WO2011040328A1

WO2011040328A1 - 表面波プラズマ発生用アンテナ、マイクロ波導入機構、および表面波プラズマ処理装置

Info

Publication number: WO2011040328A1
Application number: PCT/JP2010/066545
Authority: WO
Inventors: 太郎池田; 繁河西
Original assignee: 東京エレクトロン株式会社
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2011-04-07
Also published as: JPWO2011040328A1

Abstract

　マイクロ波出力部から、外側導体（５１）と内側導体（５２）とからなる同軸状の導波路（５０）を介して伝送されたマイクロ波をチャンバ内に放射して、チャンバ内に表面波プラズマを発生させるための、表面波プラズマ発生用アンテナ（４５）は、導波路（５０）の内側導体（５２）に接続される内側部材（５４）と、導波路（５０）の外側導体（５１）に接続される外側部材（５５）と、内側部材（５４）と外側部材（５５）との間に形成されるリング状のスロット（５６）とを具備する。

Description

表面波プラズマ発生用アンテナ、マイクロ波導入機構、および表面波プラズマ処理装置

　本発明は、表面波プラズマ発生用アンテナ、マイクロ波導入機構、および表面波プラズマ処理装置に関する。

　プラズマ処理は、半導体デバイスの製造に不可欠な技術であるが、近時、ＬＳＩの高集積化、高速化の要請からＬＳＩを構成する半導体素子のデザインルールが益々微細化され、また、半導体ウエハが大型化されており、それにともなって、プラズマ処理装置においてもこのような微細化および大型化に対応するものが求められている。

　ところが、従来から多用されてきた平行平板型や誘導結合型のプラズマ処理装置では、生成されるプラズマの電子温度が高いため微細素子にプラズマダメージを生じてしまい、また、プラズマ密度の高い領域が限定されるため、大型の半導体ウエハを均一かつ高速にプラズマ処理することは困難である。

　そこで、高密度で低電子温度の表面波プラズマを均一に形成することができるＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna）マイクロ波プラズマ処理装置が注目されている（例えば特開２０００－２９４５５０号公報）。

　ＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置は、チャンバの上部に所定のパターンで多数のスロットが形成された平面アンテナ（Radial Line Slot Antenna）を設け、マイクロ波発生源から導かれたマイクロ波を、平面アンテナのスロットから放射させるとともに、その下に設けられた誘電体からなるマイクロ波透過板を介して真空に保持されたチャンバ内に放射し、このマイクロ波電界によりチャンバ内で表面波プラズマを生成し、これにより半導体ウエハ等の被処理体を処理するものである。

　しかしながら、表面波プラズマを発生させるためにこのようなＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置を用いた場合には、プラズマ負荷により種々のモードが発生する。そのため、プラズマ負荷が変化した場合にモードジャンプが発生し、これによりプラズマ密度が急激に変化し、プロセス条件を確定したり、プラズマを制御したりする場合に不都合を生じる。

　したがって、本発明の目的は、プラズマ負荷が変化してもモードジャンプが発生し難い表面波プラズマ発生用アンテナ、それを用いたマイクロ波導入機構および表面波プラズマ処理装置を提供することにある。

　本発明の第１の観点によれば、マイクロ波を出力するマイクロ波出力部から、外側導体と内側導体とからなる同軸状の導波路を介して伝送されたマイクロ波をチャンバ内に放射して、チャンバ内に表面波プラズマを発生させるための、表面波プラズマ発生用アンテナであって、前記導波路の前記内側導体に接続される内側部材と、前記導波路の前記外側導体に接続される外側部材と、前記内側部材と前記外側部材との間に形成されるリング状のスロットとを具備する、表面波プラズマ発生用アンテナが提供される。

　本発明の第２の観点によれば、マイクロ波電源を有し、マイクロ波を生成して出力するマイクロ波出力部からのマイクロ波をチャンバ内に導入して、チャンバ内に表面波プラズマを発生させるマイクロ波導入機構であって、外側導体と内側導体とからなる同軸状の導波路と、前記導波路に設けられた、前記チャンバ内の負荷のインピーダンスを前記マイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるチューナと、前記導波路を介して伝送されたマイクロ波をチャンバ内に放射する表面波プラズマ発生用アンテナとを具備し、前記表面波プラズマ発生用アンテナは、前記導波路の前記内側導体に接続される内側部材と、前記導波路の前記外側導体に接続される外側部材と、前記内側部材と外側部材との間に形成されるリング状のスロットとを有する、マイクロ波導入機構が提供される。

　本発明の第３の観点によれば、被処理基板を収容するチャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス供給機構と、マイクロ波電源を有し、マイクロ波を生成して出力するマイクロ波出力部、および出力されたマイクロ波を前記チャンバ内に導入するマイクロ波導入機構を備え、前記チャンバ内にマイクロ波を導入して前記チャンバ内に供給されたガスの表面波プラズマを発生させるマイクロ波プラズマ源とを具備し、前記マイクロ波導入機構は、外側導体と内側導体とからなる同軸状の導波路と、導波路を介して伝送されたマイクロ波を、チャンバ内に放射するための、表面波プラズマ発生用アンテナとを有し、前記表面波プラズマ発生用アンテナは、前記導波路の前記内側導体に接続される内側部材と、前記導波路の前記外側導体に接続される外側部材と、前記内側部材と外側部材との間に形成されるリング状のスロットとを有する、表面波プラズマ処理装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る表面波プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。図１の表面波プラズマ処理装置に用いられるマイクロ波プラズマ源の構成を示す構成図である。メインアンプの回路構成の例を示す図である。図１の表面波プラズマ処理装置におけるマイクロ波導入機構を示す断面図である。図４のマイクロ波導入機構における表面波発生アンテナを示す横断面図である。継ぎ目（端部）を有する１個のスロットを設けたアンテナを示す平面図である。図６Ａのアンテナにより形成される磁界ベクトルを示す図である。同心的な４個の扇状のスロットを設けたアンテナを示す平面図である。図７Ａのアンテナにより形成される磁界ベクトルを示す図である。リング状スロットを有するアンテナを使用し、プラズマ負荷インピーダンスが大きい条件の場合の磁界ベクトルを示す斜視図である。リング状スロットを有するアンテナを使用し、プラズマ負荷インピーダンスが大きい条件の場合の磁界ベクトルを示す側面図である。第１の実施形態に係る表面波プラズマ処理装置に用いられるアンテナの他の例を示す断面図である。図４に示した本発明の一実施形態の表面波プラズマ発生用アンテナのマイクロ波が伝送される状態を示す断面図である。本発明の第２の実施形態に係る表面波プラズマ処理装置におけるマイクロ波導入機構を示す断面図である。インピーダンス変換部材の有無による整合範囲の相違を比較して模式的に示す図である。本発明の第３の実施形態に係る表面波プラズマ処理装置におけるマイクロ波導入機構を示す断面図である。マイクロ波導入機構の給電機構を示す横断面図である。図１４のマイクロ波導入機構のチューナの本体におけるスラグと滑り部材を示す平面図である。図１４のマイクロ波導入機構のチューナの本体における内側導体を示す斜視図である。

