JPH06295797A

JPH06295797A - プラズマの発生装置及び発生方法

Info

Publication number: JPH06295797A
Application number: JP6021375A
Authority: JP
Inventors: Ajit P Paranjpe; ピー．パランジプアジット; S Fang Steve; エス．ファングスチーブ
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1994-10-21
Also published as: US5389153A

Abstract

(57)【要約】【目的】高価なチューニング及び冷却機構を必要とする
ことなくプラズマを発生させる装置及び方法を提供す
る。【構成】サーファトロン１２が、同軸導波管３０の区域
に結合されてそれらの間の交点にて空胴２８を規定する
第１導波管３２を含んで設けられている。同軸導波管３
０は外側円筒３６及び外側円筒３６内に配置された内側
円筒３４を含む。内側円筒３４は導波管３２の第１区域
の壁に接近して配置された端を有する。空間４０は、内
側円筒３４の端及び導波管３２の壁の間に規定される。
放電管２２は、内側円筒３４内に配置された第１部分及
び内側円筒３４の端及び導波管３２の壁の間で空間４０
を通し延出する第２部分を有して設けられている。コイ
ル３８は内側円筒３４の端及び導波管３２の壁の間で空
間４０を通り延出する放電管２２の一部の周りに配置さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の技術的分野本発明は一般的にはプラズマの発生に係り、特にプラズ
マの発生装置及び発生方法に関する。

【０００２】発明の背景遠隔のマイクロ波プラズマが、エッチング及び蒸着に対
するラジカルスピーシーズ（ｒａｄｉｃａｌｓｐｅｃ
ｉｅｓ）の発生のための半導体処理において日常的に使
用されている。遠隔のマイクロ波発生源は、空胴内にて
強度の電界を発生してプラズマを形成し、このプラズマ
はそれから残光プラズマとして処理室内に拡散する。周
知の空胴装置は簡単な構成を使用するが、それらはいく
つかの欠点をもっている。プラズマは、それ自体、損失
のある誘電体であるから、その空胴におけるその存在
は、空胴内のインピーダンスにおける実質的な変化に帰
着する初期の電界分布を修正する。プラズマが発生され
て適当なインピーダンス整合及び最適な電力結合を達成
した後は、関連した同調スタブが、しばしば、調整され
ねばならない。さらに、電力の消散が全体の空胴内で起
こり、そして高電力レベルでは放電管が高熱負荷により
損害を与えられ得るので、その空胴の適当な冷却が不可
欠である。最終的に、その空胴の外側へのプラズマの輸
送は拡散によって単独で起こる。かくして、室における
残光プラズマは完全に弱まり得る。表面波放電は空胴持
続放電に関しいくつかの利益を提供する。ありふれた空
胴維持放電とは異なり、プラズマは短い間隙内で発生さ
れ、この間隙は、その短い間隙の近くを除き、空胴がよ
り冷たく作用するように全体の空胴の小さな一部にすぎ
ない。全体の電力の小さな部分のみが短い間隙内で消散
され、その残りは放射される。これにより、ありふれた
空胴とは異なり、空胴のインピーダンスは、プラズマの
状態に敏感ではない。さらに、放電管に沿って伝播する
表面波は、室内にてより密なプラズマを提供する長いプ
ラズマ柱を発生する。３或いは４のスタブチューナーを
要求するありふれた空胴と比較して、表面波放電に対す
るインピーダンス整合は、同軸のそして長方形の導波管
区域における移動可能なショート（ｓｈｏｒｔｓ）によ
り達成される。かくして、チューニングは、簡単で空胴
の性質故にプラズマの状態から相対的に独立する。

【０００３】しかしながら、ありふれた表面波プラズマ
発生機はまた、実質的な不利益をもつ。より高い電力表
面波はより強い電界により特徴づけられる。最大電力処
理容量は、間隙内にて電界により誘導される絶縁破壊に
よって制限される。もしも電界が余りに強ければ、アー
クが間隙内に失敗を起こさせる。例えアークが起こらな
くても、短い間隙が極度に熱くなる。もしも間隙が余り
に長ければ、表面波は放電管内に発射され得ない。加う
るに、ある幾何学的形状及び処理状態に対しては、電気
火花或いはテスラコイルのような外部トリガーの助けな
くしてプラズマを打つことは困難である。これらの外部
トリガーの双方がリアクター内にて電気的ノイズの発生
源であり、そしてだから望ましくない。最終的には、最
小のプラズマ柱長さがマイクロ波電力を完全に吸収する
ために要求される。

