(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を搭載した試料台と、
電源から入力された電力をインピーダンス整合させる共振器とを備え、
前記共振器は、少なくとも内部に空間を有する筐体と、
前記筐体に対して回転し、前記試料に対してプラズマを発生させる回転電極とを備え、
前記筐体は、前記回転電極付近に開口を備え、
前記回転電極は、前記空間に配置される内部導体を含み、
前記内部導体は、前記開口を介して前記試料に対向して配置され前記筐体と前記試料に対して回転する回転電極体と、前記回転電極体と一体に回転する回転電極軸とを含み、
前記回転電極体の回転中心は、前記回転電極軸の回転中心と一致するプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記共振器は、前記共振器に対する入力インピーダンスの実部および虚部の値が変化するように移動可能に設けられる可動部をさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記共振器は、前記回転電極と前記筐体とを短絡する短絡部をさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記短絡部は、前記回転電極を保持するベアリングを含む、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記筐体は、内部に空間を有する円筒形状を有し、
前記内部導体は、回転電極を含み、
前記共振器は、前記筐体の長さと前記回転電極の長さとを入力された電力の波長のｎ／２倍に設定することにより共振する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記回転電極体は、円板を含み、
前記回転電極軸は、円筒形状を有し、
前記筐体は、前記円板の側面と平行なギャップを介して対向する前記円板と同軸の円板部を有し、
前記円板の側面と前記筐体の円板部とはコンデンサ部を形成し、
前記筐体は、前記回転電極軸と同軸をなし、前記筐体の円板部へと接続される円筒形状部を有し、
前記回転電極軸と前記筐体の円筒形状部とによって構成される電流経路はインダクタンス部を形成し、
前記コンデンサ部と前記インダクタンス部との並列共振により共振する空胴共振器が構成される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記可動部は、前記回転電極軸と対向して設けられる可動電力供給板と、
前記共振器に電力を供給する同軸導入コネクタとを備え、
前記可動電力供給板と前記回転電極軸とはコンデンサを形成し、
前記可動電力供給板は、前記同軸導入コネクタと接続され、前記可動電力供給板は、前記可動電力供給板と前記回転電極軸との間の距離が可変となるように移動可能に設けられ、
前記同軸導入コネクタは、前記回転電極軸の回転軸方向に移動可能に設けられる、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記共振器は、前記共振器内に定在波を発生させ、前記共振器は、前記試料と前記回転電極体とが対向する位置で最大電界強度が発生するように前記定在波を発生させる、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給装置を有するプラズマ処理装置に係わり、更に詳しくは反応ガスと不活性ガスを含むガス雰囲気中に、無端状の電極と試料とをギャップを形成して配設し、前記電極を高速に回転させて前記電極表面を前記試料の加工または成膜進行部に対して高速移動させ、且つ前記電極表面でガスを巻き込む事によって前記ギャップを横切るガス流を形成し、更に前記電極に電力を供給し、前記ギャップでプラズマを発生させ前記試料に対し加工または成膜を行なう回転電極を用いた加工または成膜装置に用いる電力供給装置を有するプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反応ガスと不活性ガスを含むガス雰囲気中に、無端状の電極と試料とをギャップを形成して配設し、前記電極を高速に回転させて前記電極表面を前記試料の加工進行部に対して高速移動させ、且つ前記電極表面でガスを巻き込む事によって前記ギャップを横切るガス流を形成し、更に前記電極に電力を供給し、前記ギャップてプラズマを発生させ前記試料に対し加工また成膜を行なう、回転電極を用いた加工または成膜装置は特開平９−３１６７０号公報に開示されている。更に前記装置に用いられている半同軸空胴共振器は特開平７−５７８９２号公報に開示されている。
【０００３】
前記装置に用いられている電力供給装置について特開平９−３１６７０号公報に記載の図２０及び図２１を用いて説明する。
【０００４】
図２０は、従来のプラズマ処理装置４００の概略図であり、図２１は図２０の回転電極の他の従来技術例を示したものである。
【０００５】
図２０中、１０１は加工電極、１０２は試料、１０３は高周波電源、１０３ａは同軸ケーブル、１０４はマッチング装置、１０５は送り駆動機構、１０６は回転駆動機構、１０７は制御装置、１０８はギャップ測定装置、１０９は無端状部分、１０９ａは無端状部分ａ，１０９ｂは無端状部分ｂ、１１０は加工進行部、１１１は表面、１１２は支持枠、１１３は絶縁体、１１４は載置台、１１６は局所プラズマ、１１７は回転電極軸である。尚、少なくとも加工電極１０１及び、試料１０２が所定の反応ガス雰囲気を維持する図示しない反応容器内に設置されている。
【０００６】
従来のプラズマ処理装置４００における電力投入プロセスにおいては、
▲１▼高周波電源１０３から発生した高周波電力を同軸ケーブル１０３ａによってマッチング装置１０４に入射する。ここで従来技術においては、マッチング装置１０４には前記特開平７−５７８９２号公報に示される半同軸空胴共振器を用いている。また前記マッチング装置１０４は前記反応容器の外に設置されている。
▲２▼マッチング装置１０４の可動部を調整し、前記マッチング装置１０４に対する入力インピーダンスを前記同軸ケーブル１０３ａの特性インピーダンスに一致させ、前記マッチング装置１０４からの高周波電源１０３に対する反射電力を０にする。
▲３▼マッチング装置１０４に入射した高周波電力は、一部が前記マッチング装置１０４において消費され、その後前記反応容器内の支持枠１１２、更に加工電極１０１へと伝達される。
