(57)【要約】【課題】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。【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をプラズマ化するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、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、複数の導波管の各々の電圧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電圧のモニタ値と予め定められた電圧の基準値との差に対応する分配器の分配比の制御値を、差と、該差に対応する分配器の分配比の制御値とを対応付けて記憶する記憶部から取得し、取得した制御値に基づいて分配器の分配比を制御する制御部とを備えた。【選択図】図１
2015018683.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をプラズマ化するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
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へ分配されるマイクロ波を前記処理空間へ放射するアンテナと、
前記複数の導波管の各々の電圧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電圧のモニタ値と予め定められた前記電圧の基準値との差に対応する前記分配器の分配比の制御値を、前記差と、該差に対応する前記分配器の分配比の制御値とを対応付けて記憶する記憶部から取得し、取得した制御値に基づいて前記分配器の分配比を制御する制御部と
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】
前記複数の導波管のうち少なくともいずれか一つの特定の導波管に設けられ、設定されるシフト量だけ前記特定の導波管の電圧の位相をシフトする位相シフタをさらに備え、
前記制御部は、前記分配器の分配比の制御とは別に、前記モニタ部によってモニタされた前記電圧のモニタ値を用いて、前記特定の導波管の電圧の位相と、前記複数の導波管のうち前記特定の導波管以外の他の導波管の電圧の位相とを適切に制御することでアンテナ下部の誘電体窓にて逆位相となるように、前記位相シフタの前記シフト量を制御する
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】
前記マイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波を前記分配器へ導く導波管と、
前記導波管に設けられ、前記マイクロ波発生器側のインピーダンスと、前記アンテナ側のインピーダンスとを整合するチューナと
をさらに備えた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】
前記処理容器と前記アンテナとの組みを複数備え、
前記分配器は、前記処理容器と前記アンテナとの複数の組みの各々に対応する前記複数の導波管へ前記マイクロ波を分配し、
前記アンテナは、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を、当該アンテナに組み合わされた前記処理容器の前記処理空間へ放射し、
前記制御部は、前記記憶部から取得した制御値に基づいて前記分配器の分配比を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３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５】
前記分配器を複数備え、
複数の前記分配器は、前記マイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波を前記複数の導波管へ段階的に順次分配し、
前記記憶部は、前記分配器ごとに、前記差と、該差に対応する前記分配器の分配比の制御値とを対応づけて記憶し、
前記制御部は、前記記憶部から取得した制御値に基づいて複数の前記分配器の各々の分配比を個別に制御する
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】
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をプラズマ化するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
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へ分配される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、
前記複数の導波管の各々の電圧をモニタし、
モニタされた前記電圧のモニタ値と予め定められた前記電圧の基準値との差に対応する前記分配器の分配比の制御値を、前記差と、該差に対応する前記分配器の分配比の制御値とを対応付けて記憶する記憶部から取得し、
取得した制御値に基づいて前記分配器の分配比を制御する
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、マイクロ波発生器からのマイクロ波を予め定められた分配比で分配器によって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
【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、上述した技術では、分配器におけるマイクロ波の分配比が固定されているため、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の分布の均一性が損なわれる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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をプラズマ化するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、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へ分配されるマイクロ波を前記処理空間へ放射するアンテナと、前記複数の導波管の各々の電圧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電圧のモニタ値と予め定められた前記電圧の基準値との差に対応する前記分配器の分配比の制御値を、前記差と、該差に対応する前記分配器の分配比の制御値とを対応付けて記憶する記憶部から取得し、取得した制御値に基づいて前記分配器の分配比を制御する制御部とを備えた。
