、給電用導波管 4 1を放射用導波管 5 1 A〜5 1 Fと連通させる開口 4 3が複数形成されている。これらの開口 4 3を介して、給電用導波管 4 1に導入されたマイクロ波が、放射用導波管 5 1 A 〜5 1 Fのそれぞれに分配される。マイクロ波が均等に分配されるように、開口 4 3の幅が調整される。また、開口 4 3と連通孔 3 2とが対向しないように、連通孔 3 2の幅が調整される。

その結果、たとえ連通孔 3 2の幅が狭くなつたとしても、上述したように連通孔 3 2をマイクロ波導波管 3 1および給電用導波管 4 1のそれぞれの狭壁 3 1 A, 4 1 Aに形成することにより、両導波管 3 1， 4 1の接続部において管幅が狭くならないので、接続部を通過可能な周波数帯域の狭帯域化を抑制することができる。よって、マイクロ波の周波数が変動したときに接続部を通過できずに反射される電力を低減し、マイク口波分配器 3 0における反射損失を小さくすることができる。本実施例では、マイクロ波導波管 3 1の管内が中空であるのに対し、給電用導波管 4 1の管内には放射用導波管 5 1 A〜5 1 Fの管内と同じく遅波材 5 3が配置され、両導波管 3 1 , 4 1の管内の比誘電率が互いに異なっている。しかし、このような場合にも、連通孔 3 2を両導波管 3 1 , 4 1の狭壁 3 1 A, 4 1 Aに形成することにより、マイク口波分配器 3 0における反射損失の低減が可能である。

また、マイクロ波分配器 3 0では、マイクロ波導波管 3 1の管内に、マイクロ波導波管 3 1の他方の狭壁 3 1 Bから連通孔 3 2に向かって突出する誘導壁 3 3 が設けられている。誘導壁 3 3は、マイクロ波導波管 3 1の上下の広壁の間に延在している。連通孔 3 2の略中央部に向かって狭壁 3 1 Bから垂直に突出する誘導壁 3 3の場合には、その突出長 1^を例えばマイクロ波導波管 3 1の管内波長; L _{g 0}の略 1 Z 2程度にしてもよい。このような誘導壁 3 3を設け、マイクロ波導波管 3 1を伝播するマイクロ波を違通孔 3 2の方向に誘導することにより、マイク口波が連通孔 3 2を介して給電用導波管 4 1に導入され易くなる。

しかし、誘導壁 3 3を設けると、そこでマイクロ波が反射され、マイクロ波導波管 3 1を逆進する反射波が生じる。そこで、この反射波をマイクロ波導波管 3 1の終端 3 4で反射された反射波で相殺する。例えば、連通孔 3 2の正面付近の位置に誘導壁 3 3を設け、誘導壁 3 3から管内波長の略 1 Z 2の整数倍程度はなれた位置に終端 3 4を置く。これにより、マイクロ波導波管 3 1と給電用導波管 4 1との接続部における反射を抑制し、マイクロ波分配器 3 0における反射損失を更に小さくすることができる。

一方、給電用導波管 4 1の管内には、連通孔 3 2の中央部の近傍に導体柱 4 5 が設けられている。導体柱 4 5は、給電用導波管 4 1の上下の広壁の間に延在している。導体柱 4 5の直径おょぴ配置などにより、連通孔 3 2を介して給電用導波管 4 1に導入されるマイクロ波が、給電用導波管の一端側または他端側へ分配される割合を調整することができる。また、給電用導波管 4 1に導入されたマイク口波が反射され、マイク口波導波管 3 1に戻ることを抑制することができる。したがって、マイク口波分配器 3 0における反射損失を更に小さくすることがでさる。給電用導波管 41の管内にはまた、狭壁 41 Aから開口 43のそれぞれに向かつて突出する誘導壁 44が複数設けられている。誘導壁 44は、給電用導波管 4 1の上下の広壁の間に延在している。このような誘導壁 44を設け、給電用導波管 41を伝播するマイクロ波を開口 43の方向に誘導することにより、マイクロ波が開口 43を介して放射用導波管 51 A〜51 Fのそれぞれに導入され易くなる。したがって、マイクロ波分配器 30から放射用導波管 51A〜 51 Fのそれぞれにマイクロ波を効率よく供給することができる。

