具体实施方式

下面，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。在各附图中，存在对相同的构成部分标注相同的附图标记，省略重复的说明的情况。

[等离子体处理装置]

使用图1A和图1B对一个实施方式的等离子体处理装置10进行说明。图1A是表示比较例的等离子体处理装置20的一个例子的截面示意图，图1B是表示一个实施方式的等离子体处理装置10的一个例子的截面示意图。等离子体处理装置10、20以微波等离子体处理装置为例进行说明。图1A的(a)的比较例的等离子体处理装置20不具有相位器。

图1B的(a)的一个实施方式的等离子体处理装置10具有用于收纳晶片W的腔室1。等离子体处理装置10能够利用通过微波形成的表面波等离子体，对晶片W进行成膜处理或者蚀刻处理等规定的等离子体处理。

腔室1为大致圆筒状的处理容器，被接地。腔室1中，设置在顶部的上部开口由顶板9封闭，由此能够将内部保持气密。腔室1和顶板9由铝或者不锈钢等金属材料形成。

在腔室1内的底部中央，用于载置晶片W的载置台3由隔着绝缘部件竖立设置的筒状的支承部件4支承。作为构成载置台3的材料，可以例示对表面进行了氧化铝膜处理(阳极氧化处理)的铝等金属、在内部具有高频用的电极的绝缘部件(陶瓷等)。在载置台3可以设置用于对晶片W进行静电吸附的静电卡盘、温度控制机构、用于向晶片W的背面供给热传递用的气体的气体流路等。

另外，载置台3可以经由匹配器电连接高频偏置电源。通过从高频偏置电源对载置台3供给高频电力，能够将等离子体中的离子引入到晶片W侧。但是，高频偏置电源根据等离子体处理的特性也可以不设置。

排气管与腔室1的底部连接，包含真空泵的排气装置与排气管连接。当使排气装置动作时，能够对腔室1内进行排气，由此，能够将腔室1内减压至规定的真空度。在腔室1的侧壁上设置有用于进行晶片W的送入和送出的送入送出口、和用于对送入送出口进行开关的闸阀。

在顶板9上设置有用于向腔室1内辐射微波的7个电磁波辐射机构2(在图1B的(a)中仅图示了3个电磁波辐射机构2)。

[单极天线]

图2表示电磁波辐射机构2的一个例子。电磁波辐射机构2呈同轴电缆状，具有内部导体121、其外侧的外部导体122和设置在它们之间的特氟龙(Teflon，注册商标)等电介质123。电磁波辐射机构2的前端构成由伸出了长度D的内部导体121形成的单极天线11。

单极天线11通过使内部导体121从与腔室1的顶板9的背面9a相同高度的电介质123的端面露出在腔室1的内部空间中构成辐射部125，能够从辐射部125向腔室1内辐射微波。辐射部125的长度D根据电磁波的频率而变化。例如，在微波的频率为300MHz～3GHz的情况下，长度D为数10mm～数100mm。但是，内部导体121也可以是不从电介质123伸出的结构。在该情况下，在电磁波辐射机构2的前端形成不存在外部导体122的缺口部，微波通过缺口部从内部导体121的前端的辐射口向腔室1内辐射。

采用上述结构，微波从微波输出部6输出，根据控制装置8的控制由相位器7进行了相位控制后，向腔室1内辐射。此外，电磁波辐射机构2的数量并不限于7个，只要为2个以上即可，优选为3个以上。

返回到图1B的(a)，从电磁波辐射机构2的中心至相邻的电磁波辐射机构2的中心的距离E，以小于微波的波长λ的1/2的方式，大致等间隔地有规律地排列。电介质窗5与多个辐射部125和载置台3隔开间隔地配置。电介质窗5成为将腔室1的内部划分为电介质窗5之上的空间V和电介质窗5之下的空间U的分隔板。电介质窗5例如由石英、氧化铝(Al₂O₃)等陶瓷、聚四氟乙烯等氟类树脂或聚酰亚胺类树脂形成。

在电磁波辐射机构2之下的空间V中，存在数10mm～数100mm左右的自由空间，能够隔着设置在其下部的电介质窗5在空间U中生成等离子体。顶板9的背面9a与电介质窗5的上表面的垂直距离H，相对于微波的波长λ比λ/4大。从7个电磁波辐射机构2辐射出的多个微波在空间V中传播。空间V为大气空间，空间U为真空空间。

