JP2001118698A - Method of generating surface wave excitation plasma and plasma generating apparatus - Google Patents

Method of generating surface wave excitation plasma and plasma generating apparatus

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JP2001118698A
JP2001118698A JP29398299A JP29398299A JP2001118698A JP 2001118698 A JP2001118698 A JP 2001118698A JP 29398299 A JP29398299 A JP 29398299A JP 29398299 A JP29398299 A JP 29398299A JP 2001118698 A JP2001118698 A JP 2001118698A
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waveguide
dielectric plate
chamber
plate
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Naoki Toyoda
直樹 豊田
Shohei Nanko
正平 南光
Seiichi Takasuka
誠一 高須賀
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Nissin Co Ltd
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Nissin Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an enlargement of size of surface wave excitation plasma with ease. SOLUTION: The plasma generating apparatus is equipped with a chamber 1 in which a qartz plate (dielectric plate) 4 with a vent hole 4B is so fixed as to have a small clearance between surface 4a and surface of inner wall, while an open mouth type antenna 6 is equipped along the side surface 4A of the quartz plate 4. Surface wave excitation plasma is generated by supplying microwave power in the chamber 6 from the open mouth type antenna 6 through the quartz plate 4. As the pressure at the side of surface 4a which does not generate plasma and at the side of surface 4b which generates plasma become equal owing to the vent hole 4B, not any more high pressure in the direction of thickness of the quartz plate 4 caused by the difference of air pressure but only dead load is applied. Consequentially, enlargement of surface size of plasma becomes easy by using a thinner quartz plate which is inexpensive despite its bigger surface size.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、表面波励起プラズ
マの生成方法およびプラズマ発生装置に係り、特にプラ
ズマの面積を拡大するための技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for generating surface wave excited plasma and a plasma generator, and more particularly to a technique for enlarging the area of plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、特に電子産業分野でプラズマが盛
んに利用されている。具体的には、半導体製造プロセス
の場合、エッチング処理を始めとして、デポジション処
理、アッシング処理、表面改質処理などがプラズマの利
用によりドライ化され、LSIなどに必要な微細加工技
術だけでなくて、最近は太陽電池や大型液晶パネル等に
必要な大面積加工技術にもプラズマが使われている。そ
して、特に後者の大面積加工技術の場合には、プラズマ
の面積拡大が常に希求される。プラズマの処理面積はプ
ラズマの面積拡大に比例し、一回当たりのプラズマの処
理面積が増えれば、処理回数が減り、コストダウンも見
込めるからである。
2. Description of the Related Art In recent years, plasma has been actively used, especially in the field of the electronics industry. Specifically, in the case of a semiconductor manufacturing process, the etching process, as well as the deposition process, the ashing process, and the surface reforming process, are made dry by using plasma. Recently, plasma is also used in large-area processing technology required for solar cells, large liquid crystal panels, and the like. In particular, in the case of the latter large-area processing technique, it is always desired to increase the area of the plasma. This is because the plasma processing area is proportional to the plasma area expansion, and if the plasma processing area per cycle increases, the number of times of processing can be reduced and cost reduction can be expected.

【0003】ただ、現在、汎用的に用いられている平行
平板型やエレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス
(ECR)型のプラズマの場合は、面積拡大を図ること
が困難である。平行平板型のプラズマの場合、電極の端
部では、電力が伝わり難くて(電界が弱くて)プラズマ
密度が低く、均一性が十分でなくなることから、プラズ
マの面積は直径20cm程度が限界である。ECR型の
プラズマの場合、面積拡大が装置の規模拡大を伴うこと
から、装置規模が実用的である範囲を考慮すれば、やは
りプラズマの面積は直径20cm近辺が限界である。
[0003] However, it is difficult to increase the area of a parallel plate type plasma or an electron cyclotron resonance (ECR) type plasma which is currently widely used. In the case of parallel plate type plasma, at the end of the electrode, power is difficult to transmit (weak electric field), the plasma density is low, and the uniformity is not sufficient, so the plasma area is limited to about 20 cm in diameter. . In the case of the ECR type plasma, since the area expansion involves an increase in the scale of the apparatus, the area of the plasma is also limited to a diameter of about 20 cm in consideration of a practical range of the apparatus scale.

【0004】一方、平行平板型やECR型のプラズマと
は違ったタイプのプラズマとして表面波励起プラズマが
ある。この表面波励起プラズマ(SWP)の場合、図1
2に示すように、チャンバー51へガス供給部52から
ガスを供給するとともに減圧雰囲気を維持しながら、マ
イクロ波電力供給部53のマイクロ波電力を開口型アン
テナ54から誘電体プレート(例えば石英板)55を厚
み方向に貫通するようにチャンバー51へ供給すること
によりプラズマを生成する方式であり、マイクロ波が表
面波となって誘電体プレート55とプラズマの間をプラ
ズマの面方向へ向けて速やかに伝搬するので、プラズマ
が広がり易くて大面積化に適すると言うことができる。
誘電体プレート55の面積を大きくすれば、プラズマの
面積を拡大することができる。
On the other hand, there is a surface-wave-excited plasma as a type of plasma different from a parallel plate type plasma or an ECR type plasma. In the case of this surface wave excited plasma (SWP), FIG.
As shown in FIG. 2, while supplying the gas from the gas supply unit 52 to the chamber 51 and maintaining the reduced pressure atmosphere, the microwave power of the microwave power supply unit 53 is supplied from the aperture type antenna 54 to the dielectric plate (for example, a quartz plate). This is a method in which plasma is generated by supplying plasma to the chamber 51 so as to penetrate in the thickness direction, and microwaves become surface waves to quickly pass between the dielectric plate 55 and the plasma toward the plane of the plasma. Since it propagates, it can be said that the plasma is easily spread and suitable for increasing the area.
If the area of the dielectric plate 55 is increased, the area of the plasma can be increased.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
表面波励起プラズマの場合、誘電体プレート55の大面
積化は簡単ではなく、実際にプラズマの面積を拡大する
ことは容易ではない。従来の表面波励起プラズマの場
合、誘電体プレート55の外表面側に開口型アンテナ5
4が配置されていて、誘電体プレート55でチャンバー
51内の気密を維持する構成であるので、誘電体プレー
ト55には、大気圧とチャンバー51内の低圧力との差
による強い外力が厚み方向に加わる結果、誘電体プレー
ト55を厚くして機械的強度を高めなければならない。
しかしながら、厚くて大面積の誘電体プレート55は大
変に高価であるので、やはりプラズマの面積拡大は容易
とは言えない。
However, in the case of the above-described surface-wave-excited plasma, it is not easy to increase the area of the dielectric plate 55, and it is not easy to actually increase the area of the plasma. In the case of a conventional surface wave excited plasma, an aperture type antenna 5
4 is arranged and the airtightness in the chamber 51 is maintained by the dielectric plate 55. Therefore, a strong external force due to the difference between the atmospheric pressure and the low pressure in the chamber 51 is applied to the dielectric plate 55 in the thickness direction. As a result, the dielectric plate 55 must be thickened to increase the mechanical strength.
However, since the thick and large-area dielectric plate 55 is very expensive, it is not easy to expand the plasma area.

【0006】本発明は、上記の事情に鑑み、表面波励起
プラズマの面積拡大を容易に実現することができる表面
波励起プラズマの生成方法およびプラズマ発生装置を提
供することを課題とする。
[0006] In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a method of generating surface wave excited plasma and a plasma generator capable of easily realizing an increase in the area of surface wave excited plasma.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1の発明に係る表面波励起プラズマの生成
方法は、チャンバー内にガスを導入しながらチャンバー
内を減圧雰囲気に保持するとともに、誘電体プレートを
介してマイクロ波電力を供給して表面波励起プラズマを
生成する方法において、誘電体プレートをチャンバー内
に配設するとともに、マイクロ波電力を誘電体プレート
の側周面側から供給する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of generating a surface-wave-excited plasma in which a gas is introduced into a chamber and the chamber is maintained in a reduced-pressure atmosphere. In addition, in a method of generating surface-wave excited plasma by supplying microwave power through a dielectric plate, the dielectric plate is disposed in a chamber, and the microwave power is supplied from the side peripheral surface side of the dielectric plate. Supply.

