JPH08138889A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理物に対して広い面積に亘って均一にプ
ラズマ処理することができるプラズマ処理装置を提供す
る。 【解決手段】 側壁の細長い窓部の内側に被処理物が配
置されるプラズマ室と、管軸方向に沿って伸びるスロッ
トをＥ面に有し、管軸方向が窓部の長手方向と平行とな
り、かつスロットが窓部に対向させた状態で形成された
プラズマ室結合用方形導波管を備え、方形導波管からス
ロットを介してプラズマ室へマイクロ波を放射させる。
ここで、少なくとも２つのスロットをそれぞれ少なくと
も１つの方形導波管に設け、各長尺スロットの長手方向
の長さがマイクロ波の自由空間波長の１／２以上に設定
され、各長尺スロットを互いに平行に、かつ隣り合う各
長尺スロットを交互に方形導波管の管軸方向にマイクロ
波の自由空間波長の（２ｎ−１）／４（ここで、ｎは自
然数である。）だけずらせて形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
に関し、特に、薄膜形成、表面改質及びエッチング等の
プラズマ処理を、大面積の被処理物に対して、均一かつ
高速に行うためのプラズマ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体及びＬＣＤの製造工程にお
けるエッチング、アッシング，ＣＶＤ等の処理におい
て、マイクロ波を用いたプラズマ装置が用いられてい
る。図４０は、特開平５−３３５０９５号に開示された
従来例のプラズマ処理装置の全体構成を示す平面図であ
り、図４１は、図４０のＩ−Ｉ’線の沿った断面図であ
る。

【０００３】この従来例のプラズマ処理装置は、図４０
及び図４１に示すように、マイクロ波を発生するマイク
ロ波電源１と、アイソレータ２と、コーナ方形導波管３
と、方向性結合器４と、所定のインピーダンスに自動的
に設定する自動インピーダンス整合器５と、コーナ方形
導波管６と、直方体形状のプラズマ室７を電界ベクトル
と平行な壁面（以下、Ｅ面という。）に取付けたプラズ
マ室結合用方形導波管８と、終端装置９とを備え、それ
らの構成要素１乃至９が縦続に連結されている。ここ
で、プラズマ室７は、被処理物１３をプラズマ処理する
ために設けられる。

【０００４】プラズマ室７においては、図４１に示した
ように、方形導波管８側の側壁７ａにプラズマ室７内と
連通する長尺の突出部７ｂが設けられ、この突出部７ｂ
を方形導波管８の片方のＥ面８ａに対向させた状態で配
置されている。突出部７ｂには、その外周に第１の磁界
発生手段としての電磁石１０が設けられ、また、方形導
波管８側に導波管８の管軸方向に沿って伸びる細長い矩
形状の窓部７ｃが設けられ、この窓部７ｃは石英ガラス
板からなるマイクロ波透過窓１１によりプラズマ室７内
が真空封じされている。さらに、プラズマ室７には排気
口７ｄが設けられ、この排気口７ｄは真空ポンプ（図示
せず。）に接続されており、またプラズマ室７の１つの
壁部を気密に貫通させるようにプロセスガス導入パイプ
１２が取り付けられている。このプラズマ室７内には、
シート状の被処理物１３が巻かれたローラ１４と、処理
が終了した被処理物１３を巻き取る巻取りローラ１５と
が対向配置され、被処理物１３は、プラズマ処理すべき
その表面が窓部７ｃに対向するように配置されている。

【０００５】プラズマ室結合用方形導波管８には、その
Ｅ面８ａに管軸方向に沿って延在する長尺スロット８
ｂ，８ｃが設けられている。このスロット８ｂ，８ｃ
は、プラズマ室７の窓部７ｃの長手方向とほぼ等しい長
さを有するが、その幅寸法は、窓部７ｃの幅寸法よりも
小さく設定されている。結合用方形導波管８は、スロッ
ト８ｂ，８ｃをプラズマ室７の窓部７ｃに対向させた状
態で電気的に接続されている。

【０００６】以上のように構成されたプラズマ処理装置
において、マイクロ波電源１によって発生されたマイク
ロ波は、アイソレータ２とコーナ方形導波管３と方向性
結合器４と自動インピーダンス整合器５とコーナ方形導
波管６とを介して、方形導波管８に導入され、当該マイ
クロ波は、スロット８ｂ，８ｃから窓部７ｃを介してプ
ラズマ室７に放射される。

【０００７】プラズマ室７と結合用方形導波管８との間
には、第２の磁界発生手段として永久磁石１０ｃがスロ
ット８ｂ，８ｃに沿ってＥ面８ａの幅方向の中央部に配
置され、またこの永久磁石１０ｃを支持しつつ永久磁石
１０ｃの長手方向の周囲にマイクロ波導波路１６ａ，１
６ａ’を形成するアルミニウム、銅又はステンレス等か
らなる矩形筒形状のマイクロ波導波路形成部材１６が配
置され、適宜の手段により固定されている。

【０００８】終端装置９は、プラズマ室７側に供給され
なかった余分なマイクロ波を吸収するためのマイクロ波
吸収体を備え、ここで、マイクロ波吸収体として水を用
いる。プラズマ室７に伝搬しなかった余分なマイクロ波
は、導入口９ａから導入した水に吸収させ、マイクロ波
により加熱された水を排出口９ｂから排水させるように
なっている。

【０００９】上記プラズマ処理装置を用いてプラズマ処
理を行う場合には、プラズマ室７内に被処理物１３をセ
ットした後、プラズマ室７内を高真空状態にする。その
後プロセスガス導入パイプ１２から、プラズマ室７内に
所定のプロセスガスを、プラズマ室内が所定の圧力にな
るまで供給する。この状態でマイクロ波電源１から、ア
イソレータ２と、コーナ方形導波管３と、方向性結合器
４と、自動インピーダンス整合器５と、コーナ導波管６
とを介してプラズマ室結合用方形導波管８の一端にマイ
クロ波を供給すると、方形導波管８内に進入したマイク
ロ波は、長尺スロット８ｂ，８ｃから放射されて、プラ
ズマ室７の窓部７ｃを通してプラズマ室７内に伝搬し、
プラズマ室７内のプロセスガスをプラズマ化して、プラ
ズマ室７の窓部７ｃに沿って帯状のプラズマが生成され
る。このプラズマを被処理物１３に照射しつつ、被処理
物１３をローラ１５により巻き取り移動させることによ
り、被処理物１３において広い面積の処理を連続的に行
わせることができる。

【００１０】特に、第２の磁界発生手段である永久磁石
１０ｃを設けたことにより、プラズマ室７の窓部７ｃと
被処理物１３との間の空間に磁界が生じているため、プ
ラズマ中のイオンが磁界により力を受けて螺旋運動す
る。これにより、プロセスガスのイオン化が促進され、
被処理物１３に照射されるプラズマの密度が高められ
る。さらに、この空間で電子サイクロトロン共鳴を生じ
させるように、磁界発生手段により発生させる磁界の強
さを設定しておくと、プラズマ密度を飛躍的に高めるこ
とができる。また、上記磁界がプラズマ室７の窓部７ｃ
の幅方向の中央部でプラズマ室７に向かうように、発散
磁界を形成させる発散磁界発生手段である電磁石１０を
設けることにより、プラズマを被処理物１３に効率よく
照射させることができると共に、プラズマ密度をより一
層飛躍的に高めることができる。なお、第１の磁界発生
手段である電磁石１０と、第２の磁界発生手段である永
久磁石１０ｃを設けなくても、プラズマを発生させるこ
とができることは、従来から当業者によく知られてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来技術によるプラズ
マ処理装置では、マイクロ波がプラズマ室結合用方形導
波管８の内部側壁での反射を繰り返しつつ斜めに伝搬す
ることに起因して、長さＡＢのスロット８ｂからプラズ
マ室７に放射されるマイクロ波は、図４０のＴ３−Ｔ
３’線に沿った断面図を示す図４２におけるマイクロ波
Ｗ１、Ｗ２及びＷ３にて示すように、プラズマ室７内の
片側に偏った伝搬様式になり、その結果としての電界強
度は図４３に示されるようにプラズマ室７の長手方向に
亘り均一でない。

【００１２】また、プラズマ室結合用方形導波管８に設
けた長さＡＢのスロット８ｂからプラズマ室７に放射さ
れるマイクロ波電界は、終端装置９をマイクロ波吸収体
から構成しているにもかかわらず、長尺スロット８ａ，
８ｂを設けることで生じる反射波による定在波の山谷が
存在し、結果としての電界強度は図４３に示されるよう
に山谷を有した不均一な分布となっている。したがっ
て、発生するプラズマの分布は不均一となっており、被
処理物１３に対して広い面積に亘って均一にプラズマ処
理することができないという問題があった。

【００１３】さらに、プラズマ室結合用方形導波管８に
入力されるマイクロ波電力のうち、スロット８ｂからプ
ラズマ室７に放射されなかった電力は、方形導波管８を
通って終端装置９内のマイクロ波吸収体に消費されて全
て電力損失となるため、電力の使用効率が悪いと共に、
生成されるプラズマ密度が低くなるという問題点があっ
た。

【００１４】本発明の目的は以上の問題点を解決し、被
処理物に対して広い面積に亘って均一にプラズマ処理す
ることができ、しかも電力の使用効率を従来例に比較し
て改善することができるプラズマ処理装置を提供するこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載のプラズマ処理装置は、側壁に細長い窓部を有し、上
記窓部の内側に被処理物が配置されるプラズマ室と、長
尺スロットが上記プラズマ室の窓部に対向しかつ管軸方
向に沿って延在するようにＥ面に形成され、管軸方向が
上記プラズマ室の窓部の長手方向と平行となるように配
置されたプラズマ室結合用方形導波管と、上記方形導波
管にマイクロ波を供給するマイクロ波電源手段とを備
え、上記方形導波管から上記長尺スロットを介して上記
プラズマ室へマイクロ波を放射させるプラズマ処理装置
において、少なくとも２つの上記長尺スロットをそれぞ
れ少なくとも１つの上記方形導波管に設け、上記各長尺
スロットの長手方向の長さがマイクロ波の自由空間波長
の１／２以上に設定され、上記各長尺スロットを互いに
平行に、かつ隣り合う上記各長尺スロットを互いに交互
に上記方形導波管の管軸方向にマイクロ波の自由空間波
長の（２ｎ−１）／４（ここで、ｎは自然数である。）
だけずらせて形成したことを特徴とする。

【００１６】また、請求項２記載のプラズマ処理装置
は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、それぞ
れ少なくとも１つの長尺スロットを有する少なくとも２
つの上記方形導波管を備え、隣り合う上記各方形導波管
において互いに異なる方向にマイクロ波を供給する別の
マイクロ波電源手段をさらに備えたことを特徴とする。

【００１７】さらに、請求項３記載のプラズマ処理装置
は、請求項２記載のプラズマ処理装置において、上記各
長尺スロットは、上記長尺スロットを管軸方向に細等分
化することによって形成された複数のサブスロットにて
なるスロットアレイであり、上記プラズマ処理装置は、
上記方形導波管の終端に設けられ、管軸方向に沿って移
動可能な可動短絡板を有する終端装置をさらに備え、上
記方形導波管に生じる電圧定在波の山の中央部を、上記
各サブスロットの長手方向の中央部にそれぞれ一致する
ように、上記可動短絡板を移動設定したことを特徴とす
る。

【００１８】またさらに、請求項４記載のプラズマ処理
装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、１
つの長尺スロットを有する１つの上記方形導波管を備
え、上記各長尺スロットは、上記長尺スロットを管軸方
向に細等分化することによって形成された複数のサブス
ロットにてなるスロットアレイであり、上記プラズマ処
理装置は、上記方形導波管の終端に設けられ、管軸方向
に沿って移動可能な可動短絡板を有する終端装置をさら
に備え、上記方形導波管に生じる電圧定在波の山の中央
部を、上記各サブスロットの長手方向の中央部にそれぞ
れ一致するように、上記可動短絡板を移動設定したこと
を特徴とする。

【００１９】また、請求項５記載のプラズマ処理装置
は、側壁に細長い窓部を有し、上記窓部の内側に被処理
物が配置されるプラズマ室と、長尺スロットが上記プラ
ズマ室の窓部に対向しかつ管軸方向に沿って延在するよ
うにＥ面に形成され、管軸方向が上記プラズマ室の窓部
の長手方向と平行となるように配置されたプラズマ室結
合用方形導波管と、上記方形導波管にマイクロ波を供給
するマイクロ波電源手段とを備え、上記方形導波管から
上記長尺スロットを介して上記プラズマ室へマイクロ波
を放射させるプラズマ処理装置において、上記長尺スロ
ットの長手方向の長さがマイクロ波の自由空間波長の１
／２以上に設定され、上記プラズマ処理装置は、上記長
尺スロットと上記プラズマ室の窓部との間に設けられ、
上記長尺スロットの開口形状と同一断面のマイクロ波導
波路を有するマイクロ波導波路形成部材と、マイクロ波
を吸収しない材料にてなり、上記方形導波管の終端側近
傍の上記マイクロ波導波路内の位置に管軸方向に沿って
挿入され、マイクロ波の一部を反射しかつ一部を透過す
るための誘電体をさらに備えたことを特徴とする。

