(57)【要約】【課題】  複数本のボトルの処理を可能とするとともに、ボトルの内面全体に良質な薄膜を形成可能とする。【解決手段】  チャンバ１１ａにマイクロ波を供給する同軸導波管２３ａと、チャンバ１１ａの内部に原料ガスを供給するガスノズル１２と、チャンバ１１ａが載置された基台１３ａとを備え、同軸導波管２３ａが、内部導体２３ａ−２を有し、ガスノズル１２が、内部導体２３ａ−２の中心軸からずれた位置に配置された。【選択図】    図１
2011117076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバにマイクロ波を供給する同軸導波管と、
前記チャンバの内部に原料ガスを供給するガスノズルと、
前記チャンバが載置された基台とを備え、
前記同軸導波管が、内部導体を有し、
前記ガスノズルが、前記内部導体の中心軸からずれた位置に配置された
ことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記内部導体が、前記チャンバの天板部の貫通孔を通って挿入され、
前記内部導体の先端が、前記ガスノズルの先端よりも下方に位置した
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記内部導体が、前記チャンバの天板部の貫通孔を通って挿入され、
前記内部導体の先端が、前記基台の上面に達した
ことを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記内部導体が、前記基台の貫通孔から前記チャンバの内部へ向かって挿入された
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記内部導体が、前記チャンバの天面に達する長さを有した
ことを特徴とする請求項４記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記ガスノズルを複数本備えた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記複数本のガスノズルが、前記内部導体の中心軸を対称軸として回転対称に配置された
ことを特徴とする請求項６記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項８】
複数本の前記ガスノズルが、
前記基台の貫通孔から前記チャンバの内部へ向かって挿入された一又は二以上のガスノズルと、
前記チャンバの天板部の貫通孔から前記チャンバの内部へ向かって挿入された一又は二以上のガスノズルとを有した
ことを特徴とする請求項６又は７記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項９】
前記チャンバの内壁に中子を設けた
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１０】
チャンバ内に載置された対象物に所定の処理を行うマイクロ波プラズマ処理方法であって、
前記チャンバの中心軸からずれた位置に配置されたガスノズルから前記チャンバ内に原料ガスを供給する工程と、
前記チャンバの中心軸に配置された内部導体を有する同軸導波管を介して前記チャンバ内にマイクロ波を供給してプラズマを発生させる工程とを有した
ことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部空間で処理を実行するチャンバを備えたマイクロ波プラズマ処理装置、及び、そのチャンバ内にマイクロ波を導入してプラズマを発生させ所定の処理を実行するマイクロ波プラズマ処理方法に関し、特に、同軸導波管を介してマイクロ波を導入するマイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波プラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学蒸着法（ＣＶＤ）は、常温では反応の起こらない処理用ガスを用いて、高温雰囲気での気相成長により、処理対象物の表面に反応生成物を膜状に析出させる技術であり、半導体の製造、金属やセラミックの表面改質やコーティング等に広く採用されている。
最近では、ＣＶＤでも低圧プラズマＣＶＤにおけるプラスチック容器の表面コーティングとして、特に、ガスバリア性の向上にも応用されている。
【０００３】
プラズマＣＶＤは、プラズマを利用して薄膜成長を行うものであり、基本的には、減圧下において処理用ガスを含むガスを高電界の電気的エネルギーで放電させることにより、解離、結合して生成した物質を、気相中又は処理対象物上で化学反応させることによって、処理対象物上に堆積させる方法である。
プラズマ状態は、グロー放電、コロナ放電、アーク放電などによって実現されるものであり、たとえば、グロー放電の方式としては、直流グロー放電を利用する方法、高周波グロー放電を利用する方法（高周波プラズマＣＶＤ）、マイクロ波放電を利用する方法（マイクロ波プラズマＣＶＤ）などが知られている。
【０００４】
これらの中で、マイクロ波プラズマＣＶＤは、装置の構成を極めて簡略化でき、また、装置内での減圧の程度も、プラスチック容器の内面を処理する場合には、マイクロ波放電がプラスチック容器内のみに発生するようにすればよいので、装置内全体を高真空に維持する必要がなく、操作の簡便さ、及び生産性の点で優れている。
【０００５】
ところで、マイクロ波プラズマＣＶＤでは、マイクロ波発振器などにより生成されたマイクロ波が、中空導波管あるいは同軸導波管などを介して、処理対象物が収められたチャンバへ送られる。
ここで、中空導波管は、断面が矩形又は円形に形成された金属製の管である。管内は、中空のため、マイクロ波は、ＴＥモード（Transverse  Electric  mode）又は、ＴＭモード（Transverse  Magnetic  mode）で伝搬する。
一方、同軸導波管は、管状の外部導体と、棒状又は管状の内部導体が同軸上に配置されたものである。この構成により、マイクロ波は、ＴＥＭモード（Transverse  Electromagnetic  mode）で伝搬する。
【０００６】
また、中空導波管と同軸導波管とを接続する場合には、同軸導波管変換器が用いられる。
同軸導波管変換器は、例えば中空矩形導波管により伝搬されてきたＴＥモードのマイクロ波を、ＴＥＭモードのマイクロ波に切り換えて、同軸導波管へ送る。
【０００７】
これら中空導波管、同軸導波管変換器、同軸導波管を用いて、マイクロ波をチャンバへ伝搬させる技術が提案されている。