【発明の効果】
【０００７】
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、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できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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実施形態における記憶部によって記憶される情報の例を示す図である。
【図４】図４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５】図５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６】図６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７】図７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８】図８は、図７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９】図９は、図７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１０】図１０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１１】図１１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１２】図１２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１３】図１３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１４】図１４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１５】図１５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１６】図１６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変形例１の外観構成の一例を示す図である。
【図１７】図１７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変形例２の外観構成の一例を示す図である。
【図１８】図１８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変形例３の外観構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、開示するマイクロ波プラズマ処理装置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。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態におけ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をプラズマ化するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、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、複数の導波管の各々の電圧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電圧のモニタ値と予め定められた電圧の基準値との差に対応する分配器の分配比の制御値を、差と、該差に対応する分配器の分配比の制御値とを対応付けて記憶する記憶部から取得し、取得した制御値に基づいて分配器の分配比を制御する制御部とを備えた。
【００１１】
また、第１の実施形態におけ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いずれか一つの特定の導波管に設けられ、設定されるシフト量だけ特定の導波管の電圧の位相をシフトする位相シフタをさらに備え、制御部は、分配器の分配比の制御とは別に、モニタ部によってモニタされた電圧のモニタ値を用いて、特定の導波管の電圧の位相と、複数の導波管のうち特定の導波管以外の他の導波管の電圧の位相とが逆位相となるように、位相シフタのシフト量を制御する。
【００１２】
また、第１の実施形態におけ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、マイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波を分配器へ導く導波管と、導波管に設けられ、マイクロ波発生器側のインピーダンスと、アンテナ側のインピーダンスとを整合するチューナとをさらに備えた。
【００１３】
また、第１の実施形態におけ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、処理容器とアンテナとの組みを複数備え、分配器は、処理容器とアンテナとの複数の組みの各々に対応する複数の導波管へマイクロ波を分配し、アンテナは、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、当該アンテナに組み合わされた処理容器の処理空間へ放射し、制御部は、記憶部から取得した制御値に基づいて分配器の分配比を制御する。
【００１４】
また、第１の実施形態におけ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、分配器を複数備え、複数の分配器は、マイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波を複数の導波管へ段階的に順次分配し、記憶部は、分配器ごとに、差と、該差に対応する分配器の分配比の制御値とを対応づけて記憶し、制御部は、記憶部から取得した制御値に基づいて複数の分配器の各々の分配比を個別に制御する。
【００１５】
