(57)【要約】【課題】複数の導波管の各々へ分配されたマイクロ波をアンテナから放射する場合のマイクロ波の分配精度を向上すること。【解決手段】マイクロ波プラズマ処理装置は、処理空間を画成する処理容器と、処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、可変の分配比率を用いてマイクロ波を複数の導波管へ分配する分配器と、処理空間を密閉するように処理容器に設けられ、分配器によって複数の導波管の各々へ分配されるマイクロ波を処理空間へ放射するアンテナと、分配器によって複数の導波管の各々へ分配されるマイクロ波の電力をモニタするモニタ部と、モニタ部によってモニタされたマイクロ波の電力の比率と、予め指定された分配比率との差分に基づいて、分配器によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する分配比率制御部とを備えた。【選択図】図１
2015079677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理空間を画成する処理容器と、
前記処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
可変の分配比率を用いて前記マイクロ波を複数の導波管へ分配する分配器と、
前記処理空間を密閉するように前記処理容器に設けられ、前記分配器によって前記複数の導波管の各々へ分配される前記マイクロ波を前記処理空間へ放射するアンテナと、
前記分配器によって前記複数の導波管の各々へ分配される前記マイクロ波の電力をモニタするモニタ部と、
前記モニタ部によってモニタされた前記マイクロ波の電力の比率と、予め指定された前記分配比率との差分に基づいて、前記分配器による前記マイクロ波の分配に用いられる前記分配比率を補正する分配比率制御部と
を備え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】
前記分配器は、
可動自在な可動部材を含み、前記可動部材の位置に応じて前記マイクロ波を前記複数の導波管へ分配し、
前記分配比率制御部は、
前記差分が０に近づくように前記可動部材の位置を調整することによって、前記分配器による前記マイクロ波の分配に用いられる前記分配比率を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記分配比率制御部は、
前記マイクロ波発生器によって前記マイクロ波の発生が開始された場合に、前記分配器による前記マイクロ波の分配に用いられる前記分配比率を補正する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記分配比率制御部は、
前記マイクロ波発生器によって前記マイクロ波の発生が開始され、かつ、前記マイクロ波によって生成されたプラズマが安定状態となった場合に、前記分配器による前記マイクロ波の分配に用いられる前記分配比率を補正する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記複数の導波管のうち少なくとも一つの導波管に設けられ、可変の移相量を用いて、前記少なくとも一つの導波管を伝搬するマイクロ波の位相をシフトする位相シフタと、
前記分配器によって前記複数の導波管の各々へ分配される前記マイクロ波の波形を検出する波形検出部と、
前記波形検出部による検出結果を用いて、前記少なくとも一つの導波管を伝搬するマイクロ波と、前記少なくとも一つの導波管とは異なる他の導波管を伝搬するマイクロ波との位相差を算出し、算出した位相差と、予め指定された前記移相量との差分に基づいて、前記位相シフタによる前記マイクロ波の位相のシフトに用いられる前記移相量を補正する移相量制御部と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記複数の導波管のうち少なくとも一つの導波管に設けられ、可変の移相量を用いて、前記少なくとも一つの導波管を伝搬するマイクロ波の位相をシフトする位相シフタと、
前記分配器によって前記複数の導波管の各々へ分配される前記マイクロ波の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部による検出結果を用いて、前記少なくとも一つの導波管を伝搬するマイクロ波と、前記少なくとも一つの導波管とは異なる他の導波管を伝搬するマイクロ波との位相差を算出し、算出した位相差と、予め指定された前記移相量との差分に基づいて、前記位相シフタによる前記マイクロ波の位相のシフトに用いられる前記移相量を補正する移相量制御部と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記複数の導波管の各々に設けられ、前記分配器によって前記複数の導波管の各々へ分配されるマイクロ波の一部が前記アンテナ側から前記分配器へ向けて反射されて得られる反射波を遮断するアイソレータ
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項８】
処理空間を画成する処理容器と、
前記処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
可変の分配比率を用いて前記マイクロ波を複数の導波管へ分配する分配器と、
前記処理空間を密閉するように前記処理容器に設けられ、前記分配器によって前記複数の導波管の各々へ分配される前記マイクロ波を前記処理空間へ放射するアンテナと
を備えたマイクロ波プラズマ処理装置を用いたマイクロ波供給方法であって、
前記分配器によって前記複数の導波管の各々へ分配される前記マイクロ波の電力をモニタし、
モニタされた前記マイクロ波の電力の比率と、予め指定された前記分配比率との差分に基づいて、前記分配器による前記マイクロ波の分配に用いられる前記分配比率を補正する
ことを特徴とするマイクロ波供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面及び実施形態は、マイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波電界により励起された高密度プラズマを用いるマイクロ波プラズマ処理装置がある。例えば、マイクロ波プラズマ処理装置は、被処理基板をプラズマ処理するための処理容器、処理容器内の処理ガスをプラズマ化するマイクロ波を発生するマイクロ波発生器、及びマイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波を処理容器内へ導く導波管等を有する。また、マイクロ波プラズマ処理装置は、導波管により導かれたマイクロ波を透過する多数のスロットを有する平面状のアンテナを有する。マイクロ波プラズマ処理装置では、スロットアンテナから処理容器内にマイクロ波を放射し、処理容器内の処理ガスを電離してプラズマを励起させる。
【０００３】
ところで、このようなマイクロ波プラズマ処理装置においては、被処理体の被処理面全面に対して均一なプラズマ処理を行うために、処理容器内の処理空間でマイクロ波により励起されるプラズマを均一に分布させることが求められる。この点、マイクロ波発生器の後段側に分配器を設け、予め指定された分配比率を用いてマイクロ波発生器からのマイクロ波を分配器により複数の導波路へ分配し、分配したマイクロ波をアンテナから処理空間の中央側及び周辺側へ放射する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−６３７９３号公報
【特許文献２】特開平３−１９１０７４号公報
【特許文献３】特開２００７−２１３９９４号公報
【特許文献４】特開２０１１−１４５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来技術では、複数の導波管の各々へ分配されたマイクロ波をアンテナから放射する場合のマイクロ波の分配精度を向上することまでは考慮されていない。
【０００６】
すなわち、上述の従来技術では、複数の導波管の各々へ分配されたマイクロ波をアンテナから放射する場合に、マイクロ波の一部がアンテナ側から分配器へ向けて反射することがある。マイクロ波の一部がアンテナ側から分配器へ向けて反射されて得られる反射波は、分配器によって複数の導波管の各々へ実際に分配されるマイクロ波の電力の比率と、予め指定された分配比率とのずれを発生させる。しかしながら、上述の従来技術では、分配器によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率が固定されているため、発生したずれを解消することが困難である。このため、上述の従来技術では、マイクロ波の分配精度が低下する恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示するマイクロ波プラズマ処理装置は、１つの実施態様において、処理空間を画成する処理容器と、前記処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、可変の分配比率を用いて前記マイクロ波を複数の導波管へ分配する分配器と、前記処理空間を密閉するように前記処理容器に設けられ、前記分配器によって前記複数の導波管の各々へ分配される前記マイクロ波を前記処理空間へ放射するアンテナと、前記分配器によって前記複数の導波管の各々へ分配される前記マイクロ波の電力をモニタするモニタ部と、前記モニタ部によってモニタされた前記マイクロ波の電力の比率と、予め指定された前記分配比率との差分に基づいて、前記分配器による前記マイクロ波の分配に用いられる前記分配比率を補正する分配比率制御部とを備えた。
【発明の効果】
【０００８】
開示するマイクロ波プラズマ処理装置の１つの態様によれば、複数の導波管の各々へ分配されたマイクロ波をアンテナから放射する場合のマイクロ波の分配精度を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の外観構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の内部構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態における進行波モニタの構成例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態における電力演算回路の構成例を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態における電力演算回路の構成例を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態における分配比率制御回路の構成例を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態におけるメモリに記憶された情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態におけるＣＰＵによる分配比率制御の一例を説明するための図である。
【図９】図９は、第１の実施形態におけるスロットアンテナの全体像の一例を示す外観図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態におけるスロットアンテナの全体像の一例を示す外観図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態におけるスロットアンテナの全体像の一例を示す外観図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態におけるスロットアンテナの詳細な構成の一例を示す断面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示すスロットアンテナの断面図の一部を拡大した断面図である。
【図１４】図１４は、図１２に示すスロットアンテナの断面図の一部を拡大した断面図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態における中間金属体の一例を示す誘電体窓側から見た外観図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態における中間金属体の一例を示す冷却プレート側から見た外観図である。
【図１７】図１７は、第１の実施形態におけるスロットアンテナに設けられる処理ガスの供給路及びマイクロ波の導波路を示す図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態における中間金属体と内側遅波板及び外側遅波板との関係を示す誘電体窓側から見た外観図である。
【図１９】図１９は、第１の実施形態における中間金属体と内側遅波板及び外側遅波板との関係を示す冷却プレートから見た外観図である。
