JP2971478B2 - マイクロ波透過性ウィンドウ組立体及びマイクロ波プラズマ発生装置、並びにそれらを用いたエッチング方法及び堆積膜形成法 - Google Patents
マイクロ波透過性ウィンドウ組立体及びマイクロ波プラズマ発生装置、並びにそれらを用いたエッチング方法及び堆積膜形成法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/08—Dielectric windows
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は一般的にはマイクロ波発生プラズマを用いて
フィルムを蒸着またはエッチングする装置に関し、一層
詳しく言えば、亀裂とか過熱とかを生じさせることなく
源からの高電力マイクロ波エネルギを真空蒸着／エッチ
ング・チャンバの内部に均一に伝達するようになってい
る改良されたウィンドウ組立体を使用するマイクロ波プ
ラズマ蒸着装置に関する。
フィルムを蒸着またはエッチングする装置に関し、一層
詳しく言えば、亀裂とか過熱とかを生じさせることなく
源からの高電力マイクロ波エネルギを真空蒸着／エッチ
ング・チャンバの内部に均一に伝達するようになってい
る改良されたウィンドウ組立体を使用するマイクロ波プ
ラズマ蒸着装置に関する。
［発明の背景］ 本発明は、大雑把に言えば、ほぼ大気圧に維持され
た、導波管やアンテナのような源からの高電力マイクロ
波エネルギを大気圧以下の圧力に維持された真空チャン
バ内に導入する必要のある任意タイプの装置に応用でき
る。マイクロ波エネルギは好ましくは真空チャンバ内に
導入されてグロー放電プラズマを発生させ、このプラズ
マが基体の露出面に半導体または絶縁材料を蒸着した
り、あるいは、その露出面から材料を除去したり（エッ
チングしたり）するのに利用される。本発明はマイクロ
波装置一般に応用できるが、電子写真の光受容体の製作
を含む種々の光導電用途のための光応答合金ないし装置
の製作に特に重要な応用を見る。
た、導波管やアンテナのような源からの高電力マイクロ
波エネルギを大気圧以下の圧力に維持された真空チャン
バ内に導入する必要のある任意タイプの装置に応用でき
る。マイクロ波エネルギは好ましくは真空チャンバ内に
導入されてグロー放電プラズマを発生させ、このプラズ
マが基体の露出面に半導体または絶縁材料を蒸着した
り、あるいは、その露出面から材料を除去したり（エッ
チングしたり）するのに利用される。本発明はマイクロ
波装置一般に応用できるが、電子写真の光受容体の製作
を含む種々の光導電用途のための光応答合金ないし装置
の製作に特に重要な応用を見る。
電子写真光受容体を作成するために円筒形ドラムの周
面に非晶質の珪素合金材料およびゲルマニウム合金材料
の比較的厚いフィルムを蒸着するのがここに開示する本
発明の第１の好ましい実施例となるので、本発明は以下
に主として非晶質珪素合金材料および非晶質ゲルマニウ
ム合金材料の蒸着について説明するが、本発明の高電力
誘電ウィンドウ組立体を任意の薄いまたは厚いフィルム
材料の蒸着にも応用することも本発明の範囲内にあるこ
とは了解されたい。事実、種々の材料、たとえば、誘電
材料の薄いフィルムまたは厚いフィルムもしくは透明な
耐摩耗性コーティングの薄いフィルムや厚いフィルム、
干渉フィルタ、透明な導電性コーティングのマイクロ波
グロー放電式蒸着も本発明の範囲内にある。あるいは、
同等の重要性をもって、本発明の高電力マイクロ波ウィ
ンドウ組立体をエッチングその他の処理を行なったり、
基体の表面を改造したりするようになっている真空チャ
ンバにおいて同様の利益をもって使用できることも事実
である。
面に非晶質の珪素合金材料およびゲルマニウム合金材料
の比較的厚いフィルムを蒸着するのがここに開示する本
発明の第１の好ましい実施例となるので、本発明は以下
に主として非晶質珪素合金材料および非晶質ゲルマニウ
ム合金材料の蒸着について説明するが、本発明の高電力
誘電ウィンドウ組立体を任意の薄いまたは厚いフィルム
材料の蒸着にも応用することも本発明の範囲内にあるこ
とは了解されたい。事実、種々の材料、たとえば、誘電
材料の薄いフィルムまたは厚いフィルムもしくは透明な
耐摩耗性コーティングの薄いフィルムや厚いフィルム、
干渉フィルタ、透明な導電性コーティングのマイクロ波
グロー放電式蒸着も本発明の範囲内にある。あるいは、
同等の重要性をもって、本発明の高電力マイクロ波ウィ
ンドウ組立体をエッチングその他の処理を行なったり、
基体の表面を改造したりするようになっている真空チャ
ンバにおいて同様の利益をもって使用できることも事実
である。
したがって、実施されるマイクロ波プラズマ作業（蒸
着またはエッチング）のタイプと無関係に、特にこの作
業が行なわれる速度をマイクロ波エネルギを真空チャン
バの内部に伝達する電力を制御することによって制御で
きるということは了解されたい。高速で蒸着またはエッ
チングを行なうには、高電力レベル、たとえば、キロワ
ット範囲、好ましくは３キロワット以上の電力を利用す
る必要がある。高電力マイクロ波エネルギを使用するこ
とから生じる問題は、高電力マイクロ波エネルギがそれ
を真空チャンバの内部に送る誘電ウィンドウを加熱する
傾向があるということである。誘電ウィンドウが長時間
あるいは過剰に加熱されると、それに亀裂が生じること
がある。亀裂が生じると、蒸着／エッチング作業はまっ
たく行なうことができなくなる。もちろん、マイクロ波
プラズマは高いエネルギ状態にあるため、比較的低い電
力のマイクロ波を比較的長い時間にわたって真空チャン
バに導入しても、誘電ウィンドウを過熱し、破壊するこ
とがある。したがって、高電力マイクロ波エネルギをグ
ロー放電プラズマ蒸着／エッチング・チャンバの内部に
伝えることができ、破損することなく長期間使用できる
誘電ウィンドウの必要性がある。
着またはエッチング）のタイプと無関係に、特にこの作
業が行なわれる速度をマイクロ波エネルギを真空チャン
バの内部に伝達する電力を制御することによって制御で
きるということは了解されたい。高速で蒸着またはエッ
チングを行なうには、高電力レベル、たとえば、キロワ
ット範囲、好ましくは３キロワット以上の電力を利用す
る必要がある。高電力マイクロ波エネルギを使用するこ
とから生じる問題は、高電力マイクロ波エネルギがそれ
を真空チャンバの内部に送る誘電ウィンドウを加熱する
傾向があるということである。誘電ウィンドウが長時間
あるいは過剰に加熱されると、それに亀裂が生じること
がある。亀裂が生じると、蒸着／エッチング作業はまっ
たく行なうことができなくなる。もちろん、マイクロ波
プラズマは高いエネルギ状態にあるため、比較的低い電
力のマイクロ波を比較的長い時間にわたって真空チャン
バに導入しても、誘電ウィンドウを過熱し、破壊するこ
とがある。したがって、高電力マイクロ波エネルギをグ
ロー放電プラズマ蒸着／エッチング・チャンバの内部に
伝えることができ、破損することなく長期間使用できる
誘電ウィンドウの必要性がある。
上述したように、本発明は、周面に蒸着しようとして
いる半導体合金材料が全体的な厚さで40ミクロンを超え
ることがあるために電子写真光受容体の製作に特に関連
している。（ここで、これが全体の厚みが１ミクロン未
満の半導体合金材料の蒸着を必要とする薄膜ソーラーセ
ルの製作と対照的であることに注意されたい。）本発明
の電子写真ドラムとの関連は製作コストの低減が高速蒸
着法の必要を迫るからである。本発明への電子写真光受
容体のこの特別な関連により、次の段落では、マイクロ
波蒸着装置を最初に利用することを意図した電子写真光
受容体の製造をより良く理解して貰うことを考えてい
る。
いる半導体合金材料が全体的な厚さで40ミクロンを超え
ることがあるために電子写真光受容体の製作に特に関連
している。（ここで、これが全体の厚みが１ミクロン未
満の半導体合金材料の蒸着を必要とする薄膜ソーラーセ
ルの製作と対照的であることに注意されたい。）本発明
の電子写真ドラムとの関連は製作コストの低減が高速蒸
着法の必要を迫るからである。本発明への電子写真光受
容体のこの特別な関連により、次の段落では、マイクロ
波蒸着装置を最初に利用することを意図した電子写真光
受容体の製造をより良く理解して貰うことを考えてい
る。
約45年前、C.Carlsonが硫黄材料を基にして最初の電
子写真法を開発した。その後、他のカルコゲン、たとえ
ば、セレンやセレン合金が有機物質、たとえば、ポリビ
ニルカルバゾール（PVK）と一緒にこのような用途で使
用できることが提案された。しかしながら、セレンやセ
レン合金は、たとえば、ドラムの取り扱いを困難にする
高い毒性、摩耗や摩滅の激しい相対的な軟らかさおよび
特に赤外線領域での光応答性の悪さを含むいくつかの固
有の欠陥を持っていることがわかった。それと対照的
に、非晶質珪素合金材料が代替物として実用的であると
考えられたい。珪素合金材料が比較的硬く、毒性を持た
ず、赤外線領域に優れた光応答性を持っていることがわ
かったからである。また、この時点で、準位密度を減ら
して非晶質珪素合金材料を製造することが可能となり、
電子写真式複写に必要な電位までこれらの材料を帯電す
ることが可能となったと考えられていた。こうして、非
晶質珪素合金材料から作った光受容体が経済的に製作で
きるならば、カルコゲン光受容体に比べて優れた環境適
合性、光応答性、構造特性を与えることができると考え
られていた。
子写真法を開発した。その後、他のカルコゲン、たとえ
ば、セレンやセレン合金が有機物質、たとえば、ポリビ
ニルカルバゾール（PVK）と一緒にこのような用途で使
用できることが提案された。しかしながら、セレンやセ
レン合金は、たとえば、ドラムの取り扱いを困難にする
高い毒性、摩耗や摩滅の激しい相対的な軟らかさおよび
特に赤外線領域での光応答性の悪さを含むいくつかの固
有の欠陥を持っていることがわかった。それと対照的
に、非晶質珪素合金材料が代替物として実用的であると
考えられたい。珪素合金材料が比較的硬く、毒性を持た
ず、赤外線領域に優れた光応答性を持っていることがわ
かったからである。また、この時点で、準位密度を減ら
して非晶質珪素合金材料を製造することが可能となり、
電子写真式複写に必要な電位までこれらの材料を帯電す
ることが可能となったと考えられていた。こうして、非
晶質珪素合金材料から作った光受容体が経済的に製作で
きるならば、カルコゲン光受容体に比べて優れた環境適
合性、光応答性、構造特性を与えることができると考え
られていた。
その後も、非晶質珪素合金材料の製作についての研究
は続けられ、そのエネルギ・ギャップにおける局在準位
の密度がさらに減じられ、それ故に、あらゆる光応答用
途のためのこれらの材料の品質が改善された。これらの
改善された品質の材料は優先的にグロー放電分解法で蒸
着され、シランのような珪素を含む供給原料ガスが真空
容器内に導入されていた。この真空容器内で、供給原料
ガスは無線周波グロー放電によって分解され、約225〜3
25℃の基体温度および約0.5トールの圧力で基体の表面
に蒸着された。こうして蒸着された半導体合金材料は珪
素と水素からなる真性（ややｎ型である）非晶質珪素合
金材料であった。
は続けられ、そのエネルギ・ギャップにおける局在準位
の密度がさらに減じられ、それ故に、あらゆる光応答用
途のためのこれらの材料の品質が改善された。これらの
改善された品質の材料は優先的にグロー放電分解法で蒸
着され、シランのような珪素を含む供給原料ガスが真空
容器内に導入されていた。この真空容器内で、供給原料
ガスは無線周波グロー放電によって分解され、約225〜3
25℃の基体温度および約0.5トールの圧力で基体の表面
に蒸着された。こうして蒸着された半導体合金材料は珪
素と水素からなる真性（ややｎ型である）非晶質珪素合
金材料であった。
ドープされた非晶質珪素合金材料を作るために、ホス
フィンのようなV B族元素を含有するガスやジボランの
ようなIII B族元素を含有するガスが供給原料シランガ
スと予め混ぜ合わされ、先の段落で述べたようと同じ作
業条件の基に前記グロー放電真空容器に送り込まれた。
これらのドーパントガスを使用することによって、ｎ
型、ｐ型いずれの非晶質珪素合金材料の層をも作ること
ができるようになった。非晶質珪素合金材料をこのよう
に作ることによって、最適温度で水素をシランと結合さ
せ、その結果、水素は蒸着した珪素マトリックス材料の
切れたり歪んだりしている結合を或る程度安定化するこ
とができ、エネルギ・ギャップにおける局在準位の密度
をかなり減じることができるようになった。その結果、
非晶質珪素合金材料の電子特性および光学特性がかなり
改善された。
フィンのようなV B族元素を含有するガスやジボランの
ようなIII B族元素を含有するガスが供給原料シランガ
スと予め混ぜ合わされ、先の段落で述べたようと同じ作
業条件の基に前記グロー放電真空容器に送り込まれた。
これらのドーパントガスを使用することによって、ｎ
型、ｐ型いずれの非晶質珪素合金材料の層をも作ること
ができるようになった。非晶質珪素合金材料をこのよう
に作ることによって、最適温度で水素をシランと結合さ