このような構成のマイクロ波分配器 30において、各部の寸法を図 4に示すように設定し、マイクロ波導波管 3 1から給電用導波管 41にマイクロ波を供給する場合の反射損失に関する数値解析を行った。その結果、図 5に示すような特性図が得られた。すなわち、中心周波数 f 。=2. 45 GH zにおいて反射損失は一 20 dBであり、反射損失が一 1 5 dB以下となる比帯域は 2. 3%となり、周波数帯域の狭帯域化が抑制されることがわかつた。

したがって、マイクロ波分配器 30を用いることにより、マイクロ波の周波数が変動したときのマイクロ波分配器 30における反射を抑制し、放射用導波管 5 1 A〜5 1 Fのそれぞれにマイク口波を効率よく供給することができる。その結果、マイクロ波を効率よく処理容器 1内に供給し、マイクロ波によって生成されるプラズマを利用した処理を効率よく行うことができる。

なお、本実施例では、給電用導波管 41および放射用導波管 51 A〜51 Fは、互いに離間して平行に配置された平面視方形の 2枚の平板 6 1, 62とこれらの平板 6 1, 62の周縁部を接続する側壁 63， 64， 65, 66とからなる箱体の内部を、側壁 63から略； l_g/2だけ離間した位置に側壁 63, 65と平行に配設された仕切り板 67で仕切り、仕切り板 67と側壁 65とに挟まれた領域を、側壁 64, 66と平行に配設された 5つの仕切り板 68で略; / 2間隔で仕切ることによって形成される。なお、平板 61, 62、側壁 63〜66および仕切り板 67, 68は、銅などの導体で形成される。

この場合、平板 6 1, 62がそれぞれ給電用導波管 41および放射用導波管 5 1 A〜 51 Fの広壁となり、側壁 63が給電用導波管 41の一方の狭壁 41 Aとなり、仕切り板 67が給電用導波管 41の他方の狭壁 41 Bとなり、側壁 65力 S 放射用導波管 5 1 A〜 5 1 Fの終端面となり、側壁 6 4 , 6 6のそれぞれの一部が給電用導波管 4 1の両端面となり、側壁 6 4 , 6 6のそれぞれの他部および仕切り板 6 8が放射用導波管 5 1 A〜 5 1 Fの狭壁となる。そして、側壁 6 3の中央部に連通孔 3 2が形成され、仕切り板 6 7に開口 4 3が複数形成される。また、載置台 2に対向する平板 6 2に放射用スロット 5 2が複数形成される。

第 2の実施例

図 6は、本発明の第 2の実施例に係るマイクロ波供給装置の構成を示す横断面図である。このマイクロ波供給装置 1 1におけるマイクロ波分配器 3 O Aでは、平面視 L字形をしたマイクロ波導波管 3 6が用いられている。その他の部分は、第 1の実施例におけるマイクロ波分配器 3 0と同じである。すなわち、マイクロ波導波管 3 6と給電用導波管 4 1とを連通させる連通孔 3 2と、マイクロ波導波管 3 6内の誘導壁 3 3と、マイクロ波導波管 3 6の終端 3 4と、給電用導波管 4 1内の導体柱 4 5と力第 1の実施例と同様に設けられている。したがって、第 1の実施例と同様に、マイクロ波の周波数が変動したときのマイクロ波分配器 3 0における反射損失を小さくすることができる。

第 3の実施例

図 7は、本発明の第 3の実施例に係るマイク口波供給装置の構成を示す横断面図である。このマイクロ波供給装置 1 2では、放射用スロット 5 2の間隔を短くするため、放射用導波管 5 1 A〜5 1 Fおよび給電用導波管 4 1の管内に、アルミナなどの比誘電率が比較的高い誘電体からなる遅波材 5 3が配置されている。 —方、マイクロ波導波管 3 6の管内の連通孔 3 2に近い領域には、遅波材 5 3よりも比誘電率が低い石英などの誘電体からなる遅波材 3 7が配置されている。連通孔 3 2から離れた領域は中空のままである。

