JP2002289398A - プラズマ装置およびプラズマ生成方法 - Google Patents
プラズマ装置およびプラズマ生成方法Info
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
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- H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転電磁界により、面内分布の均一性が良い
プラズマを生成する。 【解決手段】 給電部を介して供給される高周波電磁界
を処理容器内に供給するスロットアンテナを備えたプラ
ズマ装置であって、前記給電部は、共振器を構成すると
ともに給電される高周波電磁界を回転電磁界に変換して
前記スロットアンテナに供給するキャビティを有する。
プラズマを生成する。 【解決手段】 給電部を介して供給される高周波電磁界
を処理容器内に供給するスロットアンテナを備えたプラ
ズマ装置であって、前記給電部は、共振器を構成すると
ともに給電される高周波電磁界を回転電磁界に変換して
前記スロットアンテナに供給するキャビティを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スロットアンテナ
を用いて処理容器内に供給した電磁界によりプラズマを
生成するプラズマ装置およびプラズマ生成方法に関す
る。
を用いて処理容器内に供給した電磁界によりプラズマを
生成するプラズマ装置およびプラズマ生成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置やフラットパネルディスプレ
イの製造において、酸化膜の形成や半導体層の結晶成
長、エッチング、またアッシングなどの処理を行うため
に、プラズマ装置が多用されている。これらのプラズマ
装置の中に、スロットアンテナを用いて処理容器内に高
周波電磁界を供給し、その電磁界により高密度プラズマ
を発生させる高周波プラズマ装置がある。この高周波プ
ラズマ装置は、プラズマガスの圧力が比較的低くても安
定してプラズマを生成することができるという特色があ
る。このようなプラズマ装置を用いて各種処理を行う際
には、半導体基板等の処理面上におけるプラズマの二次
元的な分布（以下「面内分布」という）を均一にする必
要がある。
イの製造において、酸化膜の形成や半導体層の結晶成
長、エッチング、またアッシングなどの処理を行うため
に、プラズマ装置が多用されている。これらのプラズマ
装置の中に、スロットアンテナを用いて処理容器内に高
周波電磁界を供給し、その電磁界により高密度プラズマ
を発生させる高周波プラズマ装置がある。この高周波プ
ラズマ装置は、プラズマガスの圧力が比較的低くても安
定してプラズマを生成することができるという特色があ
る。このようなプラズマ装置を用いて各種処理を行う際
には、半導体基板等の処理面上におけるプラズマの二次
元的な分布（以下「面内分布」という）を均一にする必
要がある。
【０００３】スロットアンテナを用いて均一な面内分布
を有するプラズマを生成する方法として、高周波電源か
ら給電される高周波電磁界を回転電磁界に変換し、円偏
波になされた回転高周波電磁界をスロットアンテナに供
給することが考えられている。図２１は、従来の高周波
プラズマ装置の一構成例を示す図である。この図２１に
おいては、従来の高周波プラズマ装置の一部構成につい
て縦断面構造が示されている。
を有するプラズマを生成する方法として、高周波電源か
ら給電される高周波電磁界を回転電磁界に変換し、円偏
波になされた回転高周波電磁界をスロットアンテナに供
給することが考えられている。図２１は、従来の高周波
プラズマ装置の一構成例を示す図である。この図２１に
おいては、従来の高周波プラズマ装置の一部構成につい
て縦断面構造が示されている。
【０００４】従来のプラズマ装置は、上部が開口した有
底円筒形の処理容器１１１と、この処理容器１１１の上
部開口を塞ぐ誘電体板１１３と、この誘電体板１１３の
上に配置され、処理容器１１１内に高周波電磁界を放射
するラジアルアンテナ１３０とを備えている。この処理
容器１１１の底部には基板台１２２が固定され、この基
板台１２２の載置面に被処理体である基板１２１が配置
される。また、処理容器１１１の底部には、真空排気用
の排気口１１６が設けられ、処理容器１１１の側壁に
は、プラズマガスおよびプロセスガス供給用のノズル１
１７が設けられている。誘電体板１１３は、石英ガラス
等からなり、処理容器１１１との間にＯリングなどのシ
ール部材（図示せず）を介在させることにより、処理容
器１１１内のプラズマが外部に漏れないようにしてい
る。
底円筒形の処理容器１１１と、この処理容器１１１の上
部開口を塞ぐ誘電体板１１３と、この誘電体板１１３の
上に配置され、処理容器１１１内に高周波電磁界を放射
するラジアルアンテナ１３０とを備えている。この処理
容器１１１の底部には基板台１２２が固定され、この基
板台１２２の載置面に被処理体である基板１２１が配置
される。また、処理容器１１１の底部には、真空排気用
の排気口１１６が設けられ、処理容器１１１の側壁に
は、プラズマガスおよびプロセスガス供給用のノズル１
１７が設けられている。誘電体板１１３は、石英ガラス
等からなり、処理容器１１１との間にＯリングなどのシ
ール部材（図示せず）を介在させることにより、処理容
器１１１内のプラズマが外部に漏れないようにしてい
る。
【０００５】また、ラジアルアンテナ１３０は、スロッ
トアンテナの一種であり、ラジアル導波路１３３を形成
する互いに平行な２枚の円形導体板１３１，１３２と、
これらの導体板１３１，１３２の外周部を接続する導体
リング１３４とから構成されている。ラジアル導波路１
３３の上面となる導体板１３２の中心部には、高周波電
磁界をラジアルアンテナ１３０内に導入する導入口１３
５が形成されている。ラジアル導波路１３３の下面とな
る導体板１３１には、ラジアル導波路１３３内を伝搬す
る電磁界Ｆを誘電体板１１３を介して処理容器１１１内
に放射するスロット１３６が周方向に複数形成されて、
ラジアルアンテナ１３０のアンテナ面を形成している。
さらに、ラジアルアンテナ１３０および誘電体板１１３
の外周は環状のシールド材１１２によって覆われ、電磁
界が外部に漏れない構造になっている。
トアンテナの一種であり、ラジアル導波路１３３を形成
する互いに平行な２枚の円形導体板１３１，１３２と、
これらの導体板１３１，１３２の外周部を接続する導体
リング１３４とから構成されている。ラジアル導波路１
３３の上面となる導体板１３２の中心部には、高周波電
磁界をラジアルアンテナ１３０内に導入する導入口１３
５が形成されている。ラジアル導波路１３３の下面とな
る導体板１３１には、ラジアル導波路１３３内を伝搬す
る電磁界Ｆを誘電体板１１３を介して処理容器１１１内
に放射するスロット１３６が周方向に複数形成されて、
ラジアルアンテナ１３０のアンテナ面を形成している。
さらに、ラジアルアンテナ１３０および誘電体板１１３
の外周は環状のシールド材１１２によって覆われ、電磁
界が外部に漏れない構造になっている。
【０００６】従来のプラズマ装置においては、次のよう
な構成をとることによって、ラジアルアンテナ１３０に
回転電磁界を供給していた。すなわち、従来のプラズマ
装置は、回転電磁界を供給するために、高周波電磁界を
発生する高周波発生器１４５と、高周波発生器１４５か
ら出力される高周波電磁界を導く矩形導波管１４３と、
矩形導波管と円筒導波管とを接続するための矩形・円筒
変換器１４７と、直線偏波の高周波電磁界を回転電磁界
に変換する円偏波変換器１４６とを備えていた。
な構成をとることによって、ラジアルアンテナ１３０に
回転電磁界を供給していた。すなわち、従来のプラズマ
装置は、回転電磁界を供給するために、高周波電磁界を
発生する高周波発生器１４５と、高周波発生器１４５か
ら出力される高周波電磁界を導く矩形導波管１４３と、
矩形導波管と円筒導波管とを接続するための矩形・円筒
変換器１４７と、直線偏波の高周波電磁界を回転電磁界
に変換する円偏波変換器１４６とを備えていた。
【０００７】ここで円偏波変換器１４６としては、例え
ば、図２２（ｃ）に示すように円筒導波管の内壁に対向
する導体製の円柱状突起１４６Ａを軸方向に１組または
複数組設けたものが用いられる。これら円柱状突起１４
６Ａは、矩形・円筒変換器１４７より入力されるＴＥ11
モードの電磁界の電界の主方向に対して４５°をなす方
向に配置され、複数組の場合には軸方向にλ／４（λは
伝搬する電磁波の管内波長）の間隔で設けられて、この
ＴＥ11モードの高周波電磁界をその電界の主方向が円筒
導波管の軸線を中心に回転する回転電磁界に変換する。
ば、図２２（ｃ）に示すように円筒導波管の内壁に対向
する導体製の円柱状突起１４６Ａを軸方向に１組または
複数組設けたものが用いられる。これら円柱状突起１４
６Ａは、矩形・円筒変換器１４７より入力されるＴＥ11
モードの電磁界の電界の主方向に対して４５°をなす方
向に配置され、複数組の場合には軸方向にλ／４（λは
伝搬する電磁波の管内波長）の間隔で設けられて、この
ＴＥ11モードの高周波電磁界をその電界の主方向が円筒
導波管の軸線を中心に回転する回転電磁界に変換する。
【０００８】このような構成を有する従来のプラズマ装
置において回転電磁界が供給される仕組みを図２２を参
照して説明すると次のようになる。なお、図２２は、矩
形導波管１４３、矩形・円筒変換器１４７、円偏波変換
器１４６の内部を伝搬する電磁界の様子を模式的に表す
図である。ここで図２２（ａ）は、図２１に示した矩形
導波管１４３を伝搬する電磁界のＡ−Ａ’における電界
の様子、図２２（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）は、矩形・円筒
変換器１４７の出口Ｂ−Ｂ’における電界の様子、図２
２（ｃ）、（ｄ）、（ｇ）は、円偏波変換器１４６を伝
搬する電磁界の電界と回転の方向を示す。
置において回転電磁界が供給される仕組みを図２２を参
照して説明すると次のようになる。なお、図２２は、矩
形導波管１４３、矩形・円筒変換器１４７、円偏波変換
器１４６の内部を伝搬する電磁界の様子を模式的に表す
図である。ここで図２２（ａ）は、図２１に示した矩形
導波管１４３を伝搬する電磁界のＡ−Ａ’における電界
の様子、図２２（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）は、矩形・円筒
変換器１４７の出口Ｂ−Ｂ’における電界の様子、図２
２（ｃ）、（ｄ）、（ｇ）は、円偏波変換器１４６を伝
搬する電磁界の電界と回転の方向を示す。
【０００９】高周波発生器１４５よりＴＥ10モードで矩
形導波管１４３を伝搬した高周波電磁界（図２２
（ａ））は、矩形・円筒変換器１４７によってＴＥ11モ
ードに変換され（図２２（ｂ））円偏波変換器の１４６
の円筒導波管に導入される。そして円偏波変換器１４６
を伝搬しながら回転電磁界に変換され（図２２
（ｃ））、導体板１３２の中心部に形成された導入口１
３５よりラジアルアンテナ１３０内に供給される。
形導波管１４３を伝搬した高周波電磁界（図２２
（ａ））は、矩形・円筒変換器１４７によってＴＥ11モ
ードに変換され（図２２（ｂ））円偏波変換器の１４６
の円筒導波管に導入される。そして円偏波変換器１４６
を伝搬しながら回転電磁界に変換され（図２２
（ｃ））、導体板１３２の中心部に形成された導入口１
３５よりラジアルアンテナ１３０内に供給される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ラジア
ルアンテナ１３０に供給された回転電磁界の一部はラジ
アル導波路１３３の端部に位置する導体リング１３４に
よって反射され、その反射された回転電磁界が同じ向き
に回転しながら円偏波変換器１４６内を逆向きに伝搬す
る（図２２（ｄ））。そして、この反射電磁界は矩形・
円筒変換器１４７において固定端の反射を行い（図２２
（ｅ）、（ｆ））、今度は逆方向に回転する回転電磁界
となって円偏波変換器１４６内を伝搬し（図２２
（ｇ））、ラジアルアンテナ１３０に供給されることと
なる。
ルアンテナ１３０に供給された回転電磁界の一部はラジ
アル導波路１３３の端部に位置する導体リング１３４に
よって反射され、その反射された回転電磁界が同じ向き
に回転しながら円偏波変換器１４６内を逆向きに伝搬す
る（図２２（ｄ））。そして、この反射電磁界は矩形・
円筒変換器１４７において固定端の反射を行い（図２２
（ｅ）、（ｆ））、今度は逆方向に回転する回転電磁界
となって円偏波変換器１４６内を伝搬し（図２２
（ｇ））、ラジアルアンテナ１３０に供給されることと
なる。
【００１１】その結果、ラジアルアンテナ１３０には位
相および回転の向きが互いに異なる回転電磁界が混在し
た状態で供給されることとなり、そのときの高周波電磁
界の偏波は、図２３に示すような楕円となる。すると、
処理容器内で生成されるプラズマの面内分布の均一性が
低下して、特に周縁部でのプラズマ処理にむらが生じる
こととなる。このように円偏波変換器１４６で変換した
回転電磁界をラジアルアンテナ１３０に供給しただけで
は、ラジアルアンテナ１３０からの反射電磁界の影響に
より、プラズマ分布の面内均一性を得ることが困難であ
った。本発明はこのような課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、プラズマ分布の面内均一性
を改善することにある。
相および回転の向きが互いに異なる回転電磁界が混在し
た状態で供給されることとなり、そのときの高周波電磁
界の偏波は、図２３に示すような楕円となる。すると、
処理容器内で生成されるプラズマの面内分布の均一性が
低下して、特に周縁部でのプラズマ処理にむらが生じる
こととなる。このように円偏波変換器１４６で変換した
回転電磁界をラジアルアンテナ１３０に供給しただけで
は、ラジアルアンテナ１３０からの反射電磁界の影響に
より、プラズマ分布の面内均一性を得ることが困難であ
った。本発明はこのような課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、プラズマ分布の面内均一性
を改善することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるプラズマ
装置は、給電部を介して供給される高周波電磁界を処理
容器内に供給するスロットアンテナを備えたプラズマ装
置であって、前記給電部は、共振器を構成するとともに
給電される高周波電磁界を回転電磁界に変換して前記ス
ロットアンテナに供給するキャビティを有することを特
徴とする。本発明においては、キャビティ内において回
転電磁界が共振しながらスロットアンテナ内に円偏波に
なされた回転高周波電磁界が供給される。
装置は、給電部を介して供給される高周波電磁界を処理
容器内に供給するスロットアンテナを備えたプラズマ装
置であって、前記給電部は、共振器を構成するとともに
給電される高周波電磁界を回転電磁界に変換して前記ス
ロットアンテナに供給するキャビティを有することを特
徴とする。本発明においては、キャビティ内において回
転電磁界が共振しながらスロットアンテナ内に円偏波に
なされた回転高周波電磁界が供給される。
【００１３】このプラズマ装置は、スロットアンテナ内
におけるキャビティの開口部の周囲に設けられキャビテ
ィの内径と同じ内径を有するリング部材を備えていても
よい。このリング部材の厚みと幅を調節することによっ
て、キャビティ内で共振する高周波電磁界のうち、スロ
ットアンテナ内に供給される高周波電磁界の割合を調節
することができる。
におけるキャビティの開口部の周囲に設けられキャビテ
ィの内径と同じ内径を有するリング部材を備えていても
よい。このリング部材の厚みと幅を調節することによっ
て、キャビティ内で共振する高周波電磁界のうち、スロ
ットアンテナ内に供給される高周波電磁界の割合を調節
することができる。
【００１４】本発明にかかるプラズマ装置の第１の構成
例として、上記キャビティは、高周波電磁界を給電する
同軸導波管の外部導体と接続された円形導体部材と、一
端がこの円形導体部材と接続され他端が前記スロットア
ンテナ内に開口した円筒導体部材とから形成されるとと
もに、前記円形導体部材の中心からその径方向に離間し
た位置に設けられ前記同軸導波管の内部導体と一端が接
