CN101978794B - 电力合成器以及微波导入机构 - Google Patents

Abstract

一种电力合成器(100)，其包括形成筒状的本体容器(1)、设置于本体容器(1)的侧面的、将电力作为电磁波导入的多个电力导入端(2)、分别设置于多个电力导入端(2)的多个供电天线(6)、将从多个供电天线(6)放射到本体容器(1)内的电磁波进行空间合成的合成部(10)、输出由合成部(10)合成后的电磁波的输出端(11)，供电天线(6)具有天线本体(23)和反射部(24)，所述天线本体(23)具有从电力导入端(2)供给电磁波的第一极(21)以及放射所供给的电磁波的第二极(22)，所述反射部(24)设置为从天线本体(23)向侧面突出，以反射使电磁波发生。

Description

电力合成器以及微波导入机构

技术领域

本发明涉及一种电力合成器以及使用该电力合成器的微波导入机构。

背景技术

在半导体器件、液晶显示装置的制造工序中，为了在半导体晶片、玻璃基板之类被处理基板上实施蚀刻处理、成膜处理等等离子体处理，使用等离子体蚀刻装置、等离子体CVD成膜装置等等离子体处理装置。

最近，作为这种等离子体处理装置，备受关注的是一种可以利用高密度且低电子温度的等离子体进行损害少的等离子体处理的、使用微波等离子体的装置。

作为微波等离子体处理装置，已知有如下的装置，其将用微波产生装置所产生的微波，通过波导管/同轴管供给到配置到处理室内的具有狭缝的天线，使微波从天线的狭缝放射到处理室内的处理空间中，使处理气体等离子体化。

然而，在这种微波等离子体装置中，由于需要较大的电力，所以若用一个电源进行供电，则可能会出现微波电源大、流向电力供给部的电流大等不良情况。

为了避免这种情况，人们想到了使用电力合成技术，通过电力合成技术对供给的电力进行合成，使最后结果所得到的电力变大。作为这种电力合成技术，目前已知有使用“威尔金森(wilkinson)合成器”的技术。

然而，对这种技术来说，由于在合成器的内部含有反射吸收电阻，或者为“直接供给”(将电力作为功率传送)，所以容易造成电力损失、容易发热，因此存在有效传送电力被减少的问题。特别是，在供电结构较小、各部分尺寸较小的情况下，由于各部分尺寸较小，所以电阻大，更加大了上述倾向。此外，还在寻求可以简单地进行电力合成的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力合成器，该电力合成器不会随电力损失而产生发热的问题，且能够简单地进行电力合成。

本发明的另一目的是提供一种使用上述电力合成器的微波导入机构。

本发明的第一方案提供一种电力合成器，所述电力合成器具有：形成筒状的本体容器；多个电力导入端，其被设置在所述本体容器的侧面，用于将电力作为电磁波导入；多个供电天线，其被分别设置在所述多个电力导入端，用于将供给的电磁波放射到所述本体容器内；合成部，其对从所述多个供电天线放射到所述本体容器内的电磁波进行空间合成；及输出端，其输出在所述合成部中合成的电磁波；所述供电天线：具有天线本体和反射部，所述天线本体具有从所述电力导入端供给电磁波的第一极、及放射所供给的电磁波的第二极，所述反射部被设置成从所述天线本体向侧方突出，以反射电磁波，由入射到所述天线本体中的电磁波和在所述反射部被反射的电磁波形成驻波，从所述各供电天线放射的作为驻波的电磁波在所述合成部进行合成。

本发明的第二方案提供一种微波导入机构，所述微波导入机构应用在用于在处理室内形成微波等离子体的微波等离子体源中，其具有：形成筒状的本体容器；多个微波电力导入端，其被设置在所述本体容器的侧面，用于将微波电力作为电磁波即微波导入；多个供电天线，其被分别设置在所述多个微波电力导入端，用于将供给的微波放射到所述本体容器内；合成部，其对从所述多个供电天线放射到所述本体容器内的微波进行空间合成；及天线部，其具有将在所述合成部合成后的微波放射到所述处理室内的微波放射天线，所述供电天线具有天线本体和反射部，所述天线本体具有从所述微波电力导入端供给微波的第一极、及放射微波的第二极，所述反射部被设置成向所述天线本体的侧方突出，以反射微波，由入射到所述天线本体的微波和在所述反射部被反射的微波形成驻波，从所述各供电天线放射的作为驻波的微波在所述合成部进行合成。