【００２０】さらに、請求項６記載のプラズマ処理装置
は、請求項５記載のプラズマ処理装置において、上記長
尺スロットの長手方向に沿った上記誘電体の長さは、マ
イクロ波の自由空間波長のｎ／２（ここで、ｎは自然数
である。）に設定され、上記プラズマ室の長手方向に沿
ったマイクロ波の電界強度が実質的に均一となるよう
に、上記誘電体のマイクロ波の透過率を調節することに
より、上記マイクロ波導波路への誘電体の挿入長を設定
したことを特徴とする。

【００２１】また、本発明に係る請求項７記載のプラズ
マ処理装置は、側壁に細長い窓部を有し、上記窓部の内
側に被処理物が配置されるプラズマ室と、長尺スロット
が上記プラズマ室の窓部に対向しかつ管軸方向に沿って
延在するようにＥ面に形成され、管軸方向が上記プラズ
マ室の窓部の長手方向と平行となるように配置されたプ
ラズマ室結合用方形導波管と、上記方形導波管にマイク
ロ波を供給するマイクロ波電源手段とを備え、上記方形
導波管から上記長尺スロットを介して上記プラズマ室へ
マイクロ波を放射させるプラズマ処理装置において、上
記長尺スロットの長手方向の長さがマイクロ波の自由空
間波長の１／２以上に設定され、上記プラズマ処理装置
は、上記方形導波管の終端に、マイクロ波の管内波長の
１／２以上の長さにわたって管軸方向に沿って移動可能
に設けられた可動短絡板と、上記可動短絡板を周期的ま
たは非周期的に管軸に沿って移動させる移動駆動手段を
備えたことを特徴とする。

【００２２】さらに、本発明に係る請求項８記載のプラ
ズマ処理装置は、側壁に細長い窓部を有し、上記窓部の
内側に被処理物が配置されるプラズマ室と、長尺スロッ
トが上記プラズマ室の窓部に対向しかつ管軸方向に沿っ
て延在するようにＥ面に形成され、管軸方向が上記プラ
ズマ室の窓部の長手方向と平行となるように配置された
プラズマ室結合用方形導波管と、上記方形導波管にマイ
クロ波を供給するマイクロ波電源手段とを備え、上記方
形導波管から上記長尺スロットを介して上記プラズマ室
へマイクロ波を放射させるプラズマ処理装置において、
上記長尺スロットの長手方向の長さがマイクロ波の自由
空間波長の１／２以上に設定され、上記プラズマ処理装
置は、上記方形導波管に設けた上記長尺スロットと上記
プラズマ室の窓部との間の空間に、管軸方向の上記長尺
スロットの長さよりも短く、上記長尺スロットと等しい
幅寸法の開口部を有し、上記長尺スロットと上記開口部
とを対向させるように、かつ管軸方向に沿って移動可能
に設けられた可動スロット板と、上記可動スロット板
を、マイクロ波の自由空間波長の１／２以上の長さにわ
たって周期的または非周期的に移動させる移動駆動手段
とを備えたことを特徴とする。

【００２３】またさらに、請求項９記載のプラズマ処理
装置は、側壁に細長い窓部を有し、上記窓部の内側に被
処理物が配置されるプラズマ室と、長尺スロットが上記
プラズマ室の窓部に対向しかつ管軸方向に沿って延在す
るようにＥ面に形成され、管軸方向が上記プラズマ室の
窓部の長手方向と平行となるように配置されたプラズマ
室結合用方形導波管と、上記方形導波管にマイクロ波を
供給するマイクロ波電源手段とを備え、上記方形導波管
から上記長尺スロットを介して上記プラズマ室へマイク
ロ波を放射させるプラズマ処理装置において、上記長尺
スロットの長手方向の長さがマイクロ波の自由空間波長
の１／２以上に設定され、上記プラズマ処理装置は、上
記プラズマ室内に配置された被処理物と上記窓部との間
の空間に磁界を発生しかつその磁界の向き及び強度を変
動させる磁界発生手段を備えたことを特徴とする。

【００２４】また、請求項１０記載のプラズマ処理装置
は、請求項２記載のプラズマ処理装置において、上記各
長尺スロットと上記プラズマ室の窓部との間に設けら
れ、上記各長尺スロットの開口形状と同一断面のマイク
ロ波導波路を有する少なくとも２つのマイクロ波導波路
形成部材と、マイクロ波を吸収しない材料にてなり、上
記各方形導波管の終端側近傍の上記マイクロ波導波路内
の位置に管軸方向に沿って挿入され、マイクロ波の一部
を反射しかつ一部を透過するための少なくとも２つの誘
電体をさらに備え、上記各長尺スロットの長手方向に沿
った上記各誘電体の長さは、マイクロ波の自由空間波長
のｎ／２（ここで、ｎは自然数である。）に設定され、
上記プラズマ室の長手方向に沿ったマイクロ波の電界強
度が実質的に均一となるように、上記各誘電体のマイク
ロ波の透過率を調節することにより、上記マイクロ波導
波路への誘電体の挿入長を設定したことを特徴とする。

【００２５】さらに、請求項１１記載のプラズマ処理装
置は、請求項９記載のプラズマ処理装置において、それ
ぞれ少なくとも１つの長尺スロットを有する少なくとも
２つの上記方形導波管を備え、隣り合う上記各方形導波
管において互いに異なる方向にマイクロ波を供給する別
のマイクロ波電源手段をさらに備え、上記各長尺スロッ
トを互いに平行に、かつ隣り合う上記各長尺スロットを
互いに交互に上記方形導波管の管軸方向にマイクロ波の
自由空間波長の（２ｎ−１）／４（ここで、ｎは自然数
である。）だけずらせて形成したことを特徴とする。

【００２６】またさらに、請求項１２記載のプラズマ処
理装置は、請求項１１記載のプラズマ処理装置におい
て、上記長尺スロットと上記プラズマ室の窓部との間に
設けられ、上記長尺スロットの開口形状と同一断面のマ
イクロ波導波路を有するマイクロ波導波路形成部材と、
マイクロ波を吸収しない材料にてなり、上記方形導波管
の終端側近傍の上記マイクロ波導波路内の位置に管軸方
向に沿って挿入され、マイクロ波の一部を反射しかつ一
部を透過するための誘電体をさらに備えたことを特徴と
する。

【００２７】さらに、請求項１３記載のプラズマ処理装
置は、請求項９記載のプラズマ処理装置において、上記
長尺スロットと上記プラズマ室の窓部との間に設けら
れ、上記長尺スロットの開口形状と同一断面のマイクロ
波導波路を有するマイクロ波導波路形成部材と、マイク
ロ波を吸収しない材料にてなり、上記方形導波管の終端
側近傍の上記マイクロ波導波路内の位置に管軸方向に沿
って挿入され、マイクロ波の一部を反射しかつ一部を透
過するための誘電体をさらに備え、上記長尺スロットの
長手方向に沿った上記誘電体の長さは、マイクロ波の自
由空間波長のｎ／２（ここで、ｎは自然数である。）に
設定され、上記プラズマ室の長手方向に沿ったマイクロ
波の電界強度が実質的に均一となるように、上記誘電体
のマイクロ波の透過率を調節することにより、上記マイ
クロ波導波路への誘電体の挿入長を設定したことを特徴
とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態について説明する。 ＜第１の実施形態＞図１は、本発明に係る第１の実施形
態を示すプラズマ処理装置の全体構成図であり、図２
は、図１のＩ−Ｉ’線に沿った断面図である。図１にお
いて、１はマイクロ波電源、２はアイソレータ、３，６
はコーナ方形導波管、４は方向性結合器、５は自動イン
ピーダンス整合器、７はプラズマ室であって、従来例の
図４０と同様に構成される。１８は長尺スロット１８
ｂ，１８ｃを設けたプラズマ室結合用方形導波管、１９
は可動短絡板１９ａを備えた終端装置である。なお、図
２は図４１と同様であり、図１及び図２において、同一
の構成部分には同一の符号を付している。

【００２９】この第１の実施形態のプラズマ処理装置
は、長尺スロット１８ｂ，１８ｃを互いに、管軸方向に
マイクロ波の自由空間波長λ₀の（２ｎ−１）／４（こ
こで、ｎは自然数である。）だけずらせて配置し、かつ
適宜の間隔で、管軸方向に対して互いに平行に配置した
ことを特徴としている。

【００３０】図２に示すように、プラズマ室７において
は、方形導波管１８側の側壁７ａにプラズマ室７内と連
通する長尺の突出部７ｂが設けられ、この突出部７ｂを
方形導波管１８の片方のＥ面１８ａに対向させた状態で
配置されている。突出部７ｂには、その外周に第１の磁
界発生手段としての電磁石１０が設けられ、また、方形
導波管１８側に導波管１８の管軸方向に沿って延在する
細長い矩形状の窓部７ｃが設けられ、この窓部７ｃは石
英ガラス板からなるマイクロ波透過窓１１によりプラズ
マ室７内が真空封じされている。さらに、プラズマ室７
には排気口７ｄが設けられ、この排気口７ｄは真空ポン
プ（図示せず。）に接続されており、またプラズマ室７
の１つの壁部を気密に貫通させるようにプロセスガス導
入パイプ１２が取り付けられている。このプラズマ室７
内には、シート状の被処理物１３が巻かれたローラ１４
と、処理が終了した被処理物１３を巻き取る巻取りロー
ラ１５とが対向配置され、被処理物１３は、プラズマ処
理すべきその表面が窓部７ｃに対向するように配置され
ている。

【００３１】プラズマ室結合用方形導波管１８には、そ
のＥ面１８ａに管軸方向に沿って延在する長尺スロット
１８ｂ，１８ｃが設けられている。長尺スロット１８
ｂ，１８ｃは互いに、管軸方向にマイクロ波の自由空間
波長λ₀の（２ｎ−１）／４（ここで、ｎは自然数であ
る。）だけずらせて配置され、かつ適宜の間隔で平行に
配置されている。そして、プラズマ室７は、方形導波管
１８側の側壁７ａに管軸方向に沿って延在する窓部７ｃ
が設けられるが、この窓部７ｃは、上記に示したよう
に、１つのスロットの長さにλ₀（２ｎ−１）／４を加
えた長さとほぼ等しく設定される。ここで、結合用方形
導波管１８は、スロット１８ｂ，１８ｃをプラズマ室７
の窓部７ｃに対向させた状態で電気的に接続されてい
る。

【００３２】プラズマ室７と結合用方形導波管１８との
間には、第２の磁界発生手段として永久磁石１０ｃがス
ロット１８ｂ，１８ｃに沿ってＥ面１８ａの幅方向の中
央部に配置され、またこの永久磁石１０ｃを支持しつつ
永久磁石１０ｃの長手方向の周囲にマイクロ波導波路１
６ａ，１６ａ’を形成するアルミニウム、銅又はステン
レス等からなる矩形筒形状のマイクロ波導波路形成部材
１６が配置され、適宜の手段により固定されている。

【００３３】終端装置１９は、従来例に示すマイクロ波
吸収体から構成された終端装置の代わりに、可動短絡板
１９ａを備えているため、この可動短絡板１９ａ及び自
動インピーダンス整合器５を適宜に所定のインピーダン
スに調整することにより、方形導波管１８に導入された
マイクロ波を効率良くプラズマ室７に供給することがで
きる。

【００３４】以上のように構成されたプラズマ処理装置
において、マイクロ波電源１によって発生されたマイク
ロ波は、アイソレータ２とコーナ方形導波管３と方向性
結合器４と自動インピーダンス整合器５とコーナ方形導
波管６とを介して、方形導波管１８に導入され、当該マ
イクロ波は、スロット１８ｂ，１８ｃからマイクロ波導
波路１６ａ，１６ａ’、マイクロ波透過窓１１及び窓部
７ｃを介してプラズマ室７に放射される。

【００３５】本実施形態のプラズマ処理装置において
は、各スロット１８ｂ，１８ｃから放射されるマイクロ
波電界が図４３に示したように、マイクロ波の自由空間
波長λ₀の２分の１毎に強弱を有するために、スロット
１８ｂ，１８ｃを互いにその長手方向に沿って、すなわ
ち管軸方向に沿ってマイクロ波の自由空間波長λ₀の２
分の１だけずらすことにより、電界の強い箇所と弱い箇
所とがそれぞれ重ねられるように、２つのマイクロ波電
界が合成される。スロット１８ｂ，１８ｃを互いにずら
せる長さは、好ましくは（１／４）λ₀または（３／
４）λ₀が望ましい。もし、それ以上ずらせると、１つ
のスロット１８ｂ又は１８ｃのみによるマイクロ波電界
の分布が広くなる。すなわち、各スロット１８ｂ，１８
ｃの長手方向の両端部では、マイクロ波電界が合成され
ることなく、強弱を有したマイクロ波電界の分布にな
る。なお、各スロット１８ｂ，１８ｃの長手方向の長さ
は、ｎ（λ₀／２）（ここで、ｎは自然数である。）の
ｎ＝１以上の長さに設定され、好ましくは、ｎ＝２以上
の長さに設定することが好ましい。しかしながら、被処
理物１３の長さに対して例えばｎ＝４を超えるような大
きなｎに設定すると、マイクロ波電界の減衰がスロット
１８ｂ，１８ｃの長手方向に大きくなる。