続された給電ピンと、この給電ピンと前記円形導体の中
心を挟んで所定の角度をなす位置に設けられ一端が前記
円形導体部材と接続された摂動ピンとを備えることを特
徴とする。このような構成においては、同軸導波管を介
して給電される高周波電磁界は、給電ピンと摂動ピンと
の相互作用によって回転磁界に変換され、キャビティ内
で共振しながらスロットアンテナ内に供給される。
例として、上記キャビティは、高周波電磁界を給電する
同軸導波管の外部導体と接続された円形導体部材と、一
端がこの円形導体部材と接続され他端が前記スロットア
ンテナ内に開口した円筒導体部材とから形成されるとと
もに、前記円形導体部材の中心からその径方向に離間し
た位置に設けられ前記同軸導波管の内部導体と一端が接
続された給電ピンと、この給電ピンと前記円形導体の中
心を挟んで所定の角度をなす位置に設けられ一端が前記
円形導体部材と接続された摂動ピンとを備えることを特
徴とする。このような構成においては、同軸導波管を介
して給電される高周波電磁界は、給電ピンと摂動ピンと
の相互作用によって回転磁界に変換され、キャビティ内
で共振しながらスロットアンテナ内に供給される。
【００１５】ここで給電ピンの他端は、開放状態になっ
ていてもよいし、スロットアンテナを構成するスロット
が形成されたアンテナ面に接続されていてもよい。給電
ピンの他端がアンテナ面に接続されている場合、その給
電ピンの他端に、アンテナ面側に広がる円錐台状の導電
部材が設けられていてもよい。このような形状をした導
体部材を用いることにより、キャビティ内で共振する高
周波電磁界をスロットアンテナ内に導入し易くすること
ができる。摂動ピンの他端もまた、開放状態になってい
てもよいし、アンテナ面に接続されていてもよい。ま
た、円筒導体部材に接続されていてもよい。
ていてもよいし、スロットアンテナを構成するスロット
が形成されたアンテナ面に接続されていてもよい。給電
ピンの他端がアンテナ面に接続されている場合、その給
電ピンの他端に、アンテナ面側に広がる円錐台状の導電
部材が設けられていてもよい。このような形状をした導
体部材を用いることにより、キャビティ内で共振する高
周波電磁界をスロットアンテナ内に導入し易くすること
ができる。摂動ピンの他端もまた、開放状態になってい
てもよいし、アンテナ面に接続されていてもよい。ま
た、円筒導体部材に接続されていてもよい。
【００１６】また、給電ピンの他端が、円筒導体部材に
接続されていてもよい。この場合、摂動ピンの他端が、
スロットアンテナを構成するスロットが形成されたアン
テナ面に接続されていてもよいし、円筒導体部材に接続
されていてもよい。
接続されていてもよい。この場合、摂動ピンの他端が、
スロットアンテナを構成するスロットが形成されたアン
テナ面に接続されていてもよいし、円筒導体部材に接続
されていてもよい。
【００１７】本発明にかかるプラズマ装置の第２の構成
例として、上記キャビティは、高周波電磁界を給電する
同軸導波管の外部導体と接続された円形導体部材と、一
端がこの円形導体部材と接続され他端が前記スロットア
ンテナ内に開口した円筒導体部材と、この円筒導体部材
の側壁内部に対向配置された導電部材とから形成される
とともに、前記円形導体部材の中心からその径方向に離
間した位置に設けられ同軸導波管の内部導体と一端が接
続された給電ピンを備えることを特徴とする。このよう
な構成において、キャビティは、前記円筒導体部材の側
壁内部に対向配置された導電部材によって、その円筒導
体部材の軸に垂直な断面が互いに対向する切り欠き部を
有するように形成される。その結果、同軸導波管を介し
て給電される高周波電磁界はキャビティ内で回転電磁界
に変換され、共振しながらスロットアンテナ内に供給さ
れる。
例として、上記キャビティは、高周波電磁界を給電する
同軸導波管の外部導体と接続された円形導体部材と、一
端がこの円形導体部材と接続され他端が前記スロットア
ンテナ内に開口した円筒導体部材と、この円筒導体部材
の側壁内部に対向配置された導電部材とから形成される
とともに、前記円形導体部材の中心からその径方向に離
間した位置に設けられ同軸導波管の内部導体と一端が接
続された給電ピンを備えることを特徴とする。このよう
な構成において、キャビティは、前記円筒導体部材の側
壁内部に対向配置された導電部材によって、その円筒導
体部材の軸に垂直な断面が互いに対向する切り欠き部を
有するように形成される。その結果、同軸導波管を介し
て給電される高周波電磁界はキャビティ内で回転電磁界
に変換され、共振しながらスロットアンテナ内に供給さ
れる。
【００１８】ここで前記円筒導体部材の側壁内部に対向
配置された導電部材は、この円筒導体部材の一端から他
端まで延在していてもよい。また、導電部材は、円筒導
体部材の軸方向の長さが、高周波電磁界の波長の略１／
４であってもよい。この場合、導電部材と給電ピンとの
平行部分の長さが上記高周波電磁界の波長の略１／４と
なり、キャビティ内に良好な回転電磁界を得られる。ま
た、導電部材は、スロットアンテナの側の端部が、スロ
ープ状に成形されていてもよい。このように成形するこ
とにより、キャビティ内において導電部材が存在する領
域と存在しない領域とのインピーダンスの変化を緩やか
にして、２つの領域の境界での高周波電磁界の反射を抑
制することができる。導電部材の端部をスロープ状に成
形する場合、その端部を除く本体は、円筒導体部材の軸
方向の長さが、高周波電磁界の波長の略１／４であって
もよい。これにより、キャビティ内に良好な回転電磁界
を得られる。また、給電ピンの他端は、スロットアンテ
ナを構成するスロットが形成されたアンテナ面に接続さ
れていてもよいし、円形導体部材から円筒導体部材の軸
方向に高周波電磁界の波長の略１／４離れた位置で導体
部材に接続されていてもよい。なお、円筒導体部材の側
壁内部に設けられる導電部材として、互いに対向する１
組または複数組の導体製の円柱状突起を軸方向に設けて
もよい。
配置された導電部材は、この円筒導体部材の一端から他
端まで延在していてもよい。また、導電部材は、円筒導
体部材の軸方向の長さが、高周波電磁界の波長の略１／
４であってもよい。この場合、導電部材と給電ピンとの
平行部分の長さが上記高周波電磁界の波長の略１／４と
なり、キャビティ内に良好な回転電磁界を得られる。ま
た、導電部材は、スロットアンテナの側の端部が、スロ
ープ状に成形されていてもよい。このように成形するこ
とにより、キャビティ内において導電部材が存在する領
域と存在しない領域とのインピーダンスの変化を緩やか
にして、２つの領域の境界での高周波電磁界の反射を抑
制することができる。導電部材の端部をスロープ状に成
形する場合、その端部を除く本体は、円筒導体部材の軸
方向の長さが、高周波電磁界の波長の略１／４であって
もよい。これにより、キャビティ内に良好な回転電磁界
を得られる。また、給電ピンの他端は、スロットアンテ
ナを構成するスロットが形成されたアンテナ面に接続さ
れていてもよいし、円形導体部材から円筒導体部材の軸
方向に高周波電磁界の波長の略１／４離れた位置で導体
部材に接続されていてもよい。なお、円筒導体部材の側
壁内部に設けられる導電部材として、互いに対向する１
組または複数組の導体製の円柱状突起を軸方向に設けて
もよい。
【００１９】本発明にかかるプラズマ装置の第３の構成
例として、上記キャビティは、高周波電磁界を給電する
同軸導波管の外部導体と接続された楕円形導体部材と、
一端がこの楕円形導体部材と接続され他端が前記スロッ
トアンテナ内に開口し、断面が楕円形状の筒状導体部材
とから形成されるとともに、前記楕円形導体部材の中心
からその径方向に離間しかつその長径および短径と所定
の角度をなす位置に設けられ前記同軸導波管の内部導体
と接続された給電ピンとを備えることを特徴とする。こ
のような構成において、同軸導波管を介して給電される
高周波電磁界は、楕円形の断面を有するキャビティ内で
回転電磁界に変換され、共振しながらスロットアンテナ
内に供給される。ここで給電ピンの他端は、スロットア
ンテナを構成するスロットが形成されたアンテナ面に接
続されていてもよし、円形導体部材から円筒導体部材の
軸方向に高周波電磁界の波長の略１／４離れた位置で導
体部材に接続されていてもよい。
例として、上記キャビティは、高周波電磁界を給電する
同軸導波管の外部導体と接続された楕円形導体部材と、
一端がこの楕円形導体部材と接続され他端が前記スロッ
トアンテナ内に開口し、断面が楕円形状の筒状導体部材
とから形成されるとともに、前記楕円形導体部材の中心
からその径方向に離間しかつその長径および短径と所定
の角度をなす位置に設けられ前記同軸導波管の内部導体
と接続された給電ピンとを備えることを特徴とする。こ
のような構成において、同軸導波管を介して給電される
高周波電磁界は、楕円形の断面を有するキャビティ内で
回転電磁界に変換され、共振しながらスロットアンテナ
内に供給される。ここで給電ピンの他端は、スロットア
ンテナを構成するスロットが形成されたアンテナ面に接
続されていてもよし、円形導体部材から円筒導体部材の
軸方向に高周波電磁界の波長の略１／４離れた位置で導
体部材に接続されていてもよい。
【００２０】本発明にかかるプラズマ装置の第４の構成
例として、上記キャビティは、高周波電磁界を給電する
第１、第２の同軸導波管の外部導体と接続された円形導
体部材と、一端がこの円形導体部材と接続され他端が前
記スロットアンテナ内に開口した円筒導体部材とから形
成されるとともに、前記円形導体部材の中心からその径
方向に離間した位置に設けられ前記第１の同軸導波管の
内部導体と接続された第１の給電ピンと、この第１の給
電ピンと前記円形導体の中心を挟んで所定の角度をなす
位置に設けられ前記第２の同軸導波管の内部導体と接続
された第２の給電ピンとを備えることを特徴とする。こ
のような構成において、第１、第２の給電ピンに位相の
異なる高周波電磁界を給電することによって回転電磁界
が生成され、この回転電磁界がキャビティ内で共振しな
がらスロットアンテナ内に供給される。ここで第１，第
２の給電ピンのそれぞれの他端は、スロットアンテナを
構成するスロットが形成されたアンテナ面に接続されて
いてもよいし、円形導体部材から円筒導体部材の軸方向
に高周波電磁界の波長の略１／４離れた位置で導体部材
に接続されていてもよい。
例として、上記キャビティは、高周波電磁界を給電する
第１、第２の同軸導波管の外部導体と接続された円形導
体部材と、一端がこの円形導体部材と接続され他端が前
記スロットアンテナ内に開口した円筒導体部材とから形
成されるとともに、前記円形導体部材の中心からその径
方向に離間した位置に設けられ前記第１の同軸導波管の
内部導体と接続された第１の給電ピンと、この第１の給
電ピンと前記円形導体の中心を挟んで所定の角度をなす
位置に設けられ前記第２の同軸導波管の内部導体と接続
された第２の給電ピンとを備えることを特徴とする。こ
のような構成において、第１、第２の給電ピンに位相の
異なる高周波電磁界を給電することによって回転電磁界
が生成され、この回転電磁界がキャビティ内で共振しな
がらスロットアンテナ内に供給される。ここで第１，第
２の給電ピンのそれぞれの他端は、スロットアンテナを
構成するスロットが形成されたアンテナ面に接続されて
いてもよいし、円形導体部材から円筒導体部材の軸方向
に高周波電磁界の波長の略１／４離れた位置で導体部材
に接続されていてもよい。
【００２１】本発明にかかるプラズマ装置の第５の構成
例として、上記キャビティは、高周波電磁界を給電する
少なくとも１本の同軸導波管の外部導体と接続された円
形導体部材と、一端がこの円形導体部材と接続され他端
がスロットアンテナ内に開口した円筒導体部材とから形
成されるとともに、少なくとも１本の同軸導波管より給
電された高周波電磁界を回転電磁界としてキャビティ内
に放射するパッチアンテナを備え、このパッチアンテナ
は、円形導体部材と、この円形導体部材と所定の間隔を
もって対向配置され少なくとも１本の同軸導波管の内部
導体と接続された導体板とを含むことを特徴とする。こ
のような構成において、同軸導波管を介して給電される
高周波電磁界は、パッチアンテナによって回転電磁界と
してキャビティ内に放射され、共振しながらスロットア
ンテナ内に供給される。
例として、上記キャビティは、高周波電磁界を給電する
少なくとも１本の同軸導波管の外部導体と接続された円
形導体部材と、一端がこの円形導体部材と接続され他端
がスロットアンテナ内に開口した円筒導体部材とから形
成されるとともに、少なくとも１本の同軸導波管より給
電された高周波電磁界を回転電磁界としてキャビティ内
に放射するパッチアンテナを備え、このパッチアンテナ
は、円形導体部材と、この円形導体部材と所定の間隔を
もって対向配置され少なくとも１本の同軸導波管の内部
導体と接続された導体板とを含むことを特徴とする。こ
のような構成において、同軸導波管を介して給電される
高周波電磁界は、パッチアンテナによって回転電磁界と
してキャビティ内に放射され、共振しながらスロットア
ンテナ内に供給される。
【００２２】さらに、本発明にかかるプラズマ装置の第
６の構成例として、上記キャビティは、高周波電磁界を
給電する矩形導波管の一側面または終端面と、一端がこ
の矩形導波管の一側面または終端面と接続され他端がス
ロットアンテナ内に開口した円筒導体部材とから形成さ
れ、上記矩形導波管の一側面または終端面には、高周波
電磁界を回転電磁界としてキャビティ内に放射する複数
のスロットが形成されていることを特徴とする。このよ
うな構成において、矩形導波管を介して給電される高周
波電磁界は、その矩形導波管の一側面または終端面に形
成された複数のスロットによって回転電磁界としてキャ
ビティ内に放射され、共振しながらスロットアンテナ内
に供給される。ここで複数のスロットは、互いの中点で
交差する２本のスロットであってもよい。この２本のス
ロットによって構成されるスロットをクロススロットと
呼ぶ。また複数のスロットは、互いに離間して配置され
た互いに略垂直な方向にのびる２本のスロットであって
もよい。この２本のスロットによって構成されるスロッ
トをハの字スロットと呼ぶ。
６の構成例として、上記キャビティは、高周波電磁界を
給電する矩形導波管の一側面または終端面と、一端がこ
の矩形導波管の一側面または終端面と接続され他端がス
ロットアンテナ内に開口した円筒導体部材とから形成さ
れ、上記矩形導波管の一側面または終端面には、高周波
電磁界を回転電磁界としてキャビティ内に放射する複数
のスロットが形成されていることを特徴とする。このよ
うな構成において、矩形導波管を介して給電される高周
波電磁界は、その矩形導波管の一側面または終端面に形
成された複数のスロットによって回転電磁界としてキャ
ビティ内に放射され、共振しながらスロットアンテナ内
に供給される。ここで複数のスロットは、互いの中点で
交差する２本のスロットであってもよい。この２本のス
ロットによって構成されるスロットをクロススロットと
呼ぶ。また複数のスロットは、互いに離間して配置され
た互いに略垂直な方向にのびる２本のスロットであって
もよい。この２本のスロットによって構成されるスロッ
トをハの字スロットと呼ぶ。
【００２３】また、本発明にかかるプラズマ生成方法
は、高周波電磁界をスロットアンテナに供給し、このス
ロットアンテナから処理容器内に供給することによって
プラズマを生成するプラズマ生成方法であって、共振器
を構成するキャビティに高周波電磁界を給電し、この高
周波電磁界を回転電磁界に変換するとともに前記キャビ
ティ内で共振させながら、回転電磁界に変換された高周
波電磁界を前記スロットアンテナに供給することを特徴
とする。この方法においては、回転電磁界を共振させな
がらスロットアンテナに供給することによって、スロッ
トアンテナに供給される高周波電磁界を円偏波になされ
た回転電磁界とすることができる。
は、高周波電磁界をスロットアンテナに供給し、このス
ロットアンテナから処理容器内に供給することによって
プラズマを生成するプラズマ生成方法であって、共振器
を構成するキャビティに高周波電磁界を給電し、この高
周波電磁界を回転電磁界に変換するとともに前記キャビ
ティ内で共振させながら、回転電磁界に変換された高周
波電磁界を前記スロットアンテナに供給することを特徴
とする。この方法においては、回転電磁界を共振させな
がらスロットアンテナに供給することによって、スロッ
トアンテナに供給される高周波電磁界を円偏波になされ