【0008】さらに、前記の課題を解決するために、請
求項2の発明に係るプラズマ発生装置は、プラズマ生成
用のチャンバーと、チャンバーへガスを供給するガス供
給手段と、チャンバーの内を減圧雰囲気に維持する真空
排気手段と、チャンバー内に配設されている誘電体プレ
ートと、誘電体プレートの側周面に沿って配設された開
口型アンテナと、開口型アンテナにマイクロ波電力を送
給する電力供給手段とを具備する。
In order to solve the above-mentioned problems, a plasma generating apparatus according to a second aspect of the present invention provides a plasma generating chamber, gas supply means for supplying gas to the chamber, and a reduced-pressure atmosphere in the chamber. Vacuum evacuation means, a dielectric plate disposed in the chamber, an aperture antenna disposed along a peripheral surface of the dielectric plate, and microwave power supplied to the aperture antenna. Power supply means.

【0009】また、請求項3の発明は、請求項2に記載
のプラズマ発生装置において、誘電体プレートのプラズ
マ非形成側表面とチャンバーの内壁面との間に狭い空間
を設けて誘電体プレートが設置されているとともに、誘
電体プレートのプラズマ形成側とプラズマ非形成側の両
表面の間を連通させる通気用貫通孔が誘電体プレートに
形成されている。
According to a third aspect of the present invention, in the plasma generating apparatus according to the second aspect, a narrow space is provided between the surface of the dielectric plate on which the plasma is not formed and the inner wall surface of the chamber. In addition, a through-hole for ventilation is formed in the dielectric plate, which is provided and communicates between both surfaces of the dielectric plate on the plasma forming side and the plasma non-forming side.

【0010】また、請求項4の発明は、請求項2に記載
のプラズマ発生装置において、誘電体プレートのプラズ
マ非形成側表面とチャンバーの内壁面との間に狭い空間
を設けて誘電体プレートが設置されているとともに、誘
電体プレートの各表面側の空間を連通させる通気用バイ
パス管路がチャンバーに付設されている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the plasma generating apparatus according to the second aspect, a narrow space is provided between the surface of the dielectric plate on which the plasma is not formed and the inner wall surface of the chamber. The chamber is provided with a bypass pipe for ventilation, which communicates the space on each surface side of the dielectric plate.

【0011】また、請求項5の発明は、請求項2に記載
のプラズマ発生装置において、誘電体プレートのプラズ
マ非形成側表面とチャンバーの内壁面との間に狭い空間
を設けて誘電体プレートが設置されているとともに、前
記空間内に減圧状態下で不活性ガスが導入されている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the plasma generating apparatus according to the second aspect, a narrow space is provided between the surface of the dielectric plate on which the plasma is not formed and the inner wall surface of the chamber. While being installed, an inert gas is introduced into the space under reduced pressure.

【0012】また、請求項6の発明は、請求項2から5
のいずれかに記載のプラズマ発生装置において、誘電体
プレートを取り囲むようにして設置された導波管を備
え、導波管における誘電体プレートの側周面に向き合う
側に開口型アンテナが開けられているとともに、導波管
に管内波長の調整手段が付設されている。
Further, the invention of claim 6 provides the invention according to claims 2 to 5
The plasma generator according to any one of the above, further comprising a waveguide installed so as to surround the dielectric plate, an aperture type antenna is opened on a side of the waveguide facing the side peripheral surface of the dielectric plate. In addition, a waveguide wavelength adjusting means is attached to the waveguide.

【0013】また、請求項7の発明は、請求項6に記載
のプラズマ発生装置において、導波管が相対する一対の
長辺面と相対する一対の短辺面を有する四角断面形状の
導波管であって、導波管の短辺面に開口型アンテナが開
けられているとともに、管内波長の調整手段が、導波管
の長辺面に取り付けられたスタブである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the plasma generator according to the sixth aspect, a waveguide having a rectangular cross-sectional shape having a pair of short sides opposed to a pair of long sides opposed to the waveguide. The stub is a tube, in which an aperture type antenna is opened on the short side surface of the waveguide, and the means for adjusting the guide wavelength is a stub attached to the long side surface of the waveguide.

【0014】また、請求項8の発明は、請求項6に記載
のプラズマ発生装置において、導波管が相対する一対の
長辺面と相対する一対の短辺面を有する四角断面形状の
導波管であって、導波管の長辺面に開口型アンテナが開
けられているとともに、管内波長の調整手段が、両短辺
面の間隔を調整する距離可変手段となっている。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the plasma generator according to the sixth aspect, wherein the waveguide has a rectangular cross-sectional shape having a pair of long sides facing the waveguide and a pair of short sides facing the waveguide. In the tube, the aperture type antenna is opened on the long side surface of the waveguide, and the guide wavelength adjusting means serves as a distance variable means for adjusting the interval between both short side faces.

【0015】また、請求項9の発明は、請求項2から8
のいずれかに記載のプラズマ発生装置において、誘電体
プレートが円板形状であり、誘電体プレートを囲んで円
環状の配置となっている導波管を備え、導波管における
誘電体プレートの側周面に向き合う側に開口型アンテナ
が開けられているとともに、円環状配置の導波管の前記
円環の接線に略沿うようにしてマイクロ波電力導入用の
直線状導波管が接続されている。
[0015] The invention of claim 9 is the invention of claims 2 to 8
5. The plasma generator according to any one of the above, wherein the dielectric plate has a disk shape, and comprises a waveguide which is arranged in an annular shape surrounding the dielectric plate, wherein the side of the waveguide facing the dielectric plate is provided. An aperture type antenna is opened on the side facing the peripheral surface, and a linear waveguide for microwave power introduction is connected substantially along a tangent of the ring of the waveguide in the ring configuration. I have.

【0016】[0016]

【作用】本発明の表面波励起プラズマの生成方法の作用
について説明する。請求項1の発明の方法により表面波
励起プラズマを生成する場合、チャンバー内にガスを導
入しながらチャンバー内を減圧雰囲気に保持しておい
て、チャンバー内に配設された誘電体プレートの側周面
側よりマイクロ波電力を供給する。そうすると、チャン
バー内に供給されたマイクロ波が着実に表面波となって
誘電体プレートとプラズマの間をプラズマの面方向へ向
けて伝搬してゆくと同時に、表面波の伝搬に相伴って十
分なプラズマ密度の領域がプラズマの面方向へ速やかに
広がり、面積の大きな表面波励起プラズマが生じる。
The operation of the method for generating plasma excited by surface waves according to the present invention will be described. In the case where the surface wave excited plasma is generated by the method according to the first aspect of the present invention, the inside of the chamber is maintained in a reduced pressure atmosphere while introducing gas into the chamber, and the side periphery of the dielectric plate disposed in the chamber is maintained. Microwave power is supplied from the surface side. Then, the microwave supplied into the chamber steadily becomes a surface wave and propagates between the dielectric plate and the plasma toward the surface direction of the plasma. The region of the plasma density quickly spreads in the plane direction of the plasma, and the surface wave excited plasma having a large area is generated.

【0017】本発明の方法の場合、チャンバー内に配設
された誘電体プレートの側周面側よりマイクロ波電力を
供給する構成であるので、従来のように開口型アンテナ
を誘電体プレートの外表面側に設置せずに済む。その結
果、誘電体プレートの両表面間の大気と減圧雰囲気との
圧力差による大きな外力が厚み方向に加わることが回避
できる。その結果、誘電体プレートを従来のように厚く
する必要はなく、薄いプレートで済む。また、誘電体プ
レートの側周面側よりマイクロ波電力を供給する本発明
の電力供給方式は、開口型アンテナの位置を誘電体プレ
ートの表面から側面へ移す程度のことで簡単に実現でき
る。
In the case of the method of the present invention, since the microwave power is supplied from the side peripheral surface of the dielectric plate disposed in the chamber, the aperture type antenna is connected to the outside of the dielectric plate as in the prior art. It is not necessary to install on the front side. As a result, it is possible to prevent a large external force from being applied in the thickness direction due to a pressure difference between the air and the reduced-pressure atmosphere between both surfaces of the dielectric plate. As a result, the dielectric plate does not need to be as thick as in the prior art, but can be a thin plate. Further, the power supply system of the present invention for supplying microwave power from the side peripheral surface of the dielectric plate can be easily realized by moving the position of the aperture antenna from the surface of the dielectric plate to the side surface.