【０００４】かくして、その必要性が、マイクロ波プラ
ズマを発生させるための改善された方法及び装置に対し
生じた。そのような改善された装置及び方法は、広いチ
ューニング及び冷却機構に対する必要性なしにプラズマ
を発生させるべきである。さらに、改善された装置及び
方法は、半導体製造システムのような応用における使用
のための十分に強いプラズマを発生させるべきである。

【０００５】発明の概要本発明によれば、プラズマ発生装置が、導波管の第１区
域と導波管の第１区域に結合されて両区域の交点にて空
胴を規定する同軸導波管の区域を含んで設けられてい
る。その同軸導波管は、外側円筒と、内側円筒の一部及
び外側円筒の一部の間に規定される空間と共に当該外側
円筒内に配置された移動可能な内側円筒を含む。内側円
筒の一端が第１導波管の壁に接近して配置され、これに
より、調整可能な空間が前記端及び前記壁の間に規定さ
れる。放電管は、内側円筒内に配置された第１部分と、
内側円筒の端及び前記壁の間で前記空間を通り延出する
第２部分とを有して、設けられている。コイルは、内側
円筒の端及び前記壁の間で、前記空間を通し延出する放
電管の一部の周りに配置されている。

【０００６】本発明に応じたプラズマ発生装置は、あり
ふれたプラズマ発生装置における固有の実質的な不利益
を軽減する。本発明の実施例は、広範なチューニング及
び冷却の機構に対する必要性を伴うことなくプラズマの
発生を許容する。さらに、本発明の実施例は半導体製造
システムのような応用における使用に対し十分に強いプ
ラズマの発生を許容する。

【０００７】本発明及びその利点のより完全な理解のた
めに、添付図面との関連でとられる次の記述に言及され
る。

【０００８】

【実施例】本発明のより好ましい実施例は及びその利益
は、図面の図１乃至図３を参照することにより最もよく
理解される。同じ数字が色々な図面の同じそして対応す
る部分に対し使用される。

【０００９】まず図１を参照すれば、半導体処理システ
ム１０が、本発明の実施例に応じて改善されたサーファ
トロン（ｓｕｒｆａｔｒｏｎ）（プラズマ発生器）１２
を使用して表されている。処理システム１０は、ベロー
ズ１８により室１６に結合された処理室１４を含む。室
１６はサーファトロン１２を含み、これは、さらに後述
するように、マグネトロン２０或いは他の適当な電磁気
的電力発生源と関連して作動する。放電管２２は、サー
ファトロン１２を介して処理室１４に延出する。放電管
２２はガスを受け、このガスからプラズマが一端にて発
生されそして結果的に生ずるプラズマを反対端を通して
処理室１４に引き渡す。ＶＡＴ弁２４及びターボ形ポン
プ２６は処理室１４からガス物質を除去するために使用
される。

【００１０】図２は、本発明の概念を使用してなる共鳴
的に結合した導波管サーファトロン１２の一実施例を示
す。２８にて破線により一般的に示される短い間隙空胴
は、同軸導波管３０の長方形導波管３２との交差により
形成されている。同軸導波管３０は移動可能な円筒の内
側導体３４及び円筒の外側導体３６を含む。同軸導波管
３０の内側導体３４は、軸方向に移動されて、内側導体
３４の端と長方形導波管３２の上壁との間にて間隙４０
内に置かれたソレノイドコイル３８の長さを調整する。
示された実施例において、ソレノイドコイル３８は、放
電管２２に巻かれた短い二つのターンコイルであって、
その一端は内側導体３４の端に付着され、そしてその他
端は同軸導波管区域の上壁４２に結合されている。放電
管２２は、それを通して流れるガスと両立すべく選択さ
れるように、パイレックスガラス（耐熱ガラスの商標
名）、石英或いはサファイアのような誘電体から例えば
製造され得る。内側の同軸導体３４と放電管４４との間
の薄い環状空間４４はポート４６を介するユニットの強
制冷却のために提供される。オイル（マイクロ波と両立
する品位）冷却もまた空気冷却の代わりに使用され得
る。