た回転電磁界とすることができる。
【００２４】本発明にかかるプラズマ生成方法の第１の
構成例は、共振器を構成するキャビティ内に給電ピンと
摂動ピンを設けることによって、同軸導波管を介して給
電された高周波電磁界を回転電磁界に変換しかつキャビ
ティ内で共振させるものである。
構成例は、共振器を構成するキャビティ内に給電ピンと
摂動ピンを設けることによって、同軸導波管を介して給
電された高周波電磁界を回転電磁界に変換しかつキャビ
ティ内で共振させるものである。
【００２５】また、本発明にかかるプラズマ生成方法の
第２の構成例は、高周波電磁界の伝搬方向に垂直な断面
が互いに対向する切り欠きを有するキャビティに同軸導
波管を介して高周波電磁界を給電することにより、これ
を回転電磁界に変換しかつキャビティ内で共振させるも
のである。
第２の構成例は、高周波電磁界の伝搬方向に垂直な断面
が互いに対向する切り欠きを有するキャビティに同軸導
波管を介して高周波電磁界を給電することにより、これ
を回転電磁界に変換しかつキャビティ内で共振させるも
のである。
【００２６】また、本発明にかかるプラズマ生成方法の
第３の構成例は、高周波電磁界の伝搬方向に垂直な断面
が楕円形状のキャビティに同軸導波管を介して高周波電
磁界を給電することにより、これを回転電磁界に変換し
かつキャビティ内で共振させるものである。
第３の構成例は、高周波電磁界の伝搬方向に垂直な断面
が楕円形状のキャビティに同軸導波管を介して高周波電
磁界を給電することにより、これを回転電磁界に変換し
かつキャビティ内で共振させるものである。
【００２７】また、本発明にかかるプラズマ生成方法の
第４の構成例は、共振器を構成するキャビティに第１、
第２の同軸導波管を介して互いに位相が９０°異なる高
周波電磁界を給電することによって、回転電磁界を生成
しかつキャビティ内で共振させるものである。
第４の構成例は、共振器を構成するキャビティに第１、
第２の同軸導波管を介して互いに位相が９０°異なる高
周波電磁界を給電することによって、回転電磁界を生成
しかつキャビティ内で共振させるものである。
【００２８】また、本発明にかかるプラズマ生成方法の
第５の構成例は、同軸導波管を介してパッチアンテナに
高周波電磁界を給電することにより、キャビティ内に回
転電磁界を生成するものである。
第５の構成例は、同軸導波管を介してパッチアンテナに
高周波電磁界を給電することにより、キャビティ内に回
転電磁界を生成するものである。
【００２９】さらに、本発明にかかるプラズマ生成方法
の第６の構成例は、矩形導波管より給電された高周波電
磁界を、その矩形導波管の一側面または終端面に形成さ
れた複数のスロットからキャビティ内に放射することに
より、回転電磁界を生成するものである。
の第６の構成例は、矩形導波管より給電された高周波電
磁界を、その矩形導波管の一側面または終端面に形成さ
れた複数のスロットからキャビティ内に放射することに
より、回転電磁界を生成するものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１乃至図３は、本発明の第１の
実施の形態にかかるプラズマ装置を説明する図である。
このプラズマ装置は、図１（ａ）に示すように、上部が
開口した有底円筒形の処理容器１１と、この処理容器１
１の上部開口を塞ぐ誘電体板１３と、この誘電体板１３
の上に配置され、処理容器１１内に高周波電磁界を放射
（またはリーク）するラジアルアンテナ３０と、ラジア
ルアンテナ３０および誘電体板１３の外周を覆うシール
ド材１２とを備えている。なお、処理容器１１と誘電体
板１３との間にはＯリングなどのシール部材１４を介在
させ、処理容器１１内の真空を保つとともにプラズマが
外部に漏れないようにしている。
施の形態を説明する。図１乃至図３は、本発明の第１の
実施の形態にかかるプラズマ装置を説明する図である。
このプラズマ装置は、図１（ａ）に示すように、上部が
開口した有底円筒形の処理容器１１と、この処理容器１
１の上部開口を塞ぐ誘電体板１３と、この誘電体板１３
の上に配置され、処理容器１１内に高周波電磁界を放射
（またはリーク）するラジアルアンテナ３０と、ラジア
ルアンテナ３０および誘電体板１３の外周を覆うシール
ド材１２とを備えている。なお、処理容器１１と誘電体
板１３との間にはＯリングなどのシール部材１４を介在
させ、処理容器１１内の真空を保つとともにプラズマが
外部に漏れないようにしている。
【００３１】この処理容器１１の内部には、被処理体で
ある基板２１を載置する基板台２２が昇降軸２３を介し
て昇降可能に設けられている。この基板台２２は、マッ
チングボックス２５を介してバイアス用高周波電源２６
と電気的に接続されている。なお、処理容器１１の気密
性を保つため、基板台２２底面と処理容器１１底面に設
けられた絶縁体板１５とに結合されたベローズ２４が昇
降軸２３の周囲に設けられている。この処理容器１１に
は、さらに、真空排気用の排気口１６とプラズマガスお
よびプロセスガス供給用のノズル１７が設けられてい
る。
ある基板２１を載置する基板台２２が昇降軸２３を介し
て昇降可能に設けられている。この基板台２２は、マッ
チングボックス２５を介してバイアス用高周波電源２６
と電気的に接続されている。なお、処理容器１１の気密
性を保つため、基板台２２底面と処理容器１１底面に設
けられた絶縁体板１５とに結合されたベローズ２４が昇
降軸２３の周囲に設けられている。この処理容器１１に
は、さらに、真空排気用の排気口１６とプラズマガスお
よびプロセスガス供給用のノズル１７が設けられてい
る。
【００３２】一方、ラジアルアンテナ３０は、ラジアル
導波路３３を形成する互いに平行な２枚の円形導体板３
１，３２と、これらの導体板３１，３２の外周部を接続
する導体リング３４とから構成されている。ここで図１
（ａ）に示すプラズマ装置のＩｂ−Ｉｂ’線における断
面図を図１（ｂ）に示す。ラジアル導波路３３の下面と
なる導体板３１には、例えば図１（ｂ）に示すように、
スロット３６が周方向に複数形成され、ラジアルアンテ
ナ３０のアンテナ面を形成している。また、ラジアル導
波路３３の上面となる導体板３２の中心部には、後述す
る給電部が設けられている。
導波路３３を形成する互いに平行な２枚の円形導体板３
１，３２と、これらの導体板３１，３２の外周部を接続
する導体リング３４とから構成されている。ここで図１
（ａ）に示すプラズマ装置のＩｂ−Ｉｂ’線における断
面図を図１（ｂ）に示す。ラジアル導波路３３の下面と
なる導体板３１には、例えば図１（ｂ）に示すように、
スロット３６が周方向に複数形成され、ラジアルアンテ
ナ３０のアンテナ面を形成している。また、ラジアル導
波路３３の上面となる導体板３２の中心部には、後述す
る給電部が設けられている。
【００３３】図１（ａ）に示すように、高周波発生器４
５において発生した高周波電磁界は、マッチング回路４
４を介して矩形導波管４３を伝搬し、矩形・同軸変換器
４２においてＴＥ10モードからＴＥＭモードに変換さ
れ、同軸導波管４１を介してラジアルアンテナ３０の給
電部に給電される。
５において発生した高周波電磁界は、マッチング回路４
４を介して矩形導波管４３を伝搬し、矩形・同軸変換器
４２においてＴＥ10モードからＴＥＭモードに変換さ
れ、同軸導波管４１を介してラジアルアンテナ３０の給
電部に給電される。
【００３４】本実施の形態においてこの給電部は、高周
波電磁界を給電する同軸導波管４１の外部導体４１Ａと
接続された円形導体部材５１Ａと、一端がこの円形導体
部材５１Ａと接続され、他端がラジアルアンテナ３０内
に開口した円筒導体部材５１Ｂとから形成されるキャビ
ティ３５と、このキャビティ３５内に設けられ、一端が
同軸導波管４１の内部導体４１Ｂと接続され他端が開放
状態となっている給電ピン５２と、一端が円形導体部材
５１Ａと接続され他端が開放状態となっている摂動ピン
５３とからなる。給電ピン５２と摂動ピン５３は、同軸
導波管４１を介して供給される電磁界を回転電磁界に変
換する。なお、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＩｃ−Ｉ
ｃ’線における断面図である。
波電磁界を給電する同軸導波管４１の外部導体４１Ａと
接続された円形導体部材５１Ａと、一端がこの円形導体
部材５１Ａと接続され、他端がラジアルアンテナ３０内
に開口した円筒導体部材５１Ｂとから形成されるキャビ
ティ３５と、このキャビティ３５内に設けられ、一端が
同軸導波管４１の内部導体４１Ｂと接続され他端が開放
状態となっている給電ピン５２と、一端が円形導体部材
５１Ａと接続され他端が開放状態となっている摂動ピン
５３とからなる。給電ピン５２と摂動ピン５３は、同軸
導波管４１を介して供給される電磁界を回転電磁界に変
換する。なお、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＩｃ−Ｉ
ｃ’線における断面図である。
【００３５】このキャビティ３５は、ラジアルアンテナ
３０の導体板３１とともに共振器を構成し、キャビティ
３５内で共振する高周波電磁界の一部がラジアル導波路
３３に供給される。ラジアルアンテナ３０の導体板３２
の中央に設けられたキャビティ３５の開口部の周囲に
は、円筒導体部材５１Ｂの内径（すなわちキャビティ３
５の内径）と同じ内径を有するリング部材５４が配設さ
れている。このリング部材５４の厚みと幅を調節するこ
とによって、キャビティ３５内で共振する高周波電磁界
のうち、ラジアル導波路３３に供給される高周波電磁界
の割合を調節することができる。なお、キャビティ３５
に供給された電磁界のうち、共振してキャビティ３５内
に残る電磁界のエネルギーをキャビティ３５からラジア
ル導波路３３に供給される電磁界のエネルギーで割った
値は「Ｑ値」と呼ばれる。
３０の導体板３１とともに共振器を構成し、キャビティ
３５内で共振する高周波電磁界の一部がラジアル導波路
３３に供給される。ラジアルアンテナ３０の導体板３２
の中央に設けられたキャビティ３５の開口部の周囲に
は、円筒導体部材５１Ｂの内径（すなわちキャビティ３
５の内径）と同じ内径を有するリング部材５４が配設さ
れている。このリング部材５４の厚みと幅を調節するこ
とによって、キャビティ３５内で共振する高周波電磁界
のうち、ラジアル導波路３３に供給される高周波電磁界
の割合を調節することができる。なお、キャビティ３５
に供給された電磁界のうち、共振してキャビティ３５内
に残る電磁界のエネルギーをキャビティ３５からラジア
ル導波路３３に供給される電磁界のエネルギーで割った
値は「Ｑ値」と呼ばれる。
【００３６】図２を参照して、このような給電部の構成
を詳述する。図２（ａ）は、側面から見た場合の給電部
を表す模式図、図２（ｂ）は、給電ピン５２と摂動ピン
５３の配置を示す模式図である。本実施の形態において
は、高周波発生器４５より２．４５ＧＨｚの高周波電磁
界を給電するものとすると、円筒形のキャビティ３５の
中心軸（以下「中心軸」という）から円筒導体部材５１
Ｂの内面までの距離（以下、「キャビティの半径」とい
う）ａを、約７．３〜７．５ｃｍ、円形導体部材５１Ａ
とラジアルアンテナ３０の円形導体板３１との距離（以
下、「キャビティの深さ」という）ｄを、約３．６ｃｍ
とすることができる。なお、このときのラジアルアンテ
ナ３０の直径は約４８ｃｍ、導体板３１，３２間の距離
である高さｈは１．５〜１．６ｃｍである。円筒導体部
材５１Ｂとともにキャビティ３５を形成するリング部材
５４の幅ｃは約３．１ｃｍであり、これは電磁波の波長
の約１／４に相当する。また、同軸導波管４１の内部導
体４１Ｂと接続された給電ピン５２の長さｌ1を１．７
５〜２．６ｃｍ、摂動ピン５３の長さｌ2 を１．７５〜
２．１ｃｍとすることができる。このとき、給電ピン５
２を摂動ピン５３よりも若干長めに設計するとよい。
を詳述する。図２（ａ）は、側面から見た場合の給電部
を表す模式図、図２（ｂ）は、給電ピン５２と摂動ピン
５３の配置を示す模式図である。本実施の形態において
は、高周波発生器４５より２．４５ＧＨｚの高周波電磁
界を給電するものとすると、円筒形のキャビティ３５の
中心軸（以下「中心軸」という）から円筒導体部材５１
Ｂの内面までの距離（以下、「キャビティの半径」とい
う）ａを、約７．３〜７．５ｃｍ、円形導体部材５１Ａ
とラジアルアンテナ３０の円形導体板３１との距離（以
下、「キャビティの深さ」という）ｄを、約３．６ｃｍ
とすることができる。なお、このときのラジアルアンテ
ナ３０の直径は約４８ｃｍ、導体板３１，３２間の距離
である高さｈは１．５〜１．６ｃｍである。円筒導体部
材５１Ｂとともにキャビティ３５を形成するリング部材
５４の幅ｃは約３．１ｃｍであり、これは電磁波の波長
の約１／４に相当する。また、同軸導波管４１の内部導
体４１Ｂと接続された給電ピン５２の長さｌ1を１．７
５〜２．６ｃｍ、摂動ピン５３の長さｌ2 を１．７５〜
２．１ｃｍとすることができる。このとき、給電ピン５
２を摂動ピン５３よりも若干長めに設計するとよい。
【００３７】なお、ピン５２，５３を長くし、または、
キャビティ３５を深くすると、キャビティ３５のＱ値は
大きくなり、ラジアル導波路３３に供給される電磁界の
割合を小さくすることができる。プラズマ装置としての
用途にはＱ値は約３０が目安となる。
キャビティ３５を深くすると、キャビティ３５のＱ値は
大きくなり、ラジアル導波路３３に供給される電磁界の
割合を小さくすることができる。プラズマ装置としての
用途にはＱ値は約３０が目安となる。
【００３８】一方、給電ピン５２と摂動ピン５３は、図
２（ｂ）に示すように、ともに円形導体部材５１Ａの中
心軸からｂ1 ＝ｂ2 ＝約３．６ｃｍの位置に、その中心
を挟んで４５°の奇数倍、例えばφ＝１３５°の角度を
なすように配置されている。これによって、同軸導波管
４１を介して給電される高周波電磁界は、キャビティ３
５内においてＴＭモードの回転電磁界に変換される。
２（ｂ）に示すように、ともに円形導体部材５１Ａの中
心軸からｂ1 ＝ｂ2 ＝約３．６ｃｍの位置に、その中心
を挟んで４５°の奇数倍、例えばφ＝１３５°の角度を
なすように配置されている。これによって、同軸導波管
４１を介して給電される高周波電磁界は、キャビティ３
５内においてＴＭモードの回転電磁界に変換される。
【００３９】ここで示した給電部の寸法は反射係数（Ｖ
Ｓ）を重視して設計した結果得られたものであり、これ
に限定されないことは言うまでもない。例えば回転電磁
界の軸比を重視する場合には、図２において、ａ＝約
７．３ｃｍ、ｄ＝約３．５ｃｍ、ｃ＝約２．６ｃｍ、ｔ
＝約１．０ｃｍ、ｌ1 ＝ｌ2 ＝約１．５ｃｍ、ｂ1 ＝約
４．３ｃｍ、ｂ2 ＝約４．４ｃｍの位置に、φ＝１１５
°とするとよい。
Ｓ）を重視して設計した結果得られたものであり、これ
に限定されないことは言うまでもない。例えば回転電磁
界の軸比を重視する場合には、図２において、ａ＝約
７．３ｃｍ、ｄ＝約３．５ｃｍ、ｃ＝約２．６ｃｍ、ｔ
＝約１．０ｃｍ、ｌ1 ＝ｌ2 ＝約１．５ｃｍ、ｂ1 ＝約
４．３ｃｍ、ｂ2 ＝約４．４ｃｍの位置に、φ＝１１５
°とするとよい。
【００４０】図３を参照すると、給電ピン５２と摂動ピ
ン５３によって回転電磁界を生成する仕組みは次のよう
に説明することができる。仮に摂動ピン５３が無けれ
ば、給電ピン５２によって生じる電界は図３に示すＥ
（点線）のようになり、回転電磁界を得ることはできな
い。これに対し、摂動ピン５３を設けた場合には、上記
電界Ｅのうち、摂動ピン５３方向の成分Ｅ1 は、給電ピ
ン５２と摂動ピン５３との間の容量成分の影響により、
位相が遅れる。この位相遅れが９０°となるように給電
ピン５２、摂動ピン５３の長さを調整することにより、
ＴＭ11モードの回転電磁界を得ることができる。
ン５３によって回転電磁界を生成する仕組みは次のよう
に説明することができる。仮に摂動ピン５３が無けれ
ば、給電ピン５２によって生じる電界は図３に示すＥ
（点線）のようになり、回転電磁界を得ることはできな
い。これに対し、摂動ピン５３を設けた場合には、上記
電界Ｅのうち、摂動ピン５３方向の成分Ｅ1 は、給電ピ
ン５２と摂動ピン５３との間の容量成分の影響により、
位相が遅れる。この位相遅れが９０°となるように給電
ピン５２、摂動ピン５３の長さを調整することにより、
ＴＭ11モードの回転電磁界を得ることができる。
【００４１】したがって、このようなプラズマ装置にお
いて、高周波発生器４５より発生した高周波電磁界は、
