(57)【要約】  本発明は、処理空間と、２つ以上のマイクロ波半導体のうちの幾つかと、を含むマイクロ波プラズマデバイスに関する。マイクロ波プラズマデバイスは、マイクロ波半導体のマイクロ波が処理空間内にあるときの他のマイクロ波半導体のマイクロ波だけに干渉するように、マイクロ波半導体が処理空間に取り付けられることを特徴とする。本発明は、対応する方法にも関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理空間と、２つ以上のマイクロ波半導体のうちの幾つかと、を含むマイクロ波プラズマデバイスであって、前記マイクロ波半導体は、マイクロ波半導体の前記マイクロ波が前記処理空間内にあるときの他のマイクロ波半導体の前記マイクロ波だけに干渉するように、前記処理空間に取り付けられることを特徴とするマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項２】
前記マイクロ波は、マイクロ波半導体からアンテナ好ましくはロッドアンテナを介して結合され、ロッドアンテナは、前記マイクロ波半導体から結合を行う、特に同軸の出力結合手段の前記内部導体の延長部として好ましくは構成される、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デバイス。
【請求項３】
それは、前記マイクロ波がマイクロ波半導体から前記処理空間の中に更なる結合器及び／又は電波変換器を介して供給されるように、構成され、前記マイクロ波プラズマデバイスは、その中で前記マイクロ波が最初に結合される矩形、長円形若しくは丸形の導波路及び／又は結合器と、そこから前記マイクロ波が前記処理空間内に結合されるアンテナ配置体と、を好ましくは含み、前記アンテナ配置体のアンテナは、好ましくはスロットアンテナ、ロッドアンテナ又はホール結合器である、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デバイス。
【請求項４】
前記処理空間は、壁又は窓である誘電壁要素を特に用いて２つの領域に分割され、前記処理空間は、共振器として、好ましくは、シリンダ形、矩形、球形、楕円形、同軸共振器として、又は、それらの組合せとして、好ましくは構成される、ことを特徴とする請求項１から３の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項５】
前記処理空間のマイクロ波入力結合点は、少なくとも１つの面内に存在する、ことを特徴とする請求項１から４の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項６】
前記マイクロ波半導体の一群は、周波数結合され、好ましくは全てのマイクロ波半導体は、互いに周波数結合され、個々のマイクロ波半導体又は互いに周波数結合された更なる群のマイクロ波半導体は、存在しており、上述の群以外の周波数を有するマイクロ波を放出する、ことを特徴とする請求項１から５の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項７】
マイクロ波半導体は、パルス方式で励起されるように構成され、好ましくは前記マイクロ波半導体の一群は、パルス結合され、前記マイクロ波プラズマデバイスの全てのマイクロ波半導体は、互いにパルス結合され、或いは、個々のマイクロ波半導体又は互いにパルス結合された更なる群のマイクロ波半導体は、存在しており、上述の群以外のパルスを有するマイクロ波を放出する、ことを特徴とする請求項１から６の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項８】
マイクロ波半導体の一群は、パワー結合され、結合された前記パワーは、好ましくは経時的に可変であり、好ましくは前記マイクロ波プラズマデバイスの全てのマイクロ波半導体は、この群に入っている、或いは、個々のマイクロ波半導体又は互いにパワー結合された更なる群のマイクロ波半導体は、存在しており、上述の群以外の別のパワーを有するマイクロ波を放出する、ことを特徴とする請求項１から７の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項９】
前記マイクロ波半導体は、直線偏波又は円偏波を有するマイクロ波を放出するように構成され、好ましくは前記マイクロ波半導体の一群は、それらのマイクロ波半導体が同じ偏波のマイクロ波を放出するように構成される、ことを特徴とする請求項１から８の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項１０】
