JPH01107498A - マイクロ波プラズマ発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロ波プラズマ発生装置の改良に関する
ものである。

（従来の技術） 低圧ガスの放電によって生成した低温プラズマは、系全
体が低温でありながら様々な化学反応を促進するため、
無機材料と有機材料のいずれにも適用でき、極めて応用
範囲が広く、半導体の製造プロセス、高分子材料、金属
の表面改質等に用いられている。

しかして、この低温プラズマを発生させるために、従来
の研究開発・実用機では主にＲＦ　（１３，５６ＭｌＩ
２　）により励起させる方法が用いられていたが、マイ
クロ波を用いる方が効率・装置の点で有利であることが
知られている（広瀬二マイクロ波放電プラズマとその装
置、塗装技術、１９．（１）。

（１９８０）、１００〜１０５頁）。有利な点を以下に
示す。

■　電子温度Ｔｏとガス温度Ｔｇの比Ｔ　ｅ　／　Ｔ　
ｇが大きく、より低温プラズマが得られる。

■　高密度のプラズマが生成できる。

■　電極を必要としないので、電極がらの汚染を防ぐこ
とができる。

■　発振器の構造が簡単である。

■　導波管を用いてマイクロ波を伝送するため放射損失
がなく、整合が簡単な構造でできる。

ところで、従来より用いられているマイクロ波プラズマ
発生装置としては、導波管中に石英管を貫通させ、石英
管中でプラズマを発生させる構造のものが多い。

しかし、このような構造のものは、プラズマ生成部が導
波管の大きさで限定される為、多量の試料や大型の試料
の処理が行えない。また、この構造のものは、プラズマ
に対してマイクロ波が垂直に入射するためプラズマによ
るマイクロ波の反射が大きくプラズマも不均一になりや
すい。

これに対して、はしご状の周期構造を利用したマイクロ
波プラズマ発生装置（Ｒ，Ｇ、Ｂｏｓｉｓｉｏ、Ｃ。

Ｆ、Ｗｅｉｓｓｆｌｏｃｈ、Ｍ、Ｒ，Ｗｅｒｔｈｅｉｓ
ｅｒ：Ｔｈｅ　Ｌａｒｇｅ　Ｖｏｌｕ＋ｓｅＭｉｃｒｏ
ｗａｖｅ　Ｐｌａｓｍａ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ＋Ｊ＋Ｍ
ｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｐｏｗｅｒ。

７（４）、　Ｐ３２５〜３４６．１９７２）は、比較的
大容量のプラズマを発生させることが可能ではあるが、
構造が複雑になる。

そこで本出願人はマイクロ波を用いて大面積かつ均一な
プラズマを比較的簡単な構造で安定して発生させること
のできる誘電体被覆線路を用いたマイクロ波プラズマ発
生装置を特願昭６０−１４３０３６号及び同じく特願昭
６０−２４００７０号にて提案した０本出願人が先に提
案したマイクロ波プラズマ発生装置の概略構成を第２図
に示す。

第２図において、１はマイクロ波発振器であり、ここか
ら発生されたマイクロ波は導波管２によって伝送される
。

３は前記導波管２に連通された誘電体であり、その下方
に例えば石英ガラス板４を天井壁面とした密閉構造の反
応容器５が配置されている。

なお、６はガスボンベ７及び流量計８を備えたガス導入
装置、９は排気装置である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した構成のマイクロ波プラズマ発生装置を用いると
、比較的簡単な構造で広い面積に亘って均一なプラズ、
マを発生させることができる。

しかしながら、前記誘電体３によって形成された誘電体
被覆線路とプラズマが発生する領域、すなわち反応容器
５が離れているために誘電体表面から指数関数的に減衰
した電界を用いてプラズマを発生させていた。そのため
にマイクロ波電力の利用効率が悪いという問題を内在し
ていた。

本発明はかかる実情に鑑みて成されたものであり、本出
願人が先に提案した装置と同様マイクロ波を用いて大面
積かつ均一なプラズマを発生させ、しかも電力の利用効
率及びスルーブツトの向上を図り得るマイクロ波プラズ
マ発生装置を提供せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、マイクロ波発振器及び該マイクロ波発振器か
らのマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に連通さ
れて誘電体被覆線路を形成する誘電体と、該誘電体に連
通配置されガス導入装置と排気装置を備えた反応容器を
具備して成り、前記誘電体が反応容器を２分するように
配設されていると共に、前記反応容器を誘電体被覆線路
上の表面波に対して共振器構造と成したことを要旨とす
るマイクロ波プラズマ発生装置である。

