JP2010212234A - プラズマ発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電磁輻射の起こらない、かつ、チャンバー内壁への強靭蒸着膜形成が起こらないプラズマ発生装置を提供することを目的としている
【解決手段】電位０状態で接地されたチャンバー２と、このチャンバー２内に設けられプラズマを発生させるプラズマ発生電極３と、自励式の高周波発振部６と、前記チャンバー２、該チャンバー２に導電形態で一体化されて前記高周波発振部６を覆うように設けられた高周波発振部シールドカバー７とからなるシールド体９と、前記トランス５の中位点と前記チャンバー２を電位０状態で接地してなる中位点接続部８と、前記発振器４に電力を供給する発振器用電源１０と、前記チャンバー２内に該チャンバー２と絶縁状態で設けられたワーク電極形成部１１と、このワーク電極形成部１１にバイアス電圧を印加する前記シールド体９と電位０状態で接地されたバイアス形成用電源１２とからなっている。
【選択図】図３
【解決手段】電位０状態で接地されたチャンバー２と、このチャンバー２内に設けられプラズマを発生させるプラズマ発生電極３と、自励式の高周波発振部６と、前記チャンバー２、該チャンバー２に導電形態で一体化されて前記高周波発振部６を覆うように設けられた高周波発振部シールドカバー７とからなるシールド体９と、前記トランス５の中位点と前記チャンバー２を電位０状態で接地してなる中位点接続部８と、前記発振器４に電力を供給する発振器用電源１０と、前記チャンバー２内に該チャンバー２と絶縁状態で設けられたワーク電極形成部１１と、このワーク電極形成部１１にバイアス電圧を印加する前記シールド体９と電位０状態で接地されたバイアス形成用電源１２とからなっている。
【選択図】図３
Description
本発明は、半導体素子などの製造工程におけるエッチングやスパッター、蒸着による成膜などの処理や滅菌、殺菌に用いるのに適したプラズマ発生装置に関する。
高周波を用いたプラズマ発生装置は、該装置より発する妨害電波の輻射があるため、法律で定められた妨害電波規制の緩やかな周波数帯域（ＩＳＭバンド）を使用している。帯域といっても、このＩＳＭバンドの帯域幅は狭く、ほぼ単一周波数（13.56ＭＨｚ、27.12ＭＨｚ、40.68ＭＨｚなど）での使用のみを認められている。
高周波の電力をプラズマに送りこむとき、高周波源と負荷となるプラズマとのインピーダンス整合が必要となるが、単一周波数での使用、即ち周波数を動かすことを許されない場合、この整合を取るためには、負荷であるプラズマの電気諸量にコンデンサやコイルの値を付加増減して、高周波源と整合をとらざるをえない。この役目を果たすのがマッチングＢＯＸである。マッチングＢＯＸは、給電線（同軸ケーブル）に方向性結合器など付加して反射波（定在波比）を計測しながら、コンデンサやコイルを機械的に動かし、その値を最適値（整合がとれる値）にあわせられる装置である。
もちろん手動によるものもあるが、モーターなどを使い自動とするものが一般的である（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、マッチングＢＯＸを用いなくてもインピーダンス整合ができる方法もある。それは周波数を動かす方法である。しかしこれは単一周波数使用の条件から外れ、妨害電波防止対策が必要となる。
しかしながら、マッチングＢＯＸを用いなくてもインピーダンス整合ができる方法もある。それは周波数を動かす方法である。しかしこれは単一周波数使用の条件から外れ、妨害電波防止対策が必要となる。
プラズマ発生装置として、真空チャンバー内にプラズマ発生電極が設けられ、このプラズマ電極に高周波を供給する他励式高周波発振器が同軸ケーブルで連結され、プラズマ発生電極と他励式高周波発振器との間にインピーダンスのマッチングを取るための整合器（マッチングＢＯＸ）が設けられた固定（単一）周波数使用のプラズマ発生装置が知れている。（例えば図７〜図１０）
＜図７〜図１０に示す従来技術＞
高周波発振器から同軸ケーブルでプラズマチャンバーに高周波のエネルギーを給電している。同軸給電線からは、ノーマル・モードによる電磁輻射は起こらないが、コモン・モードの輻射は起こるし、整合が取れず反射波があると一層強く輻射することは一般に知られている。
チャンバー内のプラズマ状態は常時変化するので整合器（マッチングＢＯＸ）でインピーダンスのマッチングをとる必要がある。
高周波発振器から同軸ケーブルでプラズマチャンバーに高周波のエネルギーを給電している。同軸給電線からは、ノーマル・モードによる電磁輻射は起こらないが、コモン・モードの輻射は起こるし、整合が取れず反射波があると一層強く輻射することは一般に知られている。
チャンバー内のプラズマ状態は常時変化するので整合器（マッチングＢＯＸ）でインピーダンスのマッチングをとる必要がある。
図７の場合は、高周波発振器とマッチングＢＯＸとの間の整合はとれるが、チャンバーとマッチングＢＯＸとの間の整合は、プラズマを含めたチャンバーが同軸ケーブルと同じ特性インピーダンスとなるように設計しても、プラズマが変動するので常時の整合はとれず、コモン・モードの輻射が起こり、それを強める反射波も起きる。
図８のようにチャンバーとマッチングＢＯＸを一体とし、この間の給電線を省くようにすると図７の場合のような不具合はおこらない。
図８のようにチャンバーとマッチングＢＯＸを一体とし、この間の給電線を省くようにすると図７の場合のような不具合はおこらない。
しかし図７、８の場合とも、不整合を検出してマッチングＢＯＸで整合を取る間中は、自動にしても手動にしても、不整合が生ずることは避けられないので、コモン・モードの輻射は起こりそれを強める反射波も起きる。
同軸給電は、同軸の外皮となる金属がチャンバー金属につながれている。チャンバーは金属壁（導体）で囲まれているので、チャンバー内部の電磁波が外部に漏れだすことはない。しかしチャンバー内壁には、同軸芯線から出発した高周波電流の帰還通路による電位差が発生している。そしてこの電流の経路は、プラズマの状態によって変化するので、導体であるチャンバー内壁の電位分布も変化する。この内壁とチャンバー金属はひとつの導体なので、チャンバーの一部を接地（アース）すると、内壁の電位分布により他のチャンバー部位との間には電位差が生じ、これがコモン・モードの高周波源となって外部への輻射が起こる。これはチャンバー金属のどこにアースをとっても同じ結果である。
また図１０のように発振器側に別にアースをとっても、チャンバーの電位変動の有無は変わらないし、両方アースにとるとループアンテナを形成して、輻射としては一層悪い結果を生む。
同軸給電は、同軸の外皮となる金属がチャンバー金属につながれている。チャンバーは金属壁（導体）で囲まれているので、チャンバー内部の電磁波が外部に漏れだすことはない。しかしチャンバー内壁には、同軸芯線から出発した高周波電流の帰還通路による電位差が発生している。そしてこの電流の経路は、プラズマの状態によって変化するので、導体であるチャンバー内壁の電位分布も変化する。この内壁とチャンバー金属はひとつの導体なので、チャンバーの一部を接地（アース）すると、内壁の電位分布により他のチャンバー部位との間には電位差が生じ、これがコモン・モードの高周波源となって外部への輻射が起こる。これはチャンバー金属のどこにアースをとっても同じ結果である。
また図１０のように発振器側に別にアースをとっても、チャンバーの電位変動の有無は変わらないし、両方アースにとるとループアンテナを形成して、輻射としては一層悪い結果を生む。
このように従来の方法では、チャンバー金属は、電磁遮蔽（シールド）の役目をしていないので、外部への妨害電波の輻射が起こる。
もしシールド効果を得ようとするならば、チャンバー全体をアースに沈めるか、このチャンバー全体および給電線、発振器を電流帰還通路が生じないように絶縁された別の金属（金属外囲器）で覆い（たとえば装置が設置してある部屋全体を金属で覆う）、これを接地すれば妨害電波の輻射は防げるが、コストがかかるという問題がある。
これらの理由で従来の高周波でのプラズマ発生装置は、妨害電波の輻射が起こるので、妨害電波の規制の緩やかなＩＳＭバンド（13.56ＭＨｚ、27.12ＭＨｚ、40.68ＭＨｚ、900ＭＨｚ帯、2.45ＧＨｚ帯、5.7ＧＨｚ帯など）にて動作させるようにしている。
もしシールド効果を得ようとするならば、チャンバー全体をアースに沈めるか、このチャンバー全体および給電線、発振器を電流帰還通路が生じないように絶縁された別の金属（金属外囲器）で覆い（たとえば装置が設置してある部屋全体を金属で覆う）、これを接地すれば妨害電波の輻射は防げるが、コストがかかるという問題がある。
これらの理由で従来の高周波でのプラズマ発生装置は、妨害電波の輻射が起こるので、妨害電波の規制の緩やかなＩＳＭバンド（13.56ＭＨｚ、27.12ＭＨｚ、40.68ＭＨｚ、900ＭＨｚ帯、2.45ＧＨｚ帯、5.7ＧＨｚ帯など）にて動作させるようにしている。
図９のように従来の装置は、チャンバー（真空外囲器）金属を電極として利用している。同軸で給電された高周波の電流は、同軸の芯線側すなわち電極Ａから出発し、発生するプラズマと対向電極であるチャンバーの壁（Ｂ電極）を通って同軸外皮金属に戻っていく。放電させる電極同志が同一形状となっていないので電界分布は偏り複雑となる。アンバランスとなっている両電極の電位は、直流成分を同軸芯線（Ａ電極側）からコンデンサでカットすると、Ａ電極側に正のイオン分子が集まりシースをつくり、Ａ電極は負電位に帯電する現象を呈する。これはプラズマの自己バイアス現象とよばれ、プラズマ生成時の特別な現象として知られ、成膜には積極的に利用されている。
このプラズマシースから正のイオン分子が負電極であるＡ電極に向かって飛んでいくので、Ａ電極側にワークを載せておくと、このワークにはイオン分子が衝突し、堆積し成膜する。ワークは金属のような導体であっても、プラスチックのような絶縁体でもよい。これがプラズマによる成膜法の原理である。
この方法の良いところは、直流成分カットのコンデンサを付加すれば、自然と自己バイアス現象が生じ、プラズマシースとワークとの間に電位差が生じ、上記のような成膜が可能となることである。
成膜される膜の厚さや密着度、浸透深さなどは、プラズマの密度やワーク温度処理時間などによって制御されている。
この方法の良いところは、直流成分カットのコンデンサを付加すれば、自然と自己バイアス現象が生じ、プラズマシースとワークとの間に電位差が生じ、上記のような成膜が可能となることである。