【００１１】長方形導波管区域３２は、二つの腕４２ａ
及び４２ｂを含む。図２の示された実施例においては、
非接触のプランジャ５０が腕４２ａの導波管壁内に装備
されている一方、一マグネトロンヘッド２０が使用さ
れ、腕４２ｂ上に装着されている。図２の構成において
は、二つの腕４２が、プランジャ５０に間隙内への最大
電力結合の調整をさせるようにして、所定の位置に固定
され得る。図３は、二つのマグネトロンヘッド２０ａ及
び２０ｂが使用されている代わりの実施例を示してい
る。この実施例においては、各腕４２ａ、４２ｂは、そ
れらが空隙４０内への電力結合を最小にすべくスライド
可能に調整を許容されるように、固定された導波管区域
４９の各端内に挿入されている。代わりの実施例におい
ては、付加的な長方形の導波管腕及びマグネトロンが短
い空隙空胴２８に結合され得る。

【００１２】マグネトロン同軸アンテナ５４は、ＴＥ１
０モード波を長方形導波管３２内に発射する。これが、
順番に、ＴＥＭモード波を同軸区域３０内に発生する。
図２の長方形の導波管プランジャを調整すること（図３
の実施例にて、各腕４２ａ、４２ｂをスライドさせるこ
と）及び同軸区域３０における同軸プランジャ５６を調
整することにより、電界を変える強烈な時間が空隙４０
を横切って創造される。同軸区域におけるプランジャ５
６、好ましくは、無接触のプランジャは、アンテナ５４
の出力インピーダンスを同軸区域３０、空隙４０及び導
波管３２の正味の入力インピーダンスに整合させる一
方、短い空隙空胴２８が共鳴を起こすことを確保する。
より好ましい実施例においては、短い空隙マイクロ波空
胴２８は、空隙４０の静電容量が同軸区域３０の静電容
量よりも大きくなるように設計されている。空隙４０を
横切る電磁界は、順次、コイル３８を通して電流を発生
する。内側導体３４をスライドさせることにより空隙の
間隔を調整することによって、コイル３８のインダクタ
ンスが、共鳴結合となるマイクロ波周波数にて、空隙４
０の静電容量と共鳴するように作られる。空隙４０及び
コイル３８により発生される強烈な時間変化電磁界が誘
電体放電管２２を通り伝播し、これにより、処理室１４
に向けて流れるガスをイオン化する。代わりの実施例に
おいては、短い空隙空胴２８及びコイル３８の正味のイ
ンピーダンスがプラズマ作動状態とは相対的に独立的で
あるので、各プランジャ５０及び５６は、溶接ショート
（ｗｅｌｄｅｄｓｈｏｒｔｓ）により置き換えられ得
る。

【００１３】例示目的のみのために、図２の実施例に応
じて２．５ＧＨｚの正味の周波数にて作動するサーファ
トロン１２のための設計計算が示される（５００ＭＨｚ
乃至１０ＧＨｚの作動周波数範囲）。膨大な代わりの実
施例が所望の作動周波数、有用な導波管及び電磁気的エ
ネルギーの有用な発生源に依存して利用できるというこ
とを認識することが重要である。２．４５ＧＨｚにて作
動する長方形導波管３２のための代表的な計算は、次の
ようである。作動周波数＝２．４５ＧＨｚ

【００１４】長方形導波管が、ａ₁＝３．４×２５．４
ｍｍ及びｂ₁＝１．７×２５．４ｍｍの断面寸法をもつ
ＷＲ３４０導波管であると仮定すると、そのときには

【００１５】寸法ｌ₁、即ちいずれかの腕４２の端から
対応アンテナ５４の中央への距離は、そのとき、次の式
に応じて計算され得る。

【数１】ここにおいて、 λ_o＝自由な空間波長（ｃｍ） λ_g＝導波管内波長（ｃｍ）ｆ_c＝遮断周波数（Ｈｚ）ｆ＝作動周波数（Ｈｚ）ＴＥ１０モードに対しては、２．４５ＧＨｚに対して、λ_o＝１２．２ｃｍそれから、λ_g＝１７．３ｃｍそして

【数２】

【００１６】例示された実施例においては、放電管２２
は、２５．４ｍｍの公称管直径、２３ｍｍの内側直径及
び２５ｍｍの外側直径を有する。内側導体３４と管２２
との間の強制的な空気流は冷却を考慮している。もしも
空間４４が近似的に１ｍｍならば、最大の熱伝達が達成
され得る。２ｍｍ乃至３ｍｍの内側導体の典型的な厚さ
は十分な空隙静電容量を提供するだろう。内側導体３４
の内側直径は従って正味２７ｍｍでありそして外側直径
は正味３０ｍｍである。

