JP2005050776A - Electromagnetic field feeder and plasma device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁界供給装置およびプラズマ装置に関し、より詳しくは、高周波電磁界を矩形導波管および円筒導波管を経由して供給する電磁界供給装置およびそれを用いたプラズマ装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic field supply device and a plasma device, and more particularly to an electromagnetic field supply device that supplies a high-frequency electromagnetic field via a rectangular waveguide and a cylindrical waveguide, and a plasma device using the same.
半導体素子やフラットパネルディスプレイの製造において、絶縁膜の形成や半導体層の結晶成長、エッチング、またアッシングなどの処理を行うために、プラズマ装置が多用されている。このプラズマ装置の一つに、スロットアンテナを用いて高周波電磁界を処理容器内に供給することにより、処理容器内のガスを電離、励起、解離させてプラズマを生成する高周波プラズマ装置がある。この高周波プラズマ装置は、低圧力で高密度のプラズマを生成できるので、効率のよいプラズマ処理が可能である。 In the manufacture of semiconductor elements and flat panel displays, plasma devices are frequently used to perform processing such as formation of insulating films, crystal growth of semiconductor layers, etching, and ashing. As one of the plasma apparatuses, there is a high-frequency plasma apparatus that generates plasma by ionizing, exciting, and dissociating a gas in a processing container by supplying a high-frequency electromagnetic field into the processing container using a slot antenna. Since this high-frequency plasma apparatus can generate high-density plasma at low pressure, efficient plasma processing is possible.
図6および図7は、スロットアンテナの一つであるラジアルラインスロットアンテナ(以下、RLSAと略記する)に高周波電磁界を供給する従来の電磁界供給装置の構成例を示す図である。
図6に示す従来の電磁界供給装置110Aは、高周波電磁界を発生させる高周波発振器111と、高周波発振器111に一端が接続された矩形導波管112と、矩形導波管112の他端に一端が接続され、矩形導波管の伝送モードTE10から円筒導波管の伝送モードTE11に変換する矩形/円筒変換器113と、矩形/円筒変換器113の他端に一端が接続され、他端がRLSA120に接続された円筒導波管114と、円筒導波管114に設けられ、直線偏波を円偏波に変換する円偏波変換器115とを有している。
6 and 7 are diagrams showing a configuration example of a conventional electromagnetic field supply device that supplies a high-frequency electromagnetic field to a radial line slot antenna (hereinafter abbreviated as RLSA), which is one of the slot antennas.
A conventional electromagnetic
円偏波変換器115としては、円筒導波管114の内壁に、対向する円柱状突起を、軸線方向にλg/4(λgは管内波長)の間隔で複数組設けたものが用いられる。これらの円柱状突起を、矩形/円筒変換器113から導入されるTE11モードの高周波電磁界の電界ベクトルの主方向に対して45°をなす方向に配置することにより、上記高周波電磁界を電界ベクトルが軸線方向に対して垂直な面上で1周期で1回転する回転電磁界に変換することができる。
このような円偏波変換器115を用いてRLSA120に円偏波給電することにより、RLSA120内の電界強度分布が、時間平均で、軸線に対して対称な分布となるので、均一性のよいプラズマを生成することが可能となる。
As the circularly
By feeding circularly polarized waves to the RLSA 120 using such a
しかし、高周波電磁界の一部には、処理容器の内部またはRLSA120の内部で反射され、円筒導波管114および矩形/円筒変換器113を逆方向に伝播していくものがある。この反射波は、モードが一致しないために矩形導波管112の他端で再度反射され、その影響で円偏波の軸比が大きくなり、RLSA120内の電界強度分布(時間平均)の軸対称性が低下してしまうので、均一なプラズマ生成を阻害する一因となる。ここで、軸比とは、円偏波の円形断面上の電界強度分布における最大値を最小値で割った値をいう。
However, some of the high-frequency electromagnetic fields are reflected inside the processing vessel or inside the RLSA 120 and propagate in the reverse direction through the