【図２０】図２０は、第１の実施形態に係るプラズマ供給方法の流れの例を示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の外観構成の一例を示す図である。
【図２２】図２２は、第２の実施形態における移相量制御回路の構成例を示す図である。
【図２３】図２３は、第２の実施形態における位相比較器による処理の一例を示す図である。
【図２４】図２４は、第２の実施形態におけるメモリに記憶された情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図２５】図２５は、第２の実施形態におけるＣＰＵによる移相量制御の一例を説明するための図である。
【図２６】図２６は、第２の実施形態に係るプラズマ供給方法の流れの例を示すフローチャートである。
【図２７】図２７は、第３の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の外観構成の一例を示す図である。
【図２８】図２８は、第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の変形例１の構成例を示す図である。
【図２９】図２９は、第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の変形例２の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、開示するマイクロ波プラズマ処理装置及びマイクロ波供給方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【００１１】
開示するマイクロ波プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、処理空間を画成する処理容器と、処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、可変の分配比率を用いてマイクロ波を複数の導波管へ分配する分配器と、処理空間を密閉するように処理容器に設けられ、分配器によって複数の導波管の各々へ分配されるマイクロ波を処理空間へ放射するアンテナと、分配器によって複数の導波管の各々へ分配されるマイクロ波の電力をモニタするモニタ部と、モニタ部によってモニタされたマイクロ波の電力の比率と、予め指定された分配比率との差分に基づいて、分配器によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する分配比率制御部とを備えた。
【００１２】
また、開示するマイクロ波プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、分配器は、可動自在な可動部材を含み、可動部材の位置に応じてマイクロ波を複数の導波管へ分配し、分配比率制御部は、差分が０に近づくように可動部材の位置を調整することによって、前記分配器による前記マイクロ波の分配に用いられる前記分配比率を補正する。
【００１３】
また、開示するマイクロ波プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、前記分配比率制御部は、前記マイクロ波発生器によって前記マイクロ波の発生が開始された場合に、前記分配器による前記マイクロ波の分配に用いられる前記分配比率を補正する。
【００１４】
また、開示するマイクロ波プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、分配比率制御部は、マイクロ波発生器によってマイクロ波の発生が開始され、かつ、マイクロ波によって生成されたプラズマが安定状態となった場合に、分配器によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。
【００１５】
また、開示するマイクロ波プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、複数の導波管のうち少なくとも一つの導波管に設けられ、可変の移相量を用いて、少なくとも一つの導波管を伝搬するマイクロ波の位相をシフトする位相シフタと、分配器によって複数の導波管の各々へ分配されるマイクロ波の波形を検出する波形検出部と、波形検出部による検出結果を用いて、少なくとも一つの導波管を伝搬するマイクロ波と、少なくとも一つの導波管とは異なる他の導波管を伝搬するマイクロ波との位相差を算出し、算出した位相差と、予め指定された移相量との差分に基づいて、位相シフタによるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量を補正する移相量制御部とをさらに備えた。
【００１６】
また、開示するマイクロ波プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、複数の導波管のうち少なくとも一つの導波管に設けられ、可変の移相量を用いて、少なくとも一つの導波管を伝搬するマイクロ波の位相をシフトする位相シフタと、分配器によって複数の導波管の各々へ分配されるマイクロ波の電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部による検出結果を用いて、少なくとも一つの導波管を伝搬するマイクロ波と、少なくとも一つの導波管とは異なる他の導波管を伝搬するマイクロ波との位相差を算出し、算出した位相差と、予め指定された移相量との差分に基づいて、位相シフタによるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量を補正する移相量制御部とをさらに備えた。
【００１７】
また、開示するマイクロ波プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、複数の導波管の各々に設けられ、分配器によって複数の導波管の各々へ分配されるマイクロ波の一部がアンテナ側から分配器へ向けて反射されて得られる反射波を遮断するアイソレータをさらに備えた。
【００１８】
また、開示するプラズマ供給方法は、１つの実施形態において、処理空間を画成する処理容器と、処理空間に導入される処理ガスのプラズマを生成するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、可変の分配比率を用いてマイクロ波を複数の導波管へ分配する分配器と、処理空間を密閉するように処理容器に設けられ、分配器によって複数の導波管の各々へ分配されるマイクロ波を処理空間へ放射するアンテナとを備えたマイクロ波プラズマ処理装置を用いたマイクロ波供給方法であって、分配器によって複数の導波管の各々へ分配されるマイクロ波の電力をモニタし、モニタされたマイクロ波の電力の比率と、予め指定された分配比率との差分に基づいて、分配器によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。
【００１９】
（第１の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置）
図１は、第１の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の外観構成の一例を示す図である。図２は、第１の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の内部構成の一例を示す図である。なお、図２では、説明の便宜上、マイクロ波プラズマ処理装置の一部が省略されている。
【００２０】
図１及び図２に示すように、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、処理容器１００、マイクロ波発生器４００、分配器５００、スロットアンテナ２００及び誘電体窓３００を有する。また、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、処理容器１００内に、基板Ｗが載置される支持台１０１と、図示しないガス供給源から開口部１０２Ａを介して処理ガスを処理容器１００内に供給するガスシャワー１０２を有する。
【００２１】
処理容器１００は、支持台１０１に載置される基板Ｗに対してプラズマ処理を行うための処理空間Ｓを画成する。また、処理容器１００には、真空ポンプなどの排気系と接続される開口１０３が形成される。
【００２２】
マイクロ波発生器４００は、処理空間Ｓに供給される処理ガスのプラズマを生成するためのマイクロ波を発生する。具体的には、マイクロ波発生器４００は、マグネトロン４０２と、アノード電源４０４と、フィラメント電源４０６とを有する。マグネトロン４０２は、高周波としてのマイクロ波を発振する。アノード電源４０４は、後述の電源制御回路４１０から供給される制御信号に応じて、マグネトロン４０２のアノード電極に電流を供給する。フィラメント電源４０６は、後述の電源制御回路４１０から供給される制御信号に応じて、マグネトロン４０２のカソード電極であるフィラメントに電流を供給する。マグネトロン４０２のアノード電極及びカソード電極に電流が供給されると、処理空間Ｓに供給される処理ガスのプラズマを生成するためのマイクロ波が発振される。
【００２３】
また、マイクロ波発生器４００のアノード電源４０４及びフィラメント電源４０６には、電源制御回路４１０が接続されている。電源制御回路４１０は、図示しないユーザインタフェース等を用いてユーザから指定された電力（以下「指定電力」という）Ｐｓを取得する。電源制御回路４１０は、後述の電力演算回路７５０によって算出された進行波の総電力Ｐｆを取得する。電源制御回路４１０は、進行波の総電力Ｐｆが指定電力Ｐｓとなるようにアノード電源４０４及びフィラメント電源４０６を制御するための制御信号をアノード電源４０４及びフィラメント電源４０６へそれぞれ出力する。これにより、マイクロ波発生器４００によるマイクロ波の発生が開始される。また、電源制御回路４１０は、制御信号を出力する場合に、マイクロ波の発生が開始されることを通知する信号であるＭＷ−ＯＮ信号を後述の分配比率制御回路７７０へ出力する。
【００２４】
また、マイクロ波発生器４００には、マイクロ波発生器４００と分配器５００とを結ぶ導波管６０２が接続されている。導波管６０２は、マイクロ波発生器４００によって発生されるマイクロ波を分配器５００に導く。導波管６０２には、アイソレータ６０４が設けられている。アイソレータ６０４は、スロットアンテナ２００側からのマイクロ波の反射波をサーキュレータにより分離し、分離した反射波をダミー負荷により熱に変換する。マイクロ波発生器４００によって発生されるマイクロ波は、導波管６０２内を伝搬し、アイソレータ６０４を介して、分配器５００に導かれる。
【００２５】
分配器５００は、導波管６０２から入力されるマイクロ波を複数の導波管へ分配する。本実施形態では、分配器５００は、導波管６０２から入力されるマイクロ波を２つの導波管６１２，６１３へ分配する。例えば、分配器５００は、１つの入力ポートと２つの出力ポートを含むＴ字型導波管と、Ｔ字型導波管内で可動自在な可動部材とを含む。可動部材は、例えば、スタブや可動短絡板である。そして、分配器５００は、可動部材の位置に応じて、導波管６０２から入力ポートに入力されるマイクロ波を２つの導波管６１２，６１３へ分配する。また、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率は、可変である。分配器５００の分配比率の制御値、すなわち、分配器５００の可動部材の位置の調整値は、例えば、後述する分配比率制御回路７７０によって入力される。すなわち、分配器５００は、分配比率制御回路７７０によって入力される分配比率を用いて、導波管６０２から入力されるマイクロ波を２つの導波管６１２，６１３へ分配する。
【００２６】
導波管６１２には、方向性結合器６２２及びチューナ６２４が設けられる。方向性結合器６２２は、分配器５００によって分配されるマイクロ波（以下適宜「進行波」とも言う）の一部を分岐して後述の進行波モニタ７１０に出力する。また、方向性結合器６２２は、マイクロ波の一部がスロットアンテナ２００側から分配器５００へ向けて反射されて得られるマイクロ波（以下適宜「反射波」とも言う）の一部を分岐して後述の反射波モニタ７２０に出力する。
【００２７】
チューナ６２４は、分配器５００側のインピーダンスと、スロットアンテナ２００側のインピーダンスとを整合する。分配器５００によって導波管６１２へ分配されるマイクロ波は、導波管６１２を進行波として伝搬し、方向性結合器６２２及びチューナ６２４を介して、スロットアンテナ２００に導かれる。
【００２８】
導波管６１３には、方向性結合器６２６及びチューナ６２８が設けられる。方向性結合器６２６は、導波管６１３内を分配器５００と離れる向きに伝搬する進行波の一部を分岐して後述の進行波モニタ７３０に出力する。また、方向性結合器６２６は、反射波の一部を分岐して後述の反射波モニタ７４０に出力する。
【００２９】