▲４▼前記ギャップ測定装置により、加工電極１０１と、試料１０２間のギャップは数百μｍ程度に一定に維持され前記加工電極１０１に伝達された高周波電力により、前記反応容器内に充填された大気圧の反応ガス種に基づく局所プラズマ１１６を前記加工電極１０１・前記試料１０２間に発生させる。
▲５▼回転駆動機構１０６によって、加工電極１０１を回転させ、大気圧に起因する気体の粘性を利用して、加工電極１０１と、試料１０２間のギャップに前記反応ガスを巻き込んで、前記局所プラズマ１１６の発生した前記加工電極１０１・前記加工物１０２間のギャップに前記反応ガスを供給し、前記加工進行部１１０部分を加工する。
▲６▼送り駆動機構１０５によって試料１０２を移動させる事によって前記試料１０２の切断加工を行なう事が出来る。
▲７▼また図２１においても同様に加工電極１０１と、試料１０２間に高電界を発生させ、前記反応容器に充填された大気圧の反応ガス種に基づく局所プラズマ１１６を前記加工電極１０１・前記試料１０２間に発生させる。
▲８▼そして、前記送り駆動機構１０５を駆動させ、前記加工電極１０１を試料１０２の全体に走査させることによって前記試料１０２を全体加工することが出来る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記上記従来技術は以下の様な問題点を有する。
▲１▼マッチング装置１０４によって高周波電源１０３への電力の反射は無くす事が出来るが、前記マッチング装置１０４によって電力が一部消費され、局所プラズマ１１６での実質電力消費量が不明である。
▲２▼前記反応容器の外部に特開平７−５７８９２に示される半同軸空胴共振器を用いた前記マッチング装置１０４を配置し、前記半同軸空胴共振器において発生した高電界を前記加工電極１０１に導入する方式の為、原理的に前記マッチンク装置１０４と前記加工電極１０１を一体化することが出来ず、従って前記高周波電力が前記局所プラズマ１１６において消費されるまでの電流の経路が長く、前記局所プラズマ１１６中で消費される高周波電力に比べて、加工電極１０１、支持枠１１２、マッチング装置１０４を構成する材料の抵抗率によって消費される電力の割合が高くなる。
▲３▼反応容器内の加工電極１０１、支持枠１１２、試料１０２、回転駆動機構１０６、載置台１１４の形状が非常に複雑で、それらの形伏までを考慮した等価回路の記述が困難である。
▲４▼従って高周波の定在波分布が不明確となり、最大電界強度の位置を予測する事が困難であり、加工電極１０１・試料１０２間以外でプラズマが発生する。
【０００８】
本発明の目的は、マッチング装置で消費される電力に対して、局所プラズマでの実質電力消費量の割合が大きいプラズマ処理装置を提供する事にある。
【０００９】
本発明の他の目的は、プラズマにおける電力消費を見積もるための等価回路の記述が容易なプラズマ処理装置を提供する事にある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、最大電界強度の位置を容易に予測することができるプラズマ処理装置を提供する事にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプラズマ処理装置は、試料を搭載した試料台と、電源から入力された電力をインピーダンス整合させる共振器とを備え、前記共振器は、少なくとも内部に空間を有する筐体と、前記筐体に対して回転し、前記試料に対してプラズマを発生させる回転電極とを備え、前記筐体は、前記回転電極付近に開口を備え、前記回転電極は、前記空間に配置される内部導体を含み、前記内部導体は、前記開口を介して前記試料に対向して配置され前記筐体と前記試料に対して回転する回転電極体と、前記回転電極体と一体に回転する回転電極軸とを含み、前記回転電極体の回転中心は、前記回転電極軸の回転中心と一致すし、そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】
前記共振器は、前記共振器に対する入力インピーダンスの実部および虚部の値が変化するように移動可能に設けられる可動部をさらに備えてもよい。
【００１３】
前記共振器は、前記回転電極と前記筐体とを短絡する短絡部をさらに備えてもよい。
【００１４】
前記短絡部は、前記回転電極を保持するベアリングを含んでもよい。
【００１５】
前記筐体は、内部に空間を有する円筒形状を有し、前記内部導体は、回転電極を含み、前記共振器は、前記筐体の長さと前記回転電極の長さとを入力された電力の波長のｎ／２倍に設定することにより共振する構成であってもよい。
【００１６】
前記回転電極体は、円板を含み、前記回転電極軸は、円筒形状を有し、前記筐体は、前記円板の側面と平行なギャップを介して対向する前記円板と同軸の円板部を有し、前記円板の側面と前記筐体の円板部とはコンデンサ部を形成し、前記筐体は、前記回転電極軸と同軸をなし、前記筐体の円板部へと接続される円筒形状部を有し、前記回転電極軸と前記筐体の円筒形状部とによって構成される電流経路はインダクタンス部を形成し、前記コンデンサ部と前記インダクタンス部との並列共振により共振する空胴共振器が構成されてもよい。
【００１７】
前記可動部は、前記回転電極軸と対向して設けられる可動電力供給板と、前記共振器に電力を供給する同軸導入コネクタとを備え、前記可動電力供給板と前記回転電極軸とはコンデンサを形成し、前記可動電力供給板は、前記同軸導入コネクタと接続され、前記可動電力供給板は、前記可動電力供給板と前記回転電極軸との間の距離が可変となるように移動可能に設けられ、前記同軸導入コネクタは、前記回転電極軸の回転軸方向に移動可能に設けられてもよい。
【００１８】
前記共振器は、前記共振器内に定在波を発生させ、前記共振器は、前記試料と前記回転電極体とが対向する位置で最大電界強度が発生するように前記定在波を発生させてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
（実施の形態１の構成）
実施の形態１の構成について図１〜図６を用いて具体的に説明する。図１は、実施の形態１に係るプラズマ処理装置１００の構成を示す。
【００２０】
図１中、１は同軸ケーブル、２は同軸コネクタ、３はベアリング、４Ａは、回転電極軸、５は同軸導入コネクタ、６はハウジング、７は可動電力供給板、８Ａは回転電極体、９Ａは外側金属筐体、１０は駆動機構、１１は支持台、１２は試料台、１３は試料、１４は局所プラズマ、１５は反応容器、１６Ａは開口部、１７はテーブル、１８Ａは電圧定在波分布である。前記回転電極軸４Ａと回転電極体８Ａをあわせて内部導体と呼ぶ。更に反応容器１５は加工、成膜など目的に応じた反応ガスが所望の圧力において充填されている。