せ、その結果、水素は蒸着した珪素マトリックス材料の
切れたり歪んだりしている結合を或る程度安定化するこ
とができ、エネルギ・ギャップにおける局在準位の密度
をかなり減じることができるようになった。その結果、
非晶質珪素合金材料の電子特性および光学特性がかなり
改善された。
上記の方法で作った非晶質珪素合金材料は光起電力装
置の製作その他の光応答用途に適する光応答特性を示し
たが、無線周波発生プラズマに依存するいかなるタイプ
の方法も蒸着速度が比較的遅く、供給原料ガスの利用率
が比較的低いという欠点を有する。これらの欠点は光起
電力装置の大量生産の観点から、特に、電子写真光受容
体の大量生産にとっては重大な欠点である。実際に、無
線周波グロー放電法を用いた場合、蒸着速度は毎秒約20
オングストローム未満に過ぎず、たった１つの電子写真
ドラムを作るのに約24時間を要する。さらに、電力密度
を大きくして蒸着速度を高めた従来の無線周波法では、
蒸着させた珪素合金材料の欠陥準位の密度が高くなるこ
とによって製造されたフィルムの電気特性が悪くなっ
た。さらに、従来の無線周波法は真空チャンバ内に導入
された供給原料ガスが付勢され得る程度、それ故、達成
され得る蒸着速度についてそれ固有の限界を有する。
置の製作その他の光応答用途に適する光応答特性を示し
たが、無線周波発生プラズマに依存するいかなるタイプ
の方法も蒸着速度が比較的遅く、供給原料ガスの利用率
が比較的低いという欠点を有する。これらの欠点は光起
電力装置の大量生産の観点から、特に、電子写真光受容
体の大量生産にとっては重大な欠点である。実際に、無
線周波グロー放電法を用いた場合、蒸着速度は毎秒約20
オングストローム未満に過ぎず、たった１つの電子写真
ドラムを作るのに約24時間を要する。さらに、電力密度
を大きくして蒸着速度を高めた従来の無線周波法では、
蒸着させた珪素合金材料の欠陥準位の密度が高くなるこ
とによって製造されたフィルムの電気特性が悪くなっ
た。さらに、従来の無線周波法は真空チャンバ内に導入
された供給原料ガスが付勢され得る程度、それ故、達成
され得る蒸着速度についてそれ固有の限界を有する。
非晶質珪素製電子写真光受容体の固有の利点とこれら
の光受容体の無線周波グロー放電製作法の固有の欠点が
明らかなので、本発明の譲り受け人は電子写真用途で用
いるための非晶質珪素合金材料をより迅速により経済的
かつより能率的に製造する方法の開発をめざして研究を
行なってきた。このような方法として、珪素合金材料の
複数の電子写真光受容体の周面への同時蒸着のための斬
新な装置の使用を含む方法が開発され、これは「電子写
真装置を製造する方法および装置」なる名称の、Fourni
er等に与えられた米国特許第4,729,341号に充分に記載
されている。この米国特許の内容は参考資料としてここ
に採用する。
の光受容体の無線周波グロー放電製作法の固有の欠点が
明らかなので、本発明の譲り受け人は電子写真用途で用
いるための非晶質珪素合金材料をより迅速により経済的
かつより能率的に製造する方法の開発をめざして研究を
行なってきた。このような方法として、珪素合金材料の
複数の電子写真光受容体の周面への同時蒸着のための斬
新な装置の使用を含む方法が開発され、これは「電子写
真装置を製造する方法および装置」なる名称の、Fourni
er等に与えられた米国特許第4,729,341号に充分に記載
されている。この米国特許の内容は参考資料としてここ
に採用する。
上記米国特許はマイクロ波エネルギを利用して複数の
細長い、ほぼ円筒形のドラム部材の周面全体にわたって
非晶質珪素合金材料を同時にかつ均一にマイクロ波グロ
ー放電蒸着を行なうのを容易にするのに特に適した装置
の構造を教示している。ドラム部材は種々の導電率ある
いは種々の非晶質性の一連の珪素合金層を有し、これは
電子写真コピー機のための光導電性媒体として使用する
ことができる。上記米国特許に教示されているマイクロ
波発生グロー放電の概念を利用することによって、真空
チャンバ内に導入されるほとんどすべての反応性供給原
料ガスは分解される。さらに、間隔を置いて配列させた
円筒形ドラム部材によって定められる特殊な幾何学形状
を利用することによって、分解した反応ガスの70％以上
のものが円筒形ドラム部材の周面に均一、同時かつ迅速
に蒸着され得る。したがって、供給ガス変換効率と利用
効率の両方が無線周波プラズマ装置に比べて非常に高く
なる。
細長い、ほぼ円筒形のドラム部材の周面全体にわたって
非晶質珪素合金材料を同時にかつ均一にマイクロ波グロ
ー放電蒸着を行なうのを容易にするのに特に適した装置
の構造を教示している。ドラム部材は種々の導電率ある
いは種々の非晶質性の一連の珪素合金層を有し、これは
電子写真コピー機のための光導電性媒体として使用する
ことができる。上記米国特許に教示されているマイクロ
波発生グロー放電の概念を利用することによって、真空
チャンバ内に導入されるほとんどすべての反応性供給原
料ガスは分解される。さらに、間隔を置いて配列させた
円筒形ドラム部材によって定められる特殊な幾何学形状
を利用することによって、分解した反応ガスの70％以上
のものが円筒形ドラム部材の周面に均一、同時かつ迅速
に蒸着され得る。したがって、供給ガス変換効率と利用
効率の両方が無線周波プラズマ装置に比べて非常に高く
なる。
本発明が定める様式を理解するためには上記マイクロ
波蒸着装置における構成要素の構造、配置を理解しなけ
ればならない。前記米国特許のマイクロ波蒸着装置はほ
ぼ密封された内側チャンバを包含し、このチャンバは前
記の複数の接近して作動配置した円筒形部材によって構
成されている。内側チャンバは供給原料反応ガスが導入
されるプラズマ蒸着領域を包含する。供給源料ガスはア
ルミナ製ウィンドウ組立体を通して導波管によってやは
り前記プラズマ蒸着領域に導入されるマイクロ波エネル
ギによって分解される。アルミナ製ウィンドウ組立体は
単一の平らなアルミナ製ウィンドウを包含し、このウィ
ンドウは前記導波管の末端に固定され、前記内側チャン
バと作動連絡するように配置してある。アルミナ製ウィ
ンドウはプラズマ領域の一端を構成するばかりでなく、
導波管（大気圧に維持されている）と大気圧以下のチャ
ンバとの間で真空シールも形成する。真空チャンバのプ
ラズマ領域に比較的低い（今検討しているキロワット電
力範囲に比べて）電力のマイクロ波エネルギを効果的に
伝達して光受容体の周面に分解ガスの蒸着を行なうのが
この配置である。
波蒸着装置における構成要素の構造、配置を理解しなけ
ればならない。前記米国特許のマイクロ波蒸着装置はほ
ぼ密封された内側チャンバを包含し、このチャンバは前
記の複数の接近して作動配置した円筒形部材によって構
成されている。内側チャンバは供給原料反応ガスが導入
されるプラズマ蒸着領域を包含する。供給源料ガスはア
ルミナ製ウィンドウ組立体を通して導波管によってやは
り前記プラズマ蒸着領域に導入されるマイクロ波エネル
ギによって分解される。アルミナ製ウィンドウ組立体は
単一の平らなアルミナ製ウィンドウを包含し、このウィ
ンドウは前記導波管の末端に固定され、前記内側チャン
バと作動連絡するように配置してある。アルミナ製ウィ
ンドウはプラズマ領域の一端を構成するばかりでなく、
導波管（大気圧に維持されている）と大気圧以下のチャ
ンバとの間で真空シールも形成する。真空チャンバのプ
ラズマ領域に比較的低い（今検討しているキロワット電
力範囲に比べて）電力のマイクロ波エネルギを効果的に
伝達して光受容体の周面に分解ガスの蒸着を行なうのが
この配置である。
マイクロ波電力の比較的低いレベルでは、前記米国特
許のマイクロ波蒸着装置は円筒形部材の周面にたとえば
毎秒約50〜100オングストロームの非晶質珪素合金材料
を蒸着するようになっている。この蒸着速度は従来の無
線周波グロー放電法によって達成される蒸着速度のかな
りの改善（ならびに供給原料ガス利用率の附随的な改
善）を示しているが、導入されつつあるマイクロ波エネ
ルギの電力密度がさらに高くなった場合には、（１）ま
たさらに効率的なガス分解、したがって、蒸着速度を達
成することができ、（２）微結晶質珪素合金材料の蒸着
が簡略化され得る。明らかに、このようなより高い電力
密度は、付加的に、応用状況でのエッチング処理速度を
高め、一層効率的にすることになる。
許のマイクロ波蒸着装置は円筒形部材の周面にたとえば
毎秒約50〜100オングストロームの非晶質珪素合金材料
を蒸着するようになっている。この蒸着速度は従来の無
線周波グロー放電法によって達成される蒸着速度のかな
りの改善（ならびに供給原料ガス利用率の附随的な改
善）を示しているが、導入されつつあるマイクロ波エネ
ルギの電力密度がさらに高くなった場合には、（１）ま
たさらに効率的なガス分解、したがって、蒸着速度を達
成することができ、（２）微結晶質珪素合金材料の蒸着
が簡略化され得る。明らかに、このようなより高い電力
密度は、付加的に、応用状況でのエッチング処理速度を
高め、一層効率的にすることになる。
本発明者等はマイクロ波電力レベルを高めて毎秒約10
0オングストローム以上の速度で前記珪素合金材料を蒸
着することによってこのようなドラム蒸着装置での珪素
合金材料の蒸着効率を改良することを試みた。この方法
は蒸着速度を高め、微結晶質珪素合金材料の経済的な蒸
着を容易にするという点で実際に成功したことが証明さ
れたが、電力密度を高めたことがマイクロ波発生グロー
放電蒸着装置の設計で弱点を招いた。特に、上記米国特
許のマイクロ波蒸着装置のアルミナ製ウィンドウが高電
力密度を利用することによって発生したより強力なマイ
クロ波プラズマで生じた高温に耐えることができないこ
とがわかったのである。さらに、本発明者等は決定的な
欠陥を見付けた。これはアルミナ製ウィンドウと真空シ
ール（導波管とアルミナ・ウィンドウの間を気密に密閉
しているシール）の両方に破損や亀裂が生じたのであ
る。本発明者等は、またさらに、比較的低い電力密度で
もマイクロ波装置の長い作動時間ではアルミナ製ウィン
ドウの同様の損傷が生じることを見出した。これらの損
傷が以下の点で生じたウィンドウの過熱の結果であると
確信している。すなわち、（１）誘電ウィンドウを作っ
ている材料の熱膨張係数を真空シールの熱膨張係数と正
しく一致させることができなかった点と、（２）アルミ
ナの耐熱衝撃性が比較的低いために、高電力マイクロ波
プラズマに普通伴う高温（500℃を超えた温度）に長時
間にわたって耐えることができないという点である。こ
こで、前記誘電ウィンドウの典型的な破損モードが、
（１）高温へのウィンドウの露出と、（２）高温で結晶
化してマイクロ波エネルギを吸収し、ウィンドウに高温
スポットを生じさせる非晶質珪素合金材料のウィンドウ
表面への蒸着とによって生じるということに注意された
い。
0オングストローム以上の速度で前記珪素合金材料を蒸
着することによってこのようなドラム蒸着装置での珪素
合金材料の蒸着効率を改良することを試みた。この方法
は蒸着速度を高め、微結晶質珪素合金材料の経済的な蒸
着を容易にするという点で実際に成功したことが証明さ
れたが、電力密度を高めたことがマイクロ波発生グロー
放電蒸着装置の設計で弱点を招いた。特に、上記米国特
許のマイクロ波蒸着装置のアルミナ製ウィンドウが高電
力密度を利用することによって発生したより強力なマイ
クロ波プラズマで生じた高温に耐えることができないこ
とがわかったのである。さらに、本発明者等は決定的な
欠陥を見付けた。これはアルミナ製ウィンドウと真空シ
ール（導波管とアルミナ・ウィンドウの間を気密に密閉
しているシール）の両方に破損や亀裂が生じたのであ
る。本発明者等は、またさらに、比較的低い電力密度で
もマイクロ波装置の長い作動時間ではアルミナ製ウィン
ドウの同様の損傷が生じることを見出した。これらの損
傷が以下の点で生じたウィンドウの過熱の結果であると
確信している。すなわち、（１）誘電ウィンドウを作っ
ている材料の熱膨張係数を真空シールの熱膨張係数と正
しく一致させることができなかった点と、（２）アルミ
ナの耐熱衝撃性が比較的低いために、高電力マイクロ波
プラズマに普通伴う高温（500℃を超えた温度）に長時
間にわたって耐えることができないという点である。こ
こで、前記誘電ウィンドウの典型的な破損モードが、
（１）高温へのウィンドウの露出と、（２）高温で結晶
化してマイクロ波エネルギを吸収し、ウィンドウに高温
スポットを生じさせる非晶質珪素合金材料のウィンドウ
表面への蒸着とによって生じるということに注意された
い。
こうして、当業者であればわかるように、マイクロ波
蒸着装置で用いられる電力密度が従来は高電力マイクロ
波エネルギで発生したプラズマに伴う高温に耐える、マ
イクロ波ウィンドウ組立体の固有の構造的な能力によっ
て制限されていたのである。さらに、前記の破損モード
はウィンドウを異なった誘電材料で形成することによっ
て軽減し得るが、より長続きする解決法が前記ウィンド
ウまたはウィンドウ組立体に対して適切な冷却を与える
ことであろうと判断した。その理由は、異なった材料は
材料が破損する前に導入され得るマイクロ波電力量を高
めるであろうけれども、適切な冷却を行なえばあらゆる