成膜される膜の厚さや密着度、浸透深さなどは、プラズマの密度やワーク温度処理時間などによって制御されている。
図９のように電極Ａから出発した高周波電流は、プラズマ、チャンバー（電極Ｂ）へと通っていくが、電界分布が複雑なので、プラズマの状態によって電流経路はIまたはII，IIIなどのように都度変化する。このためプラズマやチャンバー金属の抵抗による発生電圧は、常時変動が起こっている。チャンバー金属の一点を大地アース（電位ゼロ）にとった時、アース点以外のチャンバー金属表面の電位は変動していることになる（コモン・モードの発生）。これに同軸線の外皮で電気的につながっている破線で囲まれた部分も電位変動を起こす。すなわちコモン・モード輻射に対するアンテナの役目をする。
どこにアース点をとっても同じことが言える。また図１０のように発振器側にアースをとっても、電位変動の有無は変わらないし、両方アースにとるとループアンテナを形成して、輻射としては一層悪い結果を生む。
どこにアース点をとっても同じことが言える。また図１０のように発振器側にアースをとっても、電位変動の有無は変わらないし、両方アースにとるとループアンテナを形成して、輻射としては一層悪い結果を生む。
プラズマ発生に高周波を利用する場合、周波数を固定するとマッチングＢＯＸが必要である。処理速度や処理範囲を広げるため、プラズマ密度を上げたり高周波出力を上げていくと、ストリーマーやチャンバー内の温度ムラなどによりプラズマ状態の変化も激しくしかも多くなり、電気的変化であるインピーダンスの急激な変化に対して、機械的に整合させるマッチングＢＯＸの動作では応答速度の限界があり、制御が追い付かない不具合がある。これに対して周波数を変えインピーダンスを調整する方法は、電気的なので高速かつ精密に動作が行える。しかも自励発振を用いれば、反射波の検出のための装置や、整合機構を動かす装置なども必要なく、自身の発振条件で整合がとれるので、制御が簡単、コンパクト、ローコスト、シンプルなプラズマ発生装置が構築できる。この自励発振によるプラズマ発生装置は、何も半導体製造工程に用いるエッチングやスパッタ蒸着による成膜処理の装置に適しているばかりでなく、制御が簡単でコンパクト、ローコスト、シンプルとなるので、滅菌や殺菌の処理に使うプラズマ発生装置などにもすこぶる向いている。
しかしここで問題になるのが、周波数を動かす方法なので、そのままでは実用化できないという不具合がある。
一方、自己バイアスを利用した成膜法は、自然現象をうまく利用した形ではあるが、バイアス電圧の調整はできないので、膜の成分や厚さや密着度、浸透深さなどは、プラズマの密度調整（即ち内部気圧や高周波出力の調整など）やワーク温度（別途加熱器で加熱する）、処理時間など、大まかなプロセス条件、それもすべて連携しているので、個々に精密な制御は行えないという不具合がある。
一方、自己バイアスを利用した成膜法は、自然現象をうまく利用した形ではあるが、バイアス電圧の調整はできないので、膜の成分や厚さや密着度、浸透深さなどは、プラズマの密度調整（即ち内部気圧や高周波出力の調整など）やワーク温度（別途加熱器で加熱する）、処理時間など、大まかなプロセス条件、それもすべて連携しているので、個々に精密な制御は行えないという不具合がある。
さらに、成膜時には、目的外の物質（不純物）が混じることのないように、チャンバー内部を一旦清浄化する必要がある。清浄化のためには、チャンバー内を一旦高真空に引いて気体と共に不純物を排出させるか、内部気体の清浄気体との置換操作などの作業が必要となる。一旦といえども、チャンバーや真空ポンプなどは、高真空にするに耐える、あるいはこの高真空度まで到達する仕様のものを使用せねばならない。また置換操作はチャンバーの隅々までの気体入れ替えが必要なので、作業時間がかかり生産性が悪くなるという不具合がある。
従来の金属チャンバーは、電磁遮蔽（シールド）の役目をしていないものであるので、シールド効果を得ようとするならば、このチャンバー全体および給電線、発振器を別の金属で覆い接地するシールド体である別囲体とする必要がある。
また、従来技術においては、チャンバーは電極となるので、チャンバー内壁に電気的に引着された蒸着膜が積層されて行くので、チャンバー内壁が汚れやすく且つ強靭蒸着膜となるので洗浄して汚れを取り除くこと作業に手間がかかるという問題を持っていた。
また、従来技術においては、チャンバーは電極となるので、チャンバー内壁に電気的に引着された蒸着膜が積層されて行くので、チャンバー内壁が汚れやすく且つ強靭蒸着膜となるので洗浄して汚れを取り除くこと作業に手間がかかるという問題を持っていた。
正イオン、ラジカルはワーク台の上に置かれたワーク面に衝突し化学反応するが、進行方向と進行方向でない方向とでは反応に違いが出る。（異方性反応といわれる。）
異方性エッチング加工は、俗にいう”深溝加工”であり、イオンの進行方向正面の反応は大きく側面の反応が少ないことから、よりレジストパターンに沿った正確なエッチング加工が可能である。半導体やＭＥＭＳにおける部品製造になくてはならない加工法である。
異方性エッチング加工は、俗にいう”深溝加工”であり、イオンの進行方向正面の反応は大きく側面の反応が少ないことから、よりレジストパターンに沿った正確なエッチング加工が可能である。半導体やＭＥＭＳにおける部品製造になくてはならない加工法である。
異方性エッチングの特徴を生かすにはチャンバー内の気圧は低い方が優れている。それはイオンの平均自由工程が大きくなるので、イオンの進行速度を上げることができるからである。しかし低気圧になるとプラズマ密度は低下するので、全体のエッチング速度が低下する。これを防ぐためには、高周波（ＲＦ）電力を上げ、プラズマ密度をあげればよい。しかし従来は高周波（ＲＦ）電力を上げると、プラズマ密度も上がるが、自己バイアスによるイオン加速電圧も上がり、ワークに対するダメージも大きくなる。（イオン衝撃の増加）そこでこのような不具合を改善するため、高密度のプラズマを別に生成させ、イオン加速を分離してコントロールできる方法が提唱されている。マグネトロンＲＩＥ、ＥＣＲ、ヘリコン波、表面波（マイクロ波）プラズマ法がそれであり、現在エッチング加工法の主流となっている。
しかしながら、これらの装置は、従来の対向版電極タイプの装置（ＣＣＰ装置）から比べると、ずいぶん複雑となりコストもかかるという問題をもっていた。
本発明は以上のような従来技術の欠点に鑑みなされたものであって、
発明の第１の目的は、電磁輻射の起こらない、かつ、チャンバー内壁への強靭蒸着膜形成あるいはエッチングが起こらないプラズマ発生装置を提供することを目的としている。
発明の第１の目的は、電磁輻射の起こらない、かつ、チャンバー内壁への強靭蒸着膜形成あるいはエッチングが起こらないプラズマ発生装置を提供することを目的としている。
発明の第２の目的は、電磁輻射の起こらない、チャンバー内壁への強靭蒸着膜形成あるいはエッチングが起こらない、かつ、チャンバー内を再真空や気体の入れ替えなしに清浄化してそのまま次の蒸着を可能とするプラズマ発生装置を提供することを目的としている。
発明の第３の目的は、低コストを可能とする複雑でない構成により異方性反応によるエッチング加工を実現するプラズマ発生装置を提供することを目的としている。
発明の第４の目的は、インピーダンス整合を電気的、すなわち周波数によって行い、しかも自励発振方式による外部から何ら整合制御せずとも自然に（自ら）整合されるとともに、高速かつ精密な制御が可能となるプラズマ発生装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は次に述べるような構成となっている。
＜請求項１記載の発明＞
電位０状態で接地された導電性部材からなるチャンバーと、
このチャンバー内に該チャンバーとは絶縁状態に設けられプラズマを発生させるプラズマ発生電極と、
電力を高周波電力に変えて前記プラズマ発生電極に供給する、発振器とトランスを有する高周波発振部と、
前記チャンバーに導電形態で一体化されて前記高周波発振部を覆うように設けられた、導電性部材からなる高周波発振部シールドカバーと、
前記トランスの中位点と前記チャンバーを電位０状態で接地してなる中位点接続部と、
前記高周波発振部およじ該チャンバー内で生ずる高周波によるノイズ輻射を生じなくさせるための、前記チャンバーと前記高周波発振部シールドカバーとによって形成されてなるシールド体と、
このシールド体と絶縁状態で前記発振器に電力を供給する発振器用電源と、
前記チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態で設けられた、ワークを電極状態にするためのワーク電極形成部と、
このワーク電極形成部にバイアス電圧を印加する、前記シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接地されたバイアス形成用電源とからなることを特徴とするプラズマ発生装置である。
「ワーク電極形成部」とは、ワークが導電性である場合で絶縁しないで保持した状態ではワーク自身も電極となってワーク自身による引力蒸着となり、ワークが非電導性である場合は絶縁状態での保持で、ワーク自身は電極状態とはならず、ワーク電極形成部によって引かれ飛んでくるイオンの一部がワーク表面に蒸着するということになる、いずれの場合も技術的範囲に含むものである。
「電力を高周波電力に変えて」の「電力」は直流電力、交流電力、パルス電力など多様な電力形態がある。
＜請求項１記載の発明＞
電位０状態で接地された導電性部材からなるチャンバーと、
このチャンバー内に該チャンバーとは絶縁状態に設けられプラズマを発生させるプラズマ発生電極と、
電力を高周波電力に変えて前記プラズマ発生電極に供給する、発振器とトランスを有する高周波発振部と、
前記チャンバーに導電形態で一体化されて前記高周波発振部を覆うように設けられた、導電性部材からなる高周波発振部シールドカバーと、
前記トランスの中位点と前記チャンバーを電位０状態で接地してなる中位点接続部と、
前記高周波発振部およじ該チャンバー内で生ずる高周波によるノイズ輻射を生じなくさせるための、前記チャンバーと前記高周波発振部シールドカバーとによって形成されてなるシールド体と、
このシールド体と絶縁状態で前記発振器に電力を供給する発振器用電源と、
前記チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態で設けられた、ワークを電極状態にするためのワーク電極形成部と、