　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

　＜第１の実施形態＞
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る表面波プラズマ処理装置の概略構成を示す断面図であり、図２は図１の表面波プラズマ処理装置に用いられるマイクロ波プラズマ源の構成を示す構成図である。

　表面波プラズマ処理装置１００は、ウエハに対してプラズマ処理として例えばエッチング処理を施すプラズマエッチング装置として構成されている。

　この表面波プラズマ処理装置１００は、気密に構成されたアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなる略円筒状の接地されたチャンバ１と、チャンバ１内にマイクロ波プラズマを形成するためのマイクロ波プラズマ源２とを有している。チャンバ１の上部には開口部１ａが形成されており、マイクロ波プラズマ源２はこの開口部１ａからチャンバ１の内部に臨むように設けられている。

　チャンバ１内には被処理体であるウエハＷを水平に支持するためのサセプタ１１が、チャンバ１の底部中央に絶縁部材１２ａを介して立設された筒状の支持部材１２により支持された状態で設けられている。サセプタ１１および支持部材１２を構成する材料としては、表面をアルマイト処理（陽極酸化処理）したアルミニウム等が例示される。

　また、図示はしていないが、サセプタ１１には、ウエハＷを静電吸着するための静電チャック、温度制御機構、ウエハＷの裏面に熱伝達用のガスを供給するガス流路、およびウエハＷを搬送するために昇降する昇降ピン等が必要に応じて設けられている。さらに、サセプタ１１には、整合器１３を介して高周波バイアス電源１４が電気的に接続されている。この高周波バイアス電源１４からサセプタ１１に高周波電力が供給されることにより、ウエハＷ側にプラズマ中のイオンが引き込まれる。

　チャンバ１の底部には排気管１５が接続されており、この排気管１５には真空ポンプを含む排気装置１６が接続されている。そしてこの排気装置１６を作動させることによりチャンバ１内が排気され、チャンバ１内が所定の真空度まで高速に減圧することが可能となっている。また、チャンバ１の側壁には、ウエハＷの搬入出を行うための搬入出口１７と、この搬入出口１７を開閉するゲートバルブ１８とが設けられている。

　チャンバ１内のサセプタ１１の上方位置には、プラズマエッチングのための処理ガスをウエハＷに向けて吐出するシャワープレート２０が水平に設けられている。このシャワープレート２０は、格子状に形成されたガス流路２１と、このガス流路２１に形成された多数のガス吐出孔２２とを有しており、格子状のガス流路２１の間は空間部２３となっている。このシャワープレート２０のガス流路２１にはチャンバ１の外側に延びる配管２４が接続されており、この配管２４には処理ガス供給源２５が接続されている。

　一方、チャンバ１のシャワープレート２０の上方位置には、リング状のプラズマガス導入部材２６がチャンバ壁に沿って設けられており、このプラズマガス導入部材２６には内周に多数のガス吐出孔が設けられている。このプラズマガス導入部材２６には、プラズマガスを供給するプラズマガス供給源２７が配管２８を介して接続されている。プラズマガスとしてはＡｒガス等の希ガスが好適に用いられる。

　プラズマガス導入部材２６からチャンバ１内に導入されたプラズマガスは、マイクロ波プラズマ源２からチャンバ１内に導入されたマイクロ波によりプラズマ化され、このプラズマがシャワープレート２０の空間部２３を通過しシャワープレート２０のガス吐出孔２２から吐出された処理ガスを励起し、処理ガスのプラズマを形成する。

　マイクロ波プラズマ源２は、チャンバ１の上部に設けられた支持リング２９により支持されており、これらの間は気密にシールされている。図２に示すように、マイクロ波プラズマ源２は、複数経路に分配してマイクロ波を出力するマイクロ波出力部３０と、マイクロ波出力部３０から出力されたマイクロ波をチャンバ１に導き、チャンバ１内に放射するためのアンテナユニット４０とを有している。

　マイクロ波出力部３０は、マイクロ波電源３１と、マイクロ波発振器３２と、発振されたマイクロ波を増幅するアンプ３３と、増幅されたマイクロ波を複数に分配する分配器３４とを有している。

　マイクロ波発振器３２は、所定周波数のマイクロ波を例えばＰＬＬ発振させる。分配器３４では、マイクロ波の損失ができるだけ起こらないように、入力側と出力側のインピーダンス整合を取りながらアンプ３３で増幅されたマイクロ波を分配する。なお、マイクロ波の周波数としては、２．４５ＧＨｚ、８．３５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることができ、より大きなパワーを印加する場合には、９１５ＭＨｚ、８６０ＭＨｚ等の７００ＭＨｚ～１ＧＨｚの範囲のものを用いることができる。

　アンテナユニット４０は、分配器３４で分配されたマイクロ波を導く複数のアンテナモジュール４１を有している。各アンテナモジュール４１は、分配されたマイクロ波を主に増幅するアンプ部４２と、マイクロ波導入機構４３とを有している。マイクロ波導入機構４３は、マイクロ波を伝送する同軸構造の導波路５０と、導波路５０を伝送されたマイクロ波をチャンバ１内に放射する表面波プラズマ発生用のアンテナ４５とを有している。導波路５０には、後述するようにチャンバ内の負荷（プラズマ）のインピーダンスをマイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるチューナ４４が設けられている（図４参照）。そして、アンテナ４５からチャンバ１内に放射されたマイクロ波がチャンバ１内の空間で合成され、チャンバ１内で表面波プラズマが形成されるようになっている。

　アンプ部４２は、位相器４６と、可変ゲインアンプ４７と、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ４８と、アイソレータ４９とを有している。

　位相器４６は、スラグチューナによりマイクロ波の位相を変化させることができるように構成されており、これを調整することにより放射特性を変調させることができる。例えば、各アンテナモジュール毎に位相を調整することにより指向性を制御してプラズマ分布を変化させることや、後述するように隣り合うアンテナモジュールにおいて９０°ずつ位相をずらすようにして円偏波を得ることができる。ただし、このような放射特性の変調が不要な場合には位相器４６は設ける必要はない。

