等离子体处理是半导体器件制造中必不可少的技术。随着对LSI 的更高的集成度和更高的速度的持续需求，构成LSI的半导体器件的 设计规则已经越来越微型化。同时，半导体晶片的尺寸已经得到大型 化。据此，需要有适合于微型化的设计规则以及大型化的半导体晶片 的等离子体处理装置。
然而，普遍采用的平行板型或感应耦合型的传统等离子体处理装 置，由于使用的电子温度很高，而有可能对精细器件造成等离子体损 伤。另外，由于等离子体密度较高的区域受到限制，所以难以对大型 的半导体晶片进行均匀、迅速的等离子体处理。
因此，能够均匀地形成高密度和低电子温度的等离子体的RLSA (径向线缝隙天线)微波等离子体处理装置，已经引起广泛的关注(例 如，JP2000-294550A)。
RLSA微波等离子体装置具有布置于腔室上方的平面天线(径向线 缝隙天线)。在平面天线中，以预定图案形成有许多缝隙。引导自微波 发生源的微波通过平面天线内的缝隙朝腔室辐射。通过布置于平面天 线下方的由介电材料制成的微波透射板，将微波辐射到保持在真空状 态下的腔室中。由于微波电场的作用，导入到腔室中的气体被变成等 离子体。通过由此产生的等离子体对待处理物体如半导体晶片进行等 离子体处理。
RLSA微波等离子体处理装置可以在天线正下方的广阔区域内实 现很高的等离子体密度，使得可以在短时间内实现均匀的等离子体处 理。而且，可以形成低电子温度的等离子体，器件受损较小。
在RLSA微波等离子体处理装置中，已知有一种技术，其在平面 天线和微波透射板之间设置气隙，用于调节微波透射板中的微波电场 分布，以便使等离子体模式稳定(Jpn.Appl.Phys.Vol.38(1999) pp.2082-2088 Part 1，No.4A，April 1999)。
然而，由于气隙的阻抗高于形成微波透射板的介电材料的阻抗， 所以在平面天线和微波透射板之间设置气隙，会增加气隙中的微波功 率损耗。结果，微波功率效率可能会降低，或者在天线内部可能会很 容易发生异常放电。

本发明就是考虑到上述情况而做出的。本发明的目的在于提供一 种微波等离子体处理装置，其微波功率损耗小，微波功率效率不会降 低，并且天线内部不太可能发生异常放电。
为了实现上述目的，本发明是一种微波等离子体处理装置，其包 括：收容待处理物体的腔室；将处理气体供应到腔室中的处理气体供 应单元；产生微波的微波发生源，该微波用于在腔室中形成处理气体 的等离子体；将微波发生源所产生的微波导向腔室的波导单元；由导 体材料制成的平面天线，其设置有用于将波导单元所引导的微波向腔 室辐射的多个微波辐射孔；由介电材料制成的微波透射板，该微波透 射板用作腔室的顶壁并透射已经穿过平面天线的微波辐射孔的微波； 以及布置于平面天线的相对于微波透射板的相反侧上的慢波板，该慢 波板具有缩短到达平面天线的微波的波长的功能；其中平面天线和微 波透射板彼此接触，在它们之间基本上没有空气，慢波板和微波透射 板由相同材料制成，并且由慢波板、平面天线、微波透射板和腔室中 形成的处理气体的等离子体形成的等效电路满足谐振条件。
根据本发明，由于平面天线和微波透射板彼此接触，以便消除传 统上形成的气隙，因此不可能存在由这种气隙造成的微波功率损耗。 因此，可以抑制微波功率效率的降低和/或天线内部异常放电的发生。
仅消除气隙会增加微波的反射，从而损害等离子体的稳定性。然 而，根据本发明，由于由慢波板、平面天线、微波透射板和等离子体 形成的等效电路可以谐振，所以可以使微波的反射最小化。而且，由 于慢波板和微波透射板由相同材料制成，所以可以防止微波的界面反 射，使得可以稳定地维持等离子体。