【0018】請求項2のプラズマ発生装置の場合、請求
項1の発明の方法を実施することにより、表面波励起プ
ラズマを生じさせることができる。
In the case of the plasma generating apparatus according to the second aspect, the surface wave excited plasma can be generated by implementing the method according to the first aspect of the present invention.

【0019】請求項3のプラズマ発生装置の場合、誘電
体プレート自体に形成されている通気用貫通孔により誘
電体プレートのプラズマ形成側とプラズマ非形成側の両
表面にかかる圧力(気圧)が等しくなり、誘電体プレー
トの厚み方向に加わる力は自重によるものだけである。
According to the third aspect of the present invention, the pressure (atmospheric pressure) applied to both the plasma forming side and the plasma non-forming side of the dielectric plate by the ventilation through holes formed in the dielectric plate itself is equal. Thus, the force applied in the thickness direction of the dielectric plate is only due to its own weight.

【0020】請求項4のプラズマ発生装置の場合、チャ
ンバーに付設されている通気用バイパス管路により誘電
体プレートのプラズマ形成側とプラズマ非形成側の両表
面にかかる圧力が等しくなり、誘電体プレートの厚み方
向に加わる力は自重によるものだけである。
In the case of the plasma generating apparatus according to the present invention, the pressure applied to both the plasma forming side and the plasma non-forming side of the dielectric plate is equalized by the ventilation bypass pipe provided in the chamber, and the dielectric plate is formed. The force applied in the thickness direction is only due to its own weight.

【0021】請求項5のプラズマ発生装置の場合、誘電
体プレートのプラズマ非形成面側の空間が減圧されてい
るので、誘電体プレートの両表面間の圧力差が小さくな
る。また、前記空間に不活性ガスが導入されているの
で、プラズマ非形成面側の空間にプラズマが発生しにく
くなり、この空間にプラズマが発生することによる電力
ロスなどの不都合を回避することができる。
In the plasma generating apparatus according to the fifth aspect, since the space on the non-plasma forming surface side of the dielectric plate is reduced in pressure, the pressure difference between both surfaces of the dielectric plate is reduced. Further, since the inert gas is introduced into the space, plasma is less likely to be generated in the space on the non-plasma forming surface side, and inconvenience such as power loss due to generation of plasma in this space can be avoided. .

【0022】請求項6のプラズマ発生装置の場合、開口
型アンテナが形成されている導波管に付設されている管
内波長の調整手段により、管内波長を調整して所望モー
ドのマイクロ波電力との結合性を良くする。
In the case of the plasma generating apparatus of the present invention, the guide wavelength is adjusted by the guide wavelength adjusting means attached to the waveguide in which the aperture type antenna is formed so that the desired mode microwave power can be obtained. Improve connectivity.

【0023】請求項7のプラズマ発生装置の場合、短辺
面に開口型アンテナが開けられている導波管の長辺面に
取り付けられたスタブにより、所望モードのマイクロ波
電力との結合性が良くなるように、管内波長を調整す
る。
In the case of the plasma generating apparatus of the present invention, the stub attached to the long side surface of the waveguide having the aperture type antenna opened on the short side surface provides the coupling with the microwave power in the desired mode. Adjust the guide wavelength to get better.

【0024】請求項8のプラズマ発生装置の場合、長辺
面に開口型アンテナが開けられている導波管の短辺面の
間隔を変える距離可変手段により、所望モードのマイク
ロ波電力との結合性が良くなるように短辺面の間隔を変
えて管内波長を調整する。
In the case of the plasma generating apparatus of the present invention, the coupling with the microwave power in a desired mode is performed by a distance varying means for changing the interval between the short sides of the waveguide having the open-type antenna on the long side. The guide wavelength is adjusted by changing the distance between the short sides to improve the performance.

【0025】請求項9のプラズマ発生装置の場合、マイ
クロ波電力導入用の直線状導波管が、開口型アンテナの
ある円環状配置の導波管の前記円環の接線に略沿うよう
にして接続されていて、マイクロ波電力は分布が乱れる
ことなく直線状導波管から開口型アンテナのある導波管
へ伝送される。
[0025] In the case of the plasma generating apparatus according to the ninth aspect, the linear waveguide for introducing microwave power is arranged so as to be substantially along the tangent of the annular waveguide of the annular configuration having the aperture type antenna. In connection, microwave power is transmitted from the linear waveguide to the waveguide with the aperture antenna without disturbing the distribution.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】続いて、本発明の一実施例を図面
を参照しながら説明する。図1は第1実施例のプラズマ
発生装置の全体構成を示すブロック図、図2は第1実施
例の装置の要部構成を示す概略断面図、図3は第1実施
例のプラズマ発生装置の要部構成を示す平面図である。
図1のプラズマ発生装置は本発明の表面波励起プラズマ
の生成方法の一例によりプラズマを生成する構成となっ
ている。以下、第1実施例のプラズマ発生装置の構成を
説明し、ついで第1実施例の装置による表面波励起プラ
ズマの生成について説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the plasma generator of the first embodiment, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the plasma generator of the first embodiment, and FIG. It is a top view which shows a principal part structure.
The plasma generator of FIG. 1 is configured to generate plasma by an example of the method of generating surface wave excited plasma of the present invention. Hereinafter, the configuration of the plasma generating apparatus of the first embodiment will be described, and then the generation of the surface wave excited plasma by the apparatus of the first embodiment will be described.

【0027】図1のプラズマ発生装置は、表面波励起プ
ラズマが形成される生成空間Sを有する内直径約30c
mの円筒状のチャンバー1と、プラズマ生成用エネルギ
ーであるマイクロ波電力を出力するマイクロ波電力出力
部2と、チャンバー1内へ必要なガスを供給するガス供
給部3と、チャンバー1内に設けられた誘電体プレート
としての例えば石英板4と、石英板4の周側面4Aを取
り巻くようにして配設された円環状のマイクロ波導波管
5と、石英板4の周側面4Aへ対面するようにして導波
管5の側に設けられた開口型アンテナ6を備え、ガス供
給部3からチャンバー1内に必要なガスが導入されると
ともに、開口型アンテナ6から石英板4を介してマイク
ロ波電力が供給されることにより、生成空間Sに表面波
励起プラズマが生じる構成となっている。以下、図1の
プラズマ発生装置の各部の構成をより具体的に説明す
る。
The plasma generating apparatus shown in FIG. 1 has an inner diameter of about 30 c having a generation space S where a surface wave excited plasma is formed.
m, a cylindrical chamber 1, a microwave power output unit 2 for outputting microwave power as plasma generation energy, a gas supply unit 3 for supplying necessary gas into the chamber 1, and a gas supply unit 3 provided in the chamber 1. The dielectric plate is, for example, a quartz plate 4, an annular microwave waveguide 5 disposed so as to surround the peripheral side surface 4 </ b> A of the quartz plate 4, and the peripheral side surface 4 </ b> A of the quartz plate 4. And an aperture type antenna 6 provided on the side of the waveguide 5. A required gas is introduced into the chamber 1 from the gas supply unit 3, and the microwave is transmitted from the aperture type antenna 6 through the quartz plate 4. When power is supplied, a surface wave excited plasma is generated in the generation space S. Hereinafter, the configuration of each part of the plasma generator of FIG. 1 will be described more specifically.

【0028】チャンバー1の底面1Bには排気管1Cが
接続されていて、排気管1Cの下流側に配されている真
空排気機構(図示省略)によりチャンバー1の排気が行
われる構成となっている。また、チャンバー1の側方に
はチャンバー1の室内圧力(真空度)を測定するための
真空計測器7が設けられている。さらに、チャンバー1
には被処理物Wを載せておくステージSTの他、被処理
物Wの搬入・搬出に必要な機構(図示省略)なども設け
られている。
An exhaust pipe 1C is connected to the bottom surface 1B of the chamber 1, and the chamber 1 is evacuated by a vacuum exhaust mechanism (not shown) disposed downstream of the exhaust pipe 1C. . A vacuum measuring device 7 for measuring the indoor pressure (degree of vacuum) of the chamber 1 is provided on the side of the chamber 1. Furthermore, chamber 1
In addition to the stage ST on which the workpiece W is placed, a mechanism (not shown) required for loading and unloading the workpiece W is provided.