そこで、図7に示す電磁界供給装置110Bのように、RLSA120と円偏波変換器115との間に円偏波用の負荷整合器116を設け、円偏波変換器115ないし矩形円筒変換器113を逆方向に伝播する反射波を低減する技術が提案された。円偏波用の負荷整合器116としては、図示はしないが、円筒導波管114の内壁に、対向する円柱状突起を、軸線方向にλg/4の間隔で複数組設け、これらの位置から円筒導波管114の周方向に90°回転した位置に、対向する円柱状突起を更に複数組設けたものが用いられる。これらの円柱状突起の円筒導波管114の内壁から半径方向に突出する長さを変え、円筒導波管114のリアクタンスを調整することにより、円筒導波管114の電源側と負荷側とのインピーダンスの整合をとり、上記反射波を低減することができる(例えば、特許文献1を参照)。
Therefore, as in the electromagnetic
しかしながら、図6に示した従来の電磁界供給装置110Aでは、伝送モードおよび偏波の変換に、矩形/円筒変換器113および円偏波変換器115という2つの部品が必要であり、その機能を発揮するにはある程度以上の大きさが必要であるので、電磁界供給装置110Aおよびそれを用いたプラズマ装置が全体的に大型化してしまうという問題があった。
また、図7に示した従来の電磁界供給装置110Bで用いられる円偏波用の負荷整合器116は、汎用品ではなく高価であるため、電磁界供給装置110Aおよびそれを用いたプラズマ装置が高価なものになってしまうという問題があった。
However, the conventional electromagnetic
In addition, the circularly polarized
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
よって、本発明が解決しようとする課題は、電磁界供給装置およびそれを用いたプラズマ装置が全体的に大型化し、かつ、価格的にも高価なものになってしまうことである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the electromagnetic field supply apparatus and the plasma apparatus using the same are increased in size and are expensive in price.
このような課題を解決するために、本発明の電磁界供給装置は、高周波電磁界を発生させる高周波発振器と、この高周波発振器に一端が接続された矩形導波管と、この矩形導波管の他端に接続され、矩形導波管の伝送モードから円筒導波管の伝送モードへ変換するとともに、直線偏波を円偏波に変換する変換器と、この変換器に一端が接続された円筒導波管とを備え、変換器が、矩形導波管の他端に一端が接続された第1の矩形導波管部と、この第1の矩形導波管部の第1の側壁に形成され、円筒導波管の一端が接続される開口部と、第1の矩形導波管部の第1の側壁を挟む第2の側壁および第3の側壁にそれぞれの一端が接続された第2および第3の矩形導波管部と、第1の矩形導波管部の管内に配置され、第1の側壁に対向する第4の側壁の内面から開口部に向かって突出し、かつ、少なくとも表面に導電性を有する突起とを備えることを特徴とする。 In order to solve such problems, an electromagnetic field supply device of the present invention includes a high-frequency oscillator that generates a high-frequency electromagnetic field, a rectangular waveguide having one end connected to the high-frequency oscillator, A converter connected to the other end for converting the transmission mode of the rectangular waveguide to the transmission mode of the cylindrical waveguide and converting the linearly polarized wave to the circularly polarized wave, and the cylinder having one end connected to the converter And a converter formed on the first side wall of the first rectangular waveguide section, the first rectangular waveguide section having one end connected to the other end of the rectangular waveguide. And an opening to which one end of the cylindrical waveguide is connected, a second side wall sandwiching the first side wall of the first rectangular waveguide section, and a second side wall having a first end connected to the third side wall. And a third rectangular waveguide section and a fourth side disposed in the tube of the first rectangular waveguide section and facing the first side wall Projecting toward the inner surface in the opening, and characterized by comprising a protrusion having an electrically conductive at least on its surface.
