JPH0613198A - マイクロ波放電反応装置の電極装置 - Google Patents
マイクロ波放電反応装置の電極装置Info
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- JPH0613198A JPH0613198A JP4190039A JP19003992A JPH0613198A JP H0613198 A JPH0613198 A JP H0613198A JP 4190039 A JP4190039 A JP 4190039A JP 19003992 A JP19003992 A JP 19003992A JP H0613198 A JPH0613198 A JP H0613198A
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- B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロ波放電反応装置の電極装置で、マイ
クロ波電源を大きくすることなく、且つ生成されたプラ
ズマの均一性の良好さを損なうことなく、マイクロ波の
利用効率を高める。 【構成】 給電されるマイクロ波と所定寸法関係で形成
された星型でジグザグに折り曲げられた多数の直線状ス
リット部２Ａを有する１本のスリット２を備えた平板状
電極１と、この平板状電極に対して当該スリットの長さ
方向と同方向の磁場を作るように形成された磁気回路５
とにより電極装置を形成する。同軸線路４で電極装置に
所定波長のマイクロ波を給電し、磁気回路の磁界とマイ
クロ波の電界と所定の相互作用によりプラズマを生成
し、基板処理を行う。多数の前記スリット部が放射する
マイクロ波による電界は、その方向が常に同じとなるの
で、その重ね合せ作用で強められる。その結果、マイク
ロ波の利用効率が高くなる。
クロ波電源を大きくすることなく、且つ生成されたプラ
ズマの均一性の良好さを損なうことなく、マイクロ波の
利用効率を高める。 【構成】 給電されるマイクロ波と所定寸法関係で形成
された星型でジグザグに折り曲げられた多数の直線状ス
リット部２Ａを有する１本のスリット２を備えた平板状
電極１と、この平板状電極に対して当該スリットの長さ
方向と同方向の磁場を作るように形成された磁気回路５
とにより電極装置を形成する。同軸線路４で電極装置に
所定波長のマイクロ波を給電し、磁気回路の磁界とマイ
クロ波の電界と所定の相互作用によりプラズマを生成
し、基板処理を行う。多数の前記スリット部が放射する
マイクロ波による電界は、その方向が常に同じとなるの
で、その重ね合せ作用で強められる。その結果、マイク
ロ波の利用効率が高くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波放電反応装
置の電極装置に関し、特にドライエッチング装置、プラ
ズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置、表面改質装置等
に応用するのに適し、マイクロ波の利用効率が高いマイ
クロ波放電反応装置の電極装置に関する。
置の電極装置に関し、特にドライエッチング装置、プラ
ズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置、表面改質装置等
に応用するのに適し、マイクロ波の利用効率が高いマイ
クロ波放電反応装置の電極装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開昭５５−１４１７２９
号公報に開示されるＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）
装置のように、マイクロ波領域の電磁波を利用した放電
反応装置には各種のものが提案されている。
号公報に開示されるＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）
装置のように、マイクロ波領域の電磁波を利用した放電
反応装置には各種のものが提案されている。
【０００３】従来のマイクロ波放電反応装置では、一般
的に、導波管を用いてマイクロ波を放電室に導入する構
造を有していた。導波管は、使用する周波数領域によっ
てその大きさに制限があり、そのため装置設計での寸法
上の制約が大きく、マイクロ波導入用窓の信頼性も十分
ではなかった。
的に、導波管を用いてマイクロ波を放電室に導入する構
造を有していた。導波管は、使用する周波数領域によっ
てその大きさに制限があり、そのため装置設計での寸法
上の制約が大きく、マイクロ波導入用窓の信頼性も十分
ではなかった。
【０００４】またマイクロ波放電反応装置で効率よくプ
ラズマを発生させるためには、放電室に関し、利用する
マイクロ波の波長に依存した寸法上の制約がある。更
に、放電室全域にわたる均一性のよい磁場の発生が困難
となるために、マイクロ波放電反応装置の放電室の寸法
を単純に大きくするだけでは、プラズマが不均一とな
り、大面積の基板の均一性よい処理は困難である。特に
近年では、被処理基板の寸法がますます大きくなり、例
えば直径約３０cm程度の大型基板の均一処理が必要とな
りつつある。従って、大面積基板の処理に適した放電反
応装置の開発が急務となっている。
ラズマを発生させるためには、放電室に関し、利用する
マイクロ波の波長に依存した寸法上の制約がある。更
に、放電室全域にわたる均一性のよい磁場の発生が困難
となるために、マイクロ波放電反応装置の放電室の寸法
を単純に大きくするだけでは、プラズマが不均一とな
り、大面積の基板の均一性よい処理は困難である。特に
近年では、被処理基板の寸法がますます大きくなり、例
えば直径約３０cm程度の大型基板の均一処理が必要とな
りつつある。従って、大面積基板の処理に適した放電反
応装置の開発が急務となっている。
【０００５】以上の観点から大面積基板の処理に適した
放電反応装置を試作した例として、例えば下記の文献、
A.Yonesu et al , " Production of a large-diameter
uniform ECR plasmawith a Lisitano coil" Jpn.J.Ap
pl.Phys.,27(1988)L1746.に記載されるものが存在す
る。この文献による放電反応装置は、マイクロ波の導入
に同軸線路を使用し、多数のスリットを有する円筒状の
電極をマイクロ波放射用アンテナとして用いて大面積基
板の処理を行うように構成される。
放電反応装置を試作した例として、例えば下記の文献、
A.Yonesu et al , " Production of a large-diameter
uniform ECR plasmawith a Lisitano coil" Jpn.J.Ap
pl.Phys.,27(1988)L1746.に記載されるものが存在す
る。この文献による放電反応装置は、マイクロ波の導入
に同軸線路を使用し、多数のスリットを有する円筒状の
電極をマイクロ波放射用アンテナとして用いて大面積基
板の処理を行うように構成される。
【０００６】また特開平１−１５９３７９号公報に開示
されるように、多数のスリットを有する平板状の電極を
アンテナとして用いることで、大面積基板を均一に処理
することも試みられている。
されるように、多数のスリットを有する平板状の電極を
アンテナとして用いることで、大面積基板を均一に処理
することも試みられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のA.Yonesu et al