実用的な電力密度で破損を防ぐことになるからである。
もちろん、最も良いのは最適な誘電材料を選ぶと共に、
この誘電材料で作ったウィンドウを適切に冷却するとい
うことであろう。
蒸着装置で用いられる電力密度が従来は高電力マイクロ
波エネルギで発生したプラズマに伴う高温に耐える、マ
イクロ波ウィンドウ組立体の固有の構造的な能力によっ
て制限されていたのである。さらに、前記の破損モード
はウィンドウを異なった誘電材料で形成することによっ
て軽減し得るが、より長続きする解決法が前記ウィンド
ウまたはウィンドウ組立体に対して適切な冷却を与える
ことであろうと判断した。その理由は、異なった材料は
材料が破損する前に導入され得るマイクロ波電力量を高
めるであろうけれども、適切な冷却を行なえばあらゆる
実用的な電力密度で破損を防ぐことになるからである。
もちろん、最も良いのは最適な誘電材料を選ぶと共に、
この誘電材料で作ったウィンドウを適切に冷却するとい
うことであろう。
上記の説明では高電力マイクロ波エネルギを利用する
材料蒸着装置について述べてきたが、本発明は高電力マ
イクロ波持続エッチング剤プラズマによって表面をエッ
チングしたり、他の処理を行なったりするようになって
いる装置でも使用できる。無線周波エネルギを使用して
先駆物質エッチング剤ガスのプラズマを発生させ、持続
させる従来装置はプラズマの充分な強度レベルと充分な
供給源料ガス利用率を得るには不充分であることが証明
されている。無線周波プラズマに固有の欠陥により、エ
ッチング剤プラズマを発生させるのにマイクロ波エネル
ギを使用するということに対する関心が高まっている。
不幸にして、マイクロ波エッチング装置は、従来は、蒸
着装置に関連して先に詳しく説明したと同じタイプの単
一ウィンドウ組立体デザインを使用していた。したがっ
て、このようなウィンドウ組立体で使用し得るマイクロ
波電力量は非常に強力なマイクロ波発生プラズマにさら
されることによって生じた高温に耐える、誘電ウィンド
ウの能力によって限られていたのである。
材料蒸着装置について述べてきたが、本発明は高電力マ
イクロ波持続エッチング剤プラズマによって表面をエッ
チングしたり、他の処理を行なったりするようになって
いる装置でも使用できる。無線周波エネルギを使用して
先駆物質エッチング剤ガスのプラズマを発生させ、持続
させる従来装置はプラズマの充分な強度レベルと充分な
供給源料ガス利用率を得るには不充分であることが証明
されている。無線周波プラズマに固有の欠陥により、エ
ッチング剤プラズマを発生させるのにマイクロ波エネル
ギを使用するということに対する関心が高まっている。
不幸にして、マイクロ波エッチング装置は、従来は、蒸
着装置に関連して先に詳しく説明したと同じタイプの単
一ウィンドウ組立体デザインを使用していた。したがっ
て、このようなウィンドウ組立体で使用し得るマイクロ
波電力量は非常に強力なマイクロ波発生プラズマにさら
されることによって生じた高温に耐える、誘電ウィンド
ウの能力によって限られていたのである。
したがって、高温に長時間さらされても損傷を受ける
ことなく蒸着作業、エッチング作業の両方のための真空
チャンバ内に導波管から比較的高い電力のマイクロ波エ
ネルギを効率良く、経済的に、信頼性をもって、安全に
伝達することのできる改良されたウィンドウ組立体の必
要性が存在する。
ことなく蒸着作業、エッチング作業の両方のための真空
チャンバ内に導波管から比較的高い電力のマイクロ波エ
ネルギを効率良く、経済的に、信頼性をもって、安全に
伝達することのできる改良されたウィンドウ組立体の必
要性が存在する。
［発明の概要］ 本発明はほぼ大気圧に維持された導波管のようなマイ
クロ波伝播手段から大気圧以下の圧力に維持された真空
チャンバ内に比較的高い電力のマイクロ波エネルギを伝
達するようになっている新規で改良されたウィンドウ組
立体を提供する。このウィンドウ組立体は２つ以上の誘
電ウィンドウを包含し、これらのウィンドウはマイクロ
波に対してほぼ透明であり、熱伝導率が比較的高い。ま
た、誘電ウィンドウはマイクロ波伝播手段に誘電ウィン
ドウを取り付け、間に圧力差を維持するようになってい
る真空シールと、誘電ウィンドウおよび真空シールを充
分に低い温度に維持して重大な損傷、すなわち、ウィン
ドウ組立体の亀裂や破壊あるいは真空シールの破損を防
ぐ冷却手段とを包含する。
クロ波伝播手段から大気圧以下の圧力に維持された真空
チャンバ内に比較的高い電力のマイクロ波エネルギを伝
達するようになっている新規で改良されたウィンドウ組
立体を提供する。このウィンドウ組立体は２つ以上の誘
電ウィンドウを包含し、これらのウィンドウはマイクロ
波に対してほぼ透明であり、熱伝導率が比較的高い。ま
た、誘電ウィンドウはマイクロ波伝播手段に誘電ウィン
ドウを取り付け、間に圧力差を維持するようになってい
る真空シールと、誘電ウィンドウおよび真空シールを充
分に低い温度に維持して重大な損傷、すなわち、ウィン
ドウ組立体の亀裂や破壊あるいは真空シールの破損を防
ぐ冷却手段とを包含する。
好ましい実施例では、誘電ウィンドウ組立体は酸化ベ
リリウム（BeO）、アルミナ（Al2O3）その他の、熱伝導
率が比較的高く、マイクロ波エネルギにとって透明であ
る誘電材料で形成した第１のほぼ平らなウィンドウと、
酸化ベリリウム、二酸化珪素（SiO2）あるいはアルミナ
で作った少なくとも１つの第２の間隔を置いた同心配置
の平らな誘電ウィンドウとを包含する。さらに、これら
誘電ウィンドウは真空シールの熱膨張率にほぼ一致する
熱膨張率を有するように選んだ材料で形成される。
リリウム（BeO）、アルミナ（Al2O3）その他の、熱伝導
率が比較的高く、マイクロ波エネルギにとって透明であ
る誘電材料で形成した第１のほぼ平らなウィンドウと、
酸化ベリリウム、二酸化珪素（SiO2）あるいはアルミナ
で作った少なくとも１つの第２の間隔を置いた同心配置
の平らな誘電ウィンドウとを包含する。さらに、これら
誘電ウィンドウは真空シールの熱膨張率にほぼ一致する
熱膨張率を有するように選んだ材料で形成される。
ウィンドウ組立体の冷却手段は第１の平らなウィンド
ウと間隔を置いて同心に配置した第２の平らなウィンド
ウとの間に生じたスペースによって形成された流路を包
含する。第２のウィンドウは第１の平らなウィンドウか
ら少なくとも1mm隔たった真空チャンバの内部と反対の
側に配置される。第２の平らなウィンドウは適合したエ
ポキシ樹脂等によってステンレス鋼製スリーブに固定さ
れる。好ましい実施例では、第２の平らなウィンドウは
アルミナで作られ、このアルミナ製ウィンドウが次に耐
熱性（すなわち、1000℃以上の温度に耐える）銀ベース
合金によってニッケル・コバルト・鉄チューブに固定さ
れる。このニッケル・コバルト・鉄チューブはたとえば
溶接によってステンレス鋼スリーブに冶金学的に取り付
けられる。
ウと間隔を置いて同心に配置した第２の平らなウィンド
ウとの間に生じたスペースによって形成された流路を包
含する。第２のウィンドウは第１の平らなウィンドウか
ら少なくとも1mm隔たった真空チャンバの内部と反対の
側に配置される。第２の平らなウィンドウは適合したエ
ポキシ樹脂等によってステンレス鋼製スリーブに固定さ
れる。好ましい実施例では、第２の平らなウィンドウは
アルミナで作られ、このアルミナ製ウィンドウが次に耐
熱性（すなわち、1000℃以上の温度に耐える）銀ベース
合金によってニッケル・コバルト・鉄チューブに固定さ
れる。このニッケル・コバルト・鉄チューブはたとえば
溶接によってステンレス鋼スリーブに冶金学的に取り付
けられる。
同様に、第１の平らなウィンドウは第２の平らなウィ
ンドウを取り付けたステンレス鋼スリーブよりも少なく
とも0.5〜5.0センチメートル大きい周方向寸法を有する
ステンレス鋼チューブに密封固定される。好ましい実施
例においては、第１の平らなウィンドウは酸化ベリリウ
ムによって形成され、前記耐熱性銀ベース合金によって
ニッケル・コバルト・鉄チューブに固定される。このニ
ッケル・コバルト・鉄チューブは前記ステンレス鋼スリ
ーブより少なくとも0.5センチメートル周方向に大きい
ステンレス鋼チューブに溶接等によって冶金学的に取り
付けられる。
ンドウを取り付けたステンレス鋼スリーブよりも少なく
とも0.5〜5.0センチメートル大きい周方向寸法を有する
ステンレス鋼チューブに密封固定される。好ましい実施
例においては、第１の平らなウィンドウは酸化ベリリウ
ムによって形成され、前記耐熱性銀ベース合金によって
ニッケル・コバルト・鉄チューブに固定される。このニ
ッケル・コバルト・鉄チューブは前記ステンレス鋼スリ
ーブより少なくとも0.5センチメートル周方向に大きい
ステンレス鋼チューブに溶接等によって冶金学的に取り
付けられる。
ステンレス鋼スリーブはステンレス鋼チューブ組立体
内に同心に配置される。この同心配置により、前記スリ
ーブの外周面と前記チューブの内周面とが冷却流路を構
成し、これが第１、第２の平らなウィンドウの間に延
び、そこに連絡している。冷媒、好ましくは、液体冷媒
がこの流路を通して圧送されてウィンドウから熱を奪
い、マイクロ波プラズマ装置の作動中比較的低い温度を
均一に保つ。第１の平らなウィンドウを冷却して低温に
均一に維持することによって、第１の平らなウィンドウ
に悪影響を与えることなくより高いマイクロ波電力を使
用できる。好ましい冷媒としては、シリコーンオイルと
かフレオン（Dupont Corp.の登録商標）のようなマイク
ロ波透過率の高い液体もあるが、（１）マイクロ波結合
が悪影響を受けたりせず、（２）マイクロ波エネルギの
吸収が強すぎないかぎり他の半マイクロ波透過性冷媒も
使用できる。
内に同心に配置される。この同心配置により、前記スリ
ーブの外周面と前記チューブの内周面とが冷却流路を構
成し、これが第１、第２の平らなウィンドウの間に延
び、そこに連絡している。冷媒、好ましくは、液体冷媒
がこの流路を通して圧送されてウィンドウから熱を奪
い、マイクロ波プラズマ装置の作動中比較的低い温度を
均一に保つ。第１の平らなウィンドウを冷却して低温に
均一に維持することによって、第１の平らなウィンドウ
に悪影響を与えることなくより高いマイクロ波電力を使
用できる。好ましい冷媒としては、シリコーンオイルと
かフレオン（Dupont Corp.の登録商標）のようなマイク
ロ波透過率の高い液体もあるが、（１）マイクロ波結合
が悪影響を受けたりせず、（２）マイクロ波エネルギの
吸収が強すぎないかぎり他の半マイクロ波透過性冷媒も
使用できる。
ステンレス鋼チューブは、さらに、たとえば溶接によ
って冶金学的に取り付けられた保護スリーブを包含する
ように設計され、この保護スリーブは構造上の補強を行
なうようになっている。この保護スリーブは、さらに、
第３の平らなウィンドウを支持し、保持するようになっ
ている孔あきベースを包含する。この第３ウィンドウは
前記第１の平らなウィンドウのすぐ隣りでそれと密着し
て（前記第１ウィンドウの前記第２ウィンドウと反対の
側に）配置される。この第３の平らなウィンドウは、本
発明が連続蒸着作業モードで使用されるときに普通使用
されるものであり、前記孔あきベースから容易に取り外
すことができ、したがって、蒸着材料で覆われたときに
は取り外して清掃するのが容易である。ここで、もし第
３ウィンドウが清掃、交換のために取り外すことができ
なければ、蒸着した半導体合金材料が結晶化してしま
い、ウィンドウが過熱し、マイクロ波エネルギの透過を
阻止することになる。
って冶金学的に取り付けられた保護スリーブを包含する
ように設計され、この保護スリーブは構造上の補強を行
なうようになっている。この保護スリーブは、さらに、
第３の平らなウィンドウを支持し、保持するようになっ
ている孔あきベースを包含する。この第３ウィンドウは
前記第１の平らなウィンドウのすぐ隣りでそれと密着し
て（前記第１ウィンドウの前記第２ウィンドウと反対の
側に）配置される。この第３の平らなウィンドウは、本
発明が連続蒸着作業モードで使用されるときに普通使用
されるものであり、前記孔あきベースから容易に取り外
すことができ、したがって、蒸着材料で覆われたときに
は取り外して清掃するのが容易である。ここで、もし第
３ウィンドウが清掃、交換のために取り外すことができ
なければ、蒸着した半導体合金材料が結晶化してしま
い、ウィンドウが過熱し、マイクロ波エネルギの透過を
阻止することになる。
本発明のマイクロ波ウィンドウ組立体のこれらおよび
他の利点、改良は以下の詳しい説明、図面および特許請
求の範囲から明らかとなろう。
他の利点、改良は以下の詳しい説明、図面および特許請
求の範囲から明らかとなろう。
［実施例］ 第１図を参照して、ここに部分断面側面図で示す電子
写真光応答装置10は、たとえば、円筒形の部材12の外面
にほぼ非晶質の半導体合金材料の複数の高品質層を連続
的に蒸着して形成されている。第１の好ましい実施例で
は、本発明の高電力マイクロ波透過性ウィンドウ組立体
は蒸着モードで作動するようになっており、第１図に示
すような層のような非晶質半導体合金材料の前記高品質