【００２１】
直径ｄ、長さＬの回転電極軸４Ａの中央に球形状の回転電極体８Ａを配置し、両者全体を直径Ｄ、長さＬで、内部に空胴を有する外部金属筐体９Ａで覆い、且つ前記回転電極軸４Ａ、前記外部金属筐体９Ａの両端を互いにべアリング３によって短絡する。この時、回転電極体８Ａと回転電極軸４Ａの内部導体と、外部金属筐体９Ａと、前記金属筐体９Ａと、前記ベアリング３とによって内径ｄ、外径Ｄ、長さＬの両端短絡の同軸共振器を構成する事になる。
【００２２】
尚、前記ベアリング３はハウジング６によって固定され、更に前記ハウジング６は支持台１１によって反応容器１５内に設置されている。回転電極体８Ａ及び回転電極軸４Ａは駆動機構１０によって回転する。
【００２３】
なお、前記回転電極軸４Ａ、前記外部金属筐体９Ａの両端を互いに短絡する方法はベアリング３によって短絡する方法のみに限定せず、ブラシを用いても良い。また前記回転電極体８Ａの形状は球形状に限定しない。
【００２４】
また外部金属筐体９Ａは回転電極体８Ａが配置されている位置に開口部１６Ａを有しており、前記開口部１６Ａにおいて回転電極体８Ａと前記試料１３はキャヅプｇだけ離れて対向する。前記試料１３は試料台１２上に配置され、更に前記試料台１２はテーブル１７上に配置されている。
【００２５】
更に外部金属筐体９Ａのベアリングによる短絡端から距離ｓだけ離れた位置に同軸導入コネクタ５を有しており、前記同軸導入コネクタ５は前記同軸共振器の長手方向に移動させる事が出来、即ち前記距離ｓを変化させる事が出来る。前記同軸コネクタ５は同軸構造で、前記同軸コネクタ５の軸に可動電力供給板７が接続されており、前記可動電力供給板７は、前記回転電極軸４Ａと対向して、距離ｔだけ離れた位置に配置されており、前記可動電力供給板７は、前記回転電極軸４Ａに垂直な方向に可動であり、前記距離ｔを変化させる事が出来る。
【００２６】
ここで前記可動電力供給板７と前記回転電極軸４Ａとの間で、前記距離ｔと電力供給板７の面積とで決定される容量を構成しており、前記容量は前記距離ｔを変化させる事によって変化させる事が出来る。
【００２７】
そして前記同軸導入コネクタ５に同軸ケーブル１を接続し、前記外部金属筐体９Ａの内部に電力を導入し、前記距離ｔ及び距離ｓを適当な値に設定する事により前記同軸共振器を共振させ、電圧定在波分布１８Ａを発生させ、前記回転電極体８Ａと前記試料１３の間に局所プラズマ１４を発生させるのである。
【００２８】
ここで、前記同軸ケーブル１の特性インピーダンスは、電源と同軸コネクタ２とを接続する同軸ケーブルと同じ特性インピーダンスを持つ同軸ケーブルを用いるものとする。通常同軸ケーブルの特性インピーダンスは規格化されており、通常５０＋０ｊ［Ω］である。従って実施の形態１も電源と同軸コネクタ２を接続する同軸ケーブル及び、同軸コネクタ２と同軸導入コネクタ５を接続する同軸ケーブル１は特性インピーダンスが５０＋０ｊ［Ω］のものを用いるものとする。しかし前記特性インピーダンスは５０＋０ｊ［Ω］に限定しない。
【００２９】
図２は、前記図１中の断面Ａからみた断面図である。図３は、同軸共振器の内側から開口部１６Ａ周辺を見た時の図であり、図４は、同軸共振器の外側から開口部１６Ａ周辺を見た時の図である。
【００３０】
図３、図４に示されるように外部金属筐体９Ａは回転電極体８Ａが配置されている位置に開口部１６Ａを有しており、前記開口部１６Ａにおいて回転電極体８Ａと前記試料１３はギャップｇだけ離れて対向する。前記試料１３は試料台１２上に配置され、更に前記試料台１２はテーブル１７上に配置されている。
【００３１】
更に図５、図６は、前記開口部１６Ａ周辺部分と、前記試料台１２との位置関係及び形状の関係を示す図である。従来技術と同様に、外部筐体の開口部１６Ａ周辺の形状は、前記試料台１２の形状に沿った形状を有している。図５、及び図６の場合、平面形状を持つ試料１３に対し、平面形状をもつ試料台１２を用いる。更に外部筐体の開口部１６Ａ周辺の形状を平面形状とし、前記試料台１２と前記外部筐体の開口部１６Ａ周辺部分を接近させる事を可能とする。
【００３２】
従って前記外部筐体９Ａの開口部１６Ａの周辺と前記試料台１２で形戌されるコンデンサにより、前記外部筐体９Ａと前記試料台１２とを非接触でありながら電気的に容量結合させ、図５に示される試料台１２の位置から、図６に示される試料台の位置に前記試料台１２及び前記試料１３を移動させた場合においても等価回路が変化しない様に構成されている。
【００３３】
（電気的動作）
更に前記図１に示される実施の形態１に係るプラズマ処理装置１００の電気的な動作について詳しく説明する。電源より伝達した高周波電力は、同軸コネクタ２、更に同軸ケーブル１を通して反応容器１５内の同軸導入コネクタ５へと伝達される。
【００３４】
ここで、前記同軸導入コネクタ５を長手方向（矢印Ａ１方向）に移動させる事により前記距離ｓを、また前記可動電力導入板７を矢印Ａ２方向に移動させる事により前記距離ｔを変化させる。距離ｓおよび距離ｔを変化させると、（▲１▼入力インピーダンス設定理論）に示すように同軸共振器に対する入力インピーダンスを同軸ケーブル１の特性インピーダンスＺ００（＝５０＋０ｊ［Ω］）にあわせる事が出来、電源に対する反射電力をなくす事が出来る。これをインピーダンス整合と言う。インピーダンス整合により、電源より発振した高周波電力は同軸共振器内ですべて消費されることになる。
【００３５】
ここで可動電力供給板７は、回転電極軸４Ａから距離ｔだけ離れた位置に配置されており、可動電力供給板７と回転電極軸４Ａとの間で容量Ｃ３のコンデンサを形成している。前記容量Ｃ３によって前記可動電力供給板７と前記回転電極軸４Ａとは容量結合しており、前記同軸共振器に入射した高周波電力は回転電極軸４Ａへと伝達される。
【００３６】
ここで、用いる電源の周波数ｆによって前記高周波の波長λを決定する事が出来、前記λは以下の（数１）によって決定される。
【００３７】
【数１】
0003594880.tif 000002
ここでＣは光速である。
【００３８】
ここで、前記回転電極軸４Ａ及び外部金属筐体９Ａの長さＬ即ち同軸共振器の長さＬを前記（数１）で決定される高周波の波長λを用いて、
【００３９】
【数２】
0003594880.tif 000003