や特開平１−１５９３７９号によるマイクロ波放電反応
装置では、巨大な空芯コイルを必要とし、実用性が低
く、またマイクロ波電力のの利用効率が低いという問題
を有していた。
や特開平１−１５９３７９号によるマイクロ波放電反応
装置では、巨大な空芯コイルを必要とし、実用性が低
く、またマイクロ波電力のの利用効率が低いという問題
を有していた。
【０００８】そこで、上記従来技術の問題に鑑み、本願
の発明者らは、先に、所定のスリットパターンを有する
平板状の電極と永久磁石とを組み合わせて構成される大
面積プラズマ発生用電極装置を提案した（特願平２−４
００９０４号、平成２年１２月７日出願）。この電極装
置を備えたマイクロ波放電反応装置によれば、所定形態
の平板状スリットアンテナと永久磁石による磁気回路と
の組合せを利用して大面積にわたって均一性のよいプラ
ズマ発生することが可能となった。
の発明者らは、先に、所定のスリットパターンを有する
平板状の電極と永久磁石とを組み合わせて構成される大
面積プラズマ発生用電極装置を提案した（特願平２−４
００９０４号、平成２年１２月７日出願）。この電極装
置を備えたマイクロ波放電反応装置によれば、所定形態
の平板状スリットアンテナと永久磁石による磁気回路と
の組合せを利用して大面積にわたって均一性のよいプラ
ズマ発生することが可能となった。
【０００９】しかし上記電極装置については、マイクロ
波電力の利用効率の向上の観点で、いっそう改善するこ
とが要求されていた。
波電力の利用効率の向上の観点で、いっそう改善するこ
とが要求されていた。
【００１０】本発明の目的は、本願の発明者らが先に発
明したマイクロ波放電反応装置の電極装置の構造を更に
改良するものであり、マイクロ波電源を大きくすること
なく、且つ生成されたプラズマの均一性の良好さを損な
うことなく、マイクロ波の利用効率が良好なマイクロ波
放電反応装置の電極装置を提供することにある。
明したマイクロ波放電反応装置の電極装置の構造を更に
改良するものであり、マイクロ波電源を大きくすること
なく、且つ生成されたプラズマの均一性の良好さを損な
うことなく、マイクロ波の利用効率が良好なマイクロ波
放電反応装置の電極装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロ波
放電反応装置の電極装置は、内部を減圧状態に保持する
機構とガスを導入する機構を備える真空容器と、真空容
器内にマイクロ波を導入してガスをプラズマにするプラ
ズマ発生機構と、このプラズマ発生機構と所定間隔をあ
けて設置される基板保持機構とによって構成されるマイ
クロ波放電反応装置において、プラズマ発生機構に含ま
れる電極装置であり、平板状電極の実質的に半径方向に
形成され且つ平板状電極の円周方向に隣合って配列され
た複数のスリット部を有する全体としては１本のスリッ
トが形成され、給電されるマイクロ波の波長と所定関係
の寸法を有するようにスリットを加工することによっ
て、複数のスリット部のそれぞれから放射されるマイク
ロ波の電界が、平板状電極の前記円周方向において常に
同じ方向を向くように構成される。
放電反応装置の電極装置は、内部を減圧状態に保持する
機構とガスを導入する機構を備える真空容器と、真空容
器内にマイクロ波を導入してガスをプラズマにするプラ
ズマ発生機構と、このプラズマ発生機構と所定間隔をあ
けて設置される基板保持機構とによって構成されるマイ
クロ波放電反応装置において、プラズマ発生機構に含ま
れる電極装置であり、平板状電極の実質的に半径方向に
形成され且つ平板状電極の円周方向に隣合って配列され
た複数のスリット部を有する全体としては１本のスリッ
トが形成され、給電されるマイクロ波の波長と所定関係
の寸法を有するようにスリットを加工することによっ
て、複数のスリット部のそれぞれから放射されるマイク
ロ波の電界が、平板状電極の前記円周方向において常に
同じ方向を向くように構成される。
【００１２】前記の構成において、好ましくは、前記ス
リットは所定の箇所で折り曲げることで複数のスリット
部を形成し、複数のスリット部の配置に基づいてスリッ
トは全体として星型の形状に形成され、スリットにマイ
クロ波が給電されるとスリットでは折曲部が節となった
定在波が生じ、複数のスリット部のそれぞれで１つ以上
の腹を含む定在波が生成される。
リットは所定の箇所で折り曲げることで複数のスリット
部を形成し、複数のスリット部の配置に基づいてスリッ
トは全体として星型の形状に形成され、スリットにマイ
クロ波が給電されるとスリットでは折曲部が節となった
定在波が生じ、複数のスリット部のそれぞれで１つ以上
の腹を含む定在波が生成される。
【００１３】
【作用】本発明によるマイクロ波放電反応装置の電極装
置では、平板状電極と同心円状に配置された複数の永久
磁石からなる磁気回路とから構成され、平板状電極は、
星型であって多数の直線状スリット部を有するスリット
を備える。スリットにマイクロ波を給電するとスリット
で定在波が生じ、この定在波は、スリットの折曲部で節
となり、直線状スリット部で腹が生じる。本発明による
平板状電極のスリットの形状によれば、スリットから放
射されるマイクロ波の電界成分は、各スリット部から放
射されるマイクロ波の電界が、平板状電極の中心点を中
心とする円を想定するとき、当該円の円周方向において
その円周方向に沿った方向で同じ方向になる。このた
め、平板状電極から離れた空間でマイクロ波の電界が重
なり、その強度が高くなる。従って、マイクロ波放電反
応装置内にマイクロ波を効率よく放射する。
置では、平板状電極と同心円状に配置された複数の永久
磁石からなる磁気回路とから構成され、平板状電極は、
星型であって多数の直線状スリット部を有するスリット
を備える。スリットにマイクロ波を給電するとスリット
で定在波が生じ、この定在波は、スリットの折曲部で節
となり、直線状スリット部で腹が生じる。本発明による
平板状電極のスリットの形状によれば、スリットから放
射されるマイクロ波の電界成分は、各スリット部から放
射されるマイクロ波の電界が、平板状電極の中心点を中
心とする円を想定するとき、当該円の円周方向において
その円周方向に沿った方向で同じ方向になる。このた
め、平板状電極から離れた空間でマイクロ波の電界が重
なり、その強度が高くなる。従って、マイクロ波放電反
応装置内にマイクロ波を効率よく放射する。
【００１４】磁気回路の各永久磁石の着磁方向は平板状
電極に対しほぼ垂直とし、且つ隣合う永久磁石の着磁方
向が互いに逆になるように配置する。磁界強度は前記平
板状電極のプラズマが発生する領域でＥＣＲ条件を満た
すように設定される。かかる構成により、平板状電極の
表面に近い領域にプラズマを効率よく且つ均一性よく生
成させることができる。この時のプラズマを発生させる
ためのマイクロ波電力の利用効率は、平板状電極に形成
されたスリットアンテナの構造に依存する。前述のスリ
ットの形状に基づき、小さいマイクロ波電力で高密度の
プラズマを効率よく発生させることができる。
電極に対しほぼ垂直とし、且つ隣合う永久磁石の着磁方
向が互いに逆になるように配置する。磁界強度は前記平
板状電極のプラズマが発生する領域でＥＣＲ条件を満た
すように設定される。かかる構成により、平板状電極の
表面に近い領域にプラズマを効率よく且つ均一性よく生
成させることができる。この時のプラズマを発生させる
ためのマイクロ波電力の利用効率は、平板状電極に形成
