JP6567646B2 - マイクロ波プラズマ気相反応装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ波を伝送するための導波管を備えたマイクロ波プラズマ気相反応装置に関する。

マイクロ波プラズマ気相反応装置は、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、ガス分解装置や還元装置などに用いられる。以下では、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を例に採って説明する。ダイヤモンドの合成に用いられているマイクロ波プラズマＣＶＤ装置として、石英の放電管を用いるタイプがある。この装置は矩形導波管のＥ面（広管壁）に石英管を貫通させてプラズマを発生させるタイプである。この装置は使用可能な石英管の径に強い制限（２．４５ＧＨｚのマイクロ波で直径約４０ｍｍの制限）があるので、プラズマ発光領域を小さくしても石英管内壁のエッチングによる不純物混入が避けられないという課題がある。

この課題を解決するために、石英管を用いない装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、図２に示すように、矩形導波管１０１を円形断面のチャンバー１０２に結合させる構造となっている。２．４５ＧＨｚのＴＥ_１０モードのマイクロ波は、モード変換機構１０４でチャンバー１０２にアンテナ結合して、ＴＭ_０１モードを励振させている。なお、図２以外の構造において、モード変換機構を備えた装置がある（例えば、特許文献２参照）。

図２の説明に戻って、図２の符号１０３は導電性ロッド１０５の長さを調整するノブであり、このノブ１０３を回転させることにより、導電性ロッド１０５が上下する。また、図２の符号１０６はショートプランジャーであり、ショート面の位置を調整することで、マイクロ波の整合を良くする目的で使用される。

特表平３−５００７０６号公報 実用新案登録第３１２９７７２号公報

しかしながら、図２に示す方式は、軸対称の球状プラズマをＣＶＤに利用することに成功したが、複雑なモード変換機構１０４を有し、合成室も複雑な形状であるという問題点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で、強いプラズマを所望の位置に形成することができるマイクロ波プラズマ気相反応装置を提供することを目的とする。

発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
すなわち、投入したマイクロ波によって、チャンバー内に節・腹を有する振動電界が複数個形成される。その結果、当該電界の腹で生じる強電界により形成されるプラズマも複数個に分散されてしまう。よって、プラズマ気相反応を行うチャンバー内の領域に腹が一つのみ形成される電界分布を実現すれば、安定な強いプラズマをその領域にのみ形成することができるという発想に至った。

そこで、導波管に対向する側の面を下面とし、導波管側の面を上面とし、下面からの高さをチャンバー高さとすると、チャンバー高さを60mm程度に低くすれば、底面（下面）にのみ電界の腹を生成させることは可能である。しかし、上面（石英板が取り付けられる箇所）との距離が近すぎる結果、石英直下にプラズマが点灯されてしまい、石英板からの不純物により汚染されてしまう。また、底面（下面）にのみ電界の腹が生成されるので、電界の腹の位置を制御することができない。

そこで、チャンバー高さを低くするという発想から変えて、導波管に対向する側の下面の径が、導波管側の上面の径よりも徐々に小さくしてカットオフ寸法未満になるように、テーパー状にチャンバーの内壁を構成すれば、狭まった下面には電界が形成されなくなり、テーパー角を変えることによりチャンバー内における電界の腹の位置を制御することができる筈という発想に至った。

このような発想の下で様々なシミュレーションを行った。図３（ａ）は、上面および下面の径を同じに（寸胴）設定したときの最大瞬時電界（以下、単に「電界」と記す）のチャンバーの中心軸を含む断面（以下、単に「断面」と記す）内の分布（以下、単に「断面上の電界分布」と記す）（模式図）であり、図３（ｂ）は、下面の径が上面の径よりも小さくなるようにテーパー状に形成したときの断面上の電界分布（模式図）であり、図４は、チャンバー高さとチャンバー上部からの電界の腹との位置関係を示したグラフであり、図５は、図３（ｂ）で定義されたテーパー角とチャンバー上部からの電界の腹との位置関係を示したグラフである。