（作　　用） 本発明に係るマイクロ波プラズマ発生装置は、マイクロ
波発振器及び該マイクロ波発振器からのマイクロ波を伝
送する導波管と、該導波管に連通されて誘電体被覆線路
を形成する誘電体と、該誘電体に連通配置されガス導入
装置と排気装置を備えた反応容器を具備して成り、前記
誘電体が反応容器を２分するように配設されていると共
に、前記反応容器を誘電体被覆線路上の表面波に対して
共振器構造と成したものである為、誘電体の両面でプラ
ズマを発生させることができ、かつ誘電体を伝搬してき
たマイクロ波を直接プラズマ発生に使用できる。

（実　施　例） 以下本発明を第１図に示す一実施例に基づいて説明する
。なお、第１図中第２図と同一番号は同一部分あるいは
相当部分を示し詳細な説明を省略する。

本発明装置にあっては、金属製反応容器５の略中夫に例
えば石英ガラス、パイレックスガラスあるいはアルミナ
等の誘電体３を立設して反応容器５を左右に２分割する
のである。そして、この誘電体３の側面よりマイクロ波
を導入すべく導波管２を設置するのである。

かかる構成によって誘電体３はマイクロ波の導波路とな
り、この誘電体３で分けられた左右の部屋Ａ、Ｂに電界
をもたらすのである。

ところで、前記誘電体３のマイクロ波進行方向の長さは
誘電体３の表面波の波長λ／２のｍ倍（ｍ：整数）とし
、反応容器５を共振器構造としている。そして、本実施
例では導波管２との接続部におけるマイクロ波の反射を
小さくするために、該接続部における誘電体３の形成を
第１図（イ）に示すようなテーパをつけた形状のものを
採用している。

以上述べたように構成した本発明に係るマイクロ波プラ
ズマ発生装置における反応容器５の左右の部屋Ａ、Ｂ内
を夫々排気し、低圧下において夫々の部屋Ａ、Ｂにガス
を導入した状態で誘電体３にマイクロ波を導入すると誘
電体３より両部屋Ａ、Ｂにプラズマを発生させることが
できる。

次に具体例について述べる。

マイクロ波は２．４５ＧＨｚの周波数のものを用い、誘
電体３の表面波に対して共振器構造となるように反応容
器５の中央部に、厚さ：２０ｍ、幅（Ｗ）：２００ｍｍ
、長さ（ｊり：４４０ｎの石英ガラス板を設置した。

このような構成の装置を用い、反応容器５内を排気し、
５ｉＨａとＮ、ガスを導入した。そして、マイクロ波発
振器ｌより誘電体被覆線路にマイクロ波を導入すると反
応容器５内の両部屋Ａ、Ｂに石英ガラス仮に沿って略均
−にプラズマが発生し、Ｓｉウェハー１０上にも略均−
にＳｉＮ膜が堆積した。

なお、本発明装置は上記した実施例の他に、エピタキシ
ャル成長、アモルファスＳｉの作製、有機モノマーを用
いた有機重合膜の形成等にも適用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明に係るマイクロ波プラズマ発
生装置は、マイクロ波発振器及び該マイクロ波発振器か
らのマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に連通さ
れて誘電体被覆線路を形成する誘電体と、該誘電体に連
通配置されガス導入装置と排気装置を備えた反応容器を
具備して成り、前記誘電体が反応容器を２分するように
配設されていると共に、前記反応容器を誘電体被覆線路
上の表面波に対して共振器構造と成したものである為、
誘電体の両面でプラズマを発生させることができ、かつ
誘電体を伝搬してきたマイクロ波を直接プラズマ発生に
使用できる。従って、電力の利用効率が良くなって一度
に多数の処理ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の要部説明図で、（イ）は断面して
示す平面図、（ロ）は（イ）のローロ断面図、第２図は
従来装置の概略説明図である。　。 ２は導波管、３は誘電体、５は反応容器。 第１図 （イ） 換先 （ロ） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波発振器及び該マイクロ波発振器からの
   マイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に連通されて
   誘電体被覆線路を形成する誘電体と、該誘電体に連通配
   置されガス導入装置と排気装置を備えた反応容器を具備
   して成り、前記誘電体が反応容器を２分するように配設
   されていると共に、前記反応容器を誘電体被覆線路上の
   表面波に対して共振器構造と成したことを特徴とするマ
   イクロ波プラズマ発生装置。