等离子体处理装置10具有控制装置8。控制装置8可以是具有处理器、存储器等存储部、输入装置、显示装置、信号的输入输出接口等的计算机。控制装置8用于控制等离子体处理装置10的各部。在控制装置8中，使用输入装置，操作员能够为了管理等离子体处理装置10进行命令的输入操作等。另外，在控制装置8中，能够利用显示装置将等离子体处理装置10的运转状况可视化地显示。而且，在存储部中保存有控制程序和方案数据。控制程序可以为了在等离子体处理装置10中执行各种处理，而由处理器执行。处理器执行控制程序，并且根据方案数据控制等离子体处理装置10的各部。另外，控制装置8的处理器能够控制按每个电磁波辐射机构2设置的相位器7，控制从辐射部125辐射的微波的相位。

在上述结构的等离子体处理装置10中进行等离子体处理时，首先，晶片W在被保持在输送臂上的状态下，从打开的闸阀通过送入送出口被送入到腔室1内。

闸阀在晶片W送入后被关闭。晶片W被输送到载置台3的上方时，从输送臂被移动到顶销(pusher pin)，通过顶销下降而被载置在载置台3上。腔室1的内部的压力通过排气装置被保持为规定的真空度。规定气体被导入到电介质窗5之下的空间U。从7个电磁波辐射机构2(单极天线11)辐射被控制了相位的微波。由此，在电介质窗5的规定位置，电场变强，从而能够控制气体等离子体化时的等离子体的分布。能够利用所生成的等离子体对晶片W实施规定的等离子体处理。

图1A的(a)所示的比较例的等离子体处理装置20中，如在电磁波辐射机构2中用粗线的曲线例示的那样，从7个电磁波辐射机构2辐射的微波的相位是相同的。因此，在比较例的等离子体处理装置20中，在利用微波的电场在电介质窗5之下生成等离子体时，电场分布受到7个电磁波辐射机构2的配置模式(配置图案)的影响。其结果是，如在图1A的(b)中例示的那样，按照电磁波辐射机构2的配置模式，产生等离子体分布的强弱。即，对晶片W的等离子体处理受到电磁波辐射机构2的配置模式的影响，容易变得不均匀。

但是，电磁波辐射机构2的配置模式是物理上的配置，难以从预先设定的配置进行变更。因此，在本实施方式中，提供能够通过不依赖于多个电磁波辐射机构2的配置地改变电介质窗5中的电场分布来控制等离子体分布的等离子体处理装置10和等离子体处理方法。

即，图1B的(a)所示的本实施方式的等离子体处理装置10，能够通过控制装置8的控制，使用相位器7控制从7个电磁波辐射机构2各自辐射的微波的相位。由此，从7个电磁波辐射机构2各自辐射的微波产生干涉，能够在任意部位提高电场强度。由此，能够集中地生成等离子体，从而实现高度的等离子体分布的控制。

例如，在图1B的(a)中，通过从7个电磁波辐射机构2辐射的微波的相位控制，在空间V中传播的微波产生干涉，在电介质窗5的左侧，微波的电场强度提高。由此，如在图1B的(b)中例示的那样，能够在晶片W的左侧集中地生成等离子体。

[相位控制]

接着，参照图3对微波的相位控制进行说明。图3是用于说明一个实施方式的等离子体处理装置10中设置的控制装置8进行的、使用相位器7的相位控制的图。图3的(a)表示从电磁波辐射机构2中的一个(在本例中为电磁波辐射机构2a)辐射的微波、与电介质窗5中的想要使电场集中的焦点位置O的关系。设与焦点位置O垂直的、顶板9的背面的位置为O’，设从焦点位置O至顶板9的背面的位置O’的距离为z，设从电磁波辐射机构2a辐射的微波的辐射点的位置为x时，下述的式(1)成立。

式(1)中的k为电磁波的波数，可由电磁波的波长λ的倒数、即k＝1/λ表示。δ(x)表示从辐射点的位置x辐射的电磁波(在本实施方式中为微波)的相位。

将式(1)变形，可得到求取电磁波的相位δ(x)的式(2)。

基于式(2)，从辐射点的位置x辐射的电磁波的相位δ(x)，可根据电磁波的波数k、从电介质窗5的位置O至顶板9的背面的位置O’的距离z、辐射点的位置x来计算。式(2)描绘出图3的(b)的曲线。

关于使从2个以上的电磁波辐射机构2辐射的微波的、在焦点位置O的相位相互增强的条件，参照图3的(c)进行说明。设7个电磁波辐射机构2为电磁波辐射机构2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g，在图3的(c)中，为了说明方便起见，与电磁波辐射机构2的实际的位置关系不同，隔开间隔地横向排列来表示。