層を蒸着して複数の光応答性、半導体または電子装置の
任意のものを製作する。このウィンドウ組立体の新規で
改良された構造は、以下に詳しく説明するが、亀裂を生
じさせることなく大気圧領域から大気圧以下の圧力の領
域に比較的高電力のマイクロ波エネルギを確実に伝達さ
せる能力を持つ。しかしながら、亀裂なしに高電力マイ
クロ波エネルギを伝達するこの能力が蒸着プラズマと同
様にエッチング剤プラズマの発生にも容易に適用でき、
その場合はシランのような蒸着ガスの代わりに四弗化炭
素のようなエッチング剤ガスを真空チャンバに導入する
点で相違するだけであることは了解されたい。
写真光応答装置10は、たとえば、円筒形の部材12の外面
にほぼ非晶質の半導体合金材料の複数の高品質層を連続
的に蒸着して形成されている。第１の好ましい実施例で
は、本発明の高電力マイクロ波透過性ウィンドウ組立体
は蒸着モードで作動するようになっており、第１図に示
すような層のような非晶質半導体合金材料の前記高品質
層を蒸着して複数の光応答性、半導体または電子装置の
任意のものを製作する。このウィンドウ組立体の新規で
改良された構造は、以下に詳しく説明するが、亀裂を生
じさせることなく大気圧領域から大気圧以下の圧力の領
域に比較的高電力のマイクロ波エネルギを確実に伝達さ
せる能力を持つ。しかしながら、亀裂なしに高電力マイ
クロ波エネルギを伝達するこの能力が蒸着プラズマと同
様にエッチング剤プラズマの発生にも容易に適用でき、
その場合はシランのような蒸着ガスの代わりに四弗化炭
素のようなエッチング剤ガスを真空チャンバに導入する
点で相違するだけであることは了解されたい。
第１図に戻って、円筒形部材12はその上に装置10の半
導体合金材料の一連の層を蒸着する基体となる。図示し
たように、前記写真光受容装置10は導電性基体12に蒸着
した第１のブロッキング層14と、この第１ブロッキング
層14上に蒸着した光導電層16と、この光導電層16上に蒸
着した第２のブロッキング層18とを包含する。光導電層
16は非晶質半導体合金材料で作ると好ましく、一層詳し
く言えば、珪素および水素ないし弗素を含有する非晶質
珪素合金材料で作ると好ましい。選んだブロッキング層
14,18の種類（絶縁性あるいは半導性、微結晶質あるい
は非晶質）に応じておよび装置10を荷電するときに用い
られる電荷の導電率タイプに応じて、光導電層16もやや
ｐ型あるいはｎ形の導電率となるように少量のドーパン
トを含んでいてもよい。
導体合金材料の一連の層を蒸着する基体となる。図示し
たように、前記写真光受容装置10は導電性基体12に蒸着
した第１のブロッキング層14と、この第１ブロッキング
層14上に蒸着した光導電層16と、この光導電層16上に蒸
着した第２のブロッキング層18とを包含する。光導電層
16は非晶質半導体合金材料で作ると好ましく、一層詳し
く言えば、珪素および水素ないし弗素を含有する非晶質
珪素合金材料で作ると好ましい。選んだブロッキング層
14,18の種類（絶縁性あるいは半導性、微結晶質あるい
は非晶質）に応じておよび装置10を荷電するときに用い
られる電荷の導電率タイプに応じて、光導電層16もやや
ｐ型あるいはｎ形の導電率となるように少量のドーパン
トを含んでいてもよい。
ここで、底側のブロッキング層14は導電性基体12から
光導電層16への電荷キャリヤ注入を防ぐようになってい
ることに注目されたい。この目的のために、底側ブロッ
キング層14は珪素と炭素、珪素と酸素あるいは、珪素と
窒素を含む非晶質合金で作れば電気絶縁性とすることが
できる。このような底側ブロッキング層を形成する際、
シラン（SiH4）または四弗化珪素（SiF4）あるいはこれ
ら両方とメタン（CH4）、アンモニア（NH3）、窒素
（N2）、酸素のうちのいずれかとの反応ガス混合物を使
用してもよい。このようなブロッキング層は電荷が中性
であり、電子写真装置10の正、負いずれの荷電に使用す
るのにも適する。
光導電層16への電荷キャリヤ注入を防ぐようになってい
ることに注目されたい。この目的のために、底側ブロッ
キング層14は珪素と炭素、珪素と酸素あるいは、珪素と
窒素を含む非晶質合金で作れば電気絶縁性とすることが
できる。このような底側ブロッキング層を形成する際、
シラン（SiH4）または四弗化珪素（SiF4）あるいはこれ
ら両方とメタン（CH4）、アンモニア（NH3）、窒素
（N2）、酸素のうちのいずれかとの反応ガス混合物を使
用してもよい。このようなブロッキング層は電荷が中性
であり、電子写真装置10の正、負いずれの荷電に使用す
るのにも適する。
電子写真装置10の正荷電を望む場合、底側電子ブロッ
キング層14は、たとえば、シランまたは四弗化珪素ある
いはこれら両方とジボラン（B2H6）あるいは三弗化硼素
（BF3）のようなｐ型ドーパント含有化合物とを含有す
る反応ガス混合物から作ったｐ型非晶質珪素合金材料で
あってもよい。このｐ型底側ブロッキング層は米国特許
第4,582,773号に充分に開示されているような微結晶質
であってもよく、この米国特許を参考試料としてここに
援用する。この場合、光導電層16を少量の補正用ｐ型ド
ーパントを含有し、ほぼ真性である非晶質珪素合金材料
で作るのも好ましい。
キング層14は、たとえば、シランまたは四弗化珪素ある
いはこれら両方とジボラン（B2H6）あるいは三弗化硼素
（BF3）のようなｐ型ドーパント含有化合物とを含有す
る反応ガス混合物から作ったｐ型非晶質珪素合金材料で
あってもよい。このｐ型底側ブロッキング層は米国特許
第4,582,773号に充分に開示されているような微結晶質
であってもよく、この米国特許を参考試料としてここに
援用する。この場合、光導電層16を少量の補正用ｐ型ド
ーパントを含有し、ほぼ真性である非晶質珪素合金材料
で作るのも好ましい。
頂側のブロッキング層18は底側ブロッキング層14に関
して述べたガス状の半導体先駆物質またはガス状絶縁性
先駆物質のいずれで形成してもよい。それ故、頂側ブロ
ッキング層は絶縁材料で作ることができるが、上述した
ようにｐ型またはｎ形非晶質半導体合金材料で作ると好
ましい。特にここで、ガス状先駆物質、電子写真光受容
装置10を作る半導体合金材料の層の性質およびこの装置
10の作動要領が本発明の部分ではないことに注目された
い。本発明の光受容体の実施例は例示のために示したに
すぎず、先に述べたように、光導電層16が比較的厚く、
経済的に前記光受容体装置10を作るための高電力マイク
ロ波エネルギの入力が最重要であるからである。もちろ
ん、本発明の高電力マイクロ波ウィンドウ組立体は高電
力マイクロ波透過性を与えるようになっている。
して述べたガス状の半導体先駆物質またはガス状絶縁性
先駆物質のいずれで形成してもよい。それ故、頂側ブロ
ッキング層は絶縁材料で作ることができるが、上述した
ようにｐ型またはｎ形非晶質半導体合金材料で作ると好
ましい。特にここで、ガス状先駆物質、電子写真光受容
装置10を作る半導体合金材料の層の性質およびこの装置
10の作動要領が本発明の部分ではないことに注目された
い。本発明の光受容体の実施例は例示のために示したに
すぎず、先に述べたように、光導電層16が比較的厚く、
経済的に前記光受容体装置10を作るための高電力マイク
ロ波エネルギの入力が最重要であるからである。もちろ
ん、本発明の高電力マイクロ波ウィンドウ組立体は高電
力マイクロ波透過性を与えるようになっている。
前記光受容体装置10の光導電層16は25ミクロンのオー
ダーの厚みであって350ボルト以上の荷電電位を発生し
やすくすると好ましい。営業ベースでこのような厚膜状
の光受容体装置を作るためには、少なくとも高蒸着速度
を特徴とする方法で光導電層16を作る半導体合金材料を
蒸着する必要がある。上述したように、普通の無線周波
グロー放電蒸着技術は約020時間未満で25ミクロン全厚
の光導電層16を形成するにはエネルギ不足である（毎秒
20オングストローム以下の蒸着速度）。しかしながら、
無線周波プラズマよりエネルギのかなり大きいマイクロ
波エネルギ励起式グロー放電プラズマはこのような装置
を非晶質珪素合金材料から営業的に有利に製造できるよ
うにする蒸着速度（毎秒100〜200オングストローム以
上）で光導電層16の蒸着を容易に行なえる。しかしなが
ら、このような蒸着速度を得、持続させる能力はマイク
ロ波透過性ウィンドウ組立体が長時間にわたって高電力
マイクロ波エネルギを真空環境に導入する能力に依存す
る。以下に詳しく説明する高電力マイクロ波透過ウィン
ドウ組立体は光受容体装置10の半導体合金材料を蒸着す
ることのできる高エネルギ・プラズマを形成するための
比較的高電力のマイクロ波エネルギの長時間の伝達を可
能とする。強力なマイクロ波エネルギを長時間使用する
ことによって、材料の蒸着が供給源料ガスを利用して従
来不可能であったほどかなり速い速度で行なうことがで
きる。
ダーの厚みであって350ボルト以上の荷電電位を発生し
やすくすると好ましい。営業ベースでこのような厚膜状
の光受容体装置を作るためには、少なくとも高蒸着速度
を特徴とする方法で光導電層16を作る半導体合金材料を
蒸着する必要がある。上述したように、普通の無線周波
グロー放電蒸着技術は約020時間未満で25ミクロン全厚
の光導電層16を形成するにはエネルギ不足である（毎秒
20オングストローム以下の蒸着速度）。しかしながら、
無線周波プラズマよりエネルギのかなり大きいマイクロ
波エネルギ励起式グロー放電プラズマはこのような装置
を非晶質珪素合金材料から営業的に有利に製造できるよ
うにする蒸着速度（毎秒100〜200オングストローム以
上）で光導電層16の蒸着を容易に行なえる。しかしなが
ら、このような蒸着速度を得、持続させる能力はマイク
ロ波透過性ウィンドウ組立体が長時間にわたって高電力
マイクロ波エネルギを真空環境に導入する能力に依存す
る。以下に詳しく説明する高電力マイクロ波透過ウィン
ドウ組立体は光受容体装置10の半導体合金材料を蒸着す
ることのできる高エネルギ・プラズマを形成するための
比較的高電力のマイクロ波エネルギの長時間の伝達を可
能とする。強力なマイクロ波エネルギを長時間使用する
ことによって、材料の蒸着が供給源料ガスを利用して従
来不可能であったほどかなり速い速度で行なうことがで
きる。
次に第２、３図を参照して、ここには真空蒸着装置が
全体的に20で示してあり、これは本発明の高電力マイク
ロ波透過ウィンドウ組立体を包含する。この蒸着装置20
は、特に、好ましくは非晶質半導体合金材料の層を複数
の円筒形ドラム状部材12の周面に連続的に蒸着するよう
になっている。装置20はほぼ矩形の真空蒸着チャンバ22
を包含する。この真空チャンバ22は、（１）その内部か
ら生成物を排出するためのポンプに適当に接続するよう
になっており、また、（２）チャンバ22の内部を蒸着過
程を容易にするように選定された適当な大気圧以下の圧
力に維持するようになっている排出ポート24を包含す
る。チャンバ22は、さらに、複数の反応ガス入力ポート
26,28,30を包含し、これらのポートを通して反応ガスが
後述する要領でマイクロ波発生グロー放電蒸着領域32に
導入される。チャンバ22は、またさらに、真空シール23
も包含し、これはチャンバ22の頂壁のフランジ状リップ
22aとチャンバの取り外し自在の頂壁部25の間を気密シ
ールする。頂壁部25は装置20を連続作業モードで作用さ
せているときにドラム・キャルーセル36を装填、取り出
しするためにチャンバ22から持ち上げられるようになっ
ている。
全体的に20で示してあり、これは本発明の高電力マイク
ロ波透過ウィンドウ組立体を包含する。この蒸着装置20
は、特に、好ましくは非晶質半導体合金材料の層を複数
の円筒形ドラム状部材12の周面に連続的に蒸着するよう
になっている。装置20はほぼ矩形の真空蒸着チャンバ22
を包含する。この真空チャンバ22は、（１）その内部か
ら生成物を排出するためのポンプに適当に接続するよう
になっており、また、（２）チャンバ22の内部を蒸着過
程を容易にするように選定された適当な大気圧以下の圧
力に維持するようになっている排出ポート24を包含す
る。チャンバ22は、さらに、複数の反応ガス入力ポート
26,28,30を包含し、これらのポートを通して反応ガスが
後述する要領でマイクロ波発生グロー放電蒸着領域32に
導入される。チャンバ22は、またさらに、真空シール23
も包含し、これはチャンバ22の頂壁のフランジ状リップ
22aとチャンバの取り外し自在の頂壁部25の間を気密シ
ールする。頂壁部25は装置20を連続作業モードで作用さ
せているときにドラム・キャルーセル36を装填、取り出
しするためにチャンバ22から持ち上げられるようになっ
ている。
ここで、上記の連続作業モードというのが蒸着装置の
好ましい実施例であって、６つの細長いドラム部材12を
支持する１つのキャルーセルを真空チャンバ22から取り
出し、６つの細長いドラム部材の新しいキャルーセルを
真空チャンバに挿入することを意味していることは了解
されたい。これを行なうには、取り外し自在の頂壁部25
から上方マイクロ波組立体を取り外し、頂壁部25、キャ
ルーセル36およびこのキャルーセルに部分的に支えられ