　可変ゲインアンプ４７は、メインアンプ４８へ入力するマイクロ波の電力レベルを調整し、個々のアンテナモジュールのばらつきを調整またはプラズマ強度調整のためのアンプである。可変ゲインアンプ４７を各アンテナモジュール毎に変化させることによって、発生するプラズマに分布を生じさせることもできる。

　ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ４８は、例えば、図３に示すように、入力整合回路６１と、半導体増幅素子６２と、出力整合回路６３と、高Ｑ共振回路６４とを有する構成とすることができる。半導体増幅素子６２としては、Ｅ級動作が可能となる、ＧａＡｓＨＥＭＴ、ＧａＮＨＥＭＴ、ＬＤ（Laterally Diffused）－ＭＯＳを用いることができる。特に、半導体増幅素子６２として、ＧａＮＨＥＭＴを用いた場合には、可変ゲインアンプ４７は一定値になり、Ｅ級動作アンプの電源電圧を可変とし、パワー制御を行う。

　アイソレータ４９は、アンテナ４５で反射してメインアンプ４８に向かう反射マイクロ波を分離するものであり、サーキュレータとダミーロード（同軸終端器）とを有している。サーキュレータは、アンテナ４５で反射したマイクロ波をダミーロードへ導き、ダミーロードはサーキュレータによって導かれた反射マイクロ波を熱に変換する。

　本実施形態では、複数のアンテナモジュール４１を設け、各アンテナモジュールのマイクロ波導入機構４３からチャンバ１内に導入したマイクロ波を空間合成するので、アイソレータ４９は小型のものでよく、メインアンプ４８に隣接して設けることが可能である。

　次に、マイクロ波導入機構４３について、図４および図５を参照しながら詳細に説明する。図４はマイクロ波導入機構４３の縦断面図、図５はマイクロ波導入機構４３のアンテナ４５の横断面図である。これらに示すように、このマイクロ波導入機構４３は、筒状の外側導体５１およびその中心に設けられた棒状の内側導体５２からなる同軸状の導波路５０を有しており、導波路５０の先端にアンテナ４５が設けられている。導波路５０は、内側導体５２が給電側、外側導体５１が接地側となっている。

　導波路５０に設けられたチューナ４４は、２つのスラグ５３を有し、スラグチューナを構成している。スラグ５３は誘電体からなる板状体として構成されており、導波路５０の内側導体５２と外側導体５１との間に円環状に設けられている。そして、コントローラ６０からの指令に基づいてアクチュエータ５９によりこれらスラグ５３を上下動させることによりインピーダンスを調整するようになっている。コントローラ６０は、終端が例えば５０Ωになるようにインピーダンス調整を実行させる。２つのスラグのうち一方のみを動かすと、スミスチャートの原点を通る軌跡を描き、両方同時に動かすと位相のみが回転する。

　アンテナ４５は、導波路５０の内側導体５２に連続する内側部材５４と、外側導体５１に連続する外側部材５５とを有しており、内側部材５４と外側部材５５との間にはリング状のスロット５６が形成されている。そして、内側部材５４とスロット５６によりアンテナ本体部８０が構成される。内側部材５４は、外側導体５１の径よりも大径の円板状をなしている。一方、外側部材５５は、外側導体５１の端部から外側へ延びるフランジ部５５ａとフランジ部５５ａの外周からマイクロ波放射方向に延びる筒状部５５ｂとを有している。フランジ部５５ａと内側部材５４とは、マイクロ波伝送方向に対して、一部分がオーバーラップするように設けられている。

　アンテナ４５は、内側部材５４とスロット５６とからなるアンテナ本体部８０の上面に設けられた遅波材５７を有している。遅波材５７は、真空よりも大きい誘電率を有しており、例えば、石英、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により構成されており、真空中におけるマイクロ波の波長よりもその波長を短くしてプラズマを調整する機能を有している。遅波材５７は、その厚さによりマイクロ波の位相を調整することができ、内側部材５４とスロット５６とからなるアンテナ本体部８０が定在波の「はら」になるようにその厚さを調整する。これにより、反射が最小で、アンテナ４５からの放射エネルギーが最大となるようにすることができる。

　また、内側部材５４とスロット５６とからなるアンテナ本体部８０の下面には、真空シールのための誘電体部材、例えば石英やセラミックス等からなるマイクロ波透過部材５８が配置されている。このマイクロ波透過部材５８は遅波材としても機能する。そして、メインアンプ４８で増幅されたマイクロ波が外側導体５１と内側導体５２との間を通ってアンテナ４５に導かれ、内側部材５４と外側部材５５との間のリング状のスロット５６からマイクロ波透過部材５８を透過してチャンバ１内の空間に放射される。このとき、スロット５６はリング状をなしているので、スロットに端部が存在せず、プラズマの負荷の大きさにかかわらず、単一の表面波モードを発生しやすく、特に、アンテナ４５の内側部材５４と外側部材５５との間にオーバーラップ部分を形成することにより、プラズマの負荷およびマイクロ波の周波数にかかわらず、表面波プラズマを形成しやすいＴＭ０１モードの単一モードとすることができる。

　導波路５０の基端側には図示しない給電変換部が取り付けられており、給電変換部は同軸ケーブルを介してメインアンプ４８に接続されており、同軸ケーブルの途中にはアイソレータ４９が介在されている。メインアンプ４８はパワーアンプであって大電力を取り扱うので、Ｅ級等高効率の動作をするが、その熱は数十～数百Ｗに相当するため放熱の観点からアンテナ４５に直列に装着する。

　表面波プラズマ処理装置１００における各構成部は、マイクロプロセッサを備えた制御部７０により制御されるようになっている。制御部７０は表面波プラズマ処理装置１００で実行される各種処理を制御部７０の制御にて実現するために制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記録されたプロセスレシピを記憶した記憶部や、入力手段およびディスプレイ等を備えており、選択されたレシピに従ってプラズマ処理装置を制御するようになっている。

　次に、以上のように構成されるプラズマ処理装置における動作について説明する。
　まず、ウエハＷをチャンバ１内に搬入し、サセプタ１１上に載置する。そして、プラズマガス供給源２７から配管２８およびプラズマガス導入部材２６を介してチャンバ１内にプラズマガス、例えばＡｒガスを導入しつつ、マイクロ波プラズマ源２からマイクロ波をチャンバ１内に導入してプラズマを形成する。