在本实施方式的电磁波辐射机构2a～2g的控制中，控制装置8控制从电磁波辐射机构2a～2g辐射的各微波的相位δ(x_a)～δ(x_g)，使得在从电磁波辐射机构2a～2g辐射的微波的各辐射点的位置x_a～x_g至焦点位置O的各距离，使焦点位置O处的相位一致。

电磁波辐射机构2a～2g的辐射点的位置x不同，因此，如式(2)所示，就从电磁波辐射机构2a～2g辐射的微波的相位δ(x)而言，如果不对相位进行控制，则在焦点位置O处会产生偏差。其结果是，即使电磁波辐射机构2a～2g中的任一者的微波，在焦点位置O成为使相位相互增强的条件，其它的任一者的微波在焦点位置O也会成为使相位相互减弱的条件。而在本实施方式中，通过对从电磁波辐射机构2a～2g辐射的微波的相位δ(x_a)～δ(x_g)分别进行控制，能够在焦点位置O使全部的微波的相位相互增强。例如，从图3的(c)所示的电磁波辐射机构2a、2b、2c辐射的微波的相位，波腹与波腹一致，波节与波节一致，因此成为使微波的相位相互增强的条件。但是，即使控制为使从电磁波辐射机构2a、2b、2c辐射的微波的相位相互增强的条件，也存在从电磁波辐射机构2d～2g辐射的微波中的至少任一个微波的相位为相互减弱的条件等无法得到在焦点位置O处7个微波的相位相互增强的结果的情况。

而在本实施方式中，从电磁波辐射机构2d、2e、2f、2g辐射的微波的相位也被控制为使微波相互增强的条件。由此，在电介质窗5的焦点位置O，以7个微波的相位相互增强的条件控制各微波的相位，由此，能够实现使微波的电场集中在焦点位置O的控制。

但是，在焦点位置O使微波的相位相互增强的控制，也可以是对从电磁波辐射机构2a～2g中输出的最低2个微波进行，而不是对7个微波全部进行在焦点位置O使相位相互增强的控制。例如，电磁波辐射机构2中不对微波的相位进行控制的电磁波辐射机构可以为1个以上。另外，在上述说明中，电介质窗5中的焦点位置O为1个，但是并不限于此，也可以在相同的时刻进行使电介质窗5中的2个以上的焦点位置O处的相位相互增强的控制。

此外，如图1B的(a)所示，从一个电磁波辐射机构2的中心至相邻的电磁波辐射机构2的中心的距离E小于λ/2。这是因为，当相邻的电磁波辐射机构2的距离E(间隔)为λ/2以上时，无法使微波会聚电介质窗5的焦点位置O，无法实现在焦点位置O使微波的相位相互增强的控制。

以上说明的由相位控制产生的会聚，不伴随机械的动作，因此能够高速地进行控制。原理上，能够利用与微波的频率相同程度的高速控制，随着时间推移地使焦点位置O移动。由此，能够高速地控制多个电磁波辐射机构2的相位控制。其结果是，通过高速地控制电介质窗5中的微波的电场的分布，能够在电介质窗5之下的空间U中均匀地生成等离子体。

图4是表示一个实施方式的由控制装置8进行的相位控制的一个例子的图。在图4的例子中，控制装置8使用相位器7(在图4中仅显示出一个)控制从7个电磁波辐射机构2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g分别辐射的微波的相位δ(x_a)～δ(x_g)，使得这些相位在焦点位置C相互增强。由此，示意性地表示出了按照微波的电场在以焦点位置C为中心的会聚部分Ar变强的方式进行控制的情况。

控制装置8使用相位器7以焦点位置C在径方向L1或者周方向L2等上扫描电介质窗5的表面的方式，高速地控制微波的相位δ(x_a)～δ(x_g)。由此，通过使焦点位置C和会聚部分Ar高速地移动，能够在电介质窗5之下的空间U均匀地生成等离子体。

另外，控制装置8使利用相位器7控制微波的相位δ(x_a)～δ(x_g)的速度变化，来改变会聚部分Ar的移动速度，从而能够自由地控制每单位时间的平均电场分布。例如，控制装置8可以以在电介质窗5的外周侧使会聚部分Ar缓慢移动，在电介质窗5的内周侧使会聚部分Ar比在外周侧更快地移动的方式，使控制微波的相位δ(x_a)～δ(x_g)的速度变化。由此，能够使电介质窗5的外周侧的电场强度比电介质窗5的内周侧的电场强度强。由此，能够以使得电介质窗5之下的外周侧的等离子体密度比内周的等离子体密度高的方式进行控制等，能够自由地控制等离子体分布。

[等离子体处理方法]

接着，参照图5对等离子体处理装置10中执行的等离子体处理方法的一个例子进行说明。图5是表示一个实施方式的等离子体处理方法的一个例子的流程图。本处理由控制装置8控制。

