JPH01206546A - 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、プラズマ発生容器内でマイクロ波発振器から
導波管系を経て供給されるマイクロ波によってプラズマ
を発生するプラズマ発生装置に関する。

〔従来の技術〕

プラズマ発生装置は、低圧ガス中でプラズマを発生し、
試料表面などにプラズマ重合の薄膜を形成したり、表面
をグラズマ処理する装置で、高分子材料の接着力改善や
、染色、吸湿性の改善、金属表面の改質などに用いられ
ておシ、また、半導体ウェハプロセスに採用されて、工
程の全ドライ化ヤプロセスの低温化に貢献している。

第５図は従来のこの稲プラズマ発生装置の一例の構成を
示す。

図において１は本体部が石英管１１からなるグラズマ発
生容器、１２はガス導入パイプ、１３は排気パイプ、１
４は試料台、１８は真空計、２１はマイクロ波発振器、
２２はアイソレータ、２３はＡ？ワーモニタ、２４はス
タブチューナ（整合素子）、２５はアプリケータ、２６
は可変短絡器、３０は試料、４０はプラズマ発生領域で
ある。

マイクロ波発振器２１が発振したマイクロ波は、アイソ
レータ２２、パワーモニタ２３、スタブチューナ２４な
どの導波管系を経てアプリケータ２５に導かれる。

アイソレータ２２によって、マイクロ波発掘器２１にア
プリケータ２５から反射されたマイクロ波が戻らないよ
うに阻止され、・苧ワーモニタ２３で入射電力Ｐ＜と反
射電力Ｐ、を監視でき、スタブチューナ２４のスタブ挿
入深さの調整によってマイクロ波の整合をとることがで
きる。

アプリケータ２５は矩形導波管のＨ面の中心位置すなわ
ち電界の最大位置に穴があけられ、その穴を貫通する石
英管１１がＨ面に垂直になるように形成されている。

ガス導入／４’イブ１２からガスを導入するとともに、
排気・ぐイｆ１３から排出することによって、石英管１
１内に低圧のガスを流し、可変短絡器２６を調整して石
英管１１の中心位置にプラズマを発生させると、試料台
１４に載置した試料３０表面にプラズマ処理が施された
シ、薄膜が形成される。

この際、パワーモニタ２３により入射電力Ｐｉおよび反
射電力Ｐ、を監視しながら、スタブチューナ２４によっ
てマイクロ波が効率よく利用される状態に調整する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のマイクロ波によるプラズマ発生装置では、例えば
、マイクロ波が周波数２４５０　ＭＨｚ帯の場合、薄膜
が径約２．５　ｃｍの領域にしか生成されず、プラズマ
発生領域４０が小さいという問題があった。

本発明は上記の問題を解消するためになされたもので、
より広い領域に薄膜が生成されるプラズマ発生装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のプラズマ発生装置は、プラズマ発生容器を、試
料台の面に対向する内壁面にくし形の遅波回路を備え、
マイクロ波発振器からのマイクロ波が上記遅波回路に供
給される位置にマイクロ波供給孔を備えた構造とし、マ
イクロ波発振器からのマイクロ波が導波管系を経てプラ
ズマ発生容器に該容器のマイクロ波供給孔から供給され
る構成としたものである。

〔作用〕

このような構成にすることにより、マイクロ波の波長が
短縮され、電界の強弱のピッチが狭くなυ、また、直接
ガス中に放射されるマイクロ波が少なくなり、大部分の
マイクロ波は遅波回路に沿って広がシ、ガス中に放射さ
れるために、マイクロ波が広範囲に伝わり、プラズマ発
生領域が広くなる。

〔実施例〕

第１図、第２図は本発明の一実施例の構成を示す。

図において１２．１３，１４．３０．４０は第５図の同
一符号が示すものと同一または相当するものを示し、１
ａはプラズマ発生容器、ｌｌａはプラズマ発生容器１ａ
の本体部の壁、１５は内壁面の一部領域に設けたくし形
の遅波回路、１６はマイクロ波供給孔、１７はマイクロ
波供給孔１６を真空気密にするための低損物質、２７は
導波管、２８はマイクロ波分岐孔、２９はマイクロ波供
給器である。

ガス導入バイア’１２からガスを導入するとともに、排
気Ａ？イブ１３から排出することによって、壁１１ａに
囲われた気密領域内に低圧のガスを流す。

一方、マイクロ波発振器が発振したマイクロ波は、アイ
ソレータ、パワーモニタ、スタブチューナなどの導波管
系を経て導波管２７に導かれ、マイクロ波分岐孔２８に
分岐されてマイクロ波供給器２９を介してマイクロ波供
給孔１６からプラズマ発生容器ｌａ内に供給される。