また、第１の実施形態におけるマイクロ波供給方法は、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をプラズマ化するためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、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、複数の導波管の各々の電圧をモニタし、モニタされた電圧のモニタ値と予め定められた電圧の基準値との差に対応する分配器の分配比の制御値を、差と、該差に対応する分配器の分配比の制御値とを対応付けて記憶する記憶部から取得し、取得した制御値に基づいて分配器の分配比を制御する。
【００１６】
（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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をプラズマ化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を有し、陰極−陽極間に電圧を印加した状態でマグネトロン４０２を発振させることにより、マイクロ波を発生する。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、分配器５００に接続され、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。
【００２０】
導波管６０２には、アイソレータ６０４、方向性結合器６０６及びチューナ６０８が設けられる。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。方向性結合器６０６は、マイクロ波の進行波及び反射波の一部を分岐して検出器６１０に出力する。検出器６１０は、方向性結合器６０６から入力されるマイクロ波をアナログ信号に変換し、アナログ信号をマイクロ波発生器４００へ出力する。マイクロ波発生器４００へ出力されるアナログ信号は、マイクロ波発生器４００のマグネトロン４０２の発振制御に用いられる。
【００２１】
チューナ６０８は、マイクロ波発生器４００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。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、方向性結合器６０６及びチューナ６０８を介して、分配器５００に導波される。
【００２２】
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字型導波管を有し、Ｔ字型導波管内に設けられた可動短絡板の位置を移動させることによって、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は、可変である。分配器５００の分配比の制御値は、例えば、後述する制御部７０８によって入力される。すなわち、分配器５００は、制御部７０８によって入力される分配比の制御値を用いて、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、記憶部７０２、モニタ部７０４、位相シフタ７０６及び制御部７０８を有する。
【００２５】
記憶部７０２は、分配器５００によるマイクロ波の分配対象である２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧のモニタ値と予め定められた該電圧の基準値との差であるモニタ差と、モニタ差に対応する分配器５００の分配比の制御値とを対応付けて記憶する。図３は、第１実施形態における記憶部によって記憶される情報の例を示す図である。例えば、図３に示すように、記憶部７０２は、モニタ差と、制御値とを対応付けて記憶する。モニタ差は、分配器５００によるマイクロ波の分配対象である２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧のモニタ値と予め定められた該電圧の基準値との差であるモニタ差を示す。制御値は、モニタ差に対応する分配器５００の分配比の制御値を示す。例を挙げると、記憶部７０２は、モニタ差「Ｄ１」と、制御値「Ｃ１」とを対応付けて記憶する。また、モニタ差「Ｄ２」と、制御値「Ｃ２」とを対応付けて記憶する。
【００２６】
モニタ部７０４は、２つの導波管６１２，６１３にそれぞれ設けられた電圧センサ６２２，６２３を用いて、２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧をモニタし、導波管内の定在波の検出結果であるモニタ値を制御部７０８に出力する。ここで、モニタ部７０４によってモニタされるモニタ値としては、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。
【００２７】
位相シフタ７０６は、２つの導波管６１２，６１３のうち一方の導波管６１３に設けられ、設定されるシフト量だけ導波管６１３の電圧の位相をシフトする。また、位相シフタ７０６に設定されるシフト量は、制御部７０８によって制御される。
【００２８】
制御部７０８は、モニタ部７０４によってモニタされた２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧のモニタ値をモニタ部７０４から取得する。制御部７０８は、２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧のモニタ値と基準値との差であるモニタ差を算出する。基準値は、図示しない入力インタフェース等からレシピ条件として入力される。ここで、制御部７０８は、２つの導波管６１２，６１３のうちいずれか一方の導波管の電圧のモニタ値と１つの基準値との差をモニタ差として算出しても良い。また、制御部７０８は、２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧のモニタ値の平均値を求め、求めた平均値と１つの基準値との差をモニタ差として算出しても良い。また、制御部７０８は、２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧のモニタ値の比を求め、求めた比と１つの基準値との差をモニタ差として算出しても良い。そして、制御部７０８は、算出したモニタ差に対応する分配器５００の分配比の制御値を、記憶部７０２から取得し、取得した制御値に基づいて分配器５００の分配比を制御する。例を挙げると、制御部７０８は、モニタ差が「Ｄ１」である場合に、制御値「Ｃ１」を記憶部７０２から取得し、取得した制御値を分配器５００に出力する。
【００２９】
また、制御部７０８は、２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧のモニタ値を用いて、導波管６１２の電圧の位相と、導波管６１３の電圧の位相とが逆位相となるように、位相シフタ７０６のシフト量を制御する。すなわち、制御部７０８は、導波管６１２の電圧の位相と、導波管６１３の電圧の位相とを適切に設定することで、２つの導波管６１２，６１３からスロットアンテナ２００内の内側導波路及び外側導波路を介して誘電体窓３００の中央側及び周縁側へ伝送されるマイクロ波どうしを逆位相で相殺させる。