【００１７】同軸空胴は、ＴＥ及びＴＭのモードが許容
されないようにＴＥＭモードにて作動するように設計さ
れている。２．４５ＧＨｚの作動周波数に対しては、内
側導体３４の外側直径の外側導体３６の内側直径に対す
る比が、１．４乃至１．７の範囲にあるように選択され
る。

【００１８】同軸空胴の長さｌ₂は近似的に自由空間波
長の半分であるべきである。同軸プランジャ５６は、短
い空隙空胴の共鳴長さが、全体の同軸空胴のそれの３分
の２倍以下のオーダーであるように、同軸空胴の長さを
変化させるために使用される。同軸空胴の長さｌ₂は次
のように算定される。

【数３】ここにおいて、

【数４】そしてここにおいてＺ_oは同軸区域の特性インピーダンス（オーム）であ
る。 ω＝角度作動周波数（ラジアン／秒）Ｃ_gはコイル３８無しの空隙４０の静電容量（ファラ
ド）である。ｂ／ａは、外側導体３６の正味の半径の内側導体３４の
正味の半径に対する比である。ｌ₂＝短い空隙空胴の共鳴長さ２８（ｍ）。 ε_rは典型的には空気（ε_r≒１）である空胴における
誘電体の相対的な誘電率である。

【００１９】空隙静電容量（コイル３８無し）は次のよ
うに計算され得る。

【数５】ここにおいて、ｄ_o＝内側導体３４の外側直径。ｄ_i＝内側導体３４の内側直径（ｍ）。ｄ_g＝空隙４０の長さ（ｍ）。

【００２０】内側導体３４の調整可能性及びコイル３８
無しにもかかわらず、空隙４０の長さはアークを避ける
に十分に大きくあるべきである。導波管３２内で伝播す
るマイクロ波電力の正味の１０００Ｗに対する電界は、
近似的に次のようである。

【数６】ここにおいて、

【数７】そしてａ₁及びｂ₁は、長方形導波管３２の断面寸法
（ａ₁＝３．４×２５．４ｍｍで図２及び図３において
紙面に直角であり、ＷＲ３４０導波管に対してｂ₁＝
１．７×２５．４ｍｍ）。従って、Ｅ＝１２０Ｖ／ｃｍ．

【００２１】大気圧におけるマイクロ波絶縁破壊を避け
るために、空隙４０における電界は、１ＫＶ／ｃｍであ
るべきである。このことは２ｍｍの最小空隙につなが
る。従って、ｄ_g（空隙４０の長さ）は、この例におけ
る計算目的のために３ｍｍであると選定され得る。この
ことからＣ_g＝０．４ｐＦ及びＺ_o＝３０．６（オー
ム）である。従って、ｌ₂に対する解は、ｌ₂＝２７．
９ｍｍ及び８９．２ｍｍである。最適化のために、ｌ₂
はこれらの二つの値の間に選定されるべきである。この
例に対しては、ｌ₂は８０ｍｍとしてとられる。

【００２２】この例において決定されるべき次の寸法
は、ｌ₃及びｌ₄（各腕の長さ）である。双方が、先に
計算した導波管内波長λ_gの半分のオーダーであるべき
である。プランジャ５０を装着する都合のために、ｌ₃
は８×２５．４ｍｍととられ、そしてｌ₄は図２の実施
例において５×２５．４ｍｍとしてとられる。そのプラ
ンジャはインピーダンス整合に対して１つの自由度を許
容する。図３の実施例では、ｌ₃とｌ₄は本質的に等し
く、２つの摺動可能な腕４２がインピーダンス整合に対
し２つの自由度を許容する。

【００２３】上述の計算は、コイル４０を含まずに、与
えられた例に対する正味の寸法を提供する。その設計
は、今、コイルを加えるように修正される。より好まし
い実施例においては、コイル３８がいくつかの拘束を満
たすように設計された。コイル３８の内側直径は放電管
２２の外側直径と整合する。コイルの長さは空隙４０と
両立するべきである。加えるに、２．４５ＧＨｚにおい
て、インダクタンスは短い空隙４０の静電容量と共鳴す
べきである。最終的には、コイル３８は、コイル加熱及
び改善された結合効率を最小にするための高いＱを有す
るべきである。示された例においては、短い空隙空胴の
静電容量は次のように近似され得る。