当本处理开始时，控制装置8将晶片W送入到腔室内，并载置在载置台3上来准备晶片W(步骤S1)。接着，控制装置8从气体供给部供给规定的气体(步骤S2)。接着，控制装置8从微波输出部6输出微波(步骤S3)。

接着，控制装置8使用相位器7控制从7个电磁波辐射机构2辐射的各微波的相位，将相位被控制了的各微波从各电磁波辐射机构2的辐射部125向腔室1内辐射(步骤S4)。由此，相位被控制了的各微波在空间V中发生干涉，能够使微波会聚在电介质窗5的规定的位置。由此，在电介质窗5与载置台3之间的空间U中生成局部等离子体，利用所生成的局部等离子体对晶片W进行规定的等离子体处理。

接着，控制装置8判断是否结束对晶片W的等离子体处理(步骤S5)。控制装置8随着时间推移地控制从7个电磁波辐射机构2输出的微波的相位，直至根据方案(recipe)判断为已到达对晶片W的等离子体处理的结束时间(步骤S4)。控制装置8在根据方案判断为已到达对晶片W的等离子体处理的结束时间时，结束本处理。此外，在结束本处理时，停止微波的输出，并停止气体的供给。

[相位控制的模拟结果]

将如图6A所示的那样控制装置8使用相位器7控制从19个电磁波辐射机构2输出的微波的相位时的、一个实施方式的电介质窗5中的电场分布的模拟结果的一个例子表示在图6B和图6C中。

作为该模拟的条件，设定为从19个电磁波辐射机构2辐射相同功率的微波。图6A、图6B和图6C所示的微波的电场强度，用颜色深的部分表示电场强度更高的状态。

由此，如图6B所示，将微波的相位δ(x)以在电介质窗5的焦点位置C1使相位相互增强的方式进行控制的结果是，在以焦点位置C1为中心的会聚部分Ar，微波的电场变强。

之后，以使微波的电场强的会聚部分Ar在径方向上向中心移动的方式，利用相位器7控制从19个电磁波辐射机构2辐射的各微波的相位。将此时的电介质窗5中的电场分布的模拟结果的一个例子表示在图6C中。由此，能够使微波的电场强的部分移动到以焦点位置C2为中心的会聚部分Ar。通过该模拟，确认了能够利用相位控制进行自由的会聚控制。

如以上说明的那样，依照本实施方式的等离子体处理装置10，能够不依赖于多个电磁波辐射机构2的配置地改变电介质窗5中的电场分布。由此，能够利用相位控制进行自由的会聚控制，能够自由地控制等离子体的分布。

此外，本发明的等离子体处理装置10以辐射微波的等离子体处理装置为例进行了说明，但是并不限于此。本发明的等离子体处理装置10具有的多个电磁波辐射机构2并不限于辐射微波，也可以辐射UHF等频率为100MHz以上的电磁波。电磁波辐射机构2更优选的是辐射频率为1GHz～3GHz的范围内的电磁波。频率越高，能够进行更高速的相位控制。

另外，在上述实施方式中，电介质窗5之上的空间V为大气空间，但是并不限于此。例如，也可以是利用与电介质窗5相同的材料或者不同的材料的电介质填充电介质窗5之上的空间V。通过利用电介质填充空间V，能够使在电介质中传播的微波的波长变短，因此能够使等离子体处理装置10小型化。

在上述实施方式中，使电介质窗5之上的空间V为大气空间，但也可以是使空间V为真空空间。但是，在使空间V为真空空间的情况下，变成在真空空间中进行相位控制，有可能在空间V中生成等离子体。由于以上原因，优选电介质窗5之上的空间V为大气空间。另外，通过使辐射部125与电介质窗5的距离D大于微波的波长λ的1/4，能够使微波充分地会聚在电介质窗5。

本次公开的一个实施方式的等离子体处理方法和等离子体处理装置在所有方面均应认为是例示性的而不是限制性的。上述的一个实施方式在不脱离所附的权利要求书及其主旨的情况下，可以以各种方式进行变形和改良。上述多个实施方式中记载的事项，可以在不矛盾的范围内还采用其它的构成，而且可以在不矛盾的范围内进行组合。

本申请以2019年4月3日向日本特许厅提出申请的基础申请2019-071541号为基础要求优先权，并将其全部的内容通过参照援用于此。

附图标记说明

1腔室，2电磁波辐射机构，3载置台，5电介质窗，6微波输出部，7相位器，8控制装置，9顶板，10等离子体处理装置，11单极天线，121内部导体，122外部导体，124缺口部，125辐射部。