マイクロ波導波管 3 6と給電用導波管 4 1との接続部を通過可能な周波数帯域は、接続部における比誘電率の変化が大きくなるにしたがって狭帯域ィ匕する傾向にある。したがって、上述したようにしてマイクロ波導波管 3 6の管内の連通孔 3 2に近い領域の比誘電率を、連通孔 3 2から離れた領域の比誘電率と給電用導波管 4 1の管内の比誘電率との間の値にすることにより、両導波管 3 6， 4 1の接続部における比誘電率の変化を緩和し、接続部を通過可能な周波数帯域の狭帯域化を抑制することができる。よって、マイクロ波の周波数が変動したときに接続部を通過できずに反射される電力を低減し、マイクロ波分配器 3 OBにおける反射損失を小さくすることができる。

なお、 3種類以上の遅波材を用い、マイクロ波導波管 36および給電用導波管 41の管内における比誘電率の変化が 3段階以上となるようにしてもよい。

第 4の実施例

図 8は、本発明の第 4の実施例に係るマイクロ波供給装置の構成を示す横断面図である。このマイクロ波供給装置 1 3は、第 2の実施例に係るマイクロ波供給装置 1 1を複数組み合わせて構成したものである。より具体的には、 8個のマイクロ波供給装置 1 1 A， 1 1 B, 1 1 C, 1 1D， 1 1 E, 1 1 F, 1 1 G, 1 1Hから構成されている。マイクロ波供給装置 1 1A〜1 1Hは、それぞれのァンテナ構成体 50の放射用スロット 52が形成される面（放射用導波管 51A〜 5 I Fの広壁）が同一平面を構成するように配置されている。図 8に示す例では、マイク口波供給装置 1 1 A〜 1 1 Dは、ァンテナ構成体 50の側壁 64と 66とが対向するように配置されている。マイクロ波供給装置 1 1 E〜l 1Hについても同じである。また、マイクロ波供給装置 1 1Aと 1 1 Eとは、アンテナ構成体 50の側壁 65同士が対向するように配置されている。マイクロ波供給装置 1 1 Bと 1 1 F, 1 1 Cと 1 1 G， 1 1 Dと 1 1 Hについても同じである。

本実施例のように複数のマイク口波供給装置 1 1 A〜 1 1 Hを用いて処理容器 1内に電力供給することにより、 1個の高出力発振器を用いたときと同等の電力供給を複数の低出力発振器を用いて実現することができる。したがって、大口径の処理容器 1を用いてプラズマ処理を行うときなど、処理容器 1に大電力を供給しなければならない場合でも、低出力で価格が安いマイクロ波発振器 20を複数用いることにより、プラズマ処理装置全体の製造コストを低減することができる。

なお、本実施例では、第 2の実施例に係るマイクロ波供給装置 1 1を複数組み合わせる例について説明したが、他の実施例に係るマイクロ波供給装置 10， 1 2, 14を複数組み合わせてもよい。

第 5の実施例

図 9は、本発明の第 5の実施例に係るマイクロ波供給装置の構成を示す横断面図である。このマイクロ波供給装置 1 4のアンテナ構成体 7 0は、第 1の実施例における放射用導波管 5 1 A〜5 1 Fと同様の放射用導波管 7 1 A〜7 1 Fを有している。以下、放射用導波管 7 1 A〜7 1 Fを代表して、放射用導波管 7 1とレ、う。

図 1 0は、放射用導波管 7 1の終端付近を拡大して示す図である。放射用導波管 7 1には、放射用スロット 5 2が形成された広壁の終端側に定在波励振ス口ット 7 2が形成されている。定在波励振スロット 7 2は、放射用導波管 7 1の入力端から終端へ向かう進行波と、終端で入力端側へ反射された反射波とからできる定在波により励振されるスロットである。よって、定在波励振スロット 7 2は、定在波の振幅が最大となる位置、すなわち終端から管内波長え _gの略 1ノ 2の自然数倍程度離れた位置に配置されることが望ましい。本実施例では、終端から略え _gZ 2の位置に配置されている。また、本実施例では、定在波励振スロット 7 2としてクロススロットが用いられている。