チューナ６２８は、分配器５００側のインピーダンスと、スロットアンテナ２００側のインピーダンスとを整合する。分配器５００によって導波管６１３へ分配されるマイクロ波は、導波管６１３を進行波として伝搬し、方向性結合器６２６及びチューナ６２８を介して、スロットアンテナ２００に導かれる。
【００３０】
スロットアンテナ２００は、処理空間Ｓを密閉するように処理容器１００に設けられる。スロットアンテナ２００の処理容器１００側の面に誘電体窓３００が設けられる。スロットアンテナ２００は、マイクロ波を伝送するための２つの独立した導波路である内側導波路及び外側導波路を内部に有する。内側導波路及び外側導波路は、２つの導波管６１２，６１３にそれぞれ接続されている。スロットアンテナ２００は、分配器５００によって２つの導波管６１２，６１３へ分配されるマイクロ波を内側導波路及び外側導波路を介して誘電体窓３００へ伝送し、伝送したマイクロ波を誘電体窓３００を介して処理空間Ｓへ放射する。スロットアンテナ２００から処理空間Ｓへ放射されるマイクロ波は、処理空間Ｓに供給される処理ガスを電離し、処理ガスのプラズマを励起させる。なお、スロットアンテナ２００の全体構成の一例については、後述する。
【００３１】
また、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、図１に示すように、進行波モニタ７１０、反射波モニタ７２０、進行波モニタ７３０、反射波モニタ７４０、電力演算回路７５０、電力演算回路７６０および分配比率制御回路７７０を有する。
【００３２】
進行波モニタ７１０は、導波管６１２内を伝搬する進行波の電力Ｐｆ１（以下適宜「進行波電力Ｐｆ１」という）をモニタし、モニタした進行波電力Ｐｆ１を電力演算回路７５０へ出力する。進行波モニタ７１０は、モニタ部の一例である。
【００３３】
ここで、図３を用いて、進行波モニタ７１０の構成例を説明する。図３は、第１の実施形態における進行波モニタの構成例を示す図である。図３に示すように、進行波モニタ７１０は、検波器７１１、平滑回路７１２およびリニアライザ７１３を有する。検波器７１１は、導波管６１２内を伝搬する進行波の入力を方向性結合器６２２から受け付け、受け付けた進行波の電圧を検波し、検波した進行波の電圧を平滑回路７１２へ出力する。平滑回路７１２は、検波器７１１によって検波された進行波の電圧を平滑化し、平滑化した進行波の電圧をリニアライザ７１３へ出力する。リニアライザ７１３は、平滑回路７１２によって平滑化された進行波の電圧を線形的に進行波電力Ｐｆ１に変換し、変換した進行波電力Ｐｆ１を電力演算回路７５０へ出力する。
【００３４】
図１の説明に戻って、反射波モニタ７２０は、導波管６１２内を伝搬する反射波の電力Ｐｒ１（以下適宜「反射波電力Ｐｒ１」という）をモニタし、モニタした反射波電力Ｐｒ１を電力演算回路７６０へ出力する。なお、反射波モニタ７２０は、基本的には図３に示した進行波モニタ７１０と同様の構成を有し、導波管６１２内を伝搬する反射波を受け付ける点等が異なるのみであるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００３５】
進行波モニタ７３０は、導波管６１３内を伝搬する進行波の電力Ｐｆ２（以下適宜「進行波電力Ｐｆ２」という）をモニタし、モニタした進行波の電力Ｐｆ２を電力演算回路７５０へ出力する。進行波モニタ７３０は、モニタ部の一例である。なお、進行波モニタ７３０は、基本的には図３に示した進行波モニタ７１０と同様の構成を有し、導波管６１３内を伝搬する進行波を受け付ける点等が異なるのみであるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００３６】
反射波モニタ７４０は、導波管６１３内を伝搬する反射波の電力Ｐｒ２（以下適宜「反射波電力Ｐｒ２」という）をモニタし、モニタした反射波電力Ｐｒ２を電力演算回路７６０へ出力する。なお、反射波モニタ７４０は、基本的には図３に示した進行波モニタ７１０と同様の構成を有し、導波管６１３内を伝搬する反射波を受け付ける点等が異なるのみであるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００３７】
電力演算回路７５０は、進行波電力Ｐｆ１と進行波電力Ｐｆ２との総和である、進行波の総電力Ｐｆ（以下適宜「進行波総電力Ｐｆ」という）を算出し、算出した進行波総電力Ｐｆを電源制御回路４１０および分配比率制御回路７７０へ出力する。
【００３８】
ここで、図４を用いて、電力演算回路７５０の構成例を説明する。図４は、第１の実施形態における電力演算回路の構成例を示す図である。図４に示すように、電力演算回路７５０は、アンプ７５１、アンプ７５２および加算回路７５３を有する。アンプ７５１は、進行波電力Ｐｆ１の入力を進行波モニタ７１０から受け付け、受け付けた進行波電力Ｐｆ１を増幅し、増幅した進行波電力Ｐｆ１を分配比率制御回路７７０および加算回路７５３へ出力する。アンプ７５２は、進行波電力Ｐｆ２の入力を進行波モニタ７３０から受け付け、受け付けた進行波電力Ｐｆ２を増幅し、増幅した進行波電力Ｐｆ２を加算回路７５３へ出力する。加算回路７５３は、進行波電力Ｐｆ１と進行波電力Ｐｆ２とを加算することによって、進行波総電力Ｐｆを算出し、算出した進行波総電力Ｐｆを電源制御回路４１０および分配比率制御回路７７０へ出力する。
【００３９】
図１の説明に戻って、電力演算回路７６０は、反射波電力Ｐｒ１と反射波電力Ｐｒ２との総和である、反射波の総電力Ｐｒ（以下適宜「反射波総電力Ｐｒ」という）を算出し、算出した反射波総電力Ｐｒを分配比率制御回路７７０へ出力する。
【００４０】
ここで、図５を用いて、電力演算回路７６０の構成例を説明する。図５は、第１の実施形態における電力演算回路の構成例を示す図である。図５に示すように、電力演算回路７６０は、アンプ７６１、アンプ７６２および加算回路７６３を有する。アンプ７６１は、反射波電力Ｐｒ１の入力を反射波モニタ７２０から受け付け、受け付けた反射波電力Ｐｒ１を増幅し、増幅した反射波電力Ｐｒ１を加算回路７６３へ出力する。アンプ７６２は、反射波電力Ｐｒ２の入力を反射波モニタ７４０から受け付け、受け付けた反射波電力Ｐｒ２を増幅し、増幅した反射波電力Ｐｒ２を加算回路７６３へ出力する。加算回路７６３は、反射波電力Ｐｒ１と反射波電力Ｐｒ２とを加算することによって、反射波総電力Ｐｒを算出し、算出した反射波総電力Ｐｒを分配比率制御回路７７０へ出力する。
【００４１】
図１の説明に戻って、分配比率制御回路７７０は、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を制御する。
【００４２】
ここで、図６を用いて、分配比率制御回路７７０の構成例を説明する。図６は、第１の実施形態における分配比率制御回路の構成例を示す図である。分配比率制御回路７７０は、除算回路７７１、差分回路７７２、メモリ７７３、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）７７４およびモータドライバ７７５を有する。
【００４３】
除算回路７７１は、進行波電力Ｐｆ１および進行波総電力Ｐｆの入力を電力演算回路７５０から受け付ける。除算回路７７１は、進行波総電力Ｐｆで進行波電力Ｐｆ１を除算することによって、導波管６１２，６１３の各々へ分配されるマイクロ波の電力の総和に対する、導波管６１２へ分配されるマイクロ波の電力の比率である実効分配比率Ｄ（＝Ｐｆ１／Ｐｆ）を算出する。除算回路７７１は、算出した実効分配比率Ｄを差分回路７７２へ出力する。実効分配比率Ｄは、モニタされたマイクロ波の電力の比率の一例である。
【００４４】
差分回路７７２は、実効分配比率Ｄの入力を除算回路７７１から受け付ける。差分回路７７２は、図示しないユーザインタフェース等を用いてユーザから指定された分配器５００の分配比率（以下「指定分配比率」という）Ｄｓを取得する。差分回路７７２は、実効分配比率Ｄから指定分配比率Ｄｓを減算することによって、実効分配比率Ｄと指定分配比率Ｄｓとの差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）を算出し、算出した差分ΔＤをＣＰＵ７７４へ出力する。
【００４５】
メモリ７７３は、ＣＰＵ７７４による分配比率制御に用いられる情報を記憶する。図７は、第１の実施形態におけるメモリに記憶された情報のデータ構造の一例を示す図である。図７に示すように、メモリ７７３は、ＣＰＵ７７４による分配比率制御に用いられる情報として、分配器５００に含まれる可動部材の位置［ｍｍ］と、可動部材の位置に応じた分配器５００の分配比率［％］との対応関係を記憶する。なお、図７において、分配比率［％］は、分配器５００が整合状態である状況において分配器５００から導波管６１２，６１３の各々へ分配されるマイクロ波の電力の総和に対する、導波管６１２へ分配されるマイクロ波の電力の比率であるものとする。また、分配比率を０〜１００［％］の範囲で制御することは、可動部材の位置が０〜４０[ｍｍ]の範囲又は４０〜８０［ｍｍ］の範囲に存在する場合に、可能となる。可動部材の位置が０〜４０［ｍｍ］の範囲で順方向に調整されると分配比率が上昇し、可動部材の位置が４０〜８０［ｍｍ］の範囲で逆方向に調整されると分配比率が上昇する。以後では可動部材の位置が０〜４０［ｍｍ］のときについて説明する。
【００４６】
ＣＰＵ７７４は、実効分配比率Ｄと、指定分配比率Ｄｓとの差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）に基づいて、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。具体的には、ＣＰＵ７７４は、モータドライバ７７５を用いて差分ΔＤが０に近づくように分配器５００内の可動部材の位置を調整することによって、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。
【００４７】
また、ＣＰＵ７７４は、マイクロ波発生器４００によってマイクロ波の発生が開始された場合に、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。詳細には、ＣＰＵ７７４は、マイクロ波発生器４００によってマイクロ波の発生が開始され、かつ、マイクロ波によって処理容器１００内で生成されたプラズマが安定状態となった場合に、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。ＣＰＵ７７４は、分配比率制御部の一例である。
【００４８】
モータドライバ７７５は、ＣＰＵ７７４からの指示に応じてモータを駆動することによって、分配器５００内の可動部材の位置を移動させる。なお、モータドライバ７７５は、エンコーダ等により分配器５００内の可動部材の位置を検出し、検出結果を用いて分配器５００内の可動部材の位置をフィードバック制御しても良い。
【００４９】
ここで、図８を用いて、ＣＰＵ７７４による分配比率制御の一例を説明する。図８は、第１の実施形態におけるＣＰＵによる分配比率制御の一例を説明するための図である。図８では、メモリ７７３に記憶されている、分配器５００に含まれる可動部材の位置［ｍｍ］と、可動部材の位置に応じた分配器５００の分配比率［％］との対応関係が示されている。
【００５０】
ＣＰＵ７７４は、図示しないユーザインタフェース等を用いて指定電力Ｐｓおよび指定分配比率Ｄｓを取得し、図８に示すように、指定分配比率Ｄｓに対応する可動部材の位置Ｈをメモリ７７３から取得する。図８の例では、指定分配比率Ｄｓが８０［％］であり、指定分配比率Ｄｓに対応する可動部材の位置Ｈが、基準位置０［ｍｍ］から３０［ｍｍ］だけ離れた位置であるものとする。ＣＰＵ７７４は、メモリ７７３から取得した可動部材の位置Ｈを分配器５００に設定する。
【００５１】
ＣＰＵ７７４は、電源制御回路４１０からＭＷ−ＯＮ信号が入力されたか否かを判定する。ＣＰＵ７７４は、ＭＷ−ＯＮ信号が入力されていない場合、すなわち、マイクロ波発生器４００によってマイクロ波の発生が開始されていない場合には、待機する。
【００５２】
一方、ＣＰＵ７７４は、ＭＷ−ＯＮ信号が入力された場合、すなわち、マイクロ波発生器４００によってマイクロ波の発生が開始された場合には、マイクロ波によって処理容器１００内で発生したプラズマが安定状態となったか否かを判定する。詳細には、ＣＰＵ７７４は、電力演算回路７５０および電力演算回路７６０から進行波総電力Ｐｆおよび反射波総電力Ｐｒをそれぞれ取得し、進行波総電力Ｐｆが指定電力Ｐｓであり、かつ、反射波総電力Ｐｒが０［Ｗ］である場合に、プラズマが安定状態となったと判定する。
【００５３】
ＣＰＵ７７４は、判定の結果、マイクロ波によって処理容器１００内で発生したプラズマが安定状態となっていない場合には、待機する。
【００５４】