　次いで、処理ガス、例えばＣｌ_２ガス等のエッチングガスが処理ガス供給源２５から配管２４およびシャワープレート２０を介してチャンバ１内に吐出される。吐出された処理ガスは、シャワープレート２０の空間部２３を通過してきたプラズマにより励起されてプラズマ化し、このように形成された処理ガスのプラズマによりウエハＷにプラズマ処理、例えばエッチング処理が施される。

　この場合に、マイクロ波プラズマ源２では、マイクロ波出力部３０のマイクロ波発振器３２から発振されたマイクロ波はアンプ３３で増幅された後、分配器３４により複数に分配され、分配されたマイクロ波はアンテナユニット４０において複数のアンテナモジュール４１に導かれる。アンテナモジュール４１においては、このように複数に分配されたマイクロ波を、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ４８で個別に増幅し、マイクロ波導入機構４３の導波路５０を通ってアンテナ４５から個別に放射し、チャンバ１内に導入した後、これらを空間で合成する。

　マイクロ波を放射して表面波プラズマを発生するためのアンテナ４５は、導波路５０の内側導体５２に接続された内側部材５４と、導波路５０の外側導体５１に接続された外側部材５５とを有し、これらの間にリング状のスロット５６が形成されるので、従来のようにスロットの端部（継ぎ目）が存在しない。このため、従来発生していたスロットの端部（継ぎ目）での強電界の発生が抑制され、モードジャンプの発生を抑制することができる。

　従来のＲＬＳＡプラズマ処理装置においては、複数のスロットを有するアンテナ板を用いていたが、負荷（プラズマ）インピーダンスが高い場合等に、スロット端部で強電界が発生する場合があり、それにより表面波ＴＥモードが発生する。ＴＥモードの特徴として、波の進行方向に磁界成分を有していることが挙げられる。図６Ａに示すような継ぎ目（端部）を有する１個のスロット８１を設けた場合には、図６Ｂに示すように磁界ベクトルが形成され、図７Ａに示すような同心的な４個の扇形状のスロット８２を設けた場合には、図７Ｂに示すように磁界ベクトルが形成され、いずれも磁界ベクトルに上下方向の成分が存在しており、電界の進行方向に磁界を有していることがわかる。一方、負荷インピーダンスが低い場合には、スロットの形状によらず、表面波ＴＭモードが発生する。また、負荷インピーダンスがそれらの中間に位置する場合には、ＴＥモードとＴＭモードの両方のモードが発生する。すなわち、プラズマ負荷の変化によりモードジャンプが発生する。表面波モードが異なるとプラズマの供給パワーに対する吸収効率が変化するので、同じパワーに対してプラズマ密度も異なってしまう。これは、パワー等に対して、プラズマ密度が連続的に変化しないことを意味する。このため、プロセス使用可能な条件範囲が狭くなり、プラズマの制御が難しいものとなってしまう。

　これに対して、本実施形態のリング状のスロット５６を形成したアンテナ４５は、スロット端部（継ぎ目）が存在せず、スロット端部での強電界の発生がない。そのため、プラズマ負荷インピーダンスの高低に関係なく、電界の進行方向に磁界成分が存在せず安定した表面波プラズマを形成可能なＴＭモード（ＴＭ０１モード）が一貫して生成され、単一モード表面波プラズマの発生が可能となる。本実施形態のリング状スロットを有するアンテナを使用し、プラズマ負荷インピーダンスが大きい条件の場合の磁界ベクトルを図８Ａの斜視図、図８Ｂの側面図に示すが、これらの図に示すように、電界進行方向（縦方向）に磁界ベクトルが存在せず、全て面内方向（横方向）である。これは、ＴＭモードのみが発生していることを示している。

　このように、導波路の内側導体に接続される内側部材と、導波路の外側導体に接続される外側部材と、内側部材と外側部材との間に形成されるリング状のスロットとを有する構成としたので、スロット端部（継ぎ目）が存在せず、スロット端部での強電界の発生がない。そのため、プラズマ負荷インピーダンスの高低に関係なく、電界の進行方向に磁界成分が存在せず安定した表面波プラズマを形成可能なＴＭモード（ＴＭ０１モード）が一貫して生成され、単一モード表面波プラズマの発生が可能となる。このため、プラズマ負荷が変化してもモードジャンプの発生が抑制される。

　導波路５０の終端にリング状スロット５６が形成されていれば、図９に示すように、内側部材５４と外側導体５１が単に延長しただけの外側部材５５′とを有する単純なモノポール状のアンテナであっても、ＴＭモードからなる単一モード表面波プラズマの発生が可能である。特に、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚと比較的高い場合には、ＴＭモードからなる単一モード表面波プラズマを得やすい。ただし、より大きなパワーを印加する目的で周波数を９００ＭＨｚ程度まで低くした場合には、アンテナインピーダンスが周波数２．４５ＧＨｚの場合とは大きく異なり、導波路５０でのＴＥ波がそのまま維持されて、スロット５６から放射されるマイクロ波がＴＥ波となるおそれがある。

　本実施形態では、周波数を９００ＭＨｚ程度まで低くした場合でもＴＭモードからなる単一モード表面波プラズマを確実に得る観点から、図１０に示すように、アンテナ４５の外側部材５５として、フランジ部５５ａを有するものとし、マイクロ波伝送方向に対して、フランジ部５５ａと内側部材５４との一部分がオーバーラップするようにした。これにより、フランジ部５５ａにおいて、必ず電界の伝送方向（上下方向）に電界が向くようになりアンテナ４５から放射される電界は電界の伝送方向（上下方向）となり、確実に磁界の方向が面内方向のみであるＴＭモードが形成される。

　また、本実施形態では、複数に分配されたマイクロ波を、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ４８で個別に増幅し、マイクロ波導入機構４３の導波路５０を通ってアンテナ４５から個別に放射し、チャンバ１内に導入した後、これらを空間で合成するので、大型のアイソレータや合成器が不要となる。また、マイクロ波導入機構４３は、アンテナ４５とチューナ４４とが一体となって設けられているのでコンパクトである。

＜第２の実施形態＞
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
　図１１は、本発明の第２の実施形態に係る表面波プラズマ処理装置におけるマイクロ波導入機構を示す断面図である。
　本実施形態では、チューナ４４のアンテナ４５側のスラグ５３とアンテナ４５との間に誘電体からなるインピーダンス変換部材９０を介装させている。インピーダンス変換部材９０は、内側導体５２と外側導体５１との間を充填するようにかつ固定的に設けられている。本実施形態において内側導体５２と外側導体５１は円筒状であるため、インピーダンス変換部材９０は円管状に形成される。インピーダンス変換部材９０を構成する誘電体としては、高誘電率であるアルミナが好ましい。その他、シリコンナイトライド等を用いることもできる。