なお、図３では簡略化のために断面上の電界分布を楕円状に模式的に図示し、電界強度を等高線で図示したが、実際には複雑な形状となっていることに留意されたい。なお、図４は、上面の径を110mmに、下面の径を80mmに固定したときにチャンバー高さを変えたときの位置関係であり、図５は、上面の径を110mmに、チャンバー高さを300mmに固定したときにテーパー角θ（図３（ｂ）を参照）を変えたときの位置関係である。

円筒容器からなる金属製のチャンバーを使用して、円中心部の電界強度が最大となるＴＭ_０１モードを、真空を保持することができる誘電体材料で作成されたマイクロ波導入窓から金属製のチャンバーに導入する。そのチャンバーは、ＴＭ_０１モードが伝送される径（直径が電磁波の波長の0.765倍以上0.972倍以下）で構成されているが、このモードは、図３（ａ）に示すようにチャンバー底部に電界Ｅの腹が形成される。上記円筒容器において、腹となる強い電界が生じる領域の個数を減らすには、上述したようにチャンバーの底部（下面）の径を小さくしてＴＭ_０１モードのカットオフ寸法（直径が電磁波の波長の0.765倍）未満にし、図３（ｂ）に示すように底部（下面）にＴＭ_０１モードを伝送させなくする。また、図３のシミュレーションの結果から、図３（ｂ）でのテーパー状に形成したときの電界強度（の最大値）は、図３（ａ）での寸胴設定したときの電界強度（の最大値）の１．４３倍となる。

さらに、所望の位置（例えば被処理物である基板が置かれている位置）と強い電界の分布位置（電界の腹の位置）とを一致させるには、上述したようにチャンバー高さやテーパー角を変えることで達成される。しかし、チャンバー高さを高くし過ぎると、強い電界の位置が複数個出現するので、好ましくない。２．４５ＧＨｚでＴＭ_０１モードのマイクロ波の場合には、図４に示すようにチャンバー高さが450mm以上では腹（anti-node）が２つ出現する（図４では、１つ目の腹の位置をＡＮ_１で表記、２つ目の腹の位置をＡＮ_２で表記）ので、チャンバー高さが450mm以上は好ましくない。また、テーパー角を変えることで、チャンバー上部からの電界の腹の位置を制御することができることが、図５のシミュレーションの結果から確認することができる。

これらのシミュレーションは、チャンバーが円筒容器の場合であったが、チャンバーが角型容器の場合にも同様にテーパー状にチャンバーの内壁を構成すればよい。すなわち、導波管に対向する側の下面の対角線の長さが、導波管側の上面の対角線の長さよりも小さくなるようにテーパー状にチャンバーの内壁を構成すれば、狭まった下面には電界が形成されなくなり、テーパー角を変えることにより電界の腹の位置を制御することができるという知見を得た。

このような知見に基づく本発明は、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係るマイクロ波プラズマ気相反応装置は、マイクロ波を伝送するための導波管を備えたマイクロ波プラズマ気相反応装置であって、マイクロ波によるプラズマ生成を行うチャンバーを備え、前記チャンバーの内壁は、前記導波管に対向する側の下面の径が当該導波管側の上面の径よりも小さくしてカットオフ寸法未満となるようにテーパー状に構成され、前記マイクロ波プラズマ気相反応装置は、さらに、前記チャンバーの下面から立設された金属ロッドを備え、当該金属ロッドに金属鍔を設けることを特徴とするものである。

本発明に係るマイクロ波プラズマ気相反応装置によれば、チャンバーの内壁は、導波管に対向する側の下面の径あるいは対角線の長さが導波管側の上面の径あるいは対角線の長さよりも小さくなるようにテーパー状に構成される。よって、狭まった下面には強い電界が生じなくなり、テーパー角を変えることにより強い電界が生じる腹の位置を制御することができる。その結果、チャンバー内の特定の一領域（所望の領域）にのみ強い電界を生じさせることができ、簡易な構造で、点灯位置が制御可能なプラズマを形成することができる。

