JPH04192325A - マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波導入窓のクリーニング方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、マイクロ波放電によってプラズマを生成して
微細加工や薄膜形成等を行うマイクロ波プラズマ処理装
置に係り、特に、マイクロ波導入窓のクリーニング機構
を備えたマイクロ波プラズマ処理装置に関する。

［従来の技術］ 従来からマイクロ波放電によってプラズマを生成して、
半導体基板などの微細加工を行うエツチング装置や、基
板に薄膜を堆積させるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置等
が知られている。特に、有磁場マイクロ波放電によるプ
ラズマ生成法は、低ガス圧で高密度のプラズマが得られ
るため、広く用いられている。その−例として、特開昭
５５−１４１７２９号公報に記載の装置がある。

この装置を第１４図を参照して説明する。

第１４図（ａ）は、上記装置の断面図である。

第１４図（、ａ　）において、１はマイクロ波放電室、
２は排気手段３を備えた処理室である。

マイクロ波は図示しない発振器から発振された後、図示
しない立体回路と矩形導波管４によりマイクロ波放電室
１内に伝送される。ここで、５はアルミナセラミックス
や石英ガラス等の絶縁物からなるマイクロ波導入窓であ
り、マイクロ波放電室１と矩形波導管４との間の真空封
止を兼ねている。

ガス導入口６より導入されたガスは、マイクロ波放電室
１内に導入されたマイクロ波の電場と、ソレノイドコイ
ル７によりマイクロ波の進行方向に平行に印加された磁
場の相互作用でプラズマ化される８通常、マイクロ波の
発振器として、４５ＧＨｚのマグネロンが用いられるた
め、マイクロ波放電室１内の適当な領域で電子サイクロ
トロン共鳴が起こるような磁束密度（この場合は８７５
ガウス）の磁場が形成される。

イオンビーム引き出し電極８は、通常、３枚の多孔電極
８Ａ、８Ｂ、８Ｃからなる。８Ａは、マイクロ波放電室
と同電位であり、図示しない電源によって、接地電位に
対して２０〜２ｋＶの電位が与えられ、８Ｂは１図示し
ない電源によって、接地電位に対して２０〜−３００■
の電位が与えられる。８Ｃは、接地電位となっている。

このように、イオンビーム引き出し電極８に電位を与え
ると、マイクロ波放電室１内に生成されたプラズマから
、所望のエネルギーを得てイオンビーム９が引き出され
て、処理室２内の試料ホルダ１０上のウェハなどの試料
１１に照射される。

このような装置ではプラズマの生成に熱フィラメントを
使用しないために、アルゴンなどの不活性ガスだけでな
く、フレオンガスや酸素などの活性ガスに対しても寿命
が長いという利点がある。

次に、試料１１が導電性物質の場合を第１４図（ｂ）を
参照して説明する。

第１４図（ｂ）は、試料が導電性物質であるときの導電
性粒子を動きを説明する断面図である。

試料１１が金沢などの導電性物質からなる場合には、同
図（ｂ）に示すように、イオンビーム９によってスパッ
タされた試料１１の導電性粒子１２が、イオンビーム引
き出し電極８の孔を通ってマイクロ波放電室１内に飛び
込み、試料１１と対向する位置に置かれたマイクロ波導
入窓５に付着して導電性薄膜１３を形成する。この結果
、マイクロ波放電室１へ入射すべきマイクロ波が反射さ
れ、遂には放電が停止してしまうという問題がある。

このため、長時間連続で、導電性の試料を処理すること
は困難であり、また、装置内の真空を破ってマイクロ波
導入窓５を頻繁に交換する必要があり、装置の実稼動時
間を著しく減少させる要因となっている。

また、マイクロ波放電によって試料ガスを分解し、基板
上に堆積させて薄膜を形成するマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置においても、形成する薄膜が導電性を有する場合
は、マイクロ波導入窓への導電性薄膜の付着は避けられ
ず、その用途は、実質的には絶縁物薄膜の形成に限られ
ていた。

このように、マイクロ波導入窓への導電性薄膜の付着は
、マイクロ波プラズマ処理装置に原理的に付随する問題
である。

この問題を解決するために、第１５図に示したような手
段が考案されている。

悄１５図において、第１図と同じ部分は同一の参照番号
で示す。第１５図は、特開平１−１１１８７８号公報に
記載されている装置の断面図を示す。

この装置は、マイクロ波導入窓５の真空側の表面を覆い
ながら摺動する帯状の誘電体フィルム１４とローラー１
５とを備え、フィルム１４の導電性薄膜が付着した部分
は、ローラー１５で巻き取られるようになっている。

