JPH079837B2 - マイクロ波プラズマ発生装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ発生装置Info
- Publication number
- JPH079837B2 JPH079837B2 JP62257779A JP25777987A JPH079837B2 JP H079837 B2 JPH079837 B2 JP H079837B2 JP 62257779 A JP62257779 A JP 62257779A JP 25777987 A JP25777987 A JP 25777987A JP H079837 B2 JPH079837 B2 JP H079837B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microwave
- dielectric
- plasma
- dielectric plate
- waveguide
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- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロ波プラズマ発生装置の改良に関する
ものである。
ものである。
（従来の技術） 低圧ガスの放電によって生成した低温プラズマは、系全
体が低温でありながら様々な化学反応を促進するため、
無機材料と有機材料のいずれにも適用でき、極めて応用
範囲が広く、半導体の製造プロセス、高分子材料、金属
の表面改質等に用いられている。
体が低温でありながら様々な化学反応を促進するため、
無機材料と有機材料のいずれにも適用でき、極めて応用
範囲が広く、半導体の製造プロセス、高分子材料、金属
の表面改質等に用いられている。
しかして、この低温プラズマを発生させるために、従来
の研究開発・実用機では主にRF（13.56MHz）により励起
させる方法が用いられていたが、マイクロ波を用いる方
が効率・装置の点で有利であることが知られている（広
瀬：マイクロ波放電プラズマとその装置、塗装技術、1
9,〔１〕，（1980）,100〜105頁）。有利な点を以下に
示す。
の研究開発・実用機では主にRF（13.56MHz）により励起
させる方法が用いられていたが、マイクロ波を用いる方
が効率・装置の点で有利であることが知られている（広
瀬：マイクロ波放電プラズマとその装置、塗装技術、1
9,〔１〕，（1980）,100〜105頁）。有利な点を以下に
示す。
電子温度Teとガス温度Tgの比Te/Tgが大きく、より
低温プラズマが得られる。
低温プラズマが得られる。
高密度のプラマが生成できる。
電極を必要としないので、電極からの汚染を防ぐこ
とができる。
とができる。
発振器の構造が簡単である。
導波管を用いてマイクロ波を伝送するため放射損失
がなく、整合が簡単な構造でできる。
がなく、整合が簡単な構造でできる。
ところで、従来より用いられているマイクロ波プラズマ
発生装置としては、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る構造のものが多い。
発生装置としては、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る構造のものが多い。
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為、多量の試料や大型の試料
の処理が行えない。また、この構造のものは、プラズマ
に対してマイクロ波が垂直に入射するためプラズマによ
るマイクロ波の反射が大きくプラズマも不均一になりや
すい。
波管の大きさで限定される為、多量の試料や大型の試料
の処理が行えない。また、この構造のものは、プラズマ
に対してマイクロ波が垂直に入射するためプラズマによ
るマイクロ波の反射が大きくプラズマも不均一になりや
すい。
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:The Large Volume Microwave Plasma
Generator,J.Microwave Power,7（４）,P325〜346,1
972）は、比較的大容量のプラズマを発生させることが
可能であるが、構造が複雑になる。
波プラズマ発生装置（R.G.Bosisio,C.F.Weissfloch,M.