例えば、天面及び下面が封止された円筒型容器と、その天面の中央部から該円筒型容器の内部へ挿入された同軸導波管の内部導体と、その円筒型容器の下面の中央部から該円筒型容器の内部へ挿入されたガス供給管とを有し、それら内部導体とガス供給管が同一軸上に配置された構成となっているものがある（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００８】
この技術によれば、内部導体及びガス供給管と円筒型容器により同軸共振器が構成されるので、この同軸共振器へのマイクロ波エネルギーの結合の損失を低下させることができる。また、マイクロ波エネルギーによる円筒型容器内における電磁界の分布を常に安定した状態にて均一とすることができる。これにより、円筒型容器内における原料ガスのプラズマ強度を均一にでき、プラスチック容器の内面に厚さの均一な薄膜を形成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１５２４１８号公報
【特許文献２】特開２００７−２１７７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１、２に記載の技術においては、次のような問題があった。
例えば、処理対象物がボトルの場合、チャンバの内部には、そのボトルの内部へ反応ガスを供給するためのガスノズルが設置されるが、このガスノズルは、同軸導波管の内部導体の中心軸を延長したときに、この延長軸上に一本のみ設置されていた。
このため、ボトルは、チャンバ内に一本しか載置することができず、複数本のボトルを同時に処理することができなかった。
【００１１】
また、同軸導波管の内部導体の中心軸を延長したときのこの延長軸上にガスノズルが一本のみ設置された場合は、内部導体とガス供給管との間（ボトルが倒立載置されているときは、このボトルの底面）だけでしかプラズマが発生しなかった。これにより、ボトルの底面でしか薄膜が形成されず、問題となっていた。
【００１２】
本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、複数本のボトルの処理を可能とするとともに、ボトルの内面全体に良質な薄膜を形成可能とするマイクロ波プラズマ処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的を達成するため、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置は、チャンバにマイクロ波を供給する同軸導波管と、チャンバの内部に原料ガスを供給するガスノズルと、チャンバが載置された基台とを備え、同軸導波管が、内部導体を有し、ガスノズルが、内部導体の中心軸からずれた位置に配置された構成としてある。
【００１４】
また、本発明のマイクロ波プラズマ処理方法は、チャンバ内に載置された対象物に所定の処理を行うマイクロ波プラズマ処理方法であって、チャンバの中心軸からずれた位置に配置されたガスノズルからチャンバ内に原料ガスを供給する工程と、チャンバの中心軸に配置された内部導体を有する同軸導波管を介してチャンバ内にマイクロ波を供給してプラズマを発生させる方法としてある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波プラズマ処理方法によれば、ガスノズルが内部導体の中心軸からずれた位置に配置されることから、そのガスノズルを複数本配置することができる。これにより、ボトルへの成膜処理についても複数本同時に行うことができる。
また、ガスノズルが内部導体の中心軸からずれた位置に配置されることから、その内部導体の長さを自由に選択できる。そして、この内部導体の長さを長くすることで、ボトルの内面全体に良質な薄膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態におけるマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す正面断面図である。
【図２】第一実施形態において、チャンバ部分の構成を示す上面断面図であって、（ｉ）は、二本のボトルを収納可能なチャンバの構成を示す図、（ii）は、三本のボトルを収納可能なチャンバの構成を示す図、（iii）は、四本のボトルを収納可能なチャンバの構成を示す図である。
【図３】第一実施形態において、複数本のボトルを処理可能なチャンバに対し、それよりも少ない本数のボトルが収納されたチャンバの構成を示す上面断面図である。
【図４】第一実施形態において、胴部の断面形状が方形のボトルを収納可能なチャンバの構成を示す上面断面図である。
【図５】第一実施形態において、胴部の断面形状が長方形のボトルを二本収納可能なチャンバの構成を示す上面断面図であって、（ｉ）は、ボトルの胴部断面の長手方向の延長線上にチャンバの中心軸が位置するようにボトルを配置した構成、（ii）は、ボトルの胴部断面の短手方向の延長線上にチャンバの中心軸が位置するようにボトルを配置した構成を示す。
【図６】第一実施形態において、胴部の断面形状が長方形のボトルを四本収納可能なチャンバの構成を示す上面断面図であって、（ｉ）は、ボトルの胴部断面の長手方向の延長線上にチャンバの中心軸が位置するようにボトルを配置した構成、（ii）は、ボトルの胴部断面の短手方向の延長線上にチャンバの中心軸が位置するようにボトルを配置した構成を示す。
【図７】第一実施形態において、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第一実施形態において、内部導体の長さを変えたときのボトル内面の膜厚分布を示すグラフである。
【図９】第一実施形態において、内部導体の長さを変えたときのチャンバ内の電界分布を示す解析図である。
【図１０】第一実施形態において、高さの高いチャンバの内径を変えたときのチャンバ内の電界分布を示す解析図である。
【図１１】本発明の第二実施形態におけるマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す正面断面図である。
【図１２】第二実施形態において、内部導体の長さを変えたときのチャンバ内の電界分布を示す解析図である。
【図１３】本発明の第三実施形態におけるマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す正面断面図である。
【図１４】図１３に示すマイクロ波プラズマ処理装置におけるチャンバ内の電界分布を示す解析図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波プラズマ処理方法の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
［第一実施形態］
まず、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波プラズマ処理方法の第一実施形態について、図１を参照して説明する。