変換器において、矩形導波管から第1の矩形導波管部に導入された高周波電磁界は、突起に反射され、円筒導波管と第2および第3の矩形導波管部とに分岐して導入される。第2および第3の矩形導波管部に導入された高周波電磁界は、それぞれ矩形導波管部を伝播し、端面で反射された後、逆方向に伝播し、再び突起に反射されて、円筒導波管に導入される。このとき、第1の矩形導波管部から円筒導波管に直接導入された高周波電磁界と、第1の矩形導波管部から第2または第3の矩形導波管部を経由して円筒導波管に導入された高周波電磁界とは、それぞれの電界の方向が空間的に直交しているので、それぞれの電界の位相をずらすことにより、円筒導波管内で円偏波が生成される。なお、それぞれの電界の大きさを同一にし、位相差を90°にすることにより、軸比1の円偏波が生成される。 In the converter, the high-frequency electromagnetic field introduced from the rectangular waveguide to the first rectangular waveguide portion is reflected by the protrusions and branches into the cylindrical waveguide and the second and third rectangular waveguide portions. Will be introduced. The high-frequency electromagnetic field introduced into the second and third rectangular waveguide parts propagates through the rectangular waveguide part, is reflected at the end face, then propagates in the opposite direction, is again reflected by the protrusions, Introduced into a cylindrical waveguide. At this time, a high-frequency electromagnetic field directly introduced from the first rectangular waveguide portion into the cylindrical waveguide and the second rectangular waveguide portion from the first rectangular waveguide portion via the second or third rectangular waveguide portion. Since the direction of each electric field is spatially orthogonal to the high-frequency electromagnetic field introduced into the cylindrical waveguide, a circularly polarized wave is generated in the cylindrical waveguide by shifting the phase of each electric field. The Note that circular polarization with an axial ratio of 1 is generated by setting the magnitudes of the respective electric fields to the same and setting the phase difference to 90 °.
この電磁界供給装置において、第1の矩形導波管部の他端は、電気機能的にショートされていてもよい。または、第1の矩形導波管部の他端には、所定の長さの矩形導波管が接続され、その矩形導波管の端面に電磁波吸収材が配置されていてもよい。
また、第2および第3の矩形導波管部は、それぞれの他端が電気機能的にショートされていてもよい。
また、第2の矩形導波管部の長さと第3の矩形導波管部の長さとの差を、管内波長の略1/4の奇数倍としてもよい。
また、突起は、第1の矩形導波管部の第4の側壁に平行な断面が円形で、かつ、その断面積が、第4の側壁に取り付けられる底部から頂部に向かって小さくなる立体形状をしていてもよい。
また、上述した電磁界供給装置は、矩形導波管に設けられ、矩形導波管の電源側と負荷側とのインピーダンスの整合をとる負荷整合器を更に備えていてもよい。
In this electromagnetic field supply device, the other end of the first rectangular waveguide portion may be electrically short-circuited. Or the rectangular waveguide of predetermined length may be connected to the other end of the 1st rectangular waveguide part, and the electromagnetic wave absorber may be arrange | positioned at the end surface of the rectangular waveguide.
The second and third rectangular waveguide portions may be short-circuited electrically at the other end.
The difference between the length of the second rectangular waveguide portion and the length of the third rectangular waveguide portion may be an odd multiple of approximately ¼ of the in-tube wavelength.
The protrusion has a three-dimensional shape having a circular cross section parallel to the fourth side wall of the first rectangular waveguide portion and a cross-sectional area that decreases from the bottom attached to the fourth side wall toward the top. You may be doing.
The above-described electromagnetic field supply apparatus may further include a load matching unit that is provided in the rectangular waveguide and that matches impedance between the power supply side and the load side of the rectangular waveguide.