【００３６】スロット１８ｂ，１８ｃによる長さＣＤの
スロットから放射されるマイクロ波電界の分布は図３の
実線で示されるようになり、電界の強弱の大きさがより
緩和されて、ほぼ一定の電界強度が得られる。なお、図
３に示す点線３０１，３０２はそれぞれ、スロット１８
ｂ，１８ｃから放射されるそれぞれのマイクロ波電界の
分布を示している。また、インピーダンスを調整するこ
とができる終端装置１９を用いる本実施形態において
は、終端装置１９で反射されたマイクロ波もプラズマ室
７に導入することができるので、ダミーロードである終
端装置９を用いる従来例の場合に比較して、大きな電界
強度を得ることができ、従って、電界強度が向上され
る。それ故、より均一でかつ密度の高いプラズマを生成
することができる。また、電力の使用効率を従来例に比
較して改善することができる。

【００３７】＜第２の実施形態＞図４は、本発明に係る
第２の実施形態を示すプラズマ処理装置の全体構成図で
あり、図５は、図４のＩ−Ｉ’線に沿った断面図であ
る。図４において、１，１’はマイクロ波電源、２，
２’はアイソレ−タ、３，３’はコーナ方形導波管、
４，４’は方向性結合器、５，５’は自動インピーダン
ス整合器、７はプラズマ室であって、図１及び図４０と
同様に構成される。また、１９，１９’は終端装置、２
８，２８’はそれぞれ長尺スロット２８ｂ，２８ｂ’を
設けたプラズマ室結合用方形導波管である。また、図５
において、プラズマ室結合用方形導波管２８，２８’以
外は図４１と同様であり、図４及び図５において同一の
構成部分には同一の符号を付している。

【００３８】図４に示すように、マイクロ波電源１’と
アイソレ−タ２’とコーナ方形導波管３’と方向性結合
器４’と自動インピーダンス整合器５’とプラズマ室結
合用方形導波管２８ｂ’と終端装置１９’とは、マイク
ロ波電源１とアイソレ−タ２とコーナ方形導波管３と方
向性結合器４と自動インピーダンス整合器５とプラズマ
室結合用方形導波管２８ｂと終端装置１９と同様に、縦
続に連結される。

【００３９】方形導波管２８，２８’は互いに並べて配
置されており、それらの方形導波管２８，２８’の各Ｅ
面２８ａ，２８ａ’に管軸方向に沿ってそれぞれスロッ
ト２８ｂ，２８ｂ’が設けられており、スロット２８
ｂ，２８ｂ’は互いに管軸方向にマイクロ波の自由空間
波長λ₀の１／４または３／４ずらせて配置され、かつ
適宜の間隔で平行に配置されている。また、方形導波管
２８，２８’は、その一端にマイクロ波を供給する方向
が異なるように、それぞれマイクロ波電源１，１’、ア
イソレ−タ２，２’、コーナ方形導波管３，３’、方向
性結合器４，４’、自動インピーダンス整合器５，５’
がＩ−Ｉ’線に対し対称に設けられている。すなわち、
方形導波管２８には図４の図上左側端部からマイクロ波
が供給される一方、方形導波管２８’には図４の図上右
側端部からマイクロ波が供給される。

【００４０】本実施形態のプラズマ処理装置において、
スロット２８ｂから放射されるマイクロ波電界の分布は
図４３のパターンで示され、またスロット２８ｂ’から
放射されるマイクロ波電界の分布は図４３に示されるパ
ターンの逆パターンとなるので、マイクロ波の自由空間
波長λ₀の１／４または３／４の長さだけずらせること
により、第１の実施形態と同様に、電界の強い箇所と弱
い箇所とがそれぞれ重ねられるように、２つのマイクロ
波電界が合成される。

【００４１】本実施形態のプラズマ処理装置において、
スロット２８ｂ，２８ｂ’から放射されるマイクロ波電
界の分布は、図６の実線で示されるようになり、マイク
ロ波合成電界の分布がスロットの長手方向の全体に亘っ
てより均一となり、その均一性が向上される。なお、図
６に示す点線３１１，３１２はそれぞれ、スロット２８
ｂ，２８ｂ’から放射されるそれぞれのマイクロ波電界
の分布を示している。

【００４２】＜第３の実施形態＞図７は、本発明に係る
第３の実施形態を示すプラズマ処理装置の全体構成図で
あり、第３の実施形態は、２つのプラズマ室結合用方形
導波管３８，３８’にそれぞれスロットアレイ８０ｂ，
８０ｂ’を設けた以外は第２の実施形態を示す図５と同
様に構成される。図７において、図１及び図４と同一の
構成部分には同一の符号を付している。

【００４３】図８に示されているように、スロットアレ
イ８０ｂ，８０ｂ’はそれぞれ、プラズマ室結合用方形
導波管３８，３８’の各Ｅ面３８ａ，３８ａ’に管軸に
沿って設けられ、管軸方向に沿って伸びる小さな複数個
のサブスロット８０ｓを集合して直線上に配列させてな
る。この各サブスロット８０ｓの長手方向の長さはマイ
クロ波の自由空間波長λ₀の２分の１とし、各サブスロ
ット８０ｓを方形導波管３８，３８’内のマイクロ波の
管内波長λｇの２分の１の間隔で配置されており、スロ
ットアレイ８０ｂ，８０ｂ’は互いに適宜の間隔で平行
に配置され、かつ管軸方向に沿ってマイクロ波の自由空
間波長λ₀の１／４または３／４ずらせて配置されてい
る。ここで、λｇ＞λ₀である。

【００４４】本実施形態のプラズマ処理装置において、
終端装置１９，１９’の可動短絡板１９ａ，１９ａ’を
管軸方向に動かすことにより方形導波管３８，３８’内
に生じる電圧定在波の山の中央部を、スロットアレイ８
０ｂ，８０ｂ’の１つのサブスロット８０ｓの長手方向
の中央部にそれぞれ一致させると、マイクロ波がスロッ
トアレイ８０ｂ，８０ｂ’から効率良くプラズマ室７に
向かって放射されるとともに、スロットアレイ８０ｂ，
８０ｂ’の各サブスロット８０ｓから放射されるマイク
ロ波電界のピークがほぼ一定になるが、１つのスロット
アレイ８０ｂ又は８０ｂ’では、放射されるマイクロ波
電界がマイクロ波の自由空間波長λ₀の２分の１毎に強
弱を有するために、その長さ分だけずらせることによ
り、電界の強い箇所と弱い箇所とがそれぞれ重ねられる
ように、２つのマイクロ波電界が合成される。

【００４５】各スロットアレイ８０ｂ，８０ｂ’から放
射されるそれぞれのマイクロ波の電界分布はそれぞれ図
９の点線３２１，３２２に示すようになり、したがっ
て、２つのアレイ８０ｂ，８０ｂ’による長さＣＤのス
ロットから放射されるマイクロ波電界の分布は、図９の
実線に示すようにスロットアレイ８０ｂ，８０ｂ’の長
手方向の全体に亘ってほぼ均一になる。このマイクロ波
合成電界を用いてプラズマを発生させると、管軸方向に
対するプラスマ密度の強弱が緩和され、より均一度の高
いプラズマ生成が可能となる。

【００４６】＜第４の実施形態＞図１０は、本発明に係
る第４の実施形態を示すプラズマ処理装置の全体構成図
であり、１つのプラズマ室結合用方形導波管４８に１つ
のスロットアレイ８０ｂを設けた以外は第１の実施形態
を示す図１と同様に構成される。図１０において、図１
と同一の構成部分には同一の符号を付している。

【００４７】本実施形態において用いるスロットアレイ
８０ｂは、図８に示されたスロットアレイ８０ｂと全く
同じであり、図８と同様に、各サブスロット８０ｓの長
手方向の長さはマイクロ波の自由空間波長λ₀の２分の
１とし、各サブスロット８０ｓをプラズマ室結合用方形
導波管３８内のマイクロ波の管内波長λｇの２分の１の
間隔で配置されている。

【００４８】本実施形態のプラズマ処理装置において、
終端装置１９の可動短絡板１９ａを管軸方向に動かすこ
とにより、方形導波管４８に生じる電圧定在波の山の中
央部を、スロットアレイ８０ｂの各サブスロット８０ｓ
の長手方向の中央にそれぞれ一致させると、マイクロ波
がスロットアレイ８０ｂからプラズマ室７に向かって効
率良く放射されると共に、スロットアレイ８０ｂの各サ
ブスロット８０ｓから放射されるマイクロ波電界のピー
クがほぼ一定になる。

【００４９】スロットアレイ８０ｂから放射されるマイ
クロ波の電界分布は図１１の点線に示すように、スロッ
トアレイ８０ｂの全長に亘って、管軸方向に対する電界
の強弱の大きさが緩和される。このマイクロ波合成電界
を用いて、例えばガス圧が比較的低い状態でプラズマを
発生させると、プラズマ密度分布は図１１の実線に示す
ようになり、電界の強弱があるにも拘らず均一性の良い
プラズマが生成される。

【００５０】＜第５の実施形態＞図１２は、本発明に係
る第５の実施形態を示す全体構成図であり、図１３は図
１のＩ−Ｉ’線に沿った部分断面図である。図１２にお
いて、１はマイクロ波電源、２はアイソレータ、３，６
はコーナ方形導波管、４は方向性結合器、５は自動イン
ピーダンス整合器、７はプラズマ室、１９は終端装置で
あって、これらの構成要素は第１の実施形態を示す図１
と同様に構成される。また、５８は、長尺スロット５８
ｂをそのＥ面５８ａに設けたプラズマ室結合用方形導波
管である。また、図１３において、２６はマイクロ波導
波路２６ａを有するマイクロ波導波路形成部材、２７は
マイクロ波導波路２６ａに挿入した固体の誘電体であ
り、図１２及び図１３において、図１と図２と同一の構
成部分には同一の符号を付している。

【００５１】本実施形態においては、マイクロ波導波路
形成部材２６は、銅又はアルミニウム等の良導電性金属
からなり、プラズマ室７と方形導波管５８とを電気的に
接続しており、その断面は細長い矩形形状で、スロット
５８ｂと同一形状となるように構成されている。

【００５２】図１４は、図１２のＴ−Ｔ’線に沿った部
分断面図であり、マイクロ波導波路形成部材２６のマイ
クロ波導波路２６ａには、例えば直方体状の誘電体２７
が挿入されており、誘電体２７は、マイクロ波を吸収し
ない物質である、例えば、セラミックス又は合成樹脂に
てなる。この誘電体２７としてマイクロ波を吸収しない
物質を選択することにより、マイクロ波は誘電体で一部
は反射し、残りは誘電体中を透過してプラズマ室７の窓
部７ｃに至る。

【００５３】本実施形態のプラズマ処理装置において、
方形導波管５８の終端側すなわちマイクロ波電界の強い
位置に誘電体２７を挿入することにより、マイクロ波Ｗ
２は誘電体で反射されマイクロ波Ｗ２１となり、残りは
透過してマイクロ波Ｗ２２となる。マイクロ波Ｗ２１
は、プラズマ室７内におけるマイクロ波電界の元々弱い
部分を強めるのに作用し、逆にマイクロ波Ｗ２２はマイ
クロ波Ｗ２より電力が減衰しているので、プラズマ室７
内におけるマイクロ波電界の元々強い部分を弱めるのに
作用する。マイクロ波Ｗ３に関しても同様で、誘電体２
７にて反射されたマイクロ波Ｗ３１は可動短絡板１９ａ
で反射され、最終的にプラズマ室７へと供給される。一
方、誘電体２７中を透過したマイクロ波Ｗ３２は、マイ
クロ波Ｗ２２と同様にして電力が減衰しているので、マ
イクロ波電界の元々強い部分を弱めるのに作用する。

【００５４】スロット５８ｂから放射されるマイクロ波
電界強度分布は、図１５に示されるように、プラズマ室
７の長手方向に亘りほぼ均一な分布になるので、マイク
ロ波の電界強度分布の均一性がより改善され、これによ
り、密度の高いプラズマが生成される。

【００５５】図１６及び図１７に示す誘電体２７ａ，２
７ｂは、誘電体２７の形状に変化を持たせたもので、マ
イクロ波電界の強い部分から弱い部分にかけて、その厚
さを徐々に減らすことによりマイクロ波電界分布の均一
化を図るものである。すなわち、図１６においては、誘
電体２７ａの断面形状は、方形導波管５８側の幅Ｌ１ａ
と、プラズマ室７側の幅Ｌ１（＞Ｌ１ａ）と、厚さＬ２
とを有する。また、図１７においては、誘電体２７ｂの
断面形状は、最大の厚さＬ２（＝Ｌ２ａ＋Ｌ２ｂ）と最
大の幅Ｌ１とを有し、誘電体２７ｂの厚さは、方形導波
管５８側の厚さＬ２ａの部分でその長さが０からＬ１ま
で変化される。

【００５６】図１８に示す誘電体２７ｃは寸法を規定し
たものであって、幅Ｌ１と厚さＬ２とを有する。プラズ
マ室７へ放射されるマイクロ波の電界強度は、図４３に
示すように、マイクロ波の自由空間波長λ₀の２分の１
に対応した強弱を有している。したがって、誘電体２７
ｃのスロット５８ｂの長手方向に沿った長さＬ１をマイ
クロ波の自由空間波長λ₀のｎ／２（ここで、ｎは自然
数である。）に設定することにより、プラズマ室７側の
空間との整合が良くなり、マイクロ波の供給効率を高め
ると共に、プラズマ室７へ放射されるマイクロ波の電界
分布の乱れを最小にすることができる。