　チューナは、上述したように、２つのスラグによりチャンバ１内のプラズマ負荷のインピーダンスを見かけ上マイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるものである。このようなインピーダンス整合行うためには、スラグの可動範囲は少なくとも（３／４）×λｇ（λｇはマイクロ波の波長）必要であり、それよりもスラグ５３の可動範囲が小さいと整合範囲が狭くなり十分なインピーダンス整合を行い難くなる。

　特に、高パワーを得るために、マイクロ波の周波数を１ＧＨｚ以下にするとインピーダンス整合に必要なスラグのストロークが長くなり、例えば８６０ＭＨｚでは必要な可動範囲である（３／４）×λｇの長さが２６１ｍｍにもなってしまい、チューナの必要長さが許容長さよりも大きくなってしまう。このため、十分なインピーダンス整合を行い得る装置設計が困難となる。

　そこで、本実施形態では、アンテナ４５側のスラグ５３とアンテナ４５との間に誘電体からなるインピーダンス変換部材９０を設ける。インピーダンス変換部材９０は誘電体であるから、形状を適当にとることでその特性インピーダンスＺ１をプラズマ負荷のインピーダンスＺよりも大きな値とすることができる。特に、アルミナのような高誘電率の誘電体を用いた場合には、形状を適当にとることでその特性インピーダンスＺ１がプラズマ負荷のインピーダンスＺよりも十分大きな値となる。これにより、見かけ上のアンテナ４５のインピーダンスが大きくなり、見かけ上、プラズマ負荷の変動が小さくなる。すなわち、インピーダンス変換部材９０をアンテナ４５側のスラグ５３とアンテナ４５との間に介装させることにより、チューナ４４から見たプラズマ負荷の変動は見かけ上小さくなり、結果として必要な整合範囲を小さくすることができる。このため、許容範囲内のチューナ４４の長さで、必要な整合範囲が得られるようになる。

　インピーダンス変換部材９０の配置位置としては、インピーダンスの低下を防ぐために、アンテナ４５（本実施形態ではアンテナ４５の遅波材５７）に接触する位置であることが好ましい。これにより、インピーダンス変換が容易となる。

　図１２はインピーダンス変換部材の有無による整合範囲の相違を比較して模式的に示す図である。図１２の横軸はプラズマの誘電率（εｒ）であり、縦軸はプラズマの誘電損失（ｔａｎδ）である。これらはプラズマの状態を表すものであり、プラズマの誘電率（εｒ）は、プラズマの密度とプラズマが生成される空間の圧力に関係するパラメータであり、プラズマの誘電損失（ｔａｎδ）はプラズマが生成される空間の圧力に関係するパラメータである。図１２はこれらをマトリックスとして示すものであり、整合がとれ反射が０となった条件を斜線で示すものである。この図に示すように、インピーダンス変換部材９０が存在しない場合には、整合がとれた範囲が狭いのに対し、インピーダンス変換部材９０を設けた場合には、整合がとれた範囲が著しく広がることが確認される。

　なお、図１１では、アンテナとして導波路の内側部材と外側部材との間に形成されるリング状のスロットとを有するアンテナ４５を用いているが、本実施形態では、原理上、このような構成のものに限らず、例えば、図６Ａや図７Ａに示すようなスロット端部が存在するようなものでも適用可能である。

＜第３の実施形態＞
　次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
　図１３は、本発明の第３の実施形態に係る表面波プラズマ処理装置におけるマイクロ波導入機構を示す断面図、図１４はマイクロ波導入機構の給電機構を示す横断面図である。本実施形態では、チューナのスラグの駆動方法が上記第１および第２の実施形態とは異なっている。

　マイクロ波導入機構４３′は、マイクロ波を伝送する同軸構造の導波路１５０と、導波路１５０を伝送されたマイクロ波をチャンバ１内に放射する、第１の実施形態と同じ構造を有するアンテナ４５とを有している。そして、マイクロ波導入機構４３′からチャンバ１内に放射されたマイクロ波がチャンバ１内の空間で合成され、チャンバ１内で表面波プラズマが形成されるようになっている。

　導波路１５０は、筒状の外側導体１５２およびその中心に設けられた棒状の内側導体１５３が同軸状に配置されて構成されており、導波路１５０の先端にアンテナ４５が設けられている。導波路１５０は、内側導体１５３が給電側、外側導体１５２が接地側となっている。外側導体１５２および内側導体１５３の上端は反射板１５８となっている。

　導波路１５０の基端側にはマイクロ波（電磁波）を給電する給電機構１５４が設けられている。給電機構１５４は、導波路１５０（外側導体１５２）の側面に設けられたマイクロ波電力を導入するためのマイクロ波電力導入ポート１５５を有している。マイクロ波電力導入ポート１５５には、アンプ部４２から増幅されたマイクロ波を供給するための給電線として、内側導体１５６ａおよび外側導体１５６ｂからなる同軸線路１５６が接続されている。そして、同軸線路１５６の内側導体１５６ａの先端には、外側導体１５２の内部に向けて水平に伸びる給電アンテナ１９０が接続されている。

　給電アンテナ１９０は、例えば、プリント基板であるＰＣＢ基板上にマイクロストリップラインとして形成される。反射板１５８から給電アンテナ１９０までの間には、反射波の実効波長を短くするためのテフロン（登録商標）等の誘電体からなる遅波材１５９が設けられている。なお、２．４５Ｇ等の周波数の高いマイクロ波を用いた場合には、遅波材１５９は設けなくてもよい。このとき、給電アンテナ１９０から放射される電磁波を反射板１５８で反射させることで、最大の電磁波を同軸構造の導波路１５０内に電送させる。

　給電アンテナ１９０は、図１４に示すように、マイクロ波電力導入ポート１５５において同軸線路１５６の内側導体１５６ａに接続され、電磁波が供給される第１の極１９２および供給された電磁波を放射する第２の極１９３を有するアンテナ本体１９１と、アンテナ本体１９１の両側から、内側導体１５３の外側に沿って延び、リング状をなす反射部１９４とを有し、アンテナ本体１９１に入射された電磁波と反射部１９４で反射された電磁波とで定在波を形成するように構成されている。アンテナ本体１９１の第２の極１９３は内側導体１５３に接触している。

　給電アンテナ１９０は、マイクロ波（電磁波）を放射することにより、外側導体１５２と内側導体１５３との間の空間にマイクロ波電力が給電される。そして、給電機構１５４に供給されたマイクロ波電力がアンテナ４５に向かって伝播する。