このワーク電極形成部にバイアス電圧を印加する、前記シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接地されたバイアス形成用電源とからなることを特徴とするプラズマ発生装置である。
「ワーク電極形成部」とは、ワークが導電性である場合で絶縁しないで保持した状態ではワーク自身も電極となってワーク自身による引力蒸着となり、ワークが非電導性である場合は絶縁状態での保持で、ワーク自身は電極状態とはならず、ワーク電極形成部によって引かれ飛んでくるイオンの一部がワーク表面に蒸着するということになる、いずれの場合も技術的範囲に含むものである。
「電力を高周波電力に変えて」の「電力」は直流電力、交流電力、パルス電力など多様な電力形態がある。
＜請求項２記載の発明＞
プラズマ発生電極が平衡給電である対称電極であるとともに、該対称電極の中位点は接地してなることを特徴とする請求項１に記載のプラズは発生装置。
プラズマ発生電極が平衡給電である対称電極であるとともに、該対称電極の中位点は接地してなることを特徴とする請求項１に記載のプラズは発生装置。
＜請求項３記載の発明＞
発振器が自励式高周波発振器であることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置である。
発振器が自励式高周波発振器であることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置である。
＜請求項４記載の発明＞
チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態のダミー電極を設け、このダミー電極にバイアス電圧を印加する、シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接続されたバイアス形成用直流電源を設けてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態のダミー電極を設け、このダミー電極にバイアス電圧を印加する、シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接続されたバイアス形成用直流電源を設けてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
＜請求項５載の発明＞
チャンバー内に誘導加熱装置の一部をなす高周波電流が流れるワークコイルを設け、このワークコイルによる誘導加熱によって気化される複数の気化部材を保持する気化部材保持部を設け、気化させようとする気化部材を移動して前記ワークコイルの加熱位置にセットするための気化部材移動手段を設けてなることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のプラズマ発生装置である。
「気化」には蒸発、昇華のいずれも含まれる。
チャンバー内に誘導加熱装置の一部をなす高周波電流が流れるワークコイルを設け、このワークコイルによる誘導加熱によって気化される複数の気化部材を保持する気化部材保持部を設け、気化させようとする気化部材を移動して前記ワークコイルの加熱位置にセットするための気化部材移動手段を設けてなることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のプラズマ発生装置である。
「気化」には蒸発、昇華のいずれも含まれる。
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
＜請求項１記載の発明の効果＞
電位０状態で接地された導電性部材からなるチャンバーと、
このチャンバー内に該チャンバーとは絶縁状態に設けられプラズマを発生させるプラズマ発生電極と、
電力を高周波電力に変えて前記プラズマ発生電極に供給する、発振器とトランスを有する高周波発振部と、
前記チャンバーに導電形態で一体化されて前記高周波発振部を覆うように設けられた、導電性部材からなる高周波発振部シールドカバーと、
前記トランスの中位点と前記チャンバーを電位０状態で接地してなる中位点接続部と、
前記高周波発振部およじ該チャンバー内で生ずる高周波によるノイズ輻射を生じなくさせるための、前記チャンバーと前記高周波発振部シールドカバーとによって形成されてなるシールド体と、
このシールド体と絶縁状態で前記発振器に電力を供給する発振器用電源と、
前記チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態で設けられた、ワークを電極状態にするためのワーク電極形成部と、
このワーク電極形成部にバイアス電圧を印加する、前記シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接地されたバイアス形成用電源とからなることを特徴とするプラズマ発生装置であるので、次に述べるような効果を奏する。
＜請求項１記載の発明の効果＞
電位０状態で接地された導電性部材からなるチャンバーと、
このチャンバー内に該チャンバーとは絶縁状態に設けられプラズマを発生させるプラズマ発生電極と、
電力を高周波電力に変えて前記プラズマ発生電極に供給する、発振器とトランスを有する高周波発振部と、
前記チャンバーに導電形態で一体化されて前記高周波発振部を覆うように設けられた、導電性部材からなる高周波発振部シールドカバーと、
前記トランスの中位点と前記チャンバーを電位０状態で接地してなる中位点接続部と、
前記高周波発振部およじ該チャンバー内で生ずる高周波によるノイズ輻射を生じなくさせるための、前記チャンバーと前記高周波発振部シールドカバーとによって形成されてなるシールド体と、
このシールド体と絶縁状態で前記発振器に電力を供給する発振器用電源と、
前記チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態で設けられた、ワークを電極状態にするためのワーク電極形成部と、
このワーク電極形成部にバイアス電圧を印加する、前記シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接地されたバイアス形成用電源とからなることを特徴とするプラズマ発生装置であるので、次に述べるような効果を奏する。
（１）本発明は、チャンバーと該チャンバーと導電形態で一体化された高周波発振部シールドカバーによりシールド体を形成している構成であり、シールド体とエネルギー供給源は高周波的には何の接続もなく給電線を全く無くした形となり、給電線がないので給電線からの妨害電波の輻射はないものであるから、ノーマル・モードの電波輻射もコモン・モードの電波輻射も起こらない構成となっている。よって装置全体を覆う別囲体を必要としないで電波障害を起こさないプラズマ発生装置を実現する。
すなわち、本発明は原理的に妨害電波の輻射（電磁輻射）のないプラズマ発生機構なのである。この妨害電波の出ないプラズマ発生機構、妨害電波の出ないプラズマ発生方法という考え方こそ本発明の技術的思想である。
また、自励発振でも他励発振でも妨害電波が出ないプラズマ発生装置、方法を実現するとともに、周波数による整合が可能であるので、従来のようなマッチングＢＯＸが不要なプラズマ発生装置、方法を実現するという効果を奏する。
すなわち、本発明は原理的に妨害電波の輻射（電磁輻射）のないプラズマ発生機構なのである。この妨害電波の出ないプラズマ発生機構、妨害電波の出ないプラズマ発生方法という考え方こそ本発明の技術的思想である。
また、自励発振でも他励発振でも妨害電波が出ないプラズマ発生装置、方法を実現するとともに、周波数による整合が可能であるので、従来のようなマッチングＢＯＸが不要なプラズマ発生装置、方法を実現するという効果を奏する。
（２）前記（１）によって、不要輻射（妨害電波の輻射）が原理的に発生しないプラズマ発生機構を実現している。プラズマはその発生させる体積や分布状態、電子密度などで、電気的条件が変わるが、本発明にあっては、ＩＳＭバンドなどに拘束されない、固定周波数に拘束されない、自励発振のように周波数を変動させてもよい、周波数や注入パワーをその用途に応じて自由に選択できるプラズマ発生装置を実現する。
（３）前記（１）によって、チャンバーを片側電極としない構成であるので、蒸着あるいはエッチングを行うとき、チャンバー内壁のイオンの付着や解離の影響が少なく、チャンバー内壁面が汚れにくい、洗浄取り除きが行いやすい装置を実現する。蒸着物が高価なものであれば、その消耗量を軽減するとともにチャンバー壁からの回収を容易にできる。
（４）前記（２）によって、用途目的からの周波数選択もさることながら、装置を製造する際の周波数選択をも自由にできる。装置を製造する際、ワークの大きさや放電電力などにより、また調達部品や製作部品の制約から周波数変更をも可能とする。
（５）前記（１）によるワーク電極形成部と同じ考えで、別にダミー電極を設けることもできる。これは、ワーク電極形成部には電圧を与えず、ダミー電極に負の電圧を与えると、+イオンはワーク電極形成部には引着されず、ダミー電極に引着する。これによりチャンバー内の残存イオンをダミー電極に引着できるので、チャンバー内の清浄化を可能にできるという効果を奏する。これによって、従来技術のようにチャンバー内の気体を入れ替える、高真空操作を繰り返すことなく、他部材の蒸着膜形成への移行時間を短時間で行うことができ、本発明のプラズマ発生装置の一形態であるプラズマ蒸着膜形成装置にあっては効率性に優れた生産能力の高い成膜装置を実現する。
（６）本発明にあっては、高周波電力（ＲＦ電力）と、加速するバイアス電圧が別々に調節できるので、高周波電力（ＲＦ電力）を上げることによってプラズマ密度を上げることができるとともに、プラズマ中の正イオン（負イオンの場合もある）、のワーク電極形成部のワークに向かう速度は、バイアス形成用電源の電圧によって最適ないし好みの速度に調節できるという効果を奏する。
（７）また、高周波プラズマを発生させた状態で、バイアス形成用電源をＯＮとすることにより直流プラズマを発生させることができるという効果を奏する。
これによって、
［ａ］高周波発振部をＯＮとし高周波プラズマのみの使用、
［ｂ］高周波プラズマを発生した後でバイアス形成用電源をＯＮとして直流プラズマを発生させ、高周波プラズマと直流プラズマの混合プラズマ状態を形成しての使用、
［ｃ］高周波プラズマを発生した後でバイアス形成用電源をＯＮとして直流プラズマを発生させ、高周波発振部をＯＦＦにして直流プラズマのみでの使用、
という、三つのパターンのプラズマ発生とそれの使用を可能とするものである。
これによって、
［ａ］高周波発振部をＯＮとし高周波プラズマのみの使用、