たドラム12をチャンバから持ち上げ、チャンバのフラン
ジ状リップ22a上に前記取り外し自在の頂壁部を再着座
させ、上方マイクロ波組立体を再設置する。
好ましい実施例であって、６つの細長いドラム部材12を
支持する１つのキャルーセルを真空チャンバ22から取り
出し、６つの細長いドラム部材の新しいキャルーセルを
真空チャンバに挿入することを意味していることは了解
されたい。これを行なうには、取り外し自在の頂壁部25
から上方マイクロ波組立体を取り外し、頂壁部25、キャ
ルーセル36およびこのキャルーセルに部分的に支えられ
たドラム12をチャンバから持ち上げ、チャンバのフラン
ジ状リップ22a上に前記取り外し自在の頂壁部を再着座
させ、上方マイクロ波組立体を再設置する。
チャンバ22内には、複数の細長い円筒状のドラム部材
12が取り外し自在のキャルーセル36によって支持されて
いる。ドラム部材12は、特に、ほぼ閉じた輪を形成し、
それらの長手方向軸線が互いにほぼ平行に位置し、隣り
合った部材12の外周面が接近していて内側プラズマ蒸着
チャンバ32を構成するように配置される。円筒形部材12
をこの閉じた輪の形態で配置するために、チャンバ22は
キャルーセル支持壁34を包含し、これはチャンバの側壁
に取り付けられており、複数の固定軸38をしっかり保持
するようになっている。円筒形部材12の各々は一対のデ
ィスク状のスペーサ40,42によって軸38のそれぞれに回
転自在に装着してある。スペーサ40,42は円筒形部材12
の内寸に一致する外寸を有し、円筒形部材12の内周面と
摩擦係合して部材12を互いに平行に隔たった状態に正確
に位置させるようになっている。スペーサ40は駆動チェ
ーン46と係合するように配置したスプロケット44を包含
する。駆動チェーン46はスプロケット44とモータ50の駆
動スプロケット48のまわりに連続した輪をなしている。
その結果、後にさらに説明するように、蒸着過程中、モ
ータ50が付勢されると、円筒形部材12の各々をそれ自体
の長手軸線まわりに連続的に回転させることになる。こ
の連続回転により、半導体合金材料が各円筒形部材12の
全周面に均一に蒸着されることになる。
12が取り外し自在のキャルーセル36によって支持されて
いる。ドラム部材12は、特に、ほぼ閉じた輪を形成し、
それらの長手方向軸線が互いにほぼ平行に位置し、隣り
合った部材12の外周面が接近していて内側プラズマ蒸着
チャンバ32を構成するように配置される。円筒形部材12
をこの閉じた輪の形態で配置するために、チャンバ22は
キャルーセル支持壁34を包含し、これはチャンバの側壁
に取り付けられており、複数の固定軸38をしっかり保持
するようになっている。円筒形部材12の各々は一対のデ
ィスク状のスペーサ40,42によって軸38のそれぞれに回
転自在に装着してある。スペーサ40,42は円筒形部材12
の内寸に一致する外寸を有し、円筒形部材12の内周面と
摩擦係合して部材12を互いに平行に隔たった状態に正確
に位置させるようになっている。スペーサ40は駆動チェ
ーン46と係合するように配置したスプロケット44を包含
する。駆動チェーン46はスプロケット44とモータ50の駆
動スプロケット48のまわりに連続した輪をなしている。
その結果、後にさらに説明するように、蒸着過程中、モ
ータ50が付勢されると、円筒形部材12の各々をそれ自体
の長手軸線まわりに連続的に回転させることになる。こ
の連続回転により、半導体合金材料が各円筒形部材12の
全周面に均一に蒸着されることになる。
先に説明したように、円筒形部材12はその周面が近接
していて内側プラズマ蒸着チャンバ32を形成するように
配置されている。第３図でわかるように、蒸着プラズマ
を形成する反応ガスは少なくとも一対の隣り合った円筒
形部材12の間に形成された複数の狭い通路52のうちの少
なくとも１つを通して内側チャンバ32に導入される。好
ましくは、反応ガスは交互の狭い通路52を通して前記内
側チャンバ32に導入される。
していて内側プラズマ蒸着チャンバ32を形成するように
配置されている。第３図でわかるように、蒸着プラズマ
を形成する反応ガスは少なくとも一対の隣り合った円筒
形部材12の間に形成された複数の狭い通路52のうちの少
なくとも１つを通して内側チャンバ32に導入される。好
ましくは、反応ガスは交互の狭い通路52を通して前記内
側チャンバ32に導入される。
第３図でさらにわかるように、各対の隣り合った円筒
形部材12はガス入口シュラウド54を備える。各シュラウ
ド54は導管56によって反応ガス入口26,28,30のうちの１
つに接続されている。各シュラウド54は隣り合った部材
12間の狭い通路52に隣接して、反応ガスを導入するため
の反応ガス溜め58を構成する。シュラウド54は、さら
に、側方延長部60を包含し、これらの側方延長部は溜め
58の両側から突出し、円筒形部材12の周面に沿って延
び、円筒形部材12の外周面との間に狭い流路62を形成す
る。
形部材12はガス入口シュラウド54を備える。各シュラウ
ド54は導管56によって反応ガス入口26,28,30のうちの１
つに接続されている。各シュラウド54は隣り合った部材
12間の狭い通路52に隣接して、反応ガスを導入するため
の反応ガス溜め58を構成する。シュラウド54は、さら
に、側方延長部60を包含し、これらの側方延長部は溜め
58の両側から突出し、円筒形部材12の周面に沿って延
び、円筒形部材12の外周面との間に狭い流路62を形成す
る。
シュラウド54が上述したように形成してあるので、ガ
ス溜め58は比較的高い反応ガス移動度をもたらし、同時
に、狭い流路62は反応ガスに高い抵抗を与える、すなわ
ち、移動度を低くするために設けたものである。好まし
くは、反応ガス溜め58での垂直反応移動度がドラム間の
狭い通路52での移動度よりかなり大きいとよい。さら
に、狭い通路52での移動度が狭い流路62での移動度より
もかなり大きいとよい。これによれば、大きな割合の反
応ガスが内側チャンバ32内に流入するばかりでなく、円
筒形部材12の全側方部分に沿って流れるガスが均一にな
る。最後に、シュラウド54は円筒形部材12およびスペー
サ42,44の末端部に重なる側部64も包含する。これらの
側部64は円筒形部材12とスペーサ42,44の末端部に接近
して位置し、ドラムの端を横切って狭い流路62を連続さ
せている。この形態により、側部64は円筒形部材の端ま
わりの反応ガスの流れを阻止する。
ス溜め58は比較的高い反応ガス移動度をもたらし、同時
に、狭い流路62は反応ガスに高い抵抗を与える、すなわ
ち、移動度を低くするために設けたものである。好まし
くは、反応ガス溜め58での垂直反応移動度がドラム間の
狭い通路52での移動度よりかなり大きいとよい。さら
に、狭い通路52での移動度が狭い流路62での移動度より
もかなり大きいとよい。これによれば、大きな割合の反
応ガスが内側チャンバ32内に流入するばかりでなく、円
筒形部材12の全側方部分に沿って流れるガスが均一にな
る。最後に、シュラウド54は円筒形部材12およびスペー
サ42,44の末端部に重なる側部64も包含する。これらの
側部64は円筒形部材12とスペーサ42,44の末端部に接近
して位置し、ドラムの端を横切って狭い流路62を連続さ
せている。この形態により、側部64は円筒形部材の端ま
わりの反応ガスの流れを阻止する。
マイクロ波エネルギを内側チャンバ内に導入して第２
図に参照符号68で示す蒸着プラズマを形成させるため
に、装置20は、さらに、第１のマイクロ波エネルギ源70
と第２の隔たったマイクロ波エネルギ源72とを包含す
る。これらのマイクロ波エネルギ源70,72は、それぞ
れ、アンテナ・プローブ74,76を含むものとして示して
ある。これらのプローブはマイクロ波エネルギを誘電ウ
ィンドウ付近まで伝達するように作用する。マイクロ波
エネルギ源70,72は、たとえば、2.45GHzの出力周波数を
有するマイクロ波周波マグネトロンである。各エネルギ
源70,72はそれぞれ個別の隔たって配置した導波管構造7
8,80と作動連絡させて設置されている。アンテナ・プロ
ーブ74,76はマイクロ波の波長の約1/4の距離だけ導波管
構造78,80の後壁79,81から隔たっている。この間隔はア
ンテナ・プローブから導波管構造内へマイクロ波エネル
ギをつなげるのに最適なものである。導波管構造78,80
はそれぞれ予備導波管82,84に作動連結させてあり、こ
れらの予備導波管は真空チャンバ22の内側チャンバに突
入しており、細長い円筒形のドラム部材12の両端縁部に
ごく接近して終っている。これら予備導波管82,84は、
好ましくは、その内部長さ方向のマイクロ波伝達損失の
低い耐久性のある耐腐蝕性金属材料で作られる。予備導
波管82,84を作るに好ましい材料としては、ステンレス
鋼がある。ここで、一対のマイクロ波導入プローブを利
用していることに注目されたい。これは、円筒形部材の
長さがマイクロ波の長さより長く、したがって、部材の
両端末からエネルギを導入して内側チャンバの全長にわ
たって均一なプラズマ密度を得るのに必要となるからで
ある。
図に参照符号68で示す蒸着プラズマを形成させるため
に、装置20は、さらに、第１のマイクロ波エネルギ源70
と第２の隔たったマイクロ波エネルギ源72とを包含す
る。これらのマイクロ波エネルギ源70,72は、それぞ
れ、アンテナ・プローブ74,76を含むものとして示して
ある。これらのプローブはマイクロ波エネルギを誘電ウ
ィンドウ付近まで伝達するように作用する。マイクロ波
エネルギ源70,72は、たとえば、2.45GHzの出力周波数を
有するマイクロ波周波マグネトロンである。各エネルギ
源70,72はそれぞれ個別の隔たって配置した導波管構造7
8,80と作動連絡させて設置されている。アンテナ・プロ
ーブ74,76はマイクロ波の波長の約1/4の距離だけ導波管
構造78,80の後壁79,81から隔たっている。この間隔はア
ンテナ・プローブから導波管構造内へマイクロ波エネル
ギをつなげるのに最適なものである。導波管構造78,80
はそれぞれ予備導波管82,84に作動連結させてあり、こ
れらの予備導波管は真空チャンバ22の内側チャンバに突
入しており、細長い円筒形のドラム部材12の両端縁部に
ごく接近して終っている。これら予備導波管82,84は、
好ましくは、その内部長さ方向のマイクロ波伝達損失の
低い耐久性のある耐腐蝕性金属材料で作られる。予備導
波管82,84を作るに好ましい材料としては、ステンレス
鋼がある。ここで、一対のマイクロ波導入プローブを利
用していることに注目されたい。これは、円筒形部材の
長さがマイクロ波の長さより長く、したがって、部材の
両端末からエネルギを導入して内側チャンバの全長にわ
たって均一なプラズマ密度を得るのに必要となるからで
ある。
次に第４図を参照して、ここには本発明の高電力マイ
クロ波透過ウィンドウ組立体190が詳しく示してあり、
この組立体は装置20に設けてある。ここで、第４図がた
だ１つのウィンドウ組立体190を示しているが、装置20
がそれぞれほぼ同形の２つのウィンドウ組立体を隔たっ
て用いることに注目されたい。したがって、ただ１つの
ウィンドウ組立体を図示していても、以下の説明が第２
のウィンドウ組立体にも同等に当てはまるということは
了解されたい。導波管構造80の末端（真空チャンバ22に
最も接近した端）に前記導波管82（好ましくは、ステン
レス鋼で作られる）が取り付けられる。導波管82は真空
チャンバ22の内部で内側チャンバ32にごく接近して終っ
ている。好ましい実施例では、密封チューブ86が、冶金
学的な方法、すなわち、溶接85によって導波管82の末端
82aに取り付けてあって間に恒久的な真空接続を与えて
いる。密封チューブ86は、好ましくは、比較的低い熱膨
張率、すなわち、７×10-6cm/cm/℃を有する材料で作ら
れ、普通は、0.5〜36インチ（1.27〜91.44センチメート
ル）の長さとなっている。また、前記密封チューブ86の
ために用いられる材料が以下に詳しく説明するマイクロ
波透過誘電ウィンドウ90のそれとほぼ一致する熱膨張率
を有すると好ましい。この熱膨張率一致の基準は、重要
ではあるが、ウィンドウ90の冷却が効果的に行なわれる
のならば絶対必要というわけではない。しかしながら、
冷却が不適当であってウィンドウの温度を比較的低いレ
ベルに維持できないとか、あるいは、大量のマイクロ波
が長時間にわたってウィンドウを通して内側チャンバ内
に導入される場合には、誘電ウィンドウおよびチューブ
の膨張率が一致していることが重要である。前記密封チ
ューブ86を作るのに好ましい材料はKOVAR（ペンシルバ
ニア州リーディング市のCarpenter Technology Corp.の
登録商標）である。KOVARは約29％のニッケル、17％の
コバルト、0.2％のマンガン、63.8％の鉄からなる合金
であり、その熱膨張率は約５×10-6cm/cm/℃である。KO
VARに代る適当なものとしては、INVAR（ペンシルバニア
州リーディング市のCarpenter Technology Corp.の登録