とする時、実施の形態１中に示される前記両端短絡の同軸共振器は共振し、図１中に示されるような電圧定在波分布１８Ａを生じる。従って、前記回転電極軸４Ａと前記外側金属筐体９Ａとを短絡しているベアリング３の部分においては、大きな電流が流れ、電位差は殆ど発生しない。
【００４０】
逆に前記回転電極体８Ａの設置された同軸共振器の中央部分では、最大電位差が発生する。これを腹と呼ぶ。前記開口部１６Ａ部分で対向している前記回転電極体８Ａと前記試料１３との間に局所プラズマ１４が発生するのである。
【００４１】
図１に示されるような両端短絡の同軸共振器の場合、両端の短絡端部分を除いて前記短絡端から距離（ｍλ／４）、｛ｍは奇数、ｍ＝１、３、５・・・、２ｎ−１｝の部分に前記腹が出来、前記腹の位置に前記回転電極体８Ａと前記試料１３を対向させることにより、容易に前記回転電極体８Ａと前記試料１３間の唯一点で局所プラズマ１４を発生させることが出来る。
【００４２】
ここで、図１に示される実施の形態の場合には、ｎ＝１の場合を示したが、ｎ＝２の場合は短絡端からλ／４若しくは３λ／４の距離の位置に前記回転電極体８Ａを設けるものとする。即ち、高周波電力を投入する事により発生する電圧定在波の腹の位置に回転電極体を設けるものである。
【００４３】
（等価回路）
図１に示される同軸共振器の等価回路を示すと図７の様になる。同軸導入コネクタ５から遠いほうの短絡端を短絡端Ａとし、他方を短絡端Ｂとする。簡単の為、同軸共振器の短絡端Ｂを原点とし、前記同軸共振器の軸と同軸で、短絡端Ａ方向にｘ軸を設定する。
【００４４】
前記同軸共振器は、前記回転電極軸４Ａの径がｄ、外部金属筐体９Ａの径がＤ、更に前記内部導体及び外側金属筐体９Ａの抵抗率をρ、透磁率をμｓ、用いる電源の周波数をｆとすると、前記同軸共振器の同軸部分の単位長さ当りの容量Ｃ０、インダクタンスＬ０、抵抗Ｒ０、損失コンダクタンスＧ０は、次の数３から数７で表される。
【００４５】
【数３】
0003594880.tif 000004
但し、δは表皮厚さで以下の数（４）によって表される。
【００４６】
【数４】
0003594880.tif 000005
【００４７】
【数５】
0003594880.tif 000006
【００４８】
【数６】
0003594880.tif 000007
【００４９】
【数７】
0003594880.tif 000008
単位長さ当りの損失コンダクタンスＧ０は同軸共振器の電磁波の媒体が気体の為、損失を無視する。従って、前記同軸共振器の特性インピーダンスＺ０は、Ｒ０，Ｃ０，Ｌ０，Ｇ０、を用いて以下の数８の様に表す事が出来る。
【００５０】
【数８】
0003594880.tif 000009
更に前記同軸共振器の同軸部分の伝播定数γは以下の数９のように表す事が出来る。
【００５１】
【数９】
0003594880.tif 000010
Ｚ０は前記同軸共帳器の特性インピーダンス、μは前記同軸共振器内の電磁波の媒質の透磁率であり、実施の形態１では反応ガスの透磁率。同様にεは前記同軸共振器内の電磁波の媒質の誘電率である。
【００５２】
しかしここで、回転電極体８Ａ周辺は、回転電極体８Ａ及び開口部１６Ａが存在する為、前記（数８）で示される特性インピーダンスＺ０で表す事が出来ない。前記（数８）で示される特性インピーダンスＺ０で表す事の出来る範囲を
０≦ｘ≦Ｌ１、Ｌ１＋Ｌ２≦ｘ≦Ｌ
とする。
【００５３】
従って回転電極体の周辺Ｌ１≦ｘ≦Ｌ１＋Ｌ２の範囲において回転電極体８Ａと外部金属筐体９Ａとの間で形成する容量をＣｐ、インダクタンスをＬｐ、局所プラズマ１４による損失コンダクタンスをＧｐ、回転電極体を構成する材質による抵抗をＲｐとし、前記Ｃｐ，Ｌｐ，Ｇｐ，ＲｐがＬ１≦ｘ≦Ｌ１＋Ｌ２の範囲において均等に分布しているとすると、前記回転電極体８Ａ周辺の等価回路図は図８のようになり、回転電極体８Ａ周辺の単位長さ当りの容量Ｃ０ｐ、インダクタンスＬ０ｐ，損失コンダクタンスＧ０ｐ、抵抗はそれぞれ、数１１から数１４によって表される。
【００５４】
ここで、局所プラズマ１４による損失コンダクタンスＧｐ［１／Ω］は、局所プラズマ１４の抵抗をＲｐｐ［Ω］とすると、次の（数１０）で表すことが出来る。
【００５５】
【数１０】
0003594880.tif 000011
【００５６】
【数１１】
0003594880.tif 000012
【００５７】
【数１２】
0003594880.tif 000013
【００５８】
【数１３】
0003594880.tif 000014
【００５９】
【数１４】
0003594880.tif 000015
で表される。
【００６０】
従って０≦ｘ≦Ｌ１、Ｌ１＋Ｌ２≦ｘ≦Ｌと同様に回転電極体８Ａ周辺（Ｌ１≦ｘ≦Ｌ１＋Ｌ２）の特性インピーダンスＺ０ｐと伝播定数γｐとは、以下の（数１５）及び（数１６）で表す事が出来る。
【００６１】
【数１５】
0003594880.tif 000016
【００６２】
【数１６】
0003594880.tif 000017
前記Ｚ０、γ、Ｚ０ｐ、γｐを用いて前記同軸共振器の等価回路は図７のように表される。
【００６３】
（▲１▼入力インピーダンス設定理論）
次に前記図７を用いて前記同軸共振器のインピーダンス整合理論について示す。等価回路は図７のように表される。図７中、点３から短絡端Ｂ側を見た時の入力インピーダンスＺ３Ｂは、先端短絡された長さｓの同軸線路に対する入力インピーダンスであるため、
【００６４】
【数１７】
0003594880.tif 000018
で表す事が出来る。
同様に、点５から短絡端Ａ側を見た時の入力インピーダンスＺ５Ａは、
【００６５】
【数１８】
0003594880.tif 000019
で表す事が出来る。
【００６６】
従って、点４から短絡端Ａを見た時の入力インピーダンスＺ４Ａは、前記Ｚ５Ａを用いて、
【００６７】
【数１９】
0003594880.tif 000020
更に点３から短絡端Ａ側を見た時の入力インピーダンスＺ３Ａは、前記Ｚ４Ａを用いて、
【００６８】
【数２０】
0003594880.tif 000021
で表す事が出来る。
【００６９】
従って、点２から同軸共振器側を見た時の入力インピーダンスＺ２は、前記Ｚ３Ｂと、前記Ｚ３Ａの並列回路のため、
【００７０】
【数２１】
0003594880.tif 000022
更に点１から共振器側を見た時の入力インピーダンスＺ１即ち同軸共振器に対する入力インピーダンスは、
【００７１】
【数２２】
0003594880.tif 000023
で表す事が出来る。
【００７２】