在上述第一、第二方案中，优选还具有内导体，该内导体在所述本体容器内被设置成与本体容器同轴状，并形成筒状或柱状，所述天线本体的第二极与所述内导体接触。此外，优选所述反射部被设置成向所述天线本体的两侧突出。此外，优选所述反射部被设置在与所述天线本体的第一极相距的1/4波长的位置或以该位置为基准的-10％～+100％的范围内的位置。此外，优选所述反射部的长度为1/2波长或以该长度为基准的-10％～+50％范围内的长度。此外，优选所述反射部形成圆弧状。此外，优选所述供电天线形成在印刷基板上，构成微带线。此外，优选还具有电介质部件，该电介质部件按照夹持所述供电天线的方式设置；这种情况下，优选所述电介质部件的厚度为1/2波长的有效长度或以该长度为基准的-20％～+20％范围内的有效长度。

在上述第二方案中，还可以具有调谐器，所述调谐器被设置在所述本体容器的所述合成部与所述微波放射天线之间，在微波传输线路中进行阻抗调整。这种情况下，优选所述调谐器与所述微波放射天线作为谐振器发挥作用。此外，优选所述调谐器是具有2个由电介质构成的铁芯的铁芯调谐器。

此外，作为所述微波放射天线，可以使用形成为平面状的形成有多个狭缝的微波放射天线。这种情况下，优选所述狭缝具有扇形。此外，优选所述天线部具有顶板和滞波构件，所述顶板由用于使从所述天线放射的微波透过的电介质构成；所述滞波构件被设置在与所述顶板相反的一侧，由使到达所述天线的微波的波长变短的电介质构成。这种情况下，优选微波的相位通过调整所述滞波构件的厚度来调整。

根据本发明构成为：在形成筒状的本体容器的侧面向处理室内设有多个电力导入端，在这些多个电力导入端上具有天线本体以及反射部，所述天线本体具有从所述供电端供给电磁波的第一极和放射所供给的电极波的第二极，所述反射部被设置为向所述天线本体的侧方突出，以反射电磁波，还设有供电天线，所述供电天线被设置为使入射到所述天线本体的电磁波和在所述反射部被反射的电磁波形成驻波，将这些电磁波在合成部进行空间合成通过输出端输出，因此，在进行电力合成时不会出现电力交叉点，可以不会发生随电力损失的发热的问题而进行电力合成，可以增加电力供给的裕度。此外，因为只在电力导入端设置规定构造的供电天线，所以能够极其简单地进行电力合成。

此外，应用了这种电力合成器的微波导入机构能够在不发生随电力损失的发热的问题情况下进行合成微波，可以得到足够的输出。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的电力合成器的垂直截面图。

图2是本发明一实施方式的电力合成器在电力导入端的水平截面图。

图3是表示本发明一实施方式的电力合成器中使用的供电天线的俯视图。

图4是表示由本发明一实施方式的电力合成器产生感应磁场H的状态的示意图。

图5是表示由本发明一实施方式的电力合成器产生感应电场E及反射电场R的状态的示意图。

图6是表示搭载有应用了本发明的电力合成器的微波导入机构的等离子体处理装置的概略构成的截面图。

图7是表示图6所示的微波等离子体源的构成的方框图。

图8是表示图7的微波等离子体源的微波导入机构的构造的截面图。

图9是表示图8的微波导入机构中所搭载的平面狭缝天线的俯视图。

图10是表示模拟模型的示意图。

图11A是表示模拟所用的No.1供电天线的构造的示意图。

图11B是表示模拟所用的No.2供电天线的构造的示意图。

图11C是表示模拟所用的No.3供电天线的构造的示意图。

图11D是表示模拟所用的No.4供电天线的构造的示意图。

图12A是用来说明模拟所用的电力合成器的各部分尺寸的图。

图12B是用来说明模拟所用的电力合成器的供电天线的尺寸的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