　また、導波路１５０にはチューナ１４４が設けられている。チューナ１４４は、チャンバ１内のプラズマ負荷のインピーダンスをマイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるものであり、外側導体１５２と内側導体１５３との間を上下に移動する２つのスラグ１６１ａ，１６１ｂと、反射板１５８の外側（上側）に設けられたスラグ駆動部１７０とを有している。

　これらスラグのうち、スラグ１６１ａはスラグ駆動部１７０側に設けられ、スラグ１６１ｂはアンテナ４５側に設けられている。また、内側導体１５３の内部空間には、その長手方向に沿って例えば台形ネジが形成された螺棒からなるスラグ移動用の２本のスラグ移動軸１６４ａ，１６４ｂが設けられている。

　スラグ１６１ａは誘電体からなり、図１５に示すように円環状をなしており、その内側に滑り性を有する樹脂からなる滑り部材１６３が嵌め込まれている。滑り部材１６３にはスラグ移動軸１６４ａが螺合するねじ穴１６５ａとスラグ移動軸１６４ｂが挿通される通し穴１６５ｂが設けられている。一方、スラグ１６１ｂは、スラグ１６１ａと同様、ねじ穴１６５ａと通し穴１６５ｂとを有しているが、スラグ１６１ａとは逆に、ねじ穴１６５ａはスラグ移動軸１６４ｂに螺合され、通し穴１６５ｂにはスラグ移動軸１６４ａが挿通されるようになっている。これによりスラグ移動軸１６４ａを回転させることによりスラグ１６１ａが昇降移動し、スラグ移動軸１６４ｂを回転させることによりスラグ１６１ｂが昇降移動する。すなわち、スラグ移動軸１６４ａ，１６４ｂと滑り部材１６３とからなるねじ機構によりスラグ１６１ａ，１６１ｂが昇降移動される。

　図１６に示すように、内側導体１５３には長手方向に沿って等間隔に３つのスリット１５３ａが形成されている。一方、滑り部材１６３は、これらスリット１５３ａに対応するように３つの突出部１６３ａが等間隔に設けられている。そして、これら突出部１６３ａがスラグ１６１ａ，１６１ｂの内周に当接した状態で滑り部材１６３がスラグ１６１ａ，１６１ｂの内部に嵌め込まれる。滑り部材１６３の外周面は、内側導体１５３の内周面と遊びなく接触するようになっており、スラグ移動軸１６４ａ，１６４ｂが回転されることにより、滑り部材１６３が内側導体１５３を滑って昇降するようになっている。すなわち内側導体１５３の内周面がスラグ１６１ａ，１６１ｂの滑りガイドとして機能する。なお、スリット１５３ａの幅は５ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、内側導体１５３の内部へ漏洩するマイクロ波電力を実質的になくすことができ、マイクロ波電力の放射効率を高く維持することができる。

滑り部材１６３を構成する樹脂材料としては、良好な滑り性を有し、加工が比較的容易な樹脂、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂（商品名：ベアリーＡＳ５０００（ＮＴＮ株式会社製））を好適なものとして挙げることができる。

　上記スラグ移動軸１６４ａ，１６４ｂは、反射板１５８を貫通してスラグ駆動部１７０に延びている。スラグ移動軸１６４ａ，１６４ｂと反射板１５８との間にはベアリング（図示せず）が設けられている。また、内側導体１５３の下端には、導体からなる軸受け部１６７が設けられており、スラグ移動軸１６４ａ，１６４ｂの下端はこの軸受け部１６７に軸支されている。

　スラグ駆動部１７０は筐体１７１を有し、スラグ移動軸１６４ａおよび１６４ｂは筐体１７１内に延びており、スラグ移動軸１６４ａおよび１６４ｂの上端には、それぞれ歯車１７２ａおよび１７２ｂが取り付けられている。また、スラグ駆動部１７０には、スラグ移動軸１６４ａを回転させるモータ１７３ａと、スラグ移動軸１６４ｂを回転させるモータ１７３ｂが設けられている。モータ１７３ａの軸には歯車１７４ａが取り付けられ、モータ１７３ｂの軸には歯車１７４ｂが取り付けられており、歯車１７４ａが歯車１７２ａに噛合し、歯車１７４ｂが歯車１７２ｂに噛合するようになっている。したがって、モータ１７３ａにより歯車１７４ａおよび１７２ａを介してスラグ移動軸１６４ａが回転され、モータ１７３ｂにより歯車１７４ｂおよび１７２ｂを介してスラグ移動軸１６４ｂが回転される。なお、モータ１７３ａ，１７３ｂは例えばステッピングモータである。

　なお、スラグ移動軸１６４ｂはスラグ移動軸１６４ａよりも長く、より上方に達しており、したがって、歯車１７２ａおよび１７２ｂの位置が上下にオフセットしており、モータ１７３ａおよび１７３ｂも上下にオフセットしている。これにより、モータおよび歯車等の動力伝達機構のスペースを小さくすることができ、これらを収容する筐体１７１を外側導体１５２と同じ径にすることが可能となる。

　モータ１７３ａおよび１７３ｂの上には、これらの出力軸に直結するように、それぞれスラグ１６１ａおよび１６１ｂの位置を検出するためのインクリメント型のエンコーダ１７５ａおよび１７５ｂが設けられている。インクリメント型のエンコーダ１７５ａおよび１７５ｂを用いて、以下の手順で絶対的な位置を把握する。まず、スラグ移動軸１６４ａをゆっくり回転させてスラグ１６１ａを一定速度でエンコーダ１７５ａのカウンターを見ながら移動させる。スラグ１６１ａがメカニカルストップ（図示せず）に到達すると、モータ１７３ａは脱調し、停止する。停止したことは、エンコーダ１７５ａのカウントが変化しないことで検知することができ、そのときのスラグ１６１ａの位置、またはそこから所定パルス分オフセットした位置を原点とする。この原点位置を基準として原点からのパルス数をカウントすることによりスラグ１６１ａの絶対的な位置を検知することができる。スラグ１６１ｂも同様に原点を把握することにより絶対的な位置を検知することができる。