［ｂ］高周波プラズマを発生した後でバイアス形成用電源をＯＮとして直流プラズマを発生させ、高周波プラズマと直流プラズマの混合プラズマ状態を形成しての使用、
［ｃ］高周波プラズマを発生した後でバイアス形成用電源をＯＮとして直流プラズマを発生させ、高周波発振部をＯＦＦにして直流プラズマのみでの使用、
という、三つのパターンのプラズマ発生とそれの使用を可能とするものである。
＜請求項２記載の発明の効果＞
プラズマ発生電極が平衡給電である対称電極であるとともに、該対称電極の中位点は接地してなることを特徴とする請求項１に記載のプラズは発生装置であるので、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、次に述べるような効果を奏する。
すなわち、非対称電極にすると、高周波中点のズレが生じ、不要輻射をするおそれがあり、それを回避するための回避手段を講じなくてはならない。対称電極（一般的には１対の双極子電極）とすることによって高周波中点のズレをなくし不要輻射のおそれのない装置を実現するという効果を奏する。
プラズマ発生電極が平衡給電である対称電極であるとともに、該対称電極の中位点は接地してなることを特徴とする請求項１に記載のプラズは発生装置であるので、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、次に述べるような効果を奏する。
すなわち、非対称電極にすると、高周波中点のズレが生じ、不要輻射をするおそれがあり、それを回避するための回避手段を講じなくてはならない。対称電極（一般的には１対の双極子電極）とすることによって高周波中点のズレをなくし不要輻射のおそれのない装置を実現するという効果を奏する。
また、対称電極（「平衡電極」、「双極子電極」ともいう）により発生させるプラズマは、自己バイアス現象が生じないので、ワーク電極形成部の間に負の直流電源を用意してワーク電極形成部にバイアス電圧を与えるようにすることにより、従来、成膜に利用されてきた自己バイアス現象と同じ効果が得られるので、シールド体のシールド機能は生きたままワークへの成膜を可能にするという効果を奏する。
また、異方性エッチング加工は、俗にいう”深溝加工”であり、イオンの進行方向正面の反応は大きく側面の反応が少ないことから、よりレジストパターンに沿った正確なエッチング加工が可能である。半導体やＭＥＭＳにおける部品製造になくてはならない加工法である。
この異方性エッチングの特徴を生かす状態は、イオンの速度を上げることができる低気圧状態の方が優れているが低気圧すぎるとプラズマ密度が低下して全体のエッチング速度が低下する。
この異方性エッチングの特徴を生かす状態は、イオンの速度を上げることができる低気圧状態の方が優れているが低気圧すぎるとプラズマ密度が低下して全体のエッチング速度が低下する。
しかるに、本発明にあっては、ＲＦ電力（プラズマ密度）と加速電圧を別々に制御することができる。すなわち、高周波電力を上げることによって低気圧状態でのプラズマ密度を上げても、従来の自己バイアス現象から生ずるイオン速度の増加は起こらず、正イオンの（負イオンの場合もある）ワーク電極形成部に向かう速度は、別に設けた直流電源の負の電圧調節によって最適ないし好みの速度にできるので、エッチングの生産性の向上とイオン衝撃ダメージの軽減をもたらす効果を奏する。
また、従来の対向板電極型のような簡便な構成によって、高密度プラズマによる低気圧状態での異方性エッチング装置を低コストで実現するものである。
また、従来の対向板電極型のような簡便な構成によって、高密度プラズマによる低気圧状態での異方性エッチング装置を低コストで実現するものである。
＜請求項３記載の発明の効果＞
発振器が自励式高周波発振器であることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置であるので、請求項１、２のいずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、次に述べるような効果を奏する。
すなわち、自励発振は、電気的な周波数を動かすことによる整合を行うので、シンプルな回路構成により実現できるとともに、コンデンサやコイルの値を機械的に動かす従来の方法より、はるかに高速、精密な整合動作を可能とし且つ高価なマッチングＢＯＸが不要とできるので高速精密制御、ローコストな装置を実現するという効果を奏する。
発振器が自励式高周波発振器であることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置であるので、請求項１、２のいずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、次に述べるような効果を奏する。
すなわち、自励発振は、電気的な周波数を動かすことによる整合を行うので、シンプルな回路構成により実現できるとともに、コンデンサやコイルの値を機械的に動かす従来の方法より、はるかに高速、精密な整合動作を可能とし且つ高価なマッチングＢＯＸが不要とできるので高速精密制御、ローコストな装置を実現するという効果を奏する。
＜請求項４載の発明の効果＞
チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態のダミー電極を設け、このダミー電極に電圧を印加する、シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接続されたバイアス形成用電源を設けてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置であるので、請求項１〜３いずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、次に述べるような効果を奏する。
すなわち、ダミー電極を設けたことにより、該ダミー電極とワーク電極形成部がひとつのチャンバー内にあることになる。負の電圧がかけられた方に浮遊イオンは引着されるので、例えばチャンバー内を減圧状態とし、ワークへのＡ物質の蒸着が完了したら、ワーク電極形成部への電圧の印加を切り、ダミー電極へ負の電圧をかけたダミー電極に残存Ａ物質イオンを引着（蒸着）させてチャンバー内を瞬時といってよい素早さで清浄化して、ダミー電極への電圧の印加を切り、Ｂ物質を気化させてプラズマによりイオン化させ、ワーク電極形成部へ電圧をかけたワークにＢ物質を引着（蒸着）させるということが行える。
チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態のダミー電極を設け、このダミー電極に電圧を印加する、シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接続されたバイアス形成用電源を設けてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置であるので、請求項１〜３いずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、次に述べるような効果を奏する。
すなわち、ダミー電極を設けたことにより、該ダミー電極とワーク電極形成部がひとつのチャンバー内にあることになる。負の電圧がかけられた方に浮遊イオンは引着されるので、例えばチャンバー内を減圧状態とし、ワークへのＡ物質の蒸着が完了したら、ワーク電極形成部への電圧の印加を切り、ダミー電極へ負の電圧をかけたダミー電極に残存Ａ物質イオンを引着（蒸着）させてチャンバー内を瞬時といってよい素早さで清浄化して、ダミー電極への電圧の印加を切り、Ｂ物質を気化させてプラズマによりイオン化させ、ワーク電極形成部へ電圧をかけたワークにＢ物質を引着（蒸着）させるということが行える。
この場合、Ａ物質膜の上にはＡ物質のまったく混入しないＢ物質膜を形成することができる。すなわち、各層に他の物質が混入しない精密な積層膜が形成できる。
負の直流電源を手動制御あるいは自動制御により自在にコントロールすることが可能であるので、電圧の強さ、通電時間、通電強さの可変、通電と切断のタイミングなどにより、ワークあるいはダミー電極に一瞬にして、間欠的に、あるいは徐々に引着させることがコントロールできるので、蒸着膜の形成を細かくコントロールすることを可能とするものである。
この点で、ダミー電極にダミー電極用電源を設け、これとは別にワーク電極形成部にはワーク電極用電源を設けるという、それぞれ別個の電源を設けることにより、電圧の強さ、通電時間、通電強さの可変、通電と切断のタイミングなどを、例えばダミー電極とワーク電極形成部の両方に電圧をかけながら微妙にコントロールして、より高品質な蒸着膜や機能的な蒸着膜の形成などを可能とすることができるものである。
負の直流電源を手動制御あるいは自動制御により自在にコントロールすることが可能であるので、電圧の強さ、通電時間、通電強さの可変、通電と切断のタイミングなどにより、ワークあるいはダミー電極に一瞬にして、間欠的に、あるいは徐々に引着させることがコントロールできるので、蒸着膜の形成を細かくコントロールすることを可能とするものである。
この点で、ダミー電極にダミー電極用電源を設け、これとは別にワーク電極形成部にはワーク電極用電源を設けるという、それぞれ別個の電源を設けることにより、電圧の強さ、通電時間、通電強さの可変、通電と切断のタイミングなどを、例えばダミー電極とワーク電極形成部の両方に電圧をかけながら微妙にコントロールして、より高品質な蒸着膜や機能的な蒸着膜の形成などを可能とすることができるものである。
チャンバー内に目的外の物質が存在しているときは、このダミー電極に負の電圧をかけ、チャンバー内の物質を付着させるようにする。ダミーのバイアス電圧の調整によりこの処理時間は調整される。（このときは、ワーク電極には負の電圧をかけないので付着、成膜はされない。）このようにすると、一旦高真空や気体の置換作業なしで成膜時の清浄化ができる。
さらに、この作業を合金成膜時に適用すると、
たとえば 清浄化−Ａ物質成膜−清浄化−Ｂ物質成膜−清浄化−・・・のような工程が可能になり、各工程の前段階で短時間で高清浄化が行われるので、目的の物質が単独に制御、成膜されるため、合金組成が正確になるばかりか、膜の厚さ、深さなどが個々に正確かつ高品質に制御できる。
また、プラズマ発生装置の一形態であるプラズマ蒸着膜形成装置にあっては効率性に優れた生産能力の高い成膜装置を実現する。
さらに、この作業を合金成膜時に適用すると、
