JP3158715B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、所定の圧力でプロセス
ガスが収容されたプラズマ室内にマイクロ波電力を供給
することにより発生させたプラズマを被処理物に照射す
るにより、ＣＶＤ、アッシング、エッチング等の処理を
行うプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、機械工具や、磁性膜等の上に保護
膜としてダイヤモンド膜を形成する技術が普及しつつあ
るが、この保護膜を低温下で、均一に、しかも高速で形
成するためにプラズマが用いられている。またＬＳＩや
液晶ディスプレイの製造工程においてエッチングを行う
際にもプラズマが用いられている。図１５は、プラズマ
ＣＶＤ，アッシング、エッチング等に用いられている従
来のプラズマ処理装置を示したもので、この装置は、マ
イクロ波電源１、アイソレータ２、方向性結合器３、イ
ンピーダンス整合器４、コーナ導波管５、方形導波管
６，７、可動短絡板８ａを備えた終端装置８及び方形導
波管７を貫通させて設けられた石英管９とを備えてい
る。石英管９には図示しない真空ポンプが接続されてい
て、該真空ポンプにより石英管９内が高真空状態にされ
た後、該石英管９内に所定の圧力までプロセスガスＧが
供給される。
【０００３】マイクロ波電源１から発生したマイクロ波
は、アイソレータ２、方向性結合器３、インピーダンス
整合器４等を経て方形導波管７内に供給される。方形導
波管７内に供給されたマイクロ波は石英管９の管壁を通
してその内部のプラズマ室内に伝搬し、石英管９内のプ
ロセスガスをプラズマ化する。被処理物は、石英管９内
で導波管７の中心部または、プラズマの下流側に配置さ
れて、プラズマの照射を受ける。また電子サイクロトロ
ン共鳴を利用したプラズマ発生装置も用いられている。
このプラズマ発生装置では、方形導波管を通してプラズ
マ室にマイクロ波を供給するとともに、該プラズマ室を
囲むように空心コイルを配置し、該空心コイルを励磁す
ることにより発生させた磁界とマイクロ波とにより、電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を生じさせて、高真空
の条件下で高密度のプラズマを発生させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、薄膜の形成や、
エッチング等のプラズマ処理の処理能率を向上させるた
めに、大面積の被処理物にプラズマを均一に照射して、
低温下で、均一な処理を高速で行う技術が必要とされる
ようになった。またＬＳＩと同様の工程で作られる液晶
ディスプレイにおいては、その大口径化に伴って、大面
積の処理面に均一にプラズマを照射する技術が必要とさ
れるようになった。
【０００５】ところが、従来のプラズマ処理装置では、
発生したプラズマの中心部と周辺部とでプラズマの密度
に差が生じるため、被処理物の各部で成膜速度やエッチ
ング速度を均一にすることができず、品質が良好な製品
を高能率で製造することが困難であった。また、プラズ
マの断面が円形を呈していたため、被処理物の処理面が
矩形状または正方形状を呈する場合に、処理を効率良く
行うことができなかった。
【０００６】なお、図のプラズマ処理装置において大口
径のプラズマを発生させるために、石英管７の口径を大
きくすることが考えられるが、石英管７の口径は導波管
の寸法により制限されるため、被処理物の大形化に対応
し得る程度に石英管の大口径化を図ることはできない。
またＥＣＲを利用したプラズマ発生装置では、プラズマ
の大口径化を図ろうとすると、空心コイルが非常に大形
になるため、装置が巨大化し、実用的でない。
【０００７】本発明の目的は、装置の大形化を招くこと
なく、面積が大きい処理面全体に均一にプラズマを照射
することができるプラズマ処理装置を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
の目的を達成するため、側壁部に細長い窓部を有し、該
窓部の内側に被処理物が配置されるプラズマ室と、管軸
方向に伸びるスリットをＥ面に有し、管軸方向をプラズ
マ室の窓部の長手方向に一致させた状態で配置されてス
リットが窓部に結合されたプラズマ室結合用方形導波管
と、該方形導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波電