同軸導波管４１を介して上記キャビティ３５に給電さ
れ、給電ピン５２と摂動ピン５３とによって回転電磁界
に変換されると同時に、上記キャビティ３５において共
振しながら、その一部がラジアルアンテナ３０のラジア
ル導波路３３に供給される。ラジアルアンテナ３０内に
供給された高周波電磁界は、ラジアル導波路３３を伝搬
し、このラジアル導波路３３内を伝搬する電磁界Ｆがこ
れらのスロット３６から処理容器１１内に放射（または
リーク）され、ノズル１７を通じて処理容器１１内に導
入されるプラズマガスを電離させてプラズマＳを生成す
る。
いて、高周波発生器４５より発生した高周波電磁界は、
同軸導波管４１を介して上記キャビティ３５に給電さ
れ、給電ピン５２と摂動ピン５３とによって回転電磁界
に変換されると同時に、上記キャビティ３５において共
振しながら、その一部がラジアルアンテナ３０のラジア
ル導波路３３に供給される。ラジアルアンテナ３０内に
供給された高周波電磁界は、ラジアル導波路３３を伝搬
し、このラジアル導波路３３内を伝搬する電磁界Ｆがこ
れらのスロット３６から処理容器１１内に放射（または
リーク）され、ノズル１７を通じて処理容器１１内に導
入されるプラズマガスを電離させてプラズマＳを生成す
る。
【００４２】このときキャビティ３５において回転電磁
界は共振しているので、キャビティ３５内の回転電磁界
がラジアル導波路３３に供給される。したがって、給電
ピン５２と摂動ピン５３によって高周波電磁界を円偏波
に変換することによって、ラジアルアンテナ３０から良
好な円偏波高周波電磁界を処理容器１１内に放射（また
はリーク）し、生成されるプラズマＳの面内分布の均一
性を向上させることができる。
界は共振しているので、キャビティ３５内の回転電磁界
がラジアル導波路３３に供給される。したがって、給電
ピン５２と摂動ピン５３によって高周波電磁界を円偏波
に変換することによって、ラジアルアンテナ３０から良
好な円偏波高周波電磁界を処理容器１１内に放射（また
はリーク）し、生成されるプラズマＳの面内分布の均一
性を向上させることができる。
【００４３】本実施の形態では、一端が同軸導波管４１
の内部導体４１Ｂに接続された給電ピン５２の他端（先
端）を開放状態とし電圧モードで電磁界を励起するた
め、給電ピン５２の先端において電圧振幅が最大とな
る。このため、数ｋＷ〜数十ｋＷという高電力で給電す
る場合には、給電ピン５２の先端と、摂動ピン５３の先
端、キャビティ３５の円筒導体部材５１Ｂまたはラジア
ルアンテナ３０の導体板３１との間で放電が起きないよ
うに、給電部を設計することが望ましい。放電を抑制す
るには、給電ピン５２の先端から摂動ピン５３の先端、
円筒導体部材５１Ｂまたは導体板３１までの距離を大き
くすればよく、例えば給電ピン５２と摂動ピン５３につ
いては、両者を異なる長さとしてもよい。
の内部導体４１Ｂに接続された給電ピン５２の他端（先
端）を開放状態とし電圧モードで電磁界を励起するた
め、給電ピン５２の先端において電圧振幅が最大とな
る。このため、数ｋＷ〜数十ｋＷという高電力で給電す
る場合には、給電ピン５２の先端と、摂動ピン５３の先
端、キャビティ３５の円筒導体部材５１Ｂまたはラジア
ルアンテナ３０の導体板３１との間で放電が起きないよ
うに、給電部を設計することが望ましい。放電を抑制す
るには、給電ピン５２の先端から摂動ピン５３の先端、
円筒導体部材５１Ｂまたは導体板３１までの距離を大き
くすればよく、例えば給電ピン５２と摂動ピン５３につ
いては、両者を異なる長さとしてもよい。
【００４４】次に本発明の第２の実施の形態について、
図４を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と共
通する部材については同一の符号を用い、その説明を省
略する。上述した第１の実施の形態では、キャビティ３
５内に設けられた給電ピン５２の先端が開放状態となっ
ているのに対し、この第２の実施の形態にかかるプラズ
マ装置では、給電ピン５２Ａの先端が短絡状態となって
いる。すなわち、図４に示すように、給電ピン５２Ａの
一端は同軸導波管４１の内部導体４１Ｂに接続され、先
端をなす他端はラジアルアンテナ３０のアンテナ面であ
る導体板３１と接続され、短絡状態となっている。キャ
ビティ３５の円形導体部材５１Ａとラジアルアンテナ３
０の導体板３１との距離であるキャビティ３５の深さｄ
はλ／２程度とする。先端が導体板３１に接続された給
電ピン５２Ａの長さｌ1 はキャビティ３５の深さｄと等
しいから、λ／２程度となる。ここにλは高周波電磁界
の波長であり、周波数が２．４５ＧＨｚの高周波電磁界
を用いる場合、ｄ＝ｌ1 ＝約６ｃｍである。
図４を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と共
通する部材については同一の符号を用い、その説明を省
略する。上述した第１の実施の形態では、キャビティ３
５内に設けられた給電ピン５２の先端が開放状態となっ
ているのに対し、この第２の実施の形態にかかるプラズ
マ装置では、給電ピン５２Ａの先端が短絡状態となって
いる。すなわち、図４に示すように、給電ピン５２Ａの
一端は同軸導波管４１の内部導体４１Ｂに接続され、先
端をなす他端はラジアルアンテナ３０のアンテナ面であ
る導体板３１と接続され、短絡状態となっている。キャ
ビティ３５の円形導体部材５１Ａとラジアルアンテナ３
０の導体板３１との距離であるキャビティ３５の深さｄ
はλ／２程度とする。先端が導体板３１に接続された給
電ピン５２Ａの長さｌ1 はキャビティ３５の深さｄと等
しいから、λ／２程度となる。ここにλは高周波電磁界
の波長であり、周波数が２．４５ＧＨｚの高周波電磁界
を用いる場合、ｄ＝ｌ1 ＝約６ｃｍである。
【００４５】このような構成としたことによるキャビテ
ィ３５内における励振原理を、図５を参照して説明す
る。図５（ａ）は、側面から見た場合の給電部を表す模
式図、図５（ｂ）は、給電ピン５２Ａ上における電流分
布を示す概念図、図５（ｃ）は、給電ピン５２Ａ上にお
ける電圧分布を示す概念図である。給電ピン５２Ａの先
端をラジアルアンテナ３０の導体板３１に接続して短絡
状態とすると、図５（ｂ）に示すように、給電ピン５２
Ａの先端において電流振幅が最大となり、電流と電圧と
は位相が９０゜ずれるので、給電ピン５２Ａの先端にお
ける電圧振幅は０（ゼロ）となる。また、給電ピン５２
Ａの長さｌ1 はλ／２程度であるので、給電ピン５２Ａ
上における電圧分布は図５（ｃ）に示すようになり、電
圧振幅が最大となる位置は、キャビティ３５の深さｄの
中央周辺となり、その交流電界でキャビティ３５内の電
磁界が励振される。
ィ３５内における励振原理を、図５を参照して説明す
る。図５（ａ）は、側面から見た場合の給電部を表す模
式図、図５（ｂ）は、給電ピン５２Ａ上における電流分
布を示す概念図、図５（ｃ）は、給電ピン５２Ａ上にお
ける電圧分布を示す概念図である。給電ピン５２Ａの先
端をラジアルアンテナ３０の導体板３１に接続して短絡
状態とすると、図５（ｂ）に示すように、給電ピン５２
Ａの先端において電流振幅が最大となり、電流と電圧と
は位相が９０゜ずれるので、給電ピン５２Ａの先端にお
ける電圧振幅は０（ゼロ）となる。また、給電ピン５２
Ａの長さｌ1 はλ／２程度であるので、給電ピン５２Ａ
上における電圧分布は図５（ｃ）に示すようになり、電
圧振幅が最大となる位置は、キャビティ３５の深さｄの
中央周辺となり、その交流電界でキャビティ３５内の電
磁界が励振される。
【００４６】一方、摂動ピン５３は、給電ピン５２によ
って励振される電界Ｅのうち、摂動ピン５３方向の成分
Ｅ1 の位相遅れが９０°となるような長さを有していれ
ばよく、その長さｌ2 は例えばλ／４程度であればよ
い。周波数が２．４５ＧＨｚの高周波電磁界を用いる場
合、ｌ2 ＝約３ｃｍである。このような長さとすること
により、キャビティ３５内に励振された高周波電磁界を
良好なＴＭ11モードの回転電磁界に変換することができ
る。このような構成とすることにより、次のような効果
が得られる。例えば周波数が２．４５ＧＨｚの高周波電
磁界を用い、摂動ピン５３の長さｌ2 をλ／４とする
と、キャビティ３５の深さｄ＝約６ｃｍに対し、摂動ピ
ン５３の長さｌ2 ＝約３ｃｍとなり、摂動ピン５３の先
端からアンテナ面である導体板３１までの間隔を３ｃｍ
程度確保することができる。これにより、両者の間隔が
短い場合に生じる放電を緩和することができる。
って励振される電界Ｅのうち、摂動ピン５３方向の成分
Ｅ1 の位相遅れが９０°となるような長さを有していれ
ばよく、その長さｌ2 は例えばλ／４程度であればよ
い。周波数が２．４５ＧＨｚの高周波電磁界を用いる場
合、ｌ2 ＝約３ｃｍである。このような長さとすること
により、キャビティ３５内に励振された高周波電磁界を
良好なＴＭ11モードの回転電磁界に変換することができ
る。このような構成とすることにより、次のような効果
が得られる。例えば周波数が２．４５ＧＨｚの高周波電
磁界を用い、摂動ピン５３の長さｌ2 をλ／４とする
と、キャビティ３５の深さｄ＝約６ｃｍに対し、摂動ピ
ン５３の長さｌ2 ＝約３ｃｍとなり、摂動ピン５３の先
端からアンテナ面である導体板３１までの間隔を３ｃｍ
程度確保することができる。これにより、両者の間隔が
短い場合に生じる放電を緩和することができる。
【００４７】また、図６（ａ）に示すように、ラジアル
アンテナ３０の導体板３１に接続された給電ピン５２Ａ
の先端に、導電部材３７を設けてもよい。この導電部材
３７は、導体板３１との接続面を底面とし、導体板３１
側に広がる円錐台状をしている。このような形状をした
導体部材３７を用いるにより、キャビティ３５内で共振
する高周波電磁界をラジアル導波路３３に導入し易くす
ることができる。なお、導電部材３７は給電ピン５２Ａ
の延長線に対して対称である必要はない。すなわち、給
電ピン５２Ａの延長線に対する導電部材３７の側面の傾
斜角は、その側面が対向する導体板３２との距離が小さ
いほど大きくしてもよい。図６（ａ）で言えば、導電部
材３７の左側側面の傾斜角を右側側面の傾斜角より大き
くしてもよい。
アンテナ３０の導体板３１に接続された給電ピン５２Ａ
の先端に、導電部材３７を設けてもよい。この導電部材
３７は、導体板３１との接続面を底面とし、導体板３１
側に広がる円錐台状をしている。このような形状をした
導体部材３７を用いるにより、キャビティ３５内で共振
する高周波電磁界をラジアル導波路３３に導入し易くす
ることができる。なお、導電部材３７は給電ピン５２Ａ
の延長線に対して対称である必要はない。すなわち、給
電ピン５２Ａの延長線に対する導電部材３７の側面の傾
斜角は、その側面が対向する導体板３２との距離が小さ
いほど大きくしてもよい。図６（ａ）で言えば、導電部
材３７の左側側面の傾斜角を右側側面の傾斜角より大き
くしてもよい。
【００４８】また、図６（ａ）に示すように、一端が円
形導体部材５１Ａに接続された摂動ピン５３Ａの他端
を、給電ピン５２Ａと同様に、ラジアルアンテナ３０の
導体板３１に接続してもよい。これにより、摂動ピン５
３Ａと導体板３１との間で放電が生じることを防止でき
る。また、給電ピン５２Ａの先端を円筒導体部材５１Ｂ
に接続してもよい。具体的には図７に示すように、給電
ピン５２Ａは同軸導波管４１の内部導体４１Ｂとの接続
点から円筒導体部材５１Ｂの軸方向にのび、直角に曲が
り円筒導体部材５１Ｂの内壁面に対して垂直に接続され
る。このようにしても給電ピン５２Ａからの放電を抑制
できる。この場合、摂動ピンの先端は開放状態としても
よいし、ラジアルアンテナ３０の導体板３１に接続して
もよいし、図７に示すように円筒導体部材５１Ｂに接続
してもよい。ここで、給電ピン５２Ａと摂動ピンとの平
行部分の長さをλ／４程度とすることにより、キャビテ
ィ５３に良好な回転電磁界を生成することができる。ま
た、給電ピンの先端を開放状態またはラジアルアンテナ
３０の導体板３１に接続した状態で、摂動ピン５３Ａを
円筒導体部材５１Ｂに接続してもよい。
形導体部材５１Ａに接続された摂動ピン５３Ａの他端
を、給電ピン５２Ａと同様に、ラジアルアンテナ３０の
導体板３１に接続してもよい。これにより、摂動ピン５
３Ａと導体板３１との間で放電が生じることを防止でき
る。また、給電ピン５２Ａの先端を円筒導体部材５１Ｂ
に接続してもよい。具体的には図７に示すように、給電
ピン５２Ａは同軸導波管４１の内部導体４１Ｂとの接続
点から円筒導体部材５１Ｂの軸方向にのび、直角に曲が
り円筒導体部材５１Ｂの内壁面に対して垂直に接続され
る。このようにしても給電ピン５２Ａからの放電を抑制
できる。この場合、摂動ピンの先端は開放状態としても
よいし、ラジアルアンテナ３０の導体板３１に接続して
もよいし、図７に示すように円筒導体部材５１Ｂに接続
してもよい。ここで、給電ピン５２Ａと摂動ピンとの平
行部分の長さをλ／４程度とすることにより、キャビテ
ィ５３に良好な回転電磁界を生成することができる。ま
た、給電ピンの先端を開放状態またはラジアルアンテナ
３０の導体板３１に接続した状態で、摂動ピン５３Ａを
円筒導体部材５１Ｂに接続してもよい。
【００４９】次に本発明の第３の実施の形態について、
図８を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と共
通する部材については同一の符号を用い、その説明を省
略する。上述した第１の実施の形態は、給電部を構成す
るキャビティ３５内に摂動ピン５３を設けたのに対し、
この第３の実施の形態にかかるプラズマ装置は、キャビ
ティ３５が、高周波電磁界を給電する同軸導波管４１の
外部導体４１Ａと接続された円形導体部材５１Ａと、一
端がこの円形導体部材５１Ａと接続され他端がラジアル
アンテナ３０内に開口した円筒導体部材５１Ｂと、この
円筒導体部材５１Ｂの側壁内部に対向配置された導電部
材６１Ａ，６１Ｂとから形成されるとともに、同軸導波
管４１の内部導体４１Ｂと接続された給電ピン５２が、
円形導体部材５１Ａの中心からその径方向に離間した位
置に設けられている。
図８を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と共
通する部材については同一の符号を用い、その説明を省
略する。上述した第１の実施の形態は、給電部を構成す
るキャビティ３５内に摂動ピン５３を設けたのに対し、
この第３の実施の形態にかかるプラズマ装置は、キャビ
ティ３５が、高周波電磁界を給電する同軸導波管４１の
外部導体４１Ａと接続された円形導体部材５１Ａと、一
端がこの円形導体部材５１Ａと接続され他端がラジアル
アンテナ３０内に開口した円筒導体部材５１Ｂと、この
円筒導体部材５１Ｂの側壁内部に対向配置された導電部
材６１Ａ，６１Ｂとから形成されるとともに、同軸導波
管４１の内部導体４１Ｂと接続された給電ピン５２が、
円形導体部材５１Ａの中心からその径方向に離間した位
置に設けられている。
【００５０】導電部材６１Ａ，６１Ｂは、図８（ｂ）に
示すように、一端がキャビティ３５の一端面を形成する
円形導体部材５１Ａに接続され、かつ円筒導体部材５１
Ｂの軸方向に延在する。導電部材６１Ａ，６１ＢのVIII
a−VIIIa′線方向の断面形状は、図８（ａ）に示すよう
に、円筒導体部材５１Ｂの側壁内部にならう円弧と、そ
の円弧を結ぶ弦とからなる。その結果、この第３の実施
の形態においては、円筒導体部材５１Ｂの側壁内部に導
電部材６１Ａ，６１Ｂを対向配置したことによって、キ
ャビティ３５の中心軸に垂直な断面が切り欠き部を有す
ることとなる。すなわち、キャビティ３５の断面は、切
り欠き部を結ぶ方向（以下「切り欠き方向」という）
が、切り欠き方向と直交する方向よりも短くなってい
る。したがって、キャビティ３５の切り欠き方向の容量
は相対的に増大する。なお、このような断面形状を有す
るキャビティ３５を形成するために、本実施の形態にお
いては、円筒導体部材５１Ｂに上述したような断面形状
を有する導電部材６１Ａ，６１Ｂ設け、電気的に接続す
るようにしたが、これを鋳造により一体成形してもよ
い。
示すように、一端がキャビティ３５の一端面を形成する
円形導体部材５１Ａに接続され、かつ円筒導体部材５１
Ｂの軸方向に延在する。導電部材６１Ａ，６１ＢのVIII
a−VIIIa′線方向の断面形状は、図８（ａ）に示すよう
に、円筒導体部材５１Ｂの側壁内部にならう円弧と、そ
の円弧を結ぶ弦とからなる。その結果、この第３の実施
の形態においては、円筒導体部材５１Ｂの側壁内部に導