【００３０】
ここで、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４〜図６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４〜図６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４〜図６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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
図７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８及び図９は、図７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８及び図９は、それぞれ、図７における破線及び実線で囲んだ部分に相当する。図８及び図９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。
【００３５】
図７〜図９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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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７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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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９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。
【００４４】
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９に示す例では、中間金属体２０８に固定される。
【００４５】
図９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。
【００４６】
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９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。
【００４７】
また、図９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。
【００４８】
図１０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１１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。
【００４９】
ここで、図１０及び図１１を用いて、中間金属体２０８について更に説明する。図１０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。
【００５０】
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７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７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。
【００５１】
また、図１１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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
図１２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１２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。
【００５６】
図１２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。
【００５７】
また、図１２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。
【００５８】
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。
【００５９】
また、図１２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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
図１３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１４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。
【００６４】
図１３及び図１４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。
【００６５】
すなわち、図７〜図１４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。
【００６６】
図１３及び図１４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。
【００６７】
すなわち、図７〜図１４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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
次に、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１５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。
【００７１】
図１５に示すように、モニタ部７０４は、２つの導波管６１２，６１３にそれぞれ設けられた電圧センサ６２２，６２３を用いて、２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧をモニタする（ステップＳ１０１）。モニタ部７０４によってモニタされる電圧のモニタ値としては、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を例に挙げると、モニタ部７０４は、Ｖｐｐ値をモニタ値として検出する。
【００７２】
制御部７０８は、モニタ部７０４によるモニタによって得られるモニタ値を取得する（ステップＳ１０２）。そして、制御部７０８は、取得したモニタ値と基準値との差であるモニタ差を算出する（ステップＳ１０３）。そして、制御部７０８は、算出したモニタ差に対応する分配比の制御値を記憶部７０２から取得する（ステップＳ１０４）。そして、制御部７０８は、記憶部７０２から取得した分配比の制御値に基づいて、分配器５００の分配比制御を実行させる（ステップＳ１０５）。例を挙げると、制御部７０８は、Ｖｐｐ値をモニタ部７０４から取得し、取得したＶｐｐ値と基準値との差であるモニタ差「Ｄ１」を算出し、算出したモニタ差に対応する制御値「Ｃ１」を記憶部７０２から取得し、取得した制御値を分配器５００に出力する。このとき、分配器５００は、得られた制御値を用いて、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。
【００７３】
また、制御部７０８は、取得したモニタ値を用いて、導波管６１２の電圧の位相と、導波管６１３の電圧の位相とが適切な位相となるように、位相シフタ７０６のシフト量を制御する（ステップＳ１０６）。適切な位相とは，誘電体窓３００の中央側及び周縁側へ伝送されるマイクロ波どうしを相殺させるために逆位相とすることである。
【００７４】
制御部７０８は、処理を終了する場合には（ステップＳ１０７肯定）、プラズマ供給処理の実行を終了する。一方、処理を終了しない場合には（ステップＳ１０７否定）、制御部７０８は、再度、２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧をモニタする（ステップＳ１０８）。そして、モニタ値を取得した制御部７０８は、モニタ値に変動があるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。制御部７０８は、モニタ値に変動がある場合には（ステップＳ１０９肯定）、ステップＳ１０３以降の処理を実行することで動的に分配比の最適化を実行する。一方、制御部７０８は、モニタ値に変動がない場合には（ステップＳ１０９否定）、処理をステップＳ１０７に戻す。
【００７５】
以上、第１の実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１０は、スロットアンテナ２００の内側導波路及び外側導波路に接続される２つの導波管へマイクロ波を分配する分配器を有し、２つの導波管の電圧のモニタ値に対応する分配器の制御値を記憶部から取得し、取得した制御値を用いて分配器の分配比を制御する。このため、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、スロットアンテナ２００の内側導波路及び外側導波路に最適な分配比でマイクロ波を分配しつつ、スロットアンテナ２００の内側スロット群及び外側スロット群からマイクロ波を処理空間Ｓに個別に放射することができる。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、処理容器内の処理空間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。
【００７６】
また、第１の実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１０は、スロットアンテナ２００の内側導波路及び外側導波路に接続される２つの導波管の電圧のモニタ値を用いて、２つの導波管の電圧の位相が互いに適切な位相となるように、一方の導波管の位相をシフトする。このため、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、スロットアンテナ２００の内側導波路及び外側導波路に接続される２つの導波管からスロットアンテナ２００内の内側導波路及び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をアンテナ下部の誘電体窓にて逆位相として干渉を抑えることができる。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、処理容器内の処理空間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より適切に保つことが可能である。
【００７７】
また、第１の実施形態では、チューナ６０８が、マイクロ波発生器４００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。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置１０は、処理容器内の処理空間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より適切に保つことが可能である。
【００７８】
（変形例１）
次に、第１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。図１６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変形例１の外観構成の一例を示す図である。変形例１に係るマイクロ波プラズマ処理装置１０ａは、処理容器とスロットアンテナとの組みを複数備える点、及び分配器５００が処理容器とスロットアンテナとの複数の組みの各々に対応する複数の導波管へマイクロ波を分配する点等が、図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置１０と異なる。したがって、図１６において、図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置１０と同様の構成については、説明を省略する。
【００７９】
図１６に示すように、変形例１のマイクロ波プラズマ処理装置１０ａは、図１に示した処理容器１００及びスロットアンテナ２００に代えて、処理容器１００ａとスロットアンテナ２００ａとの組みを複数備える。本変形例１では、マイクロ波プラズマ処理装置１０ａは、処理容器１００ａとスロットアンテナ２００ａとの組みを２つ備える。
【００８０】
分配器５００は、処理容器１００ａとスロットアンテナ２００ａとの複数の組みの各々に対応する複数の導波路へマイクロ波を分配する。本変形例１では、分配器５００は、処理容器１００ａとスロットアンテナ２００ａとの２つの組みの各々に対応する２つの導波管６１２，６１３へマイクロ波を分配する。