图1是表示本发明一实施方式的电力合成器的垂直截面图，图2是其电力导入端的水平截面图。该电力合成器100具有本体容器1，所述本体容器1形成为筒形、侧面具有2个将电力作为电磁波导入的电力导入端2。在本体容器1的内部，筒状的内导体3与本体容器1同轴状地设置，构成同轴线路。此外，内导体3还可以形成柱状。

2个电力导入端2上分别具有同轴线路4。而且，同轴线路4的内导体5的前端连接有向本体容器1的内部水平延伸的供电天线6。该供电天线6作为微带线(microstrip line)形成于印刷基板即PCB基板7上。供电天线6其上下被作为滞波构件发挥作用的电介质部件8及9夹持，所述电介质部件8及9由石英等电介质构成。为了调整供电天线6的尺寸，该电介质部件8及9优选具有全波长的1/2的有效长度。此外，还可以为以1/2波长的有效长度作为基准的-20％～+20％范围内的有效长度。即，可以设置为3/10波长～7/10波长范围内的有效长度。

本体容器1的内部空间的电力导入端2附近部分作为对从2个电力导入端2导入的电磁波进行空间合成的合成部10发挥作用。并且，通过合成部10空间合成后的电磁波在本体容器1内向上方传播。本体容器1的上端部作为输出端11，用于输出被合成的电磁波。

如图2所示，供电天线6连接在供电端2中的同轴线路4的内导体上，其具有天线本体23和反射部24，所述天线本体23具有供给电磁波的第一极21及放射被供给的电磁波的第二极22，所述反射部24被设置成向天线本体23的两侧突出、以反射电磁波，所述供电天线6构成为由入射到天线本体23的电磁波和在反射部24被反射的电磁波形成驻波。并且，被设置为从各供电天线6放射的作为驻波的电磁波如上所述，在合成部10进行合成。

在这种构成的电力合成器100中，从同轴线路4中传播来的电磁波到达电力导入端2中的供电天线6的第一极21时，电磁波就会沿着天线本体23传播下去，而从天线本体23前端的第二极22放射电磁波。此外，在天线本体23中传播的电磁波在反射部24被反射，其与入射波进行合成。这时，通过调整反射波的相位来产生驻波。具体地说，如图3所示，在与供电天线6的第一极21相距1/4波长的位置配置反射部24，由此可以产生最大驻波。此外，反射部24的配置位置可以为以与第一极21相距1/4波长的位置作为基准的-10％～+100％的范围内的位置。即，可以为与第一极21相距9/40波长～1/2波长的范围内的位置。

在供电天线6的配置位置上产生驻波时，如图4所示，就会沿着内导体3的外壁产生感应磁场H，受其感应，如图5所示，会在从供电天线6倾斜了90°的位置产生感应电场E。通过这些连锁作用，电磁波发生合成并在本体容器1内传播，从输出端11输出。此外，图5还示出在反射部24及内导体3发生反射的反射电场R。

这种情况下，优选反射部24的长度L(参见图3)为1/2波长。由此，可以在反射部24上也发生谐振，产生驻波。此外，反射部24的长度L可以为以1/2波长作为基准的-10％～+50％范围内的长度，即9/20波长～3/4波长范围内的长度。优选使天线本体23的第二极22接触到内导体3上。由此，可以使电磁波谐振到较广的范围。反射部24的形状具有沿内导体3的圆弧状。通过设置为圆弧状，使其具有易于产生TEM波的效果。

这样，作为电磁波从2个电力导入端2导入到本体容器1内的电力，由于是通过供电天线6进行空间合成，因此在电力合成时不会产生电力的交叉点，能够不产生发热问题而进行电力合成。而且，通过这样的电力合成，使得即使在从一个路径供给电力的情况下也能够增加电力供给的裕度(margin)。此外，由于在电力导入端2上只设置供给天线即可，所以可以极其简单地进行电力合成。