源とを設け、該方形導波管のスリットとプラズマ室の窓
部との結合部を、マイクロ波を吸収しない物質により真
空封じするようにした。
【０００９】被処理物に均一にプラズマを照射するため
には、上記スリットの長手方向に対して傾斜した状態で
プラズマ室結合用方形導波管のＨ面の長手方向に相対向
した１対の金属平板を該方形導波管内に配置して、該導
波管の一端から供給されるマイクロ波が該スリットを通
過するマイクロ波の電力を該スリットの長手方向に沿っ
てほぼ均一にするように、該１対の金属平板のスリット
に対する傾斜角を設定するのが望ましい。
【００１０】マイクロ波電力の効率を向上させて被処理
物に均一にプラズマを照射するためには、マイクロ波を
プラズマ室結合用方形導波管の両端から供給する分岐方
形導波管を、マイクロ波電源と該結合用方形導波管との
間に設けることが好ましい。
【００１１】マイクロ波電力の効率を向上させて被処理
物により均一にプラズマを照射するためには、プラズマ
室結合用方形導波管と分岐方形導波管との間に、該間の
導波路長を変化させる可動接続部を設けることが好まし
い。
【００１２】被処理物に照射されるプラズマの密度を高
めるためには、上記の構成に加えて、被処理物と窓部と
の間の空間に磁界を発生する磁界発生手段を設けること
が好ましい。
【００１３】
【作用】上記のように構成して、マイクロ波電源から所
定の伝送回路を通してプラズマ室結合用方形導波管内に
マイクロ波を供給すると、該マイクロ波はスリットと窓
部とを通してプラズマ室内に伝搬する。従ってプラズマ
室内が適当な圧力になるように該プラズマ室内にプロセ
スガスを導入するとプラズマ室内にプラズマが発生す
る。このプラズマはプラズマ室の窓部に沿って帯状に生
じるため、処理面の面積が大きい被処理物にプラズマを
照射することができる。
【００１４】上記の構成において、プラズマ室結合用方
形導波管内のマイクロ波伝搬空間の断面積を管軸方向に
沿って均一にしておくと、マイクロ波が方形導波管内を
管軸方向に進行するに従って、スリットと窓部とを通し
てプラズマ室内に伝搬するマイクロ波が減少していくた
め、窓部の一端から他端側に向ってプラズマの密度が減
少していく傾向になる。そこで、スリットの長手方向に
対して傾斜した状態で方形導波管のＨ面の長手方向に相
対向する１対の金属平板を方形導波管内に配置して、該
１対の金属平板のスリットに対する傾斜角を適宜に調整
すると、スリットを通過するマイクロ波の電力を該スリ
ットの長手方向に沿ってほぼ均一にすることができ、窓
部の長手方向に沿ってプラズマ密度をほぼ均一にするこ
とができる。
【００１５】または、上記の構成において、マイクロ波
電源とプラズマ室結合用導波管との間に分岐導波管を設
け、該分岐導波管を経由したマイクロ波を結合用導波管
の両端から供給すると、マイクロ波電力の効率が向上す
ると共に、スリットを通過するマイクロ波の電力を該ス
リットの長手方向に沿ってほぼ均一にすることができ、
窓部の長手方向に沿ってプラズマ密度をほぼ均一にする
ことができる。
【００１６】また、プラズマ室結合用導波管と分岐導波
管との間に、該間の導波路長を変化させる可動接続部を
設け、該接続部を導波管の管軸方向に可動させると、導
波管内に生じた定在波の位相をシフトまたは前後に連続
的にシフトすることにより、定在波の波形に対応して管
軸方向に不均一になる帯状プラズマの密度が、被処理物
の幅方向に対して見掛け上均一になり、被処理物の各部
に均一にプラズマを照射することができる。
【００１７】特に、被処理物と窓部との間の空間に磁界
を生じさせる磁界発生手段を設けると、被処理物の近傍
でのプラズマ密度を高めることができる。この場合、電
子サイクロトロン共鳴が生じるように磁界の強さを設定
しておくと、プラズマ密度を飛躍的に高めることができ
る。また、上記磁界がプラズマ室の窓部の幅方向の中央
部でプラズマ室に向かうように、発散磁界を形成させる
発散磁界発生手段を設けると、プラズマをより一層被処
理物に導くことができる。
【００１８】
【実施例】実施例１ 図１ないし図４は本発明の第１の実施例を示したもので
ある。図１において１１はマイクロ波電源で、このマイ
クロ波電源１１の出力端はアイソレータ１２と方向性結
合器１３と自動インピーダンス整合器１４とコーナ方形
導波管１５とを介してプラズマ室結合用方形導波管１６
の一端に接続され、結合用方形導波管１６の他端には余