另外，本发明是一种微波等离子体处理装置，其包括：收容待处 理物体的腔室；将处理气体供应到腔室中的处理气体供应单元；产生 微波的微波发生源，该微波用于在腔室中形成处理气体的等离子体； 将微波发生源所产生的微波导向腔室的波导单元；由导体材料制成的 平面天线，其设置有用于将波导单元所引导的微波向腔室辐射的多个 微波辐射孔；由介电材料制成的微波透射板，该微波透射板用作腔室 的顶壁并透射已经穿过平面天线的微波辐射孔的微波；以及布置于平 面天线的相对于微波透射板的相反侧上的慢波板，该慢波板具有缩短 到达平面天线的微波的波长的功能；其中平面天线和微波透射板彼此 接触，它们之间基本上没有空气，慢波板和微波透射板由材料介电常 数之间的比值在70％和130％之间的范围内的材料制成，并且由慢波 板、平面天线、微波透射板和腔室中形成的处理气体的等离子体形成 的等效电路满足谐振条件。
根据本发明，由于平面天线和微波透射板彼此接触，以便消除传 统上形成的气隙，所以不可能存在由这种气隙造成的微波功率损耗。 因此，可以抑制微波功率效率的降低和/或天线内部异常放电的发生。
仅消除气隙会增加微波的反射，从而损害等离子体的稳定性。然 而，根据本发明，由于由慢波板、平面天线、微波透射板和等离子体 形成的等效电路可以谐振，所以可以使微波的反射最小化。而且，由 于慢波板和微波透射板由材料介电常数之间的比值在70％和130％之 间的范围内的材料制成，所以可以防止微波的界面反射，使得可以稳 定地维持等离子体。
在任一项上述发明中，微波透射板的厚度均在导入到微波透射板 中的微波波长的1/2和1/4之间的范围内，并且平面天线的微波反射比 在0.4和0.8之间的范围内。在这些条件下，等效电路可以满足谐振条 件。
作为波导单元，可以采用这样的波导单元，其包括：以TE模式传 播从微波发生源产生的微波的矩形波导管，将TE模式转换成TEM模 式的模式转换器，以及将转换成TEM模式的微波向平面天线传播的同 轴波导管。
另外，优选的是，平面天线中形成的每个微波辐射孔呈长槽状， 每相邻的两个微波辐射孔以彼此交叉的方向布置，以便形成一个微波 辐射孔对，并且多个微波辐射孔对被同心地布置。
另外，可以进一步设置覆盖慢波板和平面天线的盖部件。在这种 情况下，优选的是，盖部件设置有冷媒通道，并且通过使冷媒流过冷 媒通道来对慢波板、平面天线和微波透射板进行冷却。相比于由于存 在导热性较低的气隙而不能得到充分冷却的传统微波透射板，由于该 结构中没有气隙，所以可以对微波透射板进行充分冷却。
例如，微波的频率为2.45GHz，慢波板和微波透射板的相对介电 常数处于3.5和4.5之间，并且微波辐射孔被布置成双圈。
例如，优选的是，慢波板和微波透射板由石英制成，并且微波等 离子体处理装置是等离子体蚀刻装置或等离子体表面改性装置。
可选地，优选的是，慢波板和微波透射板由氧化铝制成，并且微 波等离子体处理装置是等离子体CVD装置。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的微波等离子体处理装置的示意 性截面图；
图2是平面天线的结构的平面图；
图3是由慢波板、平面天线、微波透射板和等离子体形成的等效 电路的示图；
图4(a)和4(b)是用于解释微波透射板的厚度的示图；
图5是根据本发明的微波等离子体处理装置中的微波透射板表面 上的电场分布的模拟结果的示图；
图6是根据本发明的微波等离子体处理装置中的电子温度分布的 实例的测量结果的图；
图7是根据本发明的微波等离子体处理装置中的电子密度分布的 实例的示图；
图8(a)是根据本发明的微波等离子体处理装置中的微波透射板 表面上的微波电场强度的模拟结果的示图；并且