【0029】マイクロ波電力出力部2は、高圧電源2A
とマイクロ波発振器2Bとを備え、2.45GHzのマ
イクロ波電力を出力するよう構成されている。ガス供給
部3は、反応性のメインガス(酸素やArガス等の稀ガ
ス族元素ガスあるいはCF4等)などをチャンバー1内
に導入するためのガス源3Aと導入量調整用のマスフロ
ーFAを有している。また、図1のプラズマ発生装置の
場合、ガス供給部3によりガスを導入しながら、真空計
測器7の計測結果に基づき制御される真空排気機構によ
ってチャンバー1の内を、通常1mmTorr〜1Torr(1To
rr≒133Pa)程度の減圧雰囲気に保持するよう構成
されている。
The microwave power output unit 2 includes a high-voltage power supply 2A
And a microwave oscillator 2B, and are configured to output microwave power of 2.45 GHz. The gas supply unit 3 includes a gas source 3A for introducing a reactive main gas (a rare gas group gas such as oxygen or Ar gas or CF 4 ) into the chamber 1 and a mass flow FA for adjusting the amount of introduction. Have. In addition, in the case of the plasma generator of FIG. 1, while introducing gas by the gas supply unit 3, the inside of the chamber 1 is usually 1 mm Torr to 1 Torr (1
(rr ≒ 133 Pa).

【0030】チャンバー1内に配設されている石英板4
は、厚みが5〜20mm程度の円板である。石英板4は、
その表裏面はチャンバー1内(すなわち、減圧雰囲気
内)にあり、側周面4Aだけがチャンバー1の側壁面1
Wの上部において露出しているとともにガスケットGで
真空を保つようにして配設されている。石英板4は耐熱
温度が高くて低誘電損失でマイクロ波電力の供給に適し
ている。また、図2に示すように、石英板4のプラズマ
非形成側表面4aと、チャンバー1の蓋ともなっている
上壁1Aの内面(内壁面)との間には、プラズマが生成
されない程度の狭い空間が設けられている。石英板4に
は、プラズマ非形成側表面4aとプラズマ形成側表面4
bの間を連通させる通気用貫通孔4Bが形成されてい
る。その結果、石英板4の両表面4a,4bにかかる気
圧はそれぞれ同じとなり、石英板4の厚み方向には、自
重による力がかかる程度で従来のような圧力差による強
い力は加わらない。なお、通気用貫通孔4Bは、例えば
直径6mmで3個ほど設けられるが、1個でもよい。
The quartz plate 4 provided in the chamber 1
Is a disk having a thickness of about 5 to 20 mm. The quartz plate 4
The front and back surfaces are in the chamber 1 (that is, in a reduced pressure atmosphere), and only the side peripheral surface 4A is the side wall surface 1 of the chamber 1.
The gasket G is provided so as to be exposed at an upper portion of the W and maintain a vacuum. The quartz plate 4 has a high heat-resistant temperature and a low dielectric loss, and is suitable for supplying microwave power. Further, as shown in FIG. 2, between the non-plasma-forming side surface 4 a of the quartz plate 4 and the inner surface (inner wall surface) of the upper wall 1 </ b> A also serving as a lid of the chamber 1, the width is so small that no plasma is generated. Space is provided. The quartz plate 4 has a plasma non-forming side surface 4a and a plasma forming side surface 4a.
A ventilation through-hole 4B is formed to communicate between b. As a result, the air pressure applied to both surfaces 4a and 4b of the quartz plate 4 becomes the same, and a strong force due to a pressure difference unlike the related art is not applied in the thickness direction of the quartz plate 4 to the extent that a force due to its own weight is applied. The number of the through holes 4B for ventilation is, for example, about 3 with a diameter of 6 mm, but may be one.

【0031】導波管5は、図2に示すように、相対する
一対の長辺面5A,5Bと相対する一対の短辺面(H
面)5a,5bを有する断面長方形の偏平な環状導波管
であってり、導波管5の内側の短辺面(E面)5bは内
周方向に沿って全域が全て開いていて、(完全)開口型
アンテナ6となっている。しかし、開口型アンテナ6
は、必ずしも石英板4の周方向に沿って途切れることな
く続く構成である必要はない。例えば、導波管5の短辺
面5bは内周方向に沿って適当な間隔で一部のみ縦ない
し横に所定寸法分だけ開いていて、石英板4の周方向に
沿って途切れ途切れとなっている所謂スロット式の開口
型アンテナであってもよい。
As shown in FIG. 2, the waveguide 5 has a pair of short sides (H) opposed to a pair of long sides 5A and 5B.
Surface) 5a, 5b, which is a flat annular waveguide having a rectangular cross section, and the short side surface (E surface) 5b inside the waveguide 5 is entirely open along the inner circumferential direction, A (complete) aperture antenna 6 is provided. However, the aperture antenna 6
Need not necessarily have a configuration that continues without interruption along the circumferential direction of the quartz plate 4. For example, the short side surface 5b of the waveguide 5 is only partially opened vertically or horizontally by a predetermined dimension at an appropriate interval along the inner circumferential direction, and is interrupted along the circumferential direction of the quartz plate 4. A so-called slot type aperture antenna may be used.

【0032】また、導波管5の上側の長辺面5Aには、
図2に示すように、管内波長調整用のネジ式スタブSB
が周方向に沿って等間隔で配設されている。実施例の場
合、スタブSBは6個設けられている。導波管5の長辺
面5Aに取り付けられたスタブSBにより、管内波長を
調整して所望モードのマイクロ波電力との結合性を良く
し、均一なプラズマを効率良く生成することができる。
The upper long side surface 5A of the waveguide 5 has
As shown in FIG. 2, a screw type stub SB for adjusting the guide wavelength.
Are arranged at equal intervals along the circumferential direction. In the case of the embodiment, six stubs SB are provided. The stub SB attached to the long side surface 5A of the waveguide 5 adjusts the guide wavelength to improve the coupling with the microwave power of the desired mode, and can efficiently generate uniform plasma.

【0033】さらに円環状に配設されている導波管5に
は、マイクロ波電力導入用の直線状導波管11が接続さ
れている。この直線状導波管11は、図3に示すよう
に、円環状の導波管5の円環の接線に略沿って(上方よ
り見れば数字の「6」に似たかたちのような感じで)接
続されているので、マイクロ波電力は分布を乱すことな
く直線状導波管11から開口型アンテナ6のある導波管
5に伝送される。仮に、図3に一点鎖線Aで示すよう
に、直線状導波管11が円環状の導波管5の円環の中心
に向かうようにして接続されていると、マイクロ波電力
の分布が乱れてマイクロ波電力が、直線状導波管11か
ら導波管5に旨く伝わらない。
Further, a linear waveguide 11 for introducing microwave power is connected to the waveguide 5 arranged in an annular shape. As shown in FIG. 3, the linear waveguide 11 substantially follows the tangent of the ring of the annular waveguide 5 (a shape similar to the numeral “6” when viewed from above). ), The microwave power is transmitted from the linear waveguide 11 to the waveguide 5 having the aperture antenna 6 without disturbing the distribution. If the linear waveguide 11 is connected to the center of the annular waveguide 5 as shown by the dashed line A in FIG. 3, the distribution of microwave power is disturbed. As a result, microwave power is not successfully transmitted from the linear waveguide 11 to the waveguide 5.

【0034】また、マイクロ波電力出力部2から送出さ
れるマイクロ波電力は、図1に示すように、アイソレー
タ8を通り抜けたあと方向性結合器9を経てEH型整合
機10から直線状導波管11を経て導波管5に達するよ
う構成されている。第1実施例の場合、供給されるマイ
クロ波電力の量は、圧力・ガスの種類や或いは処理の対
象・目的など各種条件によって異なるが、例えば1〜2
kW程度である。
As shown in FIG. 1, the microwave power transmitted from the microwave power output unit 2 passes through an isolator 8 and then passes through a directional coupler 9 from an EH type matching machine 10 to form a linear waveguide. It is configured to reach the waveguide 5 via the tube 11. In the case of the first embodiment, the amount of the supplied microwave power varies depending on various conditions such as the pressure, the type of gas, and the processing target and purpose.
It is about kW.

