JPH03120382A - プラズマ処理装置の冷却方法及び同冷却構造 - 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、マイクロ波によるプラズマ発生処理装置の冷
却方法および冷却構造に関するものである。

〔従来の技術〕

マイクロ波を応用したプラズマ発生処理装置として、ス
ロットアンテナからマイクロ波を放射してプラズマを発
生させる方式のものが有る。この方式の技術としては特
開昭６５−１０３０８８号のプラズマ処理装置が公知で
ある。

〔発明が解決しよりとする諌題〕

上記公知技術においては、マイクロ波を放射するスロッ
トアンテナの温度上昇を防止するととＫついて別設の考
慮が為されていないため、該スロットアンテナの昇温に
関する問題が有る。

即ち、プラズマ処理中に、スロットアンテナは高温のプ
ラズマからの放射熱や伝導熱を受ける上に、共振器内に
流れる表面電流のジ島−ル熱が発生するため昇温する。

スロットアンテナが昇温すると熱膨張によって変形し、
マイクロ波の放射特性が変化する。その結果、発生する
プラズマの分布などが変化してプラズマ処理状態が不安
定となる。

このスロットアンテナは、マイクロ波放射特性を良くす
るため厚さ寸法を薄くしなければならないので、該スロ
ットアンテナ自体の形状、寸法を変えて放熱性を高める
ことは困難である。

本発明は上述の事情に＠みて為されたもので、マイクロ
波の放射特性に悪影響を及ぼす虞なく、スロットアンテ
ナの温度上昇を防止し得る。プラズマ処理装置の冷却方
法、及び同じく冷却構造を提供することを目的とする。

（：ｌＩＭを解決するための手段〕 上記の目的を達成するため、本発明に係る冷却方法は、
スロットアンテナを設けている空洞共振室内に冷媒を封
入すると共に、該空洞共振室の壁を冷却する冷却手段を
設ける。

上記の媒体としては、常温で液体の物質を選定するので
あるが、マイクロ波の吸収の少ない物質であることが望
ましい。

また、冷却手段は空洞共振室の壁の全面を冷却するに及
ばない。壁の内面の一部を冷却できれば良い。そして、
この冷却される部分がスロットアンテナの上方に位置し
ていれば好都合である〇上記の冷却方法を容易に実施し
て、その効果を充分く発揮せしめ得るよりにｓ皮した本
発明の冷却構造は、空洞共振室内に常温で液体の不活性
な冷却媒体（冷媒）を封入するとともに、該空洞共振室
の壁の少なくとも一部を冷却するように冷却手段を設け
る。

本発明の構造を実施する場合、上記の冷却手段はスロッ
トアンテナ上方に当たる壁の内面を冷却するように構成
することが望ましい。

〔作用〕

上記の冷却構造を用いて上記の冷却方法を実施すると、 冷媒は、昇温したスロットアンテナによって加熱されて
蒸発し、該スロットアンテナから蒸発潜熱を奪ってこれ
を冷却する。これによって発生した冷媒蒸気は、冷却手
段で冷やされている壁に触れて液化し、該壁に蒸発潜熱
を与える。液化し九冷媒はスロットアンテナに還流し、
この循環を継続してスロットアンテナを継続的に冷却し
、その温度上昇を抑制して該スロットアンテナを一定温
度以下に保たせる。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る冷却構造の１実施例を備えたプラ
ズマ処理装置の断面図である。