また、本発明のプラズマ装置は、処理容器の内部に収容され、被処理体が配置されるサセプタと、このサセプタに対向配置され、処理容器の内部または外部に高周波電磁界を供給するスロットアンテナとを備え、スロットアンテナに高周波電磁界を供給するために上述した電磁界供給装置を用いたことを特徴とする。 The plasma apparatus of the present invention includes a susceptor that is accommodated in a processing container and in which a target object is disposed, and a slot antenna that is disposed to face the susceptor and supplies a high-frequency electromagnetic field to or from the processing container. The electromagnetic field supply device described above is used to supply a high-frequency electromagnetic field to the slot antenna.
本発明では、第1〜第3の矩形導波管部と突起とからなる変換器を用いて、矩形導波管から円筒導波管への伝送モードの変換と、直線偏波から円偏波への変換を行う。この変換器は、同じ機能を有する矩形/円筒変換器113および円偏波変換器115よりも小型である。よって、電磁界供給装置およびそれを用いたプラズマ装置を全体的に従来より小型化することができる。
また、本発明では、円筒導波管を逆方向に伝播する高周波電磁界が、変換器と矩形導波管との接続部で反射されることなく、矩形導波管に導入されるので、矩形導波管に負荷整合器を設けることができる。矩形導波管用の負荷整合器は、汎用品が市販されており、価格的にも安価である。このような負荷整合器を用いることにより、電磁界供給装置およびそれを用いたプラズマ装置の価格を低減することができる。
In the present invention, using a converter composed of the first to third rectangular waveguide sections and protrusions, the transmission mode is converted from the rectangular waveguide to the cylindrical waveguide, and the linearly polarized wave is converted into the circularly polarized wave. Convert to. This converter is smaller than the rectangular /
In the present invention, the high-frequency electromagnetic field propagating in the reverse direction through the cylindrical waveguide is introduced into the rectangular waveguide without being reflected by the connection portion between the transducer and the rectangular waveguide. A load matcher can be provided in the waveguide. General-purpose products are commercially available as load matching units for rectangular waveguides and are inexpensive. By using such a load matching device, the price of the electromagnetic field supply device and the plasma device using the same can be reduced.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る高周波プラズマ装置の全体構成を示す図である。
このプラズマ装置は、上部が開口した有底円筒形の処理容器1を有している。処理容器1の内部にはサセプタ2が収容されている。サセプタ2の上面(載置面)には、被処理体として、例えば半導体素子やLCD(liquid crystal desplay)、有機EL(electro luminescent panel)などの基板Wが配置される。サセプタ2にはまた、マッチングボックス3を介して高周波電源4が接続されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a high-frequency plasma apparatus according to an embodiment of the present invention.
This plasma apparatus has a bottomed
処理容器1の底部には、真空排気用の排気口5が設けられている。処理容器1の側壁には、処理容器1内にガスを導入するガス導入用ノズル6が設けられている。例えばプラズマ装置がエッチング装置として用いられる場合には、ノズル6からArなどのプラズマガスと、CF4 などのエッチングガスとが導入される。