ここで、前記同軸導入コネクタ５を同軸共振器の長手方向（図１に示す矢印Ａ１方向）に移動させて前記距離ｓを変化させ、前記同軸共振器への入力インピーダンスの実部を５０［Ω］とし、さらに、前記可動電力供給板７を回転電極軸４Ａに垂直な方向（図１に示す矢印Ａ２方向）に移動させ、前記距離ｔを変化させることによって前記同軸共振器の入力インピーダンスの虚部を０ｊ［Ω］にすることが出来る。また、前記容量Ｃ３によって、前記同軸共振器の入力インピーダンスの虚部を０ｊ［Ω］にするために、（数２２）の右辺第一項の虚部が正になる様に同軸共振器の長さを設定し、その後前記容量Ｃ３によって前記同軸共振器の入力インピーダンスの虚部を０ｊ［Ω］としても良い。
【００７３】
【表１】
0003594880.tif 000024
ここで、表１に示した設定条件に対して、同軸共振器長さＬ、入力位置ｓを変化させた場合の（数２２）の右辺第一項即ち前記（数２１）中のＺ２の実部及び虚部の値をそれぞれ図９および図１０に示す。
【００７４】
但し、外部金属筐体９Ａと回転電極軸４Ａとの間の誘電体は空気とし、更に回転電極体８Ａの周辺部（Ｌ１≦ｘ≦Ｌ１＋Ｌ２）の抵抗Ｒｐ、回転電極体８Ａの周辺部のインダクタンスＬｐ、回転電極体８Ａの周辺部の容量Ｃｐは、０≦ｘ≦Ｌ１、Ｌ１＋Ｌ２≦ｘ≦Ｌの部分の単位長さ当りの抵抗Ｒ０、インダクタンスＬ０、容量Ｃ０を用いて
Ｒｐ＝Ｒ０×１２
Ｌｐ＝Ｌ０×１２
Ｃｐ＝Ｃ０×１２
とし、回転電極体８Ａの周辺部（Ｌ１≦ｘ≦Ｌ１＋Ｌ２）の単位長さ当りの抵抗Ｒ０ｐ、インダクタンスＬ０ｐ、容量Ｃ０ｐがそれぞれ０≦ｘ≦Ｌ１，Ｌ１＋Ｌ２≦ｘ≦Ｌの部分の単位長さ当りの抵抗Ｒ０、インダクタンスＬ０、容量Ｃ０に等しいと設定した。
【００７５】
図９から分かるように、プラズマ抵抗Ｒｐｐが変化した場合においても、外部金属筐体９Ａのベアリング３による短絡端から同軸導入コネクタ５までの距離Ｓを変化させることにより、前記（数２２）の右辺第１項の実部を５０［Ω］にすることが出来る。更に図１０により、それぞれのプラズマ抵抗Ｒｐｐの場合において、前記容量Ｃ３を調整することによって前記（数２２）右辺第１項の虚部を前記（数２２）右辺第２項によって消去し、前記（数２２）のＺ１即ち同軸共振器への入力インピーダンスを５０＋０ｊ［Ω］にすることが出来ることが分かる。
【００７６】
（▲２▼プラズマにおける電力消費効率）
同軸共振器に入射した高周波電力は、前記ベアリング３による両短絡端での反射、回転電極体８Ａでの反射を多数繰り返し、前記同軸共振器内に前記定在波分布１８Ａを形成し、局所プラズマ１４を発生させる。この時前記高周波電力は、反射を多数繰り返し、前記同軸共振器内に前記定在波分布１８Ａを形成する際に、前記局所プラズマ１４のみでなく、前記共振器の構成材料の導電率による抵抗によっても消費される。
【００７７】
この共振器内部に入射した高周波電力のうち、前記局所プラズマにおいて消費される電力の割合を実質電力消費効率Ｋと呼ぶ事にする。実質電力消費効率Ｋは、同軸共振器の等価回路が図７によって規定されている為、計算によって求める事が出来る。
【００７８】
表２に示される条件設定において、様々なプラズマ抵抗Ｒｐｐ［Ω］（１０≦Ｒｐｐ≦１０００）に対して前記実質電力消費効率Ｋを求めた結果を図１１に示す。
【００７９】
【表２】
0003594880.tif 000025
図１１に示される通り，局所プラズマにおいて実際に消費する電力を計算することが出来、更に広い範囲のプラズマ抵抗Ｒｐｐ［Ω］（１０≦Ｒｐｐ≦１０００）に対して高い実質電力消費効率Ｋを示すことがわかる。
【００８０】
これは、整合装置と回転電極とを一体化させることにより、定在波を形成する際の高周波電流の経路の長さを短くすることができる。更に整合装置と回転電極とを一体化させると同時に同軸構造という非常に単純な高周波回路を電力伝達線略に用いる事により、構造を簡略化しすることが可能になる。このため、前記局所プラズマ１４に達するまでの共振器内での高周波電力の反射回数を少なくし、局所プラズマまで電力が容易に達することが可能になった事によるものである。
【００８１】
（実施の形態２）
（実施の形態２の構成）
実施の形態２に係るプラズマ処理装置２００の構成について図１２および図１３を用いて具体的に説明する。
【００８２】
図１２中、１は同軸ケーブル、３はベアリング、４Ｂは回転電極軸、５は同軸導入コネクタ、６はハウジング、７は可動電力供給板、８Ｂは回転電極体、９Ｂは外部金属筐体、１０は駆動機構、１１は支持台、１２は試料台、１３は試料、１４は局所プラズマ、１６Ｂは開口部である。更に回転電極体８Ｂ及び回転電極軸４Ｂをあわせて内部導体と呼ぶ。なお図示しないが実施の形態１と同様にプラズマ処理装置２００は、所定の反応ガスが充填された反応容器内に配置されているものとする。
【００８３】
直径ｄ１、長さ（２×Ｈ＋Ｗ）の回転電極軸４Ｂの中央に、直径ｄ３、厚さＷの円板形状の回転電極体８Ｂを前記回転電極体８Ｂの中心軸が前記回転電極軸４Ｂと同軸になる様に設置し、これを内部導体とし前記試料１３と対向させる。
【００８４】
更に前記内部導体を、前記試料１３と前記内部導体が対向する部分を除いて外部金属筐体９Ｂで覆い、実施の形態１と同様に回転電極軸４Ｂの両端部分において前記ベアリング３によって外部金属筐体９Ｂと回転電極軸４Ｂを短絡する。
【００８５】
更に、前記外部金属筐体９Ｂは、図１２に示されるように、直径ｄ２で長さ（Ｈ−Ｔ）で、前記回転電極軸４Ｂと同軸形状となる。外部金属筐体９Ｂは、回転電極軸４Ｂの両端部分において前記ベアリング３によって回転電極軸４Ｂへと短絡されるインダクタンス部１９と、円板形状をした回転電極体８Ｂの両側円面に対して間隔Ｔだけ隔てて対向した内径ｄ２、外径ｄ３で前記回転電極体８Ｂの中心軸と同軸のドーナッツ形状の円板によって形成されるコンダクタンス部２０とを有する。更に前記コンデンサ部２０は、前記ドーナッツ形状の円板の内径ｄ２の部分で、前記直径ｄ２のインダクタンス部１９と接続される。
【００８６】
この時前記コンデンサ部２０は、円板形状の回転電極体８Ｂと共にコンデンサを形成し、更に前記インダクタンス部１９は、同軸状に配置された前記回転電極軸４Ｂと共にインダクタンスを形成する。前記コンデンサとインダクタンスとは並列に接続され、前記内部導体と外部金属筐体９Ｂとによって空胴共振器を形成することが出来る。
【００８７】
前記コンデンサとインダクタンスとが適当な値になるように前記寸法ｄ１、ｄ２、ｄ３，Ｈ，ＴおよびＷを設定することにより、用いる電源周波数において共振させることが出来る。