而且，供电天线6的反射部24不限于如上所述的圆弧状，还可以为笔直形状等其他形状。

接着，对将这种电力合成器适用到等离子体处理装置的微波导入机构的例子进行说明。

图6是表示搭载适用了本发明的电力合成器的微波导入机构的等离子体处理装置的基本构成的截面图，图7是表示图6所示的微波等离子体源的构成的方框图。

等离子体处理装置200构成对晶片实施作为等离子体处理的例如蚀刻处理的等离子体蚀刻装置，其具有气密构成的由铝或不锈钢等金属材料制成的近似圆筒状的接地的处理室101、及用于在处理室101内形成微波等离子体的微波等离子体源102。处理室101的上部形成有开口部101a，微波等离子体源102被设置为从开口部101a面向处理室1的内部。

在处理室101内设有用来水平支撑作为被处理体的晶片W的基座111，所述基座111通过筒状的支持部件112支撑，该支持部件112借助绝缘部件112a竖直设置在处理室101底部中央。作为构成基座111及支持部件112的材料，可以列举表面做过阳极氧化处理(alumite)的铝等。

此外，图中未表示，然而，在基座111上还设置有用于静电吸附晶片W的静电卡盘、温度控制机构、将传热用的气体供给到晶片W的背面的气体流路及为了传输晶片W而进行升降的升降销等。此外，在基座111上通过匹配器113电连接有高频偏置电源114。通过从该高频偏置电源114向基座111供给高频电力，将离子引入到晶片W侧。

在处理室101的底部连接有排气管115，该排气管115上连接有包括真空泵的排气装置116。此外，通过使排气装置116动作而对处理室101内进行排气，使得处理室101内能够快速减压到规定的真空度。此外，处理室101的侧壁上设置有用于输入、输出晶片W的输入输出口117及开关该输入输出口117的闸阀118。

在处理室101内的基座111的上方位置水平地设置有喷淋板120，该喷淋板120用于向晶片W喷出等离子体蚀刻用的处理气体。该喷淋板120具有形成为格子状的气体流路121和形成于该气体流路121上的多个气体喷出孔122，格子状的气体流路121之间为空间部123。该喷淋板120的气体流路121上连接有延伸到处理室101外侧的配管124，该配管124上连接有处理气体供给源125。

另一方面，在处理室101的喷淋板120的上方位置沿着处理室壁设置有环状的等离子体气体导入部件126，在该等离子体气体导入部件126的内周设置有多个气体喷出孔。在该等离子体气体导入部件126上经由配管128连接有供给等离子体气体的等离子体气体供给源127。作为等离子体气体，优选使用Ar气等。

从等离子体气体导入部件126导入到处理室101内的等离子体气体，其通过从微波等离子体源102导入到处理室101内的微波进行等离子体化，所述Ar等离子体通过喷淋板120的空间部123，激发从喷淋板120的气体喷出孔122输出的处理气体，形成处理气体的等离子体。

微波等离子体源120由设置在处理室101的上部的支撑环129来支撑，它们之间被气密性地密封。如图7所示，微波等离子体源102具有向多个路径分配并输出微波的微波输出部130、用于将微波导入到处理室101的微波导入部140、将从微波输出部130输出的微波供给到微波导入部140的微波供给部150。

微波输出部130具有电源部131、微波振荡器132、对振荡的微波进行放大的放大器133、将被放大的微波分配成多个的分配器134。

微波振荡器132对规定频率(例如2.45GHz)的微波进行例如PLL振荡。在分配器134中，为了尽量不引起微波的损失，一边取得输入侧和输出侧的阻抗匹配，一边分配由放大器33放大后的微波。此外，作为微波的频率，可以使用除2.45GHz以外的8.35GHz、5.8GHz、1.98GHz等。

微波供给部150具有多个主要对通过分配器134所分配的微波进行放大的放大器部142。放大器部142具有相位器145、可变增益放大器146、构成固态放大器的主放大器147及隔离器148。

相位器145构成为可以通过铁芯调谐器改变微波的相位，通过对其进行调制可以改变放射特性。例如，可以按每个天线模块调整相位，由此控制指向性改变等离子体分布、或者可以设置为如后所述使相邻的天线模块偏离90°相位而得到圆偏振波。然而，在不需要调制这种放射特性的情况下，则不需要设置相位器145。

可变增益放大器146是用于调制输入到主放大器147的微波的功率水平，调整各个天线模块的不均衡或调整等离子体强度的放大器。还可以通过按照各天线模块改变可变增益放大器146，在产生的等离子体中形成分布。