【0035】続いて、上記構成を有する第1実施例のプ
ラズマ発生装置により本発明方法の一例により表面波励
起プラズマを生成するときの様子を説明する。先ず、チ
ャンバー1の内を排気しながら、ガス供給部3から酸素
ガスを導入してチャンバー1の内を約1Torrの減圧雰囲
気に保つようにした。そして、マイクロ波電力出力部2
から周波数2.45GHzのマイクロ波電力を1.5k
Wの量で出力した。そうすると、チャンバー1の生成空
間Sに大面積の表面波励起プラズマが均一な状態で生成
し、ステージSTの上の被処理物Wが処理された。
Next, a description will be given of how the plasma generating apparatus of the first embodiment having the above-described configuration generates surface wave excited plasma by an example of the method of the present invention. First, while exhausting the inside of the chamber 1, oxygen gas was introduced from the gas supply unit 3 so that the inside of the chamber 1 was kept at a reduced pressure atmosphere of about 1 Torr. And the microwave power output unit 2
1.5k microwave power with frequency 2.45GHz
W was output in the amount of W. Then, a large-area surface-wave-excited plasma was generated in the generation space S of the chamber 1 in a uniform state, and the workpiece W on the stage ST was processed.

【0036】表面波励起プラズマの水平断面は直径約3
0cmの円形であるから、生成した表面波励起プラズマ
も直径約30cmの円形の大面積プラズマである。図4
に示すように、石英板4の近傍の電界強度の状況は、開
口型アンテナ6からのマイクロ波電力の導入中心域であ
る石英板4のプラズマ形成側表面4bが最も強く、従来
よりも効率よくプラズマを均一性よく生成できるように
なることも予測されるのである。
The horizontal cross section of the surface wave excited plasma has a diameter of about 3
Because of the circular shape of 0 cm, the generated surface wave excited plasma is also a large-area plasma having a diameter of about 30 cm. FIG.
As shown in FIG. 5, the state of the electric field intensity near the quartz plate 4 is such that the plasma forming side surface 4b of the quartz plate 4, which is the central region of the introduction of the microwave power from the aperture antenna 6, is the strongest, and is more efficient than the conventional case. It is expected that plasma can be generated with good uniformity.

【0037】このように、第1実施例のプラズマ発生装
置の場合、石英板4の両表面4a,4bにかかる気圧が
等しく、石英板4の厚み方向には圧力差による外力が全
くかからないことから、石英板4は自重に耐えるだけの
薄いプレートで十分である。石英板4は厚みが比例的に
価格に影響するので、厚みが薄くなることのコストダウ
ン効果は顕著である。石英板4は、概ね20cm〜40
cm、通常、30cm前後の直径であり、従来、20m
mの厚みが必要であったが、本発明の場合は直径に殆ど
関係なく5mm程で十分である。
As described above, in the case of the plasma generator of the first embodiment, the pressure applied to both surfaces 4a and 4b of the quartz plate 4 is equal, and no external force due to the pressure difference is applied in the thickness direction of the quartz plate 4. It is sufficient that the quartz plate 4 is thin enough to withstand its own weight. Since the thickness of the quartz plate 4 proportionally affects the price, the cost reduction effect of reducing the thickness is remarkable. The quartz plate 4 is approximately 20 cm to 40 cm.
cm, usually about 30 cm in diameter, conventionally 20 m
Although a thickness of m was required, in the case of the present invention, about 5 mm is sufficient irrespective of the diameter.

【0038】プラズマ処理の種類によっては、石英板4
が損傷し易くて頻繁に石英板4を新品に換えなければな
らないこともあり、このような石英板4を消耗品的に使
用する場合、石英板4が安価であるから本発明は非常に
有効である。それに、石英板4の側周面側よりマイクロ
波電力を供給する電力供給方式も、アンテナの位置を石
英板4の表面から側面の方へ移す程度のことで簡単に実
現できる。よって、本発明の場合、表面波励起プラズマ
の面積拡大は何らの困難性なく容易に実現できる。
Depending on the type of plasma treatment, the quartz plate 4
The quartz plate 4 is liable to be damaged and the quartz plate 4 must be frequently replaced with a new one. When the quartz plate 4 is used as a consumable item, the quartz plate 4 is inexpensive and the present invention is very effective. It is. In addition, a power supply system for supplying microwave power from the side peripheral surface side of the quartz plate 4 can be easily realized by moving the antenna from the surface of the quartz plate 4 to the side surface. Therefore, in the case of the present invention, the area of the surface wave excited plasma can be easily increased without any difficulty.

【0039】続いて、本発明の第2実施例を説明する。
図5は第2実施例のプラズマ発生装置の要部構成を示す
概略断面図、図6は第2実施例の装置の要部構成を示す
平面図である。第2実施例の装置の場合、石英板4に通
気用貫通孔4Bが形成されていない代わりに、チャンバ
ー1に石英板4の両表面4a,4bの側の空間を連通さ
せる通気用バイパス管路12が付設されている他は、第
1実施例と全く同様であるので、相違点のみを説明し、
同一点については説明を省略する。第2実施例のプラズ
マ発生装置の場合は、通気用バイパス管路12により石
英板4のプラズマ非形成側・形成側の両表面4a,4b
の間は等圧力となり、石英板4の厚み方向には、自重に
よる力以外は何ら外力はかからず、石英板4は自重に耐
えるだけの薄い物で十分である。なお、図3および図6
においては、スタブSBの図示は省略している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a main part configuration of the plasma generator of the second embodiment, and FIG. 6 is a plan view showing a main part configuration of the apparatus of the second embodiment. In the case of the apparatus of the second embodiment, instead of the through hole 4B for ventilation being formed in the quartz plate 4, a ventilation bypass conduit for communicating the space on both sides 4a and 4b of the quartz plate 4 with the chamber 1 is provided. Except that 12 is attached, it is completely the same as the first embodiment, and only the differences will be described.
The description of the same points is omitted. In the case of the plasma generator of the second embodiment, both surfaces 4a, 4b of the quartz plate 4 on the non-plasma forming side and the plasma forming side are formed by the ventilation bypass pipe 12.
In the thickness direction of the quartz plate 4, no external force is applied except for the force of its own weight, and the quartz plate 4 is sufficient to be thin enough to withstand its own weight. 3 and 6
, The stub SB is not shown.

【0040】次に、本発明の第3実施例を説明する。図
7は第3実施例のプラズマ発生装置の要部構成を示す概
略断面図、図8は第3実施例のプラズマ発生装置の要部
構成を示す平面図である。第3実施例の装置の場合、導
波管13は、図7に示すように、相対する一対の長辺面
13A,13Bと相対する一対の短辺面13a,13b
を有する断面方形の筒状型環状導波管であって、下側の
短辺面13bの方が上側の短辺面13aの方向に対し全
体にわたって往復移動可能に構成されているのに加え、
直線状導波管14の接続側の入射マイクロ波の波長λg
の長さだけ少し拡管されている他は、第1実施例と全く
同様であるので、相違点のみを説明し、同一点について
は説明を省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a main part configuration of the plasma generator of the third embodiment, and FIG. 8 is a plan view showing a main part configuration of the plasma generator of the third embodiment. In the case of the device of the third embodiment, as shown in FIG. 7, the waveguide 13 has a pair of long sides 13A and 13B facing each other and a pair of short sides 13a and 13b facing each other.
In addition to the tubular annular waveguide having a rectangular cross section having the following configuration, the lower short side surface 13b is configured to be able to reciprocate entirely in the direction of the upper short side surface 13a,
The wavelength λg of the incident microwave on the connection side of the linear waveguide 14
Is exactly the same as the first embodiment except that the tube is slightly expanded by the length of, so only the differences will be described, and the description of the same points will be omitted.