このような定在波励振スロット 7 2を形成することにより、放射用導波管 7 1 の終端で反射された反射波が外部に放射され、管内を逆進する反射波が低減される。その結果、進行波により励振される放射用スロット 5 2が設計どおりに動作するので、放射用導波管 7 1を伝播するマイクロ波を放射用スロット 5 2を介して効率よく処理容器 1内に供給し、マイクロ波によって生成されるプラズマを利用した処理を効率よく行うことができる。

しかし、定在波励振スロット 7 2を形成しただけでは、放射用スロッ卜 5 2から正面方向（放射用スロット 5 2が形成された広壁の法線方向）に円偏波を放射することができない。その理由は、定在波励振スロット 7 2による反射波の低減が不十分であるからだと考えられる。そこで、本実施例では、定在波励振ス口ット 7 2とその隣の放射用スロット 5 2との間に、進行波の一部を入力端側に反射する反射部材 7 3が設けられている。反射部材 7 3は、放射用導波管 7 1のそれぞれの狭壁から垂直に突出する 2つの反射壁 7 3 A， 7 3 Bからなる。反射壁 7 3 A, 7 3 Bは、放射用導波管 7 1の上下の広壁の間に延在している。反射壁 7 3 A, 7 3 Bを、定在波励振スロット 7 2の中心位置とこの中心位置から入力端側に向かって略； L _g程度はなれた位置との間の適当な位置に配置し、その突出長を調整することにより、反射壁 73A， 73 Bで反射された反射波で、放射用導波管 71の終端または定在波励振スロット 72で反射された反射波を相殺することができる。

本実施ィ列について数値解析を行ったので、その結果を示す。定在波励振スロット 72として、長さが 0. 286 。， 0. 376ぇ。（え。：自由空間波長）の 2 個のスロットを互いの中心で直交させたクロススロットを用い、放射用導波管 7 1の内外の比誘電率 ε _rを 3. 5とする。反射壁 73A， 73 Bを設けない場合には、周波数 2. 45 GHzにおいて一 10 dBの反射が存在した。これに対し、定在波励振スロット 72から距離 d i = 0. 1 34 λ。の位置に反射壁 73 A, 7 3 Bを設けると、反射は一 30 d B以下に低減された。さらに、定在波励振スロット 72 とその隣の放射用スロット 52との間隔 d_mを 0. 855 とすると、正面方向に円偏波を放射できるという結果が得られた。なお、このときの円偏波の軸比は _ 2. 14 d B、反射係数は 27. 4 dBであった。

このように、反射壁 73A, 73 Bを設けることにより、放射用スロット 52 から正面方向にマイクロ波を放射することができる。すなわち、アンテナ構成体 70から载置台 2の方向にマイクロ波を放射することが可能となる。その結果、載置台 2の直上にプラズマが生成されるので、プラズマ処理装置の設計が容易になる。

Claims

請求の範囲

1 . 電磁波を出力する発振器と、

この発振器に接続される第 1の方形導波管と、

開口が複数形成された第 2の方形導波管とを備え、

前記第 1の方形導波管と前記第 2の方形導波管とは、それぞれの一方の狭壁に形成された連通孔を介して連通していることを特徴とする分配器。

2 . 請求の範囲第 1項に記載された分配器において、

前記第 1の方形導波管は、他方の狭壁から前記連通孔に向かって突出しかつ前記第 1の方形導波管を伝播する電磁波を前記連通孔の方向に誘導する誘導壁を備えることを特徴とする分配器。