処理容器1の上部開口は、そこから高周波電磁界を導入しつつ、処理容器1の内部で生成されるプラズマPを外部に漏らさないように、誘電体板7で閉塞されている。なお、処理容器1の側壁上面と誘電体板7の周縁部下面との間にOリングなどのシール部材8を介在させ、処理容器1内の気密性を確保している。
An
The upper opening of the
誘電体板7の上部には、処理容器1内に高周波電磁界を供給するRLSA20が配置されている。RLSA20は、ラジアル導波路21を形成する互いに平行な2枚の円形導体板22,24と、これら2枚の導体板22,24の外周部を接続してシールドする導体リング23とを有している。ラジアル導波路21の上面となる導体板22の中心部には、後述する電磁界供給装置10の円筒導波管14に接続される開口25が形成され、この開口25からラジアル導波路21に高周波電磁界が導入される。ラジアル導波路21の下面となる導体板24の中心部には、導体板22の開口25に向かって突出するバンプ27が設けられている。バンプ27は略円錐状に形成され、その先端は丸められている。導体板24にはまた、ラジアル導波路21を伝播する高周波電磁界を処理容器1内に供給するスロット26が複数形成されている。これらのスロット26によりスロットアンテナが構成される。
An
RLSA20および誘電体板7の外周は、処理容器1の側壁上に環状に配置されたシールド材9によって覆われ、RLSA20から処理容器1の内部に供給される高周波電磁界が外部に漏れない構造になっている。
The outer peripheries of the
電磁界供給装置10は、例えば0.9GHz〜十数GHzの範囲内の所定周波数の高周波電磁界を発生させる高周波発振器11と、高周波発振器11に一端が接続された矩形導波管12と、矩形導波管12の他端に接続された矩形/円筒・円偏波変換器13と、変換器13に一端が接続されるとともに他端が上記RLSA20に接続された円筒導波管14と、矩形導波管12または円筒導波管14に設けられ、電源側と負荷側とのインピーダンスの整合をとる負荷整合器16とを有している。
The electromagnetic
図2は、矩形/円筒・円偏波変換器13の構成を示す図である。この図において、(a)は平面図、(b)は(a)におけるIIb−IIb′線方向の断面図、(c)は一部の構成の側面図である。この図に示すように、矩形/円筒・円偏波変換器13は、第1〜第3の矩形導波管部31〜33と、突起34とから構成されている。
第1の矩形導波管部31は、矩形導波管12の他端に一端が接続されるとともに、その一端と対向する他端が電気機能的にショートされている。第1の矩形導波管部31の広い方の側壁(第1の側壁)には、円筒導波管14の一端が接続される開口部14Aが形成され、第1の側壁を挟む狭い方の2つの側壁(第2および第3の側壁)には、第2および第3の矩形導波管部32,33のそれぞれの一端が接続される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the rectangular / cylindrical /
The first
第2および第3の矩形導波管部32,33は、第1の矩形導波管部31に接続されたときに、同一平面上にT字型をなすように配置される。十字型をなすように配置されてもよい。すなわち、第2および第3の矩形導波管部32,33の一方の軸線が他方の軸線の延長線上にあり、両者の軸線が第1の矩形導波管部31の軸線と直交するように配置される。第2および第3の矩形導波管部32,33のそれぞれの他端は、高周波電磁界を反射できるように、電気機能的にショートされている。また、第2および第3の矩形導波管部32,33の一端から他端までの長さは、互いに異なっている。この「長さ」とは、管内波長に対する長さを意味している。例えば、両者の長さの差を、矩形導波管部32,33の管内波長λgの略1/4の奇数倍((2N+1)×1/4×λg(Nは0以上の整数))とする。
The second and third
第1の矩形導波管部31の管内には、突起34が配置されている。突起34の底部は、第1の矩形導波管部31の第1の側壁に対向する広い方の側壁(第4の側壁)における開口部14Aの対向位置に取り付けられている。その結果、突起34が第1の矩形導波管部31の第4の側壁の内面から開口部14Aに向かって突出するような構造になる。
突起34は、第1の矩形導波管部の前記第4の側壁に平行な断面が円形で、かつ、その断面積が底部から頂部に向かって小さくなる立体形状をしている。例えば、図2(c)に示すように、中心線に垂直な断面積が大きい底部円柱34Aと断面積が小さい頂部円柱34Bとを組み合わせた形状をしたものが用いられる。また、図3に示すように、頂部が丸められた円錐状のものを用いてもよい。突起34はまた、アルミニウムなどの金属で形成されている。突起34は、少なくとも表面に導電性を有していればよいので、本体を軽い材料で形成しその表面をアルミ箔などの金属膜で覆ったものでもよい。
A
The
周波数2.45GHzに対する矩形/円筒・円偏波変換器13の各部の寸法の一例を以下に示す。
第1〜第3の矩形導波管部31〜33の幅:109.2mm、高さ:54.6mm、
第2の矩形導波管部32の長さ:147.4mm、
第3の矩形導波管部33の長さ:110.4mm。
この例では、第2の矩形導波管部32の長さと第3の矩形導波管部33の長さとの差が、37mmであり、管内波長λgの略1/4となっている。
An example of the dimensions of each part of the rectangular / cylindrical /
First to third
Length of the second rectangular waveguide portion 32: 147.4 mm;
The length of the third rectangular waveguide portion 33: 110.4 mm.