同図は、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す正面断面図である。
【００１９】
（１）全体構成
同図に示すように、マイクロ波プラズマ処理装置１ａは、処理室１０ａと、導波部２０ａとを備えている。
処理室１０ａは、チャンバ１１ａと、ガスノズル１２と、基台１３ａとを有している。
チャンバ１１ａは、ほぼ円筒形状に形成されており、その円筒形状の二つの円形面がそれぞれ上面と下面になるように、基台１３ａの上面１３−１に載置されている。
なお、チャンバ１１ａの形状は、特に円筒である必要はなく、設備仕様に応じて矩形等の形状でもよい。
【００２０】
ガスノズル１２は、ボトルの内部に処理用ガスを送るためのパイプ状の部材である。このガスノズル１２は、基台１３ａに上下方向に穿設された貫通孔１３−２を通して立設されている。
ボトルは、基台１３ａの上面１３−１に倒立状態で載置される。また、ボトルは、その中心軸にガスノズル１２が位置するように載置される。このため、ボトルは、最大で、ガスノズル１２と同じ数だけ載置することができる。
【００２１】
これらガスノズル１２及びボトルの配置を、図２（ｉ）〜（iii）に示す。
同図（ｉ）〜（iii）は、マイクロ波プラズマ処理装置１ａを上方からみたときの断面図（同図（iii）については、図１のＩ−Ｉ断面図）である。
同図（ｉ）〜（iii）に示すように、ガスノズル１２は、複数本設けられている。例えば、同図（ｉ）においては二本、同図（ii）においては三本、同図（iii）においては四本設けられている。
また、これら複数本のガスノズル１２は、チャンバ１１ａの中心軸１１−１からずらした位置に配置してある。さらに、それら複数本のガスノズル１２は、チャンバ１１ａの中心軸１１−１を対称軸とする回転対称で配置されている。
【００２２】
また、ボトルは、ガスノズル１２が設けられた位置に倒立状態で載置される。このため、ボトルは、チャンバ１１ａの内部に複数本載置することができる。そして、複数本のボトルは、ガスノズル１２と同様、チャンバ１１ａの中心軸１１−１を対称軸とする回転対称で配置されている。
このように配置することで、ガスノズル１２及びボトルは、同軸導波管２３ａの内部導体２３ａ−２（後述）からの距離がそれぞれ同じになる。これにより、ボトル周辺の電界分布がそれぞれ等しくなって、ボトルに形成される薄膜の膜厚を均一にすることができる。
【００２３】
基台１３ａは、マイクロ波プラズマ処理装置１ａの基礎部分である。
この基台１３ａには、上下方向に穿設された貫通孔である排気部１３−３が設けられている。また、排気部１３−３には、真空ポンプ（図示せず）が接続されている。この真空ポンプを動作させることで、排気部１３−３を介してチャンバ１１ａの内部の空気を排気することができ、チャンバ１１ａの内部を所定の真空度まで下げることができる。なお、所定の真空度とは、供給されるマイクロ波エネルギーにより原料ガスがプラズマ化する程度の真空度という。
【００２４】
導波部２０ａは、中空導波管２１と、同軸導波管変換器２２と、同軸導波管２３ａとを有している。
中空導波管２１は、断面が矩形又は円形に形成された筒型の導波管である。この中空導波管２１の一端には、マイクロ波発振器やインピーダンス整合器、アイソレータ（いずれも図示せず）などが接続されており、他端には、同軸導波管変換器２２が接続されている。
【００２５】
マイクロ波発振器は、例えば、マグネトロンにより、所定の発振周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）でマイクロ波を生成し出力する。
インピーダンス整合器は、負荷とのインピーダンスを調整する。このインピーダンス整合器には、例えば、スリースタブチューナや、Ｅ−Ｈチューナなどがある。
【００２６】
同軸導波管変換器２２は、中空導波管側接続部２２−１と、同軸導波管側接続部２２−２とを有している。
中空導波管側接続部２２−１は、中空導波管２１に接続されており、その中空導波管２１からマイクロ波を受ける。
同軸導波管側接続部２２−２は、同軸導波管２３ａに接続されており、その同軸導波管２３ａへマイクロ波を送る。
この同軸導波管変換器２２では、中空導波管２１から送られてきたマイクロ波の伝送モードを、ＴＥモードあるいはＴＭモードからＴＥＭモードに変換して同軸導波管２３ａへ送る。
【００２７】
同軸導波管２３ａは、同軸導波管変換器２２とチャンバ１１ａの天板部１１ａ−２との間を接続しており、同軸導波管変換器２２から送られてきたマイクロ波をチャンバ１１ａの内部へ供給する。
この同軸導波管２３ａは、外部導体２３ａ−１と、内部導体２３ａ−２とを有している。
外部導体２３ａ−１は、円筒形状に形成されており、同軸導波管変換器２２の同軸導波管側接続部２２−２とチャンバ１１ａの天板部１１ａ−２との間を接続する。これにより、同軸導波管変換器２２の内部中空部分とチャンバ１１ａの内部中空部分が、外部導体２３ａ−１の内部中空部分及び天板部１１ａ−２の貫通孔１１ａ−３を介して連通する。
【００２８】
この外部導体２３ａ−１の内部には、真空隔壁２３−３が設けられている。
真空隔壁２３−３は、チャンバ１１ａが真空状態（減圧状態）になった場合に、この真空状態がマイクロ波発振器（図示せず）まで及ばないように防御する隔壁である。また、真空隔壁２３−３は、チャンバ１１ａの真空状態を維持しつつ、中空導波管２１及び同軸導波管変換器２２を伝搬してきたマイクロ波をチャンバ１１ａへ送る。
【００２９】
内部導体２３ａ−２は、棒状又は筒状に形成されており、外部導体２３ａ−１の内部に、この外部導体２３ａ−１と同軸で配置されている。
また、内部導体２３ａ−２は、一端が、同軸導波管変換器２２の内部壁面に接続されており、他端が、チャンバ１１ａの天板部１１ａ−２の中央に穿設された貫通孔１１ａ−３を通って、チャンバ１１ａの内部に達している。
【００３０】
このように、内部導体２３ａ−２は、一のチャンバ１１ａに対して一本のみ設けられている。
なお、内部導体２３ａ−２の長さについては、後記の「（２−１）内部導体の長さ、及び、内部導体とガスノズルとの関係」で説明する。
また、内部導体２３ａ−２は、図２（ｉ）〜（iii）に示すように、チャンバ１１ａの中心軸１１−１と同軸で配置することが望ましい。
【００３１】
（２）詳細構成
次に、マイクロ波プラズマ処理装置の詳細な構成について、説明する。
（２−１）内部導体の長さ、及び、内部導体とガスノズルとの関係