この装置は、マイクロ波放電領域中に、複雑なローラー
１５の駆動機構を必要とし、また、誘電体フィルム１４
は、プラズマにさらされても不純物ガスを発生しにくい
こと、および、ローラーで巻き取れるほど柔軟であるこ
とが要求され、実現は容易でない。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、従来技術では、被処理物が導電性を有す
る場合に、マイクロ波導入窓への導電性薄膜の付着につ
いて十分配慮されていない。このため、マイクロ波放電
室へ入射すべきマイクロ波電力が反射されて、数時間で
放電停止に至るので。

導電性の試料を処理する場合は、真空を破ってマイクロ
波導入窓を頻繁に交換しなければならないという問題点
がある。

本発明の目的は、マイクロ波導入窓に付着する導電性薄
膜を、プラズマ処理を中断することなく、除去すること
ができるマイクロ波プラズマ処理装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、マイクロ波導入窓の導波管側表面およびマ
イクロ波放電室側表面のいすわか一方に配設される、偏
波格子からなる電極を備えて構成されるマイクロ波プラ
ズマ処理装置により達成できる。

この電極は、マイクロ波の伝送モードに応じ。

−群の直線状あるいは曲線状の細い導体をすだれ状に、
並べた偏波格子でもよい。

さらに、同心円状の一群の導体を用いて構成することも
できる。

［作　用］ 本発明では、マイクロ波導入窓の大気側に、マイクロ波
の導入を妨げない電極を配設して高周波電源を接続する
。

処理時間の経過とともに、マイクロ波導入窓の真空側に
導電性の薄膜が付着して、マイクロ波を徐々に反射し、
プラズマの状態が変化する。このような場合に、上記電
極に高周波電圧を印加すると、高周波の半周期ごとに、
プラズマ中のイオンと電子とが交互に上記マイクロ波導
入窓に入射する。ここで、イオンと電子の質量が異なる
ために、マイクロ波導入窓の前面には、イオンが加速さ
れるイオンシースが形成される。すなわち、上記マイク
ロ波導入窓に付着した導電性薄膜には、プラズマに対し
て負のセルフバイアス電位が誘起される。

その結果、プラズマ中のイオンが高エネルギーを得て、
上記導電性薄膜に衝突するので、上記導電性薄膜はスパ
ッタ除去され、マイクロ波の反射は減少し、プラズマの
状態は元にもどる。

本発明によれば、マイクロ波プラズマ処理装置の真空を
破ることなく、また、処理を停止することなく、マイク
ロ波導入窓をクリーニングすることができるので、導電
性の試料を長時間連続して処理することが可能となり、
装置のメンテナンスサイクルを大幅に延長することがで
きる。

また、本発明では、マイクロ波の伝送モードの電気力線
と略直交する一群の細い導体を、すだれ状に並べて各々
の細い導体を電気的に接続して電極を構成したので、こ
の電極をマイクロ波導入窓に配設しても、この電極には
反射波を形成する電流はほとんど流れず、マイクロ波は
透過することができる。

本発明によれば、マイクロ波透過部全域にわたり、上記
導電性薄膜にプラズマ中のイオンを均一に衝突させるこ
とができ、上記導電性薄膜を均一かつ効果的にスパッタ
除去することができる。

また、本発明では、マイクロ波導入窓の真空側に、マイ
クロ波放電室とは異なった電位を与え得る電極を配設し
、この電極に電源を接続したので、マイクロ波導入窓の
真空側に導電性薄膜が付着すると、上記電極と、直接、
電気的に接触する。

ここで、マイクロ波放電室に対して負の直流電圧、また
は、高周波電圧を上記電極に印加すると、この電極と電
気的に接触している導電性薄膜に、プラズマ中のイオン
を加速して衝突させることができる。その結果、前記導
電性薄膜をスパッタ除去することができる。

さらに、本発明では、上記マイクロ波導入窓の真空側に
、マイクロ波放電室とは電気的に絶縁された電極を２つ
以上配設し、この電極間に電流を流す手段を備えたので
、マイクロ波導入窓の真空側に導電性薄膜が付着すると
、上記電極と直接電気的に接触する。このため、上記電
極間に電流を流すと、導電性薄膜は熱容量が小さいので
、ジュール熱によって加熱され、蒸発除去される。この
方法によっても、装置の真空を破ることなく、また放電
を停止することなく、マイクロ波導入窓をクリーニング
することができる。