２つ以上のマイクロ波半導体を処理空間に含むマイクロ波プラズマデバイスを動作させるための方法であって、マイクロ波半導体のマイクロ波は、それらが前記処理空間内にあるときの他のマイクロ波半導体の前記マイクロ波だけに干渉するように、前記処理空間内に結合される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波プラズマデバイス及びマイクロ波プラズマデバイスを動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波アプリケータは、産業用途の様々なエリアで使用される。例えば、それらは、食品、プラスチック、ゴム、又は他の物質の加熱プロセスで使用される。本明細書で考慮される技術分野は、エッチングプロセス、清掃プロセス、修正プロセス、コーティングプロセスなどの様々なプラズマ用途に関するマイクロ波プラズマを生成するためのマイクロ波アプリケータの使用である。マイクロ波の典型的な周波数は、３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの範囲内にある。
【０００３】
マイクロ波を生成するための様々なマイクロ波発生器が存在する。通例、マグネトロンは、前述の用途に使用される。
【０００４】
マグネトロンの代替として、パワー半導体は、プラズマ用途のマイクロ波生成用に使用される場合がある。しかしながら、これらは、数１００Ｗ程度の比較的低いパワーだけを有する。高いパワーでマイクロ波生成用のパワー半導体を使用するとき、マイクロ波生成用の幾つかのパワー半導体は、コンバイナを介して相互連結され、次いで、矩形導波路に結合される場合がある。矩形導波路は、次いで、マイクロ波入力結合手段として、又は、プラズマ源用の発生器として、機能する。そういったマイクロ波生成用のパワー半導体は、以下では「マイクロ波半導体」と呼ばれる。
【０００５】
高パワーをマイクロ波アプリケータに均一に結合する目的で、例えば、ドイツ国特許出願公開第１９６００２２３号及び第１９６０８９４９号は、例えば、異なった方向から処理空間へのマイクロ波パワーの均一な結合を実現する目的で処理空間の上流に連結されるリング又は同軸共振器の形式のマイクロ波分配器を説明している。このタイプの入力結合の欠点は、パワー供給構造からのパワー入力結合が、処理空間内の負荷の変化のせいで、均一性について低下することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第１９６００２２３号
【特許文献２】ドイツ国特許出願公開第１９６０８９４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、従来技術の欠点を克服すること、並びに、マイクロ波プラズマデバイス及びマイクロ波プラズマデバイスを動作させるための方法を提供することであり、それによって、処理空間内へのパワーの均一な結合は、可能にされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、特許請求の範囲に記載のマイクロ波プラズマデバイス及び方法によって達成される。
【０００９】
本発明によれば、パワー入力結合の目的は、複数のマイクロ波半導体が、マイクロ波を直接処理空間に結合するように、マイクロ波プラズマデバイスの処理空間内に取り付けられるという点で達成される。用語「直接（に）」は、個々のマイクロ波半導体のマイクロ波が照射前に互いに重ね合わされないということを意味する。したがって、従来技術とは対照的に、マイクロ波は、マイクロ波半導体から個別に結合される。用語「直接（に）」は、マイクロ波半導体がマイクロ波をガイド構造を介して処理空間内に結合する場合もあることを排除しない。
【００１０】
処理空間は、プラズマ処理がその中で生起し得るように構成される。これに関して、処理空間は、本明細書では同義的に「プラズマチャンバ」とも呼ばれる。
【００１１】
本発明に係るマイクロ波プラズマデバイス、特に、マイクロ波によって励起されるプラズマを生成するためのマイクロ波プラズマデバイスは、処理空間と、少なくとも２つ以上のマイクロ波半導体のうちの幾つかと、を含む。それは、マイクロ波半導体が、マイクロ波半導体（の特に個々）のマイクロ波が処理空間内にあるときの他のマイクロ波半導体のマイクロ波だけに干渉するように、処理空間に取り付けられる、という点で特徴付けされる。
【００１２】
例えば、マイクロ波半導体は、マイクロ波を処理空間の中にアンテナを介して結合することがある。しかしながら、マイクロ波半導体は、対応する結合点を有するフィードを介して処理空間内にマイクロ波を結合することも可能であり、他のマイクロ波半導体は、マイクロ波をこのフィード内に結合しない。それ故に、フィードは、結合器として機能しない。必要に応じて、個々のマイクロ波半導体の周波数比及び位相比は、互いに結合される場合がある。