一方、ＣＰＵ７７４は、判定の結果、マイクロ波によって処理容器１００内で発生したプラズマが安定状態となった場合には、実効分配比率Ｄと、指定分配比率Ｄｓとの差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）を差分回路７７２から取得し、差分ΔＤを用いた分配比率の補正を開始する。
【００５５】
ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）が０よりも小さい場合、換言すれば、指定分配比率Ｄｓよりも実効分配比率Ｄが小さい場合には、以下の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ７７４は、図８に示すように、差分ΔＤが０に近づくように順方向に沿って可動部材の位置Ｈを調整することによって、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。ここで、順方向とは、基準位置０［ｍｍ］から離れる方向である。図８の例において、指定分配比率Ｄｓが８０［％］であり、かつ、実効分配比率Ｄが指定分配比率Ｄｓよりも小さい７０［％］である場合を想定する。この場合、実効分配比率Ｄに対応する可動部材の位置が、２８［ｍｍ］であり、指定分配比率Ｄｓに対応する可動部材の位置Ｈと、実効分配比率Ｄに対応する可動部材の位置との差が２［ｍｍ］である。このため、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）が０に近づくように順方向に沿って可動部材の位置Ｈを２［ｍｍ］だけ順方向に調整することによって、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。もしも動作によってΔＤ＝０とならないときは、ＣＰＵ７７４は、分配器５００に対して微調整を繰り返し行う。
【００５６】
一方、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）が０よりも大きい場合、換言すれば、指定分配比率Ｄｓよりも実効分配比率Ｄが大きい場合には、以下の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ７７４は、図８に示すように、差分ΔＤが０に近づくように逆方向に沿って可動部材の位置Ｈを調整することによって、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。ここで、逆方向とは、基準位置０［ｍｍ］に近づく方向である。図８の例において、指定分配比率Ｄｓが８０［％］であり、かつ、実効分配比率Ｄが指定分配比率Ｄｓよりも大きい９０［％］である場合を想定する。この場合、実効分配比率Ｄに対応する可動部材の位置が、３３［ｍｍ］であり、指定分配比率Ｄｓに対応する可動部材の位置Ｈと、実効分配比率Ｄに対応する可動部材の位置との差が３［ｍｍ］である。このため、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）が０に近づくように逆方向に沿って可動部材の位置Ｈを３［ｍｍ］だけ逆方向に調整することによって、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。もしも動作によってΔＤ＝０とならないときは、ＣＰＵ７７４は、分配器５００に対して微調整を繰り返し行う。
【００５７】
なお、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）が０である場合、換言すれば、指定分配比率Ｄｓと実効分配比率Ｄとが等しい場合には、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率の補正を行わない。
【００５８】
ここで、図９〜図１９を用いて、図１及び図２に示したスロットアンテナ２００の全体構成の一例について説明する。図９〜図１１は、第１の実施形態におけるスロットアンテナの全体像の一例を示す外観図である。図９〜図１１に示す例では、記載の便宜上、誘電体窓３００については図示していない。図９〜図１１に示すように、スロットアンテナ２００は、同軸導波管２０１と、冷却プレート２０２と、スロットアンテナ板２０３と、処理ガスを処理容器１００内に供給するガス供給孔２０４と、同軸導波管２０１を冷却するための冷却管２０５及び冷却管２０６と、スロットアンテナ２００に処理ガスが供給されるガス流入孔２０７とを有する。
【００５９】
スロットアンテナ板２０３は、例えば、薄板状であって、円板状である。スロットアンテナ板２０３には、複数のマイクロ波透過スロット２０３ｃ及び複数のマイクロ波透過スロット２０３ｂが形成される。スロットアンテナ板２０３の板厚方向の両面は、それぞれ平らであることが好ましい。スロットアンテナ板２０３は、板厚方向に貫通し、スロットアンテナ板２０３の内周側に設けられる複数のマイクロ波透過スロット２０３ｃと、外周側に設けられる複数のマイクロ波透過スロット２０３ｂとを有する。複数あるマイクロ波透過スロット２０３ｃの各々は、互いに交差又は直交する方向に延びる長孔である２つのスロット２０３ｆ，２０３ｇを含んでいる。複数あるマイクロ波透過スロット２０３ｂの各々は、互いに交差又は直交する方向に延びる長孔である２つのスロット２０３ｄ，２０３ｅを含んでいる。複数あるマイクロ波透過スロット２０３ｃは、それぞれ、内周側の周方向に所定の間隔に配置され、複数あるマイクロ波透過スロット２０３ｂは、外周側の周方向に所定の間隔に配置される。
【００６０】
言い換えれば、複数のマイクロ波透過スロット２０３ｃは、２つのスロット２０３ｆ，２０３ｇが、スロットアンテナ板２０３の円周方向に沿って複数配置されて形成された内側スロット群２０３ｃ−１となる。また、複数のマイクロ波透過スロット２０３ｂは、内側スロット群２０３ｃ−１よりもスロットアンテナ板２０３の径方向の外側において、２つのスロット２０３ｄ，２０３ｅが、スロットアンテナ板２０３の円周方向に沿って複数配置されて形成された外側スロット群２０３ｂ−１となる。
【００６１】
内側スロット群２０３ｃ−１は、後述する内側導波路によって誘電体窓３００の中心側に導かれるマイクロ波を透過させ、外側スロット群２０３ｂ−１は、後述する外側導波路によって誘電体窓３００の周縁側に導かれるマイクロ波を透過させる。
【００６２】
図１２は、第１の実施形態におけるスロットアンテナの詳細な構成の一例を示す断面図である。図１３及び図１４は、図１２に示すスロットアンテナの断面図の一部を拡大した断面図である。図１３及び図１４は、それぞれ、図１２における破線及び実線で囲んだ部分に相当する。図１２−１４に示すように、スロットアンテナ２００は、冷却プレート２０２と、中間金属体２０８と、スロットアンテナ板２０３と、同軸導波管２０１と、モード変換器２１５，２１６とを有する。
【００６３】
図１２〜図１４に示すように、冷却プレート２０２は、同軸導波管２０１の後述する中間導体２０１ｂの外形面との間に間隔を空けて設けられる。冷却プレート２０２は、冷媒を流通させるための流通孔２０２ｃを有する。冷却プレート２０２は、中間金属体２０８や誘電体窓３００の冷却に用いられる。
【００６４】
中間金属体２０８は、冷却プレート２０２の処理容器１００側に間隔を空けて設けられる。中間金属体２０８は、中間金属体２０８の処理容器１００側の面を中心側の部分と外周側の部分とに分けるドーナッツ状の凸部２０８ｆを有する。また、中間金属体２０８の厚さは、好ましくは一定である。より詳細には、中間金属体２０８の厚さは、凸部２０８ｆが設けられた箇所を除き、同一であることが好ましい。
【００６５】
スロットアンテナ板２０３は、中間金属体２０８の処理容器１００側に凸部２０８ｆと接触しながら設けられる。スロットアンテナ板２０３は、スロットアンテナ板２０３の処理容器１００側の面に、マイクロ波を放射するためのスロットとして、凸部２０８ｆと接触する部分より中心側の部分に設けられるマイクロ波透過スロット２０３ｃと、凸部２０８ｆと接触する部分より外周側の部分に設けられるマイクロ波透過スロット２０３ｂとを有する。
【００６６】
同軸導波管２０１は、冷却プレート２０２と中間金属体２０８とに連続して貫通する貫通孔に設けられる。図１２に示す例では、同軸導波管２０１の処理容器１００側の端部が貫通孔内に位置する。貫通孔は、中間金属体２０８において、凸部２０８ｆにより形成される中心側の部分に設けられる。
【００６７】
また、同軸導波管２０１は、内側導体２０１ａと、中間導体２０１ｂと、外側導体２０１ｃとを有する。内側導体２０１ａと中間導体２０１ｂと外側導体２０１ｃとは、それぞれ、円筒状であり、好ましくは、径方向の中心が一致するように設けられる。内側導体２０１ａと中間導体２０１ｂとは、内側導体２０１ａの外形面と中間導体２０１ｂの内径面との間に間隔を空けて設けられる。また、中間導体２０１ｂと外側導体２０１ｃとは、中間導体２０１ｂの外形面と外側導体２０１ｃの内径面との間に間隔を空けて設けられる。
【００６８】
モード変換器２１５は、分配器５００によるマイクロ波の分配対象となる２つの導波管のうち一方の導波管６１２に接続されるとともに、中間導体２０１ｂの中空部分に設けられる内側導体２０１ａと中間導体２０１ｂとの間の空間に接続される。モード変換器２１５は、導波管６１２から伝送されるマイクロ波のモードを変換し、モード変換後のマイクロ波を内側導体２０１ａと中間導体２０１ｂとの間の空間に供給する。
【００６９】
モード変換器２１６は、分配器５００によるマイクロ波の分配対象となる２つの導波管のうち他方の導波管６１３に接続されるとともに、外側導体２０１ｃの中空部分に設けられる中間導体２０１ｂと外側導体２０１ｃとの間の空間に接続される。モード変換器２１６は、導波管６１３から伝送されるマイクロ波のモードを変換し、モード変換後のマイクロ波を中間導体２０１ｂと外側導体２０１ｃとの間の空間に供給する。
【００７０】
ここで、同軸導波管２０１では、内側導体２０１ａの中空部分は、ガス供給孔２０４に流入された処理ガスをガス流入孔２０７に供給する供給路となる。また、同軸導波管２０１では、中間導体２０１ｂの中空部分に設けられる内側導体２０１ａと中間導体２０１ｂとの間の空間と、外側導体２０１ｃの中空部分に設けられる中間導体２０１ｂと外側導体２０１ｃとの間の空間とが、それぞれ、導波管６１２，６１３からのマイクロ波を伝送する。すなわち、内側導体２０１ａの外形面と中間導体２０１ｂの内径面とで形成される中空部分、及び、中間導体２０１ｂの外形面と外側導体２０１ｃの内径面とで形成される中空部分とが、それぞれ、マイクロ波を伝送する。
【００７１】
同軸導波管２０１の端部には、第１の部材２１３及び第２の部材２１４が設けられる。  例えば、第１の部材２１３は、同軸導波管２０１の内側導体２０１ａの処理容器１００側の端部に設けられる。貫通孔を有する第１の部材２１３は、スロットアンテナ板２０３と中間金属体２０８との間の空間のうち凸部２０８ｆより中心側にある中心側空間へと突出する第１の段差部２１３ａを有する。第１の段差部２１３ａにおける径の長さは、中間導体２０１ｂの内径以下となる。また、図１４に示す例では、第１の部材２１３は、ガス供給孔２０４と固定される。
【００７２】
また、例えば、第２の部材２１４は、同軸導波管２０１の中間導体２０１ｂの処理容器１００側の端部に設けられる。貫通孔を有する第２の部材２１４は、中間金属体２０８と冷却プレート２０２との間の空間へと突出する第３の段差部２１４ａを有する。第３の段差部２１４ａにおける径の長さは、外側導体２０１ｃの内径以下となる。また、図１４に示す例では、中間金属体２０８に固定される。
【００７３】
図１４に示すように、第１の部材２１３及び第２の部材２１４は、テーパ状ではなく、段差を有する形状となっている。また、第１の部材２１３は、中間金属体２０８と間隔を空けて設けられ、第２の部材２１４は、冷却プレート２０２と間隔を空けて設けられる。
【００７４】
なお、貫通孔と、同軸導波管２０１と、第１の部材２１３及び第２の部材２１４との関係の一例について補足する。図１４に示す例では、同軸導波管２０１の内側導体２０１ａは、冷却プレート２０２に設けられた貫通孔を貫通する。また、中間導体２０１ｂは、端部が冷却プレート２０２の貫通孔の内部にあり、中間導体２０１ｂの端部に第２の部材２１４が設けられる。また、同軸導波管２０１の外側導体２０１ｃの端部は、冷却プレート２０２に固定される。
【００７５】
また、図１４に示す例では、同軸導波管２０１の内側導体２０１ａは、端部が中間金属体２０８の貫通孔の内部にあり、内側導体２０１ａの端部に第１の部材２１３が設けられる。また、同軸導波管２０１の中間導体２０１ｂと冷却プレート２０２の貫通孔の側面２０２ｂとの間には間隔があり、同軸導波管２０１の内側導体２０１ａと中間金属体２０８の貫通孔の側面２０８ｃとの間には間隔があり、それぞれマイクロ波を伝送する導波路の一部を形成している。
【００７６】
図１５は、第１の実施形態における中間金属体の一例を示す誘電体窓側から見た外観図である。図１６は、第１の実施形態における中間金属体の一例を示す冷却プレート側から見た外観図である。