分なマイクロ波エネルギーを吸収するダミーロード１７
が接続されている。ダミーロード１７は冷却水の導入口
１７ａと排出口１７ｂとを有していて、導入口１７ａか
ら導入した冷却水にマイクロ波エネルギーを吸収させ、
マイクロ波により加熱された冷却水を排出口１７ｂから
排出させるようになっている。
【００１９】１８は気密構造を有する立方体状ないしは
直方体状のプラズマ室で、このプラズマ室は、図３に示
したように、その１つの側壁１８ａを方形導波管１６の
片方のＥ面１６ａに添わせた状態で配置されている。プ
ラズマ室１８の側壁１８ａには、導波管１６の管軸方向
に沿って伸びる細長い矩形状の窓部１８ｂが設けられ、
この窓部１８ｂは、プラズマ室の側壁１８ａの外面と面
一をなすように取付けられた石英ガラス板１９により真
空封じされている。プラズマ室１８には排気口１８ｃが
設けられ、この排気口は図示しない真空ポンプに接続さ
れており、またプラズマ室１８の１つの壁部を気密に貫
通させてプロセスガス導入パイプ４１が取り付けられて
いる。このプラズマ室１８内には、シート状の被処理物
２０が巻かれたローラ２１と、処理が終了した被処理物
を巻き取る巻取ローラ２２とが対向配置され、ローラ２
１と２２との間を伸びる被処理物２０が窓部１８ｂに対
向配置されている。被処理物２０は、プラズマ室の窓部
１８ｂの長さにほぼ等しい幅寸法を有している。また、
プラズマ室１８内には、被処理物２０を介して窓部１８
ｂに対向する磁界発生手段２３が配置されている。この
磁界発生手段２３は、永久磁石２４と、該永久磁石２４
の両端の磁極に一端が接続された対のコの字形の磁極片
２５，２６とからなり、磁極片２５，２６の他端の磁極
部２５ａ，２６ａは窓部１８ｂに相応する位置で被処理
物２０と平行な方向に対向配置されている。従って磁極
部２５ａ，２６ａから図示の破線矢印のように磁力線が
生じ、被処理物２０と窓部１８ｂとの間の空間に磁界が
発生する。この磁界を窓部１８ｂの長手方向に沿ってほ
ぼ均一に生じさせるため、磁界発生手段２３は、窓部１
８ｂの長さとほぼ同じ長さを有するか、または窓部１８
ｂよりもやや長い長さを有していることが望ましい。ま
た磁界発生手段２３を窓部１８ｂの長手方向に沿って複
数個配置することにより、窓部１８ｂの長手方向に沿っ
てほぼ均一な磁界を生じさせるようにしてもよい。
【００２０】結合用方形導波管１６は、そのＥ面１６ａ
の幅方向の中央部に該導波管の管軸方向に伸びるスリッ
ト１６ｂが設けられている。このスリット１６ｂは、プ
ラズマ室の窓部１８ｂとほぼ等しい長さを有するが、そ
の幅寸法は、窓部１８ｂの幅寸法よりも小さく設定され
ている。結合用方形導波管１６は、そのＥ面１６ａをプ
ラズマ室の側壁部１８ａに当接させた状態で、かつスリ
ット１６ｂをプラズマ室の窓部１８ｂの中央部に沿わせ
た状態で（スリット１６ｂを窓部１８ｂに整合させた状
態で）配置されて、適宜の手段によりプラズマ室１８に
固定されている。この結合用方形導波管１６内には、図
２に示したように、スリット１６ｂの長手方向に対して
傾斜した状態でＨ面１６ｃ，１６ｄの長手方向に相対向
する１対の帯板状の金属平板２７，２７が配置されてい
る。各金属平板２７はスリット１６ｂよりも長く、かつ
導波管１６のＨ面よりは幅が狭く形成された導電性の金
属板からなっている。図４に示したように、各金属平板
２７は、その裏面を該金属平板とほぼ同じ寸法を有する
帯板状の支持板２８に当接させた状態で配置され、各金
属平板２７と支持板２８とは適宜の手段により一体化さ
れている。各支持板２８は導電性の材料からなってい
て、その幅方向の両端には弾性材料からなる半円弧状の
撓み導体２８ａ，２８ａが設けられている。なお、撓み
導体２８ａ，２８ａは支持板２８に一体に設けられてい
ても良く、該支持板に溶接等により接合されていても良
い。各支持板２８の長手方向の一端側の表面（金属平板
と反対側の面）には、該平板の幅方向に間隔をあけて対
の支持金具２９，２９が固定され、これらの支持金具に
は、支持棒３０の一端に固定された回転軸３１の両端が
回転自在に支持されている。この各支持板２８の長手方
向の他端側の表面には、金属平板２７の長手方向に伸び
る細長い支持金具３２，３２が固定され、これらの支持
金具に設けられた長孔３２ａ，３２ａに、支持棒３３の
一端に固定された軸３４の両端が摺動自在に嵌合されて
いる。上記１対の金属平板２７，２７は、図３に示した