されたスリットアンテナの構造に依存する。前述のスリ
ットの形状に基づき、小さいマイクロ波電力で高密度の
プラズマを効率よく発生させることができる。
【００１５】また前記磁気回路による磁界は、前記平板
状電極の近傍の空間にのみ及び、被処理基板を磁界のご
く弱い所に設置することができ、これにより、磁界の形
状に依存しない均一性の良好な表面処理を行うことがで
きる。
状電極の近傍の空間にのみ及び、被処理基板を磁界のご
く弱い所に設置することができ、これにより、磁界の形
状に依存しない均一性の良好な表面処理を行うことがで
きる。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は本発明に係る電極装置の平板状電極
の一実施例を示す正面図、図２は本発明に係る電極装置
を用いたマイクロ波放電反応装置の構成図である。
て説明する。図１は本発明に係る電極装置の平板状電極
の一実施例を示す正面図、図２は本発明に係る電極装置
を用いたマイクロ波放電反応装置の構成図である。
【００１７】先ず、図１を参照して、平板状電極（以下
電極という）１の正面形態を説明する。電極１は金属等
の導電性物質で形成され、例えば円形の平板形状を有す
る。電極１には幅ｄのスリット２が形成される。スリッ
ト２は全体として１本で形成され、その中に多数の直線
部及び折曲部を含む。本実施例で、マイクロ波の供給部
は電極１の中心部３である。１本のスリット２は、形態
上３つの部分に分けられる。長さａを有する直線状部分
のスリット部２Ａは、マイクロ波を放射する作用を有
し、プラズマを生成するためのスリット部分である。多
数（本実施例では３０本）のスリット部２Ａは、円形電
極１の中心部３を基準にして半径Ｒ１，Ｒ２の円を想定
するとき、半径Ｒ１，Ｒ２の２つの同心円で囲まれた領
域において、ジグザグ形状であって連続的に且つほぼ放
射状に配置されている。スリット１の全体的な外観形状
は、この多数のスリット部２Ａで特徴づけられ、星型に
なる。スリット部２Ａの長さａは、使用するマイクロ波
の波長（２．４５GHz の場合は約１２cm）の１／２倍又
は（２ｎ＋１）／２倍（ｎは１以上の整数）に設定され
る。
電極という）１の正面形態を説明する。電極１は金属等
の導電性物質で形成され、例えば円形の平板形状を有す
る。電極１には幅ｄのスリット２が形成される。スリッ
ト２は全体として１本で形成され、その中に多数の直線
部及び折曲部を含む。本実施例で、マイクロ波の供給部
は電極１の中心部３である。１本のスリット２は、形態
上３つの部分に分けられる。長さａを有する直線状部分
のスリット部２Ａは、マイクロ波を放射する作用を有
し、プラズマを生成するためのスリット部分である。多
数（本実施例では３０本）のスリット部２Ａは、円形電
極１の中心部３を基準にして半径Ｒ１，Ｒ２の円を想定
するとき、半径Ｒ１，Ｒ２の２つの同心円で囲まれた領
域において、ジグザグ形状であって連続的に且つほぼ放
射状に配置されている。スリット１の全体的な外観形状
は、この多数のスリット部２Ａで特徴づけられ、星型に
なる。スリット部２Ａの長さａは、使用するマイクロ波
の波長（２．４５GHz の場合は約１２cm）の１／２倍又
は（２ｎ＋１）／２倍（ｎは１以上の整数）に設定され
る。
【００１８】電極１上のスリット部２Ａが形成される領
域は、その配列上、破線で示される如く２つの領域Ｌと
Ｒに分けることができる。２つの領域Ｌ，Ｒの各スリッ
ト部は、スリット部２Ｂ，２Ｃによって接続される。円
形を有する電極１の中心部３がマイクロ波電力の供給部
であるとき、スリット部２Ｂは領域Ｒの各スリット部２
Ａにマイクロ波電力を供給し、スリット部２Ｃは領域Ｌ
の各スリット部２Ａにマイクロ波電力を供給する。
域は、その配列上、破線で示される如く２つの領域Ｌと
Ｒに分けることができる。２つの領域Ｌ，Ｒの各スリッ
ト部は、スリット部２Ｂ，２Ｃによって接続される。円
形を有する電極１の中心部３がマイクロ波電力の供給部
であるとき、スリット部２Ｂは領域Ｒの各スリット部２
Ａにマイクロ波電力を供給し、スリット部２Ｃは領域Ｌ
の各スリット部２Ａにマイクロ波電力を供給する。
【００１９】２Ｄ，２Ｅは、それぞれ、スリット２の端
部である。スリット２の幅ｄは、マイクロ波の波長より
も十分に小さくする。通常、幅ｄは１〜５mmである。具
体的構造に関する数値は、実験的に決定される。実験に
よる構造決定方法は、後で詳述する。
部である。スリット２の幅ｄは、マイクロ波の波長より
も十分に小さくする。通常、幅ｄは１〜５mmである。具
体的構造に関する数値は、実験的に決定される。実験に
よる構造決定方法は、後で詳述する。
【００２０】上記形状を有するスリット２において、各
領域Ｌ，Ｒのスリット部２Ａに所定波長のマイクロ波電
力を供給すると、スリット２の上に定在波が発生する。
電極１におけるマイクロ波の供給部は、前述の如く、中
心部３である。平板状電極１の中心部３は、図２に示す
如く同軸線路４の内部導体４ｂに接続される。
領域Ｌ，Ｒのスリット部２Ａに所定波長のマイクロ波電
力を供給すると、スリット２の上に定在波が発生する。
電極１におけるマイクロ波の供給部は、前述の如く、中
心部３である。平板状電極１の中心部３は、図２に示す
如く同軸線路４の内部導体４ｂに接続される。
【００２１】前述の寸法条件を満たす長さａで各スリッ
ト部２Ａが形成されている場合、前記所定波長のマイク
ロ波電力を供給すると、各スリット部２Ａに、各スリッ
ト部２Ａの両端を節とする定在波が発生する。換言すれ
ば、スリット２の端部２Ｄ，２Ｅが定在波の終端となる
ために、領域Ｌ，Ｒに存在するスリット２の各折曲部に
節が生じるように、定在波が生成される。そして、マイ
クロ波の供給で生成される上記の定在波では、その電界
の方向（振幅が生じる方向）は、領域Ｌ，Ｒのそれぞれ
で、隣合うスリット部２Ａ同士で同じ方向を向いてい
る。すなわち、スリット２の各スリット部２Ａで生じる
定在波の電界成分の生じる方向は、或る時点で見てみる
とる、中心部３を中心とする円を想定するとき、この円
の円周方向においてほぼ円周方向を沿って同じ方向を向
いた状態となる。
ト部２Ａが形成されている場合、前記所定波長のマイク
ロ波電力を供給すると、各スリット部２Ａに、各スリッ
ト部２Ａの両端を節とする定在波が発生する。換言すれ
ば、スリット２の端部２Ｄ，２Ｅが定在波の終端となる
ために、領域Ｌ，Ｒに存在するスリット２の各折曲部に
節が生じるように、定在波が生成される。そして、マイ
クロ波の供給で生成される上記の定在波では、その電界
の方向（振幅が生じる方向）は、領域Ｌ，Ｒのそれぞれ
で、隣合うスリット部２Ａ同士で同じ方向を向いてい
る。すなわち、スリット２の各スリット部２Ａで生じる
定在波の電界成分の生じる方向は、或る時点で見てみる
とる、中心部３を中心とする円を想定するとき、この円
の円周方向においてほぼ円周方向を沿って同じ方向を向
いた状態となる。
【００２２】また領域Ｌでのスリット部２Ａの電界の方
向と領域Ｒでのスリット部２Ａの電界の方向が同じとな
るためには、領域Ｌのスリット部２Ａに供給されるマイ
クロ波の位相と、領域Ｒのスリット部２Ａに供給される
マイクロ波の位相を１／２波長ずらす必要がある。そこ
で、領域Ｌのスリット部２Ａにマイクロ波を供給するス
リット部２Ｃの長さを、領域Ｒのスリット部２Ａにマイ
クロ波を供給するスリット部２Ｂの長さよりも、マイク
ロ波の１／２波長分だけ長くしている。こうして、領域
Ｌのスリット部２Ａに供給されるマイクロ波の位相と、