【００５７】さらに、誘電体２７ｃの厚さＬ２とマイク
ロ波の透過率との関係を示す図１９に基づいて、例え
ば、マイクロ波電界の強い部分から弱い部分にかけて、
マイクロ波導波路２６ａへの誘電体の挿入長Ｌ２を減少
又は増大させることにより、マイクロ波の透過率を調節
すると、プラズマ室７の長手方向に亘る電界分布の均一
化が図れる。すなわち、マイクロ波の電界が比較的強い
領域では、誘電体２７ｃの透過率を小さくする一方、マ
イクロ波の電界が比較的弱い領域では、誘電体２７ｃの
透過率を大きくするように、挿入長Ｌ２を選択設定す
る。言い換えれば、プラズマ室７の長手方向に亘る電界
分布を均一にするように、誘電体２７ｃの透過率を調整
することにより、挿入長Ｌ２を設定する。

【００５８】誘電体２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃによ
りマイクロ波の反射を増やす場合は、誘電体媒質中の特
性インピーダンスは比誘電率ε_rにより決まり、真空中
の値の１／｛（ε_r）^1/2｝倍となるので、比誘電率ε_r
が大きい物質を選べば良い。この場合、例えば、アルミ
ナ等のセラミックを用いると良い。一方、誘電体２７，
２７ａ，２７ｂ，２７ｃによるマイクロ波の反射を少な
く抑える場合は、誘電率ε_rが小さい物質を選べば良
い。例えば、ポリエチレンまたはテフロン等の合成樹脂
を用いると良い。合成樹脂の場合は、加工が容易である
ので任意の形状を得ることができる利点がある。

【００５９】＜第６の実施形態＞図２０は、本発明に係
る第６の実施形態を示す全体構成図であり、図２１は図
２０のＴ−Ｔ’線に沿った部分断面図である。図２０に
おいて、１はマイクロ波電源、２はアイソレータ、３，
６はコーナ方形導波管、４は方向性結合器、５は自動イ
ンピーダンス整合器、７はプラズマ室、５８はプラズマ
室結合用方形導波管、１９は終端装置であり、これらの
構成要素は第５の実施形態を示す図１２と同様に構成さ
れる。図２０において、９１は、可動短絡板１９ａを方
形導波管５８の管軸方向に往復運動するように駆動させ
る短絡板駆動装置である。

【００６０】短絡板駆動装置９１は、円板９１ａの中心
において軸１１０で軸支されかつステッピングモータ等
で矢印１００の回転方向で回転される円板９１ａと、円
板９１ａの中心から離れた縁端部において軸１１１によ
って回転可能に駆動棒９１ｂの一端が軸支された駆動棒
９１ｂとを備え、ここで、駆動棒９１ｂの他端は可動短
絡板１９ａの中央部に連結される。上記ステッピングモ
ータの回転、すなわち円板９１ａの回転をパーソナルコ
ンピュータ（図示せず。）で外部制御することにより、
可動短絡板１９ａを自動的に、しかも周期的または非周
期的にかつ２００で示す管軸方向に沿って往復移動させ
ることができる。

【００６１】本実施形態のプラズマ処理装置において、
図２１に示すように、可動短絡板１９ａを管軸方向に沿
って移動させることにより、方形導波管５８内の定在波
もそれに連れて移動するので、可動短絡板１９ａを管軸
方向に沿って周期的に往復運動させることにより、定在
波Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ２，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…と移
動することになる。図２１において、定在波Ｗ１は一点
鎖線で示され、定在波Ｗ２は点線で示され、定在波Ｗ３
は実線で示されている。本実施形態においては、スロッ
ト８ｂから放射されるマイクロ波電界の強い部分を管軸
方向に沿って前後移動させることにより、被処理物１３
の各部に対して見掛け上、実質的に均一にプラズマを照
射することができる。

【００６２】スロット５８ｂから放射されるマイクロ波
電界によるプラズマ密度分布は、図２２の実線で示され
るように、プラズマ室７の長手方向に亘りさらに均一な
分布になる。なお、図２２に示す点線は、各時刻ｔ１，
ｔ２でのプラズマ密度分布を示している。

【００６３】本実施形態において、可動短絡板１９ａの
移動距離は、少なくとも方形導波管５８の管内波長λｇ
の１／２程度に設定し、その間を連続的に移動させるこ
とが望ましい。可動短絡板１９ａの移動周期として、例
えばシート状の被処理物１３の処理時間の１０分の１以
下の時間に設定すると良い。

【００６４】＜第７の実施形態＞図２３は、本発明に係
る第７の実施形態を示し、第５の実施形態を示す図１２
のＩ−Ｉ’線に相当する線に沿った部分断面図であり、
図２４は図１２のＴ−Ｔ’線に相当する線に沿った断面
図である。図２３及び図２４において、２２は可動スロ
ット板、２３ａ，２３ｂはベアリング、２４ａ，２４
ｂ，２４ｃ，２４ｄは撓み導体、９２は可動スロット板
２２を駆動させるスロット板駆動装置である。図２３及
び図２４において、図１２及び図１３と同一の構成部分
には同一の符号を付している。

【００６５】可動スロット板２２は、アルミニウム、
銅、ステンレス等の良導電性金属からなり、長尺スロッ
ト５８ｂとマイクロ波透過窓１１の間の空間に設けら
れ、可動スロット板２２の上部及び下部に配置されたベ
アリング２３ａ，２３ｂ並びに、可動スロット板２２の
側面部に配置された撓み導体２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，
２４ｄにより、周期的または非周期的に管軸方向に沿っ
て移動可能に設けられる。この可動スロット板２２に
は、管軸方向に沿った長さがスロット５８ｂの長さより
も例えばλ₀／２だけ短くかつこのスロット５８ｂの幅
と等しい幅寸法の矩形の開口部２２ａが形成されてお
り、長尺スロット５８ｂとマイクロ波導波路２６ａと開
口部２２ａとは、マイクロ波が方形導波管５８からプラ
ズマ室７側へと伝搬する導波路を形成している。しか
も、プラズマ室７とマイクロ波導波路形成部材２６と
は、撓み導体２４ａ乃至２４ｄにより電気的に接続され
ている。また、管軸方向に沿って滑らかに移動できるよ
うに、ベアリング２３ａ，２３ｂが設けられている。な
お、マイクロ波導波路形成部材２６は、プラズマ室７と
方形導波管５８とを電気的に接続している。

【００６６】スロット板駆動装置９２は、円板９２ａの
中心において軸１１０で軸支されかつステッピングモー
タ等で矢印１００の回転方向で回転される円板９２ａ
と、円板９２ａの中心から離れた縁端部において軸１１
１によって回転可能に駆動棒９２ｂの一端が軸支された
駆動棒９２ｂとを備え、ここで、駆動棒９２ｂの他端は
可動短絡板１９ａの中央部に連結される。上記ステッピ
ングモータの回転、すなわち円板９２ａの回転をパーソ
ナルコンピュータ（図示せず。）で外部制御することに
より、可動短絡板１９ａを自動的に、しかも周期的また
は非周期的に、２００で示す管軸方向に沿って往復移動
させることができる。

【００６７】本実施形態のプラズマ処理装置において、
図２５に示すように、可動スロット板２２を、方形導波
管５８の管軸方向に沿って移動させることにより、長尺
スロット５８ｂから放射されるマイクロ波電界もそれに
連れて移動するので、可動スロット板２２を管軸方向に
沿って周期的に往復運動させることにより、可動スロッ
ト板２２の位置が時刻ｔ１，時刻ｔ２，時刻ｔ３，時刻
１，時刻ｔ２，時刻ｔ３，…の各位置となるように移動
することになる。すなわち、長尺スロット５８ｂから放
射されるマイクロ波電界の強い部分を管軸方向に沿って
前後移動させることにより、被処理物１３の各部に見掛
け上、実質的に均一にプラズマを照射することができ
る。

【００６８】スロット５８ｂから放射されるマイクロ波
電界によるプラズマ密度分布は、第６の実施形態で示し
た図２２の実線で示されるように、プラズマ室７の長手
方向に亘りさらに均一な分布になる。

【００６９】＜第８の実施形態＞図２６は、本発明に係
る第８の実施形態を示し、第５の実施形態を示す図１２
のＴ−Ｔ’線に相当する線に沿った部分断面図であり、
１０ａ，１０ｂはそれぞれ磁界発生装置である。

【００７０】磁界発生装置１０ａ，１０ｂはそれぞれ、
電源（図示せず。）に接続された、空心コイルより成
り、その中心軸を互いに角度θ（ｒａｄ）ずらした位置
関係で、マイクロ波透過窓１１付近で磁界を発生するよ
うに、プラズマ室７と方形導波管５８との間の連結部の
回りに配置されている。この磁界発生装置１０ａ，１０
ｂは詳細後述するように発散磁界発生手段を構成してい
る。

【００７１】本実施形態のプラズマ処理装置において、
磁界発生装置１０ａ，１０ｂにそれぞれ互いに９０°だ
け位相が異なる半波整流された電流を流すことにより、
その大きさは一定であって、磁力線が実線Ｈ１から点線
Ｈ２へと連続的に向きを変える振動磁界を得ることがで
きる。プラズマ中の電子やイオンはこの磁力線に拘束さ
れるようにして被処理物１３へと照射される。すなわ
ち、磁力線を時間的及び空間的に変動させることによ
り、不均一なプラズマを被処理物１３上に平均的に等し
い照射量となるように掃射して、プラズマ処理の均一性
を向上することができる。

【００７２】スロット５８ｂから放射されるマイクロ波
電界によるプラズマ密度分布は、第６の実施形態で示し
た図２２の実線で示されるように、プラズマ室７の長手
方向に亘りさらに均一な分布になる。

【００７３】磁界発生装置１０ａ，１０ｂの中心軸の成
す角度θは、スロット５８ｂからプラズマ室７へ放射さ
れるマイクロ波電界の定在波の山谷の間隔がλ₀／４で
あることを考慮すると、ほぼ（λ₀／２）ｄに設定すれ
ば良い。ここで、ｄはマイクロ波透過窓１１から被処理
物１３までの距離であり、λ₀はマイクロ波の自由空間
波長である。

【００７４】＜第９の実施形態＞図２７は、本発明に係
る第９の実施形態であり、第２の実施形態と第５の実施
形態５を組み合わせた実施形態を示すプラズマ処理装置
の概略構成図である。

【００７５】図２７において、７はプラズマ室で、５
８，５８’はプラズマ室結合用方形導波管で、そのＥ面
５８ａ，５８ａ’に管軸方向に伸びる１つの長尺スロッ
ト５８ｂ，５８ｂ’がそれぞれ設けられている。この長
尺スロット５８ｂ，５８ｂ’は互いに適宜の間隔で平行
に配置され、かつ管軸方向にマイクロ波の自由空間波長
λの１／４または３／４ずらせて配置されている。ま
た、上記方形導波管５８，５８’は、その一端にマイク
ロ波を供給する方向が異なるように、例えば図２７に示
すように、上側の方形導波管５８には紙面手前から裏側
へ、下側の方形導波管５８’にはその逆方向へマイクロ
波が伝搬するように、マイクロ波電源（図示せず。）に
それぞれ接続されている。

【００７６】また、上記方形導波管５８，５８’の他端
には、図４の第２の実施形態と同様に、短絡板を備えた
終端装置が接続されており、上記各方形導波管５８，５
８’とマイクロ波電源との間に設けた自動インピーダン
ス整合器と、上記短絡板とを調整することにより、マイ
クロ波をプラズマ室７へ効率よく供給することができ
る。

【００７７】マイクロ波導波路形成部材３６によりそれ
ぞれ形成されたマイクロ波導波路３６ａ，３６ａ’は、
上記方形導波管５８，５８’とプラズマ室７を電気的に
接続しており、その断面は細長い矩形状で、スロット５
８ｂ，５８ｂ’と同一形状となるように構成されてい
る。

【００７８】図２８は図２７のＴ１−Ｔ１’線に沿った
断面図を示し、図２９は図２７のＴ２−Ｔ２’線に沿っ
た断面図を示す。本実施形態においては、上記各マイク
ロ波導波路３６ａ，３６ａ’内には、それぞれマイクロ
波の放射電界が相対的に強くなる上記方形導波管５８の
終端側に、固体の誘電体２７，２７’が挿入されてい
る。上記誘電体２７，２７’として、上述のように、マ
イクロ波を吸収しない物質を選ぶことにより、マイクロ
波は誘電体２７，２７’にてその一部は反射し、残りは
誘電体２７，２７’中を透過してプラズマ室７の窓部７
ｃに至る。

【００７９】プラズマ室結合用方形導波管５８，５８’
の内部をマイクロ波は斜めに伝搬しているため、プラズ
マ室７内のマイクロ波の放射電界は上記方形導波管５
８，５８’の終端側が強い分布になっている。マイクロ
波電界の強い位置に誘電体２７，２７’を挿入すること
で生じる効果を、上側のマイクロ波導波路３６ａと下側
のマイクロ波導波路３６ａ’について別々に述べる。