图8(b)是传统微波等离子体处理装置中的微波透射板表面上的 微波电场强度的模拟结果的示图。

下面参考附图对本发明的实施例进行具体说明。
图1是根据本发明的一个实施例的微波等离子体处理装置的示意 性截面图。
微波等离子体处理装置100被构造为RLSA微波等离子体处理装 置，其通过使用以预定图案形成有许多缝隙的平面天线(径向线缝隙 天线)，来将引导自微波发生源的微波辐射到腔室中以便在其中形成等 离子体。
微波等离子体处理装置100包括气密密封并且接地的基本上为圆 筒状的腔室1。腔室1的底壁1a的基本上中央的部分中形成有圆形开 口10。在底壁1a上，布置有与开口10连通并向下延伸的排气室11。 腔室1包括用于水平支撑作为待处理基板的晶片W的基座2。基座2 由陶瓷如AIN制成。基座2由从排气室11的底部中央向上延伸的圆筒 状支撑部件3支撑。支撑部件也由陶瓷如AIN制成。用于引导晶片W 的导环4布置在基座2的外边缘上。基座2中嵌入有电阻加热器5。利 用从加热器电源6供给的电力，加热器5对基座2进行加热。基座2 的热对作为待处理物体的晶片W进行加热。腔室1的内周壁上布置有 由石英制成的圆筒状衬套7。
基座2具有用于支撑晶片W并使其竖直移动的晶片支撑销(未示 出)，使得这些销可相对于基座2的表面伸出和缩回。
腔室1的侧壁上布置有环状进气部件15。处理气体供应系统16 连接于进气部件15。因此，预定的处理气体从处理气体供应系统16 经过进气部件15被导入腔室1中。进气部件可以布置成喷头状。使用 适合于各种等离子体处理的气体作为处理气体。例如，当钨基栅电极 经历氧化处理如选择性氧化处理时，使用Ar气、H2气、O2气等。
排气管23连接于排气室11的侧表面。包括高速真空泵的排气系 统24连接于排气管23。当排气系统24被启动时，腔室1中的气体被 均匀地排放到排气室11的下部空间11a中，然后通过排气管23被排放。 因此，腔室1的内部可以迅速减压到预定的真空度(例如0.133Pa)。
在腔室1的侧壁中，布置有装载/卸载口25和用于打开和关闭装载 /卸载口25的闸门阀26，其中晶片W通过所述装载/卸载口25在腔室 1和相邻于等离子体处理装置100的传送室(未示出)之间传送。
腔室1的上部具有开口。沿开口的周边部分布置有环状支撑部27。 透射微波的微波透射板28经由密封部件29气密地布置在支撑部27上。 因此，腔室1的内部保持密封。微波透射板28由介电材料如石英和陶 瓷(如Al2O3)制成。
微波透射板28的上方布置有圆盘状平面天线31。平面天线31经 由微波透射板28与基座2相对。平面天线31与腔室1侧壁的上端接 合。平面天线31由导体材料(如表面镀有金的铜板或铝板)制成。平 面天线31设置有以预定图案形成的许多微波辐射孔(缝隙)32。即， 平面天线31构成了RLSA天线。如图2所示，每个微波辐射孔32均 为例如长槽状。在图2所示的实例中，每两个相邻的微波辐射孔以彼 此交叉的方向布置，典型地，以彼此垂直的方向布置(形成“T形”)。 这些成对(成组)的微波辐射孔32被同心地布置。例如，每个微波辐 射孔32的长度和两个相邻的微波辐射孔32的对(组)之间的距离被 确定为对应于微波的波长。在图2中，优选的是，同心地布置的两对 (组)微波辐射孔32之间的径向距离Δr与下述慢波板33中的微波的 波长相等，并且从平面天线31的中央到最内部的微波辐射孔32的长 度与距离Δr一致，以便从平面天线31辐射出强电场。在图2所示的 实例中，布置有四转(四圈)微波辐射孔32。每个微波辐射孔32的形 状是任选的。即，微波辐射孔32可以是圆形或弓形。另外，(成组的) 微波辐射孔32的布置方式不受特别限定。例如，除了同心布置之外， 微波辐射孔32还可以呈螺旋状或放射状布置。