构成固态放大器的主放大器147例如可以构成为具有输入匹配电路、半导体放大元件、输出匹配电路及高Q谐振电路。

隔离器148是对在微波导入部140被反射而朝向主放大器147的反射微波进行分离的部件，其具有环行器和同轴终端器(Dummy Load)。环行器将在天线部180反射的微波导入到同轴终端器，同轴终端器将通过环行器导入的反射微波转换成热能。

如图7所示，微波导入部140具有多个微波导入机构141。并且，各微波导入机构141设置为分别从2个放大器部142供给微波电力，将它们合成并进行放射。

微波导入机构141是通过上述构造的电力合成器合成微波电力、放射合成后的微波并导入到处理室101内的部件，其具有合成部160、调谐器170、天线部180，其构造如图8所示。

即，微波导入机构141具有形成筒状的本体容器151，本体容器151的内部有内导体153，该本体容器151的基端侧的侧面具有用于导入微波电力的2个微波电力导入端152。此外，微波导入机构141还具有设置于本体容器151的中间部的调谐器170、及设置于本体容器151的前端侧的天线部180。

在微波电力导入端152上连接有用于供给由放大器部142放大后的微波的同轴线路154。并且，同轴线路154的内导体155的前端连接有向本体容器151内部水平延伸的供电天线156。该供电天线156作为微带线形成在PCB基板157上。供电天线156的上下通过由石英等电介质构成的电解质部件158、159夹持。供电天线156具有与上述供电天线6相同的功能，并与其构成相同。

本体容器151的内部空间的靠近微波电力导入端152的部分作为合成部160发挥作用，其对从2个微波电力导入端152导入的电磁波进行空间合成。并且，在合成部160进行空间合成后的微波在本体容器151内向前端侧的天线部180传播。

天线部180具有作为微波放射天线发挥作用的呈平面状的具有狭缝181a的平面狭缝天线181，上述内导体153连接在该平面狭缝天线181上。天线部180具有设置在平面狭缝天线181的上面的滞波构件182。滞波构件182具有比真空大的介电常数，例如，由石英、陶瓷、聚四氟乙烯等氟系树脂、聚酰亚胺系树脂构成，因为在真空中微波波长较长，所以具有缩短微波波长来调整等离子体的作用。滞波构件182可以通过其厚度来调整微波的相位，调整其厚度以使平面狭缝天线181成为驻波的“波腹”。由此，可以使反射为最小，平面狭缝181的放射能量为最大。

此外，在平面狭缝天线181的更前端侧配置有用于真空密封的电解质部件，例如由石英、陶瓷等制成的顶板183。并且，由主放大器147放大的微波在内导体153与本体容器151的周壁之间通过，从平面狭缝天线181的狭缝181a穿过顶板183放射到处理室101内的空间。这时的狭缝181a优选为如图9所示的扇形，优选设置图示的2个或4个。由此，可以用TE模式有效地传递微波。

调谐器170在本体容器151的合成部160与天线部180之间的部分具有2个铁芯，构成铁芯调谐器。铁芯171构成为由电介质制成的板状体，其在内导体153与本体容器151的外壁之间设置成圆环状。而且，设置成根据从控制器173发出的指令，通过驱动部172使这些铁芯171上下运动，来调整阻抗。控制器173进行阻抗调整使得终端为例如50Ω。若仅使2个铁芯中的一个动作，就会绘出通过史密斯圆图原点的轨迹，若使两个同时动作，则只有相位发生旋转。

在本实施方式中，主放大器147、调谐器170及平面狭缝天线181设置得较近。而且，调谐器170与平面狭缝天线181构成位于1/2波长内的集中参数电路，且他们作为谐振器发挥功能。

等离子体处理装置200中的各构成部设置为通过具有微波处理器的控制部190进行控制。控制部190具有存储程序配方(process recipe)的存储部，输入单元及限显示器等，构成为根据所选择的配方(recipe)控制等离子体处理装置。

下面，对如上所述的等离子体处理装置200中的动作进行说明。

首先，将晶片W送入处理室101内，放置到基座111上。接着，边从等离子体气体供给源127通过配管128及等离子体气体导入部件126向处理室101内导入等离子体气体，例如Ar气体，边将微波从微波等离子体源102导入到处理室101内，形成等离子体。