たとえば 清浄化−Ａ物質成膜−清浄化−Ｂ物質成膜−清浄化−・・・のような工程が可能になり、各工程の前段階で短時間で高清浄化が行われるので、目的の物質が単独に制御、成膜されるため、合金組成が正確になるばかりか、膜の厚さ、深さなどが個々に正確かつ高品質に制御できる。
また、プラズマ発生装置の一形態であるプラズマ蒸着膜形成装置にあっては効率性に優れた生産能力の高い成膜装置を実現する。
＜請求項５載の発明の効果＞
チャンバー内に誘導加熱装置の一部をなす高周波電流が流れるワークコイルを設け、このワークコイルによる誘導加熱によって気化される複数の気化部材を保持する気化部材保持部を設け、気化させようとする気化部材を移動して前記ワークコイルの加熱位置にセットするための気化部材移動手段を設けてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置であるので、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、次に述べるような効果を奏する。
すなわち、例えば異なる材質の気化部材を後先に分けて、ワークコイルが複数の場合は同時に気化させ、あるいは一方を先に気化させながら他方を後から気化させるなどのことができるという効果を奏する。
チャンバー内に誘導加熱装置の一部をなす高周波電流が流れるワークコイルを設け、このワークコイルによる誘導加熱によって気化される複数の気化部材を保持する気化部材保持部を設け、気化させようとする気化部材を移動して前記ワークコイルの加熱位置にセットするための気化部材移動手段を設けてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置であるので、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、次に述べるような効果を奏する。
すなわち、例えば異なる材質の気化部材を後先に分けて、ワークコイルが複数の場合は同時に気化させ、あるいは一方を先に気化させながら他方を後から気化させるなどのことができるという効果を奏する。
以下、本発明の実施例を説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、後述する実施例の説明にあたっては前述してある実施例の構成と同じ構成については同じ符号を付しその説明を省略する。
図１ないし図４に示す本発明の実施例１において１はプラズマ発生装置であって、プラズマ発生装置１は次のような構成となっている。
電位０状態で接地された導電性部材からなるチャンバー２と、このチャンバー２内に該チャンバー２とは絶縁状態に設けられてプラズマを発生させる電極Ａ、電極Ｂからなる双極子電極（対称電極）であるプラズマ発生電極３と、直流電力を高周波電力に変えて前記プラズマ発生電極３に供給する、発振器４とトランス５を有する自励式の高周波発振部６（他励式でもよい）と、前記チャンバー２に導電形態で一体化されて前記高周波発振部６を覆うように設けられた、導電性部材からなる高周波発振部シールドカバー７と、前記トランス５の中位点と前記チャンバー２を電位０状態で接地してなる中位点接続部８と、前記高周波発振部６およじ該チャンバー２内で生ずる高周波によるノイズ輻射を生じなくさせるための、前記チャンバー２と前記高周波発振部シールドカバー７とによって形成されてなるシールド体９と、このシールド体９と絶縁状態で前記発振器４に電力を供給する発振器用電源１０と、前記チャンバー２内に該チャンバー２と絶縁状態で設けられた、ワーク１４を電極状態にするためのワーク電極形成部１１と、このワーク電極形成部１１に負の電圧を与える、前記シールド体９と絶縁状態とされ且つ該シールド体９と電位０状態で接地された負の直流電源１２とからなっている。
電位０状態で接地された導電性部材からなるチャンバー２と、このチャンバー２内に該チャンバー２とは絶縁状態に設けられてプラズマを発生させる電極Ａ、電極Ｂからなる双極子電極（対称電極）であるプラズマ発生電極３と、直流電力を高周波電力に変えて前記プラズマ発生電極３に供給する、発振器４とトランス５を有する自励式の高周波発振部６（他励式でもよい）と、前記チャンバー２に導電形態で一体化されて前記高周波発振部６を覆うように設けられた、導電性部材からなる高周波発振部シールドカバー７と、前記トランス５の中位点と前記チャンバー２を電位０状態で接地してなる中位点接続部８と、前記高周波発振部６およじ該チャンバー２内で生ずる高周波によるノイズ輻射を生じなくさせるための、前記チャンバー２と前記高周波発振部シールドカバー７とによって形成されてなるシールド体９と、このシールド体９と絶縁状態で前記発振器４に電力を供給する発振器用電源１０と、前記チャンバー２内に該チャンバー２と絶縁状態で設けられた、ワーク１４を電極状態にするためのワーク電極形成部１１と、このワーク電極形成部１１に負の電圧を与える、前記シールド体９と絶縁状態とされ且つ該シールド体９と電位０状態で接地された負の直流電源１２とからなっている。
チャンバー２の内壁はガラス製部材、セラミックス製部材などの耐蝕壁１３となっている。
図４において、チャンバー２内を減圧したり、排気をしたりするための真空ポンプ（図示せず）に連絡された減圧部１８が設けられ、チャンバー２内にアルゴン、窒素、酸素ガスなどを送り込むためのガス注入部１９が設けられている。
図４において、チャンバー２内を減圧したり、排気をしたりするための真空ポンプ（図示せず）に連絡された減圧部１８が設けられ、チャンバー２内にアルゴン、窒素、酸素ガスなどを送り込むためのガス注入部１９が設けられている。
高周波電流は、電極Ａから出発し、プラズマ、同一形状の電極である電極Ｂを通って給電される。シールド体９を電極としていないのでプラズマの自己バイアス電圧は生じない。プラズマは直流電位的にはシールド体９（金属などの導体）と同電位にある。プラズマの正バイアス電圧が必要な時は、ワーク電極形成部１１との間にトランス５の中位点１５からバイアス電位を与えればよい。高周波電力は平衡給電され、シールド体９には高周波電流は流れない。それゆえシールド体９の電位変動は起こらない。
一方、エネルギー供給としてのＡＣ電源線や制御線を通しての漏えい輻射の問題もあるが、これらは本装置のようにプラズマを発生させる装置に限らず、すべての高周波を利用する機器の共通問題であり、これらの漏洩対策や不要輻射低減の技術は、現在では基本的に解決されているレベルにある。
また、ワーク形成用電極に印加するバイアスには、直流バイアス、交流バイアス、パルスバイアスなどいろいろなバイアス方法がある。
一方、エネルギー供給としてのＡＣ電源線や制御線を通しての漏えい輻射の問題もあるが、これらは本装置のようにプラズマを発生させる装置に限らず、すべての高周波を利用する機器の共通問題であり、これらの漏洩対策や不要輻射低減の技術は、現在では基本的に解決されているレベルにある。
また、ワーク形成用電極に印加するバイアスには、直流バイアス、交流バイアス、パルスバイアスなどいろいろなバイアス方法がある。
自励発振とは、プラズマの状態を発振に必要な共振回路（コイルとコンデンサ、抵抗で構成）にその電気的条件を含めて設計しておくと、外部から何の操作もなしに（自動とか手動とかでなく）、この共振回路に”自ら”同調し発振することをいう。
一方、自励発振は、周波数変換法の１種であり（自励・他励、インバーター）、交流から交流へ変換していることもある。直流から交流に変換したほうが簡単なので、ACからACであっても一旦中間では直流にするという、発振器には直流電源で電力を供給するのが現在では一般的である。
電離した気体（プラズマ状態）には電子、+イオン、ラジカルが存在するが、高周波（RF）電力を上げると、電子、イオンの電極間移動が早くなり、衝突、再結合の頻度が高まり密度が濃くなる（プラズマ密度の上昇）。
一方、自励発振は、周波数変換法の１種であり（自励・他励、インバーター）、交流から交流へ変換していることもある。直流から交流に変換したほうが簡単なので、ACからACであっても一旦中間では直流にするという、発振器には直流電源で電力を供給するのが現在では一般的である。
電離した気体（プラズマ状態）には電子、+イオン、ラジカルが存在するが、高周波（RF）電力を上げると、電子、イオンの電極間移動が早くなり、衝突、再結合の頻度が高まり密度が濃くなる（プラズマ密度の上昇）。
バイアス電圧は負であり(バイアス電圧は正の場合もある)、+イオンがこの電極に吸引される。しかし電子は負なので反発され吸引されない。この+イオンが負の電極に向かい衝突すると、電極の負電圧と中和されるが、衝突衝撃により電極部材から電子が放出される。この電子は、電極から一旦離れるが、飛んでくる+イオンと再結合し中和し光を放つ。吸引する電極の負電圧（バイアス電圧）を上げると、+イオンは加速されるが、途中で衝突などおこるので、無限の速さに到達するわけではなく、適当な速度に落ち着く。すなわち、密度の低いプラズマ中では、ちょっとバイアス電圧を上げれば、+イオンは急速に加速され、かなりの速度に達してしまうが、濃いプラズマ中では、なかなか早い速度には到達できない。
プラズマ発生装置１のメリット
（１）チャンバーと該チャンバーと導電形態で一体化された高周波発振部シールドカバーによりシールド体を形成している構成であり、シールド体とエネルギー供給源は高周波的には何の接続もなく給電線を全く無くした形となり、給電線がないので給電線からの妨害電波の輻射はないとともに、プラズマへの高周波電力を双極子電極から平衡供給している。すなわちノーマル・モードの電波輻射もコモン・モードの電波輻射も起こらない構成となっている。よって装置全体を覆う別囲体を必要としないで電波障害を起こさないプラズマ発生装置を実現する。すなわち、妨害電波の輻射（電磁輻射）のないプラズマ発生機構なのである。
一対の平衡電極（双極子電極）により発生したプラズマと、ワーク電極形成部の間に負の直流電源を用意してワーク電極形成部にバイアス電圧を与えるようにしてある。これにより、従来、成膜に利用されてきた自己バイアス現象と同じ効果が得られるので、シールド体のシールド機能は生きたままワークへの成膜を可能にするという効果を奏する。
（１）チャンバーと該チャンバーと導電形態で一体化された高周波発振部シールドカバーによりシールド体を形成している構成であり、シールド体とエネルギー供給源は高周波的には何の接続もなく給電線を全く無くした形となり、給電線がないので給電線からの妨害電波の輻射はないとともに、プラズマへの高周波電力を双極子電極から平衡供給している。すなわちノーマル・モードの電波輻射もコモン・モードの電波輻射も起こらない構成となっている。よって装置全体を覆う別囲体を必要としないで電波障害を起こさないプラズマ発生装置を実現する。すなわち、妨害電波の輻射（電磁輻射）のないプラズマ発生機構なのである。
