JPH0638400Y2 - マイクロ波プラズマ発生装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は主としてCVD装置等として用いられるプラズマ
発生装置の改良に関するものである。

（従来の技術） 一般に低温プラズマを発生させるための励起手段として
はRFを用いる場合とマイクロ波を用いる場合があるが、
後者の方が、より低温で高密度のプラズマが得られる
こと、電極による汚染がないこと、装置の構造が簡
単になること等の利点がある。

ところで、従来よりよく用いられているマイクロ波プラ
ズマ発生装置は、導波管中に石英管を貫通させ、石英管
中でプラズマを発生させて試料室に引き出す構造になっ
ていた。

しかし、このような構造のものは、プラズマ生成部が
導波管の大きさで限定されるため、多数の被処理物や大
型の被処理物を処理することができない、プラズマに
対してマイクロ波が垂直に入射するため、マイクロ波の
反射が大きく、プラズマが不均一になりやすい、という
欠点があった。

これに対して、はしご状の周期構造を利用したマイクロ
波プラズマ発生装置（R.G.Bosisio,C.F.Weissfloch,M.
R.Wertheimer:Journal of Microwave Power,7〔４〕,P.
325〜346,1972）は比較的大容量のプラズマを発生でき
るが、構造が複雑になる。

そこで本出願人はマイクロ波を用いて大面積かつ均一な
プラズマを比較的簡単な構造で安定して発生させること
のできる誘電体被覆線路を用いたマイクロ波プラズマ発
生装置を特願昭60-143036号及び同じく特願昭60-240070
号にて提案した。

（考案が解決しようとする課題） 本出願人が先に提案した誘電体被覆線路を用いたプラズ
マ発生装置によれば大面積に亘って可及的均一なプラズ
マを発生させることができる。

しかしながら、鋼管の内面や曲面部を均一処理すること
は困難であった。

本考案はかかる問題点に鑑みて成されたものであり、鋼
管内面や曲面部を均一処理可能なマイクロ波プラズマ発
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） 上記目的を達成するために、本考案に係るマイクロ波プ
ラズマ発生装置は、マイクロ波発振器からのマイクロ波
を伝送する導波管に連通された断面円形の導体を導電体
で被覆してなる誘電体被覆線路と、該誘電体被覆線路の
外周部に環状空間を形成すべく配置されたプラズマ発生
用反応容器と、該反応容器に連通すべく設けられたガス
導入装置及び排気装置を具備している。

（作用） 本考案に係るマイクロ波プラズマ発生装置は、マイクロ
波発振器からのマイクロ波を伝送する導波管に連通され
た断面円形の導体を誘電体で被覆してなる誘電体被覆線
路と、該誘電体被覆線路の外周部に環状空間を形成すべ
く配置されたプラズマ発生用反応容器と、該反応容器に
連通すべく設けられたガス導入装置及び排気装置を具備
して成るものであり、断面円形の導体を誘電体で被覆す
ることにより該誘電体が表面波導波路となり、鋼管内面
や曲面部でも均一な処理が行える。

（実施例） 以下本考案を添付図面に示す一実施例に基づいて説明す
る。

マイクロ波発振器で発生したマイクロ波は導波管によっ
て伝送され、同軸線路に連通された誘電体被覆線路１に
導入される。ところで、この誘電体被覆線路１は断面円
形の導体２の外周を誘電体３で被覆したものであり、該
誘電体３には誘電損失が小さく、耐熱性の大きい例えば
石英ガラス、パイレックスガラス等が採用されている。

４は前記誘電体被覆線路１の外周部に配置されたプラズ
マ発生用反応容器であり、例えばステンレスで製造され
た円筒形状のものである。そして、この反応容器４と前
記誘電体被覆線路１とは同軸状に配置され、これら両者
で環状空間５を形成している。また、この反応容器４内
は密封状態と成され、図示省略したが周囲側壁を二重構
造として内部は冷却水の通路と成されている。

以上述べた如く構成した本考案に係るマイクロ波プラズ
マ発生装置では、反応容器４内を排気し、低圧下におい
てガスを導入し、誘電体被覆線路１にマイクロ波を導入
する反応容器４内に誘電体被覆線路１を中心としてプラ
ズマが発生する。

次に具体例について述べる。

マイクロ波は2.45GHzの周波数のものを使用した。ま
た、誘電体被覆線路１の外径はφ2mm、内部の導体２で
あるCuの直径はφ1.8mmであり、反応容器４の内径はφ1
50mm、長さは200mmのものを使用した。

上記した寸法の反応容器４内に、被処理物６である内径
がφ20mmの鋼管を誘電体被覆線路１に外嵌状に設置し、
その内面に炭素膜の作製を行った。この場合のガスとし
てはCH₄を用い、ガス圧を0.1torr、ガス流量は10sccmと
した。そしてマイクロ波発振器よりマイクロ波を導入す
ると、鋼管内部にプラズマが発生し、鋼管内面には略均
一に炭素膜が蒸着された。

ところで、本実施例においてはその説明を省略したが、
前記誘電体被覆線路１のマイクロ波の進行方向の長さ
は、誘電体３の表面波の波長λ/2のｍ倍（m:整数）と
し、反応容器４を共振器構造としたり、また導波管と誘
電体被覆線路１との接触部を、該接続部におけるマイク
ロ波の反射を小さくするために先に本出願人が提案した
特願昭60-143036号に開示したテーパをつけた形状とす
ることが好ましい。

なお、本考案装置は、上記した実施例の他に、アモルフ
ァスSiの作製、Siの酸化・窒化、有機モノマーを用いた
有機重合膜の形成等にも適用しうることはもちろんであ
る。

（考案の効果） 以上説明したように本考案に係るマイクロ波プラズマ発
生装置は、マイクロ波発振器からのマイクロ波を伝送す
る導波管に連通された断面円形の導体を誘電体で被覆し
てなる誘電体被覆線路と、該誘電体被覆線路の外周部に
環状空間を形成すべく配置されたプラズマ発生用反応容
器と、該反応容器に連通すべく設けられたガス導入装置
及び排気装置を具備して成るものであり、従来のプラズ
マ装置では処理が困難であった鋼管内面や曲面部の均一
な処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を断面して示す正面図である。 １は誘電体被覆線路、２は導体、３は誘電体、４は反応
容器、５は環状空間、６は被処理物。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロ波発振器からのマイクロ波を伝送
   する導波管に連通された断面円形の導体を誘電体で被覆
   してなる誘電体被覆線路と、該誘電体被覆線路の外周部
   に環状空間を形成すべく配置されたプラズマ発生用反応
   容器と、該反応容器に連通すべく設けられたガス導入装
   置及び排気装置を具備して成ることを特徴とするマイク
   ロ波プラズマ発生装置。