在平面天线31的上表面上，布置有由介电常数大于真空的介电材 料制成的慢波板33。慢波板33的功能是，与真空中的微波波长相比， 缩短慢波板中的微波的波长。
腔室1的上表面上布置有屏蔽盖部件34，以便覆盖平面天线31 和慢波板33。屏蔽盖部件34由金属材料如铝或不锈钢制成。腔室1 的上表面和屏蔽盖部件34用密封部件35密封。
屏蔽盖部件34设置有冷却水通道34a。通过使冷却水流过冷却水 通道34a，平面天线31、微波透射板28、慢波板33和屏蔽盖部件34 可以得到冷却。屏蔽盖部件34被接地。
屏蔽盖部件34的中央形成有开口36。波导管37连接于开口36。 微波发生单元39经由匹配电路38连接于波导管37的末端。因此，微 波发生单元39已经产生的波长为例如2.45GHz的微波，通过波导管 37传播至平面天线部件31。可选地，可以使用波长为8.35GHz或1.98 GHz的微波。
波导管37具有圆形横截面的同轴波导管37a和矩形横截面的矩形 波导管37b，其中同轴波导管37a从屏蔽盖部件34的开口36向上延伸， 矩形波导管37b连接于同轴波导管37a的上端，并在水平方向上延伸。 与同轴波导管37a相连的连接侧上的矩形波导管37b的末端部分上布 置有模式转换器40。内导体41穿过同轴波导管37a的中央延伸。内导 体41的下端牢固地连接于平面天线31的中央部分。
等离子体处理装置100的各个构成部件均连接于处理控制器50， 以便被处理控制器50控制。用户接口51和存储部52连接于处理控制 器50。用户接口51包括键盘和显示器，其中处理管理者通过键盘输入 例如用于管理等离子体处理装置100的各个构成部件的命令，显示器 用于可视化并显示等离子体处理装置100的各个构成部件的工作状况。 存储部52存储方案(recipe)，在每个方案中记录有控制程序和/或处理 条件数据，用于在处理控制器50的控制下执行由等离子体处理装置 100进行的各种处理。
随着需求的出现，给定方案基于来自用户接口51的命令，从存储 部52被调用，并由处理控制器50执行。因此，在处理控制器50的控 制下，所需的处理可以通过等离子体处理装置100来进行。
接下来，将在下面对该实施例中的慢波板33、平面天线31和微波 透射板28进行更详细的说明。
在该实施例中，如图1所示，平面天线31和微波透射板28彼此 紧密接触，由此不存在传统的气隙。慢波板33和平面天线31也彼此 接触。然而，仅消除气隙会增加从模式转换器40看到的微波的反射， 这会损害等离子体的稳定性以及微波功率效率。
因此，在该实施例中，如图3所示，由慢波板33、平面天线31、 微波透射板28和等离子体形成的等效电路满足谐振条件。另外，慢波 板33和微波透射板28由相同材料制成。由于等效电路满足谐振条件， 所以微波的反射可以得到最小化。同时，由于慢波板33和微波透射板 28由相同材料制成，所以微波的界面反射可以得到防止。因此，可以 有利地维持微波功率效率，同时可以提高等离子体的稳定性。
如图3所示，慢波板33和等离子体透射板28充当电容器，平面 天线31充当电阻，并且等离子体充当线圈。如图3的等效电路所示， 当慢波板33的电容表示为C1，等离子体透射板28的电容表示为C2， 平面天线31的电阻表示为R，等离子体的电感表示为L，并且微波频 率表示为f时，必须满足下面的表达式(1)，以实现谐振状态。即，
f = 1 2 π LC · · · ( 1 )
其中C＝1/{(1/C1)+(1/C2)}。
为了满足谐振条件，有效的是，限定电容的微波透射板28的厚度 处于微波透射板28中的微波的波长的1/2和1/4(1/2λ和1/4λ)之间的 范围内，并且从模式转换器40看到的平面天线31的微波反射比(功 率反射系数)处于0.4和0.8之间的范围内。