一対の平衡電極（双極子電極）により発生したプラズマと、ワーク電極形成部の間に負の直流電源を用意してワーク電極形成部にバイアス電圧を与えるようにしてある。これにより、従来、成膜に利用されてきた自己バイアス現象と同じ効果が得られるので、シールド体のシールド機能は生きたままワークへの成膜を可能にするという効果を奏する。
（２）前記（１）によって、不要輻射（妨害電波の輻射）が原理的に発生しないプラズマ発生機構を実現している。プラズマはその発生させる体積や分布状態、電子密度などで、電気的条件が変わるが、本実施例にあっては、ＩＳＭバンドなどに拘束されない、固定周波数に拘束されない、自励発振のように周波数を変動させてもよい、周波数や注入パワーをその用途に応じて自由に選択できるプラズマ発生装置を実現する。
（３）前記（１）によって、チャンバーを片側電極としない構成であるので、蒸着あるいはエッチングを行うとき、チャンバー内壁のイオンの付着や解離の影響が少なく、チャンバー内壁面が汚れにくい、洗浄取り除きが行いやすい装置を実現する。蒸着物が高価なものであれば、その消耗量を軽減するとともにチャンバー壁からの回収を容易にできる。
（４）前記（２）によって、用途目的からの周波数選択もさることながら、装置を製造する際の周波数選択をも自由にできる。装置を製造する際、ワークの大きさや放電電力などにより、また調達部品や製作部品の制約から周波数変更をも可能とする。
（５）自励発振は、電気的な周波数を動かすことによる整合を行うので、シンプルな回路構成により実現できるとともに、コンデンサやコイルの値を機械的に動かす従来の方法より、はるかに高速、精密な整合動作を可能とし且つ高価なマッチングＢＯＸが不要とできるので高速精密制御、ローコストな装置を実現する。
（６）前記（１）によるワーク電極形成部と同じ考えで、別にダミー電極を設けることもできる。これは、ワーク電極形成部には電圧を与えず、ダミー電極に負の電圧を与えると、+イオンはワーク電極形成部には引着されず、ダミー電極に引着する。これによりチャンバー内の残存イオンをダミー電極に引着できるので、チャンバー内の清浄化を可能にできるという効果を奏する。これによって、従来技術のようにチャンバー内の気体を入れ替える、高真空操作を繰り返すことなく、他部材の蒸着膜形成への移行時間を短時間で行うことができ、プラズマ発生装置の一形態であるプラズマ蒸着膜形成装置にあっては効率性に優れた生産能力の高い成膜装置を実現する。
（７）また、高周波プラズマを発生させた状態で、バイアス形成用電源により直流プラズマを発生させることができるという効果を奏する。
これによって、
［ａ］高周波発振部をＯＮとし高周波プラズマのみの使用。
［ｂ］高周波プラズマを発生した後でバイアス形成用電源をＯＮとして直流プラズマを発生させ、高周波プラズマと直流プラズマの混合プラズマ状態を形成しての使用。
［ｃ］高周波プラズマを発生した後でバイアス形成用電源をＯＮとして直流プラズマを発生させ、高周波発振部をＯＦＦにして直流プラズマのみでの使用。
という、三つのパターンのプラズマ発生とそれの使用を可能とするものである。
これによって、
［ａ］高周波発振部をＯＮとし高周波プラズマのみの使用。
［ｂ］高周波プラズマを発生した後でバイアス形成用電源をＯＮとして直流プラズマを発生させ、高周波プラズマと直流プラズマの混合プラズマ状態を形成しての使用。
［ｃ］高周波プラズマを発生した後でバイアス形成用電源をＯＮとして直流プラズマを発生させ、高周波発振部をＯＦＦにして直流プラズマのみでの使用。
という、三つのパターンのプラズマ発生とそれの使用を可能とするものである。
（８）高周波電力（ＲＦ電力）と、加速するバイアス電圧が別々に調節できるので、高周波電力（ＲＦ電力）を上げることによってプラズマ密度を上げることができるとともに、プラズマ中の正イオン（負イオンの場合もある）のワーク電極形成部のワークに向かう速度は、バイアス形成用電源の電圧によって最適ないし好みの速度に調節できる。
自励発振でなくても、すなわち他励発振でも、前に述べた妨害電波の輻射のないプラズマ発生装置を構築すれば、周波数を動かして整合をとる方法はとれる。しかしプラズマ状態の変動を検知するための反射波検知（たとえば方向性結合器）は最低限必要で、これらの機器についての漏洩対策をとれば実用化できる。
図５に示す本発明の実施例２おいて前記実施例１と主に異なる点は、チャンバー２内に該チャンバー２と絶縁状態のダミー電極２１を設け、このダミー電極２１にバイアス電圧を印加するようバイアス形成用電源１２を接続し、バイアス形成用電源１２の電圧印加をダミー電極２１とワーク電極形成部１１に切り替える切替スイッチ２２を設けてなるプラズマ発生装置２３を形成した点にある。
切替スイッチ２２をダミー電極２１側にしておく。そうするとプラズマ中の＋イオンは、アース（電位０）されているワーク電極形成部１１側にはいかず、負電極となっているダミー電極２１に吸い寄せられることになる。次に切替スイッチ２２でワーク電極形成部１１側に切り替えると、今度はワーク電極形成部１１側に吸い寄せられることになる。これらの速度や量は印加電圧と時間によって制御することができる。これはプラズマ中の＋イオンのすべてについて言える。
この動作を用いると、たとえば処理初期の段階でチャンバー２内プラズマに混在する複数の様々な金属イオンをすべてダミーに付着させることができる。すなわち清浄化を行うことができる。
クリーン化されたのちにチヤンバー２内に目的の金属元素を発生、これをプラズマに注入してイオン化させる。切替スイッチ２２をきりかえてワーク電極形成部１１を負電極、ダミー電極２１をアースにすれば、今度は目的の金属イオンのみワーク電極形成部１１に向かい、ワークに付着させることができる。
この動作を用いると、たとえば処理初期の段階でチャンバー２内プラズマに混在する複数の様々な金属イオンをすべてダミーに付着させることができる。すなわち清浄化を行うことができる。
クリーン化されたのちにチヤンバー２内に目的の金属元素を発生、これをプラズマに注入してイオン化させる。切替スイッチ２２をきりかえてワーク電極形成部１１を負電極、ダミー電極２１をアースにすれば、今度は目的の金属イオンのみワーク電極形成部１１に向かい、ワークに付着させることができる。
この方法は、ワークに付着させる金属イオンについて、不要なイオンの混入を防ぐばかりでなく、その付着させる量の制御がしやすい。またチャンバー内清浄のための”一旦真空引き作業”をなくすことができ、高効率な装置を実現する。
図６に示す本発明の実施例３おいて前記実施例２と主に異なる点は、ダミー電極２１専用のバイアス形成用電源２４を設け、ワーク電極形成部１１専用のバイアス形成用電源２５を設け、誘導加熱装置２６の一部である付着させる物質を加熱昇華（気化）させるための高周波電流が流れる（例えば２メガヘルツ）ワークコイル２７をチャンバー２内に１つ以上設け、このワークコイル２７で加熱昇華させるための複数の昇華させる原材料Ａ、Ｂ、Ｃ・・・を支持する原材料支持部２８をチャンバー２内に設けてなるプラズマ発生装置３０を形成した点にある。
プラズマ発生装置３０は、ダミー電極２１を用いて、精密に制御された合金膜を生成することを可能とする。
もしプラズマ中にＡ、Ｂ、Ｃなどの金属イオンが混在していると、ワーク電極形成部１１を負（陰極）にした時、ワーク電極形成部１１に付着する金属原子は、これらのイオン濃度に比例して付着するとは限らない。バイアス電圧や処理時間で、付着成分の比率や浸透深さを制御するのは難しい。金属原子の重さや電極までの距離が関係するからである。しかし単一の金属イオンでは、バイアス電圧と時間でこの単一成分の量や浸透深さを制御することはやさしい。
それゆえチャンバー２内にはいつも単一元素イオンのみが存在するようにし、ワーク台に付着させるようなしくみがほしい。プラズマ発生装置３０はそれを実現したものである。誘導加熱装置２６を用いて、減圧チャンバー２内で原材料を加熱、昇華（気化）させプラズマ中に拡散させる。
そして複数金属を順次選択加熱できるように原材料支持部２８を原材料交換メカ機能を有するものにするのもよい。
もしプラズマ中にＡ、Ｂ、Ｃなどの金属イオンが混在していると、ワーク電極形成部１１を負（陰極）にした時、ワーク電極形成部１１に付着する金属原子は、これらのイオン濃度に比例して付着するとは限らない。バイアス電圧や処理時間で、付着成分の比率や浸透深さを制御するのは難しい。金属原子の重さや電極までの距離が関係するからである。しかし単一の金属イオンでは、バイアス電圧と時間でこの単一成分の量や浸透深さを制御することはやさしい。
それゆえチャンバー２内にはいつも単一元素イオンのみが存在するようにし、ワーク台に付着させるようなしくみがほしい。プラズマ発生装置３０はそれを実現したものである。誘導加熱装置２６を用いて、減圧チャンバー２内で原材料を加熱、昇華（気化）させプラズマ中に拡散させる。
そして複数金属を順次選択加熱できるように原材料支持部２８を原材料交換メカ機能を有するものにするのもよい。
先に原料物質Ａを誘導加熱により加熱昇華させ、プラズマ中に拡散させ＋Ａイオンとしワーク１４に付着させる。付着を止めるにはバイアス形成用電源２５の電圧印加を停止する。
次にチャンバー２内に残っている＋Ａイオン（金属イオン）を、バイアス形成用電源２４の電圧印加よってダミー電極２１を陰極にして該ダミー電極２１に浮遊する＋Ａイオンを付着清浄化し、バイアス形成用電源２４の電圧印加を停止する。
今度は原材料支持部２８を動かして原料物質Ｂを加熱昇華させ、バイアス形成用電源２５の電圧印加を行いワーク１４に付着させる。
おなじようにチャンバー２内に残っている＋Ｂイオンは、ダミー電極２１に付着させクリーンにする。以下同様に＋Ｃイオンを発生付着させても良いし、また＋Ａイオンに戻って、層を厚くしたり、複合化したりもできる。またこれを繰り返してもよい。
このようにすると、ワークの表面に、個々の金属の付着量や深さを正確に制御された合金膜がつくれる。
次にチャンバー２内に残っている＋Ａイオン（金属イオン）を、バイアス形成用電源２４の電圧印加よってダミー電極２１を陰極にして該ダミー電極２１に浮遊する＋Ａイオンを付着清浄化し、バイアス形成用電源２４の電圧印加を停止する。
今度は原材料支持部２８を動かして原料物質Ｂを加熱昇華させ、バイアス形成用電源２５の電圧印加を行いワーク１４に付着させる。