さらに、本発明に係るマイクロ波プラズマ気相反応装置において、チャンバーの下面から立設された金属ロッドを備え、当該金属ロッドに金属鍔を設ける。金属ロッドに金属鍔を設けることにより、金属鍔から上部において電界強度を確実に強めることができ、強いプラズマを確実に形成することができる。また、被処理物（試料）に対してプラズマ処理を行う場合には、試料を支持する試料支持台を金属ロッドで形成して、適切な位置（高さ）に試料支持台（金属ロッド）を設けることで、その試料支持台の真上で強いプラズマが形成される。

また、本発明に係るマイクロ波プラズマ気相反応装置において、チャンバー内に生成される電界の節に誘電体を備えるのが好ましい。真空を保持し、かつ電磁波を通過させることができる誘電体において、電界の節に誘電体を挿入すると、誘電体直下にはプラズマが点灯しにくくなる。その結果、プラズマとの相互作用より生じる誘電体からの不純物による汚染を防止することができる。

また、本発明に係るマイクロ波プラズマ気相反応装置において、導波管とチャンバーとの間に誘電体を備えるとともに、誘電体側の導波管内に接地されたリング（以下、単に「リング」と記す）を備えるのが好ましい。誘電体側の導波管内にリングを備えることで、チャンバー内の電磁波をより効果的に閉じ込めることができる。なお、リング内径を小さくし過ぎると電磁波を伝送することができないので、マイクロ波の周波数やモードに応じて、電磁波を伝送することが可能な範囲で当該リングの内径を設定する。図１に示すように、２．４５ＧＨｚのマイクロ波でＴＭ_０１モードの場合には、内径は70mm以上であるのが好ましく、好適には91mm程度である。

本発明に係るマイクロ波プラズマ気相反応装置によれば、チャンバーの内壁は、導波管に対向する側の下面の径が導波管側の上面の径よりも小さくしてカットオフ寸法未満となるようにテーパー状に構成される。その結果、チャンバー内の特定の一領域（所望の領域）にのみ強い電界を生じさせることができ、簡易な構造で、点灯位置が制御可能なプラズマを形成することができる。
さらに、チャンバーの下面から立設された金属ロッドを備え、当該金属ロッドに金属鍔を設ける。金属ロッドに金属鍔を設けることにより、金属鍔から上部において電界強度を確実に強めることができ、強いプラズマを確実に形成することができる。また、被処理物（試料）に対してプラズマ処理を行う場合には、試料を支持する試料支持台を金属ロッドで形成して、適切な位置（高さ）に試料支持台（金属ロッド）を設けることで、その試料支持台の真上で強いプラズマが形成される。

実施例に係るマイクロ波プラズマ気相反応装置のチャンバー中心軸を含む断面（以下、単に「断面」と記す）上の構造を示す概略断面図である。 従来の石英管を用いない装置の概略断面図である。 （ａ）は上面および下面の径を同じに（寸胴）設定したときの断面上の電界分布（模式図）、（ｂ）は下面の径が上面の径よりも小さくなるようにテーパー状に形成したときの断面上の電界分布（模式図）である。 チャンバー高さとチャンバー上部からの電界の腹との位置関係を示したグラフである。 図３（ｂ）で定義されたテーパー角とチャンバー上部からの電界の腹との位置関係を示したグラフである。 （ａ）は金属ロッドおよび金属鍔を設けたときで、下面の径が上面の径よりも小さくなるようにテーパー状に形成したときの断面上の電界分布（模式図）、（ｂ）は金属ロッドおよび金属鍔を設けたときで、上面および下面の径を同じに（寸胴）設定したときの断面上の電界分布（模式図）である。 図６の石英窓直下から金属ロッド上部までの円柱対称軸上における最大瞬時電界強度分布である。 （ａ）は金属ロッドおよび金属鍔を設けたときで、下面の径が上面の径よりも小さくなるようにテーパー状に形成したときの模擬プラズマを設定した際の断面上の電界分布（模式図）、（ｂ）は金属ロッドおよび金属鍔を設けたときで、上面および下面の径を同じに（寸胴）設定したときの模擬プラズマを設定した際の断面上の電界分布（模式図）、（ｃ）は模擬プラズマの模式図である。 図８の石英窓直下から金属ロッド上部までの円柱対称軸上における最大瞬時電界強度分布である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、実施例に係るマイクロ波プラズマ気相反応装置の概略断面図である。本実施例では、マイクロ波プラズマ気相反応装置として、ダイヤモンドの合成に用いられているマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を例に採って説明する。