【００７７】
ここで、図１５及び図１６を用いて、中間金属体２０８について更に説明する。図１５に示すように、中間金属体２０８は、ドーナッツ状の凸部２０８ｆを有する。この結果、中間金属体２０８は、ドーナッツ状の凸部２０８ｆにおいてスロットアンテナ板２０３と接触することになる。言い換えると、中間金属体２０８のドーナッツ状の凸部２０８ｆが、スロットアンテナ板２０３の上面に設けられる。
【００７８】
ここで、中間金属体２０８は、中間金属体２０８の中心側からドーナッツ状の凸部２０８ｆまでの範囲において、中間金属体２０８の下面２０８ｄとスロットアンテナ板２０３の上面２０３ａとの間に中心側空間が形成される。中心側空間は、図１２に示す例では、後述する内側遅波板２０９が設けられる空間及び空の空間２１１とに相当する。また、中間金属体２０８は、中間金属体２０８の外周から中間金属体２０８のドーナッツ状の凸部２０８ｆまでの範囲において、中間金属体２０８の下面２０８ｅとスロットアンテナ板２０３の上面２０３ａとの間に外周側空間が形成される。外周側空間は、図１２に示す例では、後述する外側遅波板２１０ｂが設けられる空間に対応する。
【００７９】
また、図１６に示すように、中間金属体２０８は、冷却プレート２０２と１つ又は複数の凸部２０８ｇを有する。ここで、中間金属体２０８は、１つ又は複数の凸部２０８ｇにおいて、冷却プレート２０２と接触している。言い換えると、冷却プレート２０２は、中間金属体２０８の１つ又は複数の凸部２０８ｇ上に設けられる。すなわち、中間金属体２０８と冷却プレート２０２とは、１つ又は複数の凸部２０８ｇを除いて、中間金属体２０８の外形面と冷却プレート２０２との間に間隔を空けて設けられる。言い換えると、１つ又は複数の凸部２０８ｇを除いて、冷却プレートの下面２０２ａと中間金属体２０８の上面２０８ａ及び側面２０８ｂとの間に間隔を空けて設けられる。
【００８０】
ここで、冷却プレート２０２は、中間金属体２０８と冷却プレート２０２との間の空間に突出する凸部２０２ｄを有する。凸部２０２ｄは、中間金属体２０８とは接触していない。
【００８１】
また、中間金属体２０８と冷却プレート２０２とは、中間金属体２０８に設けられる１つ又は複数の凸部２０８ｇにおいて接触している。言い換えると、中間金属体２０８と冷却プレート２０２とは、中間金属体２０８の１つ又は複数の凸部２０８ｇを除いて間隔を空けて設けられる。なお、中間金属体２０８は、冷却プレート２０２と中間金属体２０８とが接触している１つ又は複数の凸部２０８ｇを介して、冷却プレート２０２の流通孔２０２ｃと連結している流通孔が設けられることで、中間金属体２０８の冷却能力を向上しても良い。また、１つ又は複数の凸部２０８ｇは、外側遅波板２１０が設けられていない箇所に設けられることが好ましい。
【００８２】
また、スロットアンテナ２００は、中間金属体２０８の外形面上の一部分に、遅波板が設けられる。具体的には、スロットアンテナ２００は、内側遅波板２０９と外側遅波板２１０とを有する。
【００８３】
図１７は、第１の実施形態におけるスロットアンテナに設けられる処理ガスの供給路及びマイクロ波の導波路を示す図である。図１７の矢印３０１は、スロットアンテナ２００に設けられる処理ガスの供給路を示し、矢印３０２は、スロットアンテナ板２０３の内周側に設けられた内側スロット群２０３ｃ−１へと供給されるマイクロ波の導波路を示し、矢印３０３は、スロットアンテナ板２０３の外周側に設けられた外側スロット群２０３ｂ−１へと供給されるマイクロ波の導波路を示す。
【００８４】
図１７の矢印３０１に示すように、スロットアンテナ２００では、図示しない処理ガス供給源から処理ガスがガス流入孔２０７に供給されると、冷却プレート２０２及び中間金属体２０８を貫通している内側導体２０１ａの中空部分を通って、ガス供給孔２０４から処理ガスが処理容器１００内に供給される。
【００８５】
また、図１７の矢印３０２に示すように、スロットアンテナ２００は、内側導体２０１ａと中間導体２０１ｂとの間の空間を介して、スロットアンテナ板２０３と中間金属体２０８との間の空間のうち凸部２０８ｆより中心側にある中心側空間においてマイクロ波を伝送することでマイクロ波透過スロット２０３ｃ（内側スロット群２０３ｃ−１）にマイクロ波を伝送する導波路である内側導波路を有する。また、内側導波路には、マイクロ波透過スロット２０３ｃ（内側スロット群２０３ｃ−１）の上部に内側遅波板２０９が設けられる。
【００８６】
すなわち、内側導波路では、モード変換器２１５を介して導波管６１２から供給されるマイクロ波は、内側導体２０１ａの外形面と中間導体２０１ｂの内径面とで形成される中空部分と、内側導体２０１ａの外形面と中間金属体２０８に設けられる貫通孔の側面２０８ｃとで形成される中空部分と、第１の部材２１３と中間金属体２０８との間の空間と、中間金属体２０８の下面とスロットアンテナ板２０３の上面とで形成される空の空間２１２と、内側遅波板２０９とを順に通った上で、マイクロ波透過スロット２０３ｃ（内側スロット群２０３ｃ−１）から誘電体窓３００の中心側へマイクロ波が放出される。
【００８７】
また、図１７の矢印３０３に示すように、スロットアンテナ２００は、中間導体２０１ｂと外側導体２０１ｃとの間の空間と、中間金属体２０８と冷却プレート２０２との間の空間とを順に介して、スロットアンテナ板２０３と中間金属体２０８との間の空間のうち凸部２０８ｆより外周側にある外周側空間においてマイクロ波を伝送することでマイクロ波透過スロット２０３ｂ（外側スロット群２０３ｂ−１）にマイクロ波を伝送する導波路である外側導波路を有する。外側導波路には、マイクロ波透過スロット２０３ｂ（外側スロット群２０３ｂ−１）の上部に外側遅波板２１０が設けられる。また、内側導波路と外側導波路とは、互いに連通しない。
【００８８】
すなわち、外側導波路では、モード変換器２１６を介して導波管６１３から供給されるマイクロ波は、中間導体２０１ｂの外形面と外側導体２０１ｃの内径面とで形成される中空部分と、中間導体２０１ｂの外形面と冷却プレート２０２の側面２０２ｂとで形成される中空部分と、第２の部材２１４と冷却プレート２０２との間の空間と、中間金属体２０８の上面２０８ａと冷却プレート２０２の下面２０２ａとで形成される空の空間２１１と、外側遅波板２１０ａと、外側遅波板２１０ｂとを順に通った上で、マイクロ波透過スロット２０３ｂ（外側スロット群２０３ｂ−１）から誘電体窓３００の周縁側へマイクロ波が放出される。
【００８９】
このように、内側導波路と外側導波路とを互いに連通しない構成を採用することによって、内側導波路と外側導波路との間におけるマイクロ波の干渉を回避することが可能となる。
【００９０】
なお、本第１の実施形態では、内側導波路と外側導波路とは、互いに連通しない例を示したが、これに限らず、内側導波路と外側導波路とは、マイクロ波が透過しない程度の通孔を介して互いに連通してもよい。
【００９１】
図１８は、第１の実施形態における中間金属体と内側遅波板及び外側遅波板との関係を示す誘電体窓側から見た外観図である。図１９は、第１の実施形態における中間金属体と内側遅波板及び外側遅波板との関係を示す冷却プレートから見た外観図である。
【００９２】
図１８及び図１９に示すように、内側遅波板２０９は、中心側空間のうち、マイクロ波透過スロット２０３ｃの上部を含む一部又は全ての部分に設けられる。また、内側遅波板２０９は、好ましくは、中心側空間において内側遅波板２０９と内側遅波板２０９が設けられていない空の空間２１１との界面において、内側遅波板２０９が傾斜もしくは段差を有する。
【００９３】
すなわち、図１２〜図１９に示すように、内側遅波板２０９は、中間金属体２０８の下面２０８ｄとスロットアンテナ板２０３の上面２０３ａとの間に設けられた空間を埋めるように、中間金属体２０８の凸部２０８ｆから内周側に所定の長さに渡って設けられる。この結果、中間金属体２０８の下面２０８ｄとスロットアンテナ板２０３の上面２０３ａとの間に設けられた空間のうち、中間金属体２０８の凸部２０８ｆから内周側にある部分において、中間金属体２０８の凸部２０８ｆから所定の長さにある範囲については内側遅波板２０９が設けられており、中間金属体２０８の貫通孔から内側遅波板２０９が設けられる箇所までは空の空間２１１となる。また、内側遅波板２０９は、空間２１１との界面において、好ましくは、斜めの形状を有する。
【００９４】
図１８及び図１９に示すように、外側遅波板２１０は、外周側空間と、中間金属体２０８と冷却プレート２０２との間の空間の一部とに連続して設けられる。例えば、外側遅波板２１０は、外周側空間に設けられる第１の外側遅波板２１０ｂと、第１の外側遅波板２１０ｂの端部から連続するように設けられて中間金属体２０８と冷却プレート２０２との間の空間の一部に設けられる第２の外側遅波板２１０ａとを有する。
【００９５】
すなわち、図１２〜図１９に示すように、外側遅波板２１０ｂは、中間金属体２０８の下面２０８ｅとスロットアンテナ板２０３の上面２０３ａとの間に設けられた空間を埋めるように設けられる。また、外側遅波板２１０ａは、冷却プレート２０２の下面２０２ａと中間金属体２０８の上面２０８ａ及び側面２０８ｂとの間に設けられた空間を埋めるように、外側遅波板２１０ｂの端部から所定の長さに渡って設けられる。
【００９６】
また、外側遅波板２１０ａは、中間金属体２０８の上面２０８ａのうち、中間金属体２０８の外周部から所定の長さの範囲まで設けられる。この結果、中間金属体２０８の上面２０８ａと冷却プレート２０２の下面２０２ａとの間に設けられた空間のうち、中間金属体２０８の貫通孔から外側遅波板２１０ａが設けられる箇所までは空の空間２１２となる。冷却プレート２０２と中間金属体２０８とが接触している１つ又は複数の凸部２０８ｇは、中間金属体２０８の貫通孔から外側遅波板２１０ａが設けられるまでの空の空間２１２に設けられる。また、外側遅波板２１０は、中間金属体２０８と冷却プレート２０２との間の空間において、外側遅波板２１０と外側遅波板２１０が設けられていない部分との界面において、中心側に向かって突出する第２の段差部２１０ａｂを有する。好ましくは、内側導波路において外側遅波板２１０が設けられる長さが、外側導波路において内側遅波板２０９が設けられる長さより長くなる。
【００９７】
外側導波路と、中間金属体２０８に設けられる１つ又は複数の凸部２０８ｇとの関係について説明する。上述したように、中間金属体２０８と冷却プレート２０２とは、中間金属体２０８に設けられる１つ又は複数の凸部２０８ｇにおいて接触している。ここで、複数の１つ又は複数の凸部２０８ｇは、空の空間２１１に設けられる。言い換えると、複数の１つ又は複数の凸部２０８ｇは、外側遅波板２１０に囲まれていない。
【００９８】
次に、図２０を用いて、図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置１０を用いたプラズマ供給方法について説明する。図２０は、第１の実施形態に係るプラズマ供給方法の流れの例を示すフローチャートである。
【００９９】
図２０に示すように、分配比率制御回路７７０のＣＰＵ７７４は、図示しないユーザインタフェース等を用いて指定電力Ｐｓおよび指定分配比率Ｄｓを取得し（ステップＳ１０１）、指定分配比率Ｄｓに対応する可動部材の位置Ｈをメモリ７７３から取得する（ステップＳ１０２）。ＣＰＵ７７４は、取得した可動部材の位置Ｈを分配器５００に設定する（ステップＳ１０３）。
【０１００】
ＣＰＵ７７４は、マイクロ波発生器４００によってマイクロ波の発生が開始されていない場合には（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、処理をステップＳ１０１に戻し、待機する。
【０１０１】
一方、マイクロ波発生器４００によってマイクロ波の発生が開始された場合には（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、進行波モニタ７１０および進行波モニタ７３０は、分配器５００から導波管６１２，６１３の各々へ分配されるマイクロ波の電力をモニタする（ステップＳ１０５）。すなわち、進行波モニタ７１０は、進行波電力Ｐｆ１をモニタし、進行波モニタ７３０は、進行波電力Ｐｆ２をモニタする。このとき、反射波モニタ７２０は、反射波電力Ｐｒ１をモニタし、反射波モニタ７４０は、反射波電力Ｐｒ２をモニタする。
【０１０２】
電力演算回路７５０は、進行波電力Ｐｆ１と進行波電力Ｐｆ２との総和である進行波総電力を算出し、電力演算回路７６０は、反射波電力Ｐｒ１と反射波電力Ｐｒ２との総和である反射波総電力Ｐｒを算出する（ステップＳ１０６）。
【０１０３】
分配比率制御回路７７０の除算回路７７１は、進行波総電力Ｐｆで進行波電力Ｐｆ１を除算することによって、実効分配比率（＝Ｐｆ１／Ｐｆ）を算出する（ステップＳ１０７）。差分回路７７２は、実効分配比率Ｄから指定分配比率Ｄｓを減算することによって、実効分配比率Ｄと指定分配比率Ｄｓとの差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）を算出する（ステップＳ１０８）。
