JP2544936B2 - プラズマ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は同軸線路中のマイクロ波放電を利用してプ
ラズマを発生させるプラズマ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えば特開昭59−56724号公報に示された従
来のプラズマ装置を示す断面図であり、図において、１
は外導体としての円筒共振器、1aは方形導波管、11は外
側石英管、12は外側石英管11内に同心的に内挿した内導
体としての２重管の内側石英管（又は金属管）、12aは
内側石英管12の開口端、13はガスの混合を促進する反応
空間、３はマイクロ波放電による薄膜が形成される基
板、４は堆積室、５は基板３を載せるテーブル、８はピ
ラニゲージ、９はアルゴンArのキヤリヤガスや薄膜形成
物質であるシランガスSiH₄の供給を制御するニードル
弁、10は流量計である。

次に動作について説明する。

まず、方形導波管1aを伝ぱんしてきたマイクロ波は、
円筒共振器１と内側石英管12とにより、同軸モードを形
成する。この時、外側石英管11にキヤリヤガスである放
電ガスを導入すれば、同軸線路中でマイクロ波放電が生
じ、プラズマが発生する。ここでは、シランガスが反応
空間13において外側石英管11中のアルゴンプラズマと混
合し、導入ガス物質はプラズマエネルギーを付与されて
解離し、径方向プラズマ密度分布を形成して、これが堆
積空間に拡散されて、基板３上に堆積して均質のシリコ
ン薄膜を形成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のプラズマ装置は以上のように構成されているの
で、外側石英管11と内側石英管12との間に導入された放
電ガスがマイクロ波により放電して、プラズマが発生す
ると、前記２重管の内側石英管12が熱伝導率の悪い石英
ガラスであるために、放電による熱を外部に効率良く排
出できず、したがつて、放電電力密度を上げることがで
きず、高密度プラズマを形成することができないなどの
問題点があつた。

また、外側石英管11と内側石英管12との間にプラズマ
を発生させる場合、通常各石英管11,12の内径精度が製
造上外径精度に比べて悪いため、径方向に均一で、しか
も厚み一定のプラズマを生成できず、特に、上記各石英
管11,12の間隙を狭くして高密度プラズマを発生させる
場合、外側石英管11の内径精度のばらつきが、プラズマ
の厚さや密度に大きく影響するなどの問題点があつた。

この発明は上記の様な問題点を解消するためになされ
たもので、マイクロ波放電による熱を効率良く排出で
き、高密度プラズマを容易に生成できるプラズマ装置を
得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るプラズマ装置は、同軸線路の内導体の
まわりに誘電体を配設し、この誘電体と同軸線路の外導
体との間にプラズマを発生させるように構成したもので
ある。

〔作用〕

この発明における金属材からなる外導体は、同軸線路
の外導体と内導体外周の誘電体との間で発生するプラズ
マを、その金属材の熱交換作用によつて効率的に冷却
し、しかも誘電体の外径精度および金属材からなる外導
体の内径精度は容易かつ十分に出すことができ、高密度
で厚み一定のプラズマが得られるように作用する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、21はマイクロ波を発生するマグネトロ
ン、22はマイクロ波を伝ぱんする導波管、23は結合ま
ど、24は同軸線路の外導体で、金属材からなる。25は同
軸線路の内導体で、これも金属材からなる。26は石英ガ
ラス管の誘電体、27はプラズマである。

次に動作について説明する。

図において、マグネトロン21で発生したマイクロ波
は、導波管22内を伝ぱんして、外導体24と内導体25とか
らなる同軸線路に結合される。ここで、結合まど23はマ
イクロ波の整合をとるためのものである。さて、同軸線
路に結合されたマイクロ波は、金属の外導体24に垂直な
電界成分を持つように励振されるので、同軸線路の外導
体24と誘電体26の間に導入された放電ガスを径方向に均
一に放電させ、よつて均一なプラズマ27を発生する。そ
して、マイクロ波放電による熱が発生しても、プラズマ
27と熱伝導性の良い金属からなる外導体24とが直接接触
しているので、効率良く外部へ排熱することができ、放
電電力密度を上げれば、高密度プラズマを生成すること
が可能となる。この時、内導体25のまわりに配した石英
ガラス管の誘電体26は、マイクロ波の伝ぱんを確保する
とともに、バラスト抵抗の役目をして放電を安定化する
働きをする。そして誘電体26としての石英ガラス管の外
径を精度良く加工すれば、キヤリヤガスの厚みつまりプ
ラズマ27の厚み、および密度を均一にすることができる
し、非常に薄いプラズマ27の生成も可能になる。

尚、上記実施例では、プラズマ装置として説明した
が、その具体構造をレーザ装置に用いれば発振効率の高
いレーザ装置を実現できる。又光源装置として用いれば
軸方向に発光が均一で高輝度な光源装置の実現が可能と
なる。さらに、プラズマ源やプラズマ処理装置に用いる
とプラズマ密度の均一なものができる。

さらに又、上記実施例では、外導体24を自然空冷する
ものを示したが、フアンなどによる強制空冷あるいは、
水冷とすることにより、より高密度のプラズマを発生さ
せることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、同軸線路の内導体
のまわりに配設した誘電体と金属材からなる外導体の間
にプラズマを形成するように構成したので、誘電体の外
径精度および外導体の内径精度を十分に高めることがで
き、かつ外導体の熱交換率が高められ、より均一で高密
度なプラズマを生成することができるものが得られる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるプラズマ装置を示す
正面断面図、第２図は第１図に示すプラズマ装置の側面
断面図、第３図は従来のプラズマ装置を示す概略の正面
断面図である。 24は外導体、25は内導体、26は誘電体、27はプラズマ。 尚、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳 正 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社応用機器研究所内 (72)発明者 植田 至宏 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社応用機器研究所内

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内導体と金属材からなる外導体からなる同
   軸線路にマイクロ波を結合し、上記内導体と外導体との
   間に放電ガスを導入してプラズマを生成するプラズマ装
   置において、上記内導体の外周に誘電体を設け、この誘
   電体と上記外導体との間に放電ガスを導入したことを特
   徴とするプラズマ装置。
2. 【請求項２】外導体を風冷又は水冷したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のプラズマ装置。