本実施例では、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置１は、図１に示すように、矩形導波管２と円形導波管３とチャンバー４と石英板５とリング６とを備えている。本実施例では、２．４５ＧＨｚのＴＥ_１０モードのマイクロ波を矩形導波管２内で伝送して、矩形導波管２と円形導波管３との結合部でモード変換されてＴＭ_０１モードのマイクロ波を円形導波管３内で伝送する。矩形導波管２および円形導波管３は、本発明における導波管に相当し、チャンバー４は、本発明におけるチャンバーに相当し、石英板５は、本発明における誘電体に相当し、リング６は、本発明におけるリングに相当する。

石英板５を除き、矩形導波管２，円形導波管３，チャンバー４およびリング６は金属で形成されている。本実施例では、矩形導波管２，円形導波管３，チャンバー４およびリング６をアルミニウムで形成する。金属であれば、必ずしもアルミニウムに限定されず、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）で、矩形導波管２，円形導波管３，チャンバー４およびリング６を形成してもよい。また、矩形導波管２，円形導波管３，チャンバー４およびリング６を必ずしも同一金属で形成する必要はない。

チャンバー４は円筒容器４１からなる。導波管（図１では円形導波管３）側の面は上面となり、導波管（円形導波管３）に対向する側の面は下面（底面）となる。円筒容器４１の内壁は、下面の径が上面の径よりも小さくなるようにテーパー状に構成されている。円筒容器４１と石英板５との間にはフランジ４２が設けられ、円筒容器４１の下面から金属ロッド４３が立設されている。金属ロッド４３には金属鍔４４が設けられている。金属鍔４４は金属ロッド４３にネジ止めされて固定されており、金属鍔４４の高さを自在に変えることが可能である。金属ロッド４３は、本発明における金属ロッドに相当し、金属鍔４４は、本発明における金属鍔に相当する。

また、円筒容器４１も金属で形成されている。本実施例では、円筒容器４１，金属ロッド４３および金属鍔４４もアルミニウムで形成する。上述したように金属であれば、必ずしもアルミニウムに限定されず、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）で、円筒容器４１，金属ロッド４３および金属鍔４４を形成してもよい。また、円筒容器４１，金属ロッド４３および金属鍔４４を必ずしも同一金属で形成する必要はない。また、後述するように円筒容器４１の内壁に、取り外し可能なステンレス製の薄板を設けてもよい。

石英板５を介して、マイクロ波によりプラズマ励起して、チャンバー４の円筒容器４１内でプラズマを生成する。プラズマのためのガス（プロセスガス）については、水素（Ｈ_２）およびメタン（ＣＨ_４）を用いて、プラズマ気相反応によって被処理物である基板Ｗ上にダイヤモンドを蒸着形成して合成する。基板Ｗを支持する試料支持台を上述した金属ロッド４３で形成する。

本実施例では、内壁において、上面の径を110mmに、下面の径を80mmに、フランジ４２の高さ（厚み）も含んだチャンバー高さを300mmに設計したチャンバー４を用いている。なお、フランジ４２の高さ（厚み）を22.5mmとしている。