接着，使处理气体、例如Cl₂气体等蚀刻气体从处理气体供给源125通过配管124及喷淋板120喷射到处理室101内。所输出的气体被经过喷淋板120的空间部123而来的等离子体激发而等离子体化，利用这样形成的处理气体的等离子体对晶片W实施等离子体处理，例如实施蚀刻处理。

这种情况下，在微波等离子体源102中，由微波输出部130的微波振荡器132所振荡的微波通过放大器133放大之后，被分配器134分配为多路，所分配的微波经过微波供给部150导入到微波导入部140。

这里，为了使构成微波导入部140的各微波导入机构141得到足够的输出，因而可以从微波供给部150的2个放大器部142向一个微波导入机构141供给微波电力，由此，可以使微波导入机构141作为电力合成器发挥作用。

这种情况下，若采用从2个放大器部142通过同轴线路进行合成的现有方法，则必然会产生同轴线路的交叉点，在该交叉点上会出现发热的问题，然而，在本实施方式中，将上述电力合成机构100的构成适用于微波导入机构141中，因为将2个放大器部142的同轴线路154设置到本体容器151中的各微波导入端152，其连接在供电天线156上，从各供电天线156放射微波，对微波电力进行空间合成，所以不会出现发热的问题。此外，因为在微波电力导入端152中只要将供电天线156连接到各同轴线路154即可，所以能够非常简单地进行电力合成。

此外，用构成固态放大器的主放大器147对被这样分配成多个的微波分别进行放大，使用平面狭缝天线181分别进行放射后在处理室101内进行合成，因而不需要大型的隔离器或合成器。

此外，因为微波导入机构141构成为在本体容器151内设有天线部180和调谐器170，所以非常紧凑。因此，可以使微波等离子体源102本身明显地紧凑化。此外，主放大器147、调谐器170及平面狭缝天线181设置得较接近，特别是通过调谐器170与平面狭缝天线181构成集中参数电路并作为谐振器发挥作用，使得存在阻抗不匹配的平面狭缝天线181的安装部分中，能够通过调谐器170以较高的精度进行调谐(Tuning)。

此外，通过这样使调谐器170与平面狭缝天线181接近，构成集中参数电路并作为谐振器发挥作用，使得能够以较高的精度消除直至平面狭缝天线181为止的阻抗不匹配，能够实质地将不匹配部分做为等离子体空间，因此，可以通过调谐器170进行高精度的等离子体控制。

此外，还通过相位器改变各天线模块的相位，由此可以进行微波的指向性控制，能够容易地调整等离子体等的分布。

下面，对实现了本发明的电力合成器的最佳的模拟(Simulation)结果进行说明。

这里，通过使用有限元法的电磁波解析进行了模拟。为了最佳化，使用S参数，通过拟牛顿法实施。具体地说，如图10所示，在2个电力导入端(第一端及第二端)中，在输入方向上前进的电磁波的振幅分别为a₁、a₂，在输出方向上前进的电磁波的振幅分别为b₁、b₂，在输出端(第三端)中，在输入方向上前进的电磁波的振幅为a₃，在输出方向上前进的电磁波的振幅为b₃，这种情况下下面的公式(1)～(3)成立。

b₁＝S₁₁a₁+S₁₂a₂+S₁₃a₃    …(1)

b₂＝S₂₁a₁+S₂₂a₂+S₂₃a₃    …(2)

b₃＝S₃₁a₁+S₃₂a₂+S₃₃a₃    …(3)

而且，用矩阵表示这些公式，则为下面的公式(4)。

$\left(\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\\ b_3\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{S}_{11}& S_{12}& S_{13}\\ S_{21}& S_{22}& S_{23}\\ S_{31}& S_{32}& S_{33}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\\ a_3\end{array}\right)\·\·\·\left(4\right)$