【００８０】上側のマイクロ波導波路３６ａで、図２８
に示すように、マイクロ波Ｗ２は誘電体で反射されマイ
クロ波Ｗ２１となり、残りは透過してマイクロ波Ｗ２２
となる。マイクロ波Ｗ２１は、プラズマ室７内における
マイクロ波の元々弱い部分を強めるのに作用し、逆にマ
イクロ波Ｗ２２はマイクロ波Ｗ２より電力が減衰してい
るので、プラズマ室７内におけるマイクロ波の元々強い
部分を弱めるのに作用する。マイクロ波Ｗ３に関しても
同様で、誘電体２７にて反射されたマイクロ波Ｗ３１は
上記方形導波管５８の終端部で可動短絡板にて反射さ
れ、最終的にプラズマ室７へと供給される。一方、誘電
体２７中を透過したマイクロ波Ｗ３２は、上記マイクロ
波Ｗ２２と同様にして電力が減衰しているので、マイク
ロ波の元々強い部分を弱めるのに作用する。従って、プ
ラズマ室７に放射されるマイクロ波の電界分布は、誘電
体２７を挿入しない場合と比較してより均一化され、図
３０の点線にて示す分布となる。

【００８１】下側のマイクロ波導波路３６ａ’で、図２
９に示すように、マイクロ波Ｗ２’は誘電体で反射され
マイクロ波Ｗ２１’となり、残りは透過してマイクロ波
Ｗ２２’となる。マイクロ波Ｗ２１’は、プラズマ室７
内におけるマイクロ波の元々弱い部分を強めるのに作用
し、逆にマイクロ波Ｗ２２’はマイクロ波Ｗ２’より電
力が減衰しているので、プラズマ室７内におけるマイク
ロ波の元々強い部分を弱めるのに作用する。マイクロ波
Ｗ３’に関しても同様で、誘電体２７’にて反射された
マイクロ波Ｗ３１’は上記方形導波管５８’の終端部で
可動短絡板にて反射され、最終的にプラズマ室へと供給
される。一方、誘電体２７’中を透過したマイクロ波Ｗ
３２’は、上記マイクロ波Ｗ２２’と同様にして電力が
減衰しているので、マイクロ波の元々強い部分を弱める
のに作用する。従って、プラズマ室７に放射されるマイ
クロ波の電界分布は、誘電体２７’を挿入しない場合と
比較してより均一化され、図３０の一点鎖線にて示す分
布となる。

【００８２】さらに、上記方形導波管５８，５８’にそ
れぞれ設けたスロット５８ｂ，５８ｂ’は互いに管軸方
向に１／４λあるいは３／４λずれているので、結果と
してのマイクロ波の電界分布は、図３０の実線に示すよ
うに、管軸方向に実質的に均一な分布となる。

【００８３】＜第１０の実施形態＞図３１は、本発明に
係る第１０の実施形態であり、第２の実施形態と第８の
実施形態とを組み合わせた実施形態を示す概略構成図で
ある。１０ａ，１０ｂで示されている磁界発生装置を除
くと、方形導波管５８，５８’、マイクロ波導波路形成
部材３６、プラズマ室７の構成は、第２の実施形態と同
様である。図３２及び図３３はそれぞれ、図３１のＴ１
−Ｔ１’線に沿った断面図及び図３１のＴ２−Ｔ２’線
に沿った断面図を示す。

【００８４】磁界発生装置１０ａ、１０ｂはそれぞれ電
源に接続された、空心コイルより成り、互いにθ（ｒａ
ｄ）だけ交差させた状態で、上記マイクロ波導波路１６
ａ，１６ａ’を囲むように設けられている。例えば、磁
界発生装置１０ａと１０ｂには、互いに９０°位相の異
なる半波整流された電流を流すことで、その大きさは一
定で、磁力線が実線Ｈ１から点線Ｈ２へと連続的に向き
を変える磁界すなわち振動磁界を、プラズマ室７の窓部
７ｃと被処理物１３の間の空間に発生することができ
る。プラズマ中の電子やイオンはこの磁力線に拘束され
るようにして被処理物１３へと照射される。すなわち、
磁力線を時間的および空間的に変動させることにより、
不均一なプラズマを処理基板上に平均的に等しい照射量
となるように掃射して、プラズマ処理の均一性を向上す
ることができる。

【００８５】長尺スロット５８ｂ，５８ｂ’からプラズ
マ室７へ放射されるマイクロ波の放射電界の山谷の間隔
がλ₀／４であることを考慮すると、上記マイクロ波の
放射電界により生ずるプラズマ密度の濃淡を、上記磁界
発生装置１０ａ，１０ｂによる振動磁界の作用により、
互いに補い合うためには、好ましくは、磁界発生装置１
０ａ，１０ｂの中心軸の成す角度θ（ｒａｄ）は、次の
関係式を満足するように設定される。

【００８６】

【数１】ｄθ≒λ₀／２

【００８７】ここで、ｄは、マイクロ波透過窓１１から
被処理物１３までの距離、λ₀はマイクロ波の自由空間
波長である。

【００８８】図３４には、上側の方形導波管５８のスロ
ット５８ｂから放射されたマイクロ波と振動磁界により
得られるプラズマ密度分布を点線で、下側の方形導波管
５８’のスロット５８ｂ’から放射されたマイクロ波と
振動磁界により得られるプラズマ密度分布を一点鎖線で
示す。さらに、２本のスロット５８ｂ，５８ｂ’を用い
た本実施形態の結果として得られるプラズマ密度の分布
を実線で示す。図３４から明らかなように、プラズマ室
７の長手方向に対して均一なプラズマ密度分布を得るこ
とができる。

【００８９】＜第１１の実施形態＞図３５は、本発明に
係る第１１の実施形態であって、第２の実施形態と第５
の実施形態と第８の実施形態とを組み合わせた実施形態
を示すプラズマ処理装置の概略構成図である。

【００９０】マイクロ波導波路形成部材３６は、プラズ
マ室結合用方形導波管５８，５８’とプラズマ室７を電
気的に接続しており、その断面は細長い矩形状で、スロ
ット５８ｂ，５８ｂ’と同一形状となるように構成され
ている。

【００９１】マイクロ波導波路３６ａ，３６ａ’内に
は、それぞれマイクロ波の放射電界が相対的に強くなる
上記方形導波管５８，５８’の終端側に、固体の誘電体
２７，２７’が挿入されている。上記誘電体２７，２
７’の構成および配設方法は第５の実施形態と同様であ
る。

【００９２】磁界発生装置１０ａ，１０ｂはそれぞれ電
源に接続された空心コイルより成り、それらの装置１０
ａ，１０ｂの中心軸が互いにθ（ｒａｄ）だけ交差させ
た状態で、上記マイクロ波導波路１６ａ，１６ａ’を囲
むように構成されている。上記磁界発生装置１０ａ，１
０ｂは、プラズマ密度分布を均一化するのに用いられ
る。プラズマ密度の均一化の原理及び、均一化に有効な
角度θ（ｒａｄ）の設定方法は第８の実施形態と同様で
ある。

【００９３】本実施形態により得られるプラズマ密度分
布は図３４の実線で示される分布と同様になり、均一性
が良いプラズマ密度分布が得られる。

【００９４】＜第１２の実施形態＞図３６は、本発明に
係る第１２の実施形態であり、第５の実施形態と第８の
実施形態とを組み合わせた実施形態を示す、プラズマ室
７とプラズマ室結合用方形導波管５８の縦断面図であ
る。

【００９５】図３６において、プラズマ室結合用方形導
波管５８には、マイクロ波電源からアイソレ−タ、方向
性結合器、自動インピーダンス整合器、コーナ方形導波
管を通り、マイクロ波が導入されている。また、上記方
形導波管５８の終端は可動短絡板を備えた終端装置が取
り付けられている。この第１２の実施形態のマイクロ波
立体回路は、第１の実施形態を示す図１と同一の構成を
有する。

【００９６】マイクロ波導波路形成部材３６は、上記方
形導波管５８とプラズマ室７とを電気的に接続してお
り、その断面は細長い矩形状で、スロット５８ｂと同一
形状となるように構成されている。

【００９７】図３７は、図３６のＴ−Ｔ’線に沿った断
面図である。上記マイクロ波導波路３６ａ内には、プラ
ズマ室７側へのマイクロ波の放射電界強度が強い部分、
すなわち上記方形導波管５８の終端側に固体の誘電体２
７が挿入されている。上記誘電体２７として、上述のよ
うに、マイクロ波を吸収しない物質を選ぶことにより、
マイクロ波は誘電体にてその一部は反射し、残りは誘電
体中を透過してプラズマ室の窓部７ｃに至る。従って、
上記誘電体２７は、プラズマ室７内におけるマイクロ波
の元々弱い部分を強め、マイクロ波の元々強い部分を弱
めるのに作用する。誘電体２７の挿入による、プラズマ
室７内のマイクロ波電界強度分布を均一化する原理は、
第５の実施形態と同様である。

【００９８】磁界発生装置１０ａ，１０ｂはそれぞれ電
源に接続された、空心コイルより成り、それらの装置１
０ａ，１０ｂの中心軸を互いにθ（ｒａｄ）だけ交差さ
せた状態で、上記マイクロ波導波路１６ａの外周に設け
られている。例えば、磁界発生装置１０ａと１０ｂに、
第８の実施形態にて明示した互いに９０°位相の異なる
半波整流された電流を流すことで、その大きさは一定
で、磁力線が点線Ｈ１から点線Ｈ２へと連続的に向きを
変える磁界すなわち振動磁界を、プラズマ室７の窓部７
ｃと被処理物１３の間の空間に発生することができる。
プラズマ中の電子やイオンはこの磁力線に拘束されるよ
うにして被処理物１３へと照射される。すなわち、磁力
線を時間的および空間的に変動させることにより、不均
一なプラズマを処理基板上に平均的に等しい照射量とな
るように掃射して、プラズマ処理の均一性を向上するこ
とができる。

【００９９】図３８に、プラズマ室７へ放射されるマイ
クロ波の電界強度を示す。図３８に示すように、スロッ
ト５８ｂからプラズマ室７へ放射されるマイクロ波の放
射電界の山谷の間隔がλ₀／４であることを考慮する
と、上記マイクロ波の放射電界により生ずるプラズマ密
度の濃淡を、上記磁界発生装置１０ａ，１０ｂによる振
動磁界の作用により、互いに補い合うためには、好まし
くは、磁界発生装置１０ａ，１０ｂの中心軸の成す角度
θ（ｒａｄ）を、次の関係式を満足するように設定す
る。

【０１００】

【数２】ｄθ≒λ₀／２

【０１０１】ここで、ｄはマイクロ波透過窓１１から被
処理物１３までの距離であり、λ₀はマイクロ波の自由
空間波長である。

【０１０２】図３７の磁界Ｈ１およびＨ２により、被処
理物１３上でのプラズマ密度分布はそれぞれ、図３９の
点線および一点鎖線にてそれぞれ示ようになる。以上よ
り、連続的に磁力線の向きが変わる振動磁界とすること
により、得られるプラズマ密度分布を実線で示すように
平坦化することができる。従って、被処理物１３の全領
域に渡りプラズマ密度分布を均一にすることができる。

【０１０３】＜その他の実施形態＞上記の第１の実施形
態においては、方形導波管１８の一端にマイクロ波を供
給したが、本発明はこれに限らず、この方形導波管１８
の他端に接続されている終端装置１９を取り外し、この
他端にも別のマイクロ波電源等を接続することにより、
マイクロ波を供給してプラズマ室結合用方形導波管１８
の両端にマイクロ波を供給してもよい。この場合におい
て、第２の実施形態と同様の作用効果が得られる。

【０１０４】上記の第１及び第２の実施形態では、１つ
の方形導波管１８又は２つの方形導波管２８，２８’に
それぞれ、２つの長尺スロット１８ｂ，１８ｃ又は２８
ｂ，２８ｂ’を形成しているが、本発明はこれに限ら
ず、３つ以上の長尺スロットを形成してもよい。この場
合、隣り合う長尺スロットを互いに交互に｛（２ｎ−
１）／４｝λ₀（ここで、ｎは自然数である。）だけず
らせて配置する。また、３つ以上の方形導波管を設けて
も良い。この場合、隣り合う長尺スロットを互いに交互
に｛（２ｎ−１）／４｝λ₀（ここで、ｎは自然数であ
る。）だけずらせて配置し、しかも隣り合う方形導波管
に異なる方向からマイクロ波を供給するように、マイク
ロ波電源とアイソレ−タとコーナ方形導波管と方向性結
合器と自動インピーダンス整合器とを設ける。

【０１０５】上記の第３の実施形態においては、２つの
方形導波管３８，３８’が設けられているが、本発明は
これに限らず、３つ以上の方形導波管を設けても良い。
上記の第４の実施形態においては、１つの方形導波管４
８が設けられているが、本発明はこれに限らず、２つ以
上の方形導波管を設けても良い。上記の第９乃至第１１
の実施形態においては、１つの方形導波管に１つの長尺
スロットを設けているが、本発明はこれに限らず、１つ
の方形導波管に２つ以上の長尺スロットを設けてもよ
い。また、ここで、方形導波管の数は、３つ以上でも良
い。

【０１０６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る請求項
１記載のプラズマ処理装置によれば、少なくとも２つの
長尺スロットをそれぞれ少なくとも１つの方形導波管に
設け、上記各長尺スロットの長手方向の長さがマイクロ
波の自由空間波長の１／２以上に設定され、上記各長尺
スロットを互いに平行に、かつ隣り合う上記各長尺スロ
ットを互いに交互に上記方形導波管の管軸方向にマイク
ロ波の自由空間波長の（２ｎ−１）／４（ここで、ｎは
自然数である。）だけずらせて形成している。従って、
各長尺スロットからプラズマ室に放射されるマイクロ波
電界がマイクロ波の自由空間波長に対応した山谷を有し
ていても、各長尺スロットの位置をマイクロ波の自由空
間波長の（２ｎ−１）／４の位相だけずらせることによ
り、電界の強い箇所と弱い箇所とをそれぞれ重ねること
ができ、プラズマ室へ放射されるマイクロ波の電力をプ
ラズマ室の窓部の長手方向に沿って均一にすることがで
き、幅広い領域に亘りプラズマ密度を均一にすることが
できる。