商標）があり、これは0.2％の炭素、0.35％のマンガ
ン、0.2％の珪素、36％のニッケル、63.43％の鉄からな
る合金である。しかしながら、所望の熱特性を有するな
らば他の材料も使用し得ることは了解されたい。
クロ波透過ウィンドウ組立体190が詳しく示してあり、
この組立体は装置20に設けてある。ここで、第４図がた
だ１つのウィンドウ組立体190を示しているが、装置20
がそれぞれほぼ同形の２つのウィンドウ組立体を隔たっ
て用いることに注目されたい。したがって、ただ１つの
ウィンドウ組立体を図示していても、以下の説明が第２
のウィンドウ組立体にも同等に当てはまるということは
了解されたい。導波管構造80の末端（真空チャンバ22に
最も接近した端）に前記導波管82（好ましくは、ステン
レス鋼で作られる）が取り付けられる。導波管82は真空
チャンバ22の内部で内側チャンバ32にごく接近して終っ
ている。好ましい実施例では、密封チューブ86が、冶金
学的な方法、すなわち、溶接85によって導波管82の末端
82aに取り付けてあって間に恒久的な真空接続を与えて
いる。密封チューブ86は、好ましくは、比較的低い熱膨
張率、すなわち、７×10-6cm/cm/℃を有する材料で作ら
れ、普通は、0.5〜36インチ（1.27〜91.44センチメート
ル）の長さとなっている。また、前記密封チューブ86の
ために用いられる材料が以下に詳しく説明するマイクロ
波透過誘電ウィンドウ90のそれとほぼ一致する熱膨張率
を有すると好ましい。この熱膨張率一致の基準は、重要
ではあるが、ウィンドウ90の冷却が効果的に行なわれる
のならば絶対必要というわけではない。しかしながら、
冷却が不適当であってウィンドウの温度を比較的低いレ
ベルに維持できないとか、あるいは、大量のマイクロ波
が長時間にわたってウィンドウを通して内側チャンバ内
に導入される場合には、誘電ウィンドウおよびチューブ
の膨張率が一致していることが重要である。前記密封チ
ューブ86を作るのに好ましい材料はKOVAR（ペンシルバ
ニア州リーディング市のCarpenter Technology Corp.の
登録商標）である。KOVARは約29％のニッケル、17％の
コバルト、0.2％のマンガン、63.8％の鉄からなる合金
であり、その熱膨張率は約５×10-6cm/cm/℃である。KO
VARに代る適当なものとしては、INVAR（ペンシルバニア
州リーディング市のCarpenter Technology Corp.の登録
商標）があり、これは0.2％の炭素、0.35％のマンガ
ン、0.2％の珪素、36％のニッケル、63.43％の鉄からな
る合金である。しかしながら、所望の熱特性を有するな
らば他の材料も使用し得ることは了解されたい。
誘電ウィンドウ90は少なくとも２つの協働する平らな
誘電高電力マイクロ波透過ウィンドウの第１のものであ
あり、前記導波管82aかあるいは好ましくは前記密封チ
ューブ86に変形自在の合金材料94で取り付けてある。こ
の合金材料は誘電ウィンドウ90と密封チューブ86の間を
気密に密閉するようになっている。好ましい実施例で
は、変形自在の合金シール94は少なくとも1000℃の耐熱
性を有し、好ましくは、少なくとも1200℃の耐熱性を有
し、しかも軟化しない材料で作られる。耐熱性のある銀
ベースのろう付け合金も用いることができる。誘電ウィ
ンドウ90はカップ状の閉鎖部分98によってシール94に対
して押圧される。この閉鎖部分98はほぼ円形のベース98
aを包含し、ここから周方向側壁98bが垂直に垂れ下がっ
ている。円形ベース98aの中央を貫いて孔98cが形成して
あり、これは誘電ウィンドウ90を通過した後にマイクロ
波エネルギが内側チャンバ32に伝わることのできる通路
を構成している。好ましい実施例では、孔のあいたカッ
プ状の閉鎖部分98はステンレス鋼で作られ、導波管82に
溶接100によって冶金学的に取り付けてある。閉鎖部分9
8は、さらに、合金シール94を保護すると共に、導波管
の末端82aに着座した状態に誘電ウィンドウ90を保持
し、シール94が過熱されるか、あるいは機械的な一体性
が失われたときにでも装置20の重大な破損を防ぐことが
できるようになっている。
誘電高電力マイクロ波透過ウィンドウの第１のものであ
あり、前記導波管82aかあるいは好ましくは前記密封チ
ューブ86に変形自在の合金材料94で取り付けてある。こ
の合金材料は誘電ウィンドウ90と密封チューブ86の間を
気密に密閉するようになっている。好ましい実施例で
は、変形自在の合金シール94は少なくとも1000℃の耐熱
性を有し、好ましくは、少なくとも1200℃の耐熱性を有
し、しかも軟化しない材料で作られる。耐熱性のある銀
ベースのろう付け合金も用いることができる。誘電ウィ
ンドウ90はカップ状の閉鎖部分98によってシール94に対
して押圧される。この閉鎖部分98はほぼ円形のベース98
aを包含し、ここから周方向側壁98bが垂直に垂れ下がっ
ている。円形ベース98aの中央を貫いて孔98cが形成して
あり、これは誘電ウィンドウ90を通過した後にマイクロ
波エネルギが内側チャンバ32に伝わることのできる通路
を構成している。好ましい実施例では、孔のあいたカッ
プ状の閉鎖部分98はステンレス鋼で作られ、導波管82に
溶接100によって冶金学的に取り付けてある。閉鎖部分9
8は、さらに、合金シール94を保護すると共に、導波管
の末端82aに着座した状態に誘電ウィンドウ90を保持
し、シール94が過熱されるか、あるいは機械的な一体性
が失われたときにでも装置20の重大な破損を防ぐことが
できるようになっている。
まず、誘電ウィンドウ90は高い熱伝導率を有し、そこ
を循環させられている冷媒にウィンドウで発生した熱が
迅速に伝えられるようにしなければならない。さらに、
第１の誘電マイクロ波透過ウィンドウ90は比較的高い耐
熱衝撃性とステンレス鋼チューブ82aまたは密封チュー
ブ86のいずれかの熱膨張率にほぼ一致する熱膨張率とを
有する材料で作らなければならない。ここで、銀ベース
ろう付け合金が薄く、流動性があるので、ステンレス鋼
82aあるいは密封チューブ86とウィンドウ90の膨張結合
を形成することができることは注目されたい。
を循環させられている冷媒にウィンドウで発生した熱が
迅速に伝えられるようにしなければならない。さらに、
第１の誘電マイクロ波透過ウィンドウ90は比較的高い耐
熱衝撃性とステンレス鋼チューブ82aまたは密封チュー
ブ86のいずれかの熱膨張率にほぼ一致する熱膨張率とを
有する材料で作らなければならない。ここで、銀ベース
ろう付け合金が薄く、流動性があるので、ステンレス鋼
82aあるいは密封チューブ86とウィンドウ90の膨張結合
を形成することができることは注目されたい。
第１、第２の誘電マイクロ波透過ウィンドウ90,106は
高い耐熱衝撃性および耐熱性とウィンドウを支持する種
々の手段にほぼ一致する熱膨張率とを有する材料で作ら
なければならない。ウィンドウ90は導波管組立体（大気
圧に維持されている）から大気圧以下の圧力の真空プラ
ズマ反応チャンバを隔離し、アンテナ・プローブ74,76
の領域でのプラズマの生成を防止するようにしなければ
ならない。さらに、ウィンドウ90はマイクロ波エネル
ギ、すなわち、約2.45GHzの周波数を有するマイクロ波
エネルギに対して比較的透明でなければならない。この
目的のために、第１のウィンドウ90は実質的にセラミッ
ク材料、好ましくは、制限するつもりはないが酸化ベリ
リウム（BeO）（化学量論でも非化学量論でも）あるい
はアルミナ（Al2O3）を含む。比較的低い定常波比を与
える厚みを有するセラミック材料で作られる。好ましい
厚さは1/8〜２インチ（0.32〜5.08センチメートル）の
範囲にあり、特に好ましい厚さ範囲は1/4〜1/2インチ
（0.64〜1.27センチメートル）である。ここで、この厚
さはウィンドウ90が真空チャンバの内部と外部に位置し
た導波管構造の間に存在する圧力差を耐えるという事実
を考慮して選ばれなければならないことに注目された
い。
高い耐熱衝撃性および耐熱性とウィンドウを支持する種
々の手段にほぼ一致する熱膨張率とを有する材料で作ら
なければならない。ウィンドウ90は導波管組立体（大気
圧に維持されている）から大気圧以下の圧力の真空プラ
ズマ反応チャンバを隔離し、アンテナ・プローブ74,76
の領域でのプラズマの生成を防止するようにしなければ
ならない。さらに、ウィンドウ90はマイクロ波エネル
ギ、すなわち、約2.45GHzの周波数を有するマイクロ波
エネルギに対して比較的透明でなければならない。この
目的のために、第１のウィンドウ90は実質的にセラミッ
ク材料、好ましくは、制限するつもりはないが酸化ベリ
リウム（BeO）（化学量論でも非化学量論でも）あるい
はアルミナ（Al2O3）を含む。比較的低い定常波比を与
える厚みを有するセラミック材料で作られる。好ましい
厚さは1/8〜２インチ（0.32〜5.08センチメートル）の
範囲にあり、特に好ましい厚さ範囲は1/4〜1/2インチ
（0.64〜1.27センチメートル）である。ここで、この厚
さはウィンドウ90が真空チャンバの内部と外部に位置し
た導波管構造の間に存在する圧力差を耐えるという事実
を考慮して選ばれなければならないことに注目された
い。
ウィンドウ組立体190は、さらに、第２のほぼ平らな
誘電ウィンドウ110を包含し、これはアルミナ、酸化ベ
リリウム、二酸化珪素（SiO2）のような、比較的高電力
マイクロ波エネルギに対して透明な材料で作ると好まし
い。第２の誘電ウィンドウ110は気密、液密のエポキシ
・シールによって第２の耐腐蝕性ステンレス鋼チューブ
111に取り付けるとよい。好ましい実施例では、第２誘
電ウィンドウ110は上述したタイプの耐熱性銀ベース合
金材料111によってKOVAR113（約1/2〜36インチの長さ）
に取り付けられている。KOVARチューブ113の末端部113a
は第２の耐久性のある耐腐蝕性ステンレス鋼チューブ11
4に取り付けられる。第２のチューブ114は同心のステン
レス鋼導波管82の内側に溶接等によって隔たって冶金学
的に取り付けられる。第２チューブ114および導波管82
は流路領域118を構成するように配置され、この間を通
して冷媒循環し、密着した第１誘電ウィンドウ90と第３
誘電ウィンドウ106から熱を奪うようになっている。一
層詳しく言えば、流路領域118は冷却ポンプ（図示せ
ず）等によって冷媒を循環させて誘電ウィンドウ90,10
6,110およびシール94,111を比較的低い均一な温度に維
持し、シールの崩壊とウィンドウの破損やひび割れを防
ぐようになっている。強力なウィンドウ組立体190を作
るには、第１誘電ウィンドウ90の前から冷媒への熱流路
を比較的短くし、直接的にし、熱伝導性の高い材料を用
いる。
誘電ウィンドウ110を包含し、これはアルミナ、酸化ベ
リリウム、二酸化珪素（SiO2）のような、比較的高電力
マイクロ波エネルギに対して透明な材料で作ると好まし
い。第２の誘電ウィンドウ110は気密、液密のエポキシ
・シールによって第２の耐腐蝕性ステンレス鋼チューブ
111に取り付けるとよい。好ましい実施例では、第２誘
電ウィンドウ110は上述したタイプの耐熱性銀ベース合
金材料111によってKOVAR113（約1/2〜36インチの長さ）
に取り付けられている。KOVARチューブ113の末端部113a
は第２の耐久性のある耐腐蝕性ステンレス鋼チューブ11
4に取り付けられる。第２のチューブ114は同心のステン
レス鋼導波管82の内側に溶接等によって隔たって冶金学
的に取り付けられる。第２チューブ114および導波管82
は流路領域118を構成するように配置され、この間を通
して冷媒循環し、密着した第１誘電ウィンドウ90と第３
誘電ウィンドウ106から熱を奪うようになっている。一
層詳しく言えば、流路領域118は冷却ポンプ（図示せ
ず）等によって冷媒を循環させて誘電ウィンドウ90,10
6,110およびシール94,111を比較的低い均一な温度に維
持し、シールの崩壊とウィンドウの破損やひび割れを防
ぐようになっている。強力なウィンドウ組立体190を作
るには、第１誘電ウィンドウ90の前から冷媒への熱流路
を比較的短くし、直接的にし、熱伝導性の高い材料を用
いる。
ウィンドウ組立体190で用いられる冷媒はガス状でも
液状でもよいし、流路領域118の幅および必要とする冷
却程度に大きく依存して異なる。たとえば、流路領域11
8が確実に狭く保ち得るならば、たとえば、１センチメ
ートル以下の均一な幅に保ち得るならば、半マイクロ波
吸収性の冷媒、たとえば、水を使用し得る。実際には、
水は好ましい冷媒であり、本発明者等は水冷流路が内部
領域へのマイクロ波エネルギの優れたつながりを与える
ことを経験から得ている。しかしながら、流路領域118
の幅を大きくした場合、たとえば、１センチメートルよ
り大きい幅にした場合には、ほぼ非マイクロ波吸収性の
冷媒を用いると好ましい。そのためには、本発明者等は
シリコーンオイルが必要なマイクロ波透過性を有し、真
空状態に匹敵することを見出した。あるいは、冷却要件
が最低限である場合には、適当なガス状冷媒を流路118
