JP2008277263A - プラズマ発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマの強度を均一にするプラズマ発生装置を提供する。
【解決手段】アンテナ組は、第１電磁波を提供する一つの第１アンテナ１１と、第２電磁波を提供する一つの第２アンテナ１２とを含んでいる。第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との重複区域１３では、第１電磁波と第２電磁波が互いにカップリングして均一の強度を有するプラズマを発生させる。発生したプラズマから第１アンテナ１１と第２アンテナ１２を隔てるために、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２は、絶縁体２２によって形成された隔離空間２６に設置される。
【選択図】図３

Description

本発明はプラズマ発生装置に関し、特に電磁波を用いたプラズマ発生装置に関する。

周知のプラズマ発生手段は一般に直流放電、低周波数と中周波数を含む電波放電、及びマイクロ波放電の技術を用いた。低周波数と中周波数を含む電波放電では用いられた周波数の範囲が数ＫＨｚから数ＭＨｚまでである。マイクロ波放電では用いられた周波数が２．４５ＧＨｚである。マイクロ波放電でプラズマを発生させた系統は構成が比較的に簡単なので、当業者に採用されることがある。

マイクロ波放電でプラズマを発生させた系統では、マイクロ波の波長が比較的に短いので、基板を収容する共振室の寸法がマイクロ波の波長の数倍以上でなければならない。すると、マイクロ波は、共振室の挿入端から共振室の内部まで伝送されることができなくなって、初期に発生したプラズマのよって反射されて、後で発生するプラズマを影響してその強度を均一でないとする問題がある。

プラズマを発生させる少なくとも一つのアンテナ組を含むプラズマ発生装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、プラズマを発生させる少なくとも一つのアンテナ組を含むプラズマ発生装置を提供することで上記課題を快適に解決する。該アンテナ組は、第１電磁波を提供する少なくとも一つの第１アンテナと、第２電磁波を提供する少なくとも一つの第２アンテナと、を含んでいる。該第１アンテナと該第２アンテナとの重複区域では、該第１電磁波と該第２電磁波が互いにカップリングして該プラズマを発生させる、ことを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明はさらに、プラズマを発生させる少なくとも一つのアンテナ組を含むプラズマ発生装置を提供することで上記課題を快適に解決する。該アンテナ組は、第１電磁波を提供する少なくとも一つの第１アンテナと、第２電磁波を提供する少なくとも一つの第２アンテナと、該第１アンテナと該第２アンテナを収容する隔離空間を形成する第１絶縁体とを含み、該第１アンテナと該第２アンテナとの重複区域では、該第１電磁波と該第２電磁波が互いにカップリングして、該第１絶縁体を通じて該プラズマを発生させる、ことを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明はさらに、プラズマを発生させる少なくとも一つのアンテナ組を含むプラズマ発生装置を提供することで上記課題を快適に解決する。該アンテナ組は、第１電磁波を提供する少なくとも一つの第１アンテナと、第２電磁波を提供する少なくとも一つの第２アンテナと、該第１アンテナと該第２アンテナを収容する隔離空間を形成する絶縁体とを含み、該第１アンテナと該第２アンテナとの重複区域では、該第１電磁波と該第２電磁波が互いにカップリングして、該絶縁体を通じて該プラズマを発生させて膜を基板に形成する、ことを特徴とする。

本発明のプラズマ発生装置によっては、第１アンテナと第２アンテナとの重複区域を用いて均一の強度のプラズマを発生させることができる。従来の技術では、マイクロ波が、共振室の挿入端から共振室の内部まで伝送されることができなくなって、初期に発生したプラズマによって反射されて、後で発生するプラズマに影響を与えてその強度を均一でなくする問題を解決できる。

本願発明のその他の利点及び特徴については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかとなるであろう。下記実施の形態は本発明の技術的手段をより具体的に詳述するためのもので、当然本発明はそれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、及び置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。

図１は本発明に係る、第１の実施の形態のプラズマ発生装置を示す図である。プラズマ発生装置１０はプラズマを発生できる少なくとも一つのアンテナ組３１を含んでいる。アンテナ組３１は第１電磁波を提供する第１アンテナ１１と、第２電磁波を提供する第２アンテナ１２とを含んでいる。第１電磁波と第２電磁波はそれぞれに電磁波発生器１６から発生して、電磁波カプラー１７を通して第１アンテナ１１と第２アンテナ１２へガイドされる。その上、第１アンテナ１１の長さは該第２アンテナ１２の長さと同じである。第１アンテナ１１は第２アンテナ１２と互いに平行して距離を隔てている。第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との重複区域１３では、第１電磁波と第２電磁波が互いにカップリングことができ、重複区域１３に対する均一の強度を有するプラズマを発生させる。