【０１０７】また、請求項２記載のプラズマ処理装置に
よれば、請求項１記載のプラズマ処理装置において、そ
れぞれ少なくとも１つの長尺スロットを有する少なくと
も２つの上記方形導波管を備え、隣り合う上記各方形導
波管において互いに異なる方向にマイクロ波を供給する
別のマイクロ波電源手段をさらに備える。従って、一方
の方形導波管から一方の長尺スロットを介して放射され
るマイクロ波の電界が比較的弱い領域は、他方の方形導
波管から他方の長尺スロットを介して放射されるマイク
ロ波の電界は比較的強いので、これにより、電界の強い
箇所と弱い箇所とをそれぞれ重ねることができ、プラズ
マ室へ放射されるマイクロ波の電力をプラズマ室の窓部
の長手方向に沿って均一にすることができ、幅広い領域
に亘りプラズマ密度を均一にすることができる。

【０１０８】さらに、請求項３記載のプラズマ処理装置
によれば、請求項２記載のプラズマ処理装置において、
上記各長尺スロットは、上記長尺スロットを管軸方向に
細等分化することによって形成された複数のサブスロッ
トにてなるスロットアレイであり、上記プラズマ処理装
置は、上記方形導波管の終端に設けられ、管軸方向に沿
って移動可能な可動短絡板を有する終端装置をさらに備
え、上記方形導波管に生じる電圧定在波の山の中央部
を、上記各サブスロットの長手方向の中央部にそれぞれ
一致するように、上記可動短絡板を移動設定している。
この場合、スロットアレイの各サブスロットから放射さ
れるマイクロ波電界のピークがほぼ一定になるので、ス
ロットアレイの全長に亘って電界の強弱の大きさが緩和
され、このマイクロ波合成電界を用いてガス圧の低い状
態でプラズマを発生させると、プラズマ密度分布は電界
の強弱があるにも拘らず均一性の良いプラズマが生成さ
れる。

【０１０９】またさらに、請求項４記載のプラズマ処理
装置によれば、請求項１記載のプラズマ処理装置におい
て、１つの長尺スロットを有する１つの上記方形導波管
を備え、上記各長尺スロットは、上記長尺スロットを管
軸方向に細等分化することによって形成された複数のサ
ブスロットにてなるスロットアレイであり、上記プラズ
マ処理装置は、上記方形導波管の終端に設けられ、管軸
方向に沿って移動可能な可動短絡板を有する終端装置を
さらに備え、上記方形導波管に生じる電圧定在波の山の
中央部を、上記各サブスロットの長手方向の中央部にそ
れぞれ一致するように、上記可動短絡板を移動設定して
いる。この場合、スロットアレイの各サブスロットから
放射されるマイクロ波電界のピークがほぼ一定になるの
で、スロットアレイの全長に亘って電界の強弱の大きさ
が緩和され、このマイクロ波合成電界を用いてガス圧の
低い状態でプラズマを発生させると、プラズマ密度分布
は電界の強弱があるにも拘らず均一性の良いプラズマが
生成される。

【０１１０】また、請求項５記載のプラズマ処理装置に
よれば、上記長尺スロットの長手方向の長さがマイクロ
波の自由空間波長の１／２以上に設定され、上記プラズ
マ処理装置は、上記長尺スロットと上記プラズマ室の窓
部との間に設けられ、上記長尺スロットの開口形状と同
一断面のマイクロ波導波路を有するマイクロ波導波路形
成部材と、マイクロ波を吸収しない材料にてなり、上記
方形導波管の終端側近傍の上記マイクロ波導波路内の位
置に管軸方向に沿って挿入され、マイクロ波の一部を反
射しかつ一部を透過するための誘電体をさらに備えてい
る。すなわち、マイクロ波の一部は反射し一部は透過
し、かつマイクロ波を吸収しない誘電体を、マイクロ波
の電界強度が比較的強い部分に設けることにより、電界
強度が強い部分は弱められ、逆に電界強度が弱い部分は
誘電体から反射された電力により補われ、プラズマ室へ
放射されるマイクロ波の電力をプラズマ室の窓部の長手
方向に沿って均一にすることができ、幅広い領域に亘り
プラズマ密度を均一にすることができる。

【０１１１】さらに、請求項６記載のプラズマ処理装置
によれば、請求項５記載のプラズマ処理装置において、
上記長尺スロットの長手方向に沿った上記誘電体の長さ
は、マイクロ波の自由空間波長のｎ／２（ここで、ｎは
自然数である。）に設定され、上記プラズマ室の長手方
向に沿ったマイクロ波の電界強度が実質的に均一となる
ように、上記誘電体のマイクロ波の透過率を調節するこ
とにより、上記マイクロ波導波路への誘電体の挿入長を
設定している。これにより、請求項５記載のプラズマ処
理装置に比較して、プラズマ室へ放射されるマイクロ波
の電力をプラズマ室の窓部の長手方向に沿ってより均一
にすることができる。

【０１１２】また、本発明に係る請求項７記載のプラズ
マ処理装置によれば、長尺スロットの長手方向の長さが
マイクロ波の自由空間波長の１／２以上に設定され、上
記プラズマ処理装置は、上記方形導波管の終端に、マイ
クロ波の管内波長の１／２以上の長さにわたって管軸方
向に沿って移動可能に設けられた可動短絡板と、上記可
動短絡板を周期的または非周期的に管軸に沿って移動さ
せる移動駆動手段を備えている。従って、長尺スロット
からプラズマ室に放射されるマイクロ波電界の強弱によ
り、発生するプラズマが空間的にむらや不均一性を有し
ていても、被処理物に対するプラズマの照射を時間的及
び空間的に変動させることにより、プラズマの不均一性
を補い、見かけ上均一性の良いプラズマ処理を達成する
ことができる。

【０１１３】さらに、本発明に係る請求項８記載のプラ
ズマ処理装置によれば、長尺スロットの長手方向の長さ
がマイクロ波の自由空間波長の１／２以上に設定され、
上記プラズマ処理装置は、上記方形導波管に設けた上記
長尺スロットと上記プラズマ室の窓部との間の空間に、
管軸方向の上記長尺スロットの長さよりも短く、上記長
尺スロットと等しい幅寸法の開口部を有し、上記長尺ス
ロットと上記開口部とを対向させるように、かつ管軸方
向に沿って移動可能に設けられた可動スロット板と、上
記可動スロット板を、マイクロ波の自由空間波長の１／
２以上の長さにわたって周期的または非周期的に移動さ
せる移動駆動手段とを備えている。従って、長尺スロッ
トからプラズマ室に放射されるマイクロ波電界の強弱に
より、発生するプラズマが空間的にむらや不均一性を有
していても、被処理物に対するプラズマの照射を時間的
及び空間的に変動させることにより、プラズマの不均一
性を補い、見かけ上均一性の良いプラズマ処理を達成す
ることができる。

【０１１４】またさらに、請求項９記載のプラズマ処理
装置によれば、長尺スロットの長手方向の長さがマイク
ロ波の自由空間波長の１／２以上に設定され、上記プラ
ズマ処理装置は、上記プラズマ室内に配置された被処理
物と上記窓部との間の空間に磁界を発生しかつその磁界
の向き及び強度を変動させる磁界発生手段を備えてい
る。従って、長尺スロットからプラズマ室に放射される
マイクロ波電界の強弱により、発生するプラズマが空間
的にむらや不均一性を有していても、被処理物に対する
プラズマの照射を時間的及び空間的に変動させることに
より、プラズマの不均一性を補い、見かけ上均一性の良
いプラズマ処理を達成することができる。

【０１１５】また、請求項１０記載のプラズマ処理装置
によれば、請求項２記載のプラズマ処理装置において、
上記各長尺スロットと上記プラズマ室の窓部との間に設
けられ、上記各長尺スロットの開口形状と同一断面のマ
イクロ波導波路を有する少なくとも２つのマイクロ波導
波路形成部材と、マイクロ波を吸収しない材料にてな
り、上記各方形導波管の終端側近傍の上記マイクロ波導
波路内の位置に管軸方向に沿って挿入され、マイクロ波
の一部を反射しかつ一部を透過するための少なくとも２
つの誘電体をさらに備え、上記各長尺スロットの長手方
向に沿った上記各誘電体の長さは、マイクロ波の自由空
間波長のｎ／２（ここで、ｎは自然数である。）に設定
され、上記プラズマ室の長手方向に沿ったマイクロ波の
電界強度が実質的に均一となるように、上記各誘電体の
マイクロ波の透過率を調節することにより、上記マイク
ロ波導波路への誘電体の挿入長を設定している。従っ
て、マイクロ波の一部は反射し一部は透過し、かつマイ
クロ波を吸収しない誘電体を、マイクロ波の電界強度が
比較的強い部分に配設することで、電界強度が強い部分
は弱められ、逆に電界強度が弱い部分は誘電体から反射
された電力により補われ、プラズマ室へ放射されるマイ
クロ波の電力をプラズマ室の窓部の長手方向に沿って均
一にすることができ、幅広い領域に亘りプラズマ密度を
均一にすることができる。

【０１１６】さらに、請求項１１記載のプラズマ処理装
置によれば、請求項９記載のプラズマ処理装置におい
て、それぞれ少なくとも１つの長尺スロットを有する少
なくとも２つの上記方形導波管を備え、隣り合う上記各
方形導波管において互いに異なる方向にマイクロ波を供
給する別のマイクロ波電源手段をさらに備え、上記各長
尺スロットを互いに平行に、かつ隣り合う上記各長尺ス
ロットを互いに交互に上記方形導波管の管軸方向にマイ
クロ波の自由空間波長の（２ｎ−１）／４（ここで、ｎ
は自然数である。）だけずらせて形成している。従っ
て、一方の方形導波管から一方の長尺スロットを介して
放射されるマイクロ波の電界が比較的弱い領域は、他方
の方形導波管から他方の長尺スロットを介して放射され
るマイクロ波の電界は比較的強いので、これにより、電
界の強い箇所と弱い箇所とをそれぞれ重ねることがで
き、プラズマ室へ放射されるマイクロ波の電力をプラズ
マ室の窓部の長手方向に沿って均一にすることができ、
幅広い領域に亘りプラズマ密度を均一にすることができ
る。

【０１１７】またさらに、請求項１２記載のプラズマ処
理装置によれば、請求項１１記載のプラズマ処理装置に
おいて、上記長尺スロットと上記プラズマ室の窓部との
間に設けられ、上記長尺スロットの開口形状と同一断面
のマイクロ波導波路を有するマイクロ波導波路形成部材
と、マイクロ波を吸収しない材料にてなり、上記方形導
波管の終端側近傍の上記マイクロ波導波路内の位置に管
軸方向に沿って挿入され、マイクロ波の一部を反射しか
つ一部を透過するための誘電体をさらに備えている。従
って、マイクロ波の一部は反射し一部は透過し、かつマ
イクロ波を吸収しない誘電体を、マイクロ波の電界強度
が比較的強い部分に配設することで、電界強度が強い部
分は弱められ、逆に電界強度が弱い部分は誘電体から反
射された電力により補われ、プラズマ室へ放射されるマ
イクロ波の電力をプラズマ室の窓部の長手方向に沿って
均一にすることができ、幅広い領域に亘りプラズマ密度
を均一にすることができる。

【０１１８】さらに、請求項１３記載のプラズマ処理装
置によれば、請求項９記載のプラズマ処理装置におい
て、上記長尺スロットと上記プラズマ室の窓部との間に
設けられ、上記長尺スロットの開口形状と同一断面のマ
イクロ波導波路を有するマイクロ波導波路形成部材と、
マイクロ波を吸収しない材料にてなり、上記方形導波管
の終端側近傍の上記マイクロ波導波路内の位置に管軸方
向に沿って挿入され、マイクロ波の一部を反射しかつ一
部を透過するための誘電体をさらに備え、上記長尺スロ
ットの長手方向に沿った上記誘電体の長さは、マイクロ
波の自由空間波長のｎ／２（ここで、ｎは自然数であ
る。）に設定され、上記プラズマ室の長手方向に沿った
マイクロ波の電界強度が実質的に均一となるように、上
記誘電体のマイクロ波の透過率を調節することにより、
上記マイクロ波導波路への誘電体の挿入長を設定してい
る。従って、マイクロ波の一部は反射し一部は透過し、
かつマイクロ波を吸収しない誘電体を、マイクロ波の電
界強度が比較的強い部分に配設することで、電界強度が
強い部分は弱められ、逆に電界強度が弱い部分は誘電体
から反射された電力により補われ、プラズマ室へ放射さ
れるマイクロ波の電力をプラズマ室の窓部の長手方向に
沿って均一にすることができ、幅広い領域に亘りプラズ
マ密度を均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第１の実施形態であるプラズマ
処理装置の全体の構成を示す平面図である。