【００１３】
本発明によると、単一のマイクロ波半導体だけが上述の条件を満たす必要があり、他のマイクロ波半導体が結合器を介して理論的に連結され得るが、各マイクロ波半導体は、そのマイクロ波を処理空間内に、本発明に係るやり方で、即ち、それらが結合される前に互いに干渉するマイクロ波無しで、結合することが特に好ましい。
【００１４】
好適なマイクロ波半導体は、数１０Ｗから数１００Ｗまでのパワーを有し、複数のマイクロ波半導体は、特に１０００Ｗ未満であるより高い総パワーを達成する目的で、好ましくは回路基板に連結される場合がある。マイクロ波は、同軸導体を用いて、これらの基板から結合されることが好ましい。特に、マイクロ波生成用の複数のマイクロ波半導体又は複数の前述の回路基板は、パワーの観点から相互連結される場合がある。それの機能の理由から、複数のマイクロ波半導体を有する回路基板は、ここでは単一の「マイクロ波半導体」とみなされる。
【００１５】
本発明によれば、複数のマイクロ波半導体は、マイクロ波生成及びマイクロ波入力結合のために、本発明において使用される。マイクロ波半導体の利点は、それらの単純で堅牢な設計において、また、個々のマイクロ波発生器の周波数及び位相の双方が調整され得るという特性において、存在する。
【００１６】
マイクロ波プラズマデバイス（好ましくは、前述のタイプのもの）、即ち、マイクロ波によって励起されるプラズマを生成するためのデバイスを動作させるための本発明に係る方法では、マイクロ波半導体（の特に個々）のマイクロ波は、それらが処理空間内にあるときの他のマイクロ波半導体のマイクロ波だけに干渉するように、２つ以上のマイクロ波半導体の幾つかを用いて、処理空間内に結合される。
【００１７】
マイクロ波は、マイクロ波半導体から、アンテナ、好ましくは、ロッドアンテナ、を介して結合されることが好ましい。この目的のために、懸案のマイクロ波半導体は、アンテナを備えており、それを介して、マイクロ波半導体によって生成されるマイクロ波は、後者から結合される。ロッドアンテナは、マイクロ波半導体から結合を行う出力結合手段の内部導体の延長部として実現されることが好ましい。この出力結合手段は、多くの場合、同軸に構成される。
【００１８】
マイクロ波は、マイクロ波半導体から処理空間内に直接前述のアンテナを介して供給される場合がある。しかしながら、用途に応じて、このフィードは、間接的に生起するのが有利なことがある。
【００１９】
そういった間接的なケースでは、マイクロ波は、マイクロ波半導体から処理空間内に、好ましくは、更なる結合要素を介して、又は、電波変換器を介して、供給される。このケースでは、マイクロ波半導体からのマイクロ波は、そういった結合要素内に結合されることが好ましい。結合要素は、矩形、長円形又は丸形の導波路を含むことが好ましい。
【００２０】
結合要素から、マイクロ波は、処理空間内に、好ましくは、更なるアンテナ配置体を介して、結合される。基本的に、このアンテナ配置体のアンテナの形状は、意図された実施形態に従って、必要に応じて、選択される場合がある。マイクロ波を処理空間内に結合するための好適なアンテナは、スロットアンテナ、ロッドアンテナ、又は、ホール結合器である。
【００２１】
処理空間は、誘電材料で作製されるか又は誘電窓を有する壁を特に用いて、２つの領域に分割されることが好ましい。石英ガラス受容器は、この目的のために好適である。マイクロ波がその中に直接結合されない領域は、処理空間又はプラズマチャンバとして使用される。これは、マイクロ波源を保護するのに役立つ。デバイスの好適な実施形態では、処理空間は、共振器構造、例えば、シリンダ形、矩形、球形、楕円形、同軸共振器の形式で、又は、それらの構造の組合せとして、構成される場合がある。これは、その内部で共鳴マイクロ波が生成され得るという利点を有する。
【００２２】
処理空間、即ち、プラズマチャンバは、試料受容ユニット及び／又はバイアス電極を含む場合がある。それらの組合せは、プラズマの要素が、バイアス電極と試料受容ユニットとの間の適切な電位を用いて、試料受容ユニット上に配置された試料に特異的に向けられ得る、という利点を有する。
【００２３】
マイクロ波を処理空間内に導入するためのこれらの要素、即ち、例えば、直接入力結合のケースでのマイクロ波半導体のアンテナ、又は、間接入力結合のケースでのアンテナ配置体の要素は、マイクロ波入力結合点と呼ばれる場合があり、その理由は、マイクロ波がマイクロ波入力結合点を介して処理空間内に結合されるからである。
【００２４】
用途に応じて、マイクロ波入力結合点は、必要に応じて、処理空間に分配される場合がある。マイクロ波入力結合点は、処理空間の１つの面内に又は２つ以上の面内に位置することが好ましい。