実際の応用に応じて、プラズマ発生装置１０には第１アンテナ１１と第２アンテナ１２が多種の仕様に配置されることができる。例えば、図4に示したように、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との中の少なくとも一つは、電磁波遮蔽物１４に設置される電気伝導棒状物３０であってもよい。電磁波遮蔽物１４が少なくとも一つの開口１５を有している。開口１５の数量は電気伝導棒状物３０の挿入端から電気伝導棒状物３０に沿って変化でき、電磁波遮蔽物１４の単位長さ当たりの開口１５の総面積が対応して変化するようにする。すると、電気伝導棒状物３０に沿う電磁波の強度が調整されることによって均一の強度を有するプラズマを発生させることができる。本発明の別の特徴は、図６に示したように、電磁波遮蔽物１４が開口１５を遮蔽できる遮蔽板３３を有して、遮蔽板３３が電磁波遮蔽物１４に応じて移動できて、開口１５の遮蔽された面積を制御するようにする。すると、プラズマ発生装置１０の発生させたプラズマの強度はそれに対応して変化できる。

図２は本発明に係る、第２の実施の形態のプラズマ発生装置を示す図である。プラズマ発生装置１０はプラズマを発生できる少なくとも一つのアンテナ組３１を含んで、基板１８を処理するようにする。アンテナ組３１は第１電磁波を提供する第１アンテナ１１と、第２電磁波を提供する第２アンテナ１２とを含んでいる。第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との重複区域１３では、第１電磁波と第２電磁波が互いにカップリングことができ、均一の強度を有するプラズマを発生させる。発生したプラズマから第１アンテナ１１と第２アンテナ１２を隔てるために、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２は、絶縁体２２によって形成された隔離空間２６に設置されることが好ましい。隔離空間２６には、隔離空間２６内の温度を調整できる冷却流体があってもよい。

さらに、実際の応用に応じて、プラズマ発生装置１０には第１アンテナ１１と第２アンテナ１２が多種の仕様に配置されることができる。例えば、図２に示したように、第１アンテナ１１の指向が第２アンテナ１２の指向に反対している。プラズマ発生装置１０はさらに別の絶縁体を有して、その絶縁体は第１アンテナ１１と第２アンテナ１２の一つに隣接する少なくとも一つの第３アンテナを有して、互いに隣接しあうアンテナが反対した指向を有している。

図３は本発明に係る、第３の実施の形態のプラズマ発生装置を示す図である。プラズマ発生装置１０は少なくとも一つのアンテナ組３１を含んで、プラズマを発生させて膜１９を基板１８に形成するようにする。アンテナ組３１は第１電磁波を提供する少なくとも一つの第１アンテナ１１と、第２電磁波を提供する少なくとも一つの第２アンテナ１２とを含んでいる。第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との重複区域１３では、第１電磁波と第２電磁波が互いにカップリングことができ、均一の強度を有するプラズマを発生させる。発生したプラズマから第１アンテナ１１と第２アンテナ１２を隔てるために、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２は、絶縁体２２によって形成された隔離空間２６に設置されることが好ましい。絶縁体２２によって形成された隔離空間２６はプラズマ発生装置１０の処理室２１を通り過ぎている。隔離空間２６は、両端が処理室２１の壁に密接することによって、完全に密封されている。隔離空間２６の断面の形状は円形もしくは多辺形であってもよい。

第１電磁波と第２電磁波はそれぞれに電磁波発生器１６から発生して、電磁波カプラー１７を通して第１アンテナ１１と第２アンテナ１２へガイドされる。それらの電磁波発生器１６の周波数、工率、及びスイッチ状態は調整することによって、自由に第１電磁波と第２電磁波それぞれの強度を制御できる。そのうえ、本発明のプラズマ発生装置１０はさらに、基板１８に対する膜１９の変化（均一度や厚さなど）に応じてそれらの電磁波発生器１６を制御する光電検出装置２３を含んでいる。

実際の応用に応じて、アンテナ組３１には第１アンテナ１１と第２アンテナ１２が多種の仕様に配置されることができる。例えば、図５に示したように、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との中の少なくとも一つは、電磁波遮蔽物１４に設置される電気伝導棒状物３０であってもよい。膜１９に隣接している電磁波遮蔽物１４の一端が少なくとも一つの開口１５を有している。開口１５の直径は電気伝導棒状物３０の挿入端から電気伝導棒状物３０に沿って変化でき、電気伝導棒状物３０に沿う電磁波の強度が調整されることができるようにする。すると、第１電磁波と第２電磁波を重複区域１３に有効に互いにカップリングさせることができる。

上記実施の形態は本発明の技術的手段をより具体的に詳述するためのもので、当然本発明はそれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、及び置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。

本発明に係る、第１の実施の形態のプラズマ発生装置を示す図である。 本発明に係る、第２の実施の形態のプラズマ発生装置を示す図である。 本発明に係る、第３の実施の形態のプラズマ発生装置を示す図である。 本発明に係る、第１の実施の形態のアンテナの構成を示す図である。 本発明に係る、第２の実施の形態のアンテナの構成を示す図である。 本発明に係る、第３の実施の形態のアンテナの構成を示す図である。