　スラグ１６１ａおよび１６１ｂの位置は、スラグコントローラ１６８により制御される。具体的には、図示しないインピーダンス検出器により検出された入力端のインピーダンス値と、エンコーダ１７５ａおよび１７５ｂにより検知されたスラグ１６１ａおよび１６１ｂの位置情報に基づいて、スラグコントローラ１６８がモータ１７３ａおよび１７３ｂに制御信号を送り、スラグ１６１ａおよび１６１ｂの位置を制御することにより、インピーダンスを調整するようになっている。スラグコントローラ１６８は、終端が例えば５０Ωになるようにインピーダンス整合を実行させる。２つのスラグのうち一方のみを動かすと、スミスチャートの原点を通る軌跡を描き、両方同時に動かすと位相のみが回転する。

　上記表面波プラズマを生成するに際し、マイクロ波プラズマ源２では、マイクロ波出力部３０のマイクロ波発振器３２から発振されたマイクロ波電力はアンプ３３で増幅された後、分配器３４により複数に分配され、分配されたマイクロ波電力はアンテナユニット４０へ導かれる。アンテナユニット４０においては、このように複数に分配されたマイクロ波電力は、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ４８で個別に増幅され、マイクロ波導入機構４３′の導波路１５０に給電され、チューナ１４４でインピーダンスが自動整合され、電力反射が実質的にない状態で、アンテナ４５を介してチャンバ１内に放射されて空間合成される。

　このときの給電は、導波路１５０の側面に設けられたマイクロ波電力導入ポート１５５と、マイクロ波電力導入ポート１５５に接続された給電用の同軸線路１５６の内側導体１５６ａから導波路１５０の内部に電磁波を放射する給電アンテナ１９０とを有する給電機構１５４により行われる。

　この場合に、同軸線路１５６から伝播してきたマイクロ波（電磁波）が、マイクロ波電力導入ポート１５５において給電アンテナ１９０の第１の極１９２に到達すると、アンテナ本体１９１に沿ってマイクロ波（電磁波）が伝播して行き、アンテナ本体１９１の先端の第２の極１９３からマイクロ波（電磁波）を放射する。また、アンテナ本体１９１を伝播するマイクロ波（電磁波）が反射部１９４で反射し、それが入射波と合成されることにより定在波を発生させる。給電アンテナ１９０の配置位置で定在波が発生すると、内側導体１５３の外壁に沿って誘導磁界が生じ、それに誘導されて誘導電界が発生する。これらの連鎖作用により、マイクロ波（電磁波）が導波路１５０内を伝播し、アンテナ４５へ導かれる。

　このとき、給電アンテナ１９０の第２の極１９３が導波路１５０の内側導体１５３に接しており、また、反射部１９４がリング状をなしているので、継ぎ目がなく、継ぎ目で強電界が発生することがない。このため、マイクロ波（電磁波）電力を効率良くかつ均一に供給することができる。また、導波路１５０において、給電アンテナ１９０から放射されるマイクロ波（電磁波）を反射板１５８で反射させることで最大のマイクロ波（電磁波）電力を同軸構造の導波路１５０に伝送することができる。

　また、本実施形態では、駆動伝達部、駆動ガイド部、保持部に相当するスラグ移動軸１６４ａ，１６４ｂ、滑り部材１６３を内側導体１５３の内部に設けたので、これらを外側導体１５２の外部に設ける場合と比較して機械要素の重量およびモーメントを小さくすることができ、また外側導体１５２に保持機構が移動するためのスリットを設ける必要がなく、電磁波漏洩を防止するためのシールド機構が不要となる。これにより、スラグ１６１ａ，１６１ｂの駆動機構を従来よりも小型化することができる。

　また、スラグ１６１ａ，１６１ｂ自体に滑り性を有する樹脂からなる滑り部材１６３が取り付けられ、この滑り部材１６３のねじ穴１６５ａにスラグ移動軸１６４ａあるいは１６４ｂを螺合させてねじ機構を構成し、モータ１７３ａ，１７３ｂによりスラグ移動軸１６４ａ，１６４ｂを回転させることにより、滑り部材１６３の外周が内側導体１５３の内周を滑るようにガイドされてスラグ１６１ａ，１６１ｂが移動する。このため、滑り部材１６３およびスラグ移動軸１６４ａ，１６４ｂが駆動伝達機構、駆動ガイド機構、保持機構の３つの機能を兼ね備えることとなり、駆動機構を著しく小型化することができる。

　このように、チューナの駆動機構を小型化することができることから、チューナ１４４自体を著しく小型化することができる。

　さらに、滑り部材１６３に通し穴１６５ｂを設け、ねじ穴１６５ａに螺合されない方のスラグ移動軸をこの通し穴１６５ｂに通すようにしたので、内側導体１５３内にスラグ１６１ａおよび１６１ｂをそれぞれ駆動するための２つのスラグ移動軸１６４ａおよび１６４ｂを設けることができ、ねじ機構により２つのスラグ１６１ａおよび１６１ｂを独立して移動させることが可能となる。さらにまた、スラグ駆動部１７０において、モータ１７３ａおよび１７３ｂ、ならびに動力伝達機構である歯車１７２ａおよび１７２ｂが上下にオフセットしているので、モータおよび歯車等の動力伝達機構のスペースを小さくすることができ、これらを収容する筐体１７１を外側導体１５２と同じ径にすることが可能となる。したがって、チューナ１４４をより一層コンパクトにすることができる。

　さらにまた、モータ１７３ａ，１７３ｂの出力軸に直結するようにインクリメント型のエンコーダ１７５ａ，１７５ｂを設けて、スラグ１６１ａ，１６１ｂの位置検出を行うので、従来用いていた位置検出のためのセンサが不要となり、高価なアブソリュート型エンコーダを用いる必要もないので安価である。

　なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内において種々変形可能である。例えば、マイクロ波出力部３０の回路構成やアンテナユニット４０、メインアンプ４８の回路構成等は、上記実施形態に限定されるものではない。具体的には、アンテナから放射されるマイクロ波の指向性制御を行ったり円偏波にしたりする必要がない場合には、位相器は不要である。また、アンテナユニット４０は、必ずしも複数のアンテナモジュール４１で構成する必要はなく、リモートプラズマ等、小さいプラズマ源で十分な場合には１個のアンテナモジュールで十分である。

　さらに、上記実施形態においては、プラズマ処理装置としてエッチング処理装置を例示したが、これに限らず、成膜処理、酸窒化膜処理、アッシング処理等の他のプラズマ処理にも用いることができる。また、被処理基板は半導体ウエハＷに限定されず、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板に代表されるＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板や、セラミックス基板等の他の基板であってもよい。