【００８１】
スロットアンテナ２００ａは、導波管６１２又は導波管６１３に接続される１つの導波路を内部に有する。スロットアンテナ２００ａは、分配器５００によって２つの導波管６１２，６１３の各々へ分配されるマイクロ波を内部の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当該スロットアンテナ２００ａに組み合わされた処理容器１００ａの処理空間Ｓへ放射する。
【００８２】
制御部７０８は、モニタ部７０４によってモニタされた２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧のモニタ値をモニタ部７０４から取得する。そして、制御部７０８は、２つの導波管６１２，６１３の各々の電圧のモニタ値と基準値との差であるモニタ差を算出する。そして、制御部７０８は、算出したモニタ差に対応する分配器５００の分配比の制御値を記憶部７０２から取得し、取得した制御値に基づいて分配器５００の分配比を制御する。
【００８３】
例えば、記憶部７０２が、モニタ差「Ｄ１」と制御値「１：１」とを対応付けて記憶しているものとする。この場合、制御部７０８は、モニタ差に対応する分配器５００の分配比の制御値「１：１」を記憶部７０２から取得し、取得した制御値を分配器５００に出力する。これにより、分配器５００は、得られた制御値「１：１」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。導波管６１２に分配された５０％分のマイクロ波は、処理容器１００ａとスロットアンテナ２００ａとの２つの組みのうち一方の組みに対応するスロットアンテナ２００ａから処理容器１００ａ内の処理空間Ｓへ放射される。導波管６１３に分配された５０％分のマイクロ波は、処理容器１００ａとスロットアンテナ２００ａとの２つの組みのうち他方の組みに対応するスロットアンテナ２００ａから処理容器１００ａ内の処理空間Ｓへ放射される。
【００８４】
変形例１のマイクロ波プラズマ処理装置１０ａによれば、処理容器とスロットアンテナとの２つの組みの各々に対応する２つの導波管に最適な分配比でマイクロ波を分配しつつ、各スロットアンテナから各処理容器の処理空間Ｓにマイクロ波を個別に放射することができる。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置１０ａは、各処理容器の処理空間Ｓでマイクロ波により励起されるプラズマを均等な状態に保つことが可能となる。さらに、マイクロ波プラズマ処理装置１０ａは、１つのマイクロ波発生器から発生されるマイクロ波を複数の処理容器へ同時に供給することができるので、装置規模の増大を抑えることが可能となる。
【００８５】
（変形例２）
次に、第１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。図１７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変形例２の外観構成の一例を示す図である。変形例２に係るマイクロ波プラズマ処理装置１０ｂは、処理容器とスロットアンテナとの組みを複数備える点、及び分配器を複数備える点等が、図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置１０と異なる。したがって、図１７において、図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置１０と同様の構成については、説明を省略する。
【００８６】
図１７に示すように、変形例２のマイクロ波プラズマ処理装置１０ｂは、図１に示した処理容器１００及びスロットアンテナ２００に代えて、処理容器１００ｂとスロットアンテナ２００ｂとの組みを複数備える。本変形例２では、マイクロ波プラズマ処理装置１０ｂは、処理容器１００ｂとスロットアンテナ２００ｂとの組みを３つ備える。
【００８７】
また、変形例２のマイクロ波プラズマ処理装置１０ｂは、分配器を複数備える。本変形例２では、マイクロ波プラズマ処理装置１０ｂは、２つの分配器５００ａ，５００ｂを備える。２つの分配器５００ａ，５００ｂ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段階的に順次分配する。すなわち、分配器５００ａ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。分配器５００ａによって導波管６１２へ分配される一方のマイクロ波は、処理容器１００ｂとスロットアンテナ２００ｂとの３つの組みのうちいずれか一つの組みに供給される。分配器５００ａによって導波管６１３へ分配される他方のマイクロ波は、分配器５００ｂに供給される。分配器５００ｂは、導波管６１３を介して分配器５００ａから入力されるマイクロ波を２つの導波管６１４，６１５へ分配する。分配器５００ｂによって導波管６１４へ分配される一方のマイクロ波は、処理容器１００ｂとスロットアンテナ２００ｂとの３つの組みのうちいずれか一つの組みに供給される。分配器５００ｂによって導波管６１５へ分配される他方のマイクロ波は、処理容器１００ｂとスロットアンテナ２００ｂとの３つの組みのうちいずれか一つの組みに供給される。
【００８８】
スロットアンテナ２００ｂは、導波管６１２、導波管６１４又は導波管６１５に接続される１つの導波路を内部に有する。スロットアンテナ２００ｂは、導波管６１２、導波管６１４又は導波管６１５へ分配されるマイクロ波を内部の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当該スロットアンテナ２００ｂに組み合わされた処理容器１００ｂの処理空間Ｓへ放射する。
【００８９】
記憶部７０２は、分配器ごとに、マイクロ波の分配対象である２つの導波管の各々の電圧のモニタ値と予め定められた電圧の基準値との差であるモニタ差と、モニタ差に対応する分配器の分配比の制御値とを対応付けて記憶する。例えば、記憶部７０２は、分配器５００ａに対して、モニタ差「Ｄ１」と、制御値「１：２（＝導波管６１２：導波管６１３）」とを対応付けて記憶する。また、例えば、記憶部７０２は、分配器５００ｂに対して、モニタ差「Ｄ１」と、制御値「１：１（＝導波管６１４：導波管６１５）」とを対応付けて記憶する。
【００９０】
モニタ部７０４は、導波管６１２，６１４，６１５それぞれに設けられた電圧センサ６２２，６２３ａ，６２３ｂを用いて、導波管６１２，６１４，６１５の各々の電圧をモニタし、モニタ値を制御部７０８に出力する。
【００９１】