ように、それぞれの支持板２８，２８の幅方向の両端に
設けられた撓み導体２８ａ，２８ａが導波管１６の両Ｅ
面に内側から弾性接触させた状態で配置され、各金属平
板２７は、支持板２８と撓み導体２８ａ，２８ａとを通
して導波管１６の両Ｅ面に電気的に接続されている。
【００２１】結合用方形導波管１６のＨ面１６ｃ，１６
ｄの外面には、各支持板２８の両端に取付けられた支持
棒３０及び３３にそれぞれ対応するボス部材３５及び３
６が固定され、これらのボス部材３５，３６と導波管の
Ｈ面の管壁とを貫通させて設けられた孔に支持棒３０及
び３３が摺動自在に嵌合されている。支持棒３０及び３
３の外端部にはストッパを兼ねるつまみ３７及び３８が
ねじ結合等により取付けられ、これらのつまみがボス部
材３５及び３６に当接することにより、支持棒３０及び
３３の導波管内側への変位量が規制されるようになって
いる。ボス部材３５及び３６にはそれぞれ支持棒３０及
び３３をロックするための止めねじ３９及び４０が取付
けられ、これらの止めねじを締めることにより、支持棒
３０及び３３を任意の位置に固定することができるよう
になっている。
【００２２】上記１対の金属平板２７，２７は、スリッ
ト１６ｂの各部を通過してプラズマ室内に伝搬するマイ
クロ波電力の量を調整するためのもので、支持棒３０，
３３の導波管１６内への進入量を調節することにより、
スリット１６ｂを通過してプラズマ室内に伝搬するマイ
クロ波電力を該スリットの長手方向に沿ってほぼ均一に
するように、金属平板２７，２７のスリット１６ｂに対
する傾斜角が調整される。図示の例では、各金属平板２
７の電源側の端部が導波管１６のＨ面１６ｃ，１６ｄに
近接した位置に配置され、電源と反対側の端部はスリッ
ト１６ｂに近接した位置に配置されている。従って、導
波管１６の一端側（電源側）では、図２に示したよう
に、金属平板２７，２７の対向間隙が広く設定され、導
波管１６の他端側では金属平板２７，２７の対向間隙が
狭く設定されている。
【００２３】上記実施例１のプラズマ処理装置を用いて
プラズマ処理を行う場合には、プラズマ室１８内に被処
理物２０をセットした後、該プラズマ室１８内を高真空
状態にする。その後プロセスガス導入パイプ４１から、
プラズマ室１８内に所定のプロセスガスを、該プラズマ
室内が所定の圧力になるまで供給する。この状態でマイ
クロ波電源１１から、アイソレータ１２、方向性結合器
１３及びインピーダンス整合器１４を通してプラズマ室
結合用方形導波管１６の一端にマイクロ波を供給する
と、方形導波管１６内に進入したマイクロ波は、スリッ
ト１６ｂとプラズマ室の窓部１８ｂとを通して図３の実
線で示すようにプラズマ室１８内に伝搬し、プラズマ室
内のプロセスガスをプラズマ化して帯状のプラズマを生
成する。このプラズマが被処理物２０に照射されて、所
定の処理が行われる。プラズマ室内に伝搬しなかったマ
イクロ波は、ダミーロード１７により吸収される。
【００２４】特に上記実施例のように、プラズマ室結合
用導波管１６内に１対の金属平板２７，２７を対向配置
しておくと、これらの金属平板のスリット１６ｂに対す
る傾斜角を調整することにより、スリットの長手方向に
沿って、該スリットを通過してプラズマ室内に伝搬する
マイクロ波の電力をほぼ均一にすることができる。従っ
て窓部１８ｂに沿って生じる帯状のプラズマの各部の密
度を均一にすることができ、被処理物の各部に均一にプ
ラズマを照射することができる。
【００２５】上記のように導波管１６内に金属平板２
７，２７を配置すると、導波管１６内に進入したマイク
ロ波は、各金属平板の両側に分割されることになるが、
上記実施例のように、導波管１６の電源側の端部側で金
属平板２７，２７の端部を導波管のＨ面に近接させてお
けば、ほとんど全部のマイクロ波を金属平板２７，２７
の対向間隙側で伝搬させることができる。なお、金属平
板２７及び支持板２８に撓みを持たせて、これらの長手
方向に沿って任意の曲線形状にすると、より多様なプラ
ズマの分布の調整を行うことができる。
【００２６】上記実施例においては、プラズマ室の窓部
の長手方向に沿って帯状にプラズマが生じるため、広い
面積を有する被処理物２０の幅方向の全体にプラズマを
照射することができ、被処理物２０をローラ２２により
巻き取ってスリット１６ｂの短軸方向に移動させること
により、プラズマ処理を連続的に行わせることができ