Claims

　マイクロ波を出力するマイクロ波出力部から、外側導体と内側導体とからなる同軸状の導波路を介して伝送されたマイクロ波をチャンバ内に放射して、チャンバ内に表面波プラズマを発生させるための、表面波プラズマ発生用アンテナであって、
　前記導波路の前記内側導体に接続される内側部材と、
　前記導波路の前記外側導体に接続される外側部材と、
　前記内側部材と前記外側部材との間に形成されるリング状のスロットと
を具備する、表面波プラズマ発生用アンテナ。
　前記外側部材は、前記導波路の前記外側導体から外側へ延びるフランジ部と、前記フランジ部の外周からプラズマ伝送方向に延びる筒状部とを有し、前記フランジ部と前記内側部材とは、マイクロ波伝送方向に対して、一部分がオーバーラップするように設けられている、請求項１に記載の表面波プラズマ発生用アンテナ。
　ＴＭ波を放射する、請求項１に記載の表面波プラズマ発生用アンテナ。
　前記スロットから放射されたマイクロ波を透過する第１の誘電体部材と、前記内側部材の前記第１の誘電体部材とは反対側に設けられた第２の誘電体部材との少なくとも一方を有する、請求項１に記載の表面波プラズマ発生用アンテナ。
　マイクロ波電源を有し、マイクロ波を生成して出力するマイクロ波出力部からのマイクロ波をチャンバ内に導入して、チャンバ内に表面波プラズマを発生させるマイクロ波導入機構であって、
　外側導体と内側導体とからなる同軸状の導波路と、
　前記導波路に設けられた、前記チャンバ内の負荷のインピーダンスを前記マイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるチューナと、
　前記導波路を介して伝送されたマイクロ波をチャンバ内に放射する表面波プラズマ発生用アンテナと
を具備し、
　前記表面波プラズマ発生用アンテナは、
　前記導波路の前記内側導体に接続される内側部材と、
　前記導波路の前記外側導体に接続される外側部材と、
　前記内側部材と外側部材との間に形成されるリング状のスロットと
を有する、マイクロ波導入機構。
　前記表面波プラズマ発生用アンテナにおいて、前記外側部材は、前記導波路の前記外側導体から外側へ延びるフランジ部と、前記フランジ部の外周からプラズマ伝送方向に延びる筒状部とを有し、前記フランジ部と前記内側部材とは、マイクロ波伝送方向に対して、一部分がオーバーラップするように設けられている、請求項５に記載のマイクロ波導入機構。
　前記表面波プラズマ発生用アンテナは、ＴＭ波を放射する、請求項５に記載のマイクロ波導入機構。
　前記表面波プラズマ発生用アンテナは、前記スロットから放射されたマイクロ波を透過する第１の誘電体部材と、前記内側部材の前記第１の誘電体部材とは反対側に設けられた第２の誘電体部材との少なくとも一方を有する、請求項５に記載のマイクロ波導入機構。
　前記チューナは、前記導波路の一部となる本体と、前記外側導体と前記内側導体の間に設けられた、内側導体の長手方向に沿って移動可能な誘電体からなるスラグと、前記スラグを駆動させる駆動機構とを有する、請求項５に記載のマイクロ波導入機構。
　前記チューナと前記表面波プラズマ発生用アンテナとの間に設けられ、誘電体からなり、前記表面波プラズマ発生用アンテナの見かけ上のインピーダンスを大きくするためのインピーダンス変換部材をさらに具備する、請求項９に記載のマイクロ波導入機構。
　前記チューナは、前記スラグを２つ有し、前記インピーダンス変換部材は、前記スラグのうち前記表面波プラズマ発生用アンテナに近いほうのものと、前記表面波プラズマ発生用アンテナとの間に設けられている、請求項１０に記載のマイクロ波導入機構。
　被処理基板を収容するチャンバと、
　前記チャンバ内にガスを供給するガス供給機構と、
　マイクロ波電源を有し、マイクロ波を生成して出力するマイクロ波出力部、および出力されたマイクロ波を前記チャンバ内に導入するマイクロ波導入機構を備え、前記チャンバ内にマイクロ波を導入して前記チャンバ内に供給されたガスの表面波プラズマを発生させるマイクロ波プラズマ源と
を具備し、
　前記マイクロ波導入機構は、外側導体と内側導体とからなる同軸状の導波路と、導波路を介して伝送されたマイクロ波を、チャンバ内に放射するための、表面波プラズマ発生用アンテナとを有し、
　前記表面波プラズマ発生用アンテナは、
　前記導波路の前記内側導体に接続される内側部材と、
　前記導波路の前記外側導体に接続される外側部材と、
　前記内側部材と外側部材との間に形成されるリング状のスロットと
を有する、表面波プラズマ処理装置。
　前記表面波プラズマ発生用アンテナにおいて、前記外側部材は、前記導波路の前記外側導体から外側へ延びるフランジ部と、前記フランジ部の外周からプラズマ伝送方向に延びる筒状部とを有し、前記フランジ部と前記内側部材とは、マイクロ波伝送方向に対して、一部分がオーバーラップするように設けられている、請求項１２に記載の表面波プラズマ処理装置。
　前記表面波プラズマ発生用アンテナは、ＴＭ波を放射する、請求項１２に記載の表面波プラズマ処理装置。
　前記表面波プラズマ発生用アンテナは、前記スロットから放射されたマイクロ波を透過する第１の誘電体部材と、前記内側部材の前記第１の誘電体部材とは反対側に設けられた第２の誘電体部材との少なくとも一方を有する、請求項１２に記載の表面波プラズマ処理装置。
　前記マイクロ波導入機構は、前記導波路に設けられた、前記チャンバ内の負荷のインピーダンスを前記マイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるチューナをさらに有する、請求項１２に記載の表面波プラズマ処理装置。
　前記チューナは、前記導波路の一部となる本体と、前記外側導体と前記内側導体の間に設けられた、内側導体の長手方向に沿って移動可能な誘電体からなるスラグと、前記スラグを駆動させる駆動機構とを有する、請求項１６に記載の表面波プラズマ処理装置。
　前記チューナと前記表面波プラズマ発生用アンテナとの間に設けられ、誘電体からなり、前記表面波プラズマ発生用アンテナの見かけ上のインピーダンスを大きくするためのインピーダンス変換部材をさらに具備する、請求項１７に記載の表面波プラズマ処理装置。
　前記チューナは、前記スラグを２つ有し、前記インピーダンス変換部材は、前記スラグのうち前記表面波プラズマ発生用アンテナに近いほうのものと、前記表面波プラズマ発生用アンテナとの間に設けられている、請求項１８に記載の表面波プラズマ処理装置。
　前記マイクロ波導入機構を複数有する、請求項１２に記載の表面波プラズマ処理装置。