に循環させてもよい。好ましいガス状冷媒としてほぼマ
イクロ波透過性を有するもので、空気、窒素、水素、ヘ
リウム、アルゴンからなるグループから選定しなければ
ならない。
液状でもよいし、流路領域118の幅および必要とする冷
却程度に大きく依存して異なる。たとえば、流路領域11
8が確実に狭く保ち得るならば、たとえば、１センチメ
ートル以下の均一な幅に保ち得るならば、半マイクロ波
吸収性の冷媒、たとえば、水を使用し得る。実際には、
水は好ましい冷媒であり、本発明者等は水冷流路が内部
領域へのマイクロ波エネルギの優れたつながりを与える
ことを経験から得ている。しかしながら、流路領域118
の幅を大きくした場合、たとえば、１センチメートルよ
り大きい幅にした場合には、ほぼ非マイクロ波吸収性の
冷媒を用いると好ましい。そのためには、本発明者等は
シリコーンオイルが必要なマイクロ波透過性を有し、真
空状態に匹敵することを見出した。あるいは、冷却要件
が最低限である場合には、適当なガス状冷媒を流路118
に循環させてもよい。好ましいガス状冷媒としてほぼマ
イクロ波透過性を有するもので、空気、窒素、水素、ヘ
リウム、アルゴンからなるグループから選定しなければ
ならない。
装置20を蒸着モードで作動させようとする場合には、
閉鎖部分98の孔あきベース98aの縁102を傾斜させて容易
に取り外せる第３の誘電、高電力マイクロ波透過ウィン
ドウ106を着座させるようにすると好ましい。第３のウ
ィンドウ106は金属リング105によって孔あきベース98c
に取外自在に着座させられる。この金属リングは閉鎖部
分98の上面に嵌合し、そこに固定されるようになってい
る。第４図でわかるように、第３の誘電ウィンドウ106
の平らな下面106aは第１誘電ウィンドウ90の露出した上
面90aと密着して配置されるようになっている。したが
って、これらの接触面を研磨してほぼ完全に面接触が行
なえるようにする必要がある。第３の平らなウィンドウ
は、適当なマイクロ波透過性誘電材料、たとえば、BeO
またはAl2O3で作るとよく、第１の平らなウィンドウ90
をシールドし、それが蒸着材料で覆われるのを防ぐよう
になっている。プラズマ領域にさらされる第３ウィンド
ウ106はマイクロ波蒸着装置によって発生したプラズマ
成分にさらされ、普通はこれらの成分で覆われたプラズ
マ対向面106bを有する。プラズマに長時間さらせると、
蒸着成分の層が厚くなり、これは導波管82と内側チャン
バ32の間のマイクロ波のつながりを低下させる可能性が
ある。つながり低下すなわち蒸着成分の結晶化は許容で
きることではなく、プラズマ成分にさらされた平らなウ
ィンドウ106の表面106bを規則的に清掃する必要があ
る。したがって、マイクロ波装置を蒸着モードで使用す
るときに容易に取り外すことのできる平らな誘電ウィン
ドウ106を設けなければならないことは了解されたい。
かわりに第１の平らなウィンドウ90を銀合金シール94か
ら繰り返し取り外すことも考えられるが、これはコスト
がかかり、許容できない。
閉鎖部分98の孔あきベース98aの縁102を傾斜させて容易
に取り外せる第３の誘電、高電力マイクロ波透過ウィン
ドウ106を着座させるようにすると好ましい。第３のウ
ィンドウ106は金属リング105によって孔あきベース98c
に取外自在に着座させられる。この金属リングは閉鎖部
分98の上面に嵌合し、そこに固定されるようになってい
る。第４図でわかるように、第３の誘電ウィンドウ106
の平らな下面106aは第１誘電ウィンドウ90の露出した上
面90aと密着して配置されるようになっている。したが
って、これらの接触面を研磨してほぼ完全に面接触が行
なえるようにする必要がある。第３の平らなウィンドウ
は、適当なマイクロ波透過性誘電材料、たとえば、BeO
またはAl2O3で作るとよく、第１の平らなウィンドウ90
をシールドし、それが蒸着材料で覆われるのを防ぐよう
になっている。プラズマ領域にさらされる第３ウィンド
ウ106はマイクロ波蒸着装置によって発生したプラズマ
成分にさらされ、普通はこれらの成分で覆われたプラズ
マ対向面106bを有する。プラズマに長時間さらせると、
蒸着成分の層が厚くなり、これは導波管82と内側チャン
バ32の間のマイクロ波のつながりを低下させる可能性が
ある。つながり低下すなわち蒸着成分の結晶化は許容で
きることではなく、プラズマ成分にさらされた平らなウ
ィンドウ106の表面106bを規則的に清掃する必要があ
る。したがって、マイクロ波装置を蒸着モードで使用す
るときに容易に取り外すことのできる平らな誘電ウィン
ドウ106を設けなければならないことは了解されたい。
かわりに第１の平らなウィンドウ90を銀合金シール94か
ら繰り返し取り外すことも考えられるが、これはコスト
がかかり、許容できない。
前述したように、「真空密封手段」なる用語は誘電ウ
ィンドウを気密で漏洩なしの要領で伝播手段（たとえ
ば、導波管）に取り付けて真空チャンバと大気との間の
圧力差を維持するすべての構成要素を意味している。こ
こで、上述したように、真空密封手段の１つまたはそれ
以上の要素を形成している銀合金ろうが薄くて流動性が
あるということに注目されたい。したがって、このろう
の結合している構成要素の膨張収縮に対するろうの膨張
収縮は重要ではない。したがって、ろうの熱膨張率は密
封手段および誘電ウィンドウの熱膨張率を考える際に無
視してもよい。
ィンドウを気密で漏洩なしの要領で伝播手段（たとえ
ば、導波管）に取り付けて真空チャンバと大気との間の
圧力差を維持するすべての構成要素を意味している。こ
こで、上述したように、真空密封手段の１つまたはそれ
以上の要素を形成している銀合金ろうが薄くて流動性が
あるということに注目されたい。したがって、このろう
の結合している構成要素の膨張収縮に対するろうの膨張
収縮は重要ではない。したがって、ろうの熱膨張率は密
封手段および誘電ウィンドウの熱膨張率を考える際に無
視してもよい。
本発明を好ましい実施例、手順に関連して説明してき
たが、この説明が発明を限定するものではないことは了
解されたい。それどころか、本発明は発明の精神、範囲
内に含まれ得るすべての代替物、変更例、均等物も含む
ことを意図するものである。
たが、この説明が発明を限定するものではないことは了
解されたい。それどころか、本発明は発明の精神、範囲
内に含まれ得るすべての代替物、変更例、均等物も含む
ことを意図するものである。
第１図は第２、３図に示すような装置であって本発明の
改良された強力ウィンドウ組立体を使用する装置によっ
て非晶質半導体合金材料の層を蒸着して形成した電子写
真光受容体の横断面図である。 第２図は複数の光受容体に半導体合金材料を同時に蒸着
するように特に構成し、本発明の強力なウィンドウ組立
体を使用するマイクロ波発生グロー放電蒸着装置の内側
チャンバの部分断面側面図である。 第３図は第１図の３−３線に沿った横断面図であり、本
発明の改良された強力ウィンドウ組立体が複数の光受容
体によって構成される内側チャンバにマイクロ波エネル
ギを導入する要領を説明する図である。 第４図は本発明の改良された強力多ウィンドウ組立体の
破断横断側面図であり、冷却流路とウィンドウ配置を説
明する図である。 〔主要部分の符号の説明） 10……電子写真光応答装置 12……円筒形部材 14……第１ブロッキング層 16……光導電層 18……第２ブロッキング層 20……真空蒸着装置 22……真空蒸着チャンバ 26,28,30……反応ガス入力ポート 24……排出ポート 25……頂壁部 32……内側プラズマ蒸着チャンバ 34……キャルーセル支持壁 36……ドラム・キャルーセル 38……固定軸 40,42……スペーサ 52……通路 54……ガス入口シュラウド 58……反応ガス溜め 62……流路 70,72……マイクロ波エネルギ源 74,76……アンテナ・プローブ 78,80……導波管構造 82,84……予備導波管 190……マイクロ波透過ウィンドウ組立体 90……第１のウィンドウ 106……第３のウィンドウ 110……第２のウィンドウ 118……冷媒流路
改良された強力ウィンドウ組立体を使用する装置によっ
て非晶質半導体合金材料の層を蒸着して形成した電子写
真光受容体の横断面図である。 第２図は複数の光受容体に半導体合金材料を同時に蒸着
するように特に構成し、本発明の強力なウィンドウ組立
体を使用するマイクロ波発生グロー放電蒸着装置の内側
チャンバの部分断面側面図である。 第３図は第１図の３−３線に沿った横断面図であり、本
発明の改良された強力ウィンドウ組立体が複数の光受容
体によって構成される内側チャンバにマイクロ波エネル
ギを導入する要領を説明する図である。 第４図は本発明の改良された強力多ウィンドウ組立体の
破断横断側面図であり、冷却流路とウィンドウ配置を説
明する図である。 〔主要部分の符号の説明） 10……電子写真光応答装置 12……円筒形部材 14……第１ブロッキング層 16……光導電層 18……第２ブロッキング層 20……真空蒸着装置 22……真空蒸着チャンバ 26,28,30……反応ガス入力ポート 24……排出ポート 25……頂壁部 32……内側プラズマ蒸着チャンバ 34……キャルーセル支持壁 36……ドラム・キャルーセル 38……固定軸 40,42……スペーサ 52……通路 54……ガス入口シュラウド 58……反応ガス溜め 62……流路 70,72……マイクロ波エネルギ源 74,76……アンテナ・プローブ 78,80……導波管構造 82,84……予備導波管 190……マイクロ波透過ウィンドウ組立体 90……第１のウィンドウ 106……第３のウィンドウ 110……第２のウィンドウ 118……冷媒流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブディ ドッター，ザ セカンド アメリカ合衆国．48087 ミシガン，ユ ティカ，フリッケンジャー 7460 (72)発明者 ジェフリー エム．クリスト アメリカ合衆国．48031 ミシガン，ハ イランド，トマホーク トレイル 590 (72)発明者 レスター アール．ピーディン アメリカ合衆国．48237 ミシガン，オ ークパーク，モーリッツ 24041 (56)参考文献 特開 昭63−221622（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/205 H01L 21/302 H05H 1/46
Claims (76)
- 【請求項１】ほぼ大気圧に維持されたマイクロ波伝播手
段からのマイクロ波エネルギーを、大気圧より低い圧力
に維持されたチャンバ内へ伝達するためのマイクロ波透
過性ウインドウ組立体であって、 マイクロ波を透過させるための誘電手段と； 前記誘電手段と協働して前記チャンバと前記マイクロ波
伝播手段との間の圧力差を維持するための真空密封手段
と； 前記誘電手段と前記真空密封手段とを冷却するための冷
却手段とを具備しており、 前記誘電手段は、それぞれ平板状の誘電体からなる同心
の第１乃至第３の各ウインドウを有しており、そのうち
該第１及び第２のウインドウは前記マイクロ波伝播手段
側に、該第３のウインドウは前記チャンバ側にそれぞれ
配されており、前記冷却手段が該第１のウインドウと該
第２のウインドウとの間に形成された流体冷媒を流すた
めの流路を包含していることを特徴とするマイクロ波透
過性ウインドウ組立体。 - 【請求項２】前記真空密封手段の熱膨張係数が前記誘電
手段の熱膨張係数にほぼ一致している請求項１記載のウ
インドウ組立体。 - 【請求項３】前記第１及び第２のウインドウの一方の厚
さが1/8〜２インチ（0.32〜5.08センチメートル）であ
る請求項１記載のウインドウ組立体。 - 【請求項４】前記第１及び第２のウインドウの一方の直
径が１〜２フィート（30〜60センチメートル）である請
求項１記載のウインドウ組立体。 - 【請求項５】前記第１及び第２のウインドウの少なくと
も一方が酸化ベリリウムで作られている請求項１記載の
ウインドウ組立体。 - 【請求項６】前記第１及び第２のウインドウの双方が酸
化ベリリウムで形成されている請求項１記載のウインド
ウ組立体。 - 【請求項７】前記第１及び第２のウインドウの一方が酸
化アルミニウムで形成されている請求項１記載のウイン
ドウ組立体。 - 【請求項８】前記第１及び第２のウインドウの一方が二
酸化珪素で形成されている請求項１記載のウインドウ組
立体。 - 【請求項９】前記流路が、前記第１のウインドウと前記
第２のウインドウとの間の間隙により形成されており、
前記流路内に前記流体冷媒が作動状態で入れてある請求
項１記載のウインドウ組立体。 - 【請求項１０】さらに、前記流体冷媒を前記流路を通し
て循環させる手段を有する請求項９載のウインドウ組立
体。 - 【請求項１１】前記流体冷媒が気体である請求項10記載
のウインドウ組立体。 - 【請求項１２】前記流体冷媒が空気、窒素、水素、アル
ゴン、及びヘリウムからなる群より選ばれたものである
請求項11記載のウインドウ組立体。 - 【請求項１３】前記流体冷媒が液体である請求項10記載
のウインドウ組立体。 - 【請求項１４】前記流体冷媒がシリコーンオイル及びフ