る。この被処理物はシート状を呈しているが、本発明に
おいて被処理物の形状は任意である。
【００２７】また、上記実施例では、特に磁界発生手段
２３を設けたことにより、被処理物と窓部１８ｂとの間
の空間に磁界が生じているため、プラズマ中のイオンが
該磁界により力を受けて螺旋運動する。これによりプロ
セスガスのイオン化が促進され、被処理物２０に照射さ
れるプラズマの密度が高められる。さらに、被処理物と
窓部１８ｂとの間の空間で電子サイクロトロン共鳴を生
じさせるように、磁界発生手段２３により発生させる磁
界の強さを設定しておくと、プラズマ密度を飛躍的に高
めることができる。
【００２８】実施例２ 図５は本発明の第２の実施例を示したものであって、図
１と同一構成部分には同一符号を付している。マイクロ
波電源１１には、アイソレ−タ１２，方向性結合器１
３，整合器１４及びＴ分岐方形導波管５０が順次に接続
され、さらにＴ分岐導波管５０の一方のＨ面分岐端５０
ａは、図示するようなコの字形に形成するためのコ−ナ
−方形導波管５１，５１及び方形導波管５２，５３を介
してプラズマ室結合用方形導波管５４の一端５４ａに接
続される。また、Ｔ分岐導波管５０の他方のＨ面分岐端
５０ｂにも、上記と同様にコ−ナ−導波管６１，６１及
び方形導波管６２，６３がプラズマ室結合用方形導波管
５４の他端５４ｂに接続される。プラズマ室結合用導波
管５４は、それに設けたスリット５４ｃをプラズマ室１
８の細長い矩形状窓部の中央部に沿わせて当接した状態
で固定されている。なお、プラズマ室１８には、実施例
１と同様に、排気口１８ｃ，プロセスガス導入パイプ４
１，被処理物２０，巻取ロ−ラ２１，２２及び磁界発生
手段２３が配置されているので、その説明は省略する。
【００２９】プラズマ室結合用導波管５４の両端部及び
方形導波管５２，６２には、それぞれ管軸方向に可動接
続部７１，７２，７３，７４が設けられ、この接続部は
図６に示すように、導波管同士が摺動自在に嵌合されて
いる。例えば、接続部７１における内側（固定側）導波
管５４１の端部には、図７に示すように、その全周に設
けられた半円弧状の撓み導体５４１ａ，５４１ａ及び５
４１ｂ，５４１ｂがそれぞれ外側（可動側）導波管５４
２の両Ｅ面５４２ｅ，５４２ｅ及び両Ｈ面５４２ｈ，５
４２ｈに内側から弾性接触させた状態で配置され、この
撓み導体を通して接続部の導波管同士が両Ｅ面及び両Ｈ
面で電気的に接続されている。他の接続部７２，７３，
７４も同様に、それぞれ内側（固定側）導波管５４１と
外側（可動側）導波管５４３、内側（固定側）導波管５
２１と外側（可動側）導波管５２２、内側（固定側）導
波管６２１と外側（可動側）導波管６２２とが電気的に
接続されている。
【００３０】上記コ−ナ−導波管５１，５１，方形導波
管５３及び可動側導波管５２２，５４２による可動導波
管と、コ−ナ−導波管６１，６２，方形導波管６３及び
可動側導波管５４３，６２２による可動導波管とを、導
波管の管軸方向に対して前後に可動することにより、導
波路長を変化させることができる。すなわち、スリット
５４ｃの長手方向に対し、結合用導波管５４内に生じた
定在波の位相を任意に調整することができる。この両可
動導波管は、同じ移動量を保持しつつ同方向に可動させ
ることが必要であり、任意の移動量に調整した際に適宜
の手段により固定されるようになっている。または、両
可動導波管にそれぞれ設けられた導波管保持治具８１，
８１と連結したクランク機構駆動源８２，８２同士を同
期させながら連動させることによって、ある位置に対し
て両方向に、上記移動量を時間的に連続可変させること
ができる。
【００３１】上記第２の実施例のプラズマ処理装置を用
いてプラズマ処理を行う場合、プラズマ室１８内にプロ
セスガスを所定の圧力になるまで供給する。その後、マ
イクロ波電源１１から発生したマイクロ波がＴ分岐方形
導波管５０の両分岐端５０ａ，５０ｂを経由して、プラ
ズマ室結合用方形導波管５４の両端５４ａ，５４ｂから
供給されると、結合用導波管５０内には、図８の実線Ｗ
1 に示すように、両方向から進入したマイクロ波同士の
干渉による定在波が生じ、スリット５４ｃを通してプラ
ズマ室１８内にマイクロ波が伝搬する。このときにスリ
ット５４ｃと被処理物２０との間に生成される帯状プラ
ズマの密度は、定在波の波形に対応して導波管の管軸方
向に不均一になるが、被処理物へプラズマが拡散する過
程で緩和されるので、被処理物にほぼ均一にプラズマを