上面的表达式(1)中包括的限定谐振条件的电容值与构成部件的 厚度成反比。至于慢波板33，当其厚度较窄时，平面天线31和微波透 射板28可以得到有效的冷却。因此，微波透射板28的厚度(其是对 电容C的值具有支配影响的电容C2)被限定在实现谐振的范围内。当 微波透射板28的厚度大于导入微波透射板28中的微波的波长的1/2， 或小于其1/3时，满足谐振条件的区域变得更小。当微波透射板28的 厚度小于微波波长的1/4时，难以引起谐振现象。
如图4(a)所示，当微波透射板28具有平坦形状时，使用其实际 厚度d1作为微波透射板28的厚度。在这种情况下，当微波透射板28 的电容表示为CF，其相对介电常数表示为ε0，并且其表面积表示为 S1时，满足下面的表达式(2)。
CF＝ε0(S1/d1)...(2)
另一方面，当微波透射板28具有复杂的形状时，使用从电容的表 达式中计算的相应厚度d2作为微波透射板28的厚度。即，当复杂形 状的微波透射板28的电容表示为CC，并且其表面积表示为S2时，满 足下面的表达式(3)。表面积S2可以必然地获得。因此，当由于形状 复杂而难以获得厚度d2时，对电容CC进行实际测量，此后对表达式 (3)进行逆向运算，以获得用作微波透射板28的厚度的相应厚度d2。
CC＝ε0(S2/d2)...(3)
如图4(b)所示，相应厚度d2对应于较大厚度和较小厚度的平均 厚度。
当平面天线31的微波反射比低于0.4时，难以对谐振条件进行调 节。这是因为，当频率被改变时相位发生很大的改变。另一方面，当 平面天线31的微波反射比超过0.8时，本质上难以满足谐振条件。
优选地，慢波板33和微波透射板28由相同材料制成。然而，即 使当慢波板33和微波透射板28由不同的材料制成时，也已经通过模 拟确认出：谐振条件可以恒定地得到确保，只要这些材料的介电常数 之间的比值处于70％和130％之间的范围内。
在如上构造的等离子体处理装置100中，首先打开闸门阀26，并 将作为待处理物体的晶片W经由装载/卸载口25装入腔室1中。然后， 将晶片W放置在基座2上。
此后，将预定的处理气体从气体供应系统16通过进气部件15导 入腔室1中，并将腔室1维持在预定的压力下。例如，当钨基栅电极 经历氧化处理如选择性氧化处理时，将Ar气、H2气、O2气等作为处 理气体导入腔室1中，并且腔室1中的压力被设定在例如3至700Pa。
然后，将微波从微波发生单元39通过匹配电路38导向波导管37。 微波以所描述的顺序通过矩形波导管37b、模式转换器40、同轴波导 管37a和慢波板33被供应给平面天线31。微波从平面天线部件31穿 过微波透射板28，并被辐射到腔室1中的晶片W上方的空间中。微波 以TE模式通过矩形波导管37b传播。TE模式的微波由模式转换器40 转换成TEM模式的微波。TEM模式的微波通过同轴波导管37a向平 面天线部件31传播。
由于从平面天线部件31经由微波透射板28辐射到腔室1中的微 波，已经导入到腔室1中的处理气体被变成等离子体。通过等离子体 进行预定处理如氧化处理。
该实施例中的等离子体处理装置100可以实现密度高达大约 1012/cm3或更高，并且电子温度低达大约1.5eV或更低的等离子体。因 此，可以在短时间内以低温进行等离子体处理。另外，离子对基膜造 成的等离子体损伤也可以得到减轻。
而且，在该实施例中，如图1所示，由于平面天线31和微波透射 板28彼此接触以便消除传统上形成的气隙，所以不可能存在由这种气 隙导致的微波功率损耗。而且，微波功率效率的降低，以及天线中的 微波辐射孔(缝隙)32之间的间隙中和慢波板33附近的部分中可能发 生的异常放电，均可以得到防止。