レオンからなる群より選ばれたものである請求項13記載
のウインドウ組立体。 - 【請求項１５】前記流体冷媒が水であり、前記流路が前
記誘電手段を通して伝えられるマイクロ波エネルギーの
50％未満の吸収を防止するように選ばれた厚さを有する
請求項13記載のウインドウ組立体。 - 【請求項１６】前記流路の厚さが1mmより大きい請求項1
2記載のウインドウ組立体。 - 【請求項１７】前記真空密封手段が、前記誘電手段に取
り付けられたニッケル・コバルト・鉄チューブを包含し
ている請求項１記載のウインドウ組立体。 - 【請求項１８】前記真空密封手段が、前記第１及び第２
のウインドウの双方に取り付けられたニッケル・コバル
ト・鉄チューブを包含している請求項１記載のウインド
ウ組立体。 - 【請求項１９】前記ニッケル・コバルト・鉄チューブが
耐熱銀ベース合金を用いて前記誘電手段に取り付けられ
ている請求項17記載のウインドウ組立体。 - 【請求項２０】前記ニッケル・コバルト・鉄チューブの
長さが1/2〜36インチ（1.27〜91.44センチメートル）で
ある請求項17記載のウインドウ組立体。 - 【請求項２１】前記真空密封手段がさらに第１のステン
レス鋼チューブを包含しており、前記ニッケル・コバル
ト・鉄チューブがこの第１のステンレス鋼チューブに溶
接されている請求項17記載のウインドウ組立体。 - 【請求項２２】前記第１及び第２のウインドウのうち大
きい方のものが酸化ベリリウムで形成されている請求項
21記載のウインドウ組立体。 - 【請求項２３】前記第１及び第２のウインドウのうち他
方の小さい方のものが第２のステンレス鋼チューブに溶
接してあり、該第１及び第２の各ステンレス鋼チューブ
が同心に配置されている請求項22記載のウインドウ組立
体。 - 【請求項２４】前記真空密封手段がさらに第２のステン
レス鋼チューブを包含しており、前記ニッケル・コバル
ト・鉄チューブがこの第２のステンレス鋼チューブに溶
接されている請求項18記載のウインドウ組立体。 - 【請求項２５】前記流路が前記同心の第１及び第２のス
テンレス鋼チューブ間に延びている請求項24記載のウイ
ンドウ組立体。 - 【請求項２６】前記流路が、前記同心の第１及び第２の
ステンレス鋼チューブ間に配したＯリングによってシー
ルされている請求項25記載のウインドウ組立体。 - 【請求項２７】前記冷媒が、前記誘電手段と前記真空密
封手段とを冷却するように前記流路を通って流れる請求
項26記載のウインドウ組立体。 - 【請求項２８】前記マイクロ波伝播手段が導波管である
請求項１記載のウインドウ組立体。 - 【請求項２９】前記マイクロ波伝播手段が同軸ケーブル
である請求項１記載のウインドウ組立体。 - 【請求項３０】請求項１記載のウインドウ組立体が付設
されたマイクロ波プラズマ発生装置の前記チャンバ内に
前駆物質エッチング剤ガスを導入することで前記チャン
バ内でエッチング操作を行うエッチング方法。 - 【請求項３１】請求項１記載のウインドウ組立体が付設
されたマイクロ波プラズマ発生装置の前記チャンバ内に
前駆物質半導体ガスを導入することで前記チャンバ内で
堆積操作を行う堆積膜形成。 - 【請求項３２】請求項１記載のウインドウ組立体が付設
されたマイクロ波プラズマ発生装置の前記チャンバ内に
前駆物質ガスを導入することで前記チャンバ内で絶縁性
材料を堆積する堆積膜形成法。 - 【請求項３３】前記第３のウインドウの平らな各面のう
ち１つが、前記第１及び第２のウインドウの一方の表面
と密着して配置されるようになされている請求項１記載
のウインドウ組立体。 - 【請求項３４】前記第３のウインドウと前記第１及び第
２のウインドウの一方との各接触面が研磨されて、それ
らの間に実質的に完全な面接触を与えている請求項33記
載のウインドウ組立体。 - 【請求項３５】前記第３のウインドウが酸化ベリリウム
で形成されている請求項１記載のウインドウ組立体。 - 【請求項３６】前記第３のウインドウが酸化アルミニウ
ムで形成されている請求項１記載のウインドウ組立体。 - 【請求項３７】さらに、前記第３のウインドウを移動さ
せて前記第１及び第２のウインドウの一方の前記表面と
密着状態又は非密着状態にし得る手段を有する請求項33
記載のウインドウ組立体。 - 【請求項３８】前記の第３のウインドウを移動させる手
段が、前記第３のウインドウの定期的交換のための取り
外しを容易化している請求項37記載のウインドウ組立
体。 - 【請求項３９】ほぼ大気圧に維持されたマイクロ波伝播
手段からのマイクロ波エネルギーをマイクロ波透過性ウ
インドウ組立体を通して、大気圧より低い圧力に維持さ
れたチャンバ内へ伝達し、前記チャンバ内に供給された
ガスのプラズマを発生させるマイクロ波プラズマ発生装
置であって、 前記マイクロ波透過性ウインドウ組立体は、マイクロ波
を透過させるための誘電手段と、前記誘電手段と協働し
て前記チャンバと前記マイクロ波伝播手段との間の圧力
差を維持するための真空密封手段とを有すると共に、 前記誘電手段と前記真空密封手段とを冷却するための冷
却手段が付設されており、 前記誘電手段は、それぞれ平板状の誘電体からなる同心
の第１及び第２の各ウインドウを有しており、前記冷却
手段が該第１及び第２のウインドウの間に設けられた間
隙により形成される流路を包含しており、該流路にマイ
クロ波半吸収性の流体からなる冷媒を循環させるように
構成されていることを特徴とするマイクロ波プラズマ発
生装置。 - 【請求項４０】前記真空密封手段の熱膨張係数が前記誘
電手段の熱膨張係数にほぼ一致している請求項39記載の
プラズマ発生装置。 - 【請求項４１】前記第１及び第２のウインドウの一方の
厚さが1/8〜２インチ（0.32〜5.08センチメートル）で
ある請求項39記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項４２】前記第１及び第２のウインドウの一方の
直径が１〜２フィート（30〜60センチメートル）である
請求項39記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項４３】前記第１及び第２のウインドウの少なく
とも一方が酸化ベリリウムで作られている請求項39記載
のプラズマ発生装置。 - 【請求項４４】前記第１及び第２のウインドウの双方が
酸化ベリリウムで形成されている請求項39記載のプラズ
マ発生装置。 - 【請求項４５】前記第１及び第２のウインドウの一方が
酸化アルミニウムで形成されている請求項39記載のプラ
ズマ発生装置。 - 【請求項４６】前記第１及び第２のウインドウの一方が
二酸化珪素で形成されている請求項39記載のプラズマ発
生装置。 - 【請求項４７】前記流路内に前記冷媒が作動状態で入れ
てある請求項39記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項４８】前記マイクロ波透過性ウインドウ組立体
が、前記冷媒を前記流路を通して循環させる手段を有す
る請求項39記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項４９】前記冷媒が液体である請求項39記載のプ
ラズマ発生装置。 - 【請求項５０】前記冷媒が水である請求項49記載のプラ
ズマ発生装置。 - 【請求項５１】前記冷媒が水であり、前記流路が、前記
誘電手段を通して伝達されるマイクロ波エネルギーの50
％未満の吸収を防ぐように選ばれた厚さを有する請求項
49記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項５２】前記冷媒が水であり、前記流路の厚さが
1cm以下である請求項49記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項５３】前記流路の厚さが1mm以上である請求項3
9記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項５４】前記真空密封手段が、前記誘電手段に取
り付けられたニッケル・コバルト・鉄チューブを包含し
ている請求項39記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項５５】前記真空密封手段が、前記第１及び第２
のウインドウの双方に取り付けられたニッケル・コバル
ト・鉄チューブを包含している請求項39記載のプラズマ
発生装置。 - 【請求項５６】前記ニッケル・コバルト・鉄チューブが
耐熱銀ベース合金を用いて前記誘電手段に取り付けられ
ている請求項54記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項５７】前記ニッケル・コバルト・鉄チューブの
長さが1/2〜36インチ（1.27〜91.44センチメートル）で
ある請求項54記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項５８】前記真空密封手段がさらに第１のステン
レス鋼チューブを包含しており、前記ニッケル・コバル
ト・鉄チューブがこの第１のステンレス鋼チューブに溶
接されている請求項54記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項５９】前記第１及び第２のウインドウのうち大
きい方のものが酸化ベリリウムで形成されている請求項
58記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項６０】前記第１及び第２のウインドウのうち他
方の小さい方のものが第２のステンレス鋼チューブに溶
接してあり、該第１及び第２の各ステンレス鋼チューブ
が同心に配置されている請求項59記載のプラズマ発生装
置。 - 【請求項６１】前記真空密封手段がさらに第２のステン
レス鋼チューブを包含しており、前記ニッケル・コバル
ト・鉄チューブがこの第２のステンレス鋼チューブに溶
接されている請求項55記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項６２】前記流路が前記同心の第１及び第２のス
テンレス鋼チューブ間に延びている請求項61記載のプラ
ズマ発生装置。 - 【請求項６３】前記流路が、前記同心の第１及び第２の
ステンレス鋼チューブ間に配したＯリングによってシー
ルされている請求項62記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項６４】前記冷媒が、前記誘電手段と前記真空密
封手段とを冷却するように前記流路を通って流れる請求
項63記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項６５】前記マイクロ波伝播手段が導波管である
請求項39記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項６６】前記マイクロ波伝播手段が同軸ケーブル
である請求項39記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項６７】請求項39記載のプラズマ発生装置の前記
チャンバ内に前駆物質エッチング剤ガスを導入すること
で前記チャンバ内でエッチング操作を行うエッチング方
法。 - 【請求項６８】請求項39記載のプラズマ発生装置の前記
チャンバ内に前駆物質半導体ガスを導入することで前記
チャンバ内で堆積操作を行う堆積膜形成法。 - 【請求項６９】請求項39記載のプラズマ発生装置の前記
チャンバ内に前駆物質ガスを導入することで絶縁性材料
を堆積する堆積膜形成法。 - 【請求項７０】前記誘電手段が、さらに、平板状の誘電
体からなる第３のウインドウを有している請求項39記載
のプラズマ発生装置。 - 【請求項７１】前記第３のウインドウの平らな各面のう
ち１つが、前記第１及び第２のウインドウの一方の表面
と密着して配置されるようになされている請求項70記載
のプラズマ発生装置。 - 【請求項７２】前記第３のウインドウと前記第１及び第
２のウインドウの一方との各接触面が研磨されて、それ
らの間に実質的に完全な面接触を与えている請求項70記
載のプラズマ発生装置。 - 【請求項７３】前記第３のウインドウが酸化ベリリウム
で形成されている請求項70記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項７４】前記第３のウインドウが酸化アルミニウ
ムで形成されている請求項70記載のプラズマ発生装置。 - 【請求項７５】前記マイクロ波透過性ウインドウ組立体
が、さらに、前記第３のウインドウを移動させて前記第
１及び第２のウインドウの一方の前記表面と密着状態又
は非密着状態にし得る手段を有する請求項71記載のプラ
ズマ発生装置。 - 【請求項７６】前記の第３のウインドウを移動させる手
段が、前記第３のウインドウの定期的交換のための取り
外しを容易化している請求項75記載のプラズマ発生装
置。
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