【００２４】空隙４０がコイル３８を収容するために実
質的に増加されている。空隙４０の正味の調整が０．７
７ｃｍであると仮定すると、静電容量は近似的に０．０
９ｐＦになる。示された例においては、コイル３８は次
のように名目上特徴づけられる。ターン数Ｎ＝２コイル半径Ｒ＝０．６２５ｃｍワイヤ半径＝０．１ｃｍコイル長さ＝０．７６５ｃｍインダクタンスＬ＝０．０４６μＨ周波数＝２．４５ＧＨｚワイヤ長さ＝銅コイルに対して７．８５ｃｍ表皮深さ＝銅コイルに対して１．３２×１０^-4ｃｍコンダクタンスσ＝銅コイルに対して５．９×１０⁵モ
ー／ｃｍワイヤ抵抗値＝０．１６オームＱ＝４．５×１０³ ここにおいて

【数８】ここで

【数９】μ₀＝４πχ１０^-7Ｈ／ｍ；

【数１０】

【００２５】図２及び図３にて示された例示実施例は、
標準的な短い空隙プラズマ発生機と共に発見される問題
を軽減する。共鳴結合が空胴の電力処理容量を高める。
共鳴において、大きな電流がコイル３８及び空隙４０の
コンデンサの間で循環する。プラズマはソレノイドコイ
ル３８により誘導される渦電流との重合わせにおいて空
隙４０により発射される表面波により維持される。この
二重性は作動状態の広い範囲に亘りプラズマの安定性を
改善する。表面波による結合は低圧にて優勢であるが、
より高い圧力では、電力結合は主としてコイル３８によ
る。ソレノイドコイル３８の存在は電力消散密度を増加
させる。コイルのパラメータを調整することにより、プ
ラズマ柱長さは与えられた電力レベルに対して最適化さ
れ得る。最終的には、運転開始中に、二つのターンコイ
ルがテスラコイルとして機能しプラズマ点火を助ける。

【００２６】高い電力マイクロ波供給は、マイクロ波オ
ーブンにおいて標準的である低電力（＜６００Ｗ）供給
に比べて高価である。都合のよいことには、図３の実施
例において、二つの相対的な低電力６００Ｗマグネトロ
ンヘッドが提供されており、それは１２００Ｗの全電力
能力を発生する。付加的な電力能力は、さらに、空隙４
０における電界の強度を増大させるコイル３８の使用に
より高められる。付加的な腕４２及びマグネトロン２０
は、短い空隙空胴２８に結合されて有効な電力をさらに
高め得る。

【００２７】本発明及びその利益が詳細に述べられてき
たが、色々な変化、代用及び変更が、付属の請求項によ
り規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱する
ことなくここでなされ得る。

【００２８】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。（１）第１導波管と、この第１導波管に結合されて当
該第１導波管との交点にて空胴を規定する同軸導波管で
あって、外側円筒とこの外側円筒内に配置された内側円
筒を含み、空間がこの内側円筒の一部及び前記外側円筒
の一部の間に規定されそして前記第１導波管の壁に接近
して配置された端を有し、空間が前記端と前記壁との間
に規定されるようにした同軸導波管と、前記内側円筒内
に配置された第１部分及び前記内側円筒の前記端及び前
記壁の間で前記空間を通り延出する第２部分を有する放
電管と、前記端及び前記壁の間で前記空間を通り延出す
る前記放電管の前記一部の周囲に配置されたコイルを含
むプラズマの発生装置。（２）第１項記載のプラズマの発生装置において、前記
第１導波管が、前記同軸導波管の区域に対しある角度に
て各々配置された第１及び第２の腕を含む長方形導波管
の区域を含むプラズマの発生装置。（３）第２項記載のプラズマの発生装置であってさらに
前記第１の腕に結合された電磁的な電力源をさらに含む
プラズマの発生装置。（４）第３項記載のプラズマの発生装置であって前記第
２の腕に結合された第２の電磁的な電力源を含むプラズ
マの発生装置。