【０１０４】
ＣＰＵ７７４は、マイクロ波によって処理容器１００内で発生したプラズマが安定状態となったか否かを判定する（ステップＳ１０９）。ＣＰＵ７７４は、マイクロ波によって処理容器１００内で発生したプラズマが安定状態となっていない場合には（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、処理をステップＳ１０５に戻し、待機する。
【０１０５】
一方、ＣＰＵ７７４は、マイクロ波によって処理容器１００内で発生したプラズマが安定状態となった場合には（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、実効分配比率Ｄと、指定分配比率Ｄｓとの差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）を差分回路７７２から取得する（ステップＳ１１０）。
【０１０６】
ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）が０よりも小さい場合、換言すれば、指定分配比率Ｄｓよりも実効分配比率Ｄが小さい場合には（ステップＳ１１１；Ｙｅｓ）、以下の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤが０に近づくように順方向に沿って可動部材の位置Ｈを調整することによって、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正し（ステップＳ１１２）、処理をステップＳ１１５に移行する。
【０１０７】
一方、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）が０よりも大きい場合、換言すれば、指定分配比率Ｄｓよりも実効分配比率Ｄが大きい場合には（ステップＳ１１１；Ｎｏ、かつ、ステップＳ１１３；Ｙｅｓ）、以下の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤが０に近づくように逆方向に沿って可動部材の位置Ｈを調整することによって、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正し（ステップＳ１１４）、処理をステップＳ１１５に移行する。
【０１０８】
一方、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）が０である場合には（ステップＳ１１１；Ｎｏ、かつ、ステップＳ１１３；Ｎｏ）、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率の補正を行わず、処理をステップＳ１１５に移行する。
【０１０９】
ステップＳ１１５において、ＣＰＵ７７４は、指定電力Ｐｓまたは指定分配比率Ｄｓが変更されたか否かを判定する。ＣＰＵ７７４は、指定電力Ｐｓまたは指定分配比率Ｄｓが変更された場合には（ステップＳ１１５；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０１に戻す。一方、ＣＰＵ７７４は、指定電力Ｐｓまたは指定分配比率Ｄｓが変更されていない場合には（ステップＳ１１５；Ｎｏ）、処理をステップＳ１１６に移行する。なお、ステップＳ１１５にて指定分配比率Ｄｓの変更された差が大きくないときはそのままＳ１１６へ移行してもよい。
【０１１０】
ＣＰＵ７７４は、処理を終了する場合には（ステップＳ１１６；Ｙｅｓ）、プラズマ供給処理の実行を終了する。一方、ＣＰＵ７７４は、処理を終了しない場合には（ステップＳ１１６；Ｎｏ）、処理をステップＳ１０５に戻す。
【０１１１】
以上、第１の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１０は、分配器５００によって導波管６１２，６１３の各々へ分配されるマイクロ波の電力をモニタし、モニタされたマイクロ波の比率と、予め指定された分配比率との差分ΔＤに基づいて、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。このため、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、マイクロ波の一部が分配器５００へ向けて反射波として反射された場合でも、導波管６１２，６１３の各々へ実際に分配されるマイクロ波の電力の比率と、予め指定された分配比率とのずれを動的に解消可能である。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、複数の導波管の各々へ分配されたマイクロ波をアンテナから放射する場合のマイクロ波の分配精度を向上することが可能である。
【０１１２】
また、第１の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１０は、差分ΔＤが０に近づくように分配器５００内の可動部材の位置を調整することによって、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、複数の導波管の各々へ分配されたマイクロ波をアンテナから放射する場合のマイクロ波の分配精度を効率良く向上することが可能である。
【０１１３】
また、第１の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１０は、マイクロ波の発生が開始され、かつ、プラズマが安定状態となった場合に、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正する。このため、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、プラズマが安定状態となる前に発生し易い反射波の影響を抑えた適切なタイミングで、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正することができる。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、複数の導波管の各々へ分配されたマイクロ波をアンテナから放射する場合のマイクロ波の分配精度をより一層向上することが可能である。
【０１１４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。図２１は、第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の外観構成の一例を示す図である。第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、導波管を伝搬するマイクロ波の位相をシフトする点等が第１の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置と異なるだけであり、その他の構成は第１の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置と同様である。したがって、以下では第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１１５】
図２１に示すように、第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置２０は、位相シフタ８１０、波形検出器８２０、波形検出器８３０および移相量制御回路８４０を新たに有する。
【０１１６】
位相シフタ８１０は、２つの導波管６１２，６１３のうち一方の導波管６１３に設けられ、導波管６１３を伝搬するマイクロ波の位相をシフトする。例えば、位相シフタ８１０は、１つの入力ポートと１つの出力ポートを含む導波管と、導波管に設置されたサーキュレータと、可動自在な可動部材とを含む。可動部材は、例えば、スタブや可動短絡板である。そして、位相シフタ８１０は、可動部材の位置に応じて、導波管６１３から入力ポートに入力されるマイクロ波の位相をシフトする。また、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相シフトに用いられる移相量は、可変である。位相シフタ８１０の移相量の制御値、すなわち、位相シフタ８１０の可動部材の位置の調整値は、移相量制御回路８４０によって入力される。すなわち、位相シフタ８１０は、移相量制御回路８４０によって入力される移相量を用いて、導波管６１３を伝搬するマイクロ波の位相をシフトする。
【０１１７】
波形検出器８２０は、分配器５００によって導波管６１２へ分配されるマイクロ波、すなわち、導波管６１２内を伝搬する進行波の波形（以下適宜「Ｐｆ１波形」という）を検出し、検出したＰｆ１波形を移相量制御回路８４０へ出力する。波形検出器８３０は、分配器５００によって導波管６１３へ分配されるマイクロ波、すなわち、導波管６１３内を伝搬する進行波の波形（以下適宜「Ｐｆ２波形」という）を検出し、検出したＰｆ２波形を移相量制御回路８４０へ出力する。波形検出器８２０および波形検出器８３０は、波形検出部の一例である。
【０１１８】
移相量制御回路８４０は、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相シフトに用いられる移相量を制御する。
【０１１９】
ここで、図２２を用いて、移相量制御回路８４０の構成例を説明する。図２２は、第２の実施形態における移相量制御回路の構成例を示す図である。移相量制御回路８４０は、位相比較器８４１、差分アンプ８４２、メモリ８４３、ＣＰＵ８４４およびモータドライバ８４５を有する。
【０１２０】
位相比較器８４１は、Ｐｆ１波形の入力を波形検出器８２０から受け付ける。位相比較器８４１は、Ｐｆ２波形の入力を波形検出器８３０から受け付ける。位相比較器８４１は、図２３に示すように、Ｐｆ１波形とＰｆ２波形とを比較することによって、導波管６１２内を伝搬する進行波と、導波管６１３内を伝搬する進行波との位相差ＰＨを算出する。図２３は、第２の実施形態における位相比較器による処理の一例を示す図である。位相比較器８４１は、算出した位相差ＰＨを差分アンプ８４２へ出力する。
【０１２１】
差分アンプ８４２は、位相差ＰＨの入力を位相比較器８４１から受け付ける。差分アンプ８４２は、図示しないユーザインタフェース等を用いてユーザから指定された位相シフタ８１０の移相量（以下「指定移相量」という）ＰＨｓを取得する。差分アンプ８４２は、位相差ＰＨから指定移相量ＰＨｓを減算することによって、位相差ＰＨと指定移相量ＰＨｓとの差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）を算出し、算出した差分ΔＰＨをＣＰＵ８４４へ出力する。
【０１２２】
メモリ８４３は、ＣＰＵ８４４による移相量制御に用いられる情報を記憶する。図２４は、第２の実施形態におけるメモリに記憶された情報のデータ構造の一例を示す図である。図２４に示すように、メモリ８４３は、ＣＰＵ８４４による移相量制御に用いられる情報として、位相シフタ８１０に含まれる可動部材の位置と、可動部材の位置に応じた位相シフタ８１０の移相量との対応関係を記憶する。
【０１２３】
ＣＰＵ８４４は、位相差ＰＨと指定移相量ＰＨｓとの差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）に基づいて、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量を補正する。具体的には、ＣＰＵ８４４は、モータドライバ８４５を用いて差分ΔＰＨが０に近づくように位相シフタ８１０内の可動部材の位置を調整することによって、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量を補正する。ＣＰＵ８４４は、移相量制御部の一例である。
【０１２４】
モータドライバ８４５は、ＣＰＵ８４４からの指示に応じてモータを駆動することによって、位相シフタ８１０内の可動部材の位置を移動させる。なお、モータドライバ８４５は、エンコーダ等により位相シフタ８１０内の可動部材の位置を検出し、検出結果を用いて位相シフタ８１０内の可動部材の位置をフィードバック制御しても良い。
【０１２５】
ここで、図２５を用いて、ＣＰＵ８４４による移相量制御の一例を説明する。図２５は、第２の実施形態におけるＣＰＵによる移相量制御の一例を説明するための図である。図２５では、メモリ８４３に記憶されている、位相シフタ８１０に含まれる可動部材の位置と、可動部材の位置に応じた位相シフタ８１０の移相量との対応関係が示されている。
【０１２６】
ＣＰＵ８４４は、図示しないユーザインタフェース等を用いて指定移相量ＰＨｓを取得し、図２５に示すように、指定移相量ＰＨｓに対応する可動部材の位置Ｌをメモリ８４３から取得する。ＣＰＵ８４４は、メモリ８４３から取得した可動部材の位置Ｌを位相シフタ８１０に設定する。