プラズマ処理を行う処理室１は、石英板３とスロットア
ンテナ４とを介して空洞共振室２と接している。

前記の処理室１には、排気管５、ガス供給管６が接続さ
れている。

上記の排気管５は図示しない排気処理装置によって処理
室１内を真空に排気する。

また、前記のガス供給管６は処理室１内にグッズマ処理
用のガス（例えば、エツチング用のＣＦ４１ｃｔ２．ま
たはＣＶＤ用の５ｉｎ４）を供給する。

７はステージであって、処理用基板８が載置される。

前記空洞共振室２の壁の一部に（本例ではスロットアン
テナ４の上方に位置せしめて）冷却部９を設けである。

付記矢印の如く、冷却水供給管１０から冷却水を供給し
、冷却水排出管１１から流出されて、空洞共振室２の壁
を冷却している。

１２は導波管であって、図示しないマイクロ波発生源に
接続されておシ・　２．４５ＧＨｚの１イクロ波を空洞
共振室２に供給する。

上記空洞共振室２内に７７素系の不活性液体を封入する
。

本例においては、沸点が数１０℃で、マイクロ波の吸収
の少ないものを用いた。

１３は、空洞共振室２を密閉構造にするために設けた石
英窓であり、１４は安全弁に接続したパイプである。

上記のように構成された冷却構造を備えたプラズマ処理
装置の操作と作用とくついて、次に述べる。

処理室１内にプラズマ処理用ガスを導入し、排気口５か
ら排気し、一定の圧力に保つようＫする。

マイクロ波発生装置から導波管１２を通して空洞共振器
２にマイクロ波を供給して共振させ、スロットアンテナ
４から石英板５を通して電界強度を高めたマイクロ波を
放射する。このマイクロ波によシ処理室１内にプラズマ
が発生し、プラズマ処理ガスがプラズマ化され、基板８
の処理を行うことができる。この時、石英板３の中心部
はプラズマからのイオン、を子の衝撃、放射等によシ数
１００℃の高温になる。この石英板５からの熱およびプ
ラスｉからの放射により、スロットアンテナ４は３００
℃〜４００℃の高温になるので、冷却の方策を講じなけ
ればスロットアンテナ４が熱膨張によって変形し、マイ
クロ波の放射特性が変化する。

本実施例では空洞共振室２の内部に７ツ累系の冷媒（常
温で液体）が封入されているので、この冷媒がスロット
アンテナ４や石英板３の熱によって蒸発し、その際に蒸
発潜熱を奪ってこれらのスロットアンテナ４や石英板３
を効率良く冷却する。

蒸発した冷媒は空洞共振室２の上面に設けられた冷却部
９で冷却されて液体に戻りスロットアンテナ部に戻され
る。本実施例では冷却部９を、スロットアンテナ４の内
で最も高温になる中心部の上方に設け、液体に戻った冷
媒がこの高温部に滴下して供給され効率よく冷却するよ
うにしている。

このようにしてスロットアンテナ４が冷却され、その温
度は数１０℃のレベルに保圧れる。

〔発明の効果〕

本発明の冷却方法によれば、スロットアンテナからマイ
クロ波を放射する方式のプラズマ処理装置において、マ
イクロ波の放射特性を阻害することなくスロットアンテ
ナを効率良く冷却し、該スロットアンテナの放射特性を
安定させることができプラズマ処理が安定して信頼性が
高められる。

また、本発明の冷却構造によれば、上記の発明方法を容
易に実施して、その効果を充分に発揮せしめることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷却構造の１実施例を備えたプラ
ズマ処理装置の断面図である。 １・・・・・・処理室、　２・・・・・・空洞共振室、
　５・・・・・・石英板、　　４・・・・・・スロット
アンテナ、　　７・・・・・・ステージ、　　８・・・
・・・処理用基板、９・・・・・・冷却部、１２・・・
・・・導波管、 １５・・・・・・石英窓。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．空洞共振室にマイクロ波を供給して共振させ、上記
   のマイクロ波をスロットアンテナによって処理室内に放
   射し、該処理室内の基板にプラズマ処理を施す方法にお
   いて、 前記の空洞共振室内に、常温で液体の不活性冷媒を封入
   すると共に、 上記空洞共振室の壁の少なくとも一部を冷却する冷却手
   段を設け、 作動によりて昇温したスロットアンテナにより、前記の
   常温で液体の不活性冷媒を蒸発させて該スロットアンテ
   ナから蒸発潜熱を奪うと共に、 蒸発によって発生した不活性冷媒の蒸気を前記冷却手段
   によって冷却されている壁に触れさせて液化させ、 液化した不活性冷媒をスロットアンテナ近傍に還流させ
   ることを特徴とする、プラズマ処理装置の冷却方法。
2. ２．マイクロ波を供給されて共振する空洞共振室と、上
   記のマイクロ波を処理室内に放射するスロットアンテナ
   とを有するプラズマ処理装置において、 前記空洞共振室内に、常温で液体の不活性冷却媒体が封
   入されており、かつ、 上記空洞共振室の壁の少なくとも一部を冷却する冷却手
   段が設けられていることを特徴とする、プラズマ処理装
   置の冷却構造。
3. ３．前記空洞共振室の壁の少なくとも一部を冷却する冷
   却手段は、該壁の内で前記スロットアンテナの上方に位
   置する箇所を冷却する構造であることを特徴とする、請
   求項２に記載したプラズマ処理装置の冷却構造。