照射することができ、所定の処理が行われる。
【００３２】特に上記実施例のように、プラズマ室１８
とマイクロ波電源１１との間に可動接続部７１，７２，
７３，７４を設けておくと、これらの接続部を可動さ
せ、図８の点線に示した種々の定在波Ｗ2 ，Ｗ3 ，…の
位相に調整することにより、任意の幅寸法を持つ被処理
物に対し、より均一にプラズマを照射させることができ
る。さらに、これらの可動接続部を、ある位置に対して
管軸方向の両方向に同期させながら連動させると、定在
波の位相がスリット５４ｃの長手方向にシフトし、例え
ば定在波Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 ，Ｗ2 ，Ｗ1 ，Ｗ2 ，…とす
れば、被処理物の幅方向に対する見掛けのプラズマ密度
を均一にすることができ、被処理物の各部に均一にプラ
ズマを照射することができる。
【００３３】なお、磁界発生手段２３は、被処理物２０
と窓部１８ｂとの間の空間に磁界を生じさせるものであ
ればよく、上記実施例に示したものに限られるものでは
ない。例えば、図９に示したように、実施例１に適用し
た場合、窓部１８ｂの短軸方向の両側に磁石４２及び４
３を配置して、一方の磁石４２のＮ極と他方の磁石４３
のＳ極とを対向させるようにしたものでもよい。この場
合も磁石４２及び４３はそれぞれ窓部１８ｂの長さとほ
ぼ同じ長さを有するか、または窓部１８ｂよりもやや長
い長さを有することが好ましい。また磁石４２及び４３
をそれぞれ窓部１８ｂの長手方向に間隔をあけて複数個
設置することにより窓部１８ｂの長手方向に沿ってほぼ
均一な磁界を生じさせるようにしてもよい。
【００３４】また、図１０に示したように、実施例１に
適用した場合、スリット１６ｂの両側に位置させて方形
導波管１６内に配置された磁石４４，４５を、それぞれ
プラズマ室１８内の被処理物２０の裏面側の空間に配置
された磁石４６，４７に対向させたものでもよい。この
場合、磁石４４，４５は同一方向に着磁され、磁石４
６，４７は磁石４４，４５と同一方向に着磁されてい
る。この場合も、各磁石はスリット及び窓部の長さとほ
ぼ同じ長さを有するか、またはスリット及び窓部よりも
長い長さを有していることが望ましい。また各磁石をス
リット及び窓部の長手方向に沿って複数個配置すること
により、窓部の長手方向に沿って均一な磁界を発生させ
るようにしてもよい。
【００３５】上記の磁界発生手段は、プラズマ室の窓部
を通してプラズマ室内に伝搬するマイクロ波が磁界の弱
い領域から強い領域へ向かって伝搬していく配置であっ
たが、逆に磁界の強い領域から弱い領域へ向かって伝搬
させる配置の方が望ましい。すなわち、磁界がプラズマ
室の窓部の幅方向の中央部でプラズマ室に向かうよう
に、発散磁界を形成させる発散磁界発生手段を別途設け
ると、プラズマをより一層被処理物に導くことができ
る。
【００３６】この発散磁界発生手段を実施例１に適用し
た場合、導波管１６とプラズマ室１８との間に、例えば
図１１に示すように、実施例１の永久磁石２４と同様の
発散磁界発生手段としての永久磁石９０と、この磁石の
長手方向の周囲にマイクロ波の導波路を形成するアルミ
ニウム，銅，ステンレス等の良導電体の磁石収納部材９
１とが配置されている。この磁石収納部材の導波管１６
側の幅方向の中央部には、導波管の管軸方向に伸びるス
リット１６ｂと同寸法のスリット９１ａが設けられてお
り、両スリットを合せた状態で配置され、適宜の手段に
より導波管１６に固定されている。
【００３７】永久磁石９０は、そのＮ極とＳ極との中心
軸をプラズマ室１８の窓部１８ｂの幅方向の中央部に一
致させ、かつ例えばＮ極をプラズマ室寄りとし、窓部の
幅方向の中央部でプラズマ室に向かうように、破線で示
す発散磁界を形成させると共に、磁石９０の長手方向の
全面が上記の良導電体の薄板９２で覆われている。この
磁石はスリット９１ａからプラズマ室側にスリット９１
ａの長手方向と同寸法の２つの導波路９３ａ，９３ｂを
形成するように、磁石収納部材９１に配置されて、磁石
収納部材は適宜の手段によりプラズマ室に固定されてい
る。
【００３８】２つの導波路９３ａ，９３ｂのプラズマ室
の端部は、石英ガラス板１９の面内に当接されている。
したがって、導波管１６内に進入したマイクロ波は、ス
リット１６ｂとスリット９１ａとを通過し、２つの導波
路９３ａ，９３ｂを通って伝搬し、プラズマ室の窓部１