領域Ｒのスリット部２Ａに供給されるマイクロ波の位相
を１／２波長分だけずらしている。
向と領域Ｒでのスリット部２Ａの電界の方向が同じとな
るためには、領域Ｌのスリット部２Ａに供給されるマイ
クロ波の位相と、領域Ｒのスリット部２Ａに供給される
マイクロ波の位相を１／２波長ずらす必要がある。そこ
で、領域Ｌのスリット部２Ａにマイクロ波を供給するス
リット部２Ｃの長さを、領域Ｒのスリット部２Ａにマイ
クロ波を供給するスリット部２Ｂの長さよりも、マイク
ロ波の１／２波長分だけ長くしている。こうして、領域
Ｌのスリット部２Ａに供給されるマイクロ波の位相と、
領域Ｒのスリット部２Ａに供給されるマイクロ波の位相
を１／２波長分だけずらしている。
【００２３】次に、図３を参照して、スリットにおける
マイクロ波の定在波の発生状態を一般的に詳しく説明す
る。２１はスリット２を直線化してその一部を示したも
の、２２は給電点である。実線の矢印は、給電点２２に
マイクロ波が供給され定在波が発生したとき、定在波の
腹における電界強度が最大になる時点での電界の強度分
布を示す。また点線の矢印は、供給されるマイクロ波の
位相が実線の矢印で示される時点から１８０度ずれた時
点での電界の強度分布を示す。ここでは、説明の便宜
上、２．５波長分のみの定在波を示している。図３に基
づけば、マイクロ波伝送路の両端を節とし、中心部の給
電点２２を腹とした定在波が発生することが明らかであ
る。また、定在波が発生している場合、腹の部分では電
界強度が最大になり、節の部分では電界が存在しないこ
とが明らかである。
マイクロ波の定在波の発生状態を一般的に詳しく説明す
る。２１はスリット２を直線化してその一部を示したも
の、２２は給電点である。実線の矢印は、給電点２２に
マイクロ波が供給され定在波が発生したとき、定在波の
腹における電界強度が最大になる時点での電界の強度分
布を示す。また点線の矢印は、供給されるマイクロ波の
位相が実線の矢印で示される時点から１８０度ずれた時
点での電界の強度分布を示す。ここでは、説明の便宜
上、２．５波長分のみの定在波を示している。図３に基
づけば、マイクロ波伝送路の両端を節とし、中心部の給
電点２２を腹とした定在波が発生することが明らかであ
る。また、定在波が発生している場合、腹の部分では電
界強度が最大になり、節の部分では電界が存在しないこ
とが明らかである。
【００２４】本発明による実施例の場合、定在波の腹と
節の数が多くなるだけで、現象としては同じである。図
３に示される如く、腹における電界の向き（矢印２３で
示される向き）で見てみると隣同士で逆転していること
が分かる。電界の向きを基準にして腹を区別するため、
図３中、各腹にＵとＤの符号を付している。
節の数が多くなるだけで、現象としては同じである。図
３に示される如く、腹における電界の向き（矢印２３で
示される向き）で見てみると隣同士で逆転していること
が分かる。電界の向きを基準にして腹を区別するため、
図３中、各腹にＵとＤの符号を付している。
【００２５】次に、図４を参照して、本実施例の場合に
関し、更に詳しく説明する。マイクロ波の供給点３が腹
Ｕとなる瞬間の場合に関し説明する。星型のスリット２
は、波長の１／２ごとの長さで折れ曲がっているため、
スリット２の各スリット部２Ａの中央部に定在波の腹が
例えば少なくとも１つ生成され、且つこれらの腹は、Ｕ
とＤが隣合って配置される。このように、スリット２を
星型とし、且つ所定の寸法を有するスリット部２Ａを形
成し、さらに領域Ｌ，Ｒで給電するマイクロ波の位相を
所定量ずらすことにより、中心部３を中心とする円を想
定するとき、矢印２３で示す如く、多数のスリット部２
Ａのそれぞれで、円周方向にて同一方向を向いた電界が
生成される。各スリット部２Ａにおける電界方向の一致
関係はどの瞬間にも成立する。なお、前述の通り、領域
Ｒと領域Ｌで電界の方向を一致させるためには、領域Ｌ
に供給されるマイクロ波の位相を、領域Ｒに供給される
マイクロ波に比較し、半波長分ずらす必要がある。
関し、更に詳しく説明する。マイクロ波の供給点３が腹
Ｕとなる瞬間の場合に関し説明する。星型のスリット２
は、波長の１／２ごとの長さで折れ曲がっているため、
スリット２の各スリット部２Ａの中央部に定在波の腹が
例えば少なくとも１つ生成され、且つこれらの腹は、Ｕ
とＤが隣合って配置される。このように、スリット２を
星型とし、且つ所定の寸法を有するスリット部２Ａを形
成し、さらに領域Ｌ，Ｒで給電するマイクロ波の位相を
所定量ずらすことにより、中心部３を中心とする円を想
定するとき、矢印２３で示す如く、多数のスリット部２
Ａのそれぞれで、円周方向にて同一方向を向いた電界が
生成される。各スリット部２Ａにおける電界方向の一致
関係はどの瞬間にも成立する。なお、前述の通り、領域
Ｒと領域Ｌで電界の方向を一致させるためには、領域Ｌ
に供給されるマイクロ波の位相を、領域Ｒに供給される
マイクロ波に比較し、半波長分ずらす必要がある。
【００２６】上記の如く、電極１に形成された星型スリ
ット２によれば、スリット２の各スリット部２Ａに供給
されたマイクロ波によって生成される定在波の電界成分
の方向は、いずれの時点においても、中心部３を中心と
する円の円周に沿った方向ですべて同一の方向に向ける
ことができる。この構成を、マイクロ波を放射するアン
テナとしての観点から見れば、本実施例によるスリット
形態を有する電極１では、多数の直線状スリット部２Ａ
から放射されるマイクロ波の、或る瞬間におけるスリッ
トを横切る電界の方向は、すべて、円周方向において同
一方向を向いている。すなわち平板状アンテナ（平板状
電極１を指す）の放射電界は重ね合され、増強されるこ
とになる。この重ね合せの効果によれば、平板状電極１
において、放電の開始を容易に行い、プラズマ密度の効
率を高め、マイクロ波電力の利用効率を高くすることが
できる。
ット２によれば、スリット２の各スリット部２Ａに供給
されたマイクロ波によって生成される定在波の電界成分
の方向は、いずれの時点においても、中心部３を中心と
する円の円周に沿った方向ですべて同一の方向に向ける
ことができる。この構成を、マイクロ波を放射するアン
テナとしての観点から見れば、本実施例によるスリット
形態を有する電極１では、多数の直線状スリット部２Ａ
から放射されるマイクロ波の、或る瞬間におけるスリッ
トを横切る電界の方向は、すべて、円周方向において同
一方向を向いている。すなわち平板状アンテナ（平板状
電極１を指す）の放射電界は重ね合され、増強されるこ
とになる。この重ね合せの効果によれば、平板状電極１
において、放電の開始を容易に行い、プラズマ密度の効
率を高め、マイクロ波電力の利用効率を高くすることが
できる。
【００２７】最近の半導体製造に使用されるマイクロ波
放電反応装置では、低いガス圧力において、高密度のプ
ラズマを発生させ、高速の表面処理を行うことが要求さ
れる。特にこのようなマイクロ波放電反応装置で、前記
実施例による平板状電極は適している。その理由は、低
圧力の放電を行う場合にはプラズマが平板状電極の前面
の広い範囲に広がるため、前記実施例による電極１を用
いれば、そのスリット形状に基づき、放射されたマイク
ロ波の電界成分の重ね合せの作用で電極から離れた場所
でも強い電界が生じ、この強い電界がプラズマ生成に利
用されるからである。こうして、電極１に供給されたマ
イクロ波の電力の多くの部分を反射させることなく、プ
ラズマ生成に有効に利用できる。
放電反応装置では、低いガス圧力において、高密度のプ
ラズマを発生させ、高速の表面処理を行うことが要求さ