［実施例コ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

本発明の第１実施例を第１．２．３図を参照して説明す
る。

本実施例のマイクロ波プラズマ処理装置は、第１４　（
ａ）図に示したマイクロ波プラズマ処理装置と基本的構
成はほぼ同じであるが、マイクロ波導入窓付近の構成は
異なり、ここに特徴がある。

第１（ａ）図は、本実施例のマイクロ波プラズマ処理装
置のマイクロ波導入窓付近の部分拡大断面図である。

第１図（、）において、第１４図と同一の部分は、同じ
符号で示す。

第１図（ａ）において、１はマイクロ波放電室、４は矩
形導波管、５はマイクロ波導入窓、１３は図示しない導
電性の試料の逆スパツタ等によりマイクロ波導入窓５に
付着する導電性薄膜、１６は矩形導波管４によって伝送
される矩形ＴＥ工。モードのマイクロ波、１７はプラズ
マである。

さらに、本実施例では、偏波格子からなる電極である、
マイクロ波を透過するマイクロ波透過電極１８がマイク
ロ波導入窓５の大気側に配設されており、このマイクロ
波透過電極１８に、高周波電源１９が接続されている。

第１図（ｂ）は、第１図（ａ）を矩形導波管４の側から
見たときのマイクロ波透過電極１８の構造と矩形導波管
４の配置示す説明図であり、第１図（ａ）と同一の部分
は同じ符号で示す。

第１図（ｂ）において、２０は矩形ＴＥ１ｏモードのマ
イクロ波の電気力線を示し、２１はマイクロ波透過電極
を構成する細い針金状の導体を示す。

この１体２１の方向は電気力線２０の方向と略直交して
いる。ここで、−群の細い導体２１はマイクロ波の電場
が十分弱い所で各々電気的に接続されている。

次に、本実施例の動作を説明する前に、マイクロ波１６
が、マイクロ波透過電極１８を透過する原理を第２図を
用いて説明する。

第２図は、マイクロ波１６がマイクロ波透過電極１８を
透過する原理を示す作用説明図である。

同図（ａ）は、電極とする直径ｄの針金２２の方向と、
入射波２３の偏波面の方向（電気力線の方向）とが同じ
場合を示し、反射波２４が放射される場合を示す。

同図（ｂ）は、電極とする直径ｄの針金２２の方向と、
入射波２３の偏波面の方向（電気力線の方向）とがほぼ
直角となる場合を示し、透過波２６が透過される場合を
示す。また、矢印４０は、電気力線の方向を示す。

一般に、マイクロ波が導体面に入射すると、導体面での
電場の面内成分ＥｔはＥｔ＝Ｑという境界条件を満たさ
なければならないため、導体面には入射波の電場の面内
成分を打ち消すような電場ができて、そこから反射波が
放射される。すなわち、導体表面の表皮の深さ程度の厚
さの中を、面電流が流れて、反射波が放射される。

一方、第２図（ａ）に示したように、直径ｄの細い針金
２２を間隔りですだれ状に並べた場合でも、間隔りがマ
イクロ波の波長の半分より十分小さく、かつ、ｄが表皮
の深さより十分太いとすれば、針金２２の方向と入射波
２３の偏波面の方向（電気力線の方向）が同しならば、
反射波２４が放射される。これは針金２２の方向に反射
波２４を形成する電流２５が流れるためである。つまり
、この場合は、すだれ状の針金２２はマイクロ波の反射
という意味では導体板と同じ効果をもっている。

しかし、第２図（ｂ）に示したように、針金２２の方向
と、入射波２３の偏波面の方向とが直角になるようにす
ると、反射波はほとんどなくなり、マイクロ波はほとん
ど透過し、透過波２６となる。

第１図に示すマイクロ波透過電極１８は、第２図（ｂ）
に示した原理を応用して考案したものであり、矩形導波
管の基本モードであって、伝送に最もよく使われる矩形
ＴＥ１ｏモードのマイクロ波をほとんど反射することな
く透過させ得る。

次に、本実施例の動作について説明する。

矩形導波管４により矩形ＴＥ１゜モードで伝送され、マ
イクロ波透過電極１８とマイクロ波導入窓５とを透過し
て、マイクロ波放電室に導入されるマイクロ波１６の電
場と、図示しない磁場発生手段によりマイクロ波の入射
方向と平行に印加される磁場との相互作用によって、図
示しないガス導入口からマイクロ波放電室１に導入され
たガスは、電子にサイクロトロン運動を起こさせ、ガス
分子を衝突電離してプラズマ１７を生成する。