電部材６１Ａ，６１Ｂを対向配置したことによって、キ
ャビティ３５の中心軸に垂直な断面が切り欠き部を有す
ることとなる。すなわち、キャビティ３５の断面は、切
り欠き部を結ぶ方向（以下「切り欠き方向」という）
が、切り欠き方向と直交する方向よりも短くなってい
る。したがって、キャビティ３５の切り欠き方向の容量
は相対的に増大する。なお、このような断面形状を有す
るキャビティ３５を形成するために、本実施の形態にお
いては、円筒導体部材５１Ｂに上述したような断面形状
を有する導電部材６１Ａ，６１Ｂ設け、電気的に接続す
るようにしたが、これを鋳造により一体成形してもよ
い。
【００５１】一方、これらキャビティ３５の断面の切り
欠き部と給電ピン５２とは、図８に示すように、給電ピ
ン５２と中心軸（円形導体部材５１Ａの中心）とを通る
直線と、切り欠き方向とが約４５°の角度をなす位置関
係にある。このようにキャビティ３５と給電ピン５２を
設けることによって、給電ピン５２によって生じる電界
Ｅのうち、切り欠き方向成分Ｅ1 は、相対的に大きくな
った容量の影響により位相が遅れる。したがって、切り
欠き方向と直交する成分Ｅ2 との位相差が９０°となる
ように切り欠き部の大きさおよび給電ピン５２の位置を
設定することにより、ＴＥ11モードの回転電磁界を得る
ことができる。
欠き部と給電ピン５２とは、図８に示すように、給電ピ
ン５２と中心軸（円形導体部材５１Ａの中心）とを通る
直線と、切り欠き方向とが約４５°の角度をなす位置関
係にある。このようにキャビティ３５と給電ピン５２を
設けることによって、給電ピン５２によって生じる電界
Ｅのうち、切り欠き方向成分Ｅ1 は、相対的に大きくな
った容量の影響により位相が遅れる。したがって、切り
欠き方向と直交する成分Ｅ2 との位相差が９０°となる
ように切り欠き部の大きさおよび給電ピン５２の位置を
設定することにより、ＴＥ11モードの回転電磁界を得る
ことができる。
【００５２】上述したような給電部を有するプラズマ装
置においては、高周波発生器４５より発生した高周波電
磁界は、同軸導波管４１を介して上記キャビティ３５に
給電される。給電された高周波電磁界は、給電ピン５２
と、中心軸に垂直な断面が互いに対向する１対の切り欠
き部を有するキャビティ３５とによって回転電磁界に変
換されると同時に、上記キャビティ３５において共振し
ながらその一部がラジアルアンテナ３０のラジアル導波
路３３に供給される。ラジアルアンテナ３０内に供給さ
れた高周波電磁界は、ラジアル導波路３３を伝搬し、こ
のラジアル導波路３３内を伝搬する電磁界Ｆがこれらの
スロット３６から処理容器１１内に放射（またはリー
ク）され、ノズル１７を通じて処理容器１１内に導入さ
れるプラズマガスを電離させてプラズマＳを生成する。
置においては、高周波発生器４５より発生した高周波電
磁界は、同軸導波管４１を介して上記キャビティ３５に
給電される。給電された高周波電磁界は、給電ピン５２
と、中心軸に垂直な断面が互いに対向する１対の切り欠
き部を有するキャビティ３５とによって回転電磁界に変
換されると同時に、上記キャビティ３５において共振し
ながらその一部がラジアルアンテナ３０のラジアル導波
路３３に供給される。ラジアルアンテナ３０内に供給さ
れた高周波電磁界は、ラジアル導波路３３を伝搬し、こ
のラジアル導波路３３内を伝搬する電磁界Ｆがこれらの
スロット３６から処理容器１１内に放射（またはリー
ク）され、ノズル１７を通じて処理容器１１内に導入さ
れるプラズマガスを電離させてプラズマＳを生成する。
【００５３】このとき、キャビティ３５において共振し
ている回転電磁界がラジアル導波路３３に供給される。
したがって、キャビティ３５内において高周波電磁界を
円偏波に変換することによって、ラジアルアンテナ３０
から良好な円偏波高周波電磁界を処理容器１１内に放射
（またはリーク）し、生成されるプラズマＳの面内分布
の均一性を向上させることができる。
ている回転電磁界がラジアル導波路３３に供給される。
したがって、キャビティ３５内において高周波電磁界を
円偏波に変換することによって、ラジアルアンテナ３０
から良好な円偏波高周波電磁界を処理容器１１内に放射
（またはリーク）し、生成されるプラズマＳの面内分布
の均一性を向上させることができる。
【００５４】この第３の実施の形態において、給電ピン
５２によって生じる電界Ｅのうち切り欠き方向成分Ｅ1
と、それと直交する方向成分Ｅ2 との位相差を９０°と
し、良好な回転電磁界を得るためには、キャビティ３５
に設けられる導体部材６１Ａ，６１Ｂと給電ピン５２と
の平行部分の長さｌ3 をλ／４程度とするとよい。した
がって、図９（ａ）に示すように、給電ピン５２Ａをラ
ジアルアンテナ３０の導体板３１に接続させる場合に
は、導体部材６１Ｃ，６１Ｄの長さ（円筒導体部材５１
Ｂの軸方向の長さ）をｌ3 ＝λ／４程度とするとよい。
また、導電部材６１Ａ，６１Ｂを円筒導体部材５１Ｂの
一端から他端まで延在させる場合には、給電ピン５２Ａ
における導電部材６１Ａ，６１Ｂと平行な部分の長さを
ｌ3 ＝λ／４程度とするとよい。この場合、図９（ｂ）
に示すように、円形導体部材５１Ａからｌ3 ＝λ／４の
位置で給電ピン５２Ａを直角に折り曲げ、その先端を導
電部材６１Ａに対して垂直に接続するようにしてもよ
い。これにより、給電ピンの先端が開放状態の場合に生
じる放電を抑制することができる。
５２によって生じる電界Ｅのうち切り欠き方向成分Ｅ1
と、それと直交する方向成分Ｅ2 との位相差を９０°と
し、良好な回転電磁界を得るためには、キャビティ３５
に設けられる導体部材６１Ａ，６１Ｂと給電ピン５２と
の平行部分の長さｌ3 をλ／４程度とするとよい。した
がって、図９（ａ）に示すように、給電ピン５２Ａをラ
ジアルアンテナ３０の導体板３１に接続させる場合に
は、導体部材６１Ｃ，６１Ｄの長さ（円筒導体部材５１
Ｂの軸方向の長さ）をｌ3 ＝λ／４程度とするとよい。
また、導電部材６１Ａ，６１Ｂを円筒導体部材５１Ｂの
一端から他端まで延在させる場合には、給電ピン５２Ａ
における導電部材６１Ａ，６１Ｂと平行な部分の長さを
ｌ3 ＝λ／４程度とするとよい。この場合、図９（ｂ）
に示すように、円形導体部材５１Ａからｌ3 ＝λ／４の
位置で給電ピン５２Ａを直角に折り曲げ、その先端を導
電部材６１Ａに対して垂直に接続するようにしてもよ
い。これにより、給電ピンの先端が開放状態の場合に生
じる放電を抑制することができる。
【００５５】また、図１０に示すように、導電部材６１
Ｅ，６１Ｆのラジアルアンテナ３０側の端部がスロープ
状に成形されていてもよい。この場合、キャビティ３５
の中心軸に対して垂直な方向から見たキャビティ３５の
断面形状は、ラジアル導波路３３との接続部分にテーパ
ーを有する形状となる。このようにすることにより、キ
ャビティ３５内において導電部材が存在する領域と存在
しない領域とのインピーダンスの変化を緩やかにして、
２つの領域の境界での高周波電磁界の反射を抑制するこ
とができる。導電部材６１Ｅ，６１Ｆの端部をスロープ
状に成形する場合でも、その端部を除く本体部分の長さ
をｌ3 ＝λ／４程度とすることにより、良好な回転電磁
界を得ることができる。
Ｅ，６１Ｆのラジアルアンテナ３０側の端部がスロープ
状に成形されていてもよい。この場合、キャビティ３５
の中心軸に対して垂直な方向から見たキャビティ３５の
断面形状は、ラジアル導波路３３との接続部分にテーパ
ーを有する形状となる。このようにすることにより、キ
ャビティ３５内において導電部材が存在する領域と存在
しない領域とのインピーダンスの変化を緩やかにして、
２つの領域の境界での高周波電磁界の反射を抑制するこ
とができる。導電部材６１Ｅ，６１Ｆの端部をスロープ
状に成形する場合でも、その端部を除く本体部分の長さ
をｌ3 ＝λ／４程度とすることにより、良好な回転電磁
界を得ることができる。
【００５６】なお、この第３の実施の形態では、円筒導
体部材５１Ｂの内壁面にその一端から軸方向に延在する
導電部材６１Ａ〜６１Ｆを設けて、キャビティ３５の断
面に切り欠き部を持たせ、すなわち切り欠き方向の距離
を短くするものとして説明したが、導電部材として円筒
導体部材５１Ｂの内壁面に互いに対向する１組または複
数組の導体製の円柱状突起を軸方向に設けてもよい。
体部材５１Ｂの内壁面にその一端から軸方向に延在する
導電部材６１Ａ〜６１Ｆを設けて、キャビティ３５の断
面に切り欠き部を持たせ、すなわち切り欠き方向の距離
を短くするものとして説明したが、導電部材として円筒
導体部材５１Ｂの内壁面に互いに対向する１組または複
数組の導体製の円柱状突起を軸方向に設けてもよい。
【００５７】次に図１１を参照して、第４の実施の形態
について説明する。第４の実施の形態にかかるプラズマ
装置は、給電部を形成するキャビティ３５の中心軸に垂
直な断面を楕円形に形成したものである。具体的には、
上記キャビティ３５は、高周波電磁界を給電する同軸導
波管４１の外部導体４１Ａと接続された楕円形導体部材
と、一端がこの楕円形導体部材と接続され他端がラジア
ルアンテナ３０内に開口し、断面が楕円形状の筒状導体
部材５１Ｂ’とから形成されている。このとき、筒状導
体部材５１Ｂ’と同じ内面形状を有するリング部材５４
をラジアルアンテナ３０の導体板３２の中央に設けられ
たキャビティ３５の開口部の周囲に設けてもよい。
について説明する。第４の実施の形態にかかるプラズマ
装置は、給電部を形成するキャビティ３５の中心軸に垂
直な断面を楕円形に形成したものである。具体的には、
上記キャビティ３５は、高周波電磁界を給電する同軸導
波管４１の外部導体４１Ａと接続された楕円形導体部材
と、一端がこの楕円形導体部材と接続され他端がラジア
ルアンテナ３０内に開口し、断面が楕円形状の筒状導体
部材５１Ｂ’とから形成されている。このとき、筒状導
体部材５１Ｂ’と同じ内面形状を有するリング部材５４
をラジアルアンテナ３０の導体板３２の中央に設けられ
たキャビティ３５の開口部の周囲に設けてもよい。
【００５８】この第４の実施の形態において、給電ピン
５２は、楕円形導体部材の中心からその径方向に離間し
かつその楕円の長径および短径からそれぞれ４５°の角
度をなす位置に配置されている。その結果、給電ピン５
２によって生じる電界Ｅのうち、楕円の短径方向成分Ｅ
1 は、相対的に大きくなった容量の影響により位相が遅
れる。したがって、長径方向成分Ｅ2 との位相差が９０
°となるようにキャビティ３５の断面形状および給電ピ
ン５２の位置を設定することにより、ＴＥ11モードの回
転電磁界を得ることができる。
５２は、楕円形導体部材の中心からその径方向に離間し
かつその楕円の長径および短径からそれぞれ４５°の角
度をなす位置に配置されている。その結果、給電ピン５
２によって生じる電界Ｅのうち、楕円の短径方向成分Ｅ
1 は、相対的に大きくなった容量の影響により位相が遅
れる。したがって、長径方向成分Ｅ2 との位相差が９０
°となるようにキャビティ３５の断面形状および給電ピ
ン５２の位置を設定することにより、ＴＥ11モードの回
転電磁界を得ることができる。
【００５９】このような給電部を有するプラズマ装置に
おいて、同軸導波管４１を介して上記キャビティ３５に
給電された高周波電磁界は、給電ピン５２と上記楕円形
状の断面を有するキャビティ３５とによって回転電磁界
に変換されると同時に、上記キャビティ３５において共
振しながらその一部がラジアルアンテナ３０のラジアル
導波路３３に供給される。したがって、上述した第１、
第３の実施の形態と同様に、キャビティ３５内において
高周波電磁界を円偏波に変換することによって、ラジア
ルアンテナ３０から良好な円偏波高周波電磁界を処理容
器１１内に放射（またはリーク）し、生成されるプラズ
マＳの面内分布の均一性を向上させることができる。
おいて、同軸導波管４１を介して上記キャビティ３５に
給電された高周波電磁界は、給電ピン５２と上記楕円形
状の断面を有するキャビティ３５とによって回転電磁界
に変換されると同時に、上記キャビティ３５において共
振しながらその一部がラジアルアンテナ３０のラジアル
導波路３３に供給される。したがって、上述した第１、
第３の実施の形態と同様に、キャビティ３５内において
高周波電磁界を円偏波に変換することによって、ラジア
ルアンテナ３０から良好な円偏波高周波電磁界を処理容
器１１内に放射（またはリーク）し、生成されるプラズ
マＳの面内分布の均一性を向上させることができる。
【００６０】なお、キャビティ３５の深さおよびリング
部材５４の厚み等を調整することにより、キャビティ３
５内で共振する高周波電磁界のうち、ラジアル導波路３
３に供給される高周波電磁界の割合、すなわちＱ値を調
節することができる。
部材５４の厚み等を調整することにより、キャビティ３
５内で共振する高周波電磁界のうち、ラジアル導波路３
３に供給される高周波電磁界の割合、すなわちＱ値を調
節することができる。
【００６１】次に第５の実施の形態について、図１２を
参照して説明する。この第５の実施の形態にかかるプラ
ズマ装置は、円形導体部材５１Ａと円筒導体部材５１Ｂ
とから形成されるキャビティ３５に２本の同軸導波管を
介して２点給電するものである。本実施の形態において
は、図１２に示すように、円形導体部材５１Ａに、第
１、第２の同軸導波管の内部導体と接続された第１、第
２の給電ピン５２Ａ，５２Ｂが円形導体部材５１Ａの中
心軸からその径方向に離間した位置に設けられており、
これら２つの給電ピン５２Ａ，５２Ｂの位置は、中心軸
に対して直角をなしている。そして、第１、第２の同軸
導波管から位相が互いに９０°異なる高周波電磁界を給
電することにより、キャビティ３５内にＴＥ11モードの
回転電磁界が生成される。なお、９０°の位相差を持た
せるためには、位相変換回路を用いてもよいが、伝搬電
磁界の波長の１／４だけ長さの異なる２つの同軸導波管
に同位相の高周波電磁界を供給してもよい。
参照して説明する。この第５の実施の形態にかかるプラ
ズマ装置は、円形導体部材５１Ａと円筒導体部材５１Ｂ
とから形成されるキャビティ３５に２本の同軸導波管を
介して２点給電するものである。本実施の形態において
は、図１２に示すように、円形導体部材５１Ａに、第
１、第２の同軸導波管の内部導体と接続された第１、第
２の給電ピン５２Ａ，５２Ｂが円形導体部材５１Ａの中
心軸からその径方向に離間した位置に設けられており、
これら２つの給電ピン５２Ａ，５２Ｂの位置は、中心軸
に対して直角をなしている。そして、第１、第２の同軸
導波管から位相が互いに９０°異なる高周波電磁界を給
電することにより、キャビティ３５内にＴＥ11モードの
回転電磁界が生成される。なお、９０°の位相差を持た
せるためには、位相変換回路を用いてもよいが、伝搬電
磁界の波長の１／４だけ長さの異なる２つの同軸導波管
に同位相の高周波電磁界を供給してもよい。
【００６２】このような給電部を有するプラズマ装置に
おいて、上述したような２点給電を行うことによって、
２つの同軸導波管から給電される高周波電磁界が回転電
磁界に変換されると同時に、上記キャビティ３５におい
て共振しながらその一部がラジアルアンテナ３０のラジ
アル導波路３３に供給される。したがって、上述した第
１〜第３の実施の形態と同様に、キャビティ３５内にお
いて高周波電磁界を円偏波に変換することによって、ラ
ジアルアンテナ３０から良好な円偏波高周波電磁界を処
理容器１１内に放射（またはリーク）し、生成されるプ
ラズマＳの面内分布の均一性を向上させることができ
る。このとき、キャビティ３５の深さおよびリング部材
５４の厚み等を調整することにより、キャビティ３５内
で共振する高周波電磁界のうち、ラジアル導波路３３に
供給される高周波電磁界の割合、すなわちＱ値を調節す
ることができることは、上述した他の実施の形態と同様
である。
おいて、上述したような２点給電を行うことによって、
２つの同軸導波管から給電される高周波電磁界が回転電
磁界に変換されると同時に、上記キャビティ３５におい
て共振しながらその一部がラジアルアンテナ３０のラジ
アル導波路３３に供給される。したがって、上述した第
１〜第３の実施の形態と同様に、キャビティ３５内にお
いて高周波電磁界を円偏波に変換することによって、ラ
ジアルアンテナ３０から良好な円偏波高周波電磁界を処
理容器１１内に放射（またはリーク）し、生成されるプ
ラズマＳの面内分布の均一性を向上させることができ
る。このとき、キャビティ３５の深さおよびリング部材
５４の厚み等を調整することにより、キャビティ３５内