れる。特にこのようなマイクロ波放電反応装置で、前記
実施例による平板状電極は適している。その理由は、低
圧力の放電を行う場合にはプラズマが平板状電極の前面
の広い範囲に広がるため、前記実施例による電極１を用
いれば、そのスリット形状に基づき、放射されたマイク
ロ波の電界成分の重ね合せの作用で電極から離れた場所
でも強い電界が生じ、この強い電界がプラズマ生成に利
用されるからである。こうして、電極１に供給されたマ
イクロ波の電力の多くの部分を反射させることなく、プ
ラズマ生成に有効に利用できる。
【００２８】上記の電極１の構成において、マイクロ波
の供給部は中心部３に限定されず、必要に応じて任意に
変更することができる。
の供給部は中心部３に限定されず、必要に応じて任意に
変更することができる。
【００２９】次に図２を参照して、前述の平板状電極１
を使用しマイクロ波放電反応装置の実施例について説明
する。
を使用しマイクロ波放電反応装置の実施例について説明
する。
【００３０】図１において、１は平板状電極、５は同心
円の位置に配置された複数の円筒状（又はリング状）の
永久磁石からなる磁気回路、６は複数の永久磁石を取り
付けた裏板、７は平板状電極１と裏板５を一定の大きさ
の密閉空間９を維持して固定するためのリング状スペー
サである。以上の要素によって、電極装置が構成され
る。更に電極装置は、マイクロ波給電機構が付加され、
プラズマ発生機構として構成される。前記空間９の大き
さは、後述されるように、実験的に決定される。通常
は、平板状電極１の表面に一定の強さの磁界を発生させ
る必要上あまり大きくすることはできず、１〜１０mmの
間隔が望ましい。
円の位置に配置された複数の円筒状（又はリング状）の
永久磁石からなる磁気回路、６は複数の永久磁石を取り
付けた裏板、７は平板状電極１と裏板５を一定の大きさ
の密閉空間９を維持して固定するためのリング状スペー
サである。以上の要素によって、電極装置が構成され
る。更に電極装置は、マイクロ波給電機構が付加され、
プラズマ発生機構として構成される。前記空間９の大き
さは、後述されるように、実験的に決定される。通常
は、平板状電極１の表面に一定の強さの磁界を発生させ
る必要上あまり大きくすることはできず、１〜１０mmの
間隔が望ましい。
【００３１】上記電極装置にマイクロ波を供給する機構
は同軸線路４である。同軸線路４は外部導体４ａと内部
導体４ｂから形成される。外部導体４ａは裏板６の中央
部に形成された孔に接続され、内部導体４ｂは平板状電
極１の中央部に接続される。同軸線路４の電極装置側
で、外部導体４ａと内部導体４ｂの間には同軸窓８が設
けられる。この同軸窓８により真空封止が行われる。同
軸線路４の外部導体４ａは、真空容器１０の壁部に接続
され、更に外部に引き出される。こうして同軸線路４
は、真空容器１０の外側に引き出され、マイクロ波電源
からマイクロ波電力を導くための矩形導波管１１に接続
される。矩形導波管１１と同軸線路４との接続部には、
同軸導波管変換器１２が設置される。
は同軸線路４である。同軸線路４は外部導体４ａと内部
導体４ｂから形成される。外部導体４ａは裏板６の中央
部に形成された孔に接続され、内部導体４ｂは平板状電
極１の中央部に接続される。同軸線路４の電極装置側
で、外部導体４ａと内部導体４ｂの間には同軸窓８が設
けられる。この同軸窓８により真空封止が行われる。同
軸線路４の外部導体４ａは、真空容器１０の壁部に接続
され、更に外部に引き出される。こうして同軸線路４
は、真空容器１０の外側に引き出され、マイクロ波電源
からマイクロ波電力を導くための矩形導波管１１に接続
される。矩形導波管１１と同軸線路４との接続部には、
同軸導波管変換器１２が設置される。
【００３２】同心円の位置に配置される複数の永久磁石
から構成される磁気回路５は、平板状電極１に対して、
前述の如く所定の空間を介在させて、一定の距離をあけ
て裏板６に固定される。裏板６は導電性の板材であっ
て、接地電位に保持される。磁気回路５を構成する例え
ば３つの永久磁石は、それぞれ円筒形（軸方向の長さが
比較的に短い）の形状を有しているが、相互に径が異な
り、且つ同心円として配置される。また円筒形の各永久
磁石は、端面にＮ又はＳの極性が与えられる。そして、
３つの永久磁石の極性の配置は、交互に反転される。例
えば、裏板６に当接する端面において、最も径の小さい
永久磁石の極性がＳ、中間の径の永久磁石の極性がＮ、
最も径の大きい永久磁石の極性がＳとして配置される。
このような配置に従えば、中間位置に存在する永久磁石
の端面から、内側及び外側の永久磁石のそれぞれの端面
に向かって磁力線が形成される。この結果、平板状電極
１の表面には、比較的に表面に近い空間でほぼ垂直の磁
力線の分布が形成される。
から構成される磁気回路５は、平板状電極１に対して、
前述の如く所定の空間を介在させて、一定の距離をあけ
て裏板６に固定される。裏板６は導電性の板材であっ
て、接地電位に保持される。磁気回路５を構成する例え
ば３つの永久磁石は、それぞれ円筒形（軸方向の長さが
比較的に短い）の形状を有しているが、相互に径が異な
り、且つ同心円として配置される。また円筒形の各永久
磁石は、端面にＮ又はＳの極性が与えられる。そして、
３つの永久磁石の極性の配置は、交互に反転される。例
えば、裏板６に当接する端面において、最も径の小さい
永久磁石の極性がＳ、中間の径の永久磁石の極性がＮ、
最も径の大きい永久磁石の極性がＳとして配置される。
このような配置に従えば、中間位置に存在する永久磁石
の端面から、内側及び外側の永久磁石のそれぞれの端面
に向かって磁力線が形成される。この結果、平板状電極
１の表面には、比較的に表面に近い空間でほぼ垂直の磁
力線の分布が形成される。
【００３３】なお、図２で示された電極装置及びマイク
ロ波給電装置の構成は概念的なものであり、具体的な同
軸線路の結合構造及び磁気回路の取付け構造に基づき、
作用が等価である任意の構造を採用することができる。
ロ波給電装置の構成は概念的なものであり、具体的な同
軸線路の結合構造及び磁気回路の取付け構造に基づき、
作用が等価である任意の構造を採用することができる。
【００３４】また平板状電極１に対面させた位置に基板
ホルダ１３が配置される。基板ホルダ１３は絶縁物１４
を介して真空容器１０の壁部に固定される。従って基板
ホルダは浮遊電位に保持される。なお基板ホルダ１３に
ついては、図示しない電源を用いて直流又は高周波等の
バイアス電圧を印加するように構成することもできる。
基板ホルダ１３には被処理基板１５が設置される。被処
理基板１５は、平板状電極１に対して平行になるように
配置される。１６は排気ポートである。排気装置の図示
は省略されている。
ホルダ１３が配置される。基板ホルダ１３は絶縁物１４
を介して真空容器１０の壁部に固定される。従って基板
ホルダは浮遊電位に保持される。なお基板ホルダ１３に
ついては、図示しない電源を用いて直流又は高周波等の
バイアス電圧を印加するように構成することもできる。
基板ホルダ１３には被処理基板１５が設置される。被処
理基板１５は、平板状電極１に対して平行になるように
配置される。１６は排気ポートである。排気装置の図示
は省略されている。
【００３５】図２に示されたマイクロ波放電反応装置に
おける動作は、次の通りである。先ず真空容器１０の内
部を、外部に配置した真空ポンプを作動させ排気ポート
１６を介して排気を行い。所定の圧力まで低減する。そ
の後、図示しないガス導入機構を用いて、放電反応に使