【００２５】
唯一のマイクロ波周波数の入力結合が、用途に応じて、有利な場合があるが、異なった周波数のマイクロ波を結合することは、他の用途では、有利なことがある。マイクロ波半導体の一群は、これらのマイクロ波半導体が同じ周波数のマイクロ波を放出するように、又は、同じ周波数のマイクロ波が処理空間内に結合されるように、構成されることが好ましい。そういった群のマイクロ波半導体は、本明細書では「周波数結合された」マイクロ波半導体とも呼ばれる。このケースでは、マイクロ波プラズマデバイスの全てのマイクロ波半導体は、全てのマイクロ波半導体が周波数結合されるように、この群の中にある場合があるが、用途に応じて、個々のマイクロ波半導体、又は、上述の群以外の周波数を有するマイクロ波を放出する互いに周波数結合された更なる群のマイクロ波半導体は、存在する場合もある。こうして、用途に応じて、異なった群であって、個々が２つ以上の周波数結合されたマイクロ波半導体を有する群は、存在する場合があり、異なった群のマイクロ波周波数は、各ケースで異なっている。
【００２６】
たとえ、パルス化されていないマイクロ波放射が、用途に応じて、有利な場合があるとしても、マイクロ波パルスで結合することは、他の用途では、有利なことがある。好適な実施形態によれば、この点でマイクロ波半導体は、パルス方式で励起されるか、又は、パルス方式でマイクロ波に結合するように構成される。マイクロ波半導体の一群は、それらが同期してパルス化されるように、又は、時間的に同一のマイクロ波パルスが処理空間内に結合されるように、構成されることが好ましい。そういった群のマイクロ波半導体は、本明細書では「パルス結合された」マイクロ波半導体とも呼ばれる。このケースでは、マイクロ波プラズマデバイスの全てのマイクロ波半導体は、全てのマイクロ波半導体がパルス結合されるように、この群の中にある場合があるが、用途に応じて、個々のマイクロ波半導体、又は、上述の群以外のパルスを有するマイクロ波を放出する互いにパルス結合された更なる群のマイクロ波半導体は、存在する場合もある。用途に応じて、異なった群であって、個々が２つ以上のパルス結合されたマイクロ波半導体を有する群は、こうして存在する場合があり、異なった群のマイクロ波パルスは、各ケースで異なっている。
【００２７】
マイクロ波は、こうして必要に応じてパルス方式又は非パルス方式で結合される場合がある。任意の所望のパルス形状は、可能である。個々のマイクロ波半導体の互いに対するパルスシーケンスは、例えば、群で、時間的にオフセットされたやり方で、又は、同時に、生起する場合がある。
【００２８】
マイクロ波半導体の一群は、同じマイクロ波パワーのマイクロ波を放出するように、又は、同じパワーのマイクロ波が処理空間内に結合するように、構成されることが好ましい。そういった群のマイクロ波半導体は、本明細書では「パワー結合された」マイクロ波半導体とも呼ばれる。このケースでは、マイクロ波プラズマデバイスの全てのマイクロ波半導体は、全てのマイクロ波半導体がパワー結合されるように、この群の中にある場合があるが、用途に応じて、個々のマイクロ波半導体、又は、上述の群以外のパワーを備えたマイクロ波を放出する互いにパワー結合された更なる群のマイクロ波半導体は、存在する場合もある。それ故に、用途に応じて、異なった群であって、個々が２つ以上のパワー結合されたマイクロ波半導体を有する群は、存在する場合があり、異なった群のマイクロ波パワーは、各ケースで異なっている。
【００２９】
結合されるパワーは、経時的に可変であることが好ましい。これは、明瞭に定義されたパワー曲線を備えたマイクロ波処理の複雑な制御が可能であるという利点を有する。
【００３０】
マイクロ波半導体の一群は、同じ位相のマイクロ波を放出するように、或いは、同じ位相のマイクロ波が励起されるか又は結合されるように、構成されることが好ましい。そういった群のマイクロ波半導体は、本明細書では「位相結合された」マイクロ波半導体とも呼ばれる。このケースでは、マイクロ波プラズマデバイスの全てのマイクロ波半導体は、全てのマイクロ波半導体が互いに位相結合されるように、この群の中にある場合があるが、用途に応じて、個々のマイクロ波半導体、又は、群以外の位相を有するマイクロ波を放出する互いに結合された更なる群のマイクロ波半導体は、存在する場合もある。こうして、用途に応じて、異なった群であって、個々が２つ以上の位相結合されたマイクロ波半導体を有する群は、存在する場合があり、異なった群の位相は、各ケースで異なっている及び／又は経時的に変化する。
【００３１】