【００８８】
その共振周波数算出法等の共振理論は（２−１）共振理論に述べる。
【００８９】
更に実施の形態１と同様に、前記ベアリング３はハウジング６によって固定され前記ハウジング６は支持台１１によって図示しない反応容器内に設置される。更に前記回転電極体８Ｂ及び回転電極軸４Ｂは、駆動機構１０によって回転する。
【００９０】
更に実施の形態１と同様に、外部金属筺体９Ｂの前記インダクタンス部１９の片側にベアリング３による短絡端から距離ｓだけ離れた位置に同軸導入コネクタ５を有している。前記同軸導入コネクタ５は、インダクタンス部１９の長手方向（矢印Ａ１方向）に移動させる事が出来、前記距離ｓを変化させる事が出来る。前記同軸導入コネクタ５は同軸構造で、前記同軸導入コネクタ５の軸に可動電力供給板７が接続される。前記可動電力供給板７は、前記回転電極軸４Ｂと対向して、距離ｔだけ離れた位置に配置される。前記可動電力供給板７は、可動であり、前記距離ｔを変化させる事が出来る。
【００９１】
ここで前記可動電力供給板７と前記回転電極軸４Ｂとの間で前記距離ｔと電力供給板７の面積とで決定される容量が構成される。その容量をＣ２とし、前記容量Ｃ２は前記距離ｔを変化させる事によって変化させる事が出来る。
【００９２】
そして前記同軸導入コネクタ５に同軸ケーブル１を接続し、前記外部金属筐体９Ｂの内部空間に電力を導入するのである。
【００９３】
ここで、前記同軸ケーブル１の特性インピーダンスは、実施の形態１と同様に５０＋０ｊ［Ω］のものを用いる。しかし前記特性インピーダンスは５０＋０ｊ［Ω］に限定しない。
【００９４】
実施の形態１と同様に、外部金属筐体９Ｂは回転電極体８Ｂと前記試料１３とが対向する部分に開口部１６Ｂを有する。前記開口部１６Ｂにおいて回転電極体８Ｂと前記試料１３とはギャップｇだけ離れて対向する。前記試料１３は試料台１２上に配置され、更に前記試料台１２はテーブル上に配置されている。実施の形態１と同様、前記試料台１２は、外部筐体の開口部１６Ｂ付近の形状に沿った形状を有しており、前記テーブルを駆動させ、前記試料台１２及び前記試料１３を移動させた場合においても等価回路が変化しない様に構成されている。
【００９５】
（電気的動作）
更に実施の形態２の電気的な動作について説明する。電源より伝達した周波数ｆ［Ｈｚ］の高周波電力は、同軸ケーブル１、同軸導入コネクタ５を通じて空胴共振器内に導入される。ここで、（２−１共振理論）に示すように前記寸法ｄ１、ｄ２、ｄ３、Ｈ、ＴおよびＷを適当な値に設定することにより、前記周波数ｆ［Ｈｚ］において共振させることが出来る。
【００９６】
ここで、実施の形態２の場合、共振器の共振周波数ｆ０［Ｈｚ］を電源の周波数ｆ［Ｈｚ］から僅かにずれた状態に設定し、この時前記同軸導入コネクタ５をインダクタンス部１９の長手方向（矢印Ａ１方向）に移動させることにより前記距離ｓを、また前記可動短絡板７を矢印Ａ２方向に移動させることにより前記距離ｔを変化させる事によって、（２−２入力インピーダンス設定理論）に示すように共振器に対する入力インピーダンスを、同軸ケーブル１の特性インピーダンス（＝５０＋０ｊ［Ω］）にあわせインピーダンス整合を行ない、電源に対する反射電力をなくすことが出来る。実施の形態１と同様にインピーダンス整合により電源より入力された高周波電力は共振器内ですべて消費される。
【００９７】
または、前記Ｗを変化させ、かつ適当なｔに調整することにより共振器に対する入力インピーダンスを５０＋０ｊ［Ω］）にあわせる事も出来る。
【００９８】
（２−１  共振理論）
実施の形態２による電力投入機構の等価回路図を図１４に示す。実施の形態２は左右対称形状の為、回転電極軸４Ｂの中央を開放端とし、外部金属筐体９Ｂのコンダクタンス部２０は、円板形状の回転電極体８Ｂの側面とコンデンサを形成し、その片側の容量Ｃ０は、
【００９９】
【数２３】
0003594880.tif 000026
によって与えられる。
ここで、εは前記外部金属筐体９Ｂのコンダクタンス部２０と円板形状の回転電極体８Ｂとの間隔Ｔ中に挿入される誘電体の誘電率である。実施の形態２では誘電体は反応ガスであり、したがってε＝ε０として差し支えない。従って前記容量Ｃ０によるアドミッタンスＹＣ０は、
【０１００】
【数２４】
0003594880.tif 000027
更に前記外部金属筐体９Ｂのインダクタンス部１９は、前記回転電極４Ｂと共にインダクタンスを形成する。そのインピーダンスＺＬ０は実施の形態１と同様に、先端をベアリング３によって短絡された内径ｄ１、外径ｄ２、長さＨの同軸ケーブルである。このため、前記（数３）から（数６）の中のＤをｄ２に、ｄをｄ１にそれぞれ置き換え、特性インピーダンスＺ０及び伝播定数γを（数８）及び（数９）によって求め、最終的に（数１７）に代入し、（数１７）中のｓをＨに置きかえることによって求めることが出来る。従って
【０１０１】
【数２５】
0003594880.tif 000028
但しＺ０’及びγ’は前記（数３）から（数６）中のＤをｄ２に、ｄをｄ１にそれぞれ置き換え、（数８）及び（数９）に代入した時の値である。但し電磁波の媒質は、実施の形態１と同様に反応ガスとし、ε＝ε０としてかまわない。前記インピーダンスＺＬ０が求められた事からアドミッタンスＹＬ０は
【０１０２】
【数２６】
0003594880.tif 000029
従って、前記共振器の共振周波数ｆ０は、
【０１０３】
【数２７】
0003594880.tif 000030
をｆについて解くことによって求めることが出来る。
【０１０４】
実施の形態２に示される空胴共振器は左右対称形状の為、図１２に示される構造の右半分を製作し、共振周波数を測定し、前記（２−１  共振理論）に示される共振周波数計算方式によって共振周波数を計算した結果と比較した表を表３に示す。但し今回の計算は、コンデンサ部分に比誘電率εｒ＝２．２のテフロンを挿入した為、（数２３）中の電磁波の媒質の誘電率εにε＝２．２×ε０を代入した。なおインダクタンス部分１９は電磁波の媒質は反応ガスである為、誘電率εにε＝ε０を代入した。また共振周波数の計算である為、共振器構成材料の抵抗率ρは０としている。
【０１０５】
【表３】
0003594880.tif 000031
表３より実施の形態２に示す構成による共振器はある周波数において共振し、前記共振周波数は計算可能であることが分かる。
【０１０６】
（２−２  入力インピーダンス設定理論）