用するガスを所定の圧力まで導入する。被処理基板１５
は、図示しないロボット搬入機構で真空容器１０内に搬
入され、基板ホルダ１３に設置される。なお、基板ホル
ダ１３については、図示しない電源を用いて直流又は高
周波等のバイアス電圧を印加するように構成することも
できる。
おける動作は、次の通りである。先ず真空容器１０の内
部を、外部に配置した真空ポンプを作動させ排気ポート
１６を介して排気を行い。所定の圧力まで低減する。そ
の後、図示しないガス導入機構を用いて、放電反応に使
用するガスを所定の圧力まで導入する。被処理基板１５
は、図示しないロボット搬入機構で真空容器１０内に搬
入され、基板ホルダ１３に設置される。なお、基板ホル
ダ１３については、図示しない電源を用いて直流又は高
周波等のバイアス電圧を印加するように構成することも
できる。
【００３６】次には、図示しないマイクロ波電源から、
矩形導波管１１、同軸導波管変換器１２、同軸線路４を
通して平板状電極１にマイクロ波電力が供給される。こ
の結果、マイクロ波による電界と磁気回路５による磁界
で、平板状電極１と基板ホルダ１３との間の空間にプラ
ズマが発生し、被処理基板１５の表面に放電反応を起こ
すことができる。この場合において、磁気回路５による
磁界の強度が、平板状電極１の表面より外側で、離れた
領域で、供給されるマイクロ波の周波数に対する電子サ
イクロトロン共鳴の条件を満たしていれば、プラズマの
発生効率を非常に高いものとすることができる。
矩形導波管１１、同軸導波管変換器１２、同軸線路４を
通して平板状電極１にマイクロ波電力が供給される。こ
の結果、マイクロ波による電界と磁気回路５による磁界
で、平板状電極１と基板ホルダ１３との間の空間にプラ
ズマが発生し、被処理基板１５の表面に放電反応を起こ
すことができる。この場合において、磁気回路５による
磁界の強度が、平板状電極１の表面より外側で、離れた
領域で、供給されるマイクロ波の周波数に対する電子サ
イクロトロン共鳴の条件を満たしていれば、プラズマの
発生効率を非常に高いものとすることができる。
【００３７】次に、実験に基づく平板状電極（以下では
平板状アンテナと記す）１の構造決定方法について説明
する。上記のマイクロ波放電反応装置では、平板状電極
１すなわち平板状アンテナそのものの電磁波の放射特性
は非常に重要である。一般的議論として、平板状アンテ
ナの放射特性が悪い場合には、従来、チューナによる整
合によってマイクロ波電源への反射波を非常に小さくす
ることができる。しかし、この整合はチューナから平板
状アンテナ側を見た場合の全体を負荷として考えた場合
の整合であり、平板状アンテナからの電磁波の放射効率
は必ずしも向上しない。従って、電力を大きくしても、
給電されるマイクロ波電力を大きくしても、生成される
プラズマの密度は上昇せず、反対にチューナと平板状ア
ンテナとの間に定在波が発生し、これが原因で同軸線路
４が発熱し、熱に弱い真空封止用の同軸窓８が破損する
こともあった。
平板状アンテナと記す）１の構造決定方法について説明
する。上記のマイクロ波放電反応装置では、平板状電極
１すなわち平板状アンテナそのものの電磁波の放射特性
は非常に重要である。一般的議論として、平板状アンテ
ナの放射特性が悪い場合には、従来、チューナによる整
合によってマイクロ波電源への反射波を非常に小さくす
ることができる。しかし、この整合はチューナから平板
状アンテナ側を見た場合の全体を負荷として考えた場合
の整合であり、平板状アンテナからの電磁波の放射効率
は必ずしも向上しない。従って、電力を大きくしても、
給電されるマイクロ波電力を大きくしても、生成される
プラズマの密度は上昇せず、反対にチューナと平板状ア
ンテナとの間に定在波が発生し、これが原因で同軸線路
４が発熱し、熱に弱い真空封止用の同軸窓８が破損する
こともあった。
【００３８】上記の問題を解決するため、本発明では、
ネットワークアナライザで利用し、平板状アンテナ１の
特性を実験的に調整し、使用するマイクロ波の周波数に
適合するアンテナを作製するようにした。すなわち、使
用するマイクロ波周波数に対してアンテナの電圧定在波
比が最低となるようにスリット２の幅ｄ、及び平板状ア
ンテナ１と裏板６との隙間の距離を調整する。通常、プ
ラズマは電磁波のよい吸収体であるため、この調整は平
板状アンテナ１を自由空間に向けて行うことができる。
ただし、平板状アンテナ１の表面に、金属のスパッタリ
ングを防ぐ目的で、誘電体（石英等）の板を置いたり、
表面被覆を行う場合には、その状態でアンテナの特性を
定める必要がある。こうして、上記の如く、実験的なア
ンテナ形状の調整によって、平板状アンテナ１の電磁波
の放射効率が向上し、プラズマの高密度化と、電極装置
又は本装置を備えるマイクロ波放電反応装置としての信
頼性の向上を達成できる。
ネットワークアナライザで利用し、平板状アンテナ１の
特性を実験的に調整し、使用するマイクロ波の周波数に
適合するアンテナを作製するようにした。すなわち、使
用するマイクロ波周波数に対してアンテナの電圧定在波
比が最低となるようにスリット２の幅ｄ、及び平板状ア
ンテナ１と裏板６との隙間の距離を調整する。通常、プ
ラズマは電磁波のよい吸収体であるため、この調整は平
板状アンテナ１を自由空間に向けて行うことができる。
ただし、平板状アンテナ１の表面に、金属のスパッタリ
ングを防ぐ目的で、誘電体（石英等）の板を置いたり、
表面被覆を行う場合には、その状態でアンテナの特性を
定める必要がある。こうして、上記の如く、実験的なア
ンテナ形状の調整によって、平板状アンテナ１の電磁波
の放射効率が向上し、プラズマの高密度化と、電極装置
又は本装置を備えるマイクロ波放電反応装置としての信
頼性の向上を達成できる。
【００３９】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、放電反応室を形成する真空容器で使用される電極
装置であり、この電極装置に設けられる平板状電極を、
マイクロ波の波長との関係で決定される所定の寸法及び
配置を有し且つ多数の直線状スリット部を有する星型ス
リットを備えるように形成したため、多数の直線状スリ
ット部から放射されるマイクロ波の電界の方向が常に同
じ方向となり、マイクロ波の電界強度が強められる。す
なわち、平板状電極の放射電界は重ね合されて増強され
るので、プラズマ生成に利用する場合、プラズマ密度の
効率を高め、マイクロ波電力の利用効率を高くすること
ができる。
れば、放電反応室を形成する真空容器で使用される電極
装置であり、この電極装置に設けられる平板状電極を、
マイクロ波の波長との関係で決定される所定の寸法及び
配置を有し且つ多数の直線状スリット部を有する星型ス
リットを備えるように形成したため、多数の直線状スリ
ット部から放射されるマイクロ波の電界の方向が常に同
じ方向となり、マイクロ波の電界強度が強められる。す
なわち、平板状電極の放射電界は重ね合されて増強され
るので、プラズマ生成に利用する場合、プラズマ密度の
効率を高め、マイクロ波電力の利用効率を高くすること
ができる。
【００４０】また電極装置では、前記平板状電極に更に
多数の直線状スリット部の長さ方向とほぼ同一方向の磁
場を発生する磁気回路が付設され、同軸線路で平板状電
極にマイクロ波を給電すると、平板状電極と磁気回路の
相互作用により処理ガスをプラズマ化することができ
る。この電極装置をマイクロ波放電反応装置に利用すれ
ば、プラズマの高密度化を容易に達成することができ、