符合の説明

１０・・・プラズマ発生装置 １１・・・第１アンテナ １２・・・第２アンテナ１３・・・重複区域 １４・・・電磁波遮蔽物 １５・・・開口 １６・・・電磁波発生器 １７・・・電磁波カプラー １８・・・基板 １９・・・膜 ２１・・・処理室 ２２・・・絶縁体 ２３・・・光電検出装置 ２６・・・隔離空間 ３０・・・電気伝導棒状物 ３１・・・アンテナ組 ３３・・・遮蔽板

Claims (10)

1. プラズマを発生させる少なくとも一つのアンテナ組を含むプラズマ発生装置であって、
   該アンテナ組は、第１電磁波を提供する少なくとも一つの第１アンテナと、
   第２電磁波を提供する少なくとも一つの第２アンテナとを含み、
   該第１アンテナと該第２アンテナとの重複区域では、該第１電磁波と該第２電磁波が互いにカップリングして該プラズマを発生させる、ことを特徴とするプラズマ発生装置。
2. 該第１アンテナの長さは該第２アンテナの長さと同じであり、
   該第１アンテナは該第２アンテナと互いに平行して距離を隔てており、
   該第１アンテナの受信端と該第２アンテナの受信端にはそれぞれ電磁波発生器が設置されていて、該電磁波発生器と該アンテナとの間に電磁波カプラーが設置される、ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ発生装置。
3. 電磁波を提供して均一強度のプラズマを発生させるアンテナを有するプラズマ発生装置であって、
   該アンテナは、少なくとも一つの開口を有する電磁波遮蔽物の内に設置される、ことを特徴とするプラズマ発生装置。
4. 該アンテナは電気伝導棒状物であって、
   該開口は、該電気伝導棒状物に沿う該電磁波の強度を調整することができて、
   該電磁波遮蔽物は、該開口を遮蔽できる遮蔽板を有し、
   該遮蔽板は該電磁波遮蔽物に応じて移動できて、該開口の遮蔽された面積を制御するようにする、ことを特徴とする請求項３記載のプラズマ発生装置。
5. プラズマを発生させる少なくとも一つのアンテナ組を含むプラズマ発生装置であって、
   該アンテナ組は、第１電磁波を提供する少なくとも一つの第１アンテナと、第２電磁波を提供する少なくとも一つの第２アンテナと、該第１アンテナと該第２アンテナを収容する隔離空間を形成する第１絶縁体とを含み、
   該第１アンテナと該第２アンテナとの重複区域では、該第１電磁波と該第２電磁波が互いにカップリングして、該第１絶縁体を通じて該プラズマを発生させる、ことを特徴とするプラズマ発生装置。
6. 該第１アンテナの指向が該第２アンテナの指向に反対しており、
   該プラズマ発生装置はさらに第２絶縁体を有し、
   該第２絶縁体は該第１アンテナと該第２アンテナの一つに隣接する第３アンテナを有し、互いに隣接しあうアンテナが反対した指向を有する、ことを特徴とする請求項５記載のプラズマ発生装置。
7. プラズマを発生させる少なくとも一つのアンテナ組を含むプラズマ発生装置であって、
   該アンテナ組は、第１電磁波を提供する少なくとも一つの第１アンテナと、第２電磁波を提供する少なくとも一つの第２アンテナと、該第１アンテナと該第２アンテナを収容する隔離空間を形成する絶縁体とを含み、
   該第１アンテナと該第２アンテナとの重複区域では、該第１電磁波と該第２電磁波が互いにカップリングして、該絶縁体を通じて該プラズマを発生させて膜を基板に形成する、ことを特徴とするプラズマ発生装置。
8. 該絶縁体によって形成された該隔離空間は該プラズマ発生装置の処理室を通り過ぎて、
   該隔離空間は、両端が該処理室の壁に密接することによって、完全に密封されており、
   該隔離空間には、該隔離空間内の温度を調整できる冷却流体がある、ことを特徴とする請求項７記載のプラズマ発生装置。
9. 該第１アンテナと該第２アンテナとの中の少なくとも一つは、電磁波遮蔽物に設置される電気伝導棒状物であって、該電磁波遮蔽物が少なくとも一つの開口を有し、該電磁波がマイクロ波バンド幅を有し、
   該第１アンテナの受信端と該第２アンテナの受信端にはそれぞれ電磁波発生器が設置されており、該電磁波発生器と該アンテナとの間に電磁波カプラーが設置される、ことを特徴とする請求項７記載のプラズマ発生装置。
10. 該プラズマ発生装置はさらに、該膜の変化に応じてそれらの電磁波発生器を制御する光電検出装置を含んでいる、ことを特徴とする請求項９記載のプラズマ発生装置。

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