８から実線で示すように、磁界の強い領域から弱い領域
へ向かってプラズマ室１８に伝搬する。なお、磁石の配
置に関し、Ｓ極がプラズマ室寄りであってもよい。
【００３９】また、図１２に示したように、導波管１６
内に進入したマイクロ波を上記２つの導波路９３ａ，９
３ｂに、それぞれ伝搬させる２つのスリット１６ａａ，
１６ｂｂ及びスリット９１ａ，９１ｂを設けてもよい。
【００４０】さらに、図１３に示すように、実施例１に
適用した場合、発散磁界発生手段としての電磁石９４を
導波管１６のスリット１６ｂ寄りの導波管１６の外周に
設けてもよく、発散磁界は破線で示すように形成され
る。
【００４１】また、上記の永久磁石による発散磁界発生
手段に加えて、図１４に示すように、電磁石９５，９６
による発散磁界発生手段を、それぞれ窓部１８ｂ寄りの
プラズマ室１８内及びプラズマ室寄りの磁石収納部材９
１の外周に設け、電磁石９５，９６を単独または併用し
てもよく、この場合、電磁石に流す電流で磁界の発散形
状が制御できる。
【００４２】上記の発散磁界発生手段は、前述した磁界
発生手段と併用したが、所望の磁界強度が得られるもの
であれば、発散磁界発生手段を単独で用いてもよい。
【００４３】上記の磁界発生手段は永久磁石からなって
いるが、永久磁石に代えて電磁石を磁界発生手段として
用いるようにしてもよい。特にプラズマ室１８室内に設
ける場合、電磁石にすれば永久磁石のように熱による磁
力の低下を防ぐことができる。
【００４４】また、上記の実施例１では、プラズマ室１
８の窓部１８ｂを気密に閉じるように石英ガラス板１９
を取付けることにより、方形導波管１６のスリット１６
ｂとプラズマ室１８の窓部１８ｂとの結合部の真空封じ
を行っているが、本発明においては、マイクロ波を吸収
しない物質でスリット１６ｂと窓部１８ｂとの結合部の
真空封じを行えばよく、真空封じの構造は上記の例に限
定されるものではない。例えば、石英ガラス板１９を方
形導波管１６側に取付けて、該ガラス板によりスリット
１６ｂを閉鎖し、方形導波管１６のスリットが設けられ
たＥ面１６ａをプラズマ室１８の窓部が設けられた側壁
部１８ａに気密に接続するようにしてもよい。また、石
英ガラス板１９をプラズマ室１８の内壁寄りに取付ける
と、発生したプラズマがマイクロ波の伝搬経路に入り込
んで伝搬を遮断することがないので、効率よくマイクロ
波をプラズマ室に投入させることができる。さらに、石
英ガラス板に代えて、マイクロ波を吸収しない他の物質
の板を用いるようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、プラズ
マ室結合用方形導波管のＥ面にスリットを形成して、該
スリットをプラズマ室に設けた窓部に結合したので、窓
部を通してプラズマ室内にマイクロ波を伝搬させて、該
窓部に沿って帯状にプラズマを生じさせることができ
る。従って面積が広い被処理物の処理面の全長に亘って
プラズマを照射してプラズマ処理を行うことができる利
点がある。
【００４６】また、請求項２に記載した発明によれば、
プラズマ室結合用導波管の一端から供給され、スリット
を通してプラズマ室内に伝搬するマイクロ波の電力をス
リットの長手方向に沿ってほぼ均一にすることができる
ため、帯状プラズマの各部のプラズマ密度をほぼ均一に
することができる。
【００４７】さらに、請求項３に記載した発明によれ
ば、結合用導波管の両端から供給され、スリットを通し
てプラズマ室内に伝搬するマイクロ波の電力をスリット
の長手方向に沿ってほぼ均一にすることができるため、
帯状プラズマのプラズマ密度をほぼ均一にすることがで
き、かつマイクロ波電力の効率が向上する。
【００４８】また、請求項４に記載した発明によれば、
導波管内に生じた定在波の位相をシフトまたは前後に連
続的にシフトすることにより、被処理物の幅方向に対す
る見掛けのプラズマ密度を均一にすることができ、かつ
マイクロ波電力の効率が向上する。
【００４９】さらに、請求項５に記載した発明によれ
ば、被処理物と窓部との間の空間に磁界を発生させるよ
うにしたので、被処理物に照射されるプラズマの密度を
高くすることができ、処理能率を高めることができる。
また、上記磁界がプラズマ室の窓部の幅方向の中央部で
プラズマ室に向かうように、発散磁界を形成させる発散
磁界発生手段を設けると、プラズマをより一層被処理物
に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の全体的な構成を示す構成