【０１２７】
ＣＰＵ８４４は、位相差ＰＨと指定移相量ＰＨｓとの差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）を差分アンプ８４２から取得し、差分ΔＰＨを用いた移相量の補正を開始する。
【０１２８】
ＣＰＵ８４４は、差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）が０よりも小さい場合、換言すれば、指定移相量ＰＨｓよりも位相差ＰＨが小さい場合には、以下の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ８４４は、図２５に示すように、差分ΔＰＨが０に近づくように順方向に沿って可動部材の位置Ｌを調整することによって、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量を補正する。ここで、順方向とは、基準位置０から離れる方向である。図２５の例において、位相差ＰＨが指定移相量ＰＨｓよりも小さい場合を想定する。この場合、位相差ＰＨに対応する可動部材の位置が、Ｌ１であり、指定移相量ＰＨｓに対応する可動部材の位置Ｌと、位相差ＰＨに対応する可動部材の位置との差が｜Ｌ１−Ｌ｜である。このため、ＣＰＵ８４４は、差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）が０に近づくように順方向に沿って可動部材の位置Ｌを｜Ｌ１−Ｌ｜だけ調整することによって、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量を補正する。
【０１２９】
一方、ＣＰＵ８４４は、差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）が０よりも大きい場合、換言すれば、指定移相量ＰＨｓよりも位相差ＰＨが大きい場合には、以下の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ８４４は、図２５に示すように、差分ΔＰＨが０に近づくように逆方向に沿って可動部材の位置Ｌを調整することによって、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量を補正する。ここで、逆方向とは、基準位置０に近づく方向である。図２５の例において、位相差ＰＨが指定移相量ＰＨｓよりも大きい場合を想定する。この場合、位相差ＰＨに対応する可動部材の位置が、Ｌ２であり、指定移相量ＰＨｓに対応する可動部材の位置Ｌと、位相差ＰＨに対応する可動部材の位置との差が｜Ｌ２−Ｌ｜である。このため、ＣＰＵ８４４は、差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）が０に近づくように逆方向に沿って可動部材の位置Ｌを｜Ｌ２−Ｌ｜だけ調整することによって、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量を補正する。
【０１３０】
なお、ＣＰＵ８４４は、差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）が０である場合、換言すれば、指定移相量ＰＨｓと位相差ＰＨとが等しい場合には、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量の補正を行わない。
【０１３１】
次に、図２６を用いて、図２１に示したマイクロ波プラズマ処理装置２０を用いたプラズマ供給方法について説明する。図２６は、第２の実施形態に係るプラズマ供給方法の流れの例を示すフローチャートである。
【０１３２】
図２６に示すように、分配比率制御回路７７０のＣＰＵ７７４は、図示しないユーザインタフェース等を用いて指定電力Ｐｓおよび指定分配比率Ｄｓを取得し、移相量制御回路８４０のＣＰＵ８４４は、指定移相量ＰＨｓを取得する（ステップＳ２０１）。ＣＰＵ７７４は、指定分配比率Ｄｓに対応する可動部材の位置Ｈをメモリ７７３から取得する（ステップＳ２０２）。ＣＰＵ７７４は、取得した可動部材の位置Ｈを分配器５００に設定する（ステップＳ２０３）。
【０１３３】
ＣＰＵ８４４は、指定移相量ＰＨｓに対応する可動部材の位置Ｌをメモリ８４３から取得する（ステップＳ２０４）。ＣＰＵ８４４は、取得した可動部材の位置Ｌを位相シフタ８１０に設定する（ステップＳ２０５）。
【０１３４】
ＣＰＵ７７４は、マイクロ波発生器４００によってマイクロ波の発生が開始されていない場合には（ステップＳ２０６；Ｎｏ）、処理をステップＳ２０１に戻し、待機する。
【０１３５】
一方、マイクロ波発生器４００によってマイクロ波の発生が開始された場合には（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）、波形検出器８２０および波形検出器８３０は、分配器５００から導波管６１２，６１３の各々へ分配されるマイクロ波の波形を検出する（ステップＳ２０７）。すなわち、波形検出器８２０は、Ｐｆ１波形を検出し、波形検出器８３０は、Ｐｆ２波形を検出する。
【０１３６】
移相量制御回路８４０の位相比較器８４１は、Ｐｆ１波形とＰｆ２波形とを比較することによって、導波管６１２内を伝搬する進行波と、導波管６１３内を伝搬する進行波との位相差ＰＨを算出する（ステップＳ２０８）。差分アンプ８４２は、位相差ＰＨから指定移相量ＰＨｓを減算することによって、位相差ＰＨと指定移相量ＰＨｓとの差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）を算出する（ステップＳ２０９）。
【０１３７】
移相量制御回路８４０のＣＰＵ８４４は、位相差ＰＨと指定移相量ＰＨｓとの差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）を差分アンプ８４２から取得する。ＣＰＵ８４４は、差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）が０よりも小さい場合、換言すれば、指定移相量ＰＨｓよりも位相差ＰＨが小さい場合には（ステップＳ２１０；Ｙｅｓ）、以下の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ８４４は、差分ΔＰＨが０に近づくように順方向に沿って可動部材の位置Ｌを調整することによって、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量を補正し（ステップＳ２１１）、処理をステップＳ２１４に移行する。
【０１３８】
一方、ＣＰＵ８４４は、差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）が０よりも大きい場合、換言すれば、指定移相量ＰＨｓよりも位相差ＰＨが大きい場合には（ステップＳ２１０；Ｎｏ、かつ、ステップＳ２１２；Ｙｅｓ）、以下の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ８４４は、差分ΔＰＨが０に近づくように逆方向に沿って可動部材の位置Ｌを調整することによって、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量を補正し（ステップＳ２１３）、処理をステップＳ２１４に移行する。
【０１３９】
一方、ＣＰＵ８４４は、差分ΔＰＨ（＝ＰＨ−ＰＨｓ）が０である場合には（ステップＳ２１０；Ｎｏ、かつ、ステップＳ２１２；Ｎｏ）、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量の補正を行わず、処理をステップＳ２１４に移行する。
【０１４０】
進行波モニタ７１０および進行波モニタ７３０は、分配器５００から導波管６１２，６１３の各々へ分配されるマイクロ波の電力をモニタする（ステップＳ２１４）。すなわち、進行波モニタ７１０は、進行波電力Ｐｆ１をモニタし、進行波モニタ７３０は、進行波電力Ｐｆ２をモニタする。このとき、反射波モニタ７２０は、反射波電力Ｐｒ１をモニタし、反射波モニタ７４０は、反射波電力Ｐｒ２をモニタする。
【０１４１】
電力演算回路７５０は、進行波電力Ｐｆ１と進行波電力Ｐｆ２との総和である進行波総電力を算出し、電力演算回路７６０は、反射波電力Ｐｒ１と反射波電力Ｐｒ２との総和である反射波総電力Ｐｒを算出する（ステップＳ２１５）。
【０１４２】
分配比率制御回路７７０の除算回路７７１は、進行波総電力Ｐｆで進行波電力Ｐｆ１を除算することによって、実効分配比率（＝Ｐｆ１／Ｐｆ）を算出する（ステップＳ２１６）。差分回路７７２は、実効分配比率Ｄから指定分配比率Ｄｓを減算することによって、実効分配比率Ｄと指定分配比率Ｄｓとの差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）を算出する（ステップＳ２１７）。
【０１４３】
ＣＰＵ７７４は、マイクロ波によって処理容器１００内で発生したプラズマが安定状態となったか否かを判定する（ステップＳ２１８）。ＣＰＵ７７４は、マイクロ波によって処理容器１００内で発生したプラズマが安定状態となっていない場合には（ステップＳ２１８；Ｎｏ）、処理をステップＳ２０７に戻し、待機する。
【０１４４】
一方、ＣＰＵ７７４は、マイクロ波によって処理容器１００内で発生したプラズマが安定状態となった場合には（ステップＳ２１８；Ｙｅｓ）、実効分配比率Ｄと、指定分配比率Ｄｓとの差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）を差分回路７７２から取得する（ステップＳ２１９）。
【０１４５】
ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）が０よりも小さい場合、換言すれば、指定分配比率Ｄｓよりも実効分配比率Ｄが小さい場合には（ステップＳ２２０；Ｙｅｓ）、以下の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤが０に近づくように順方向に沿って可動部材の位置Ｈを調整することによって、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正し（ステップＳ２２１）、処理をステップＳ２２４に移行する。
【０１４６】
一方、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）が０よりも大きい場合、換言すれば、指定分配比率Ｄｓよりも実効分配比率Ｄが大きい場合には（ステップＳ２２０；Ｎｏ、かつ、ステップＳ２２２；Ｙｅｓ）、以下の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤが０に近づくように逆方向に沿って可動部材の位置Ｈを調整することによって、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率を補正し（ステップＳ２２３）、処理をステップＳ２２４に移行する。
【０１４７】
一方、ＣＰＵ７７４は、差分ΔＤ（＝Ｄ−Ｄｓ）が０である場合には（ステップＳ２２２；Ｎｏ）、分配器５００によるマイクロ波の分配に用いられる分配比率の補正を行わず、処理をステップＳ２２４に移行する。
【０１４８】
ステップＳ２２４において、ＣＰＵ７７４は、指定電力Ｐｓまたは指定分配比率Ｄｓが変更されたか否かを判定し、ＣＰＵ８４４は、指定移相量ＰＨｓが変更されたか否かを判定する。ＣＰＵ７７４は、指定電力Ｐｓまたは指定分配比率Ｄｓが変更された場合には（ステップＳ２２４；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０１に戻し、ＣＰＵ８４４は、指定移相量ＰＨｓが変更された場合には（ステップＳ２２４；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０１に戻す。一方、ＣＰＵ７７４は、指定電力Ｐｓまたは指定分配比率Ｄｓが変更されていない場合には（ステップＳ２２４；Ｎｏ）、処理をステップＳ２２５に移行し、ＣＰＵ８４４は、指定移相量ＰＨｓが変更されていない場合には（ステップＳ２２４；Ｎｏ）、処理をステップＳ２２５に移行する。なお、ステップＳ２２４にて指定分配比率Ｄｓと指定移相量ＰＨｓとの変更された差が大きくないときはそのままＳ２２５へ移行してもよい。
【０１４９】
ＣＰＵ７７４は、処理を終了する場合には（ステップＳ２２５；Ｙｅｓ）、プラズマ供給処理の実行を終了する。一方、ＣＰＵ７７４は、処理を終了しない場合には（ステップＳ２２５；Ｎｏ）、処理をステップＳ２０７に戻す。
【０１５０】