図１、図２に示すように、内部導体２３ａ−２とガスノズル１２は、それぞれの中心軸が一直線上に位置しないように、ずらして配置してある。ここで、内部導体２３ａ−２は、チャンバ１１ａの中心軸１１−１上に配置されるので、ガスノズル１２は、その中心軸１１−１からずれた位置に配置される。これにより、基台１３ａの中央にはガスノズル１２とボトルが存在しなくなるので、内部導体２３ａ−２を従来よりも長くすることができる。
【００３２】
この内部導体２３ａ−２のチャンバ内での長さＬ（図１参照）は、次式で定めた長さとするのが望ましい。
Ｌ＝（λ／２）×ｎ＋α                          ・・・（式１）
なお、λは、真空中におけるマイクロ波波長、ｎは、１以上の整数、αは、設計上付加すべき長さを表す。
実施例１で後述するが、内部導体２３ａ−２の周囲に、λ／２（≒６０ｍｍ）毎に強電界部分が発生する。
さらに、内部導体２３ａ−２の先端とガスノズル１２の先端との位置関係が重要であり、内部導体２３ａ−２の先端が、少なくともガスノズル１２の先端よりも下方に位置する長さとすることが望ましく、特に内部導体２３ａ−２の先端が基台１３ａの上面１３−１に接触するところまで内部導体２３ａ−２を長くしたときは、ガスノズル１２の周囲の電界が強くなる。しかも、ガスノズル１２の根元付近での電界集中が強くなるため、ボトルの全体でプラズマが発光し、特にボトルの上部の膜厚が増加する。
【００３３】
一方、内部導体２３ａ−２の先端がガスノズル１２の先端より上方に位置しているときは、ガスノズル１２の周囲の電界と根元付近の電界集中が弱くなり、ボトルの周囲でプラズマが発光しなくなる。このため、ボトルの上部（口部に近い方）に膜が形成されなくなる。
なお、内部導体２３ａ−２の中心軸からずらした後のガスノズル１２は、当該ガスノズル１２の中心軸が、内部導体２３ａ−２の中心軸に対して平行となるように配置される。つまり、ガスノズル１２をずらす方向は、内部導体２３ａ−２の中心軸に対して直交方向であり、ガスノズル１２を任意の方向に回転又は回動させることはない。
また、この内部導体２３ａ−２の長さと膜厚との関係について、発明者は、実験を行った。この実験の内容は、（実施例１）として後述する。
【００３４】
（２−２）ガスノズル及びボトルの本数
図１、図２（ｉ）〜（iii）に示すように、内部導体２３ａ−２とガスノズル１２は、それぞれの中心軸が重ならないように、ずらして配置してある。これにより、ガスノズル１２の本数を増やすことができ、ボトルの数を増やすことができる。
例えば、ガスノズル１２と内部導体２３ａ−２が同一軸上にある場合には、ガスノズル１２は、一本しか配置できないことから、ボトルも一本しか配置できない。つまり、一回の成膜処理で成膜できるボトルの数は、一本となる。
これに対し、本実施形態のガスノズル１２は、前述したように、内部導体２３ａ−２の中心軸からずらして配置してある。このため、ガスノズル１２は、複数本の配置が可能となり、これにともなって、ボトルも複数本を配置できる。これにより、一回の成膜処理で複数本のボトルに対し同時に薄膜を形成できる。
【００３５】
なお、図２（ｉ）に示すように、ガスノズル１２が二本配置されたマイクロ波プラズマ処理装置１ａにおいては、図３（ｉ）に示すように、ボトルを一本のみ載置して、成膜処理を行うことも可能である。この場合でも、安定したプラズマ発光が起こる。
また、図２（ii）に示すように、ガスノズル１２が三本配置されたマイクロ波プラズマ処理装置１ａにおいては、図３（ii）に示すように、ボトルを二本（又は一本のみ）載置して、成膜処理を行うことも可能である。
【００３６】
さらに、図２（iii）に示すように、ガスノズル１２が四本配置されたマイクロ波プラズマ処理装置１ａにおいては、図３（iii）に示すように、ボトルを二本（又は一本や三本）載置して、成膜処理を行うことも可能である。
【００３７】
（２−３）ボトルの形状と中子
図１、図２（ｉ）〜（iii）においては、胴部の断面形状が円形に形成されたボトルが、チャンバ１１ａの内部に載置してある。
ただし、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１ａが成膜対象とするボトルの胴部の断面形状は、円形に限るものではなく、例えば、方形や扁平であってもよい。
【００３８】
ここで、ボトルの胴部の断面形状が円形や方形の場合には、図２、図４に示すように、それらボトルの側面とチャンバ１１ａの内壁１１−５との間隔がほぼ同じにすることが望ましい。つまり、チャンバ１１ａの内壁１１−５が、ボトルの形状に相似した形状となっているほうが、良質かつ均質の薄膜を形成できる。
これに対し、胴部の断面形状が扁平に形成されたボトルを載置すると、図５、図６に示すように、チャンバ１１ａの内壁１１−５とボトル断面長手側面の間が離間してしまう。
そこで、その内壁１１−５のうちボトル断面長手側面に対向する部分に中子１１−６を取り付ける。これにより、ボトル断面長手側面と中子１１−６との間隔が、ボトル断面短手側面とチャンバ１１ａの内壁１１−５との間隔とほぼ同一となり、ガスノズル１２の周囲に強電界部分を発生させ、ボトル全体に均一な膜厚で、良質かつ均質な薄膜を形成できる。
なお、中子１１−６については、特開２００５−２９０５０７号に記載の「プラズマ蒸着装置及びプラズマ蒸着方法」に開示されている。
【００３９】
中子１１−６は、図５（ｉ），（ii）、図６（ｉ），（ii）に示すように、ボトルの側面とチャンバ１１ａの内壁１１−５との間で最も離間した部分に設けることが好ましい。
なお、図５（ｉ），（ii）は、ガスノズル１２を二本備えたマイクロ波プラズマ処理装置１ａの構成、図６（ｉ），（ii）は、ガスノズル１２を四本備えたマイクロ波プラズマ処理装置１ａの構成である。
【００４０】
（２−４）チャンバの内径
チャンバ１１ａの内径とは、チャンバ１１ａの内部空間の直径をいう。また、複数本のボトルを処理する場合は、各１本のボトルに対応する内部空間の直径をいう。具体的には、図２（iii）に示す長さＤをいう。
このチャンバ１１ａの内径の大小によって、電界分布が異なる。
例えば、内径が小さいときは、内部導体２３ａ−２へ電界が集中するようになり、ガスノズル１２の周囲に、強電界部分が生じなくなる。一方、内径が大きいときは、ガスノズル１２の周囲に電界が集中するようになる。
このため、チャンバ１１ａの内径は、大きい方が良いが、必要以上に大きくなるとボトルとチャンバ壁との間隔が広くなり、膜質の低下を招く。好ましくは、ボトルとチャンバ壁が５〜５０ｍｍ程度がよい。
【００４１】
（２−５）ガスノズルの長さ
ガスノズル１２の長さは、特開２００５−６８４７１に記載の「プラズマＣＶＤ法による蒸着膜の形成に用いるプラズマ処理用ガス供給部材及び該ガス供給部材を用いての蒸着膜の形成方法」に開示されている。
【００４２】
すなわち、ガスノズル１２の長さＮは、次式で定めた長さとするのが望ましい。
Ｎ＝（λ／２）×ｎ＋α                      ・・・（式２）