図示しないイオンビーム引き出し電極によって、プラズ
マ１７からイオンビームを引き出し、図示しない基板を
処理する。この基板が金属等の導電性物質から成る場合
には、処理時間の経過とともに、この基板からスパッタ
された導電性粒子１２が、図示しないイオンビーム引き
出し電極の孔を通って、マイクロ波放電室１内に飛び込
み、マイクロ波導入窓５の真空側に付着して導電性薄膜
１３となる。導電性薄膜１３が形成され始めると、マイ
クロ波放電室１に入射すべきマイクロ波１６が徐々に反
射されるようになり、プラズマ１７の生成効率が低下す
る。

さらに、処理時間が経過して導電性薄膜１３の厚さが表
皮の深さ程度になると、マイクロ波１６はほとんど反射
され、遂には放電停止に至る。

次に、第３図を用いて、従来のマイクロ波プラズマ処理
装置と、本実施例のマイクロ波プラズマ処理装置とにお
ける、マイクロ波反射電力の時間変化を示す。

一第３図（ａ）は、導電性薄膜のスパッタ除去をしない
場合の反射電力を示し、同図（ｂ）は、導電性薄膜のス
パッタ除去をした場合の反射電力を示すグラフである。

同図は、マイクロ波の入射電力を５００Ｗ一定として、
ステンレス基板に８００ｅＶのアルゴンイオンビームを
照射した場合である。

同図の横軸は時間（分）を示し、縦軸は反射電力（Ｗ）
を示す。

同図（ａ）に示すように、照射開始後３０分程度経過す
ると徐々に反射電力が増加し始め、その後急激に増加し
て（矢印４１）放電が停止した（矢印４２）。

一方、本実施例では、マイクロ波の反射電力が徐々に増
加し始めたら、つまり、同図（ａ）に示す反射電力の急
激な増加（矢印４１）が起こる前に、同図（ｂ）に示す
ように、高周波電源１９から、マイクロ波透過電極１８
に高周波電力を供給する。マイクロ波導入窓５の付近に
は、高密度のプラズマ１７が存在するため、高周波の半
周期毎に、プラズマ１７中のイオンと電子とが交互にマ
イクロ波導入窓５あるいは導電性薄膜１３に入射する。

イオンと電子は質量が異なるために、マイクロ波導入窓
５あるいは導電性薄膜１３の前面には、イオンが加速さ
れるイオンシースが形成される。つまり、導電性薄膜１
３には、プラズマ１７の電位に対して負のセルフバイア
ス電位が誘起される。

その結果、プラズマ中のイオン２７が高エネルギーに加
速されて衝突することにより、導電性薄膜１３は、スパ
ッタ粒子２８となって飛散し、除去される。

同図（ｂ）に示すように、照射開始後６０分経過し１反
射電力が増加した状態で高周波電力（１３，５６ＭＩＩ
ｚ、　１５０Ｗ）を供給すると、１０分程度で導電性薄
膜はスパッタ除去（矢印４３）され、マイクロ波反射電
力は初めの値にもどった。以後、この過程を繰り返すこ
とにより１００時間以上連続処理しても問題は生じなか
った。

なお、導電性薄膜に入射させるイオンのエネルギーは、
投入する高周波電力によって制御できる。

一般に、石英ガラスやアルミナセラミック等のマイクロ
波導入窓を構成する物質は、金属等の導電性物質に比べ
て、スパッタされるしきい値エネルギーが高いので、導
電性薄膜はスパッタされ、マイクロ波導入窓はスパンさ
れないように、イオンのエネルギーを制御できる。この
ようにすると、常時、マイクロ波透過電極に高周波電力
を供給しても、マイクロ波導入窓がスパッタされて不純
物となることはなく、また、マイクロ波の反射、あるい
はプラズマの状態を一定に保つことができる。

上記のように、本実施例のマイクロ波プラズマ処理装置
によれば、マイクロ波導入窓に導電性薄膜が付着して、
マイクロ波が反射され放電状態が変化しても、真空を破
らず、かつ、処理を停止することもなく、導電性薄膜を
スパッタ除去することができるので、試料が導電性を有
する場合でも、長時間の連続処理が可能となり、また、
装置のメンテナンスサイクルを大幅に延長することがで
きる。

（以下　余白） 次に、第４図を用いて本発明の第２実施例を説明する。

本実施例が第１実施例と異なるのは、導波管及びマイク
ロ波の伝送モードと、マイクロ波透過電極の構造であり
、第１図と同一の部分は同じ符号で示す。

第４図（ａ）は、本実施例のマイクロ波プラズマ処理装
置のマイクロ波導入窓付近の部分拡大断面図である。こ
のマイクロ波プラズマ処理装置のマイクロ波放電室１に
接続する導波管は円形導波管２９であり、マイクロ波３
０のモードは、円形導波管の基本モードである円形ＴＥ
工□モードを用いる。