In this example, the difference between the length of the length of the second
図4は、矩形/円筒・円偏波変換器13に導入された高周波電磁界の振る舞いを説明するための図である。
矩形導波管12から第1の矩形導波管部31に導入された直線偏波の高周波電磁界40は、突起34に反射され、円筒導波管14と第2および第3の矩形導波管部32,33とに分岐して導入される。第2および第3の矩形導波管部32,33に導入された高周波電磁界42,43は、それぞれ矩形導波管部32,33を伝播し、ショートされた端面で反射された後、逆方向に伝播し、再び突起34に反射されて、円筒導波管14に導入される。
FIG. 4 is a diagram for explaining the behavior of the high-frequency electromagnetic field introduced into the rectangular / cylindrical /
The linearly polarized high-frequency
第2の矩形導波管部32の長さと第3の矩形導波管部33の長さとの差を、管内波長λgの略1/4とすることにより、第2の矩形導波管部32を伝播する高周波電磁界と第3の矩形導波管部33を伝播する高周波電磁界との行路長差が、管内波長λgの略1/2となる。その結果、両高周波電磁界は開口部14A上で同位相となり、互いにキャンセルされることなく、円筒導波管14に導入される。
The difference between the length of the second
また、第1の矩形導波管部31から円筒導波管14に直接導入された高周波電磁界41の電界E1と、第1の矩形導波管部31から第2または第3の矩形導波管部32,33を経由して円筒導波管14に導入された高周波電磁界42,43の合成電界E2とは、方向が空間的に直交する。よって、上述したように矩形/円筒・円偏波変換器13を構成し、第2および第3の矩形導波管部32,33の長さを調整して、電界E1,E2の位相差を90°にし、両電界の大きさを同一にすることにより、円筒導波管14内で軸比1の円偏波が生成される。
このように、矩形/円筒・円偏波変換器13を用いることにより、矩形導波管の伝送モードTE10から円筒導波管の伝送モードTE11へ変換するとともに、直線偏波を円偏波に変換することができる。
Further, the electric field E1 of the high-frequency
Thus, by using a rectangular / cylindrical-
この矩形/円筒・円偏波変換器13を電磁界供給装置10で用いることにより、高周波発振器11で発生した直線偏波の高周波電磁界を、矩形/円筒・円偏波変換器13で円偏波に変換し、RLSA20に円偏波給電することができる。これにより、RLSA20のラジアル導波路21の電界強度分布が、時間平均で、ラジアル導波路21の軸線に対して対称な分布となる。このため、ラジアル導波路21の下面24に複数形成されたスロット26から処理容器1内に、時間平均で、処理容器1の軸線に対して対称な分布の高周波電磁界が供給される。この高周波電磁界により、処理容器1内に導入されたガスが電離、励起または解離してプラズマPが生成されるので、プラズマPは時間平均で軸対称な分布となる。このプラズマPを用いてサセプタ2上の基板Wを処理することにより、基板Wの全域に均一な処理を施すことができる。
By using this rectangular / cylindrical /
また、矩形/円筒・円偏波変換器13は、従来から用いられている矩形/円筒変換器113および円偏波変換器115と同じ機能を、これらよりも小さい構成で実現できる。よって、矩形/円筒・円偏波変換器13を用いることにより、電磁界供給装置10およびそれを用いたプラズマ装置を全体的に従来より小型化することができる。
In addition, the rectangular / cylindrical /
また、矩形/円筒・円偏波変換器13を用いた場合、処理容器1の内部またはRLSA20のラジアル導波路21で反射され、円筒導波管14を逆方向に伝播する反射波が、矩形/円筒・円偏波変換器13と矩形導波管12との接続部で反射されることなく、矩形導波管12に導入されるので、図1に示したように矩形導波管12に負荷整合器16を設けることができる。矩形導波管用の負荷整合器は、汎用品が市販されており、価格的にも安価である。したがって、矩形/円筒・円偏波変換器13を用い、安価な矩形導波管用の負荷整合器を用いることにより、電磁界供給装置10およびそれを用いたプラズマ装置の価格を低減することができる。
When the rectangular / cylindrical /
矩形/円筒・円偏波変換器13において、第2および第3の矩形導波管部32,33は、図5に示すように、第1の矩形導波管部31に接続された一端に対向する他端が、接触型または非接触型ショートプランジャ(可動短絡器)32A,33Aにより矩形導波管部32,33の軸線方向に自在に摺動するようにしてもよい。また、側壁に軸線方向の長さが伸縮自在なジャバラを有するジャバラ矩形導波管(フレキシブル矩形導波管)で、矩形導波管部32,33を形成してもよい。これにより、矩形導波管部32,33の一端から他端までの長さを微調整することができる。
In the rectangular / cylindrical /
さらに、円筒導波管14の途中に、周方向に例えば4〜16個程度の検波器を配置し、円偏波の軸比を計測し、その計測結果を基に上記ショートプランジャ32A,33Aの位置を手動で、または制御装置を用いて自動的に調整するようにしてもよい。これにより、円偏波の軸比を改善することができる。円偏波の軸比は1に近い値が望ましい。ただし、円偏波の軸比が1より大きくなってもよい場合もある。