マイクロ波半導体は、直線偏波又は円偏波を有するマイクロ波を放出するように構成されることが好ましい、或いは、それらは、マイクロ波生成のために結合されるマイクロ波が直線偏波又は円偏波されるように構成及び位置決めされる。このケースでは、マイクロ波半導体の一群は、それらが同じ偏波のマイクロ波を放出するように、又は、同じ偏波のマイクロ波が励起又は結合されるように、構成される。そういった群のマイクロ波半導体は、本明細書では「偏波結合された」マイクロ波半導体とも呼ばれる。このケースでは、マイクロ波プラズマデバイスの全てのマイクロ波半導体は、全てのマイクロ波半導体が互いに結合されるように、この群の中にある場合があるが、用途に応じて、個々のマイクロ波半導体、又は、群以外の偏波を有するマイクロ波を放出する互いに偏波結合された更なる群のマイクロ波半導体は、存在する場合もある。こうして、用途に応じて、異なった群であって、個々が２つ以上の偏波結合されたマイクロ波半導体を有する群は、存在する場合があり、異なった群の偏波は、各ケースで異なっている及び／又は経時的に変化する。
【００３２】
マイクロ波デバイスは、プラズマ源での使用に特に適しているが、それは、特に、食品、化学、又は製薬の業界での非プラズマ関連の使用にも適している。
【００３３】
指摘されることは、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」が、複数を含むこともあり、また、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである、ということである。しかしながら、単数は、明示的には除外されない。
【００３４】
本発明に係るマイクロ波プラズマデバイスの好適な実施形態の例は、図において概略例証される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】好適な実施形態の上面図を示す図である。
【図２】図１に係る実施形態の断面像を側面視で示す図である。
【図３】別の好適な実施形態の上面図を示す図である。
【図４】図３に係る実施形態の断面像を側面視で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明に係るデバイスの全ての構成要素は、１回よりも多く存在する場合もある。本発明を理解するために必要であるか又は役立つそれらの構成要素だけが例証される。こうして、例えば、当業者に知られている更なる構成要素及びそれらの実施形態は、図面に示されていない。そういった構成要素は、例えば、ガス入口及びガス出口、ポンプ、圧力制御ユニット、制御器、材料ロック、又は、対応構成要素である。
【００３７】
図１は、上方からのマイクロ波プラズマデバイスの好適な実施形態の例証を示す。処理空間２は、金属（例えば、真鍮、銅又はアルミニウム）で作製されたシリンダとして設計されており、ベース及びカバーを備え、共振器として機能する場合があり、中央に示されている。シリンダ形共振器の形式の処理空間２のこの実施形態が特に好適であるが、球形共振器、楕円形共振器、矩形共振器又はそれらの混合形態は、用途に応じて、利点を提供する場合もある。
【００３８】
４つのマイクロ波半導体１は、処理空間２のまわりに等距離に配置される。必要に応じて、マイクロ波半導体１の数は、増加及び減少の双方が可能である。バイアス電極３は、処理空間２の中央に見られる場合がある。処理空間２及び２つのマイクロ波半導体１は、断面Ａ−Ａによって中央を横断される。
【００３９】
図面に破線によって示された構成要素は、より良い全体像の理由から、ここでは詳細に指定されていない。それらは、図２の文脈においてより詳細に解説される。
【００４０】
図２は、図１に係る実施形態の断面Ａ−Ａを側面視で示す。ここで理解され得ることは、マイクロ波半導体１からのマイクロ波の入力結合が、各ケースにおいて、ロッドアンテナ４を介して達成され、ロッドアンテナが、例えば、マイクロ波半導体１から処理空間２内への結合を行う同軸出力結合手段の内部導体の延長部として構成される、ということである。
【００４１】
誘電壁要素６、例えば、石英ガラスシリンダは、処理空間２を分割し、したがって、用途にもよるが、所望のガス組成及び圧力を有する対応ガス雰囲気は、誘電壁要素６の内部に位置する領域で調整される場合がある。誘電壁要素６は、完全な仕切り壁として、さもなければ、その他の非誘電壁の窓として、構成される場合がある。
【００４２】
試料受容ユニット５は、バイアス電極３の下に位置し、バイアス電極３及び試料受容ユニット５は、処理空間２のシリンダ軸線に沿って、即ち、図で上方及び下方に、転置可能であるように設計される場合がある。バイアス電圧は、バイアス電極３と試料受容ユニット５との間に印加される場合があり、その目的は、プラズマ種（例えば、イオン又は電子）を試料受容ユニット５の上に方向付けすることである。