おなじようにチャンバー２内に残っている＋Ｂイオンは、ダミー電極２１に付着させクリーンにする。以下同様に＋Ｃイオンを発生付着させても良いし、また＋Ａイオンに戻って、層を厚くしたり、複合化したりもできる。またこれを繰り返してもよい。
このようにすると、ワークの表面に、個々の金属の付着量や深さを正確に制御された合金膜がつくれる。
｛付記の装置｝
付記の装置の目的は、チャンバー内を再真空や気体の入れ替えなしに清浄化してそのまま次の蒸着やエッチングを可能とするプラズマ発生装置を提供することを目的としている。
＜付記１の装置＞
チャンバーと、
このチャンバー内に設けられプラズマを発生させるプラズマ発生電極と、
高周波電流を前記プラズマ発生電極に供給する高周波発振器と、
前記チャンバー内に該チャンバーとは絶縁状態で設けられたダミー電極と、
このダミー電極にバイアス電流を供給する、前記チャンバーと絶縁状態とされバイアス形成用電源とからなることを特徴とするプラズマ発生装置。
自励式の高周波発振器によるものに限定されず、図７〜図１０に示す他励式の高周波発振器によるプラズマ発生装置も付記１の装置の技術的範疇に含むものである。
付記の装置の目的は、チャンバー内を再真空や気体の入れ替えなしに清浄化してそのまま次の蒸着やエッチングを可能とするプラズマ発生装置を提供することを目的としている。
＜付記１の装置＞
チャンバーと、
このチャンバー内に設けられプラズマを発生させるプラズマ発生電極と、
高周波電流を前記プラズマ発生電極に供給する高周波発振器と、
前記チャンバー内に該チャンバーとは絶縁状態で設けられたダミー電極と、
このダミー電極にバイアス電流を供給する、前記チャンバーと絶縁状態とされバイアス形成用電源とからなることを特徴とするプラズマ発生装置。
自励式の高周波発振器によるものに限定されず、図７〜図１０に示す他励式の高周波発振器によるプラズマ発生装置も付記１の装置の技術的範疇に含むものである。
＜付記１の装置の効果＞
ダミー電極を設けたことにより、該ダミー電極とワーク電極形成部がひとつのチャンバー内にあることになる。電圧がかけられた方に浮遊イオンは引着されるので、例えばチャンバー内を減圧状態とし、ワークへのＡ物質の蒸着が完了したら、ワーク電極形成部へのバイアス電圧の印加を切り、ダミー電極へバイアス電圧をかけたダミー電極に残存Ａ物質イオンを引着（蒸着）させてチャンバー内を瞬時といってよい素早さで清浄化して、ダミー電極へのバイアス電圧の印加を切り、Ｂ物質を気化させてプラズマによりイオン化させ、ワーク電極形成部へバイアス電圧をかけたワークにＢ物質を引着（蒸着）させるということが行える。
ダミー電極を設けたことにより、該ダミー電極とワーク電極形成部がひとつのチャンバー内にあることになる。電圧がかけられた方に浮遊イオンは引着されるので、例えばチャンバー内を減圧状態とし、ワークへのＡ物質の蒸着が完了したら、ワーク電極形成部へのバイアス電圧の印加を切り、ダミー電極へバイアス電圧をかけたダミー電極に残存Ａ物質イオンを引着（蒸着）させてチャンバー内を瞬時といってよい素早さで清浄化して、ダミー電極へのバイアス電圧の印加を切り、Ｂ物質を気化させてプラズマによりイオン化させ、ワーク電極形成部へバイアス電圧をかけたワークにＢ物質を引着（蒸着）させるということが行える。
この場合、Ａ物質膜の上にはＡ物質のまったく混入しないＢ物質膜を形成することができる。すなわち、各層に他の物質が混入しない精密な積層膜が形成できる。
バイアス形成用電源を手動制御あるいは自動制御により自在にコントロールすることが可能であるので、バイアス電圧の強さ、通電時間、通電強さの可変、通電と切断のタイミングなどにより、ワークあるいはダミー電極に一瞬にして、間欠的に、あるいは徐々に引着させることがコントロールできるので、蒸着膜の形成を細かくコントロールすることを可能とするものである。
この点で、ダミー電極にダミー電極用バイアス形成用電源を設け、これとは別にワーク電極形成部にはワーク電極用バイアス形成用電源を設けるという、それぞれ別個のバイアス形成用電源を設けることにより、バイアス電圧の強さ、通電時間、通電強さの可変、通電と切断のタイミングなどを、例えばダミー電極とワーク電極形成部の両方に電流を流しながら電流量を微妙にコントロールして、より高品質な蒸着膜や機能的な蒸着膜の形成などを可能とすることができるものである。
バイアス形成用電源を手動制御あるいは自動制御により自在にコントロールすることが可能であるので、バイアス電圧の強さ、通電時間、通電強さの可変、通電と切断のタイミングなどにより、ワークあるいはダミー電極に一瞬にして、間欠的に、あるいは徐々に引着させることがコントロールできるので、蒸着膜の形成を細かくコントロールすることを可能とするものである。
この点で、ダミー電極にダミー電極用バイアス形成用電源を設け、これとは別にワーク電極形成部にはワーク電極用バイアス形成用電源を設けるという、それぞれ別個のバイアス形成用電源を設けることにより、バイアス電圧の強さ、通電時間、通電強さの可変、通電と切断のタイミングなどを、例えばダミー電極とワーク電極形成部の両方に電流を流しながら電流量を微妙にコントロールして、より高品質な蒸着膜や機能的な蒸着膜の形成などを可能とすることができるものである。
チャンバー内に目的外の物質が存在しているときは、このダミー電極にバイアス電圧をかけ、チャンバー内の物質を付着、成膜させるようにする。ダミーのバイアス電圧の調整によりこの処理時間は調整される。（このときは、ワーク電極にはバイアスをかけないので付着、成膜はされない。）このようにすると、一旦高真空や気体の置換作業なしで成膜時の清浄化ができる。
さらに、この作業を合金成膜時に適用すると、
たとえば 清浄化−Ａ物質成膜−清浄化−Ｂ物質成膜−清浄化−・・・のような工程が可能になり、各工程の前段階において短時間で高清浄化が行われるので、目的の物質が単独に制御、成膜されるため、合金組成が正確になるばかりか、膜の厚さ、深さなどが個々に正確かつ高品質に制御できる。
さらに、この作業を合金成膜時に適用すると、
たとえば 清浄化−Ａ物質成膜−清浄化−Ｂ物質成膜−清浄化−・・・のような工程が可能になり、各工程の前段階において短時間で高清浄化が行われるので、目的の物質が単独に制御、成膜されるため、合金組成が正確になるばかりか、膜の厚さ、深さなどが個々に正確かつ高品質に制御できる。
＜付記２の装置＞
チャンバー内に誘導加熱装置の一部をなす高周波電流が流れるワークコイルを設け、このワークコイルによる誘導加熱によって気化される複数の気化部材を保持する気化部材保持部を設け、気化させようとする気化部材を移動して前記ワークコイルの加熱位置にセットするための気化部材移動手段を設けてなることを特徴とする付記１の装置記載のプラズマ発生装置。
＜付記２の装置の効果＞
付記１の装置記載の装置の効果と同様な効果を奏するとともに、例えば異なる材質の気化部材を後先に分けて、ワークコイルが複数の場合は同時に気化させ、あるいは一方を先に気化させながら他方を後から気化させるなどのことができるという効果を奏する。
チャンバー内に誘導加熱装置の一部をなす高周波電流が流れるワークコイルを設け、このワークコイルによる誘導加熱によって気化される複数の気化部材を保持する気化部材保持部を設け、気化させようとする気化部材を移動して前記ワークコイルの加熱位置にセットするための気化部材移動手段を設けてなることを特徴とする付記１の装置記載のプラズマ発生装置。
＜付記２の装置の効果＞
付記１の装置記載の装置の効果と同様な効果を奏するとともに、例えば異なる材質の気化部材を後先に分けて、ワークコイルが複数の場合は同時に気化させ、あるいは一方を先に気化させながら他方を後から気化させるなどのことができるという効果を奏する。
＜付記３の装置＞
チャンバーが電位０状態で接地され、
プラズマ発生電極が前記チャンバー内に該チャンバーとは絶縁状態に設けられた、電極間にプラズマを発生させるプラズマ発生電極であり、
このシールド体と絶縁状態で前記発振器に電力を供給する発振器用電源を設け、
高周波発振器が前記発振器用電源からの電力を高周波電力に変えて前記プラズマ発生電極に供給するとともに、発振器とトランスを有する自励式の高周波発振部であり、
前記チャンバーに導電形態で一体化されて前記高周波発振部を覆うように、導電性部材からなる高周波発振部シールドカバーが設けられ、
前記トランスの中位点と前記チャンバーを電位０状態で中位点接続部とで接地し、
前記高周波発振部およじ該チャンバー内で生ずる高周波によるノイズ輻射を生じなくさせるための、前記チャンバーと前記高周波発振部シールドカバーとによってシールド体を形成し、
前記チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態で、ワークを電極状態にするためのワーク電極形成部を設け、
前記ワーク電極形成部にバイアス電圧を印加する、前記シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接地されたバイアス形成用電源を設け、
ダミー電極に電力を供給する電源が、シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接続されてバイアス電圧を印加するバイアス形成用電源であることを特徴とする付記１、２の装置いずれか記載のプラズマ発生装置。
チャンバーが電位０状態で接地され、
プラズマ発生電極が前記チャンバー内に該チャンバーとは絶縁状態に設けられた、電極間にプラズマを発生させるプラズマ発生電極であり、
このシールド体と絶縁状態で前記発振器に電力を供給する発振器用電源を設け、
高周波発振器が前記発振器用電源からの電力を高周波電力に変えて前記プラズマ発生電極に供給するとともに、発振器とトランスを有する自励式の高周波発振部であり、
前記チャンバーに導電形態で一体化されて前記高周波発振部を覆うように、導電性部材からなる高周波発振部シールドカバーが設けられ、
前記トランスの中位点と前記チャンバーを電位０状態で中位点接続部とで接地し、
前記高周波発振部およじ該チャンバー内で生ずる高周波によるノイズ輻射を生じなくさせるための、前記チャンバーと前記高周波発振部シールドカバーとによってシールド体を形成し、
前記チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態で、ワークを電極状態にするためのワーク電極形成部を設け、
前記ワーク電極形成部にバイアス電圧を印加する、前記シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接地されたバイアス形成用電源を設け、