Further, for example, about 4 to 16 detectors are arranged in the circumferential direction in the middle of the
なお、第2および第3の矩形導波管部32,33の他端は、一端から導入された高周波電磁界がそこで反射される構造を有していればよい。したがって、他端は必ずしも電気機能的にショートされていなくてもよく、例えば高周波的に開放された状態になっていてもよい。すなわち、他端を介して矩形導波管部32,33の内部と外部とが連通していてもよいし、他端が誘電体で閉塞されていてもよい。
また、矩形/円筒・円偏波変換器13を用いた電磁界供給装置10は、図1に示した高周波プラズマ装置だけでなく、ECRプラズマ装置のマイクロ波供給にも利用できる。
The other ends of the second and third
Further, the electromagnetic
1…処理容器、2…サセプタ、3…マッチングボックス、4…高周波電源、5…排気口、6…ガス導入用ノズル、7…誘電体板、8…シール部材、9…シールド材、10…電磁界供給装置、11…高周波発振器、12…矩形導波管、13…矩形/円筒円偏波変換器、14…円筒導波管、14A…開口部、16…負荷整合器、20…RLSA(ラジアルラインスロットアンテナ)、21…ラジアル導波路、22,24…円形導体板、23…導体リング、25…開口、26…スロット、27…バンプ、31…第1の矩形導波管部、32…第2の矩形導波管部、32A…ショートプランジャ(可動短絡器)、33…第3の矩形導波管部、33A…ショートプランジャ(可動短絡器)、34…突起、34A…底部円柱、34B…頂部円柱、40〜43…高周波電磁界、E1,E2…電界、P…プラズマ、W…基板(被処理体)。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
この高周波発振器に一端が接続された矩形導波管と、
この矩形導波管の他端に接続され、矩形導波管の伝送モードから円筒導波管の伝送モードへ変換するとともに、直線偏波を円偏波に変換する変換器と、
この変換器に一端が接続された円筒導波管とを備え、
前記変換器は、
前記矩形導波管の前記他端に一端が接続された第1の矩形導波管部と、
この第1の矩形導波管部の第1の側壁に形成され、前記円筒導波管の前記一端が接続される開口部と、
前記第1の矩形導波管部の前記第1の側壁を挟む第2の側壁および第3の側壁にそれぞれの一端が接続された第2および第3の矩形導波管部と、
前記第1の矩形導波管部の管内に配置され、前記第1の側壁に対向する第4の側壁の内面から前記開口部に向かって突出し、かつ、少なくとも表面に導電性を有する突起とを備えることを特徴とする電磁界供給装置。 A high-frequency oscillator that generates a high-frequency electromagnetic field;
A rectangular waveguide having one end connected to the high-frequency oscillator;
A converter that is connected to the other end of the rectangular waveguide, converts the transmission mode of the rectangular waveguide to the transmission mode of the cylindrical waveguide, and converts linearly polarized waves into circularly polarized waves;
A cylindrical waveguide having one end connected to the transducer;
The converter is
A first rectangular waveguide section having one end connected to the other end of the rectangular waveguide;
An opening formed on a first side wall of the first rectangular waveguide portion and connected to the one end of the cylindrical waveguide;
Second and third rectangular waveguide portions each having one end connected to a second sidewall and a third sidewall sandwiching the first sidewall of the first rectangular waveguide portion;
A protrusion disposed in the tube of the first rectangular waveguide section, protruding from the inner surface of the fourth side wall facing the first side wall toward the opening, and having at least a conductive surface. An electromagnetic field supply device comprising the electromagnetic field supply device.