第４図（ｂ）は、第４図（ａ）を円形導波管２９の側か
ら見たときの、マイクロ波透過電極３１の構造と円形導
波管２９の配置示す説明図である。

円形ＴＥ、１モードの電気力線（矢印３２）は曲線であ
る。この場合でも、第２図（ｂ）に示した原理に従って
、電気力線３２とｌ１１８直交するような、−群の細い
導体３３をすだれ状に並べ、各々の細い導体３３を電場
が十分弱い所で、電気的に接続しであるので１円形ＴＥ
、１モートのマイクロ波３０は透過する。

本実施例の動作は第１実施例と同じであり、全く同様の
効果がある。

次に、第５図を用いて本発明の第３実施例を説明する。

本実施例も、第２実施例と同様に、導波管及びマイクロ
波の伝送モードとマイクロ波透過電極の構造を除いて第
１実施例と同じであり、第１図と同一の部分は同じ参照
番号で示した。

第５図（ａ）は、本実施例のマイクロ波プラズマ処理装
置のマイクロ波導入窓付近の部分拡大断面図である。こ
のマイクロ波プラズマ処理装置のマイクロ波放電室１に
接続する導波管は円形導波管２９であり、マイクロ波３
４の伝送モードは円形ＴＭ、エモードを用いる。

第５図（ｂ）は、第５図（ａ）を円形導波管２７の側か
ら見た時の５円形ＴＭｏ□モードに対するマイクロ波透
過電極３５の構造と円形導波管２９の配置示す説明図で
ある。

円形ＴＭｏ、モードの電気力線（矢印３６）は、進行方
向と垂直な平面に射影すると、放射状となる。

この場合も、第２図（ｂ）に示した原理に従って。

電気力線３６と略直交するような同心円状の一群の細い
導体３７をすだれ状に並べて各々の細い導体を電気的に
接続したので、円形Ｔ　Ｍ、、モードのマイクロ波は透
過する。

本実施例の動作も第１実施例と同じであり、全く同様の
効果がある。

なお、以上の３つの実施例は、矩形ＴＥ、。、円形ＴＥ
、１．円形ＴＭ、、の各モードに対するマイクロ波透過
電極を使用したが、矩形導波管、円形導波管の高次のモ
ードに対しても、さらには、同軸線路等によってマイク
ロ波を伝送する場合でも、第２図（ｂ）の原理に従って
構成したマイクロ波透過電極は全て本発明に含まれる。

次に、第６図を用いて本発明の第４実施例を説明する。

第６図は、本実施例のマイクロ波プラズマ処理装置のマ
イクロ波導入窓付近の部分拡大断面図である。

第６図において、第１図と同一の部分は同じ符号で示す
。

本実施例では、これまでの実施例と異なり、マイクロ波
導入窓Ｓの真空側に、マイクロ波放電室１とは異なった
電位を与え得る電極３８をマイクロ波導入窓５に埋め込
み、一部を露出させて配設し、電極３８にマイクロ波放
電室１に対して直流電圧または高周波電圧を与える電源
３９が接続しである。

本実施例では、処理時間の経過に従って付着する導電性
薄膜１３は、電極３８と直接電気的に接触する。従って
、電源３９によって、マイクロ波放電室１に対して負の
直流電圧を、電極３８に印加すると、印加した電圧と、
プラズマ１７のマイクロ波放電室１に対する空間電位の
和に相当するエネルギーで、プラズマ１中のイオン２７
が電極３８と接触している導電性薄膜１３に入射し、導
電性薄膜１３はスパッタ除去される。

また、電源３９によって高周波電圧を印加しても、同様
に、導電性薄膜１３をスパッタ除去することができ、第
１実施例と同様の効果がある。

次に、本発明の第７実施例を第７図を用いて説明する。

第７図は、本実施例のマイクロ波プラズマ処理装置のマ
イクロ波導入窓付近の部分拡大断面図である。

本実施例が第６図に示した第４実施例と異なるのは、第
６図の電極３８の代りに、第１図に示したマイクロ波透
過電極１８を用いていることである。このマイクロ波透
過電極１８によって、導電性薄膜１３と電気的に接触す
る部分が、マイクロ波透過部全域に均一に分布するので
、導電性薄膜１３を均一にスパッタ除去できるという効
果がある。