仅消除气隙会增加从模式转换器40看到的微波的反射，从而使等 离子体的稳定性恶化。然而，根据本发明，由于由慢波板33、平面天 线31、微波透射板28和等离子体形成的等效电路可以谐振，所以可以 使微波的反射最小化。而且，由于慢波板33和微波透射板28由相同 材料制成，所以可以防止微波的界面反射。因此，可以尽可能地防止 微波功率效率的降低和天线内异常放电的发生，同时可以稳定地维持 等离子体。附带地，平面天线31和微波透射板28彼此接触并且它们 之间基本上没有空气，便已足够。也就是说，即使存在由接触误差或 热膨胀造成的不大于0.1mm的间隙，这种轻微的间隙也是可以容许的 (在本发明的范围内)。
另外，在平面天线31和微波透射板28之间不存在导热性低的气 隙。因此，当使冷却水流过屏蔽盖部件34中形成的冷却水通道34a以 对平面天线31、微波透射板28、慢波板33和屏蔽盖部件34进行冷却 时，微波透射板28可以得到充分冷却，尽管传统上微波透射板28不 能被充分冷却。
接下来，将在下面对为了确认本发明的效果所进行的实验进行说 明。
在该实施例中，使用下面的慢波板33、平面天线31和微波透射板 28。
慢波板：由石英制成，直径Φ为329mm，厚度7mm；
平面天线：直径Φ为344mm，厚度0.3mm；
等离子体透射板：由石英制成，直径Φ为362mm，厚度31.3mm (＝1/2λ)，平坦型，与平面天线密着的一体型；
电特性设定如下。
频率：2.45GHz；
功率密度：2.67W/cm2(2750W)，2.91W/cm2(3000W)；
输入阻抗：50Ω(2.45GHz)；
功率反射系数：0.75(2.45GHz)。
在上述条件下对等离子体透射板中的电场分布进行模拟。分析条 件如下。即，如图5所示，每个等离子体辐射孔(缝隙)呈长槽状， 并且每两个相邻的等离子体辐射孔32布置形成“L”形。微波辐射孔 32的L形对(组)被同心地布置以形成双圈。等离子体密度设定在1 ×1012/cm3。经确认，如图5所示，电场分布相对均匀，并且微波功率 损耗很小，这是因为许多部分展现出高达不小于3×102V/m的电场强 度，并且甚至某些部分展现出高达不小于4×102V/m的电场强度。
接着，在上述条件下实际形成等离子体，并且检查电子温度分布 和电子密度分布。使用Ar作为处理气体。腔室中的压力设定在1Torr (133Pa)。微波功率设定在2750W。图6显示出电子温度分布，并且 图7显示出电子密度分布。
如图6所示，电子温度不高于1.6eV，并且分布偏差很小。如图7 所示，电子密度基本上不小于1×1012/cm3，并且分布偏差很小。即， 经确认，稳定地形成了低电子温度和高电子密度的等离子体。
接着，进行模拟，以检查根据本发明的微波等离子体处理装置和 具有气隙的传统微波等离子体处理装置各自当中的微波透射板中的微 波电场强度。结果如下所述。在根据本发明的微波等离子体处理装置 的模拟中，慢波板33、平面天线31、等离子体透射板28和电特性均 与上述实验中相同，并且等离子体密度设定在1×1010/cm3。在传统微 波等离子体处理装置的模拟中，除上述条件之外，气隙的长度(厚度) 设定成20mm。图8(a)和图8(b)分别显示出结果。如图8(a)所 示，在根据本发明的装置中，发现有展现出高达不小于1.75×101V/m 的微波电场强度的部分。另一方面，如图8(b)所示，在传统装置中， 许多部分展现出低达不高于5V/m的微波电场强度。即，应理解，与 传统装置相比，根据本发明的装置可以显著提高微波电场强度。附带 地，已经揭示出，在本发明和传统技术之间，在微波电场强度的均匀 性方面没有显著差别。