【図２】 図１のＩ−Ｉ’線に沿った断面図である。

【図３】 図１のプラズマ処理装置におけるスロットの
長さに対するマイクロ波の電界強度を示すグラフであ
る。

【図４】 本発明に係る第２の実施形態であるプラズマ
処理装置の全体の構成を示す平面図である。

【図５】 図４のＩ−Ｉ’線に沿った断面図である。

【図６】 図４のプラズマ処理装置におけるスロットの
長さに対するマイクロ波の電界強度を示すグラフであ
る。

【図７】 本発明に係る第３の実施形態であるプラズマ
処理装置の全体の構成を示す平面図である。

【図８】 図７のスロットアレイの正面図である。

【図９】 図７のプラズマ処理装置におけるスロットの
長さに対するマイクロ波の電界強度を示すグラフであ
る。

【図１０】 本発明に係る第４の実施形態であるプラズ
マ処理装置の全体の構成を示す平面図である。

【図１１】 図１０のプラズマ処理装置におけるスロッ
トの長さに対するプラズマ密度とマイクロ波の電界強度
を示すグラフである。

【図１２】 本発明に係る第５の実施形態であるプラズ
マ処理装置の全体の構成を示す平面図である。

【図１３】 図１２のＩ−Ｉ’線に沿った断面図であ
る。

【図１４】 図１２のＴ−Ｔ’線に沿った断面図であ
る。

【図１５】 図１２のプラズマ処理装置におけるスロッ
トの長さに対するマイクロ波の電界強度を示すグラフで
ある。

【図１６】 本発明に係る第５の実施形態の第１の変形
例であるプラズマ処理装置を示す、図１４の一部に対応
する断面図である。

【図１７】 本発明に係る第５の実施形態の第２の変形
例であるプラズマ処理装置を示す、図１４の一部に対応
する断面図である。

【図１８】 本発明に係る第５の実施形態の第３の変形
例であるプラズマ処理装置を示す、図１４の一部に対応
する断面図である。

【図１９】 図１８のプラズマ処理装置における誘電体
の厚さに対するマイクロ波の透過率を示すグラフであ
る。

【図２０】 本発明に係る第６の実施形態であるプラズ
マ処理装置の全体の構成を示す平面図である。

【図２１】 図２０のＴ−Ｔ’線に沿った断面図であ
る。

【図２２】 図２０のプラズマ処理装置におけるスロッ
トの長さに対するプラズマ密度を示すグラフである。

【図２３】 本発明に係る第７の実施形態であるプラズ
マ処理装置を示す、図１４の一部に対応する断面図であ
る。

【図２４】 図２３のプラズマ処理装置を示す、図１５
に対応する断面図である。

【図２５】 図２３のプラズマ処理装置の可動スロット
板を移動したときの開口部との関係を示す正面図であっ
て、（ａ）は時刻ｔ１１のときの図であり、（ｂ）は時
刻ｔ１２のときの図であり、（ｃ）は時刻ｔ１３のとき
の図である。

【図２６】 本発明に係る第８の実施形態であるプラズ
マ処理装置を示す、図２４に対応する断面図である。

【図２７】 本発明に係る第９の実施形態であるプラズ
マ処理装置を示す、図２３に対応する断面図である。

【図２８】 図２７のＴ１−Ｔ１’線に沿った断面図で
ある。

【図２９】 図２７のＴ２−Ｔ２’線に沿った断面図で
ある。

【図３０】 図２７のプラズマ処理装置におけるスロッ
トの長さに対するマイクロ波の電界強度を示すグラフで
ある。

【図３１】 本発明に係る第１０の実施形態であるプラ
ズマ処理装置を示す、図２３及び図２７に対応する断面
図である。

【図３２】 図３１のＴ１−Ｔ１’線に沿った断面図で
ある。

【図３３】 図３１のＴ２−Ｔ２’線に沿った断面図で
ある。

【図３４】 図３１のプラズマ処理装置におけるスロッ
トの長さに対するプラズマ密度を示すグラフである。

【図３５】 本発明に係る第１１の実施形態であるプラ
ズマ処理装置を示す、図２３、図２７及び図３１に対応
する断面図である。

【図３６】 本発明に係る第１２の実施形態であるプラ
ズマ処理装置を示す、図２３、図２７、図３１及び図３
５に対応する断面図である。

【図３７】 図３６のＴ−Ｔ’線に沿った断面図であ
る。

【図３８】 図３６のプラズマ処理装置におけるスロッ
トの長さに対するマイクロ波の電界強度を示すグラフで
ある。

【図３９】 図３６のプラズマ処理装置におけるスロッ
トの長さに対するプラズマ密度を示すグラフである。

【図４０】 従来例のプラズマ処理装置の全体の構成を
示す平面図である。

【図４１】 図４０のＩ−Ｉ’線に沿った断面図であ
る。

【図４２】 図４０のＴ３−Ｔ３’線に沿った断面図で
ある。

【図４３】 図４０のプラズマ処理装置におけるスロッ
トの長さに対するマイクロ波の電界強度を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１，１’…マイクロ波電源、 ２，２’…アイソレータ、 ３，３’，６…コーナ方形導波管、 ４，４’…方向性結合器、 ５，５’…自動インピーダンス整合器、 ７…プラズマ室、 ７ａ…プラズマ室の側壁、 ７ｃ…プラズマ室の窓部、 ７ｄ…排気口、 １１…電磁石、 １０ａ，１０ｂ…磁界発生装置、 １０ｃ…永久磁石、 １１…マイクロ波透過窓、 １２…プロセスガス導入パイプ、 １３…被処理物、 １６，２６，３６…マイクロ波導波路形成部材、 １６ａ，１６ａ’２６ａ，３６ａ，３６ａ’…マイクロ
波導波路、 １８，２８，２８’，３８，３８’，４８，５８…方形
導波管、 １８ａ，２８ａ，２８ａ’，３８ａ，３８ａ’，４８
ａ，５８ａ，５８ａ’…方形導波管のＥ面、 １８ｂ，１８ｂ’，２８ｂ，２８ｂ’，５８ｂ，５８
ｂ’…長尺スロット、 １９，１９’…終端装置、 １９ａ…可動短絡板、 ２２…可動スロット板、 ２２ａ…可動スロット板の開口部２２ａ、 ２３ａ，２３ｂ…ベアリング、 ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ…撓み導体、 ２７，２７’，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…誘電体、 ８０ｂ，８０ｂ’…スロットアレイ、 ８０ｓ…サブスロット、 ９１…短絡板駆動装置、 ９２…スリット板駆動装置。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年９月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】特に、第２の磁界発生手段である永久磁石
１０ｃを設けたことにより、プラズマ室７の窓部７ｃと
被処理物１３との間の空間に磁界が生じているため、プ
ラズマ中の電子が磁界により力を受けて螺旋運動する。
これにより、プロセスガスのイオン化が促進され、被処
理物１３に照射されるプラズマの密度が高められる。さ
らに、この空間で電子サイクロトロン共鳴を生じさせる
ように、磁界発生手段により発生させる磁界の強さを設
定しておくと、プラズマ密度を飛躍的に高めることがで
きる。また、上記磁界がプラズマ室７の窓部７ｃの幅方
向の中央部でプラズマ室７に向かうように、発散磁界を
形成させる発散磁界発生手段である電磁石１０を設ける
ことにより、プラズマを被処理物１３に効率よく照射さ
せることができると共に、プラズマ密度をより一層飛躍
的に高めることができる。なお、第１の磁界発生手段で
ある電磁石１０と、第２の磁界発生手段である永久磁石
１０ｃを設けなくても、プラズマを発生させることがで
きることは、従来から当業者によく知られている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】図４に示すように、マイクロ波電源１’と
アイソレ−タ２’とコーナ方形導波管３’と方向性結合
器４’と自動インピーダンス整合器５’とプラズマ室結
合用方形導波管２８’と終端装置１９’とは、マイクロ
波電源１とアイソレ−タ２とコーナ方形導波管３と方向
性結合器４と自動インピーダンス整合器５とプラズマ室
結合用方形導波管２８と終端装置１９と同様に、縦続に
連結される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】本実施形態のプラズマ処理装置において、
終端装置１９，１９’の可動短絡板１９ａ，１９ａ’を
管軸方向に動かすことにより方形導波管３８，３８’内
に生じる電圧定在波の山の中央部を、スロットアレイ８
０ｂ，８０ｂ’の１つのサブスロット８０ｓの長手方向
の中央部にそれぞれ一致させると、マイクロ波がスロッ
トアレイ８０ｂ，８０ｂ’から効率良くプラズマ室７に
向かって放射されるとともに、スロットアレイ８０ｂ，
８０ｂ’の各サブスロット８０ｓから放射されるマイク
ロ波電界のピークがほぼ一定になるが、１つのスロット
アレイ８０ｂ又は８０ｂ’では、放射されるマイクロ波
電界がマイクロ波の自由空間波長λ₀の２分の１毎に強
弱を有するために、（１／４）λ₀または（３／４）λ₀
だけずらせることにより、電界の強い箇所と弱い箇所と
がそれぞれ重ねられるように、２つのマイクロ波電界が
合成される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】本実施形態において用いるスロットアレイ
８０ｂは、図８に示されたスロットアレイ８０ｂと全く
同じであり、図８と同様に、各サブスロット８０ｓの長
手方向の長さはマイクロ波の自由空間波長λ₀の２分の
１とし、各サブスロット８０ｓをプラズマ室結合用方形
導波管４８内のマイクロ波の管内波長λｇの２分の１の
間隔で配置されている。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】＜第５の実施形態＞図１２は、本発明に係
る第５の実施形態を示す全体構成図であり、図１３は図
１２のＩ−Ｉ’線に沿った部分断面図である。図１２に
おいて、１はマイクロ波電源、２はアイソレータ、３，
６はコーナ方形導波管、４は方向性結合器、５は自動イ
ンピーダンス整合器、７はプラズマ室、１９は終端装置
であって、これらの構成要素は第１の実施形態を示す図
１と同様に構成される。また、５８は、長尺スロット５
８ｂをそのＥ面５８ａに設けたプラズマ室結合用方形導
波管である。また、図１３において、２６はマイクロ波
導波路２６ａを有するマイクロ波導波路形成部材、２７
はマイクロ波導波路２６ａに挿入した固体の誘電体であ
り、図１２及び図１３において、図１と図２と同一の構
成部分には同一の符号を付している。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６１】本実施形態のプラズマ処理装置において、
図２１に示すように、可動短絡板１９ａを管軸方向に沿
って移動させることにより、方形導波管５８内の定在波
もそれに連れて移動するので、可動短絡板１９ａを管軸
方向に沿って周期的に往復運動させることにより、定在
波Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ２，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…と移
動することになる。図２１において、定在波Ｗ１は一点
鎖線で示され、定在波Ｗ２は点線で示され、定在波Ｗ３
は実線で示されている。本実施形態においては、スロッ
ト５８ｂから放射されるマイクロ波電界の強い部分を管
軸方向に沿って前後移動させることにより、被処理物１
３の各部に対して見掛け上、実質的に均一にプラズマを
照射することができる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６６】スロット板駆動装置９２は、円板９２ａの
中心において軸１１０で軸支されかつステッピングモー
タ等で矢印１００の回転方向で回転される円板９２ａ
と、円板９２ａの中心から離れた縁端部において軸１１
１によって回転可能に駆動棒９２ｂの一端が軸支された
駆動棒９２ｂとを備え、ここで、駆動棒９２ｂの他端は
可動スロット板２２の中央部に連結される。上記ステッ
ピングモータの回転、すなわち円板９２ａの回転をパー
ソナルコンピュータ（図示せず。）で外部制御すること
により、可動スロット板２２を自動的に、しかも周期的
または非周期的に、２００で示す管軸方向に沿って往復
移動させることができる。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７５】図２７において、７はプラズマ室で、５
８，５８’はプラズマ室結合用方形導波管で、そのＥ面
５８ａ，５８ａ’に管軸方向に伸びる長尺スロット５８
ｂ，５８ｂ’がそれぞれ設けられている。この長尺スロ
ット５８ｂ，５８ｂ’は互いに適宜の間隔で平行に配置
され、かつ管軸方向にマイクロ波の自由空間波長λ₀の
１／４または３／４ずらせて配置されている。また、上
記方形導波管５８，５８’は、その一端にマイクロ波を
供給する方向が異なるように、例えば図２７に示すよう
に、上側の方形導波管５８には紙面手前から裏側へ、下
側の方形導波管５８’にはその逆方向へマイクロ波が伝
搬するように、マイクロ波電源（図示せず。）にそれぞ
れ接続されている。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７７】マイクロ波導波路形成部材３６は、上記方
形導波管５８，５８’とプラズマ室７を電気的に接続し
ており、その断面は細長い矩形状で、スロット５８ｂ，
５８ｂ’と同一形状となるように構成されている。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８２】さらに、上記方形導波管５８，５８’にそ
れぞれ設けたスロット５８ｂ，５８ｂ’は互いに管軸方
向に（１／４）λ₀あるいは（３／４）λ₀ずれているの
で、結果としてのマイクロ波の電界分布は、図３０の実
線に示すように、管軸方向に実質的に均一な分布とな
る。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８４】磁界発生装置１０ａ、１０ｂはそれぞれ電
源に接続された、空心コイルより成り、互いにθ（ｒａ
ｄ）だけ交差させた状態で、上記マイクロ波導波路３６
ａ，３６ａ’を囲むように設けられている。例えば、磁
界発生装置１０ａと１０ｂには、互いに９０°位相の異
なる半波整流された電流を流すことで、その大きさは一
定で、磁力線が実線Ｈ１から点線Ｈ２へと連続的に向き
を変える磁界すなわち振動磁界を、プラズマ室７の窓部
７ｃと被処理物１３の間の空間に発生することができ
る。プラズマ中の電子やイオンはこの磁力線に拘束され
るようにして被処理物１３へと照射される。すなわち、
磁力線を時間的および空間的に変動させることにより、
不均一なプラズマを処理基板上に平均的に等しい照射量
となるように掃射して、プラズマ処理の均一性を向上す
ることができる。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９２】磁界発生装置１０ａ，１０ｂはそれぞれ電
源に接続された空心コイルより成り、それらの装置１０
ａ，１０ｂの中心軸が互いにθ（ｒａｄ）だけ交差させ
た状態で、上記マイクロ波導波路３６ａ，３６ａ’を囲
むように構成されている。上記磁界発生装置１０ａ，１
０ｂは、プラズマ密度分布を均一化するのに用いられ
る。プラズマ密度の均一化の原理及び、均一化に有効な
角度θ（ｒａｄ）の設定方法は第８の実施形態と同様で
ある。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９８】磁界発生装置１０ａ，１０ｂはそれぞれ電
源に接続された、空心コイルより成り、それらの装置１
０ａ，１０ｂの中心軸を互いにθ（ｒａｄ）だけ交差さ
せた状態で、上記マイクロ波導波路３６ａの外周に設け
られている。例えば、磁界発生装置１０ａと１０ｂに、
第８の実施形態にて明示した互いに９０°位相の異なる
半波整流された電流を流すことで、その大きさは一定
で、磁力線が点線Ｈ１から点線Ｈ２へと連続的に向きを
変える磁界すなわち振動磁界を、プラズマ室７の窓部７
ｃと被処理物１３の間の空間に発生することができる。
プラズマ中の電子やイオンはこの磁力線に拘束されるよ
うにして被処理物１３へと照射される。すなわち、磁力
線を時間的および空間的に変動させることにより、不均
一なプラズマを処理基板上に平均的に等しい照射量とな
るように掃射して、プラズマ処理の均一性を向上するこ
とができる。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２５】 図２３のプラズマ処理装置の可動スロット
板を移動したときの開口部との関係を示す正面図であっ
て、（ａ）は時刻ｔ１のときの図であり、（ｂ）は時刻
ｔ２のときの図であり、（ｃ）は時刻ｔ３のときの図で
ある。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３２】