制御部７０８は、記憶部７０２から取得した制御値に基づいて複数の分配器の各々の分配比を個別に制御する。具体的には、制御部７０８は、モニタ部７０４によってモニタされた導波管６１２，６１４，６１５の各々の電圧のモニタ値をモニタ部７０４から取得する。そして、制御部７０８は、導波管６１２，６１４，６１５の各々の電圧のモニタ値と基準値との差であるモニタ差を算出する。そして、制御部７０８は、算出したモニタ差に対応する分配器の分配比の制御値を記憶部７０２から取得し、取得した制御値に基づいて複数の分配器の各々の分配比を個別に制御する。
【００９２】
例えば、記憶部７０２が、分配器５００ａに対して、モニタ差「Ｄ１」と、制御値「１：２（＝導波管６１２：導波管６１３）」とを対応付けて記憶し、かつ、分配器５００ｂに対して、モニタ差「Ｄ１」と、制御値「１：１（＝導波管６１４：導波管６１５）」とを対応付けて記憶しているものとする。この場合、制御部７０８は、モニタ差に対応する分配器５００ａの分配比の制御値「１：２（＝導波管６１２：導波管６１３）」を記憶部７０２から取得し、取得した制御値を分配器５００ａに出力する。さらに、制御部７０８は、モニタ差に対応する分配器５００ｂの分配比の制御値「１：１（＝導波管６１４：導波管６１５）」を記憶部７０２から取得し、取得した制御値を分配器５００ｂに出力する。これにより、分配器５００ａは、得られた制御値「１：２（＝導波管６１２：導波管６１３）」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。導波管６１２に分配された３３．３％分のマイクロ波は、処理容器１００ｂとスロットアンテナ２００ｂとの３つの組みのうちの一つの組みに対応するスロットアンテナ２００ｂから処理容器１００ｂ内の処理空間Ｓへ放射される。導波管６１３に分配された６６．６％分のマイクロ波は、分配器５００ｂに供給される。分配器５００ｂは、得られた制御値「１：１（＝導波管６１４：導波管６１５）」を用いて、導波管６１３を介して分配器５００ａから入力されるマイクロ波を２つの導波管６１４，６１５へ分配する。導波管６１４に分配された５０％分のマイクロ波は、処理容器１００ｂとスロットアンテナ２００ｂとの３つの組みのうちの一つの組みに対応するスロットアンテナ２００ｂから処理容器１００ｂ内の処理空間Ｓへ放射される。導波管６１５に分配された５０％分のマイクロ波は、処理容器１００ｂとスロットアンテナ２００ｂとの３つの組みのうちの一つの組みに対応するスロットアンテナ２００ｂから処理容器１００ｂ内の処理空間Ｓへ放射される。
【００９３】
変形例２のマイクロ波プラズマ処理装置１０ｂによれば、処理容器とスロットアンテナとの３つの組みの各々に対応する３つの導波管に最適な分配比でマイクロ波を分配しつつ、各スロットアンテナから各処理容器の処理空間Ｓにマイクロ波を個別に放射することができる。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置１０ｂは、各処理容器の処理空間Ｓでマイクロ波により励起されるプラズマを均等な状態に保つことが可能となる。さらに、マイクロ波プラズマ処理装置１０ｂは、１つのマイクロ波発生器から発生されるマイクロ波を複数の処理容器へ同時に供給することができるので、装置規模の増大を抑えることが可能となる。
【００９４】
（変形例３）
次に、第１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３について説明する。図１８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変形例３の外観構成の一例を示す図である。変形例３に係るマイクロ波プラズマ処理装置１０ｃは、処理容器とスロットアンテナとの組みを複数備える点、及び分配器を複数備える点等が、図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置１０と異なる。したがって、図１８において、図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置１０と同様の構成については、説明を省略する。
【００９５】
図１８に示すように、変形例３のマイクロ波プラズマ処理装置１０ｃは、図１に示した処理容器１００及びスロットアンテナ２００に代えて、処理容器１００ｃとスロットアンテナ２００ｃとの組みを複数備える。本変形例３では、マイクロ波プラズマ処理装置１０ｃは、処理容器１００ｃとスロットアンテナ２００ｃとの組みを４つ備える。
【００９６】
また、変形例３のマイクロ波プラズマ処理装置１０ｃは、分配器を複数備える。本変形例３では、マイクロ波プラズマ処理装置１０ｃは、３つの分配器５００ａ，５００ｂ，５００ｃを備える。３つの分配器５００ａ，５００ｂ，５００ｃ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段階的に順次分配する。すなわち、分配器５００ａ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。分配器５００ａによって導波管６１２へ分配される一方のマイクロ波は、分配器５００ｃへ供給される。分配器５００ａによって導波管６１３へ分配される他方のマイクロ波は、分配器５００ｂへ供給される。分配器５００ｂは、導波管６１３を介して分配器５００ａから入力されるマイクロ波を２つの導波管６１４，６１５へ分配する。分配器５００ｂによって導波管６１４へ分配される一方のマイクロ波は、処理容器１００ｃとスロットアンテナ２００ｃとの４つの組みのうちいずれか一つの組みに供給される。分配器５００ｂによって導波管６１５へ分配される他方のマイクロ波は、処理容器１００ｃとスロットアンテナ２００ｃとの４つの組みのうちいずれか一つの組みに供給される。分配器５００ｃは、導波管６１２を介して分配器５００ａから入力されるマイクロ波を２つの導波管６１６，６１７へ分配する。分配器５００ｃによって導波管６１６へ分配される一方のマイクロ波は、処理容器１００ｃとスロットアンテナ２００ｃとの４つの組みのうちいずれか一つの組みに供給される。分配器５００ｃによって導波管６１７へ分配される他方のマイクロ波は、処理容器１００ｃとスロットアンテナ２００ｃとの４つの組みのうちいずれか一つの組みに供給される。
【００９７】
スロットアンテナ２００ｃは、導波管６１４、導波管６１５、導波管６１６又は導波管６１７に接続される１つの導波路を内部に有する。スロットアンテナ２００ｃは、導波管６１４、導波管６１５、導波管６１６又は導波管６１７へ分配されるマイクロ波を内部の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当該スロットアンテナ２００ｃに組み合わされた処理容器１００ｃの処理空間Ｓへ放射する。