【００２９】（５）第１項記載のプラズマの発生装置で
あって前記内側導体及び前記外側導体の間で規定された
前記空間内に配置されたプランジャをさらに含むプラズ
マの発生装置。（６）前記第２項記載のプラズマの発生装置であって前
記長方形導波管の区域の前記第２の腕内に配置されたプ
ランジャをさらに含むプラズマの発生装置。（７）第１項記載のプラズマの発生装置において前記長
方形導波管の区域が第１及び第２の端と第１及び第２の
腕をもつ固定された区域を含み、前記第１の腕は前記第
１の端にスライド可能に挿入されそして前記第２の腕は
前記固定された区域の前記第２の端内にスライド可能に
挿入されるようにしたプラズマの発生装置。（８）第１項記載のプラズマの発生装置において前記内
側円筒が、前記内側円筒の前記端及び前記壁の間の前記
空隙の長さが調整可能なように、前記外側円筒の軸に沿
いスライド可能であるプラズマの発生装置。

【００３０】（９）第１項記載のプラズマの発生装置に
おいて前記第１導波管が前記同軸導波管から半径方向へ
延出する長方形導波管の複数の区域を含むようにしたプ
ラズマの発生装置。（１０）第１及び第２の腕を含む長方形導波管の区域
と、前記腕の選択された一つに結合された電磁的な電力
源と、前記長方形導波管の区域の第１壁を介し結合され
て空胴を形成する同軸導波管の区域であって、第１円筒
とこの第１円筒内にスライド可能に配置された第２円筒
とを含み、空間が前記第１及び第２の円筒の対応部分の
間に配置されて前記空胴の一部を形成し、前記第２円筒
の端が前記長方形導波管の区域の壁に接近して可変に配
置されそしてそれらの間に可変の空間を規定し、そして
前記第１及び第２の円筒の前記対応部分の間で前記空間
内に配置された同軸プランジャを含む同軸導波管の区域
と、前記第２円筒内に配置された第１部分及び前記第２
円筒の前記端及び前記長方形導波管の前記壁の間で前記
空間を通り延出する第２部分を有する放電管と、前記放
電管の前記第２部分の周りに巻回されたコイルとを含む
プラズマの発生装置。

【００３１】（１１）第１０項記載のプラズマの発生装
置において空間が前記放電管の一部及び前記第２円筒の
対応部分の間に規定され、ポートが前記第２円筒を介し
配置されて前記空間との流体連通を許容するようにした
プラズマの発生装置。（１２）第１０項記載のプラズマの発生装置において前
記プランジャが無接触のプランジャを含むプラズマの発
生装置。（１３）第１０項記載のプラズマの発生装置において前
記電磁的電力源がマグネトロンを含むプラズマの発生装
置。（１４）第１０項記載のプラズマの発生装置においてプ
ランジャが前記各腕の他の一つ内に配置されるようにし
たプラズマの発生装置。（１５）第１０項記載のプラズマの発生装置において前
記放電管が石英管を含むようにしたプラズマの発生装
置。（１６）第１０項記載のプラズマの発生装置において前
記放電管がサファイア管を含むようにしたプラズマの発
生装置。

【００３２】（１７）処理室と、第１及び第２の腕を含む長方形導波管の区域と、前記各
腕の選択された一つに結合されたマグネトロンと、前記
長方形導波管の区域の第１壁を通し結合されて空胴を形
成する同軸導波管の区域であって、第１円筒とこの第１
円筒内にスライド可能に配置された第２円筒とを含み、
空間が前記第１及び第２の円筒の対応部分の間に配置さ
れて前記空胴の一部を形成し、前記第２円筒の端が前記
長方形導波管の区域の第２壁に接近して配置されそして
それらの間に空間を規定する同軸導波管の区域と、前記
第２円筒内に配置された第１部分及び前記第２円筒の前
記端及び前記長方形導波管の前記壁の間の前記空間を通
り延出する第２部分を有する放電管であって、この放電
管の第１の端は前記室に結合されてプラズマをそれに提
供する放電管と、前記放電管の前記第２部分の周りに巻
回されたコイルであって、可変空隙が前記第２円筒の前
記端及び前記コイルの一部の間で規定されるコイルとを
含むプラズマ発生装置と、前記放電管の第２の端に結合
されたガス源とを含むようにした処理システム。