なお、第７図では、マイクロ波の伝送モードは矩形ＴＥ
工。モードであるが、円形ＴＥ工、モードや円形ＴＭ、
、モードに対しても、それぞれ第４図のマイクロ波透過
電極３１、第５図のマイクロ波透過電極３５を用いれば
良い。

次に、本発明の第６実施例を第８図に用いて説明する。

第８図（ａ）は、本実施例のマイクロ波プラズマ処理装
置のマイクロ波導入窓付近の部分拡大断面図である。

第８図（ｂ）は、第８図（ａ）を導波管４の側から見た
ときの、マイクロ波透過電極４０の構造と導波管４０の
配置示す説明図である。

第８図（ａ）において、第１図と同一の部分は同じ符号
で示した。

本実施例では、マイクロ波導入窓５の真空側に、マイク
ロ波放電室１とは電気的に絶縁された電極４０を２つ以
上、一部が露出するようにしてマイクロ波導入窓５に埋
め込み、電極４０の間に大電流を流し、得る手段４１を
接続した。本実施例でも、処理時間の経過に従って付着
する導電性薄膜１３は電極４０と直接電気的に接触する
ようになっている。

導電性薄膜１３の膜厚が導電性を示す程度まで厚くなっ
た後に、電極４ｏと接触している導電性薄膜１３に電流
を流すと、導電性薄膜１３は熱容量が小さいために、ジ
ュール熱によって容易に加熱され、蒸発粒子４２となっ
て除去される。

本実施例のマイクロ波プラズマ処理装置によっても、真
空を破らずマイクロ波導入窓に付着する導電性薄膜を除
去することができる。また、本実施例特有の効果として
、放電を停止してプラズマが消滅した後でも、マイクロ
波導入窓のクリーニングが行えるという利点がある。

次に、第９図を用いて本発明のさらに他の実施例を説明
する。

第９図は、本実施例の金属イオンビームを発生するイオ
ン源装置の断面図である。

第９図において、第１図と同一の部分は同じ符号で示し
た。１はマイクロ波放電室、５はマイクロ波導入窓、４
は導波管、７はソレノイドコイル、４３はオーブン、４
４は金属またはその化合物などの試料、４５はヒーター
である。さらに、マイクロ波導入窓５の大気側に、第１
図に示したマイクロ波透過電極１８を配設し、高周波電
源１９を接続しである。

マイクロ波放電室１内を真空に排気したあと、オーブン
４３をヒーター４５で加熱し、金属またはその化合物で
ある試料４４を蒸発させる。図示しない発振器によりマ
イクロ波を発振し、導波管４によりマイクロ波放電室１
内にマイクロ波を導入する。ここで、ソレノイドコイル
７によりマイクロ波の進行方向に平行に磁場ががけられ
ており、試料４４の蒸発原子はプラズマ化される。さら
にイオンビーム引き出し電極８に、適当な電圧を与える
ことにより金属のイオンビーム９が引き出される。しか
し、金属蒸気がマイクロ波導入窓５に付着するために、
マイクロ波が徐々に反射されるようになり、イオンビー
ム９が次第に減少してしまう。

この解決策として、本実施例のイオン源装置では、マイ
クロ波透過電極１８に高周波電圧を印加することにより
、第１実施例と同様の原理に従って、マイクロ波導入窓
５をクリーニングすることができる。

本実施例によれば、金属イオンビームを長時間安定に引
き出させるという効果がある。

次に、第１０図を用いて本発明の第８実施例を説明する
。

第１０図は、本実施例のイオンビームミリング装置の断
面図である。

本実施例のイオンビームミリング装置は、第１図に示し
たマイクロ波透過電極１８と高周波電源１９を備えたイ
オンビームミリング装置であって、イオンビーム９によ
って基板１１を微細加工するものである。なお、第１図
および第１４図と同一の部分は同じ符号で示した。

本実施例によれば、処理中にマイクロ波導入窓５をクリ
ーニングできるので、基板１１が金属などの導電性物質
からなる場合でも、長時間連続処理が可能なイオンビー
ムミリング装置を提供できるという効果がある。

次に、第１１図を用いて本発明の第９実施例を説明する
。

第１１図は、本実施例のイオンビームスパッタ装置の断
面図を示す。

本実施例のイオンビームスパッタ装置は、第１図に示し
たマイクロ波透過電極１８と高周波電源１９を備えたイ
オンビームスパッタ装置であって、イオンビーム９をタ
ーゲット４６に照射して、ターゲット４６のスパッタ粒
子４７を基板１１に堆積させて、薄ｖＡ４８を形成する
ものである。なお、第１図および第１４図と同一の部分
は同じ符号で示した。