で共振する高周波電磁界のうち、ラジアル導波路３３に
供給される高周波電磁界の割合、すなわちＱ値を調節す
ることができることは、上述した他の実施の形態と同様
である。
【００６３】次に第６の実施の形態について、図１３を
参照して説明する。この第６の実施の形態にかかるプラ
ズマ装置は、円形導体部材５１Ａと円筒導体部材５１Ｂ
とから形成されるキャビティ３５内に、パッチアンテナ
給電により回転電磁界を生成するものである。
参照して説明する。この第６の実施の形態にかかるプラ
ズマ装置は、円形導体部材５１Ａと円筒導体部材５１Ｂ
とから形成されるキャビティ３５内に、パッチアンテナ
給電により回転電磁界を生成するものである。
【００６４】このパッチアンテナ給電に用いるパッチア
ンテナ７１は、図１３（ａ）に示すように、接地された
円形導体部材５１Ａと、この円形導体部材５１Ａの下面
に配置された誘電体板７２と、この誘電体板７２を介し
て円形導体部材５１Ａに対向配置された導体板７３とか
ら構成されている。円形導体部材５１Ａには２本の同軸
導波管４１，４７の外部導体４１Ａ，４７Ａ（外部導体
４７Ａは図示せず）が接続され、導体板７３には２本の
同軸導波管４１，４７の内部導体４１Ｂ，４７Ｂ（内部
導体４７Ｂは図示せず）が接続されている。また、導体
板７３の中心を接地電位に固定するために、導体板７３
の中心を導体柱で円形導体部材５１Ａに接続してもよ
い。円形導体部材５１Ａ、導体板７３および導体柱は、
銅又はアルミニウムなどにより形成され、誘電体板７２
はセラミックなどにより形成される。
ンテナ７１は、図１３（ａ）に示すように、接地された
円形導体部材５１Ａと、この円形導体部材５１Ａの下面
に配置された誘電体板７２と、この誘電体板７２を介し
て円形導体部材５１Ａに対向配置された導体板７３とか
ら構成されている。円形導体部材５１Ａには２本の同軸
導波管４１，４７の外部導体４１Ａ，４７Ａ（外部導体
４７Ａは図示せず）が接続され、導体板７３には２本の
同軸導波管４１，４７の内部導体４１Ｂ，４７Ｂ（内部
導体４７Ｂは図示せず）が接続されている。また、導体
板７３の中心を接地電位に固定するために、導体板７３
の中心を導体柱で円形導体部材５１Ａに接続してもよ
い。円形導体部材５１Ａ、導体板７３および導体柱は、
銅又はアルミニウムなどにより形成され、誘電体板７２
はセラミックなどにより形成される。
【００６５】図１３（ｂ）は、導体板７３をＸIIIb−Ｘ
IIIb′線方向から見たときの平面図である。この図１３
（ｂ）に示すように、導体板７３の平面形状は、一辺が
およそλg1／２の正方形をしている。λg1は、円形導体
部材５１Ａと導体板７３との間を伝播する高周波電磁界
の波長を意味している。座標系の原点Ｏを導体板７３の
中心に設定し、導体板７３の各辺と平行にｘ軸，ｙ軸を
設定すると、２本の同軸導波管４１，４７の内部導体４
１Ｂ，４７Ｂは、導体板７３上の原点Ｏから略等距離に
あるｘ軸，ｙ軸上の二点に接続されている。この二点を
給電点Ｐ，Ｑと呼ぶ。
IIIb′線方向から見たときの平面図である。この図１３
（ｂ）に示すように、導体板７３の平面形状は、一辺が
およそλg1／２の正方形をしている。λg1は、円形導体
部材５１Ａと導体板７３との間を伝播する高周波電磁界
の波長を意味している。座標系の原点Ｏを導体板７３の
中心に設定し、導体板７３の各辺と平行にｘ軸，ｙ軸を
設定すると、２本の同軸導波管４１，４７の内部導体４
１Ｂ，４７Ｂは、導体板７３上の原点Ｏから略等距離に
あるｘ軸，ｙ軸上の二点に接続されている。この二点を
給電点Ｐ，Ｑと呼ぶ。
【００６６】このような構成のパッチアンテナ７１に対
して、二本の同軸導波管４１，４７から等振幅かつ位相
が互いに９０゜異なる高周波電磁界を給電することによ
り、キャビティ３５内にＴＥ11モードの回転電磁界を生
成することができる。その原理は次のとおりである。導
体板７３のｘ軸方向の長さはλg1／２であるから、一方
の同軸導波管４１より給電点Ｐに供給された電流はｘ軸
方向で共振し、導体板７３のｙ軸に平行な二辺からｘ軸
に平行な直線偏波が放射される。また、導体板７３のｙ
軸方向の長さもλg1／２であるから、他方の同軸導波管
４７より給電点Ｑに供給された電流はｙ軸方向で共振
し、導体板７３のｘ軸に平行な二辺からｙ軸に平行な直
線偏波が放射される。２本の同軸導波管４１，４７によ
る給電位相は互いに９０゜異なるので、放射される２つ
の直線偏波の位相も互いに９０゜異なっている。しかも
両者は振幅が等しく、空間的に直交しているので、円偏
波となり、キャビティ３５内に回転電磁界が生成され
る。
して、二本の同軸導波管４１，４７から等振幅かつ位相
が互いに９０゜異なる高周波電磁界を給電することによ
り、キャビティ３５内にＴＥ11モードの回転電磁界を生
成することができる。その原理は次のとおりである。導
体板７３のｘ軸方向の長さはλg1／２であるから、一方
の同軸導波管４１より給電点Ｐに供給された電流はｘ軸
方向で共振し、導体板７３のｙ軸に平行な二辺からｘ軸
に平行な直線偏波が放射される。また、導体板７３のｙ
軸方向の長さもλg1／２であるから、他方の同軸導波管
４７より給電点Ｑに供給された電流はｙ軸方向で共振
し、導体板７３のｘ軸に平行な二辺からｙ軸に平行な直
線偏波が放射される。２本の同軸導波管４１，４７によ
る給電位相は互いに９０゜異なるので、放射される２つ
の直線偏波の位相も互いに９０゜異なっている。しかも
両者は振幅が等しく、空間的に直交しているので、円偏
波となり、キャビティ３５内に回転電磁界が生成され
る。
【００６７】このようにして生成された回転電磁界は、
キャビティ３５において共振しながら、その一部がラジ
アルアンテナ３０のラジアル導波路３３に供給される。
したがって、上述した他の実施の形態と同様に、ラジア
ルアンテナ３０から良好な円偏波高周波電磁界を処理容
器１１内に放射（またはリーク）し、生成されるプラズ
マＳの面内分布の均一性を向上させることができる。こ
のとき、キャビティ３５の深さおよびリング部材５４の
厚み等を調整することにより、キャビティ３５内で共振
する高周波電磁界のうち、ラジアル導波路３３に供給さ
れる高周波電磁界の割合、すなわちＱ値を調節すること
ができることは、上述した他の実施の形態と同様であ
る。
キャビティ３５において共振しながら、その一部がラジ
アルアンテナ３０のラジアル導波路３３に供給される。
したがって、上述した他の実施の形態と同様に、ラジア
ルアンテナ３０から良好な円偏波高周波電磁界を処理容
器１１内に放射（またはリーク）し、生成されるプラズ
マＳの面内分布の均一性を向上させることができる。こ
のとき、キャビティ３５の深さおよびリング部材５４の
厚み等を調整することにより、キャビティ３５内で共振
する高周波電磁界のうち、ラジアル導波路３３に供給さ
れる高周波電磁界の割合、すなわちＱ値を調節すること
ができることは、上述した他の実施の形態と同様であ
る。
【００６８】なお、パッチアンテナ７１への給電位相差
を９０°とするためには、位相変換回路を用いてもよい
が、伝搬電磁界の波長の１／４だけ長さの異なる２つの
同軸導波管に同位相の高周波電磁界を供給するようにし
てもよい。また、パッチアンテナ７１が有する導体板７
３の平面形状は、図１３（ｂ）に示した正方形の他、円
形などの９０°回転対称形状（導体板７３をその中心の
周りに９０゜回転させたときに重なる形状）であっても
よい。ただし、円形の場合には、直径をおよそ1.17×λ
g1／２とするとよい。さらに言えば、導体板７３の平面
形状は、長方形など、その中心からみた直交する２方向
の長さが異なる形状であってもよい。この場合、２つの
給電点Ｐ，Ｑにおける給電位相の差を９０°とはせず、
上記２方向の長さによって調整する。
を９０°とするためには、位相変換回路を用いてもよい
が、伝搬電磁界の波長の１／４だけ長さの異なる２つの
同軸導波管に同位相の高周波電磁界を供給するようにし
てもよい。また、パッチアンテナ７１が有する導体板７
３の平面形状は、図１３（ｂ）に示した正方形の他、円
形などの９０°回転対称形状（導体板７３をその中心の
周りに９０゜回転させたときに重なる形状）であっても
よい。ただし、円形の場合には、直径をおよそ1.17×λ
g1／２とするとよい。さらに言えば、導体板７３の平面
形状は、長方形など、その中心からみた直交する２方向
の長さが異なる形状であってもよい。この場合、２つの
給電点Ｐ，Ｑにおける給電位相の差を９０°とはせず、
上記２方向の長さによって調整する。
【００６９】次に第７の実施の形態について、図１４を
参照して説明する。なお、第６の実施の形態と共通する
部材については同一の符号を用い、その説明を省略す
る。第６の実施の形態は、２本の同軸導波管４１，４７
を用いた二点給電のパッチアンテナ７１を用いているの
に対し、この第７の実施の形態は、１本の同軸導波管４
１を用いた一点給電のパッチアンテナ７５を用いてい
る。このパッチアンテナ７５は、図１４（ａ）に示すよ
うに、接地された円形導体部材５１Ａと、この円形導体
部材５１Ａの下面に配置された誘電体板７２と、この誘
電体板７２を介して円形導体部材５１Ａに対向配置され
た導体板７６とから構成されている。円形導体部材５１
Ａには同軸導波管４１の外部導体４１Ａが接続され、導
体板７３には同軸導波管４１の内部導体４１Ｂが接続さ
れている。
参照して説明する。なお、第６の実施の形態と共通する
部材については同一の符号を用い、その説明を省略す
る。第６の実施の形態は、２本の同軸導波管４１，４７
を用いた二点給電のパッチアンテナ７１を用いているの
に対し、この第７の実施の形態は、１本の同軸導波管４
１を用いた一点給電のパッチアンテナ７５を用いてい
る。このパッチアンテナ７５は、図１４（ａ）に示すよ
うに、接地された円形導体部材５１Ａと、この円形導体
部材５１Ａの下面に配置された誘電体板７２と、この誘
電体板７２を介して円形導体部材５１Ａに対向配置され
た導体板７６とから構成されている。円形導体部材５１
Ａには同軸導波管４１の外部導体４１Ａが接続され、導
体板７３には同軸導波管４１の内部導体４１Ｂが接続さ
れている。
【００７０】図１４（ｂ）は、導体板７６をＸIVb−ＸI
Vb′線方向から見たときの平面図である。この図１４
（ｂ）に示すように、導体板７６の平面形状は、円７６
Ａの周縁領域の一部を切り欠いた形状をしている。より
詳しく言うと、円周とｙ軸とが交差する付近の２領域を
矩形状に切り欠いた形状をしている。切り欠き面積は円
７６Ａの面積の３％程度とするとよい。ここでは、導体
板７６のｘ軸方向の長さを1.17×λg1／２とし、ｙ軸方
向の長さを1.17×λg1／２−２ｄとする。同軸導波管４
１の内部導体４１Ｂは、ｘ軸，ｙ軸と４５゜の角度で交
差する直線上の一点に接続されている。この点を給電点
Ｖと呼ぶ。
Vb′線方向から見たときの平面図である。この図１４
（ｂ）に示すように、導体板７６の平面形状は、円７６
Ａの周縁領域の一部を切り欠いた形状をしている。より
詳しく言うと、円周とｙ軸とが交差する付近の２領域を
矩形状に切り欠いた形状をしている。切り欠き面積は円
７６Ａの面積の３％程度とするとよい。ここでは、導体
板７６のｘ軸方向の長さを1.17×λg1／２とし、ｙ軸方
向の長さを1.17×λg1／２−２ｄとする。同軸導波管４
１の内部導体４１Ｂは、ｘ軸，ｙ軸と４５゜の角度で交
差する直線上の一点に接続されている。この点を給電点
Ｖと呼ぶ。
【００７１】同軸導波管４１より導体板７６の給電点Ｖ
に供給された電流は、ｘ軸方向およびｙ軸方向にそれぞ
れ独立に流れる。このとき、ｙ軸方向の長さは1.17×λ
g1／２よりも２ｄだけ短いので、電磁界がみた誘電率が
大きくなり、ｙ軸方向を流れる電流の位相が遅れる。こ
の位相遅れが９０゜となるように２ｄの値と切り欠き部
の長さを設定することにより、パッチアンテナ７５より
円偏波が放射され、キャビティ３５内にＴＥ11モードの
回転電磁界が生成される。このようにして生成された回
転電磁界は、キャビティ３５において共振しながら、そ
の一部がラジアルアンテナ３０のラジアル導波路３３に
供給される。したがって、上述した第６の実施の形態と
同様に、ラジアルアンテナ３０から良好な円偏波高周波
電磁界を処理容器１１内に放射（またはリーク）し、生
成されるプラズマＳの面内分布の均一性を向上させるこ
とができる。
に供給された電流は、ｘ軸方向およびｙ軸方向にそれぞ
れ独立に流れる。このとき、ｙ軸方向の長さは1.17×λ
g1／２よりも２ｄだけ短いので、電磁界がみた誘電率が
大きくなり、ｙ軸方向を流れる電流の位相が遅れる。こ
の位相遅れが９０゜となるように２ｄの値と切り欠き部
の長さを設定することにより、パッチアンテナ７５より
円偏波が放射され、キャビティ３５内にＴＥ11モードの
回転電磁界が生成される。このようにして生成された回
転電磁界は、キャビティ３５において共振しながら、そ
の一部がラジアルアンテナ３０のラジアル導波路３３に
供給される。したがって、上述した第６の実施の形態と
同様に、ラジアルアンテナ３０から良好な円偏波高周波
電磁界を処理容器１１内に放射（またはリーク）し、生
成されるプラズマＳの面内分布の均一性を向上させるこ
とができる。
【００７２】なお、導体板７６の平面形状は図１４
（ｂ）に示した形状に限られるものではなく、少なくと
も導体板７６の中心からみた直交する二方向の長さが異
なる形状であればよい。したがって、例えば楕円形であ
ってもよいし、長辺の長さがおよそλg1／２であり、短
辺の長さがおよそλg1／２未満である矩形であってもよ
い。
（ｂ）に示した形状に限られるものではなく、少なくと
も導体板７６の中心からみた直交する二方向の長さが異
なる形状であればよい。したがって、例えば楕円形であ
ってもよいし、長辺の長さがおよそλg1／２であり、短
辺の長さがおよそλg1／２未満である矩形であってもよ
い。
【００７３】次に第８の実施の形態について、図１５を
参照して説明する。この第８の実施の形態にかかるプラ
ズマ装置は、円形導体部材５１Ａと円筒導体部材５１Ｂ
とから形成されるキャビティ３５内に、ＴＥ10モードの
矩形導波管８１を用いたスロット給電により回転電磁界
を生成するものである。
参照して説明する。この第８の実施の形態にかかるプラ
ズマ装置は、円形導体部材５１Ａと円筒導体部材５１Ｂ
とから形成されるキャビティ３５内に、ＴＥ10モードの
矩形導波管８１を用いたスロット給電により回転電磁界
を生成するものである。
【００７４】このスロット給電に用いる矩形導波管８１
のＥ面（管内の電界に垂直な側面）にはクロススロット
８２が形成されている。このクロススロット８２は、互
いに長さが異なる２本のスロットが互いの中心で交差し
た構成をしている。これら２本のスロットそれぞれの中
心、すなわちクロススロット８２の中心は、Ｅ面の略中
心軸上にある。クロススロット８２を構成する２本のス
ロットは、２．４５ＧＨｚに対する周波数特性が相対的
に５５゜〜７０゜程度異なるように各スロットの長さが
調整され、各スロットによる放射電界の振幅が等しくな
るように各スロットの角度が調整される。矩形導波管８
１の終端８３は金属で閉じられているので、クロススロ
ット８２による放射電磁界の振幅が最大となるように、
クロススロット８２はその中心が矩形導波管８１の終端
８３から略λg2／２だけ離れた位置に配置される。λg2
とは、矩形導波管８１内を伝搬する高周波電磁界の波長
である。
のＥ面（管内の電界に垂直な側面）にはクロススロット
８２が形成されている。このクロススロット８２は、互
いに長さが異なる２本のスロットが互いの中心で交差し
た構成をしている。これら２本のスロットそれぞれの中
心、すなわちクロススロット８２の中心は、Ｅ面の略中
心軸上にある。クロススロット８２を構成する２本のス
ロットは、２．４５ＧＨｚに対する周波数特性が相対的
に５５゜〜７０゜程度異なるように各スロットの長さが
調整され、各スロットによる放射電界の振幅が等しくな
るように各スロットの角度が調整される。矩形導波管８
１の終端８３は金属で閉じられているので、クロススロ
ット８２による放射電磁界の振幅が最大となるように、
クロススロット８２はその中心が矩形導波管８１の終端
８３から略λg2／２だけ離れた位置に配置される。λg2
とは、矩形導波管８１内を伝搬する高周波電磁界の波長
である。
【００７５】クロススロット８２の設計例を図１６に示
す。なお、この図１６は、矩形導波管８１のＥ面をＸVI
−ＸVI′線方向から見た平面図である。図１６（ａ）に