【００４３】
図３は、上方からのマイクロ波プラズマデバイスの更に好適な実施形態の例証を示す。図１のように、４つのマイクロ波半導体１は、処理空間２のまわりに等距離に再び配置される。バイアス電極３は、処理空間２の中央に再び見られる場合もある。図１とは対照的に、結合要素７は、この図に示されており、個々は、マイクロ波半導体１の位置にある。処理空間２及び２つのマイクロ波半導体１は、断面Ｂ−Ｂによって中央を横断される。
【００４４】
図４は、図３に係る実施形態の断面Ｂ−Ｂを側面視で示す。先行する例のように、マイクロ波半導体１からのマイクロ波の入力結合は、各ケースにおいて、ロッドアンテナ４を介して達成される。図２とは対照的に、マイクロ波は、マイクロ波半導体１からロッドアンテナ４を介して結合要素７内に結合される。ここで、結合要素７は、矩形導波路要素として構成され、同軸マイクロ波フィードを矩形導波路波に変換する。後者は、結合スロット８によって処理空間２内に結合される。この実施形態の変更例では、より多いか又はより少ないマイクロ波フィードは、存在することがあり、マイクロ波半導体１、ロッドアンテナ４、結合要素７及び結合スロット８から構成される。
【００４５】
図では、マイクロ波を処理空間又はマイクロ波フィード内に結合するための結合点７は、面内に存在する。複数の面内の結合点又はマイクロ波フィードの配置は、可能でもある。このように、照射されたマイクロ波放射の、例えば、プラズマのための、より高いパワー又はより良い均一性レベルは、取得される場合がある。
【００４６】
例えば、図１及び２、又は、図３及び４の好適な実施形態は、プラズマを生成するためのマイクロ波プラズマデバイスを表す。既に上で述べられたように、誘電壁要素６は、内部プラズマチャンバを仕切る石英ガラス受容器である場合があり、内部プラズマチャンバは、プラズマ処理を実行するための体積として機能する。例えば、ガス組成、ガス圧力又はマイクロ波パワーなどの所望のプロセス条件は、プラズマチャンバ内で設定される場合がある。
【００４７】
図１及び図２は、処理空間２内へマイクロ波を結合する好適なやり方、即ち、同軸出口からの直接入力結合を示す。マイクロ波半導体１の内部導体は、示されたケースでは、ロッドアンテナ４の形式で、処理空間２内に結合する。
【００４８】
図３及び図４は、処理空間２内への結合マイクロ波の更に好適なやり方、即ち、同軸出口からの間接入力結合を示す。
【００４９】
ここで、マイクロ波は、結合要素７、例えば、矩形導波路又は円形導波路、を介して任意のタイプの導波路波に変換され、次いで、結合スロット８を介して処理空間に供給される。パワーが結合されるやり方は、このように処理空間２の構造に適合される場合がある。
【００５０】
様々なマイクロ波半導体１を介したマイクロ波の入力結合は、同じ周波数及び位相で生起することが好ましいが、必要に応じて、マイクロ波プラズマデバイスのそれに適合される場合もある。
【００５１】
本発明に係る実施形態の利点は、処理空間へのマイクロ波のフィードにおけるサーキュレータ及び調整要素が、その必要はないが無しで済ますことができる、ということである。
【００５２】
マイクロ波は、必要に応じて、パルス方式又は非パルス方式で結合される場合がある。パワーは、異なったパワーレベル間で様々である場合がある、即ち、それは０から１００％の間で変化する必要がないが、例えば、２０％から８０％の間でパルス化される場合がある。
【００５３】
個々のマイクロ波半導体又はマイクロ波フィードのマイクロ波（例えば、直線、円又は楕円）の偏波は、同じになるように実装される場合がある。用途に応じて、異なったマイクロ波半導体の偏波は、異なるように、さもなければ、経時的に変化するように、選択される場合もある。
【００５４】
様々な入力結合の選択肢（パルス化、偏波、位相比又は周波数比）は、必要に応じて、組合せされる場合がある。
【符号の説明】
【００５５】
１  マイクロ波半導体
２  処理空間
３  バイアス電極
４  ロッドアンテナ
５  試料受容ユニット
６  誘電壁要素
７  結合要素
８  結合スロット
【図１】
2021511620.tif 000003
【図２】
2021511620.tif 000004
【図３】
2021511620.tif 000005
【図４】