次にインピーダンス整合方式について以下に示す。図１２に示す実施の形態２に係るプラズマ処理装置２００の等価回路図である図１４中の点８から短絡端Ａ側を見た時のインピーダンスＺ８は、（数２５）と同様に
【０１０７】
【数２８】
0003594880.tif 000032
但しＺ０’及びγ’は前記（数３）から（数６）中のＤをｄ２に、ｄをｄ１にそれぞれ置き換え、（数８）及び（数９）に代入した時の値。但し電磁波の媒質は、実施の形態１と同様に反応ガスとし、ε＝ε０としてかまわない。
【０１０８】
次に、点７から短絡端Ａ側を見た時のインピーダンスＺ７は、容量Ｃ０が（数２３）で与えられていることから、
【０１０９】
【数２９】
0003594880.tif 000033
で与えられている。
【０１１０】
次に、点６から短絡端Ａ側を見た時のインピーダンスＺ６は、プラズマのインピーダンスをＺｐとすると、同様に
【０１１１】
【数３０】
0003594880.tif 000034
更に、点５から短絡端Ａ側見た時のインピーダンスＺ５は、容量Ｃ０が（数２３）で与えられていることから、
【０１１２】
【数３１】
0003594880.tif 000035
更に点４から短絡端Ａ側を見た時のインピーダンスＺ４は、前記Ｚ５によって終端された特性インピーダンスＺ０’、伝播定数γ’の長さ（Ｈ−ｓ）の同軸線路に対する入力インピーダンスである為、
【０１１３】
【数３２】
0003594880.tif 000036
但しＺ０’及びγ’は前記（数３）から（数６）中のＤをｄ２に、ｄをｄ１にそれぞれ置き換え、（数８）及び（数９）に代入した時の値である。
【０１１４】
更に点３から短絡端Ｂ側を見た時のインピーダンスＺ３は、（数２８）と同様に、
【０１１５】
【数３３】
0003594880.tif 000037
で与えられる。
【０１１６】
従って、点２から共振器側を見た時のインピーダンスＺ２は、前記Ｚ３とＺ４の並列回路である為、
【０１１７】
【数３４】
0003594880.tif 000038
従って、前記共振器に対する入力インピーダンスＺ１は、
【０１１８】
【数３５】
0003594880.tif 000039
で与えられる。
図１５及び図１６に、表４に示す寸法条件において、前記距離ｓを変化させた場合の（数３５）の右辺第１項の実部及び虚部の値を示す。ただし、プラズマインピーダンスＺｐの虚部はＩｍ［Ｚｐ］＝−１０００［Ω］とした。
【０１１９】
【表４】
0003594880.tif 000040
図１５から分かる通り、プラズマ抵抗Ｒｐｐが変化した場合においても、外部筐体９Ｂのベアリング３による短絡端から同軸コネクタ５までの距離ｓを変化させることにより、前記（数３５）の右辺第１項の実部を５０［Ω］にすることが出来、更に図１６によりそれぞれのプラズマ抵抗Ｒｐｐの場合において、前記Ｃ２を調整することによって前記（数３５）右辺第１項の虚部を前記（数３５）右辺第２項によって消去し、前記（数３５）のＺ１即ち同軸共振器への入力インピーダンスを５０＋０ｊ［Ω］にすることが出来ることが分かる。
【０１２０】
（２−３  プラズマにおける電力消費効率）
実施の形態１と同様に、本共振器の等価回路が図１４に規定されている為、共振器内部に入射した電力のうち前記局所プラズマにおいて消費される電力の割合、即ち前記実質電力消費効率Ｋを本実施の形態２についても求める。
【０１２１】
表５に示される条件設定において、様々なプラズマ抵抗Ｒｐｐ［Ω］（５００≦Ｒｐｐ≦１００００）に対して前記実質電力消費効率Ｋを求めた結果を図１７に示す。
【０１２２】
【表５】
0003594880.tif 000041
図１７に示される通り、プラズマ部に実際に消費する電力を計算することが出来、更に広い範囲のプラズマ抵抗Ｒｐｐ［Ω］に対して高い実質電力消費効率Ｋを示すことがわかる。
【０１２３】
これは、整合装置と回転電極とを一体化させることにより、定在波を形成する際の高周波電流の経路の長さを短くし、更に整合装置と回転電極とを一体化させると同時に図１２中の回転電極体８Ｂの様な形状を持つ回転電極に対しても図１２中の９Ｂに示されるような外部金属筐体を用いて、容量Ｃ０と同軸によるインダクタンスを持った形状の共振器を用いることにより、構造を簡略化することが可能になり、前記局所プラズマ１４に達するまでの共振器内での高周波電力の反射回数を少なくし、局所プラズマまで電力が容易に達することが可能になった為である。
【０１２４】
（実施の形態３）
（実施の形態３の構成）
実施の形態３に係るプラズマ処理装置３００の構成について図１８および図１９を用いて具体的に説明する。図１８および図１９中、１は同軸ケーブル、２は同軸コネクタ、３はベアリング、４Ｃは回転電極軸、５は同軸導入コネクタ、６はハウジング、７は可動電力供給板、８Ｃは回転電極体、９Ｃは外部金属筐体、１０駆動機構、１１は支持台、１２は試料台、１３は試料、１４は局所プラズマ、１５は反応容器、１６Ｃは開口部、１７はテーブル、１８Ｃは電圧定在波分布である。前記回転電極軸４Ｃと回転電極体８Ｃとをあわせて内部導体と呼ぶ。更に反応容器１５内は加工、成膜など目的に応じた反応ガスが所望の圧力において充填されている。
【０１２５】
本発明の実施の形態３に係るプラズマ処理装置３００は、図１に示される実施の形態１の球形状を持つ前記回転電極体８Ａが、直径Ｄ２、長さＬ３を持つドラム形状を有する回転電極体８Ｃとなったものである。回転電極体８Ｃがドラム形状の為、前記外部金属筐体９Ｃには、ドラム形状の回転電極体８Ｃが試料１３と対向する部分に開口部１６Ｃが設けらる。その他の構成、共振理論は実施の形態１と同じである。この様にする事によりドラム形状を持った回転電極に対しても、実施の形態１と同様に回転電極と共振器とを一体化させる事が出来る。前記共振器内には実施の形態１と同様に、図１８に示されるような定在波分布１８Ｃを発生させる。
【０１２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、マッチング装置で消費される電力に対して、局所プラズマでの実質電力消費量の割合が大きいプラズマ処理装置を提供することができる。
【０１２７】
また本発明によれば、プラズマにおける電力消費を見積もるための等価回路の記述が容易なプラズマ処理装置を提供することができる。
【０１２８】
さらに本発明によれば、最大電界強度の位置を容易に予測することができるプラズマ処理装置を提供することができる。
【０１２９】
本発明による効果について以下に具体的に記載する。