前記第1の矩形導波管部は、他端が電気機能的にショートされていることを特徴とする電磁界供給装置。 The electromagnetic field supply apparatus according to claim 1,
The electromagnetic field supply apparatus according to claim 1, wherein the other end of the first rectangular waveguide section is electrically short-circuited.
前記第2および第3の矩形導波管部は、それぞれの他端が電気機能的にショートされていることを特徴とする電磁界供給装置。 In the electromagnetic field supply device according to claim 1 or 2,
The electromagnetic field supply device according to claim 2, wherein each of the second and third rectangular waveguide sections is electrically short-circuited at the other end.
前記第2の矩形導波管部の長さと前記第3の矩形導波管部の長さとの差は、管内波長の略1/4の奇数倍であることを特徴とする電磁界供給装置。 In the electromagnetic field supply device according to any one of claims 1 to 3,
The electromagnetic field supply apparatus according to claim 1, wherein a difference between the length of the second rectangular waveguide portion and the length of the third rectangular waveguide portion is an odd multiple of approximately ¼ of an in-tube wavelength.
前記突起は、前記第1の矩形導波管部の前記第4の側壁に平行な断面が円形で、かつ、その断面積が、前記第4の側壁に取り付けられる底部から頂部に向かって小さくなる立体形状をしていることを特徴とする電磁界供給装置。 In the electromagnetic field supply device according to any one of claims 1 to 4,
The protrusion has a circular cross section parallel to the fourth side wall of the first rectangular waveguide portion, and the cross-sectional area decreases from the bottom attached to the fourth side wall toward the top. An electromagnetic field supply device having a three-dimensional shape.
前記矩形導波管に設けられ、前記矩形導波管の電源側と負荷側とのインピーダンスの整合をとる負荷整合器を備えることを特徴とする電磁界供給装置。 In the electromagnetic field supply device according to any one of claims 1 to 5,
An electromagnetic field supply device, comprising: a load matching unit provided in the rectangular waveguide for matching impedance between a power supply side and a load side of the rectangular waveguide.
前記電磁界供給装置は、請求項1〜6のいずれか1項に記載された電磁界供給装置であることを特徴とするプラズマ装置。
A susceptor housed inside the processing container and in which the object to be processed is disposed, a slot antenna disposed opposite to the susceptor and supplying a high frequency electromagnetic field to the inside of the processing container, and a high frequency electromagnetic field supplied to the slot antenna In a plasma apparatus comprising an electromagnetic field supply device
The said electromagnetic field supply apparatus is an electromagnetic field supply apparatus described in any one of Claims 1-6, The plasma apparatus characterized by the above-mentioned.
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