従来の装置に比較し格段に速い処理速度を達成すること
ができる。
多数の直線状スリット部の長さ方向とほぼ同一方向の磁
場を発生する磁気回路が付設され、同軸線路で平板状電
極にマイクロ波を給電すると、平板状電極と磁気回路の
相互作用により処理ガスをプラズマ化することができ
る。この電極装置をマイクロ波放電反応装置に利用すれ
ば、プラズマの高密度化を容易に達成することができ、
従来の装置に比較し格段に速い処理速度を達成すること
ができる。
【００４１】更に、電極装置及びマイクロ波放電反応装
置を簡単な構成で小型且つ安価に作製することができ、
均一性の良好なプラズマを生成し、且つその生成効率も
良好であり、大きな面積を有する基板に対して均一な処
理を行うことができ、実用性の高いものである。
置を簡単な構成で小型且つ安価に作製することができ、
均一性の良好なプラズマを生成し、且つその生成効率も
良好であり、大きな面積を有する基板に対して均一な処
理を行うことができ、実用性の高いものである。
【図１】本発明に係る平板状電極の実施例を示す正面図
である。
である。
【図２】本発明に係る平板状電極を適用したマイクロ波
放電反応装置の実施例を示す縦断面図である。
放電反応装置の実施例を示す縦断面図である。
【図３】直線状スリットで生じる定常波の状態及び電界
の方向を示す説明図である。
の方向を示す説明図である。
【図４】平板状電極の各スリット部における定常波の発
生状態及び電界の方向を示す平面図である。
生状態及び電界の方向を示す平面図である。
１ 平板状電極 ２ スリット ３ マイクロ波電力の供給部 ４ 同軸線路 ５ 磁気回路 ６ 裏板 １０ 真空容器 １１ 矩形導波管 １２ 同軸導波管変換器 １３ 基板ホルダ １５ 基板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年２月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】前述の寸法条件を満たす長さａで各スリッ
ト部２Ａが形成されている場合、前記所定波長のマイク
ロ波電力を供給すると、各スリット部２Ａに、各スリッ
ト部２Ａの両端を節とする定在波が発生する。換言すれ
ば、スリット２の端部２Ｄ，２Ｅが定在波の終端となる
ために、領域Ｌ，Ｒに存在するスリット２の各折曲部に
節が生じるように、定在波が生成される。そして、マイ
クロ波の供給で生成される上記の定在波では、その電界
の方向（振幅が生じる方向）は、領域Ｌ，Ｒのそれぞれ
で、隣合うスリット部２Ａ同士で同じ方向を向いてい
る。すなわち、スリット２の各スリット部２Ａで生じる
定在波の電界成分の生じる方向は、或る時点で見てみる
と、中心部３を中心とする円を想定するとき、この円の
円周方向においてほぼ円周方向を沿って同じ方向を向い
た状態となる。
ト部２Ａが形成されている場合、前記所定波長のマイク
ロ波電力を供給すると、各スリット部２Ａに、各スリッ
ト部２Ａの両端を節とする定在波が発生する。換言すれ
ば、スリット２の端部２Ｄ，２Ｅが定在波の終端となる
ために、領域Ｌ，Ｒに存在するスリット２の各折曲部に
節が生じるように、定在波が生成される。そして、マイ
クロ波の供給で生成される上記の定在波では、その電界
の方向（振幅が生じる方向）は、領域Ｌ，Ｒのそれぞれ
で、隣合うスリット部２Ａ同士で同じ方向を向いてい
る。すなわち、スリット２の各スリット部２Ａで生じる
定在波の電界成分の生じる方向は、或る時点で見てみる
と、中心部３を中心とする円を想定するとき、この円の
円周方向においてほぼ円周方向を沿って同じ方向を向い
た状態となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】図２において、１は平板状電極、５は同心
円の位置に配置された複数の円筒状（又はリング状）の
永久磁石からなる磁気回路、６は複数の永久磁石を取り
付けた裏板、７は平板状電極１と裏板５を一定の大きさ
の密閉空間９を維持して固定するためのリング状スペー
サである。以上の要素によって、電極装置が構成され
る。更に電極装置は、マイクロ波給電機構が付加され、
プラズマ発生機構として構成される。前記空間９の大き
さは、後述されるように、実験的に決定される。通常
は、平板状電極１の表面に一定の強さの磁界を発生させ
る必要上あまり大きくすることはできず、１〜１０mmの
間隔が望ましい。
円の位置に配置された複数の円筒状（又はリング状）の
永久磁石からなる磁気回路、６は複数の永久磁石を取り
付けた裏板、７は平板状電極１と裏板５を一定の大きさ
の密閉空間９を維持して固定するためのリング状スペー
サである。以上の要素によって、電極装置が構成され
る。更に電極装置は、マイクロ波給電機構が付加され、
プラズマ発生機構として構成される。前記空間９の大き
さは、後述されるように、実験的に決定される。通常
は、平板状電極１の表面に一定の強さの磁界を発生させ
る必要上あまり大きくすることはできず、１〜１０mmの
間隔が望ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】また平板状電極１に対面させた位置に基板
ホルダ１３が配置される。基板ホルダ１３は絶縁物１４
を介して真空容器１０の壁部に固定される。従って基板
ホルダは浮遊電位に保持される。なお基板ホルダ１３に
ついては、図示しない電源を用いて直流又は高周波等の
バイアス電圧を印加するように構成することもできる。
基板ホルダ１３には被処理基板１５が設置される。被処
理基板１５は、平板状電極１に対向して平行になるよう
に配置される。１６は排気ポートである。排気装置の図
示は省略されている。
ホルダ１３が配置される。基板ホルダ１３は絶縁物１４
を介して真空容器１０の壁部に固定される。従って基板
ホルダは浮遊電位に保持される。なお基板ホルダ１３に
ついては、図示しない電源を用いて直流又は高周波等の
バイアス電圧を印加するように構成することもできる。
基板ホルダ１３には被処理基板１５が設置される。被処
理基板１５は、平板状電極１に対向して平行になるよう
に配置される。１６は排気ポートである。排気装置の図
示は省略されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】次に、実験に基づく平板状電極（以下では
平板状アンテナと記す）１の構造決定方法について説明
する。上記のマイクロ波放電反応装置では、平板状電極
１すなわち平板状アンテナそのものの電磁波の放射特性
は非常に重要である。一般的議論として、平板状アンテ
ナの放射特性が悪い場合には、従来、チューナによる整
合によってマイクロ波電源への反射波を非常に小さくす
ることができる。しかし、この整合はチューナから平板
状アンテナ側を見た場合の全体を負荷として考えた場合
の整合であり、平板状アンテナからの電磁波の放射効率
は必ずしも向上しない。従って、電力を大きくして、給
電されるマイクロ波電力を大きくしても、生成されるプ
ラズマの密度は上昇せず、反対にチューナと平板状アン
テナとの間に定在波が発生し、これが原因で同軸線路４
が発熱し、熱に弱い真空封止用の同軸窓８が破損するこ
ともあった。
平板状アンテナと記す）１の構造決定方法について説明
する。上記のマイクロ波放電反応装置では、平板状電極
１すなわち平板状アンテナそのものの電磁波の放射特性
は非常に重要である。一般的議論として、平板状アンテ
ナの放射特性が悪い場合には、従来、チューナによる整
合によってマイクロ波電源への反射波を非常に小さくす