なお、λは、真空中におけるマイクロ波波長、ｎは、１以上の整数、αは、設計上付加すべき長さを表す。
式２から、例えば、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合、λ／２（≒６０ｍｍ）ごとに、ガスノズル１２の周囲に強電界部分が発生することがわかる。
【００４３】
（２−６）中空導波管の長さ
中空導波管２１は、内部でマイクロ波を伝搬させることから、マイクロ波の波長に応じた長さとする。
これにより、中空導波管２１の管内波長のλｇ／２ごとに、ガスノズル１２の周囲に強電界部分を発生させることができる。例えば、９６ｍｍ×２７ｍｍの中空断面形状の矩形導波管を用いた場合、λｇ／２≒７９ｍｍとなる。
【００４４】
（２−７）同軸導波管の長さ
同軸導波管２３ａは、内部でマイクロ波を伝搬させることから、マイクロ波の波長に応じた長さとする。
これにより、同軸導波管２３ａの管内波長のλｇ／２（≒６０ｍｍ）ごとに、ガスノズル１２の周囲に強電界部分を発生させることができる。
【００４５】
（３）マイクロ波プラズマ処理方法
次に、マイクロ波プラズマ処理装置の操作手順（マイクロ波プラズマ処理方法）について、図７を参照して説明する。
【００４６】
準備段階として、基台１３ａの上面１３−１において、ガスノズル１２が、同軸導波管２３ａの内部導体２３ａ−２の中心軸からずれた位置に複数立設されている。これらガスノズル１２が立設した位置のそれぞれに、ボトルが口部を下にして倒立して載置される（ボトル載置工程、ステップ１０）。
次いで、天板部１１ａ−２がチャンバ１１ａの上方開口部を閉塞するように載置され、チャンバ１１ａを密封状態にする。
続いて、真空ポンプ（図示せず）を動作させて、チャンバ１１ａの内部を減圧状態にする（チャンバ内真空処理工程、ステップ１１）。
さらに、ボトル内部を減圧状態にする（ボトル内真空処理工程、ステップ１２）。
減圧状態になると、処理用ガスが、ガスノズル１２を通して、ボトルの内部に導入される（処理用ガス導入工程、ステップ１３）。
【００４７】
所定量の処理用ガスが供給されると、次に、成膜段階として、マイクロ波発振器（図示せず）から出力されたマイクロ波が、中空導波管２１、同軸導波管変換器２２、同軸導波管２３ａを伝搬して、チャンバ１１ａの内部に導入される（マイクロ波導入工程、ステップ１４）。
チャンバ１１ａに導入されたマイクロ波は、処理用ガスを高エネルギー状態にし、プラズマ状態にする。プラズマ化された処理用ガスは、ボトルの内面に作用し堆積することにより被覆膜を形成する（成膜工程、ステップ１５）。
【００４８】
（４）実施例
次に、マイクロ波プラズマ処理装置の実施例について、説明する。
（実施例１）
内部導体２３ａ−２の長さと膜厚との関係について、発明者は、実験を行った。
装置は、図１に示す構造のマイクロ波プラズマ処理装置１ａを用いた。なお、収納するボトルの数は、４本とした。
内部導体２３ａ−２は、長さが３０ｍｍ、１７０ｍｍ、２６０ｍｍ、２７１ｍｍのものをそれぞれ用意した。なお、各長さは、図１に示す「Ｌ」の部分の長さ、すなわち、チャンバ１１ａの天面１１−４から内部導体２３ａ−２の先端までの長さを表している。また、「２７１ｍｍ」は、内部導体２３ａ−２の先端が基台１３ａの上面１３−１に接触するときの長さである。
【００４９】
それら長さの異なる内部導体２３ａ−２をそれぞれ取り付けるたびに、ボトルの成膜処理を行った。前述したマイクロ波プラズマ処理装置の操作手順のもと、蒸着時に必要な反応性ガス（酸素３０ｓｃｃｍ、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）３ｓｃｃｍ）を導入し、所定の圧力（ボトル内真空度８Ｐａ以下、処理室内（ボトル外）真空度約３０００Ｐａ）となったところで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入し、６秒間のプラズマ蒸着を行った。
【００５０】
そして、成膜処理後、チャンバ１１ａの天板部１１ａ−２を開放してボトルを取り出し、ボトルの底部から所定の高さごとに膜厚を測定した。
測定は、ペットボトルの底面からの高さ１５ｍｍ、４５ｍｍ、７５ｍｍ、１０５ｍｍ、１３５ｍｍ、１６５ｍｍのところを切り出し、各測定部位の膜中Ｓｉ量を、株式会社リガク製の蛍光Ｘ線装置を用いて測定し、検量線から膜厚に換算することにより、膜厚分布を測定した。
【００５１】
この測定結果を図８に示す。
同図において、横軸は、ボトルの底部からの高さ［ｍｍ］、縦軸は、膜厚［ｎｍ］を表している。
同図に示すように、内部導体２３ａ−２の長さが短いものよりも長いものの方が、ボトルの膜厚が増加することがわかった。特に、ボトルの上部では、膜厚の増加が顕著となっていた。
【００５２】
また、内部導体２３ａ−２の長さが２７１ｍｍの場合、すなわち、内部導体２３ａ−２の先端が基台１３ａの上面１３−１に接触している場合には、膜厚が最も厚くなった。
さらに、内部導体２３ａ−２の先端がボトルの底面よりも下方に位置する場合、具体的には、内部導体２３ａ−２の長さが２７０ｍｍ〜９０ｍｍの場合（図８においては、２６０ｍｍと１７０ｍｍの場合）では、ボトルの全体にわたって、十分な膜厚の薄膜が形成された。
【００５３】
これに対し、内部導体２３ａ−２の先端がボトルの底面よりも上方に位置する場合、具体的には、内部導体２３ａ−２の長さが９０ｍｍ以下の場合（図８においては、３０ｍｍの場合）では、ボトルの下部で薄膜が形成されるものの、上部では薄膜がほとんど形成されなかった。
なお、長さが２０ｍｍの内部導体２３ａ−２についても、前記の条件で実験を行った。しかし、この場合は、プラズマ発光が起こらず、成膜されなかった。
【００５４】
また、発明者は、内部導体２３ａ−２の長さと、チャンバ１１ａの内部における電界分布との関係について、解析を行った。
解析とは、パーソナルコンピュータにより専用のシミュレーションプログラムを起動し、所定の条件を入力して、チャンバ１１ａの内部の電界分布を調べることをいう。
【００５５】
解析の条件は、次のようにした。
（条件）
内部導体２３ａ−２の長さ：２０ｍｍ、８０ｍｍ、１４０ｍｍ、２００ｍｍ、２６０ｍｍ、２７１ｍｍ
チャンバ１１ａの内径：８０φ
チャンバ１１ａの高さ：２７１ｍｍ
ガスノズル１２の長さ：１８５ｍｍ
ガスノズル１２の各間のピッチ：８０ｍｍ
ボトルの数：４
なお、２０ｍｍ、８０ｍｍ、１４０ｍｍ、２００ｍｍ、２６０ｍｍの各間は、λ／２（≒６０ｍｍ）となっている。
【００５６】
この解析の結果を、図９に示す。
同図に示すように、内部導体２３ａ−２の長さが、λ／２（≒６０ｍｍ）毎に強電界部分が発生した。