2021511620.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月19日(2020.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器構造として構成された処理空間（２）と、２つ以上のマイクロ波半導体（１）のうちの幾つかと、を含むマイクロ波プラズマデバイスであって、前記マイクロ波半導体（１）は、前記マイクロ波半導体の各１つの前記マイクロ波が前記処理空間内にあるときの他のマイクロ波半導体（１）の前記マイクロ波だけに干渉するように、前記処理空間（２）に取り付けられること、前記マイクロ波半導体（１）からの前記マイクロ波の出力結合は、各場合において、アンテナ（４）を介して行われること、及び、前記マイクロ波プラズマデバイスは、前記マイクロ波が前記アンテナ（４）から前記処理空間（２）の中に、各場合において、更なる結合要素（７）とアンテナ（８）を含む更なるアンテナ配置体とを介して供給されるように、構成されること、を特徴とするマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項２】
前記マイクロ波は、少なくとも１つのマイクロ波半導体からロッドアンテナを介して結合され、ロッドアンテナは、前記マイクロ波半導体から結合を行う、特に同軸の出力結合手段の前記内部導体の延長部として好ましくは構成される、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デバイス。
【請求項３】
前記マイクロ波プラズマデバイスは、その中で前記マイクロ波が最初に結合される矩形、長円形若しくは丸形の導波路及び／又は結合器を、更なる結合要素（７）として含むこと、並びに、そこから前記マイクロ波が前記処理空間内に結合される前記更なるアンテナ配置体の前記アンテナ（８）は、好ましくはスロットアンテナ、ロッドアンテナ又はホール結合器であること、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デバイス。
【請求項４】
前記処理空間（２）は、壁又は窓である誘電壁要素（６）を特に用いて２つの領域に分割され、前記処理空間は、シリンダ形、矩形、球形、楕円形、同軸共振器として、又は、それらの組合せとして、構成される、ことを特徴とする請求項１から３の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項５】
前記処理空間のマイクロ波入力結合点は、少なくとも１つの面内に存在する、ことを特徴とする請求項１から４の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項６】
前記マイクロ波半導体の一群は、周波数結合され、好ましくは全てのマイクロ波半導体は、互いに周波数結合され、個々のマイクロ波半導体又は互いに周波数結合された更なる群のマイクロ波半導体は、存在しており、前述の群以外の周波数を有するマイクロ波を放出する、ことを特徴とする請求項１から５の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項７】
マイクロ波半導体は、パルス方式で励起されるように構成され、好ましくは前記マイクロ波半導体の一群は、パルス結合され、前記マイクロ波プラズマデバイスの全てのマイクロ波半導体は、互いにパルス結合され、或いは、個々のマイクロ波半導体又は互いにパルス結合された更なる群のマイクロ波半導体は、存在しており、前述の群以外のパルスを有するマイクロ波を放出する、ことを特徴とする請求項１から６の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項８】
マイクロ波半導体の一群は、パワー結合され、結合された前記パワーは、好ましくは経時的に可変であり、好ましくは前記マイクロ波プラズマデバイスの全てのマイクロ波半導体は、この群に入っている、或いは、個々のマイクロ波半導体又は互いにパワー結合された更なる群のマイクロ波半導体は、存在しており、前述の群とは異なったパワーを有するマイクロ波を放出する、ことを特徴とする請求項１から７の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項９】
前記マイクロ波半導体は、直線偏波又は円偏波を有するマイクロ波を放出するように構成され、好ましくは前記マイクロ波半導体の一群は、それらのマイクロ波半導体が同じ偏波のマイクロ波を放出するように構成される、ことを特徴とする請求項１から８の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイス。
【請求項１０】
請求項１から９の一項に記載のマイクロ波プラズマデバイスを動作させるための方法であって、前記マイクロ波半導体の各１つの前記マイクロ波は、それらが前記処理空間内にあるときの他のマイクロ波半導体の前記マイクロ波だけに干渉するように、前記処理空間内に結合される、方法。
【国際調査報告】
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