【0041】第3実施例のプラズマ装置では、短辺面1
3bの下面に短辺面の駆動軸15の先端が固定されてい
て、エアシリンダ等を用いた駆動軸15が矢印方向に移
動するのに伴って両短辺面13a,13bの距離が変化
して導波管13の断面積が変化するよう構成されてい
る。したがって、短辺面13a,13bの間隔を適当に
調節して、所望モードのマイクロ波電力との結合性を良
くすることができる。なお、開口型アンテナ6は導波管
13の長辺面13Bの方が周方向に沿って開くことによ
り形成されている。
In the plasma device of the third embodiment, the short side surface 1
The front end of the short side drive shaft 15 is fixed to the lower surface of the lower side 3b, and the distance between the two short side surfaces 13a and 13b changes as the drive shaft 15 using an air cylinder or the like moves in the direction of the arrow. Thus, the sectional area of the waveguide 13 is changed. Therefore, by appropriately adjusting the interval between the short side surfaces 13a and 13b, it is possible to improve the coupling with the microwave power in the desired mode. The aperture antenna 6 is formed by opening the long side surface 13B of the waveguide 13 in the circumferential direction.

【0042】本発明は、上記実施の形態に限られること
はなくて、下記のように変形実施することができる。 (1)上記の実施例の場合、チャンバーや誘電体プレー
ト用の石英板および開口型アンテナのあるマイクロ波導
波管が円形の構成であったが、図9に示すように、チャ
ンバー16や誘電体プレート用の石英板17および開口
型アンテナのあるマイクロ波導波管18が四角形の構成
である装置が変形例として挙げられる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified as follows. (1) In the case of the above embodiment, the microwave waveguide having the quartz plate for the chamber and the dielectric plate and the aperture type antenna had a circular configuration. However, as shown in FIG. A modified example is a device in which a quartz plate 17 for a plate and a microwave waveguide 18 having an aperture type antenna have a rectangular configuration.

【0043】(2)上記の実施例の場合、マイクロ波導
波管の一辺が完全に開いて開口型アンテナが形成されて
いる構成であったが、図10に示すように、マイクロ波
導波管19の一辺の両端部分は残っているようにして開
口型アンテナ20が形成されている構成であってもよ
い。
(2) In the case of the above embodiment, one side of the microwave waveguide is completely opened to form an aperture type antenna. However, as shown in FIG. The opening antenna 20 may be formed such that both ends of one side are left.

【0044】(3)上記の実施例の場合、誘電体プレー
ト用の石英板のプラズマ非形成側表面とチャンバーの内
壁面との間に狭い空間を設けて石英板が設置されていた
が、図11に示すように、誘電体プレート用の石英板2
1のプラズマ非形成側表面21aが接着材BDなどでチ
ャンバー1の内壁面に隙間があかないように接合されて
いる構成の装置が、変形例として挙げられる。
(3) In the case of the above embodiment, a narrow space is provided between the non-plasma forming side surface of the quartz plate for the dielectric plate and the inner wall surface of the chamber. As shown in FIG. 11, a quartz plate 2 for a dielectric plate
As a modified example, an apparatus in which the first non-plasma-forming side surface 21a is bonded to the inner wall surface of the chamber 1 with an adhesive BD or the like so that there is no gap.

【0045】(4)実施例の場合は、誘電体プレートが
石英板であったが、アルミナ板や窒化アルミ板であって
もよい。
(4) In the embodiment, the dielectric plate is a quartz plate, but may be an alumina plate or an aluminum nitride plate.

【0046】(5)実施例の場合、管内波長の調整用の
手段が、ネジ式スタブや導波管の両短辺面の間隔を調整
する距離可変機構であったが、管内波長の調整用の手段
が分岐管である構成の装置が、変形例として挙げられ
る。
(5) In the case of the embodiment, the means for adjusting the guide wavelength is a screw type stub or a distance variable mechanism for adjusting the interval between both short side surfaces of the waveguide. An apparatus having a structure in which the means is a branch pipe is a modified example.

【0047】(6)図1および図5に示した実施例で
は、誘電体プレートのプラズマ非形成面側表面に作用す
る圧力をチャンバー内圧力に等しくするために、誘電体
プレートに通気用貫通孔を開けたり、あるいは通気用バ
イパス管路を設けたりした。しかし、このように構成す
ると、使用するガス種、ガス圧、マイクロ波電力などに
よっては、誘電体プレートのプラズマ形成側表面だけで
なく、プラズマ非形成面側表面にもプラズマが点灯する
ことが懸念される。プラズマ非形成面側表面にプラズマ
が点灯すると、電力ロスが増えて不都合である。そこ
で、通気用貫通孔や通気用バイパス管路を設けないで、
以下のように構成してもよい。
(6) In the embodiment shown in FIGS. 1 and 5, in order to make the pressure acting on the plasma non-forming surface of the dielectric plate equal to the pressure in the chamber, the through holes for ventilation are formed in the dielectric plate. Was opened or a bypass line for ventilation was provided. However, with this configuration, depending on the type of gas used, gas pressure, microwave power, etc., there is a concern that plasma may be lit not only on the plasma forming side surface of the dielectric plate but also on the plasma non-forming side surface. Is done. When plasma is lit on the surface on the side where no plasma is formed, power loss increases, which is inconvenient. Therefore, do not provide a ventilation through hole or ventilation bypass line,
You may comprise as follows.

【0048】すなわち、誘電体プレートのプラズマ非形
成面側表面とチャンバーの内壁面との間の狭い空間に、
プラズマ形成面側(チャンバー内)へのガスの導入とは
別に、プラズマ化しにくい不活性ガス(例えば、窒素ガ
ス)を導入し、前記空間を50〜300Torr、好ましく
は100Torr程度の減圧状態に維持する。このように構
成するとプラズマ非形成面側でのプラズマの発生を抑制
することができる。この場合、誘電体プレートの両表面
間に圧力差が生じるが、その圧力差はプラズマ非形成面
側に大気圧が作用する従来装置に比べて小さいので、誘
電体プレートの厚みを従来装置よりも薄くすることがで
きる。
That is, in a narrow space between the surface of the dielectric plate on the side where the plasma is not formed and the inner wall surface of the chamber,
Separately from the introduction of the gas to the plasma forming surface side (inside of the chamber), an inert gas (for example, nitrogen gas) that is difficult to generate plasma is introduced, and the space is maintained at a reduced pressure of 50 to 300 Torr, preferably about 100 Torr. . With this configuration, generation of plasma on the non-plasma forming surface side can be suppressed. In this case, a pressure difference is generated between both surfaces of the dielectric plate, but the pressure difference is smaller than that of the conventional device in which the atmospheric pressure acts on the non-plasma forming surface side. Can be thin.

【0049】なお、前記空間をチャンバー内圧力(通
常、1mmTorr〜1Torr)よりも高くしたのは、空間内圧
力が高いほどプラズマが発生しにくいからである。した
がって、前記空間にプラズマ化しにくい窒素ガスなどを
導入するだけで充分にプラズマの発生を抑制でき、特に
空間内圧力を高める必要がない場合には、前記空間内を
チャンバー内に近いレベルにまで減圧してもよい。そう
すれは、誘電体プレートの厚みを図1および図5に示し
た実施例と同等レベルにまで薄くすることができる。た
だしこの場合、チャンバーを開放すると誘電体プレート
のプラズマ形成面側表面に大気圧が作用して、誘電体プ
レートの両表面間の圧力差が大きくなるので、誘電体プ
レートの両表面側の圧力が連動して変化するように構成
するのが好ましい。このような構成例としては、前記空
間と大気とを結ぶリーク弁を設け、チャンバーの開放操
作と連動してリーク弁を作動させて前記空間の圧力を大
気圧に戻す手法や、あるいは前記空間に導入する窒素ガ
スなどの圧力をチャンバー内圧力と連動させて変化させ
る等の手法を採ることができる。
The reason why the pressure in the space is higher than the pressure in the chamber (normally, 1 mm Torr to 1 Torr) is that plasma is less likely to be generated as the pressure in the space is higher. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the generation of plasma simply by introducing a nitrogen gas or the like which is difficult to turn into plasma into the space, and when the pressure in the space does not need to be increased, the pressure in the space is reduced to a level close to the inside of the chamber. May be. As a result, the thickness of the dielectric plate can be reduced to a level equivalent to that of the embodiment shown in FIGS. However, in this case, when the chamber is opened, atmospheric pressure acts on the plasma forming surface side of the dielectric plate, and the pressure difference between both surfaces of the dielectric plate increases, so that the pressure on both surfaces of the dielectric plate increases. It is preferable to configure so as to change in conjunction. As such a configuration example, a method of providing a leak valve that connects the space and the atmosphere, and operating the leak valve in conjunction with the opening operation of the chamber to return the pressure of the space to the atmospheric pressure, or A method of changing the pressure of the introduced nitrogen gas or the like in conjunction with the pressure in the chamber can be employed.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上に詳述したように、請求項1の発明
の表面波励起プラズマの生成方法によれば、チャンバー
内に配設された誘電体プレートの側周面側よりマイクロ
波電力を供給する構成であるので、従来のように大気と
減圧雰囲気の圧力差による大きな外力が誘電体プレート
の厚み方向に加わることが回避できる結果、誘電体プレ
ートは面積が大きくても薄い安価なプレートで事足り
る。また、誘電体プレートの側周面側よりマイクロ波電
力を供給する電力供給方式は、開口型アンテナの位置を
誘電体プレートの表面から側面の方へ移す程度のことで
簡単に実現できる。したがって、本発明の方法によれ
ば、容易に表面波励起プラズマの面積拡大が図れる。
As described in detail above, according to the method of generating surface-wave-excited plasma according to the first aspect of the present invention, microwave power is supplied from the side peripheral surface side of the dielectric plate provided in the chamber. Because of the supply configuration, it is possible to avoid applying a large external force due to the pressure difference between the atmosphere and the decompressed atmosphere in the thickness direction of the dielectric plate as in the related art.As a result, the dielectric plate is a thin and inexpensive plate even if the area is large. That's enough. In addition, a power supply method for supplying microwave power from the side peripheral surface of the dielectric plate can be easily realized by moving the position of the aperture antenna from the surface of the dielectric plate toward the side surface. Therefore, according to the method of the present invention, the area of the surface wave excited plasma can be easily enlarged.