２．４５ＧＨｚのマイクロ波でＴＭ_０１モードの場合には、円筒容器４１内に生成される電界は、内壁での下面（底面）からの高さが約300mmで電界の節が形成される。よって、電界の節に相当する当該高さが約300mmに石英板５を挿入する。真空を保持し、かつ電磁波を通過させることができる石英板５において、電界の節に石英板５を挿入すると、石英直下にはプラズマが点灯しにくくなる。その結果、プラズマとの相互作用より生じる石英板５からの不純物による汚染を防止することができる。

リング６は、チャンバー４内の電磁波を閉じ込めるための部品である。このリング６を接地して、石英板５側（すなわち大気側）の円形導波管３内に接地されたリング６を設ける。リング６の配置位置は、電界の節（ここでは下面からの高さ約300mm）に相当する箇所である。かかるリング６を備えることで、チャンバー４内の電磁波をより効果的に閉じ込めることができる。なお、リング内径を小さくし過ぎると電磁波を伝送することができないので、２．４５ＧＨｚのマイクロ波でＴＭ_０１モードの場合には、内径は70mm以上であるのが好ましく、好適には91mm程度である。

試料支持台（金属ロッド）４３の直径は20mmであり、金属鍔４４は厚み3mmで直径62mmである。また、本実施例では、金属鍔４４を下面から130mmの高さに設けることにより、金属鍔４４から上部において電界強度を確実に強めることができ、強いプラズマを確実に形成することができる。また、本実施例のように被処理物（試料）に対してプラズマ処理を行う場合には、試料（ここでは基板Ｗ）を支持する試料支持台を金属ロッド４３で形成して、適切な位置（高さ）に試料支持台（金属ロッド）４３を設けることで、その試料支持台の真上で強いプラズマが形成される。

本実施例に係るマイクロ波プラズマＣＶＤ装置１によれば、チャンバー４（の円筒容器４１）の内壁は、導波管に対向する側の下面の径が導波管側の上面の径よりも小さくなるようにテーパー状に構成される。よって、狭まった下面には電界が形成されなくなり、テーパー角を変えることにより電界の腹の位置を制御することができる。その結果、チャンバー４内の特定の一領域（所望の領域）にのみ強い電界を生じさせることができ、簡易な構造で、点灯位置が制御可能なプラズマを形成することができる。

上述したように装置の反応容器（円筒容器４１）は、その構造が単純であるので、装置の作成経費を抑制することができる。また、例えば円筒容器４１の内壁に、取り外し可能なステンレス製の薄板を設けることで、気相反応装置の維持管理も相対的に容易であり、低コスト化を図ることができる。すなわち、気相反応装置では反応容器の内壁に生じる堆積物の定期的除去等が不可欠である。取り外し可能なステンレス製の薄板を内壁に設けることで、当該薄板を取り換えるだけで当該堆積物を容易に除去することができ、気相反応装置の維持管理も容易となる。

また、上述したように石英直下にプラズマが点灯されないことから、本実施例のようなダイヤモンドＣＶＤなどのような処理において、シリコン（Ｓｉ）がダイヤモンド内にドープされない。よって、高品質なダイヤモンド薄膜が形成されるという効果をも奏する。

［金属ロッドおよび金属鍔を設けたときのシミュレーション結果］
図３〜図５では金属ロッドおよび金属鍔を設けなかったときのシミュレーション結果であったが、金属ロッドおよび金属鍔を設けたときのシミュレーション結果について、図６〜図９を参照して説明する。