本実施例によれば、処理中にマイクロ波導入窓５をクリ
ーニングできるので、メンテナンスサイクルの長いイオ
ンビームスパッタ装置を提供できるという効果がある。

次に、第１２図を用いて本発明の第１０実施例を説明す
る。

第１２図は、本実施例のマイクロ波プラズマエツチング
装置の断面図である。

本実施例のマイクロ波プラズマエツチング装置は、第１
図に示したマイクロ波透過電極１８と高周波電ｇ１９を
備えたマイクロ波プラズマエツチング装置であって、真
空容器２中にプラズマ４９を引き出し、基板１１に高周
波電源５０によって高周波バイアスを印加して、基板１
１の微細加工を行うものである。なお、第１図および第
１４図と同一の部分は同じ符号で示した。

本実施例によれば、処理中にマイクロ波導入窓５をクリ
ーニングできるので、メンテナンスサイクルの長いマイ
クロ波プラズマエツチング装置を提供できるという効果
がある。

次に、第１３図を用いて本発明の第１１実施例を説明す
る。

第１３図は、本実施例のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
の断面図である。

本実施例は、第１図に示したマイクロ波透過電極１８と
高周波電源１９を備えたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
であって、第１のガス導入口６から供給されるキャリア
ガスのプラズマ５１中で、第２のガス導入口５２から導
入される原料ガスを分解して基板１１上に薄膜５３を堆
積させるものである。なお、第１図および第１４図と同
一の部分は同じ符号で示した・ 本実施例によれば、処理中にマイクロ波導入窓をクリー
ニングできるので導電性薄膜を長時間連続で形成可能な
マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を提供できるという効果
がある。

［発明の効果］ 本発明によれば、プラズマ中のイオンを加速して衝突さ
せることにより、マイクロ波導入窓に付着する導電性薄
膜をスパッタ除去するので、装置の真空を破らず、かつ
、処理を停止することなくマイクロ波導入窓をクリーニ
ングすることができ、導電性の試料を長時間連続して処
理することが可能となり、装置のメンテナンスサイクル
を大幅に延長できるという効果がある。

また、マイクロ波の伝送モードの電気力線と略直交する
一群の細い導体をすだれ状に並べて、各々の細い導体と
電気的に接続して、マイクロ波が透過する電極を構成し
たので、マイクロ波透過部全域にわたって、均一に導電
性薄膜を除去できるという効果がある。