示すクロススロット８２Ａでは、それを構成する２本の
スロットは互いに略直角に交差し、また矩形導波管８１
のＥ面の中心軸に対して略４５゜傾斜している。各スロ
ットの長さは、それぞれ５．５７ｃｍ、６．０６ｃｍで
ある。また、図１６（ｂ）に示すクロススロット８２Ｂ
では、それを構成する２本のスロットは互いに略１０７
゜で交差し、また矩形導波管８１のＥ面の中心軸に対し
て略３６．５゜傾斜している。各スロットの長さは、そ
れぞれ５．３２ｃｍ、７．２６ｃｍである。このような
クロススロット８２Ａ，８２Ｂを矩形導波管８１のＥ面
に形成することにより、２．４５ＧＨｚの周波数に対し
て軸比が極めて小さいＴＥ11モードの円偏波が得られ
る。
す。なお、この図１６は、矩形導波管８１のＥ面をＸVI
−ＸVI′線方向から見た平面図である。図１６（ａ）に
示すクロススロット８２Ａでは、それを構成する２本の
スロットは互いに略直角に交差し、また矩形導波管８１
のＥ面の中心軸に対して略４５゜傾斜している。各スロ
ットの長さは、それぞれ５．５７ｃｍ、６．０６ｃｍで
ある。また、図１６（ｂ）に示すクロススロット８２Ｂ
では、それを構成する２本のスロットは互いに略１０７
゜で交差し、また矩形導波管８１のＥ面の中心軸に対し
て略３６．５゜傾斜している。各スロットの長さは、そ
れぞれ５．３２ｃｍ、７．２６ｃｍである。このような
クロススロット８２Ａ，８２Ｂを矩形導波管８１のＥ面
に形成することにより、２．４５ＧＨｚの周波数に対し
て軸比が極めて小さいＴＥ11モードの円偏波が得られ
る。
【００７６】この第８の実施の形態では、図１５に示す
ように、クロススロット８２が形成された矩形導波管８
１のＥ面が、キャビティ３５の一端面を形成する円形導
体部材５１Ａに接合され、クロススロット８２はその中
心がキャビティ３５の中心軸と一致するように配置され
ている。また、円形導体部材５１Ａには少なくともクロ
ススロット８２と対向する領域が開口され、矩形導波管
８１を伝搬する高周波電磁界がキャビティ３５内に放射
されるようになっている。なお、クロススロット８２の
中心とキャビティ３５の中心軸とは、必ずしも一致しな
くてもよい。また、円筒導体部材５１Ｂの一端を矩形導
波管８１のＥ面で塞ぎ、この矩形導波管８１のＥ面の一
部で円形導体部材５１Ａを構成してもよい。
ように、クロススロット８２が形成された矩形導波管８
１のＥ面が、キャビティ３５の一端面を形成する円形導
体部材５１Ａに接合され、クロススロット８２はその中
心がキャビティ３５の中心軸と一致するように配置され
ている。また、円形導体部材５１Ａには少なくともクロ
ススロット８２と対向する領域が開口され、矩形導波管
８１を伝搬する高周波電磁界がキャビティ３５内に放射
されるようになっている。なお、クロススロット８２の
中心とキャビティ３５の中心軸とは、必ずしも一致しな
くてもよい。また、円筒導体部材５１Ｂの一端を矩形導
波管８１のＥ面で塞ぎ、この矩形導波管８１のＥ面の一
部で円形導体部材５１Ａを構成してもよい。
【００７７】このようなプラズマ装置において、高周波
発生器４５より発生した高周波電磁界は矩形導波管８１
を伝搬し、Ｅ面に形成されたクロススロット８２よりキ
ャビティ３５内に放射される。キャビティ３５内に放射
された高周波電磁界はＴＥ11モードの円偏波となり、回
転電磁界が生成される。この回転電磁界は、キャビティ
３５内を共振しながら、その一部がラジアルアンテナ３
０のラジアル導波路３３に供給される。したがって、上
述した他の実施の形態と同様に、ラジアルアンテナ３０
から良好な円偏波高周波電磁界を処理容器１１内に放射
（またはリーク）し、生成されるプラズマＳの面内分布
の均一性を向上させることができる。
発生器４５より発生した高周波電磁界は矩形導波管８１
を伝搬し、Ｅ面に形成されたクロススロット８２よりキ
ャビティ３５内に放射される。キャビティ３５内に放射
された高周波電磁界はＴＥ11モードの円偏波となり、回
転電磁界が生成される。この回転電磁界は、キャビティ
３５内を共振しながら、その一部がラジアルアンテナ３
０のラジアル導波路３３に供給される。したがって、上
述した他の実施の形態と同様に、ラジアルアンテナ３０
から良好な円偏波高周波電磁界を処理容器１１内に放射
（またはリーク）し、生成されるプラズマＳの面内分布
の均一性を向上させることができる。
【００７８】図１７（ａ）に示すように、ＴＥ10モード
の矩形導波管８４の終端面にクロススロット８５を設け
てスロット給電を行ってもよい。この矩形導波管８４の
終端面に形成されるクロススロット８５の構成は、Ｅ面
に形成されるクロススロット８２の構成と概ね同じであ
る。すなわち、クロススロット８５は、互いの中心で交
差する２本のスロットから構成され、これら２本のスロ
ットは、２．４５ＧＨｚに対する周波数特性が相対的に
５５゜〜７０゜程度異なるように調整され、その長さが
互いに異なっている。ただし、クロススロット８５の中
心は、矩形導波管８４の終端面の略中心に配置される。
の矩形導波管８４の終端面にクロススロット８５を設け
てスロット給電を行ってもよい。この矩形導波管８４の
終端面に形成されるクロススロット８５の構成は、Ｅ面
に形成されるクロススロット８２の構成と概ね同じであ
る。すなわち、クロススロット８５は、互いの中心で交
差する２本のスロットから構成され、これら２本のスロ
ットは、２．４５ＧＨｚに対する周波数特性が相対的に
５５゜〜７０゜程度異なるように調整され、その長さが
互いに異なっている。ただし、クロススロット８５の中
心は、矩形導波管８４の終端面の略中心に配置される。
【００７９】クロススロット８５の設計例を図１７
（ｂ）に示す。なお、この図１７（ｂ）は、矩形導波管
８４の終端面をＸVIIb−ＸVIIb′線方向から見た平面図
である。図１７（ｂ）に示すクロススロット８５Ａで
は、それを構成する２本のスロットは互いに略直角に交
差し、また矩形導波管８４の中心部に生成される仮想的
な電界線に対して略４５゜傾斜している。各スロットの
長さは、それぞれ５．５７ｃｍ、６．０６ｃｍである。
このようなクロススロット８５Ａを矩形導波管８４の終
端面に形成することにより、２．４５ＧＨｚの周波数に
対して軸比が極めて小さいＴＥ11モードの円偏波が得ら
れる。したがって、矩形導波管８４の終端面に形成され
たクロススロット８５より高周波電磁界を給電すること
により、キャビティ３５内に回転電磁界を生成すること
ができる。よって、矩形導波管８１のＥ面に形成された
クロススロット８２より給電した場合と同様に、処理容
器１１内に生成されるプラズマＳの面内分布の均一性を
向上させることができる。
（ｂ）に示す。なお、この図１７（ｂ）は、矩形導波管
８４の終端面をＸVIIb−ＸVIIb′線方向から見た平面図
である。図１７（ｂ）に示すクロススロット８５Ａで
は、それを構成する２本のスロットは互いに略直角に交
差し、また矩形導波管８４の中心部に生成される仮想的
な電界線に対して略４５゜傾斜している。各スロットの
長さは、それぞれ５．５７ｃｍ、６．０６ｃｍである。
このようなクロススロット８５Ａを矩形導波管８４の終
端面に形成することにより、２．４５ＧＨｚの周波数に
対して軸比が極めて小さいＴＥ11モードの円偏波が得ら
れる。したがって、矩形導波管８４の終端面に形成され
たクロススロット８５より高周波電磁界を給電すること
により、キャビティ３５内に回転電磁界を生成すること
ができる。よって、矩形導波管８１のＥ面に形成された
クロススロット８２より給電した場合と同様に、処理容
器１１内に生成されるプラズマＳの面内分布の均一性を
向上させることができる。
【００８０】この第８の実施の形態では、クロススロッ
ト８２，８５によるスロット給電の例を示したが、図１
８に示すように、互いに垂直な方向の２本のスロット８
７Ａ，８７Ｂを離間した位置に配置した所謂ハの字スロ
ットを用いてスロット給電を行ってもよい。また、クロ
ススロット８２，８５またはハの字スロットを構成する
スロットの平面形状は、図１９（ａ）に示すような矩形
であってもよいし、図１９（ｂ）に示すような平行二直
線の両端を円弧などの曲線でつないだ形状であってもよ
い。スロットの長さＬとは、図１９（ａ）では矩形の長
辺の長さであり、図１９（ｂ）では対向する二曲線の間
隔が最大となる位置の長さである。なお、図１５，図１
７に示すように、矩形導波管８１，８４において、クロ
ススロット８２、８５が形成されている部分と高周波発
生器４５との間に、マッチング回路４４を配置してもよ
い。これにより、プラズマ負荷からの反射電力を高周波
発生器４５へ返すことなく再度負荷側へ戻し、効率よく
プラズマへ電力供給することができる。
ト８２，８５によるスロット給電の例を示したが、図１
８に示すように、互いに垂直な方向の２本のスロット８
７Ａ，８７Ｂを離間した位置に配置した所謂ハの字スロ
ットを用いてスロット給電を行ってもよい。また、クロ
ススロット８２，８５またはハの字スロットを構成する
スロットの平面形状は、図１９（ａ）に示すような矩形
であってもよいし、図１９（ｂ）に示すような平行二直
線の両端を円弧などの曲線でつないだ形状であってもよ
い。スロットの長さＬとは、図１９（ａ）では矩形の長
辺の長さであり、図１９（ｂ）では対向する二曲線の間
隔が最大となる位置の長さである。なお、図１５，図１
７に示すように、矩形導波管８１，８４において、クロ
ススロット８２、８５が形成されている部分と高周波発
生器４５との間に、マッチング回路４４を配置してもよ
い。これにより、プラズマ負荷からの反射電力を高周波
発生器４５へ返すことなく再度負荷側へ戻し、効率よく
プラズマへ電力供給することができる。
【００８１】以上の本発明の実施の形態で用いるラジア
ルアンテナ３０は、スロット面を構成する導体板３１が
平板状であるが、図２０に示すラジアルアンテナ３０Ａ
のように、スロット面を構成する導体板３１Ａが円錐面
状をしていてもよい。円錐面状をしたスロット面から放
射（またはリーク）される電磁界は、平板状をした誘電
体板１３によって規定されるプラズマ面に対して斜め方
向から入射されることになる。このため、プラズマによ
る電磁界の吸収効率が向上するので、アンテナ面とプラ
ズマ面との間に存在する定在波を弱め、プラズマ分布の
均一性を向上させることができる。なお、ラジアルアン
テナ３０Ａのアンテナ面を構成する導体板３１Ａは、円
錐面状以外の凸形状であってもよい。その凸形状は上に
凸であっても、下に凸であってもよい。また、キャビテ
ィ３５の一端面を形成する円形導体部材５１Ａは、ラジ
アルアンテナ３０Ａの導体板３１Ａにならった凸形状を
していてもよい。
ルアンテナ３０は、スロット面を構成する導体板３１が
平板状であるが、図２０に示すラジアルアンテナ３０Ａ
のように、スロット面を構成する導体板３１Ａが円錐面
状をしていてもよい。円錐面状をしたスロット面から放
射（またはリーク）される電磁界は、平板状をした誘電
体板１３によって規定されるプラズマ面に対して斜め方
向から入射されることになる。このため、プラズマによ
る電磁界の吸収効率が向上するので、アンテナ面とプラ
ズマ面との間に存在する定在波を弱め、プラズマ分布の
均一性を向上させることができる。なお、ラジアルアン
テナ３０Ａのアンテナ面を構成する導体板３１Ａは、円
錐面状以外の凸形状であってもよい。その凸形状は上に
凸であっても、下に凸であってもよい。また、キャビテ
ィ３５の一端面を形成する円形導体部材５１Ａは、ラジ
アルアンテナ３０Ａの導体板３１Ａにならった凸形状を
していてもよい。
【００８２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、給電部に
共振器を構成するキャビティを設け、このキャビティに
給電される高周波電磁界を回転電磁界に変換すると同時
に、この回転電磁界を前記キャビティにおいて共振させ
ながらその一部をスロットアンテナ内に供給するので、
このキャビティ内で回転電磁界を円偏波とすることによ
って、前記スロットアンテナに円偏波になされた回転電
磁界を供給することができ、これによって生成されるプ
ラズマの面内分布の均一性を向上させることができる。
共振器を構成するキャビティを設け、このキャビティに
給電される高周波電磁界を回転電磁界に変換すると同時
に、この回転電磁界を前記キャビティにおいて共振させ
ながらその一部をスロットアンテナ内に供給するので、
このキャビティ内で回転電磁界を円偏波とすることによ
って、前記スロットアンテナに円偏波になされた回転電
磁界を供給することができ、これによって生成されるプ
ラズマの面内分布の均一性を向上させることができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態にかかるプラズマ
装置を説明する図である。
装置を説明する図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態にかかるプラズマ
装置の給電部を説明する図である。
装置の給電部を説明する図である。
【図３】 本発明の第１の実施の形態にかかるプラズマ
装置の給電部における電界分布を説明する図である。
装置の給電部における電界分布を説明する図である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態にかかるプラズマ
装置の給電部を説明する図である。
装置の給電部を説明する図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態にかかるプラズマ
装置の給電部の作用効果を説明する図である。
装置の給電部の作用効果を説明する図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態にかかるプラズマ
装置の給電部の変形例を説明する図である。
装置の給電部の変形例を説明する図である。
【図７】 本発明の第２の実施の形態にかかるプラズマ
装置の給電部の変形例を説明する図である。
装置の給電部の変形例を説明する図である。
【図８】 本発明の第３の実施の形態にかかるプラズマ
装置の給電部を説明する図である。
装置の給電部を説明する図である。
【図９】 本発明の第３の実施の形態にかかるプラズマ
装置の給電部の変形例を説明する図である。
装置の給電部の変形例を説明する図である。
【図１０】 本発明の第３の実施の形態にかかるプラズ
マ装置の給電部の変形例を説明する図である。
マ装置の給電部の変形例を説明する図である。
【図１１】 本発明の第４の実施の形態にかかるプラズ
マ装置の給電部を説明する図である。
マ装置の給電部を説明する図である。
【図１２】 本発明の第５の実施の形態にかかるプラズ
マ装置の給電部を説明する図である。
マ装置の給電部を説明する図である。
【図１３】 本発明の第６の実施の形態にかかるプラズ
マ装置の給電部を説明する図である。
マ装置の給電部を説明する図である。
【図１４】 本発明の第７の実施の形態にかかるプラズ
マ装置の給電部を説明する図である。
マ装置の給電部を説明する図である。
【図１５】 本発明の第８の実施の形態にかかるプラズ
マ装置の給電部を説明する図である。
マ装置の給電部を説明する図である。
【図１６】 本発明の第８の実施の形態にかかるプラズ
マ装置に用いられるクロススロットの設計例を説明する
図である。
マ装置に用いられるクロススロットの設計例を説明する
図である。
【図１７】 本発明の第８の実施の形態にかかるプラズ
マ装置の給電部の変形例を説明する図である。
マ装置の給電部の変形例を説明する図である。
【図１８】 本発明の第８の実施の形態にかかるプラズ
マ装置に用いられるスロットの他の例を説明する図であ
る。
マ装置に用いられるスロットの他の例を説明する図であ
る。
【図１９】 スロットの形状を示す平面図である。
【図２０】 本発明で使用可能なラジアルアンテナの構
成例を説明する図である。
成例を説明する図である。
【図２１】 従来のプラズマ装置を説明する図である。
【図２２】 従来のプラズマ装置における電磁界のモー
ドを説明する図である。
ドを説明する図である。
【図２３】 従来のプラズマ装置におけるプラズマの面
内分布を示す模式図である。
内分布を示す模式図である。
１１…処理容器、１２…シールド材、１３…誘電体板、
１４…シール部材、３０…ラジアルアンテナ、３１，３
２…導体板、３３…ラジアル導波路、３４…導体リン
グ、３５…キャビティ、３６…スロット、４１…同軸導
波管、４１Ａ…外部導体、４１Ｂ…内部導体、５１Ａ…