【手続補正１７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３３】

【手続補正１８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 (72)発明者 天立 茂樹 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 西條 達也 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 板谷 耕司 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 青山 隆浩 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側壁に細長い窓部を有し、上記窓部の内
   側に被処理物が配置されるプラズマ室と、 長尺スロットが上記プラズマ室の窓部に対向しかつ管軸
   方向に沿って延在するようにＥ面に形成され、管軸方向
   が上記プラズマ室の窓部の長手方向と平行となるように
   配置されたプラズマ室結合用方形導波管と、 上記方形導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波電源
   手段とを備え、 上記方形導波管から上記長尺スロットを介して上記プラ
   ズマ室へマイクロ波を放射させるプラズマ処理装置にお
   いて、 少なくとも２つの上記長尺スロットをそれぞれ少なくと
   も１つの上記方形導波管に設け、 上記各長尺スロットの長手方向の長さがマイクロ波の自
   由空間波長の１／２以上に設定され、 上記各長尺スロットを互いに平行に、かつ隣り合う上記
   各長尺スロットを互いに交互に上記方形導波管の管軸方
   向にマイクロ波の自由空間波長の（２ｎ−１）／４（こ
   こで、ｎは自然数である。）だけずらせて形成したこと
   を特徴とするプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 上記プラズマ処理装置は、 それぞれ少なくとも１つの長尺スロットを有する少なく
   とも２つの上記方形導波管を備え、 隣り合う上記各方形導波管において互いに異なる方向に
   マイクロ波を供給する別のマイクロ波電源手段をさらに
   備えたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装
   置。
3. 【請求項３】 上記各長尺スロットは、上記長尺スロッ
   トを管軸方向に細等分化することによって形成された複
   数のサブスロットにてなるスロットアレイであり、上記
   プラズマ処理装置は、 上記方形導波管の終端に設けられ、管軸方向に沿って移
   動可能な可動短絡板を有する終端装置をさらに備え、 上記方形導波管に生じる電圧定在波の山の中央部を、上
   記各サブスロットの長手方向の中央部にそれぞれ一致す
   るように、上記可動短絡板を移動設定したことを特徴と
   する請求項２記載のプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 上記プラズマ処理装置は、 １つの長尺スロットを有する１つの上記方形導波管を備
   え、 上記各長尺スロットは、上記長尺スロットを管軸方向に
   細等分化することによって形成された複数のサブスロッ
   トにてなるスロットアレイであり、上記プラズマ処理装
   置は、 上記方形導波管の終端に設けられ、管軸方向に沿って移
   動可能な可動短絡板を有する終端装置をさらに備え、 上記方形導波管に生じる電圧定在波の山の中央部を、上
   記各サブスロットの長手方向の中央部にそれぞれ一致す
   るように、上記可動短絡板を移動設定したことを特徴と
   する請求項１記載のプラズマ処理装置。
5. 【請求項５】 側壁に細長い窓部を有し、上記窓部の内
   側に被処理物が配置されるプラズマ室と、 長尺スロットが上記プラズマ室の窓部に対向しかつ管軸
   方向に沿って延在するようにＥ面に形成され、管軸方向
   が上記プラズマ室の窓部の長手方向と平行となるように
   配置されたプラズマ室結合用方形導波管と、 上記方形導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波電源
   手段とを備え、 上記方形導波管から上記長尺スロットを介して上記プラ
   ズマ室へマイクロ波を放射させるプラズマ処理装置にお
   いて、 上記長尺スロットの長手方向の長さがマイクロ波の自由
   空間波長の１／２以上に設定され、上記プラズマ処理装
   置は、 上記長尺スロットと上記プラズマ室の窓部との間に設け
   られ、上記長尺スロットの開口形状と同一断面のマイク
   ロ波導波路を有するマイクロ波導波路形成部材と、 マイクロ波を吸収しない材料にてなり、上記方形導波管
   の終端側近傍の上記マイクロ波導波路内の位置に管軸方
   向に沿って挿入され、マイクロ波の一部を反射しかつ一
   部を透過するための誘電体をさらに備えたことを特徴と
   するプラズマ処理装置。
6. 【請求項６】 上記長尺スロットの長手方向に沿った上
   記誘電体の長さは、マイクロ波の自由空間波長のｎ／２
   （ここで、ｎは自然数である。）に設定され、上記プラ
   ズマ室の長手方向に沿ったマイクロ波の電界強度が実質
   的に均一となるように、上記誘電体のマイクロ波の透過
   率を調節することにより、上記マイクロ波導波路への誘
   電体の挿入長を設定したことを特徴とする請求項５記載
   のプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 側壁に細長い窓部を有し、上記窓部の内
   側に被処理物が配置されるプラズマ室と、 長尺スロットが上記プラズマ室の窓部に対向しかつ管軸
   方向に沿って延在するようにＥ面に形成され、管軸方向
   が上記プラズマ室の窓部の長手方向と平行となるように
   配置されたプラズマ室結合用方形導波管と、 上記方形導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波電源
   手段とを備え、 上記方形導波管から上記長尺スロットを介して上記プラ
   ズマ室へマイクロ波を放射させるプラズマ処理装置にお
   いて、 上記長尺スロットの長手方向の長さがマイクロ波の自由
   空間波長の１／２以上に設定され、上記プラズマ処理装
   置は、 上記方形導波管の終端に、マイクロ波の管内波長の１／
   ２以上の長さにわたって管軸方向に沿って移動可能に設
   けられた可動短絡板と、 上記可動短絡板を周期的または非周期的に管軸に沿って
   移動させる移動駆動手段を備えたことを特徴とするプラ
   ズマ処理装置。
8. 【請求項８】 側壁に細長い窓部を有し、上記窓部の内
   側に被処理物が配置されるプラズマ室と、 長尺スロットが上記プラズマ室の窓部に対向しかつ管軸
   方向に沿って延在するようにＥ面に形成され、管軸方向
   が上記プラズマ室の窓部の長手方向と平行となるように
   配置されたプラズマ室結合用方形導波管と、 上記方形導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波電源
   手段とを備え、 上記方形導波管から上記長尺スロットを介して上記プラ
   ズマ室へマイクロ波を放射させるプラズマ処理装置にお
   いて、 上記長尺スロットの長手方向の長さがマイクロ波の自由
   空間波長の１／２以上に設定され、上記プラズマ処理装
   置は、 上記方形導波管に設けた上記長尺スロットと上記プラズ
   マ室の窓部との間の空間に、管軸方向の上記長尺スロッ
   トの長さよりも短く、上記長尺スロットと等しい幅寸法
   の開口部を有し、上記長尺スロットと上記開口部とを対
   向させるように、かつ管軸方向に沿って移動可能に設け
   られた可動スロット板と、 上記可動スロット板を、マイクロ波の自由空間波長の１
   ／２以上の長さにわたって周期的または非周期的に移動
   させる移動駆動手段とを備えたことを特徴とするプラズ
   マ処理装置。
9. 【請求項９】 側壁に細長い窓部を有し、上記窓部の内
   側に被処理物が配置されるプラズマ室と、 長尺スロットが上記プラズマ室の窓部に対向しかつ管軸
   方向に沿って延在するようにＥ面に形成され、管軸方向
   が上記プラズマ室の窓部の長手方向と平行となるように
   配置されたプラズマ室結合用方形導波管と、 上記方形導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波電源
   手段とを備え、 上記方形導波管から上記長尺スロットを介して上記プラ
   ズマ室へマイクロ波を放射させるプラズマ処理装置にお
   いて、 上記長尺スロットの長手方向の長さがマイクロ波の自由
   空間波長の１／２以上に設定され、上記プラズマ処理装
   置は、 上記プラズマ室内に配置された被処理物と上記窓部との
   間の空間に磁界を発生しかつその磁界の向き及び強度を
   変動させる磁界発生手段を備えたことを特徴とするプラ
   ズマ処理装置。
10. 【請求項１０】 上記プラズマ処理装置は、 上記各長尺スロットと上記プラズマ室の窓部との間に設
    けられ、上記各長尺スロットの開口形状と同一断面のマ
    イクロ波導波路を有する少なくとも２つのマイクロ波導
    波路形成部材と、 マイクロ波を吸収しない材料にてなり、上記各方形導波
    管の終端側近傍の上記マイクロ波導波路内の位置に管軸
    方向に沿って挿入され、マイクロ波の一部を反射しかつ
    一部を透過するための少なくとも２つの誘電体をさらに
    備え、 上記各長尺スロットの長手方向に沿った上記各誘電体の
    長さは、マイクロ波の自由空間波長のｎ／２（ここで、
    ｎは自然数である。）に設定され、上記プラズマ室の長
    手方向に沿ったマイクロ波の電界強度が実質的に均一と
    なるように、上記各誘電体のマイクロ波の透過率を調節
    することにより、上記マイクロ波導波路への誘電体の挿
    入長を設定したことを特徴とする請求項２記載のプラズ
    マ処理装置。
11. 【請求項１１】 上記プラズマ処理装置は、 それぞれ少なくとも１つの長尺スロットを有する少なく
    とも２つの上記方形導波管を備え、 隣り合う上記各方形導波管において互いに異なる方向に
    マイクロ波を供給する別のマイクロ波電源手段をさらに
    備え、 上記各長尺スロットを互いに平行に、かつ隣り合う上記
    各長尺スロットを互いに交互に上記方形導波管の管軸方
    向にマイクロ波の自由空間波長の（２ｎ−１）／４（こ
    こで、ｎは自然数である。）だけずらせて形成したこと
    を特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
12. 【請求項１２】 上記プラズマ処理装置は、 上記長尺スロットと上記プラズマ室の窓部との間に設け
    られ、上記長尺スロットの開口形状と同一断面のマイク
    ロ波導波路を有するマイクロ波導波路形成部材と、 マイクロ波を吸収しない材料にてなり、上記方形導波管
    の終端側近傍の上記マイクロ波導波路内の位置に管軸方
    向に沿って挿入され、マイクロ波の一部を反射しかつ一
    部を透過するための誘電体をさらに備えたことを特徴と
    する請求項１１記載のプラズマ処理装置。
13. 【請求項１３】 上記プラズマ処理装置は、 上記長尺スロットと上記プラズマ室の窓部との間に設け
    られ、上記長尺スロットの開口形状と同一断面のマイク
    ロ波導波路を有するマイクロ波導波路形成部材と、 マイクロ波を吸収しない材料にてなり、上記方形導波管
    の終端側近傍の上記マイクロ波導波路内の位置に管軸方
    向に沿って挿入され、マイクロ波の一部を反射しかつ一
    部を透過するための誘電体をさらに備え、 上記長尺スロットの長手方向に沿った上記誘電体の長さ
    は、マイクロ波の自由空間波長のｎ／２（ここで、ｎは
    自然数である。）に設定され、上記プラズマ室の長手方
    向に沿ったマイクロ波の電界強度が実質的に均一となる
    ように、上記誘電体のマイクロ波の透過率を調節するこ
    とにより、上記マイクロ波導波路への誘電体の挿入長を
    設定したことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理
    装置。