図６（ａ）は、金属ロッドおよび金属鍔を設けたときで、下面の径が上面の径よりも小さくなるようにテーパー状に形成したときの断面上の電界分布（模式図）であり、図６（ｂ）は、金属ロッドおよび金属鍔を設けたときで、上面および下面の径を同じに（寸胴）設定したときの断面上の電界分布（模式図）であり、図７は、図６の石英窓直下から金属ロッド上部までの円柱対称軸上における最大瞬時電界強度分布であり、図８（ａ）は、金属ロッドおよび金属鍔を設けたときで、下面の径が上面の径よりも小さくなるようにテーパー状に形成したときの模擬プラズマを設定した際の断面上の電界分布（模式図）であり、図８（ｂ）は、金属ロッドおよび金属鍔を設けたときで、上面および下面の径を同じに（寸胴）設定したときの模擬プラズマを設定した際の断面上の電界分布（模式図）であり、図８（ｃ）は、模擬プラズマの模式図であり、図９は、図８の石英窓直下から金属ロッド上部までの円柱対称軸上における最大瞬時電界強度分布である。

なお、図３でも述べたように図６および図８では簡略化のために断面上の電界分布を楕円状に模式的に図示し、電界強度を等高線で図示したが、実際には複雑な形状となっていることに留意されたい。図６〜図９では、上面の径を110mmに、下面の径を80mmに、チャンバー高さを300mmに設定したときであり、比較のために、チャンバー高さを300mmに、上面および下面の径を同じ110mmに寸胴設定したときのシミュレーション結果も併せて、図６（ｂ）および図８（ｂ），図７および図９（寸胴設定の電界強度を「Cylinder」で表記）で示す。

図６に示した各形状での反応容器（円筒容器４１）内で生じる最大瞬時電界強度の断面上の２次元分布を図７に示す。また、反応容器の円柱対称軸上における石英窓（石英板５）直下から金属ロッド４３頂上部までの最大瞬時電界強度を等高線として図６に併せて図示する。なお、このとき金属ロッド４３上部には模擬プラズマ設定してないものとする。

図６および図７に示すように、反応容器内がテーパー形状の場合（図７では「Taper」で表記）と比べて寸胴形状の場合（図７では「Cylinder」で表記）では反応容器内の電界強度が著しく減少していることが確認され、所望の位置への電界の集中は困難であると思われる。

次に、図８（ｃ）に示すように反応容器内の金属ロッド４３上部に主軸長20mm，20mm,18mmの半楕円体状の模擬プラズマＰＭ（比誘電率ε_ｒ＝0.404，導電率σ＝0.220 [S・m^-1]）を設定し、反応容器内の電界シミュレーションを行った。ｘｚ平面を水平面とし、ｙ軸を鉛直軸とし、水平面方向の模擬プラズマＰＭの直径をｄ_ｘとし、鉛直方向の模擬プラズマＰＭの直径をｄ_ｙとすると、ｄ_ｘ＝20mm，ｄ_ｙ＝18mmである。よって、半楕円体状の模擬プラズマＰＭの高さ（短径）ｈは、ｈ＝ｄ_ｙ／２＝9mmであり、模擬プラズマＰＭを上から見ると直径ｄ_ｘ＝20mmの真円である。

模擬プラズマＰＭを設定した場合において、図８に示した各形状での反応容器（円筒容器４１）内で生じる最大瞬時電界強度の断面上の２次元分布を図９に示す。また、反応容器の円柱対称軸上における石英窓（石英板５）直下から金属ロッド４３頂上部までの最大瞬時電界強度を等高線として図８に示す。なお、各場合における模擬プラズマＰＭのマイクロ波吸収率は図８（ａ）では97 %，図８（ｂ）では9 %である。

図８および図９に示すように、反応容器内がテーパー形状の場合（図９では「Taper」で表記）と比べて寸胴形状の場合（図９では「Cylinder」で表記）では反応容器内の電界強度が著しく減少していることが確認される。また、寸胴形状の場合では、マイクロ波の吸収が81 ％以下になり、著しく減少してしまうことが確認された。このために、反射波が十分に低減するように電界の位置や強度を調整するのは現実的には困難であると予想される。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、マイクロ波プラズマ気相反応装置として、ダイヤモンドの合成に用いられているマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を例に採って説明したが、マイクロ波プラズマ気相反応を行う装置であれば、特に限定されない。例えば、被処理物（試料）に対してプラズマ処理（例えばプラズマエッチングやプラズマアッシングやプラズマ加熱）を行うプラズマ処理装置、その他にガス分解装置や還元装置などに適用してもよい。