基于如上所述的本发明的构思的适合的半导体制造装置是，例如， 具有由氧化铝(Al2O3)制成的微波透射板28和慢波板33的装置，或 者具有由石英(SiO2)制成的这些部件的装置。
可以提出等离子体CVD装置作为具有由氧化铝制成的微波透射板 28和慢波板33的装置所适用于的实例。当微波透射板28和等离子体 的活性物种互相反应而产生含有构成微波透射板28的元素的气体时， 气体有可能被吸引到将要沉积在待处理物体上的膜中，从而降低膜的 质量。然而，当微波透射板28由氧化铝制成时，由于氧化铝非常致密， 所以例如与石英相比，氧的排放量可以降低1个数量级。可选地，微 波透射板28和慢波板33均可以通过将氧化铝材料和不同于氧化铝的 材料层叠而形成，以便具有接近于氧化铝的介电常数。在这种情况下， 可以将相对介电常数处于7.4和9.6之间的范围内的材料不同地结合， 使得这些材料的介电常数之间的比值处于70％和130％之间的范围内， 以便谐振条件可以得到满足。
另一方面，可以提出等离子体蚀刻装置或等离子体表面改性装置 作为具有由石英制成的微波透射板28和慢波板33的装置所适用于的 实例。在蚀刻和表面改性的处理条件下，微波透射板28由离子冲击溅 射。此时，当构成微波透射板28的元素是金属时，待处理物体有可能 被金属污染。因此，例如，不能使用氧化铝。在这种情况下，如果微 波透射板28由石英制成，则无需担心金属的污染。这是因为，与含有 元素Si作为主要成分的石英类似，待处理物体通常是含有元素Si作为 主要成分的硅晶片或玻璃基板。
在具有由石英制成的微波透射板28和慢波板33的装置中，当同 心布置的微波辐射孔32的径向间隔和从平面天线31的中央到最内部 的微波辐射孔32的长度被设定在Δr(参见图2)，并且使Δr等于慢波 板中的微波的波长时，为2.45GHz的微波频率形成(布置)两圈微波 辐射孔32。该装置被打算用于处理主流的300mm晶片，并且因此平 面天线31的直径设定成基本上为300mm。另一方面，当微波透射板 28和慢波板33由氧化铝制成时，形成(布置)三圈微波辐射孔32。 与具有两圈布置的装置相比，在具有三圈布置的装置中，缝隙的设计 和调节是相当困难的。例如，在三圈装置中，即使增加中间一圈的缝 隙的数目，其正下方的等离子体密度也不一定能提高。相反，中央等 离子体空间的密度降低，而周边等离子体空间的密度增加，或者可能 会发生相反的状况。这是因为从中间一圈的缝隙辐射的微波与从内圈 和外圈中的缝隙辐射的电磁波发生干涉。从该观点来看，作为用于形 成微波透射板28和慢波板33的材料，形成有两圈微波辐射孔32的石 英材料是优选的。可选地，微波透射板28和慢波板33可以通过将石 英和不同于石英的另一材料层叠而形成，以便具有接近于石英的介电 常数。在这种情况下，可以将相对介电常数处于3.5和4.5之间的范围 内的材料不同地结合，使得这些材料的介电常数之间的比值处于70％ 和130％之间的范围内，以便谐振条件可以得到满足。与微波透射板 28和慢波板33由石英制成的情况类似，为2.45GHz的微波频率形成 (布置)两圈微波辐射孔32。
本发明并不限于上述实施例，可以以各种方式进行修改。例如， 只要满足了本发明的构成要求，处理装置的结构并不限于上述实施例。 而且，打算进行的等离子体处理并不限于氧化处理，而是可以应用于 各种处理如膜沉积处理、蚀刻处理等。经历等离子体处理的待处理物 体并不限于半导体晶片，而可以是其它物体如平板显示器基板等。
如上所述的本发明适合于为了制造半导体器件而进行的需要低电 子温度和高密度的等离子体的等离子体处理，诸如氧化处理、膜沉积 处理、蚀刻处理等。