ることができる。しかし、この整合はチューナから平板
状アンテナ側を見た場合の全体を負荷として考えた場合
の整合であり、平板状アンテナからの電磁波の放射効率
は必ずしも向上しない。従って、電力を大きくして、給
電されるマイクロ波電力を大きくしても、生成されるプ
ラズマの密度は上昇せず、反対にチューナと平板状アン
テナとの間に定在波が発生し、これが原因で同軸線路４
が発熱し、熱に弱い真空封止用の同軸窓８が破損するこ
ともあった。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】上記の問題を解決するため、本発明では、
ネットワークアナライザを利用し、平板状アンテナ１の
特性を実験的に調整し、使用するマイクロ波の周波数に
適合するアンテナを作製するようにした。すなわち、使
用するマイクロ波周波数に対してアンテナの電圧定在波
比が最低となるようにスリット２の幅ｄ、及び平板状ア
ンテナ１と裏板６との隙間の距離を調整する。通常、プ
ラズマは電磁波のよい吸収体であるため、この調整は平
板状アンテナ１を自由空間に向けて行うことができる。
ただし、平板状アンテナ１の表面に、金属のスパッタリ
ングを防ぐ目的で、誘電体（石英等）の板を置いたり、
表面被覆を行う場合には、その状態でアンテナの特性を
定める必要がある。こうして、上記の如く、実験的なア
ンテナ形状の調整によって、平板状アンテナ１の電磁波
の放射効率が向上し、プラズマの高密度化と、電極装置
又は本装置を備えるマイクロ波放電反応装置としての信
頼性の向上を達成できる。
ネットワークアナライザを利用し、平板状アンテナ１の
特性を実験的に調整し、使用するマイクロ波の周波数に
適合するアンテナを作製するようにした。すなわち、使
用するマイクロ波周波数に対してアンテナの電圧定在波
比が最低となるようにスリット２の幅ｄ、及び平板状ア
ンテナ１と裏板６との隙間の距離を調整する。通常、プ
ラズマは電磁波のよい吸収体であるため、この調整は平
板状アンテナ１を自由空間に向けて行うことができる。
ただし、平板状アンテナ１の表面に、金属のスパッタリ
ングを防ぐ目的で、誘電体（石英等）の板を置いたり、
表面被覆を行う場合には、その状態でアンテナの特性を
定める必要がある。こうして、上記の如く、実験的なア
ンテナ形状の調整によって、平板状アンテナ１の電磁波
の放射効率が向上し、プラズマの高密度化と、電極装置
又は本装置を備えるマイクロ波放電反応装置としての信
頼性の向上を達成できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ 8518−4Ｍ (72)発明者 飯塚 哲 宮城県仙台市太白区郡山６丁目５−10− 201 (72)発明者 中川 行人 東京都府中市四谷５丁目８番１号 日電ア ネルバ株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 内部を減圧状態に保持する機構とガスを
導入する機構を備える真空容器と、前記真空容器内にマ
イクロ波を導入して前記ガスをプラズマにするプラズマ
発生機構と、このプラズマ発生機構と所定間隔をあけて
設置される基板保持機構とによって構成されるマイクロ
波放電反応装置において、前記プラズマ発生機構に含ま
れる電極装置であり、平板状電極の実質的に半径方向に
形成され且つ前記平板状電極の円周方向に隣合って配列
された複数のスリット部を有する全体としては１本のス
リットが形成され、前記複数のスリット部のそれぞれか
ら放射されるマイクロ波の電界が、前記平板状電極の円
周方向において常に同じ方向を向くことを特徴とするマ
イクロ波放電反応装置の電極装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のマイクロ波放電反応装置
の電極装置において、前記スリットを折り曲げることに
より前記複数のスリット部が形成され、前記複数のスリ
ット部の配置により前記スリットは全体として星型の形
状に形成され、前記スリットにマイクロ波が給電される
と、前記スリットでは折曲部が節となった定在波が生
じ、前記スリット部のそれぞれで１つ以上の腹を含む定
在波が生成されることを特徴とするマイクロ波放電反応
装置の電極装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4190039A JPH0719674B2 (ja) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | マイクロ波放電反応装置の電極装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4190039A JPH0719674B2 (ja) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | マイクロ波放電反応装置の電極装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613198A true JPH0613198A (ja) | 1994-01-21 |
| JPH0719674B2 JPH0719674B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=16251346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4190039A Expired - Fee Related JPH0719674B2 (ja) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | マイクロ波放電反応装置の電極装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719674B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006245600A (ja) * | 1996-03-29 | 2006-09-14 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2010525534A (ja) * | 2007-04-27 | 2010-07-22 | フォルシュングスフェアブント ベルリン エー ファウ | プラズマ発生器用の電極 |
-
1992
- 1992-06-24 JP JP4190039A patent/JPH0719674B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006245600A (ja) * | 1996-03-29 | 2006-09-14 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP4523566B2 (ja) * | 1996-03-29 | 2010-08-11 | 株式会社日立製作所 | ドライエッチング装置 |
| JP2010525534A (ja) * | 2007-04-27 | 2010-07-22 | フォルシュングスフェアブント ベルリン エー ファウ | プラズマ発生器用の電極 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0719674B2 (ja) | 1995-03-06 |
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