（２）上述した実施例では、チャンバーの反応容器は、図１に示す円筒容器４１であったが、角型容器であってもよい。この場合には、チャンバーの内壁を、導波管に対向する側の下面の対角線の長さが当該導波管側の上面の対角線の長さよりも小さくなるようにテーパー状に構成する。

（３）上述した実施例では、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いたが、周波数については特に限定されない。特に、大きな基板（例えば１インチの基板）を処理したい場合には、周波数を下げる（例えば９１５ＭＨｚ）とよい。

（４）上述した実施例では、矩形導波管２（図１を参照）および円形導波管３（図１を参照）を用いたが、導波管の形状については特に限定されないし、必ずしもモード変換する必要はない。矩形導波管のみでチャンバーをつないでもよい（この場合にはチャンバーは角型容器で構成）し、円形導波管のみでチャンバーをつないでもよい（この場合にはチャンバーは円筒容器で構成する）。

（５）上述した実施例では、チャンバーの下面から立設された金属ロッドを備え、当該金属ロッドに金属鍔を設けたが、必ずしも金属ロッドや金属鍔を備える必要はない。ただし、被処理物（試料）に対してプラズマ処理を行う場合には、その試料支持台の真上で強いプラズマを確実に形成するために、試料を支持する試料支持台を金属ロッドで形成して、当該金属ロッドに金属鍔を設けるのが好ましい。

（６）上述した実施例では、図１に示すように金属鍔４４よりも上部に金属ロッド４３が突き出た構造であったが、金属鍔よりも上部に金属ロッドが突き出なくてもよい。被処理物（試料）に対してプラズマ処理を行う場合には、試料を支持するステージを金属鍔が兼用する。また、上述したようなガス分解装置に適用する場合にも、金属鍔よりも上部に金属ロッドが突き出ない構造を採用してもよい。

（７）上述した実施例では、誘電体として石英板５（図１を参照）を用いたが、真空を保持し、かつ電磁波を通過させることができる材料であれば、誘電体として石英以外の材料を用いてもよい。

（８）上述した実施例では、図１に示すように、誘電体（図１では石英板５）側の導波管（図１では円形導波管３）内に接地されたリング６を備えたが、必ずしもリングを備える必要はない。ただし、チャンバー内の電磁波を確実に閉じ込めるために、誘電体側の導波管内に接地されたリングを備えるのが好ましい。

１ … マイクロ波プラズマＣＶＤ装置
２ … 矩形導波管
３ … 円形導波管
４ … チャンバー
４１ … 円筒容器
４２ … フランジ
４３ … 試料支持台（金属ロッド）
４４ … 金属鍔

Claims (3)

1. マイクロ波を伝送するための導波管を備えたマイクロ波プラズマ気相反応装置であって、
   マイクロ波によるプラズマ生成を行うチャンバーを備え、
   前記チャンバーの内壁は、前記導波管に対向する側の下面の径が当該導波管側の上面の径よりも小さくしてカットオフ寸法未満となるようにテーパー状に構成され、
   前記マイクロ波プラズマ気相反応装置は、さらに、
   前記チャンバーの下面から立設された金属ロッドを備え、
   当該金属ロッドに金属鍔を設けることを特徴とするマイクロ波プラズマ気相反応装置。
2. 請求項１に記載のマイクロ波プラズマ気相反応装置において、
   前記チャンバー内に生成される電界の節に誘電体を備えることを特徴とするマイクロ波プラズマ気相反応装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のマイクロ波プラズマ気相反応装置において、
   前記導波管と前記チャンバーとの間に誘電体を備えるとともに、
   前記誘電体側の前記導波管内に接地されたリングを備えることを特徴とするマイクロ波プラズマ気相反応装置。

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