【００９８】
記憶部７０２は、分配器ごとに、マイクロ波の分配対象である２つの導波管の各々の電圧のモニタ値と予め定められた電圧の基準値との差であるモニタ差と、モニタ差に対応する分配器の分配比の制御値とを対応付けて記憶する。例えば、記憶部７０２は、分配器５００ａに対して、モニタ差「Ｄ１」と、制御値「１：１（＝導波管６１２：導波管６１３）」とを対応付けて記憶する。また、例えば、記憶部７０２は、分配器５００ｂに対して、モニタ差「Ｄ１」と、制御値「１：１（＝導波管６１４：導波管６１５）」とを対応付けて記憶する。また、例えば、記憶部７０２は、分配器５００ｃに対して、モニタ差「Ｄ１」と、制御値「１：１（＝導波管６１６：導波管６１７）」とを対応付けて記憶する。
【００９９】
モニタ部７０４は、導波管６１４，６１５，６１６，６１７それぞれに設けられた電圧センサ６２３ａ，６２３ｂ，６２２ａ，６２２ｂを用いて、導波管６１４，６１５，６１６，６１７の各々の電圧をモニタし、モニタ値を制御部７０８に出力する。
【０１００】
制御部７０８は、記憶部７０２から取得した制御値に基づいて複数の分配器の各々の分配比を個別に制御する。具体的には、制御部７０８は、モニタ部７０４によってモニタされた導波管６１４，６１５，６１６，６１７の各々の電圧のモニタ値をモニタ部７０４から取得する。そして、制御部７０８は、導波管６１４，６１５，６１６，６１７の各々の電圧のモニタ値と基準値との差であるモニタ差を算出する。そして、制御部７０８は、算出したモニタ差に対応する分配器の分配比の制御値を記憶部７０２から取得し、取得した制御値に基づいて複数の分配器の各々の分配比を個別に制御する。
【０１０１】
例えば、記憶部７０２が、分配器５００ａに対して、モニタ差「Ｄ１」と、制御値「１：１（＝導波管６１２：導波管６１３）」とを対応付けて記憶し、かつ、分配器５００ｂに対して、モニタ差「Ｄ１」と、制御値「１：１（＝導波管６１４：導波管６１５）」とを対応付けて記憶し、かつ、分配器５００ｃに対して、モニタ差「Ｄ２」と、制御値「１：１（＝導波管６１６：導波管６１７）」とを対応付けて記憶しているものとする。この場合、制御部７０８は、モニタ差に対応する分配器５００ａの分配比の制御値「１：１（＝導波管６１２：導波管６１３）」を記憶部７０２から取得し、取得した制御値を分配器５００ａに出力する。さらに、制御部７０８は、モニタ差に対応する分配器５００ｂの分配比の制御値「１：１（＝導波管６１４：導波管６１５）」を記憶部７０２から取得し、取得した制御値を分配器５００ｂに出力する。さらに、制御部７０８は、モニタ差に対応する分配器５００ｃの分配比の制御値「１：１（＝導波管６１６：導波管６１７）」を記憶部７０２から取得し、取得した制御値を分配器５００ｃに出力する。これにより、分配器５００ａは、得られた制御値「１：１（＝導波管６１２：導波管６１３）」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。導波管６１２に分配された５０％分のマイクロ波は、分配器５００ｃへ供給される。導波管６１３に分配された５０％分のマイクロ波は、分配器５００ｂへ供給される。分配器５００ｂは、得られた制御値「１：１（＝導波管６１４：導波管６１５）」を用いて、導波管６１３を介して分配器５００ａから入力されるマイクロ波を２つの導波管６１４，６１５へ分配する。導波管６１４に分配された５０％分のマイクロ波は、処理容器１００ｃとスロットアンテナ２００ｃとの４つの組みのうちの一つの組みに対応するスロットアンテナ２００ｃから処理容器１００ｃ内の処理空間Ｓへ放射される。導波管６１５に分配された５０％分のマイクロ波は、処理容器１００ｃとスロットアンテナ２００ｃとの４つの組みのうちの一つの組みに対応するスロットアンテナ２００ｃから処理容器１００ｃ内の処理空間Ｓへ放射される。分配器５００ｃは、得られた制御値「１：１（＝導波管６１６：導波管６１７）」を用いて、導波管６１２を介して分配器５００ａから入力されるマイクロ波を２つの導波管６１６，６１７へ分配する。導波管６１６に分配された５０％分のマイクロ波は、処理容器１００ｃとスロットアンテナ２００ｃとの４つの組みのうちの一つの組みに対応するスロットアンテナ２００ｃから処理容器１００ｃ内の処理空間Ｓへ放射される。導波管６１７に分配された５０％分のマイクロ波は、処理容器１００ｃとスロットアンテナ２００ｃとの４つの組みのうちの一つの組みに対応するスロットアンテナ２００ｃから処理容器１００ｃ内の処理空間Ｓへ放射される。
【０１０２】
変形例３のマイクロ波プラズマ処理装置１０ｃによれば、処理容器とスロットアンテナとの４つの組みの各々に対応する４つの導波管に最適な分配比でマイクロ波を分配しつつ、各スロットアンテナから各処理容器の処理空間Ｓにマイクロ波を個別に放射することができる。その結果、マイクロ波プラズマ処理装置１０ｃは、各処理容器の処理空間Ｓでマイクロ波により励起されるプラズマを均等な状態に保つことが可能となる。さらに、マイクロ波プラズマ処理装置１０ｃは、１つのマイクロ波発生器から発生されるマイクロ波を複数の処理容器へ同時に供給することができるので、装置規模の増大を抑えることが可能となる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０        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
６０８      チューナ
７０２      記憶部
７０４      モニタ部
７０６      位相シフタ
７０８      制御部
【図１】
2015018683.tif 000003
【図２】
2015018683.tif 000004
【図３】
2015018683.tif 000005
【図４】
2015018683.tif 000006
【図５】
2015018683.tif 000007
【図６】
2015018683.tif 000008
【図７】
2015018683.tif 000009
【図８】
2015018683.tif 000010
【図９】
2015018683.tif 000011
【図１０】
2015018683.tif 000012
【図１１】
2015018683.tif 000013
【図１２】
2015018683.tif 000014
【図１３】
2015018683.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2015018683.tif 000018
【図１７】
2015018683.tif 000019
【図１８】
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