【0051】さらに、請求項2の発明に係るプラズマ発
生装置によれば、請求項1の発明の方法を実施すること
により、表面波励起プラズマを生成することができるの
で、薄くて安価な大面積の誘電体プレートを使って容易
に表面波励起プラズマの面積拡大が図れる。
Further, according to the plasma generating apparatus of the second aspect of the present invention, by performing the method of the first aspect of the present invention, it is possible to generate a surface wave excited plasma, so that a thin and inexpensive large area can be obtained. The area of the surface-wave-excited plasma can be easily expanded by using the dielectric plate described above.

【0052】また、請求項3の発明のプラズマ発生装置
によれば、誘電体プレート自体に形成されている通気用
貫通孔により誘電体プレートのプラズマ形成側とプラズ
マ非形成側の両表面にかかる圧力が等しくなるという構
成を備えており、誘電体プレートの厚み方向に加わる力
は自重によるものだけであるので、誘電体プレートは自
重を支える程度の非常に薄いプレートで済む。
According to the third aspect of the present invention, the pressure applied to both the plasma forming side and the plasma non-forming side of the dielectric plate by the ventilation through holes formed in the dielectric plate itself. Are equal, and the force applied in the thickness direction of the dielectric plate is only due to its own weight. Therefore, the dielectric plate may be a very thin plate that supports its own weight.

【0053】また、請求項4の発明のプラズマ発生装置
によれば、チャンバーに付設されている通気用バイパス
管路により誘電体プレートのプラズマ形成側とプラズマ
非形成側の両表面にかかる圧力が等しくなるという構成
を備えており、誘電体プレートの厚み方向に加わる力は
自重によるものだけであるので、誘電体プレートは自重
を支える程度の非常に薄いプレートで済む。
According to the fourth aspect of the present invention, the pressure applied to both the plasma forming side and the plasma non-forming side of the dielectric plate by the ventilation bypass pipe provided in the chamber is equal. Since the force applied in the thickness direction of the dielectric plate depends only on its own weight, the dielectric plate need only be a very thin plate that supports its own weight.

【0054】また、請求項5のプラズマ発生装置によれ
ば、誘電体プレートのプラズマ非形成面側の空間が減圧
されているので、誘電体プレートの両表面間の圧力差が
小さくなり、誘電体プレートの厚みを薄くすることがで
きる。また、前記空間に不活性ガスが導入されているの
で、プラズマ非形成面側の空間にプラズマが発生しにく
くなり、この空間にプラズマが発生することによる電力
ロスなどの不都合を回避することができる。
According to the plasma generating apparatus of the present invention, since the space on the non-plasma forming surface side of the dielectric plate is reduced in pressure, the pressure difference between both surfaces of the dielectric plate is reduced, and The thickness of the plate can be reduced. Further, since the inert gas is introduced into the space, plasma is less likely to be generated in the space on the non-plasma forming surface side, and inconvenience such as power loss due to generation of plasma in this space can be avoided. .

【0055】また、請求項6のプラズマ発生装置によれ
ば、開口型アンテナが形成されている導波管に付設され
ている管内波長の調整手段により、管内波長を調整して
所望モードのマイクロ波電力との結合性を良くすること
ができる構成であるので、表面波励起プラズマを均一か
つ効率よく生成できる。
According to the plasma generating apparatus of the present invention, the guide wavelength is adjusted by the guide wavelength adjusting means attached to the waveguide in which the aperture type antenna is formed. Since the configuration can improve the coupling with electric power, surface wave excited plasma can be generated uniformly and efficiently.

【0056】また、請求項7のプラズマ発生装置によれ
ば、短辺面に開口型アンテナが開けられている導波管に
管内波長調整用のスタブを備えているので、スタブによ
り管内波長を調整することにより、簡単に所望モードの
マイクロ波電力との結合性を良くすることができる。
According to the plasma generator of the present invention, since the stub for adjusting the guide wavelength is provided in the waveguide having the aperture type antenna opened on the short side surface, the guide wavelength is adjusted by the stub. By doing so, it is possible to easily improve the coupling with the microwave power in the desired mode.

【0057】また、請求項8のプラズマ発生装置によれ
ば、長辺面に開口型アンテナが開けられている導波管の
短辺面の間隔を変える管内波長調整用の距離可変手段を
備えているので、短辺面の間隔を変えることにより、簡
単に所望モードのマイクロ波電力との結合性を良くする
ことができる。
According to the eighth aspect of the present invention, there is provided a plasma generating apparatus including a wavelength varying means for adjusting a guide wavelength for changing an interval between short sides of a waveguide having an aperture type antenna formed on a long side. Therefore, by changing the interval between the short sides, it is possible to easily improve the coupling with the microwave power in the desired mode.

【0058】また、請求項9のプラズマ発生装置によれ
ば、マイクロ波電力導入用の直線状導波管が、開口型ア
ンテナのある円環状配置の導波管の前記円環の接線に略
沿うようにして接続されているので、マイクロ波電力は
分布が乱れることなく直線状導波管から開口型アンテナ
のある導波管へ旨く伝送される。
According to the ninth aspect of the present invention, the linear waveguide for introducing microwave power is substantially along the tangent of the annular waveguide of the annularly arranged waveguide having the aperture type antenna. With such a connection, the microwave power is successfully transmitted from the linear waveguide to the waveguide having the aperture antenna without disturbing the distribution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例のプラズマ発生装置の全体構成を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a plasma generator of a first embodiment.

【図2】第1実施例のプラズマ発生装置の要部構成を示
す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a configuration of a main part of the plasma generator of the first embodiment.

【図3】第1実施例のプラズマ発生装置の要部構成を示
す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a main part of the plasma generator of the first embodiment.

【図4】プラズマ発生装置の石英板近傍における電界強
度分布を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an electric field intensity distribution in the vicinity of a quartz plate of the plasma generator.

【図5】第2実施例のプラズマ発生装置の要部構成を示
す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a configuration of a main part of a plasma generator of a second embodiment.

【図6】第2実施例のプラズマ発生装置の要部構成を示
す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a main configuration of a plasma generator of a second embodiment.

【図7】第3実施例のプラズマ発生装置の要部構成を示
す概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a configuration of a main part of a plasma generator of a third embodiment.

【図8】第3実施例のプラズマ発生装置の要部構成を示
す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a main configuration of a plasma generator according to a third embodiment.

【図9】変形実施例装置の要部構成を示す平面図であ
る。
FIG. 9 is a plan view illustrating a configuration of a main part of a modified example device.