ダミー電極に電力を供給する電源が、シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接続されてバイアス電圧を印加するバイアス形成用電源であることを特徴とする付記１、２の装置いずれか記載のプラズマ発生装置。
＜付記３の装置の効果＞
付記１、２の装置いずれか記載の装置の効果と同様な効果を奏するとともに、次に述べるような効果を奏する。
（１）本装置は、チャンバーと該チャンバーと導電形態で一体化された高周波発振部シールドカバーによりシールド体を形成している構成であり、シールド体とエネルギー供給源は高周波的には何の接続もなく給電線を全く無くした形となり、給電線がないので給電線からの妨害電波（ノーマル・モード）の輻射はないとともに、金属などの導体であるシールド体自体が電位を持たない（電極とならない）ように、プラズマへの給電（エネルギー注入）を平衡電極からとしてシールド体壁を高周波電流が流れない電流通路としない（電位の偏りが生じない）構成としているので、コモン・モードの発生も起こらないという効果を奏する。すなわちノーマル・モードの電波障害もコモン・モードの電波障害も起こらない、よって装置全体を覆うコストと接地体積を必要とする別囲体を必要としないで電波障害を起こさないプラズマ発生装置を実現する。
付記１、２の装置いずれか記載の装置の効果と同様な効果を奏するとともに、次に述べるような効果を奏する。
（１）本装置は、チャンバーと該チャンバーと導電形態で一体化された高周波発振部シールドカバーによりシールド体を形成している構成であり、シールド体とエネルギー供給源は高周波的には何の接続もなく給電線を全く無くした形となり、給電線がないので給電線からの妨害電波（ノーマル・モード）の輻射はないとともに、金属などの導体であるシールド体自体が電位を持たない（電極とならない）ように、プラズマへの給電（エネルギー注入）を平衡電極からとしてシールド体壁を高周波電流が流れない電流通路としない（電位の偏りが生じない）構成としているので、コモン・モードの発生も起こらないという効果を奏する。すなわちノーマル・モードの電波障害もコモン・モードの電波障害も起こらない、よって装置全体を覆うコストと接地体積を必要とする別囲体を必要としないで電波障害を起こさないプラズマ発生装置を実現する。
同時に、プラズマとワーク電極形成部の間にバイアス形成用電源を用意してワーク電極形成部にバイアス電圧を与えるようにし、チャンバーは電位０（電位ゼロ）接地しているので、自己バイアスと同じ効果が生まれるので、シールド体のシールド機能は生きたままワークへの成膜を可能にするという効果を奏する。
（２）前記（１）によって、不要輻射（妨害電波の輻射）が原理的にないプラズマ発生装置を実現しているので、ＩＳＭバンドなどに拘束されないで、好適・最適な高周波によるプラズマ発生装置を実現する。
プラズマはその発生させる体積や分布状態、電子密度などで、電気的条件が変わるが、本装置にあっては周波数や注入パワーをその用途に応じて自由に選択できるという、高周波ノイズ輻射（漏洩電磁波）を考慮することなく使用するプラズマ発生に適した周波数を自由に選択可能なプラズマ発生装置を実現するものである。
プラズマはその発生させる体積や分布状態、電子密度などで、電気的条件が変わるが、本装置にあっては周波数や注入パワーをその用途に応じて自由に選択できるという、高周波ノイズ輻射（漏洩電磁波）を考慮することなく使用するプラズマ発生に適した周波数を自由に選択可能なプラズマ発生装置を実現するものである。
（３）前記（２）によって、用途からの要求される周波数もさることながら、放電電力や制御のし易さ、部品の調達などから、周波数を選択できることをも可能とするものであるから、コストやシステム構築という製作する装置に適した周波数選択を実現するという効果を奏する。
（４）自励発振であるので周波数自動調整手法が使えるので、電気的な周波数（可変）整合による高速、精密な制御がシンプルな制御構成により実現できるとともに、コンデンサやコイルの値を機械的に動かす従来の方法より、はるかに高速な整合を可能とし且つ高価なマッチングＢＯＸが不要とできるので、ローコストとなる。
（５）前記（１）によって、プラズマとシールド体が同電位とすることによって該シールド体を電極としない構成であるので、蒸着を行うときチャンバー内壁にイオンが激しく衝突し打ち込まれる現象が生じず、内壁面に載る状態での付着程度であるので、チャンバー内壁面が汚れにくい、洗浄取り除きが行いやすい装置を実現するとともに、プラズマとシールド体が同電位となるシールド体を電極としない構成であるので、電位“０”のシールド体に接地するとともに、該シールド体と絶縁状態としたバイアス形成用電源にチャンバーとは絶縁状態としたワーク電極形成部を接続する構成としているので、前記（４）の状態においてワークを電極にして該ワークにはイオンを引力衝突蒸着させることができるという効果を奏する。
また、蒸着物が高価なものであれば、その消耗量を軽減するとともに壁から回収を容易にできる。
また、蒸着物が高価なものであれば、その消耗量を軽減するとともに壁から回収を容易にできる。
（６）前記（５）によって、ワーク電極形成部と同じ考えでバイアス形成用電源に接続されたダミー電極を設けることを可能とするという効果を奏するものである。
これにより、ワーク電極形成部に電流を流さず、ダミー電極に電流を流す状態にすると、一瞬にして、間欠的に、あるいは徐々にチャンバー内の残存イオンを電圧がかけられたダミー電極に引着してチャンバー内の清浄化を実現することが可能にできるという効果を奏する。これによって、従来技術のようにチャンバー内の気体を入れ替える、真空操作を繰り返すことなく、他部材の蒸着膜形成への移行時間を短時間で行うことができ、プラズマ蒸着膜形成装置にあって効率性に優れた生産能力の高いプラズマ発生装置を実現する。
「電力を高周波電力に変えて」の「電力」は直流電力、交流電力、パルス電力など多様な電力形態がある。
これにより、ワーク電極形成部に電流を流さず、ダミー電極に電流を流す状態にすると、一瞬にして、間欠的に、あるいは徐々にチャンバー内の残存イオンを電圧がかけられたダミー電極に引着してチャンバー内の清浄化を実現することが可能にできるという効果を奏する。これによって、従来技術のようにチャンバー内の気体を入れ替える、真空操作を繰り返すことなく、他部材の蒸着膜形成への移行時間を短時間で行うことができ、プラズマ蒸着膜形成装置にあって効率性に優れた生産能力の高いプラズマ発生装置を実現する。
「電力を高周波電力に変えて」の「電力」は直流電力、交流電力、パルス電力など多様な電力形態がある。
本発明はプラズマ発生装置を製造する産業で利用される。
１：プラズマ発生装置、
２：チャンバー、
３：プラズマ発生電極、
４：発振器、
５：トランス、
６：高周波発振部、
７：高周波発振部シールドカバー、
８：中位点接続部、
９：シールド体、
１０：発振器用電源、
１１：ワーク電極形成部、
１２：バイアス形成用電源、
１３：耐蝕壁、
１４：ワーク、
１５：中位点、
１８：減圧部、
１９：ガス注入部、
２１：ダミー電極、
２２：切替スイッチ、
２３：プラズマ発生装置、
２４：バイアス形成用電源、
２５：バイアス形成用電源、
２６：誘導加熱装置、
２７：ワークコイル、
２８：原材料支持部、
３０：プラズマ発生装置。
２：チャンバー、
３：プラズマ発生電極、
４：発振器、
５：トランス、
６：高周波発振部、
７：高周波発振部シールドカバー、
８：中位点接続部、
９：シールド体、
１０：発振器用電源、
１１：ワーク電極形成部、
１２：バイアス形成用電源、
１３：耐蝕壁、
１４：ワーク、
１５：中位点、
１８：減圧部、
１９：ガス注入部、
２１：ダミー電極、
２２：切替スイッチ、
２３：プラズマ発生装置、
２４：バイアス形成用電源、
２５：バイアス形成用電源、
２６：誘導加熱装置、
２７：ワークコイル、
２８：原材料支持部、
３０：プラズマ発生装置。
Claims (5)
- 電位０状態で接地された導電性部材からなるチャンバーと、
このチャンバー内に該チャンバーとは絶縁状態に設けられプラズマを発生させるプラズマ発生電極と、
電力を高周波電力に変えて前記プラズマ発生電極に供給する、発振器とトランスを有する高周波発振部と、
前記チャンバーに導電形態で一体化されて前記高周波発振部を覆うように設けられた、導電性部材からなる高周波発振部シールドカバーと、
前記トランスの中位点と前記チャンバーを電位０状態で接地してなる中位点接続部と、
前記高周波発振部およじ該チャンバー内で生ずる高周波によるノイズ輻射を生じなくさせるための、前記チャンバーと前記高周波発振部シールドカバーとによって形成されてなるシールド体と、
このシールド体と絶縁状態で前記発振器に電力を供給する発振器用電源と、
前記チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態で設けられた、ワークを電極状態にするためのワーク電極形成部と、
このワーク電極形成部にバイアス電圧を印加する、前記シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接地されたバイアス形成用電源とからなることを特徴とするプラズマ発生装置。 - プラズマ発生電極が平衡給電である対称電極であるとともに、該対称電極の中位点は接地してなることを特徴とする請求項１に記載のプラズは発生装置。
- 高周波発振器が自励式高周波発振器あることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
- チャンバー内に該チャンバーと絶縁状態のダミー電極を設け、このダミー電極にバイアス電圧を印加する、シールド体と絶縁状態とされ且つ該シールド体と電位０状態で接続されたバイアス形成用直流電源を設けてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
- チャンバー内に誘導加熱装置の一部をなす高周波電流が流れるワークコイルを設け、このワークコイルによる誘導加熱によって気化される複数の気化部材を保持する気化部材保持部を設け、気化させようとする気化部材を移動して前記ワークコイルの加熱位置にセットするための気化部材移動手段を設けてなることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のプラズマ発生装置。
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