内部導体２３ａ−２の先端がガスノズル１２の先端部よりも下方に位置する場合、例えば、内部導体２３ａ−２の長さが２６０ｍｍや２００ｍｍの場合には、内部導体２３ａ−２の周囲にて、強電界部分が発生した。また、内部導体２３ａ−２の長さが長いほどガスノズル１２の周囲の電界が強くなる傾向にあり、最終的には、内部導体２３ａ−２の長さが２７１ｍｍの場合（内部導体２３ａ−２の先端が基台１３ａの上面１３−１に接触している場合）には、ガスノズル１２の周囲の電界が強くなっていた。特に、ガスノズル１２の根元付近での電界集中が強くなるために、ボトルの全体でのプラズマ発光を確認した。
【００５７】
さらに、内部導体２３ａ−２の先端がガスノズル１２の先端部よりも上方に位置する場合、例えば、内部導体２３ａ−２の長さが８０ｍｍや２０ｍｍの場合には、ガスノズル１２の周囲にはほとんど強電界部分の発生が見られなくなった。このため、８０ｍｍでは、ボトル底部のみの発光で、２０ｍｍでは、プラズマ発光ができなかった。
【００５８】
（実施例２）
チャンバ１１ａの内径と電界分布との関係について、発明者は、解析を行った。
解析の条件は、次のようにした。
（条件）
チャンバ１１ａの内径：８０φ、７０φ、６０φ
チャンバ１１ａの高さ：２７１ｍｍ
ガスノズル１２の長さ：１８５ｍｍ
ガスノズル１２の各間のピッチ：８０ｍｍ
ボトルの数：４
内部導体２３ａ−２の長さ：２７１ｍｍ
【００５９】
この条件下で、チャンバ１１ａの内壁の径８０φ、７０φ、６０φのそれぞれについて、チャンバ１１ａの内部の電界分布を解析した。
その結果を、図１０（i-1）〜（i-3）に示す。
図１０（i-1）〜（i-3）は、前述の条件で行った場合におけるチャンバ１１ａの内部の電界分布を示す解析図である。
【００６０】
図１０（i-1）〜（i-3）に示すように、内径Ｄが小さくなると、内部導体２３ａ−２へ電界が集中するようになり、ガスノズル１２の周囲に、強電界部分が生じなくなっていた。
これに対し、内径Ｄが大きくなると、ガスノズル１２の周囲に電界が集中するようになっていた。
このため、内径Ｄは、大きい方が良いことがわかったが、内径Ｄを必要以上に大きくした場合、ガスノズル１２の周囲に電界が集中しなくなり、プラズマ発光不良によって、膜厚分布が不均一となる。
【００６１】
［第二実施形態］
次に、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波プラズマ処理方法の第二の実施形態について、図１１を参照して説明する。
同図は、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す正面断面図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、チャンバに対する導波部の位置が相違する。すなわち、第一実施形態では、チャンバの天板部の上方に導波部が取り付けられていたのに対し、本実施形態では、基台の下方に導波部が取り付けられている。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図１１において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６２】
（１）基本構成
図１１に示すように、マイクロ波プラズマ処理装置１ｂは、処理室１０ｂと、導波部２０ｂとを備えている。
ここで、処理室１０ｂは、チャンバ１１ｂと、ガスノズル１２と、基台１３ｂとを有している。
チャンバ１１ｂの上面には、天板部１１ｂ−２が載置されている。この天板部１１ｂ−２には、第一実施形態の天板部１１ａ−２に穿設されていたような貫通孔がない。これは、同軸導波管２３ｂの内部導体２３ｂ−２が、天板部１１ｂ−２からではなく、基台１３ｂから通されるためである。
【００６３】
基台１３ｂの中央には、上下方向に貫通孔（中央貫通孔）１３−４が穿設されている。そして、この中央貫通孔１３−４には、内部導体２３ｂ−２が通されている。
また、基台１３ｂには、中央貫通孔１３−４の他に、複数の貫通孔１３−２が穿設されている。これら貫通孔１３−２は、中央貫通孔１３−４を対称軸とする回転対称となる位置に穿設されている。これら貫通孔１３−２には、ガスノズル１２が通されている。
【００６４】
導波部２０ｂは、中空導波管２１と、同軸導波管変換器２２と、同軸導波管２３ｂとを有している。
同軸導波管２３ｂは、同軸導波管変換器２２と基台１３ｂとの間を接続しており、同軸導波管変換器２２から送られてきたマイクロ波を、基台１３ｂの中央貫通孔１３−４を介してチャンバ１１ｂの内部へ供給する。
また、同軸導波管２３ｂは、外部導体２３ｂ−１と、内部導体２３ｂ−２とを有している。
外部導体２３ｂ−１は、円筒形状に形成されており、同軸導波管変換器２２の同軸導波管側接続部２２−２と基台１３ｂとの間を接続する。これにより、同軸導波管変換器２２の内部中空部分とチャンバ１１ｂの内部中空部分が、外部導体２３ｂ−１の内部中空部分及び基台１３ｂの中央貫通孔１３−４を介して連通する。
【００６５】
内部導体２３ｂ−２は、棒状又は筒状に形成されており、外部導体２３ｂ−１の内部に、この外部導体２３ｂ−１と同軸で配置されている。また、内部導体２３ｂ−２は、一端が、同軸導波管変換器２２の内部壁面に接続されており、他端が、基台１３ｂの中央貫通孔１３−４を通って、チャンバ１１ｂの内部に達している。
【００６６】
このように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１ｂは、同軸導波管２３ｂを基台１３ｂの底部に取り付け、基台１３ｂの中央貫通孔１３−４からチャンバ１１ｂの内部へ向かって同軸導波管２３ｂの内部導体２３ｂ−２を通す構成とした。
これにより、ガスノズル１２の周辺の電界強度を高めることができ、良質かつ均質な薄膜をボトルの内部に形成できる。
【００６７】
本願出願前のマイクロ波プラズマ処理装置は、基台の中央に穿設された貫通孔にガスノズルを通していた。そして、内部導体は、天板部の中央に穿設された貫通孔から通していた。
この構成では、ガスノズルの周辺に強電界強度を発生させることができず、所望の成膜処理を実施できなかった。
そこで、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１ｂは、ガスノズル１２の中心軸と内部導体２３ｂ−２の中心軸が一直線上に並ばないように、ガスノズル１２の位置をチャンバ１１ｂの中心軸１１−１からずらして配置した。これにより、基台１３ｂの中心にガスノズル１２とボトルが配置されなくなったことから、ここに内部導体２３ｂ−２を配置できるようになった。
このことから、内部導体２３ｂ−２とガスノズル１２がより近くに配置され、しかも、ガスノズル１２の根元の近くにも内部導体２３ｂ−２が存在することとなったため、ガスノズル１２の周辺に強電界強度を発生させることができる。