以该S₁₁至S₃₃为要素的矩阵为散乱矩阵，各要素为S参数。这里，S_mn中的m表示输出端的信号，n表示输入端的信号，例如，S₃₁为在从第一端输入信号时通过第三端的信号，S₃₂为在从第二端输入信号时通过第三端的信号。为了对从作为电力导入端的第一端及第二端输入的电力进行合成，并最从作为输出端的第三端有效地输出，需要使下面的公式(5)成立。

|S₃₁|²+|S₃₂|²＝1.0  …(5)

这里，因为|S₃₁|＝|S₃₂|时，|S₃₁|及|S₃₂|的最大值为0.70，所以通过模拟求出|S₃₁|近似0.70的条件。而且，因为|S₁₁+S₁₂|及|S₂₁+S₂₂|是未从第三端输出的信号，所以其数值可以为较小的一个。

用图11A～图11D所示的No.1～4四种供电天线时，|S₃₁|、|S₁₁+S₁₂|的数值、合成电力的传递效率以及因反射而造成的损耗如表1所示。No.1具有从天线本体向两侧延伸、呈笔直状、在其两端设有圆形部件的反射部，天线本体的前端与内导体接触；No.2与图2相同，具有从天线本体向两侧延伸呈圆弧状的反射部，天线本体的前端与内导体接触；No.3具有从天线本体向一侧延伸呈圆弧状的反射部，天线本体的前端未与内导体接触；No.4具有从天线本体向两侧延伸呈圆弧状的反射部，天线本体的前端未与内导体接触。

[表1]

	No.1	No.2	No.3	No.4
					|S31|	0.70	0.69	0.29	0.33
|S11+S12|	0.14	0.20	0.91	0.90
					传递效率(％)	98.3	96.1	16.8	21.8
反射损耗(％)	1.9	4.1	82.9	80.2

如表1所示，可以看出天线本体与内导体接触，反射部向天线本体的两侧延伸的No.1、2能够得到良好的结果。在No.1、2中，No.1显示出较好的数值，然而若考虑供电天线的制造难易度等，则No.2较为优选。

此外，该模拟对其他参数也实施了优化。在No.2的电力合成器的情况下，如图12A、图12B所示，本体容器的内径D为45mm，内导体的外径d为20mm，作为滞波板发挥作用的电介质(石英)部件的厚度t为37mm(单侧的电介质部件的厚度为t/2)，供电天线的直径d1为2.55mm，供电天线的高度H为电介质部件厚度的1/2，反射部的位置(从天线本体基端部的长度)L为32.5mm，反射部角度(长度)θ为56.2°。

此外，本发明不限于上述实施方式，其可以在本发明的思想的范围内进行各种变化。例如，在上述实施方式中示出了电力导入端为2个的例子，但是不应受此限制。此外，在上述实施方式中，以将本发明的电力合成器适用到微波导入机构的情况下为例进行了说明，所述微波导入机构应用在用来在处理室内形成微波等离子体的微波等离子体源上，但是不限于此，其可以适用于需要在空间中对作为电磁波供给的电力进行合成的所有用途。

Claims (23)

1.一种电力合成器，其具有：

形成筒状的本体容器；

多个电力导入端，其被设置在所述本体容器的侧面，用于将电力作为电磁波导入；

多个供电天线，其被分别设置在所述多个电力导入端，用于将供给的电磁波放射到所述本体容器内；

合成部，其对从所述多个供电天线放射到所述本体容器内的电磁波进行空间合成；及

输出端，其输出在所述合成部中合成的电磁波；

所述供电天线：具有天线本体和反射部，所述天线本体具有从所述电力导入端供给电磁波的第一极、及放射所供给的电磁波的第二极，所述反射部被设置成从所述天线本体向侧方突出，以反射电磁波，由入射到所述天线本体中的电磁波和在所述反射部被反射的电磁波形成驻波，