また、マイクロ波導入窓に付着する導電性薄膜に電流を
流して蒸発除去するので、装置の真空を破らず、かつ、
処理を停止した後でもマイクロ波導入窓をクリーニング
でき、導電性の試料を長時間連続して処理することが可
能となり、装置のメンテナンスサイクルを大幅に延長で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）図は第１実施例のマイクロ波プラズマ処理
装置のマイクロ波導入窓付近の部分拡大断面図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）を矩形導波管の側から見たときの
マイクロ波透過電極の構造と矩形導波管の配置示す説明
図で、第２図はマイクロ波がマイクロ波透過電極を透過
する原理を示す作用説明図、第３図（ａ）は導電性薄膜
のスパッタ除去をしない場合の反射電力を示すグラフ、
第３図（ｂ）は導電性薄膜のスパッタ除去をした場合の
反射電力を示すグラフ、第４図は第２実施例のマイクロ
波プラズマ処理装置のマイクロ波導入窓付近の部分拡大
断面図、第４図（ｂ）は第４図（、）を円形導波管の側
から見たときのマイクロ波透過電極の構造と円形導波管
の配置示す説明図、第５図は（ａ）は第３実施例のマイ
クロ波プラズマ処理装置のマイクロ波導入窓付近の部分
拡大断面図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）を円形導波管
の側から見た時の円形Ｔ　Ｍ。、モードに対するマイク
ロ波透過電極の構造と円形導波管の配置示す説明図、第
６図は第４実施例のマイクロ波プラズマ処理装置のマイ
クロ波導入窓付近の部分拡大断面図、第７図は第５実施
例のマイクロ波プラズマ処理装置のマイクロ波導入窓付
近の部分拡大断面図、第８図（ａ）は第６実施例のマイ
クロ波プラズマ処理装置のマイクロ波導入窓付近の部分
拡大断面図、第８図（ｂ）は第８図（ａ）を導波管の側
から見たときのマイクロ波透過電極の構造と導波管の配
置示す説明図、第９図は第７実施例の金属イオンビーム
を発生するイオン源装置の断面図、第１０図は第８実施
例のイオンビームミリング装置の断面図、第１１図は第
９実施例のイオンビームスパッタ装置の断面図、第１２
図は第１０実施例のマイクロ波プラズマエツチング装置
の断面図、第１３図は第１１実施例のマイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置の断面図、第１４図（ａ）は従来のマイク
ロ波プラズマ処理装置の断面図、第１４図（ｂ）は試料
が導電性物質であるときの導電性粒子の動きを説明する
断面図、第１５図は従来のマイクロ波プラズマ処理装置
の断面図である。 １・・・マイクロ波放電室、４・・・矩形導波管、５・
・・マイクロ波導入窓、１３・・・導電性薄膜、１８゜
３１・・・マイクロ波透過電極、１９・・・高周波電源
、３８．４０・・・電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロ波発振器から発振するマイクロ波を、導波
   管とマイクロ波放電室とを空間的に仕切るマイクロ波導
   入窓を透過させ、透過するマイクロ波の電力を用いてマ
   イクロ波放電室でプラズマを発生させるマイクロ波プラ
   ズマ処理装置において、 上記マイクロ波導入窓の導波管側表面およびマイクロ波
   放電室側表面のいずれか一方に配設される、偏波格子か
   らなる電極を備えて構成されることを特徴とするマイク
   ロ波プラズマ処理装置。 ２、上記電極は、マイクロ波伝送モードの電気力線と略
   直交する一群の直線状の細い導体からなる偏波格子から
   なり、各々の細い導体を電気的に接続してなることを特
   徴とする請求項１記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 ３、上記電極は、マイクロ波伝送モードの電気力線と略
   直交する一群の曲線状の細い導体からなる偏波格子から
   なり、各々の細い導体を電気的に接続してなることを特
   徴とする請求項１記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 ４、上記電極は、矩形導波管の長辺と 略平行に並ぶ一群の直線状の細い導体を備え、各々の細
   い導体は電気的に接続されることを特徴とする請求項２
   記載のマイクロ波プラズマ処理装置。 ５、上記電極は、マイクロ波伝送モードの電気力線と略
   直交し、電気的に接続される同心円状の一群の導体から
   なることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波プラズ
   マ処理装置。 ６、上記マイクロ波導入窓のマイクロ波放電室側表面に
   配設される、マイクロ波を透過する電極は、マイクロ波
   放電室と電気的に絶縁される１または２以上の電極であ
   ることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波プラズマ
   処理装置。 ７、マイクロ波発振器から発振するマイクロ波を、導波
   管とマイクロ波放電室とを空間的に仕切るマイクロ波導
   入窓を透過させ、透過するマイクロ波の電力を用いてマ
   イクロ波放電室でプラズマを発生させるマイクロ波プラ
   ズマ処理装置の、上記マイクロ波導入窓をクリーニング
   する際に、プラズマ中のイオンが上記マイクロ波導入窓
   に照射する電位を、このマイクロ波導入窓に与え、スパ
   ッタを起こさせて、このマイクロ波導入窓をクリーニン
   グすることを特徴とするマイクロ波導入窓のクリーニン
   グ方法。 ８、マイクロ波発振器から発振するマイクロ波を、導波
   管とマイクロ波放電室とを空間的に仕切るマイクロ波導
   入窓を透過させ、透過するマイクロ波の電力を用いてマ
   イクロ波放電室でプラズマを発生させるマイクロ波プラ
   ズマ処理装置の、上記マイクロ波導入窓に付着する薄膜
   を除去し、このマイクロ波導入窓をクリーニングする際
   に、上記薄膜に電流を流し、この薄膜を蒸発除去するこ
   とを特徴とするマイクロ波導入窓のクリーニング方法。 ９、請求項１、２、３、４、５または６記載のマイクロ
   波プラズマ処理装置を備えて構成されることを特徴とす
   るイオン源装置。 １０、請求項１、２、３、４、５または６記載のマイク
   ロ波プラズマ処理装置を備えて構成されることを特徴と
   するイオンビームミリング装置。 １１、請求項１、２、３、４、５または６記載のマイク
   ロ波プラズマ処理装置を備えて構成されることを特徴と
   するイオンビームスパッタ装置。 １２、請求項１、２、３、４、５または６記載のマイク
   ロ波プラズマ処理装置を備えて構成されることを特徴と
   するプラズマエッチング装置。 １３、請求項１、２、３、４、５または６記載のマイク
   ロ波プラズマ処理装置を備えて構成されることを特徴と
   するプラズマＣＶＤ装置。