3 . 請求の範囲第 2項に記載された分配器において、

前記誘導壁で反射され前記第 1の方形導波管を逆進する電磁波と前記第 1の方形導波管の端部で反射された電磁波とは、互いに相殺されることを特徴とする分配器。

4 . 請求の範囲第 3項に記載された分配器において、

前記誘導壁は、前記連通孔に対向配置され、

前記第 1の方形導波管の端部は、前記誘導壁から前記第 1の方形導波管の管内波長の略 1 Z 2の整数倍離れた位置に配置されていることを特徴とする分配器。

5 . 請求の範囲第 1項に記載された分配器において、

前記第 2の方形導波管は、前記連通孔の近傍に配置されかつ互いに対向する広壁の間に延在する導体柱を備えることを特徴とする分配器。

6 . 請求の範囲第 1項に記載された分配器において、

前記第 1および第 2の方形導波管は、管内の比誘電率が互いに異なることを特徴とする分波器。

7 . 被処理体を載置する載置台と、

この載置台を収容する処理容器と、

スロットが形成された複数の放射用導波管を有するアンテナ構成体と、前記放射用導波管のそれぞれに電磁波を分配する分波器とを備え、

この分波器は、

電磁波を出力する発振器と、

この発振器に接続される第 1の方形導波管と、

複数形成された開口を介して前記放射用導波管のそれぞれの一端に接続される第 2の方形導波管とを備え、

前記第 1の方形導波管と前記第 2の方形導波管とは、それぞれの一方の狭壁に形成された連通孔を介して連通していることを特徴とするプラズマ処理装置。

8 . 請求の範囲第 7項に記載されたプラズマ処理装置において、

前記放射用導波管は、その側壁の他端の側に、前記一端から前記他端へ向かう進行波と前記他端で前記一端の側へ反射された反射波とからできる定在波により励振される定在波励振スロットが形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。

9 . 請求の範囲第 8項に記載されたプラズマ処理装置において、

前記定在波励振スロットは、前記他端から前記一端の側に前記放射用導波管の管内波長の略 1 Z 2の自然数倍離れた位置に形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。

1 0 . 請求の範囲第 8項に記載されたプラズマ処理装置において、

前記放射用導波管は、前記定在波励振スロットからみて前記一端の側に配置され;^つ前記進行波の一部を前記一端側へ反射することにより前記他端または前記定在波励振ス口ットで反射された反射波を相殺する反射部材を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。

1 1 . 請求の範囲第 1 0項に記載されたプラズマ処理装置において、

前記反射部材は、前記定在波励振スロットの中心位置とこの中心位置から前記一端の側に向かって前記放射用導波管の管内波長の略 3 / 2はなれた位置との間の所定の位置に配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。

1 2 . 第 1の方形導波管を伝播する電磁波を、前記第 1の方形導波管および第 2 の方形導波管のそれぞれの一方の狭壁に形成された連通孔を介して前記第 2の方形導波管に導入するステップと、前記第 2の方形導波管に導入された電磁波を前記第 2の方形導波管に複数形成された開口を介して複数の導波管に分配するステップと

を備えることを特徴とする分配方法。

1 3 . 第 1の方形導波管を伝播する電磁波を、前記第 1の方形導波管および第 2 の方形導波管のそれぞれの一方の狭壁に形成された連通孔を介して前記第 2の方形導波管に導入するステップと、

前記第 2の方形導波管に導入された電磁波を前記第 2の方形導波管に複数形成された開口を介して複数の放射用導波管に分配するステツプと、

前記放射用導波管に導入された電磁波を前記放射用導波管に形成されたス口ットを介して処理容器に供給するステツプと、

前記処理容器に供給された電磁波によって生成されるプラズマを利用して前記処理容器の内部に配置された被処理体を処理するステツプと

を備えることを特徴とするプラズマ処理方法。

1 4 . 第 1の方形導波管を伝播する電磁波を、前記第 1の方形導波管および第 2 の方形導波管のそれぞれの一方の狭壁に形成された連通孔を介して前記第 2の方形導波管に導入するステップと、

前記放射用導波管に導入された電磁波を前記放射用導波管に形成されたスロットを介して処理容器に供給するステップと、

前記処理容器に供給された電磁波によって生成されるプラズマを利用し、前記処理容器の内咅 [5に配置された L C D基板の表面にエッチング、アツシング、酸化、窒化または C V Dの処理を施すステツプと

を備えることを特徴とする L C Dの製造方法。