▲１▼  共振器内では、高周波電力が多数回反射を繰り返し、多数の進行波、反射波が互いに強め合い、定在波を形成し、その結果高い電界強度を発生させている。従来技術に示される構成の場合、多数回反射・干渉を繰り返す際、定在波を形成する際の高周波電力の経路が長く、高周波電力は、プラズマよりも共振器を構成する材料の導電率による抵抗により消費されることになる。
【０１３０】
しかし本発明においては、回転電極自体で整合装置中の共振器の一部を構成する事により、定在波を形成する際の高周波電流の経路の長さが短くなり、従って共振器を構成する材料の導電率による電力消費が小さくなり、プラズマ部において消費される電力の割合が高くなる。
【０１３１】
▲２▼  また、本発明に関わる前記特開平９−３１６７０号公報に示される前記回転電極を用いて試料に対してプラズマを発生させる装置は、局所領域に発生した前記プラズマを試料全体に走査させることにより、前記試料の形状加工、成膜を行なう加工法また成膜法の為、反応容器内に設置された試料は試料台及び駆動テーブル機構と共に反応容器内部を移動する。又同時に回転電極を回転させる為の回転駆動機構、回転軸受け、軸受けハウジング等の機構を反応容器内部に有する事になる。従ってその様な複雑な機構を有する装置構成に対して共振器と前記回転駆動機構、回転軸受け、軸受けハウジングを含めた回転電極を一体化させることは非常に困難であり、従来技術においては、反応容器外に共振器を設置し、前記共振器において電源より発振した高周波電力を共振させ、生じた高電界を反応容器内の回転電極に導入する方法が取られていた。
【０１３２】
しかし、本発明の実施の形態１および３によれば、回転電極体及び回転電極軸を前記軸と同軸で円筒形状の金属筐体で全体を覆い、その両者をベアリングによって短絡することにより回転電極自体を整合装置の一部とすることを可能とした。
【０１３３】
本発明の実施の形態２においても、回転電極体が円板形状のような回転電極を備え実施の形態２に示されるような構造をとることにより、前記回転電極体を前記整合装置の一部とすることを可能とした。
【０１３４】
▲３▼  また、前記共振器に内部導体に回転電極を用いた同軸共振器とすることで、構造が簡単になり、電力投入機構を同軸線路によって表現することが可能となり、回転電極、局所プラズマを含めた等価回路記述が可能な電力投入機構を実現することが出来、従ってプラズマにおける電力消費を計算によって見積もることが出来る。
【０１３５】
また、同様に実施の形態２においても、ある容量を持ったコンデンサと、同軸によるインダクタンスを用いて等価回路記述が可能であり、従ってプラズマにおける電力消費を計算によって見積もることが出来る電力投入機構を実現することが出来た。
【０１３６】
▲４▼  実施の形態１及び３に示されるような同軸共振器の場合、前記同軸共振器の中央、また実施の形態２に示される様な形状の場合、回転電極体の最外周部分と、構造が簡単な為、共振器内部の定在波分布を明確化することが出来る。即ち最大電界強度発生位置を予測することが出来、前記最大電界強度発生位置において回転電極と前記試料を対向させることによって回転電極と試料対向部との間の唯一点において局所プラズマを発生させる事が出来、その他の位置で発生することが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係るプラズマ処理装置の構成図。
【図２】実施の形態１に係るプラズマ処理装置の断面ＡＡにおける断面図。
【図３】実施の形態１に係るプラズマ処理装置の同軸共振器の内側から開口部１６Ａ周辺を見た時の図。
【図４】実施の形態１に係るプラズマ処理装置の同軸共帳器の外側から開口部１６Ａ周辺を見た時の図。
【図５】試料の移動による等価回路の変化を防止する方法の説明図。
【図６】試料の移動による等価回路の変化を防止する方法の説明図。
【図７】実施の形態１に係るプラズマ処理装置における同軸共振器の等価回路図。
【図８】実施の形態１に係るプラズマ処理装置における回転電極体８Ａ周辺の等価回路図。
【図９】実施の形態１に係る（数２２）右辺第１項の実部と距離ｓとの関係を示すグラフ。
【図１０】実施の形態１に係る（数２２）右辺第１項の虚部と距離ｓとの関係を示すグラフ。
【図１１】実施の形態１に係る実質電力消費効率Ｋとプラズマ抵抗Ｒｐｐとの関係を示すグラフ。
【図１２】実施の形態２に係るプラズマ処理装置の構成図。
【図１３】実施の形態２に係るプラズマ処理装置の断面ＢＢにおける断面図。
【図１４】実施の形態２に係るプラズマ処理装置における同軸共振器の等価回路図。
【図１５】実施の形態２に係る（数３５）右辺第１項の実部と距離ｓとの関係を示すグラフ。
【図１６】実施の形態２に係る（数３５）右辺第１項の虚部と距離ｓとの関係を示すグラフ。
【図１７】実施の形態２に係る実質電力消費効率Ｋとプラズマ抵抗Ｒｐｐとの関係を示すグラフ。
【図１８】実施の形態３に係るプラズマ処理装置の構成図。
【図１９】実施の形態３に係るプラズマ処理装置の断面ＢＢにおける断面図。
【図２０】従来の技術一例を説明する図。
【図２１】従来の技術他の一例を説明する図。
【符号の説明】
１  同軸ケーブル
２  同軸コネクタ
３  ベアリング
４Ａ  回転電極軸
５  同軸導入コネクタ
６  ハウジング
７  可動電力供給板
８Ａ  回転電極体
９Ａ  外側金属筐体
１０  駆動機構
１１  支持台
１２  試料台
１３  試料
１４  局所プラズマ
１５  反応容器
１６Ａ  開口部
１７  テーブル
１８Ａ  電圧定在波分布
４Ｂ  回転電極軸
８Ｂ  回転電極体
９Ｂ  外部金属筐体
１６Ｂ  開口部
１９  インダクタンス部
２０  コンダクタンス部
４Ｃ  回転電極軸
８Ｃ  回転電極体
９Ｃ  外部金属筐体
１６Ｃ  開口部
１８Ｃ  電圧定在波分布
１０１  加工電極
１０２  試料
１０３  高周波電源
１０３ａ  同軸ケーブル
１０４  マッチング装置
１０５  送り駆動機構
１０６  回転駆動機構
１０７  制御装置
１０８  ギャップ測定装置
１０９  無端状部分
１０９ａ  無端状部分ａ
１０９ｂ  無端状部分ｂ
１１０  加工進行部
１１１  表面
１１２  支持枠
１１３  絶縁体
１１４  載置台
１１６  局所プラズマ
１１７  回転電極軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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