円形導体部材、５１Ｂ…円筒導体部材、５１Ｂ’…筒状
導体部材、５２…給電ピン、５３…摂動ピン。
１４…シール部材、３０…ラジアルアンテナ、３１，３
２…導体板、３３…ラジアル導波路、３４…導体リン
グ、３５…キャビティ、３６…スロット、４１…同軸導
波管、４１Ａ…外部導体、４１Ｂ…内部導体、５１Ａ…
円形導体部材、５１Ｂ…円筒導体部材、５１Ｂ’…筒状
導体部材、５２…給電ピン、５３…摂動ピン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 信雄 東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 安藤 真 神奈川県川崎市幸区小倉１丁目１番 Ｉ− 312 (72)発明者 高橋 応明 千葉県八千代市緑が丘５丁目４番12号 Ｆターム(参考） 5F004 AA01 BA16 BB07 BB14 5F045 AA08 BB02 DP04 EB02 EH02 EH13 EH16
Claims (29)
- 【請求項１】 給電部を介して供給される高周波電磁界
を処理容器内に供給するスロットアンテナを備えたプラ
ズマ装置であって、 前記給電部は、 共振器を構成するとともに給電される高周波電磁界を回
転電磁界に変換して前記スロットアンテナに供給するキ
ャビティを有することを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載されたプラズマ装置にお
いて、 前記スロットアンテナ内における前記キャビティの開口
部の周囲に設けられ前記キャビティの内径と同じ内径を
有するリング部材を備えることを特徴とするプラズマ装
置。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載されたプラズマ
装置において、 前記キャビティは、 高周波電磁界を給電する同軸導波管の外部導体と接続さ
れた円形導体部材と、 一端がこの円形導体部材と接続され他端が前記スロット
アンテナ内に開口した円筒導体部材とから形成されると
ともに、 前記円形導体部材の中心からその径方向に離間した位置
に設けられ前記同軸導波管の内部導体と一端が接続され
た給電ピンと、 この給電ピンと前記円形導体の中心を挟んで所定の角度
をなす位置に設けられ一端が前記円形導体部材と接続さ
れた摂動ピンとを備えることを特徴とするプラズマ装
置。 - 【請求項４】 請求項３に記載されたプラズマ装置にお
いて、 前記給電ピンの他端は、開放状態になっていることを特
徴とするプラズマ装置。 - 【請求項５】 請求項３に記載されたプラズマ装置にお
いて、 前記給電ピンの他端は、前記スロットアンテナを構成す
るスロットが形成されたアンテナ面に接続されているこ
とを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載されたプラズマ装置にお
いて、 前記給電ピンの他端には、前記アンテナ面側に広がる円
錐台状の導電部材が設けられていることを特徴とするプ
ラズマ装置。 - 【請求項７】 請求項５または６に記載されたプラズマ
装置において、 前記摂動ピンの他端は、前記アンテナ面に接続されてい
ることを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項８】 請求項５または６に記載されたプラズマ
装置において、 前記摂動ピンの他端は、前記円筒導体部材に接続されて
いることを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項９】 請求項３に記載されたプラズマ装置にお
いて、 前記給電ピンの他端は、前記円筒導体部材に接続されて
いることを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項１０】 請求項９に記載されたプラズマ装置に
おいて、 前記摂動ピンの他端は、前記スロットアンテナを構成す
るスロットが形成されたアンテナ面または前記円筒導体
部材に接続されていることを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項１１】 請求項１または２に記載されたプラズ
マ装置において、 前記キャビティは、 高周波電磁界を給電する同軸導波管の外部導体と接続さ
れた円形導体部材と、 一端がこの円形導体部材と接続され他端が前記スロット
アンテナ内に開口した円筒導体部材と、 この円筒導体部材の側壁内部に対向配置された導電部材
とから形成されるとともに、 前記円形導体部材の中心からその径方向に離間した位置
に設けられ同軸導波管の内部導体と一端が接続された給
電ピンを備えることを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載されたプラズマ装置
において、 前記導電部材は、前記円筒導体部材の軸方向の長さが前
記高周波電磁界の波長の略１／４であることを特徴とす
るプラズマ装置。 - 【請求項１３】 請求項１１に記載されたプラズマ装置
において、 前記導電部材は、前記スロットアンテナの側の端部が、
スロープ状に成形されていることを特徴とするプラズマ
装置。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載されたプラズマ装置
において、 前記導電部材の前記端部を除く本体は、前記円筒導体部
材の軸方向の長さが前記高周波電磁界の波長の略１／４
であることを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項１５】 請求項１１〜１４いずれか１項に記載
されたプラズマ装置において、 前記給電ピンの他端は、前記スロットアンテナを構成す
るスロットが形成されたアンテナ面に接続されているこ
とを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項１６】 請求項１１に記載されたプラズマ装置
において、 前記給電ピンの他端は、前記円形導体部材から前記円筒
導体部材の軸方向に前記高周波電磁界の波長の略１／４
離れた位置で前記導体部材に接続されていることを特徴
とするプラズマ装置。 - 【請求項１７】 請求項１または２に記載されたプラズ
マ装置において、 前記キャビティは、 高周波電磁界を給電する同軸導波管の外部導体と接続さ
れた楕円形導体部材と、 一端がこの楕円形導体部材と接続され他端が前記スロッ
トアンテナ内に開口し、断面が楕円形状の筒状導体部材
とから形成されるとともに、 前記楕円形導体部材の中心からその径方向に離間しかつ
その長径および短径と所定の角度をなす位置に設けられ
前記同軸導波管の内部導体と接続された給電ピンとを備
えることを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項１８】 請求項１または２に記載されたプラズ
マ装置において、 前記キャビティは、 高周波電磁界を給電する第１、第２の同軸導波管の外部
導体と接続された円形導体部材と、 一端がこの円形導体部材と接続され他端が前記スロット
アンテナ内に開口した円筒導体部材とから形成されると
ともに、 前記円形導体部材の中心からその径方向に離間した位置
に設けられ前記第１の同軸導波管の内部導体と接続され
た第１の給電ピンと、 この第１の給電ピンと前記円形導体の中心を挟んで所定
の角度をなす位置に設けられ前記第２の同軸導波管の内
部導体と接続された第２の給電ピンとを備えることを特
徴とするプラズマ装置。 - 【請求項１９】 請求項１に記載されたプラズマ装置に
おいて、 前記キャビティは、 高周波電磁界を給電する少なくとも１本の同軸導波管の
外部導体と接続された円形導体部材と、 一端がこの円形導体部材と接続され他端が前記スロット
アンテナ内に開口した円筒導体部材とから形成されると
ともに、 前記少なくとも１本の同軸導波管より給電された前記高
周波電磁界を前記回転電磁界として前記キャビティ内に
放射するパッチアンテナを備え、 このパッチアンテナは、 前記円形導体部材と、 この円形導体部材と所定の間隔をもって対向配置され前
記少なくとも１本の同軸導波管の内部導体と接続された
導体板とを含むことを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項２０】 請求項１に記載されたプラズマ装置に
おいて、 前記キャビティは、 高周波電磁界を給電する矩形導波管の一側面または終端
面と、 一端がこの矩形導波管の一側面または終端面と接続され
他端が前記スロットアンテナ内に開口した円筒導体部材
とから形成され、 前記矩形導波管の一側面または終端面には、前記高周波
電磁界を前記回転電磁界として前記キャビティ内に放射
する複数のスロットが形成されていることを特徴とする
プラズマ装置。 - 【請求項２１】 請求項２０に記載されたプラズマ装置
において、 前記複数のスロットは、互いの中点で交差する２本のス
ロットであることを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項２２】 請求項２０に記載されたプラズマ装置
において、 前記複数のスロットは、互いに離間して配置された互い
に略垂直な方向にのびる２本のスロットであることを特
徴とするプラズマ装置。 - 【請求項２３】 高周波電磁界をスロットアンテナに供
給し、このスロットアンテナから処理容器内に供給する
ことによってプラズマを生成するプラズマ生成方法であ
って、 共振器を構成するキャビティに高周波電磁界を給電し、
この高周波電磁界を回転電磁界に変換するとともに、前
記キャビティ内で共振させながら回転電磁界に変換され
た高周波電磁界を前記スロットアンテナに供給すること
を特徴とするプラズマ生成方法。 - 【請求項２４】 請求項２３に記載されたプラズマ生成
方法において、 同軸導波管の外部導体と接続された円形導体部材と、一
端がこの円形導体部材と接続され他端がスロットアンテ
ナ内に開口した円筒導体部材とから前記キャビティを形
成し、 このキャビティ内に前記同軸導波管の内部導体と接続さ
れた給電ピンを前記円形導体部材の中心からその径方向
に離間した位置に設けるとともに、 この給電ピンと前記円形導体の中心を挟んで所定の角度
をなす位置に前記円形導体部材と接続された摂動ピンを
設け、 前記同軸導波管を介して前記キャビティに高周波電磁界
を給電し、 この高周波電磁界を前記給電ピンと前記摂動ピンとによ
って回転電磁界に変換すると同時に、前記キャビティに
おいて共振させながら回転電磁界に変換された高周波電
磁界を前記スロットアンテナに供給し、 このスロットアンテナから処理容器内に供給することに
よってプラズマを生成することを特徴とするプラズマ生
成方法。 - 【請求項２５】 請求項２３に記載されたプラズマ生成
方法において、 同軸導波管の外部導体と接続された円形導体部材と、一
端がこの円形導体部材と接続され他端が前記スロットア
ンテナ内に開口した円筒導体部材と、この円筒導体部材
の側壁内部に対向配置された導電部材とから、この円筒
導体部材の軸に垂直な断面が互いに対向する１対の切り
欠き部を有する前記キャビティを形成し、 このキャビティ内に前記同軸導波管の内部導体と接続さ
れた給電ピンを前記円形導体部材の中心からその径方向
に離間し、かつ前記キャビティの断面の前記切り欠き部
の中心線から離間した位置に設け、 前記同軸導波管を介して前記キャビティに高周波電磁界
を給電し、 この高周波電磁界を前記給電ピンと前記切り欠き部を有
する前記キャビティによって回転電磁界に変換すると同
時に、前記キャビティにおいて共振させながら回転電磁
界に変換された高周波電磁界を前記スロットアンテナに
供給し、 このスロットアンテナから処理容器内に供給することに
よってプラズマを生成することを特徴とするプラズマ生
成方法。 - 【請求項２６】 請求項２３に記載されたプラズマ生成
方法において、 同軸導波管の外部導体と接続された楕円形導体部材と、
一端がこの楕円形導体部材と接続され他端が前記スロッ
トアンテナ内に開口し、断面が楕円形状の筒状導体部材
とから前記キャビティを形成し、 このキャビティ内に前記同軸導波管の内部導体と接続さ
れた給電ピンを前記楕円形導体部材の中心から離間しか
つその長径および短径と所定の角度をなす位置に設け、 前記同軸導波管を介して前記キャビティに高周波電磁界
を給電し、 この高周波電磁界を前記給電ピンと前記楕円形状の断面
を有するキャビティとによって回転電磁界に変換すると
同時に、前記キャビティにおいて共振させながら回転電
磁界に変換された高周波電磁界を前記スロットアンテナ
に供給し、 このスロットアンテナから処理容器内に供給することに
よってプラズマを生成することを特徴とするプラズマ生
成方法。 - 【請求項２７】 請求項２３に記載されたプラズマ生成
方法において、 第１、第２の同軸導波管の外部導体と接続された円形導
体部材と、一端がこの円形導体部材と接続され他端がス
ロットアンテナ内に開口した円筒導体部材とから前記キ
ャビティを形成し、 このキャビティ内に前記第１の同軸導波管の内部導体と
接続された第１の給電ピンを前記円形導体部材の中心か
らその径方向に離間した位置に設けるとともに、前記第
２の同軸導波管の内部導体と接続された第２の給電ピン
を前記第１の給電ピンと前記円形導体の中心を挟んで所
定の角度をなす位置に設け、 前記第１、第２の同軸導波管を介して前記キャビティに
互いに位相が９０°異なる高周波電磁界を給電し、 これらの同軸導波管から給電される高周波電磁界を回転
電磁界に変換すると同時に、前記キャビティにおいて共
振させながら回転電磁界に変換された高周波電磁界を前
記スロットアンテナに供給し、 このスロットアンテナから処理容器内に供給することに
よってプラズマを生成することを特徴とするプラズマ生
成方法。 - 【請求項２８】 請求項２３に記載されたプラズマ生成
方法において、 少なくとも１本の同軸導波管の外部導体と接続された円
形導体部材と、一端がこの円形導体部材と接続され他端
がスロットアンテナ内に開口した円筒導体部材とから前
記キャビティを形成し、 このキャビティ内に前記少なくとも１本の同軸導波管の
内部導体と接続された導体板を前記円形導体部材と所定
の間隔をもって対向配置し、前記導体板と前記円形導体
部材とを含むパッチアンテナを構成し、 前記少なくとも１本の同軸導波管を介して前記パッチア
ンテナに高周波電磁界を給電して、前記キャビティに回
転電磁界を生成し、 前記キャビティにおいて共振させながら回転電磁界に変
換された高周波電磁界を前記スロットアンテナに供給
し、 このスロットアンテナから処理容器内に供給することに
よってプラズマを生成することを特徴とするプラズマ生
成方法。 - 【請求項２９】 請求項２３に記載されたプラズマ生成
方法において、 高周波電磁界を給電する矩形導波管の一側面または終端
面と、一端がこの矩形導波管の一側面または終端面と接
続され他端が前記スロットアンテナ内に開口した円筒導
体部材とから前記キャビティを形成し、 前記矩形導波管より給電された高周波電磁界を前記一側
面または終端面に形成された複数のスロットより前記キ
ャビティに放射することにより回転電磁界を生成し、 前記キャビティにおいて共振させながら回転電磁界に変
換された高周波電磁界を前記スロットアンテナに供給
し、 このスロットアンテナから処理容器内に供給することに
よってプラズマを生成することを特徴とするプラズマ生
成方法。
Priority Applications (5)
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| KR1020037009440A KR100549678B1 (ko) | 2001-01-18 | 2002-01-18 | 플라즈마 장치 및 플라즈마 생성 방법 |
| EP02715809A EP1361782A4 (en) | 2001-01-18 | 2002-01-18 | PLASMA DEVICE AND PLASMA PRODUCTION METHOD |
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| JP2001-10291 | 2001-01-18 | ||
| JP2001010291 | 2001-01-18 | ||
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