从所述各供电天线放射的作为驻波的电磁波在所述合成部中进行合成，

还具有内导体，该内导体在所述本体容器内被设置成与本体容器同轴状，并形成为筒状或柱状，

所述天线本体的第二极与所述内导体接触。

2.根据权利要求1所述的电力合成器，其特征在于，

所述反射部被设置成向所述天线本体的两侧突出。

3.根据权利要求1所述的电力合成器，其特征在于，

所述反射部被设置在与所述天线本体的第一极相距1/4波长的位置、或以与所述天线本体的第一极相距1/4波长的位置为基准的-10％～+100％的范围内的位置。

4.根据权利要求1所述的电力合成器，其特征在于，

所述反射部的长度为1/2波长、或以1/2波长的长度为基准的-10％～+50％范围内的长度。

5.根据权利要求1所述的电力合成器，其特征在于，

所述反射部呈圆弧状。

6.根据权利要求1所述的电力合成器，其特征在于，

所述供电天线形成在印刷基板上，并构成微带线。

7.根据权利要求1所述的电力合成器，其特征在于，

其还具有电介质部件，该电介质部件按照夹持所述供电天线的方式设置。

8.根据权利要求7所述的电力合成器，其特征在于，

所述电介质部件的厚度为1/2波长的有效长度或以该长度为基准的-20％～+20％范围内的有效长度。

9.一种微波导入机构，应用在用于在处理室内形成微波等离子体的微波等离子体源中，其具有：

形成筒状的本体容器；

多个微波电力导入端，其被设置在所述本体容器的侧面，用于将微波电力作为电磁波即微波导入；

多个供电天线，其被分别设置在所述多个微波电力导入端，用于将供给的微波放射到所述本体容器内；

合成部，其对从所述多个供电天线放射到所述本体容器内的微波进行空间合成；及

天线部，其具有将在所述合成部合成后的微波放射到所述处理室内的微波放射天线，

所述供电天线具有天线本体和反射部，所述天线本体具有从所述微波电力导入端供给微波的第一极、及放射微波的第二极，所述反射部被设置成向所述天线本体的侧方突出，以反射微波，

由入射到所述天线本体的微波和在所述反射部被反射的微波形成驻波，从所述各供电天线放射的作为驻波的微波在所述合成部中进行合成，

其还具有内导体，该内导体在所述本体容器内被设置成与本体容器同轴状，并形成筒状或柱状，

所述天线本体的第二极与所述内导体接触。

10.根据权利要求9所述的微波导入机构，其特征在于，

所述反射部被设置成向所述天线本体的两侧突出。

11.根据权利要求9所述的微波导入机构，其特征在于，

所述反射部被设置在与所述天线本体的第一极相距1/4波长的位置或以与所述天线本体的第一极相距1/4波长的位置为基准的-10％～+100％的范围内的位置。

12.根据权利要求9所述的微波导入机构，其特征在于，

所述反射部的长度为1/2波长或以1/2波长的长度为基准的-10％～+50％范围内的长度。

13.根据权利要求9所述的微波导入机构，其特征在于，

所述反射部呈圆弧状。

14.根据权利要求9所述的微波导入机构，其特征在于，

所述供电天线形成在印刷基板上，并构成微带线。

15.根据权利要求9所述的微波导入机构，其特征在于，

还具有电介质部件，该电介质部件按照夹持所述供电天线的方式设置。

16.根据权利要求15所述的微波导入机构，其特征在于，

所述电介质部件的厚度为1/2波长的有效长度或以该长度为基准的-20％～+20％范围内的有效长度。

17.根据权利要求9所述的微波导入机构，其特征在于，

还具有调谐器，该调谐器被设置在所述本体容器的所述合成部与所述微波放射天线之间，用于对微波传输线路中的阻抗进行调整。

18.根据权利要求17所述的微波导入机构，其特征在于，

所述调谐器与所述微波放射天线作为谐振器发挥作用。

19.根据权利要求17所述的微波导入机构，其特征在于，

所述调谐器是具有2个由电介质构成的铁芯的铁芯调谐器。

20.根据权利要求9所述的微波导入机构，其特征在于，

所述微波放射天线呈平面状，形成有多个狭缝。

21.根据权利要求20所述的微波导入机构，其特征在于，

所述狭缝具有扇形。

22.根据权利要求20所述的微波导入机构，其特征在于，

所述天线部具有顶板和滞波构件，所述顶板由使从所述微波放射天线放射的微波透过的电介质构成，所述滞波构件被设置在与所述微波放射天线的顶板相反的一侧，由使到达所述微波放射天线的微波的波长变短的电介质构成。

23.根据权利要求22所述的微波导入机构，其特征在于，

微波的相位通过调整所述滞波构件的厚度来调整。

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