【００６８】
（２）詳細構成
次に、マイクロ波プラズマ処理装置の詳細な構成について、説明する。
（２−１）内部導体の長さ
図１１に示すように、内部導体２３ｂ−２とガスノズル１２は、それぞれの中心軸が一直線上に位置しないように、ずらして配置してある。ここで、内部導体２３ｂ−２は、チャンバ１１ｂの中心軸１１−１上に配置されるので、ガスノズル１２は、その中心軸１１−１からずれた位置に配置される。これにより、基台１３ｂの中央にはガスノズル１２とボトルが存在しなくなるので、内部導体２３ｂ−２を基台１３ｂの中央に配置することができる。
この内部導体２３ｂ−２の長さＬは、第一実施形態と同様に次式で定めた長さとするのが望ましい。
Ｌ＝（λ／２）×ｎ＋α                            ・・・（式３）
なお、λは、真空中におけるマイクロ波波長、ｎは、１以上の整数、αは、設計上付加すべき長さを表す。
実施例で後述するが、内部導体２３ｂ−２の周囲に、λ／２（≒６０ｍｍ）毎に強電界部分が発生する。
【００６９】
さらに、内部導体２３ｂ−２の先端とガスノズル１２の先端との位置関係が重要であり、内部導体２３ｂ−２の先端が、少なくともガスノズル１２の先端の近傍又は上方に位置する長さとすることが望ましく、特に内部導体２３ｂ−２の先端がチャンバ１１ｂの天面１１−４に接触するところまで内部導体２３ｂ−２を長くしたときは、ガスノズル１２の周囲の電界が強くなる。しかも、ガスノズル１２の根元付近での電界集中が強くなるため、ボトルの全体でプラズマが発生し、特にボトルの上部の膜厚が増加する。
【００７０】
一方、内部導体２３ｂ−２の先端がガスノズル１２の先端より下方に位置しているときは、ガスノズル１２の周囲の電界と根元付近の電界集中が弱くなり、ボトルの周囲でプラズマが発光しなくなる。このため、ボトルの上部に膜が形成されなくなる。
なお、この内部導体２３ｂ−２の長さと膜厚との関係について、発明者は、実験を行った。この実験の内容は、次の（３）実施例で後述する。
また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理方法は、第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理方法と同様であるため、ここでの説明は、省略する。
【００７１】
（３）実施例
内部導体２３ｂ−２の長さについて、発明者は、解析を行った。
（条件）
内部導体２３ｂ−２の長さ：３０ｍｍ、９０ｍｍ、１５０ｍｍ、１６２ｍｍ、２１０ｍｍ、２７１ｍｍ
チャンバ１１ｂの内径：８０φ
チャンバ１１ｂの高さ：２７１ｍｍ
ガスノズル１２の長さ：１８５ｍｍ
ガスノズル１２の各間のピッチ：８０ｍｍ
ボトルの数：４
なお、３０ｍｍ、９０ｍｍ、１５０ｍｍ、２１０ｍｍ、２７１ｍｍの各間は、λ／２（≒６０ｍｍ）となっている。また、１６２ｍｍは、内部導体２３ｂ−２の先端とガスノズル１２の先端が同じ高さ位置の場合である。
【００７２】
この解析の結果を、図１２に示す。
同図に示す解析結果から、次のことがわかった。
基台１３ｂの中央貫通孔１３−４から挿入された内部導体２３ｂ−２の先端をチャンバ１１ｂの天面１１−４に接触させた場合（図１２の「２７１ｍｍ」の場合）、ガスノズル１２の周辺の電界強度が強くなった。特に、ガスノズル１２の根元での電界集中が強くなった。
また、本実施形態に限って言えば、ガスノズル１２の先端と内部導体２３ｂ−２の先端が底部から同じ高さのところにある場合（同図の「１６２ｍｍ」の場合）も、内部導体２３ｂ−２の電界集中の影響を受けて、ガスノズル１２の周辺および根元での電界集中が強くなった。これは、ガスノズル１２の先端と内部導体２３ｂ−２の先端での電界のやりとりができたためと考えられる。
このように、チャンバ１１ｂの底面の中央から内部導体２３ｂ−２を導入した場合、ガスノズル１２の根元に電界集中させることには有利であった。
ただし、内部導体２３ｂ−２の先端がガスノズル１２の先端より下方に位置すると、ガスノズル１２の周辺の電界集中が弱くなる。
【００７３】
第一実施形態と第二実施形態の結果から、チャンバの天板部の上方に導波部を取り付けた場合は、チャンバ内部の基台上面にボトルが倒立載置されるようにガスノズルを設置しても、天面にボトルを載置されるようにガスノズルを設置しても、内部導体の先端はガスノズルの先端よりも下方に位置することが好適であることがわかる。
また、同様に基台の下方に導波部が取り付けられる場合も、ガスノズルの設置位置に関わらず、内部導体の先端はガスノズルの先端よりも上方に位置するのがよく、チャンバの天板部に達する長さが好適である。
【００７４】
［第三実施形態］
次に、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波プラズマ処理方法の第三の実施形態について、図１３を参照して説明する。
同図は、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す正面断面図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、チャンバ内部の構成が相違する。すなわち、第一実施形態では、チャンバ内部の基台上面にボトルが倒立載置されていたのに対し、本実施形態では、チャンバ内部の基台上面だけでなく、天面にもボトルが係合垂下される。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図１３において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７５】
図１３に示すように、マイクロ波プラズマ処理装置１ｃは、処理室１０ｃと、導波部２０ｃとを備えている。
ここで、処理室１０ｃは、チャンバ１１ｃと、ガスノズル１２（１２−１、１２−２）と、基台１３ｃとを有している。
チャンバ１１ｃの上面には、天板部１１ｃ−２が載置されている。この天板部１１ｃ−２の中央には、貫通孔（中央貫通孔）１１ｃ−３が穿設されている。この中央貫通孔１１ｃ−３に、同軸導波管２３ｃの内部導体２３ｃ−２が通される。
また、天板部１１ｃ−２には、中央貫通孔１１ｃ−３の他に、複数の貫通孔１１−７が穿設されている。これら貫通孔１１−７は、中央貫通孔１１ｃ−３を対称軸とする回転対称となる位置に穿設されている。これら貫通孔１１−７には、ガスノズル１２−２が通されている。
【００７６】
ガスノズル１２は、基台１３ｃに穿設された貫通孔１３−２を通して立設されたもの（ガスノズル１２−１）と、天板部１１ｃ−２の貫通孔１１−７を通して立設されたもの（ガスノズル１２−２）とがある。