【図10】他の変形実施例装置の要部構成を示す概略断
面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a configuration of a main part of another modified example device.

【図11】他の変形実施例装置の要部構成を示す概略断
面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a main part of another modified example device.

【図12】従来のプラズマ発生装置の要部構成を示す概
略断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating a main part configuration of a conventional plasma generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,16 …チャンバー 2 …マイクロ波電力出力部 3 …ガス供給部 4,17,21 …石英板(誘電体プレート) 4A …周側面 4B …通気用貫通孔 5,13,19 …マイクロ波導波管 6,20 …開口型アンテナ 4a,21a …プラズマ非形成側表面 4b …プラズマ形成側表面 5A,5B …長辺面 5a,5b …短辺面 SB …ネジ式スタブ 11,14 …直線状導波管 12 …通気用バイパス管路 13A,13B …長辺面 13a,13b …短辺面 15 …駆動軸 1, 16 ... chamber 2 ... microwave power output unit 3 ... gas supply unit 4, 17, 21 ... quartz plate (dielectric plate) 4A ... peripheral side surface 4B ... ventilation through hole 5, 13, 19 ... microwave waveguide 6, 20 ... aperture type antennas 4a, 21a ... plasma non-forming side surface 4b ... plasma forming side surface 5A, 5B ... long side surface 5a, 5b ... short side surface SB ... screw type stub 11, 14, ... linear waveguide 12 ... bypass passage for ventilation 13A, 13B ... long side surface 13a, 13b ... short side surface 15 ... drive shaft

フロントページの続き (72)発明者 高須賀 誠一 兵庫県宝塚市亀井町10番7号 株式会社ニ ッシン内 Fターム(参考) 5F004 AA16 BA20 BB14 BB32 BC08Continued on the front page (72) Inventor Seiichi Takasuka 10-7 Kameicho, Takarazuka-shi, Hyogo F-term in Nissin Corporation (reference) 5F004 AA16 BA20 BB14 BB32 BC08

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】チャンバー内にガスを導入しながらチャン
バー内を減圧雰囲気に保持するとともに、誘電体プレー
トを介してマイクロ波電力を供給して表面波励起プラズ
マを生成する方法において、誘電体プレートをチャンバ
ー内に配設するとともに、マイクロ波電力を誘電体プレ
ートの側周面側から供給することを特徴とする表面波励
起プラズマの生成方法。
In a method of generating a surface wave excited plasma by supplying microwave power through a dielectric plate while maintaining a reduced pressure atmosphere in the chamber while introducing a gas into the chamber, the method includes the steps of: A method for generating surface-wave-excited plasma, which is provided in a chamber and supplies microwave power from a side peripheral surface of a dielectric plate.
【請求項2】プラズマ生成用のチャンバーと、チャンバ
ーへガスを供給するガス供給手段と、チャンバーの内を
減圧雰囲気に維持する真空排気手段と、チャンバー内に
配設されている誘電体プレートと、誘電体プレートの側
周面に沿って配設された開口型アンテナと、開口型アン
テナにマイクロ波電力を送給する電力供給手段とを具備
することを特徴とするプラズマ発生装置。
2. A plasma generating chamber, gas supply means for supplying gas to the chamber, vacuum exhaust means for maintaining the inside of the chamber in a reduced pressure atmosphere, and a dielectric plate provided in the chamber; A plasma generator, comprising: an aperture antenna provided along a side peripheral surface of a dielectric plate; and power supply means for supplying microwave power to the aperture antenna.
【請求項3】請求項2に記載のプラズマ発生装置におい
て、誘電体プレートのプラズマ非形成側表面とチャンバ
ーの内壁面との間に狭い空間を設けて誘電体プレートが
設置されているとともに、誘電体プレートのプラズマ形
成側とプラズマ非形成側の両表面の間を連通させる通気
用貫通孔が誘電体プレートに形成されているプラズマ発
生装置。
3. The plasma generator according to claim 2, wherein a narrow space is provided between the non-plasma forming surface of the dielectric plate and the inner wall surface of the chamber, and the dielectric plate is installed. A plasma generator in which a through hole for ventilation is formed in a dielectric plate for communicating between both surfaces of a body plate on a plasma forming side and a plasma non-forming side.
【請求項4】請求項2に記載のプラズマ発生装置におい
て、誘電体プレートのプラズマ非形成側表面とチャンバ
ーの内壁面との間に狭い空間を設けて誘電体プレートが
設置されているとともに、誘電体プレートの各表面側の
空間を連通させる通気用バイパス管路がチャンバーに付
設されているプラズマ発生装置。
4. The plasma generating apparatus according to claim 2, wherein a narrow space is provided between the non-plasma forming surface of the dielectric plate and the inner wall surface of the chamber, and the dielectric plate is installed. A plasma generator in which a ventilation bypass pipe for communicating a space on each surface side of a body plate is provided in a chamber.
【請求項5】請求項2に記載のプラズマ発生装置におい
て、誘電体プレートのプラズマ非形成側表面とチャンバ
ーの内壁面との間に狭い空間を設けて誘電体プレートが
設置されているとともに、前記空間内に減圧状態下で不
活性ガスが導入されているプラズマ発生装置。
5. The plasma generating apparatus according to claim 2, wherein a narrow space is provided between a non-plasma forming surface of the dielectric plate and an inner wall surface of the chamber, and the dielectric plate is provided. A plasma generator in which an inert gas is introduced into a space under reduced pressure.
【請求項6】請求項2から5のいずれかに記載のプラズ
マ発生装置において、誘電体プレートを取り囲むように
して設置された導波管を備え、導波管における誘電体プ
レートの側周面に向き合う側に開口型アンテナが開けら
れているとともに、導波管に管内波長の調整手段が付設
されているプラズマ発生装置。
6. The plasma generating apparatus according to claim 2, further comprising a waveguide installed so as to surround the dielectric plate, wherein the waveguide is provided on a side peripheral surface of the dielectric plate in the waveguide. A plasma generator in which an aperture type antenna is opened on the opposite side and a waveguide is provided with means for adjusting a guide wavelength.
【請求項7】請求項6に記載のプラズマ発生装置におい
て、導波管が相対する一対の長辺面と相対する一対の短
辺面を有する四角断面形状の導波管であって、導波管の
短辺面に開口型アンテナが開けられているとともに、管
内波長の調整手段が、導波管の長辺面に取り付けられた
スタブであるプラズマ発生装置。
7. A plasma generating apparatus according to claim 6, wherein the waveguide has a rectangular cross-sectional shape having a pair of long sides facing the waveguide and a pair of short sides facing the waveguide. A plasma generator in which an aperture type antenna is opened on a short side surface of a tube and a means for adjusting a wavelength in the tube is a stub attached to a long side surface of the waveguide.
【請求項8】請求項6に記載のプラズマ発生装置におい
て、導波管が相対する一対の長辺面と相対する一対の短
辺面を有する四角断面形状の導波管であって、導波管の
長辺面に開口型アンテナが開けられているとともに、管
内波長の調整手段が、両短辺面の間隔を調整する距離可
変手段となっているプラズマ発生装置。
8. The plasma generator according to claim 6, wherein the waveguide has a rectangular cross-sectional shape having a pair of long sides facing the waveguide and a pair of short sides facing the waveguide. A plasma generator in which an aperture type antenna is opened on a long side surface of a tube, and a means for adjusting a wavelength in the tube is a variable distance means for adjusting a distance between both short side surfaces.
【請求項9】請求項2から8のいずれかに記載のプラズ
マ発生装置において、誘電体プレートが円板形状であ
り、誘電体プレートを囲んで円環状の配置となっている
導波管を備え、導波管における誘電体プレートの側周面
に向き合う側に開口型アンテナが開けられているととも
に、円環状配置の導波管の前記円環の接線に略沿うよう
にしてマイクロ波電力導入用の直線状導波管が接続され
ているプラズマ発生装置。
9. The plasma generating apparatus according to claim 2, wherein the dielectric plate has a disk shape, and includes a waveguide arranged in an annular shape surrounding the dielectric plate. An aperture type antenna is opened on the side of the waveguide facing the side peripheral surface of the dielectric plate, and microwave power is introduced substantially along the tangent of the ring of the waveguide in an annular arrangement. A plasma generator to which the linear waveguides are connected.
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