容器ｌａ内に供給されたマイクロ波は、遅波回路１５に
よって波長が短縮されるとともに、広がり、広い領域４
０にプラズマが発生し、試料３０の広い面に薄膜が形成
される。

第３図はくし形の遅波回路の一例を示す。この遅波回路
のＴＭモードの電磁界分布は次式で表わされる。

Ｅｘ＝　Ａｅｘｐ（−αｙ＋ｊ（ωｔ−βｚ）〕・・・
・・・（１）、β Ｅ　　＝　　−Ｊ−Ａｅｘｐ［−αｙ＋ｊ（ωを一βｚ
））　　　　　　　　　　　・、−（２）ｙ　　α ’ｘ　＝　　ｊ　　’　Ａｅｘｐ（−αｙ＋ｊ（ωｔ−
βｚ）〕・・・・・・（３）α αは減衰定数、βは位相定数であり、βは次式より求め
られる。

ｔ：歯高、Ｐ：歯のピッチ、ｂ＝歯間隔、ｋ：真空中の
伝搬定数＝２πｆハフ＝　　ｆ：周波数、ε０＝土占０
　”−９ＣＦ／ｍ　〕、μｏ＝４π刈０−７（Ｈ／ｍ：
］３６π （４）式より、歯高ｔ１　ピッチＰ、間隔すを変えると
、βの値が変化することが分かる。βの値が変化するこ
とは電磁界分布が変化することであり、プラズマの発生
状態が変化することになる。

第４図に場所によって歯の歯高と間隔の異なる遅波回路
の一例を示す。

ｂを小さく、あるいはｔを大きくすることにより、マイ
クロ波の波長短縮率を大きくすることができ、ｂの値を
自由空間波長の１／２０とすると、波長が１／１０に短
縮する。ｆ　＝　２４５０■ｈの場合、波長を１２．２
．とすることができる。

マイクロ波供給孔１６を増やすことは、供給孔１個当た
シから供給されるマイクロ波の電力を減少させることに
なり、供給孔１６付近でのスノク−りの発生が減るとい
う利点もある。

第１図、第２図には遅波回路が並列に４列配設され、マ
イクロ波供給孔１６が１列あた９３個設けられた例を示
したが、これらは限定されるものではなく、使用目的に
適した構成を採ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、プラズマ発生領
域を広げることができ、広い面に薄膜を生成できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例の構成を示す説明図
、第３図はくし形の遅波回路の一例を示す説明図、第４
図はくし形の遅波回路の他の例を示す説明図、第５図は
従来のこの種プラズマ発生装置の一例の構成を示す説明
図である。 １ａ・・・プラズマ発生容器、１１ａ・・・壁、１２・
・・ガス導入ノヤイグ、１３・・・排気パイプ、１４・
・・試料台、１５・・・くし形の遅波回路、１６・・・
マイクロ波供給孔、１７・・・低損物質、２７・・・導
波管、２８・・・マイクロ波分岐孔、２９・・・マイク
ロ波供給器、３０・・・試料、４０・・・プラズマ発生
領域。 なお図中同一符号は同一または相当する部分を示す。 特許出願人　　新日本無線株式会社 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマ発生容器内でマイクロ波発振器から導波
   管系を経て供給されるマイクロ波によってプラズマを発
   生するプラズマ発生装置において、ガスを導入するため
   のガス導入パイプとガスを排出するための排気パイプと
   を取付け、内部に試料を載置するための試料台を取付け
   、上記試料台の面に対向する内部壁面に１列または複数
   列のくし形のマイクロ波遅波回路を設け、マイクロ波発
   振器からのマイクロ波が上記遅波回路に供給される各位
   置にマイクロ波供給孔を設けたプラズマ発生容器と、マ
   イクロ波発振器からのマイクロ波を導波管系を経てマイ
   クロ波供給器に導き、このマイクロ波供給器から上記プ
   ラズマ発生容器の上記各マイクロ波供給孔から該プラズ
   マ発生容器内に供給するマイクロ波供給系とを備えたこ
   とを特徴とするプラズマ発生装置。
2. （２）遅波回路の歯の寸法と歯の間の間隔が場所によっ
   て異なることを特徴とする請求項第１項記載のプラズマ
   発生装置。