【００３３】（１８）第１７項記載の処理システムにお
いて前記プラズマ発生機が前記第１及び第２の円筒の対
応部分の間で前記空間内に配置された同軸プランジャを
さらに含むようにした処理システム。（１９）第１７項記載の処理システムであって前記各腕
のもう一つに結合された第２マグネトロンを含むように
した処理システム。（２０）長方形導波管の区域及び同軸導波管の区域の交
点にてマイクロ波空胴を形成し、前記空胴内に前記同軸
導波管の内側導体を配置して前記長方形導波管の壁と共
に容量的空隙を形成し、予め選択されたガスを搬送する
放電管の一部を前記容量的空隙を通して延出させ、前記
容量的空隙を通り延出する前記放電管の前記一部の周り
にコイルを巻回し、そして電界が前記容量的空隙内に創
造されるように、電磁波を前記空胴内に発射し、電流が
前記コイル内に誘導されそして前記コイルに接近した前
記管内に搬送されるガスがイオン化される各ステップを
含むようにしたプラズマを発生させる方法。（２１）第２０項記載の方法であって前記同軸導波管の
内側導体を移動させるとにより前記管内のガスのイオン
化を最小にして前記容量的空隙の長さを調整し共鳴が前
記空隙の静電容量と前記コイルのインダクタンスの間で
確立されるように前記空隙の静容量と前記コイルのイン
ダクタンスの間の共鳴を達成するステップをさらに含む
ようにした方法。

【００３４】（２２）サーファトロン１２が、同軸導
波管３０の区域に結合されてそれらの間の交点にて空胴
２８を規定する第１導波管３２を含んで設けられてい
る。同軸導波管３０は外側円筒３６及び外側円筒３６内
に配置された内側円筒３４を含む。内側円筒３４は導波
管３２の第１区域の壁に接近して配置された端を有す
る。空間４０は、内側円筒３４の端及び導波管３２の壁
の間に規定される。放電管２２は、内側円筒３４内に配
置された第１部分及び内側円筒３４の端及び導波管３２
の壁の間で空間４０を通し延出する第２部分を有して設
けられている。コイル３８は内側円筒３４の端及び導波
管３２の壁の間で空間４０を通り延出する放電管２２の
一部の周りに配置されている。

【００３５】注意（ｃ）著作権、★Ｍ★ テキサス・インスツルメンツ・
インコーポレーテッド（ＴｅｘａｓＩｎｓｔｒｕｍｅ
ｎｔｓＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）、１９９０。この
特許書類の開示の一部は、著作権保護を必要とする題材
を含む。著作権及びマスクワーク所有者（ｍａｓｋｗ
ｏｒｋｏｗｎｅｒ）は、米国特許庁、特許ファイル或
いは記録において明らかになるとき、特許書類或いは特
許開示の誰かによるファクシミリ再生に異存はないが、
さもなければ、その著作権及びマスクワークにおける全
ての権利を保留する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するプラズマ発生方法及び装置を
使用した半導体製造システムの断面図である。

【図２】本発明の原理を実施するプラズマ発生装置の断
面図である。

【図３】本発明の原理を実施するプラズマ発生装置の第
２実施例の断面図である。

【符号の説明】

１２サーファトロン２２放電管２８空胴３２長方形導波管３０同軸導波管３４内側円筒３６外側円筒３８コイル４０空間４２ａ、４２ｂ腕５０プランジャ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１導波管と、この第１導波管に結合されて当該第１導波管との交点に
て空胴を規定する同軸導波管であって、外側円筒とこの
外側円筒内に配置された内側円筒を含み、空間がこの内
側円筒の一部及び前記外側円筒の一部の間に規定されそ
して前記第１導波管の壁に接近して配置された端を有
し、空間が前記端と前記壁との間に規定されるようにし
た同軸導波管と、前記内側円筒内に配置された第１部分及び前記内側円筒
の前記端及び前記壁の間で前記空間を通り延出する第２
部分を有する放電管と、前記端及び前記壁の間で前記空間を通り延出する前記放
電管の前記一部の周囲に配置されたコイルを含むプラズ
マの発生装置。
【請求項２】長方形導波管の区域及び同軸導波管の区
域の交点にてマイクロ波空胴を形成し、前記空胴内に前記同軸導波管の内側導体を配置して前記
長方形導波管の壁と共に容量的空隙を形成し、予め選択されたガスを搬送する放電管の一部を前記容量
的空隙を通して延出させ、前記容量的空隙を通り延出する前記放電管の前記一部の
周りにコイルを巻回し、そして電界が前記容量的空隙内
に創造されるように、電磁波を前記空胴内に発射し、電
流が前記コイル内に誘導されそして前記コイルに接近し
た前記管内に搬送されるガスがイオン化される各ステッ
プを含むようにしたプラズマを発生させる方法。