以上、第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置２０は、導波管６１２を伝搬するマイクロ波と、導波管６１３を伝搬するマイクロ波との位相差ＰＨを算出する。そして、マイクロ波プラズマ処理装置２０は、算出した位相差ＰＨと、指定移相量ＰＨｓとの差分ΔＰＨに基づいて、位相シフタ８１０によるマイクロ波の位相のシフトに用いられる移相量を補正する。このため、マイクロ波プラズマ処理装置２０は、導波管６１２からスロットアンテナ２００内の内側導波路を介して誘電体窓３００へ導波されるマイクロ波と、導波管６１３からスロットアンテナ２００内の外側導波路を介して誘電体窓３００へ導波されるマイクロ波とを互いに逆位相に設定することが可能である。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置２０は、誘電体窓３００内におけるマイクロ波どうしの干渉を抑制することができるので、処理容器１００内の処理空間Ｓでマイクロ波により励起されるプラズマの分布の均一性を保つことが可能である。
【０１５１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置について説明する。図２７は、第３の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の外観構成の一例を示す図である。第３の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、導波管６１２を伝搬するマイクロ波と、導波管６１３を伝搬するマイクロ波との位相差ＰＨを算出する手法等が第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置と異なるだけであり、その他の構成は第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置と同様である。したがって、以下では第２の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１５２】
図２７に示すように、第３の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置３０は、図２１に示した波形検出器８２０および波形検出器８３０に代えて、電圧センサ８５０および電圧センサ８６０を新たに有する。
【０１５３】
電圧センサ８５０は、導波管６１２の、チューナ６２４の位置よりもスロットアンテナ２００に近い位置に設けられる。電圧センサ８５０は、分配器５００によって導波管６１２へ分配されるマイクロ波、すなわち、導波管６１２内を伝搬する進行波の電圧Ｖ１を検出する。電圧Ｖ１としては、例えば、電圧のPeak to Peak値であるＶｐｐや、電圧の中間値であるＶｄｃ等が挙げられる。Ｖｐｐは、導波管内で発生する定在波の大きさを表し、Ｖｄｃは、導波管内で発生する定在波のオフセット量を表す。電圧センサ８５０は、検出した電圧Ｖ１を移相量制御回路８４０へ出力する。
【０１５４】
電圧センサ８６０は、導波管６１３の、チューナ６２８の位置よりもスロットアンテナ２００に近い位置に設けられる。電圧センサ８６０は、分配器５００によって導波管６１３へ分配されるマイクロ波、すなわち、導波管６１３内を伝搬する進行波の電圧Ｖ２を検出する。電圧Ｖ２としては、例えば、電圧のPeak to Peak値であるＶｐｐや、電圧の中間値であるＶｄｃ等が挙げられる。電圧センサ８６０は、検出した電圧Ｖ２を移相量制御回路８４０へ出力する。電圧センサ８５０および電圧センサ８６０は、電圧検出部の一例である。
【０１５５】
移相量制御回路８４０の位相比較器８４１は、電圧Ｖ１の入力を電圧センサ８５０から受け付ける。位相比較器８４１は、電圧Ｖ２の入力を電圧センサ８６０から受け付ける。位相比較器８４１は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを比較することによって、導波管６１２内を伝搬する進行波と、導波管６１３内を伝搬する進行波との位相差ＰＨを算出する。位相比較器８４１は、算出した位相差ＰＨを差分アンプ８４２へ出力する。
【０１５６】
以上、第３の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置３０は、導波管６１２内を伝搬する進行波の電圧Ｖ１と、導波管６１３内を伝搬する進行波の電圧Ｖ２とを用いて、導波管６１２を伝搬するマイクロ波と、導波管６１３を伝搬するマイクロ波との位相差ＰＨを算出することが可能である。
【０１５７】
（変形例１）
次に、第１〜第３の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の変形例１について説明する。以下では、変形例１に係るマイクロ波プラズマ装置の変形例１を代表して、第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の変形例１を説明する。
【０１５８】
図２８は、第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の変形例１の構成例を示す図である。変形例１に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、分配器５００の後段側にアイソレータが設けられる点等が第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置と異なるだけであり、その他の構成は第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置と同様である。したがって、以下では第２の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１５９】
図２８に示すように、変形例１に係るマイクロ波プラズマ処理装置２０ａは、導波管６１２に設けられたアイソレータ９１０と、導波管６１３に設けられたアイソレータ９２０とを新たに有する。また、変形例１に係るマイクロ波プラズマ処理装置２０ａは、図２１に示したアイソレータ６０４を有さない。
【０１６０】
アイソレータ９１０は、分配器５００によって導波管６１２へ分配されるマイクロ波の一部がスロットアンテナ２００側から分配器５００へ向けて反射されて得られる反射波を遮断する。詳細には、アイソレータ９１０は、スロットアンテナ２００側からのマイクロ波の反射波をサーキュレータにより分離し、分離した反射波をダミー負荷により熱に変換する。
【０１６１】
アイソレータ９２０は、分配器５００によって導波管６１３へ分配されるマイクロ波の一部がスロットアンテナ２００側から分配器５００へ向けて反射されて得られる反射波を遮断する。詳細には、アイソレータ９２０は、スロットアンテナ２００側からのマイクロ波の反射波をサーキュレータにより分離し、分離した反射波をダミー負荷により熱に変換する。
【０１６２】
以上、変形例１に係るマイクロ波プラズマ処理装置２０ａは、導波管６１２，６１３の各々にアイソレータ９１０，９２０を設け、スロットアンテナ２００側から分配器５００へ向けて反射されて得られる反射波をアイソレータ９１０，９２０を用いて遮断する。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置２０ａは、マイクロ波の発生の開始に伴って発生する反射波が分配器５００へ侵入することを阻止することができるので、マイクロ波の分配精度をさらに向上することができる。
【０１６３】
（変形例２）
次に、第１〜第３の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の変形例２について説明する。以下では、変形例２に係るマイクロ波プラズマ処理装置の変形例２を代表して、第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の変形例２を説明する。
【０１６４】
図２９は、第２の実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の変形例２の構成例を示す図である。変形例２に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、分配器５００の後段側にアイソレータ機能付き位相シフタが設けられる点等が変形例１に係るマイクロ波プラズマ処理装置と異なるだけであり、その他の構成は変形例１に係るマイクロ波プラズマ処理装置と同様である。したがって、以下では変形例１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１６５】
図２９に示すように、変形例２に係るマイクロ波プラズマ処理装置２０ｂは、図２８に示したアイソレータ９２０および位相シフタ８１０に代えて、アイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａを有する。
【０１６６】
アイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａは、図２８に示したアイソレータ９２０と同様に、分配器５００によって導波管６１３へ分配されるマイクロ波の一部がスロットアンテナ２００側から分配器５００へ向けて反射されて得られる反射波を遮断する。
【０１６７】
また、アイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａは、図２８に示した位相シフタ８１０と同様に、導波管６１３を伝搬するマイクロ波の位相をシフトする。例えば、アイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａは、１つの入力ポートと１つの出力ポートを含む導波管と、導波管に設置されたサーキュレータと、可動自在な可動部材とを含む。可動部材は、例えば、スタブや可動短絡板である。そして、アイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａは、可動部材の位置に応じて、導波管６１３から入力ポートに入力されるマイクロ波の位相をシフトする。また、アイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａによるマイクロ波の位相シフトに用いられる移相量は、可変である。アイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａの移相量の制御値、すなわち、アイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａの可動部材の位置の調整値は、移相量制御回路８４０によって入力される。すなわち、アイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａは、移相量制御回路８４０によって入力される移相量を用いて、導波管６１３を伝搬するマイクロ波の位相をシフトする。
【０１６８】
以上、変形例２に係るマイクロ波プラズマ処理装置２０ｂは、導波管６１２，６１３の各々にアイソレータ９１０およびアイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａを設け、スロットアンテナ２００側から分配器５００へ向けて反射されて得られる反射波をアイソレータ９１０およびアイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａを用いて遮断する。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置２０ｂは、マイクロ波の発生の開始に伴って発生する反射波が分配器５００へ侵入することを阻止することができるので、マイクロ波の分配精度をさらに向上することができる。さらに、マイクロ波プラズマ処理装置２０ｂは、アイソレータ機能と、導波管６１３を伝搬するマイクロ波の位相をシフトする機能とを１つのアイソレータ機能付き位相シフタ９２０ａにより兼用することができるので、部品点数の増大を抑えることができる。
【符号の説明】
【０１６９】
１０、２０、２０ａ、２０ｂ、３０  マイクロ波プラズマ処理装置
１００  処理容器
２００  スロットアンテナ
４００  マイクロ波発生器
５００  分配器
６１２  導波管
６１３  導波管
７１０  進行波モニタ
７３０  進行波モニタ
７７０  分配比率制御回路
７７１  除算回路
７７２  差分回路
７７３  メモリ
７７４  ＣＰＵ
７７５  モータドライバ
８１０  位相シフタ
８２０  波形検出器
８３０  波形検出器
８４０  移相量制御回路
８４１  位相比較器
８４２  差分アンプ
８４３  メモリ
８４４  ＣＰＵ
８４５  モータドライバ
８５０  電圧センサ
８６０  電圧センサ
９１０  アイソレータ
９２０  アイソレータ
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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