図である。
【図２】本発明の第１実施例の要部の構成を示す縦断面
図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【図４】本発明の第１実施例で用いる金属平板の支持構
造を示した斜視図である。
【図５】本発明の第２実施例の全体的な構成を示す構成
図である。
【図６】本発明の第２実施例で用いる可動接続部の拡大
図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。
【図８】図５のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。
【図９】本発明で用いることができる磁界発生手段の変
形例を示した断面図である。
【図１０】本発明で用いることができる磁界発生手段の
他の変形例を示した断面図である。
【図１１】本発明で用いることができる磁界発生手段の
内の発散磁界発生手段の第１変形例を示した断面図であ
る。
【図１２】本発明で用いることができる磁界発生手段の
内の発散磁界発生手段の第２変形例を示した断面図であ
る。
【図１３】本発明で用いることができる磁界発生手段の
内の発散磁界発生手段の第３変形例を示した断面図であ
る。
【図１４】本発明で用いることができる磁界発生手段の
内の発散磁界発生手段の第４変形例を示した断面図であ
る。
【図１５】従来のプラズマ処理装置の一例を示した構成
図である。
【符号の説明】
１１…マイクロ波電源、１６，５４…プラズマ室結合用
方形導波管、１６ｂ，５４ｃ…スリット、１８…プラズ
マ室、２０…被処理物、２３…磁界発生手段、２７…金
属平板、５０…分岐方形導波管、７１，７２，７３，７
４…可動接続部。
フロントページの続き (72)発明者 杉生 眞人 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式 会社ダイヘン内 (56)参考文献 特開 昭64−11403（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 1/46 H05H 1/24

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】側壁部に細長い窓部を有し、該窓部の内側
    に被処理物が配置されるプラズマ室と、管軸 方向に伸びるスリットをＥ面に有し、管軸方向を前
    記プラズマ室の窓部の長手方向に一致させた状態で配置
    されて前記スリットが前記窓部に結合されたプラズマ室
    結合用方形導波管と、 前記方形導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波電源
    とを具備し、 前記方形導波管のスリットと前記プラズマ室の窓部との
    結合部は、マイクロ波を吸収しない物質により真空封じ
    されているプラズマ処理装置。
  2. 【請求項２】前記スリットの長手方向に対して傾斜した
    状態で前記プラズマ室結合用方形導波管のＨ面の長手方
    向に相対向する１対の金属平板を前記方形導波管内に配
    置し、 前記方形導波管の一端から供給されるマイクロ波が前記
    スリットを通過するマイクロ波の電力を該スリットの長
    手方向に沿ってほぼ均一にするように、前記１対の金属
    平板のスリットに対する傾斜角を設定した請求項１に記
    載のプラズマ処理装置。
  3. 【請求項３】前記マイクロ波を前記プラズマ室結合用方
    形導波管の両端から供給する分岐方形導波管を、前記マ
    イクロ波電源と該結合用方形導波管との間に設けた請求
    項１に記載のプラズマ処理装置。
  4. 【請求項４】前記プラズマ室結合用方形導波管と前記分
    岐方形導波管との間に、該間の導波路長を変化させる可
    動接続部を設けた請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 【請求項５】前記プラズマ室内に配置された被処理物と
    前記窓部との間の空間に磁界を発生する磁界発生手段が
    設けられている請求項１乃至４のいずれか１つに記載の
    プラズマ処理装置。
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