ボトルは、基台１３ｃの上面１３−１に倒立状態で載置されるものと、天板部１１ｃ−２の天面１１−４にボトルの口部を螺入して垂下させるものとがある。これらボトルは、その中心軸にガスノズル１２−１、１２−２が位置するように取り付けられる。このため、ボトルは、最大で、ガスノズル１２−１、１２−２と同じ数だけ取り付けることができる。
【００７７】
なお、ガスノズル１２−１、１２−２及びボトルの配置は、図２（ｉ）〜（iii）に示す配置と同様とすることができる。
つまり、複数本のガスノズル１２−１、１２−２は、チャンバ１１ｃの中心軸１１−１からずらした位置に配置してある。また、それら複数本のガスノズル１２−１、１２−２は、チャンバ１１ｃの中心軸１１−１を対称軸とする回転対称で配置されている。
さらに、複数本のボトルは、ガスノズル１２−１、１２−２と同様、チャンバ１１ｃの中心軸１１−１を対称軸とする回転対称で配置されている。
【００７８】
導波部２０ｃは、中空導波管２１と、同軸導波管変換器２２と、同軸導波管２３ｃとを有している。
同軸導波管２３ｃは、外部導体２３ｃ−１と、内部導体２３ｃ−２とを有している。
内部導体２３ｃ−２は、一端が、同軸導波管変換器２２の内部壁面に接続されており、他端が、天板部１１ｃ−２の中央貫通孔１１ｃ−３を通って、チャンバ１１ｃの内部に達している。
【００７９】
この内部導体２３ｃ−２の長さＬは、第一実施形態、第二実施形態と同様に次式で定めた長さとするのが望ましい。
Ｌ＝（λ／２）×ｎ＋α                          ・・・（式４）
なお、λは、真空中におけるマイクロ波波長、ｎは、１以上の整数、αは、設計上付加すべき長さを表す。
実施例で後述するが、内部導体２３ｃ−２の周囲に、λ／２（≒６０ｍｍ）毎に強電界部分が発生する。
【００８０】
さらに、内部導体２３ｃ−２の先端とガスノズル１２−１の先端との位置関係が重要であり、内部導体２３ｃ−２の先端が、少なくとも基台１３ｃに立設するガスノズル１２−１の先端の下方に位置する長さとすることが望ましく、特に内部導体２３ｃ−２の先端が基台１３ｃの上面１３−１に接触するところまで内部導体２３ｃ−２を長くしたときは、ガスノズル１２の周囲の電界が強くなる。しかも、ガスノズル１２の根元付近での電界集中が強くなるため、ボトルの全体でプラズマが発生し、特にボトルの上部の膜厚が増加する。
【００８１】
一方、内部導体２３ｃ−２の先端がガスノズル１２−１の先端より上方に位置しているときは、ガスノズル１２の周囲の電界と根元付近の電界集中が弱くなり、ボトルの周囲でプラズマが発光しなくなる。このため、ボトルの上部に膜が形成されなくなる。
なお、このような構成におけるチャンバ１１ｃの内部の電界分布について、発明者は、解析を行った。
（条件）
内部導体２３ｃ−２の長さ：５４２ｍｍ
チャンバ１１ｃの内径：８０φ
チャンバ１１ｃの高さ：５４２ｍｍ
ガスノズル１２−１、１２−２の長さ：１８５ｍｍ
ガスノズル１２の各間のピッチ：８０ｍｍ
ボトルの数：８
【００８２】
この解析の結果を、図１４に示す。
同図に示すように、内部導体２３ｃ−２の先端が基台１３ｃの上面１３−１に達している場合には、ガスノズル１２−１、１２−２の周囲の電界が強くなっていた。特に、ガスノズル１２−１、１２−２ともに根元付近での電界集中が強くなるために、ボトルの全体でプラズマが発光した。
【００８３】
なお、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理方法は、第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理方法と同様であるため、ここでの説明は、省略する。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波プラズマ処理方法によれば、同軸導波管の内部導体の中心軸とガスノズルの中心軸とをずらして配置したので、内部導体をガスノズルの先端よりも下方の位置まで伸ばすことができる。これにより、プラズマ発光後もボトルの高さ方向にマイクロ波が伝搬し、ボトル全体でのプラズマ発光が可能となる。
【００８５】
また、内部導体を中心とした円周上にガスノズル及びボトルを配置することにより、単一のマイクロ波電源で複数個のボトルに対し同時に成膜処理を実行することが可能となる。
さらに、基台の上面に載置するだけでなく、チャンバの天面に垂下するようにボトルを取り付け可能とすることで、より多くのボトルに対して成膜することができる。
【００８６】
以上、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波プラズマ処理方法の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波プラズマ処理方法は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した各実施形態では、マイクロ波プラズマ処理装置の処理対象物としてボトルを挙げたが、処理対象物は、ボトルに限るものではなく、種々のプラスチック製容器をその対象としてもよい。
また、ボトルには、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルから形成された二軸延伸ブロー成形ボトルなどが含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、同軸導波管によりチャンバへマイクロ波を導入して処理対象物に所定の処理を実行する装置や機器に利用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１ａ〜１ｃ  マイクロ波プラズマ処理装置
１０ａ〜１０ｃ  処理室
１１ａ〜１１ｃ  チャンバ
１１ａ−２〜１１ｃ−２  天板部
１１ａ−３  貫通孔
１１−４  天面
１１−５  内壁
１１−６  中子
１２（１２−１、１２−２）  ガスノズル
１３ａ〜１３ｃ  基台
１３−１  上面
２０ａ〜２０ｃ  導波部
２１  中空導波管
２２  同軸導波管変換器
２３ａ〜２３ｃ  同軸導波管
２３ａ−２〜２３ｃ−２  内部導体
【図１】
2011117076.tif 000003
【図２】
2011117076.tif 000004
【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１１】
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【図１３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１４】
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