R.Wertheimer:The Large Volume Microwave Plasma
Generator,J.Microwave Power,7（４）,P325〜346,1
972）は、比較的大容量のプラズマを発生させることが
可能であるが、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60−2400
70号にて提案した。本出願人が先に提案したマイクロ波
プラズマ発生装置の概略構成を第２図に示す。
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60−2400
70号にて提案した。本出願人が先に提案したマイクロ波
プラズマ発生装置の概略構成を第２図に示す。
第２図において、１はマイクロ波発振器であり、ここか
ら発生されたマイクロ波は導波管２によって伝送され
る。
ら発生されたマイクロ波は導波管２によって伝送され
る。
３は前記導波管２に連通された誘電体板であり、その下
方に例えば石英ガラス板４を天井壁面とした密閉構造の
反応容器５が配置されている。
方に例えば石英ガラス板４を天井壁面とした密閉構造の
反応容器５が配置されている。
なお、６はガスボンベ７及び流量計８を備えたガス導入
装置、９は排気装置である。
装置、９は排気装置である。
（発明が解決しようとする問題点） 上記した構成のマイクロ波プラズマガス発生装置を用い
ると、比較的簡単な構造で広い面積に亘って均一なプラ
ズマを発生させることができる。
ると、比較的簡単な構造で広い面積に亘って均一なプラ
ズマを発生させることができる。
しかしながら、前記誘電体板３によって形成された誘電
体被覆線路と反応容器５を離しているために誘電体表面
からの電界強度が指数関数的に減少し、プラズマ発生の
ために大きな電力が必要となる。
体被覆線路と反応容器５を離しているために誘電体表面
からの電界強度が指数関数的に減少し、プラズマ発生の
ために大きな電力が必要となる。
本発明はかかる問題点を解決し、電力効率の良好なマイ
クロ波プラズマ発生装置を提供せんとするものである。
クロ波プラズマ発生装置を提供せんとするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、マイクロ波発振器及び該マイクロ波発振器か
らのマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に連通さ
せて誘電体被覆線路を形成する誘電体板と、該誘電体板
の下方に連通配置されガス導入装置と排気装置を備えた
反応容器を具備して成り、前記誘電体板をプラズマを発
生させるための反応容器のひとつの壁面として兼用する
と共に、前記反応容器を誘電体被覆線路上の表面波に対
して共振器構造と成したことを要旨とするマイクロ波プ
ラズマ発生装置である。
らのマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に連通さ
せて誘電体被覆線路を形成する誘電体板と、該誘電体板
の下方に連通配置されガス導入装置と排気装置を備えた
反応容器を具備して成り、前記誘電体板をプラズマを発
生させるための反応容器のひとつの壁面として兼用する
と共に、前記反応容器を誘電体被覆線路上の表面波に対
して共振器構造と成したことを要旨とするマイクロ波プ
ラズマ発生装置である。
（作用） 本発明に係るマイクロ波プラズマ発生装置は、マイクロ
波発振器及び該マイクロ波発振器からのマイクロ波を伝
送する導波管と、該導波管に連通されて誘電体被覆線路
を形成する誘電体板と、該誘電体板の下方に連通配置さ
れガス導入装置と排気装置を備えた反応容器を具備して
成り、前記誘電体板をプラズマを発生させるための反応
容器のひとつの壁面として兼用すると共に、前記反応容
器を誘電体被覆線路上の表面波に対して共振器構造と成
したものである為、マイクロ波電力の利用効率が大幅に
良くなる。
波発振器及び該マイクロ波発振器からのマイクロ波を伝
送する導波管と、該導波管に連通されて誘電体被覆線路
を形成する誘電体板と、該誘電体板の下方に連通配置さ
れガス導入装置と排気装置を備えた反応容器を具備して
成り、前記誘電体板をプラズマを発生させるための反応
容器のひとつの壁面として兼用すると共に、前記反応容
器を誘電体被覆線路上の表面波に対して共振器構造と成
したものである為、マイクロ波電力の利用効率が大幅に
良くなる。
（実 施 例） 以下本発明を第１図に示す一実施例に基づいて説明す
る。なお、第１図中第２図と同一番号は同一部分あるい
は相当部分を示し詳細な説明を省略する。
る。なお、第１図中第２図と同一番号は同一部分あるい
は相当部分を示し詳細な説明を省略する。
第１図において、10は本発明装置を構成する金属製の反
応容器であり、その天井壁面に例えば石英ガラス、パイ
レックスガラスあるいはアルミナ等の誘電体板３を設置
している。そして、この誘電体板３の側面よりマイクロ
波を導入すべく導波管２を設置するのである。
応容器であり、その天井壁面に例えば石英ガラス、パイ
レックスガラスあるいはアルミナ等の誘電体板３を設置
している。そして、この誘電体板３の側面よりマイクロ
波を導入すべく導波管２を設置するのである。
かかる構成によって誘電体板３はマイクロ波導波路とな
る。
る。
ところで、前記誘電体板３のマイクロ波進行方向の長さ
は誘電体板３の表面波の波長λ/20のｍ倍（m:整数）と
し、反応容器10を共振器構造としている。そして、本実
施例では導波管２との接続部におけるマイクロ波の反射
を小さくするために、該接続部における誘電体板３の形
成を第１図（イ）に示すようなテーパをつけた形状のも
のを採用している。
は誘電体板３の表面波の波長λ/20のｍ倍（m:整数）と
し、反応容器10を共振器構造としている。そして、本実
施例では導波管２との接続部におけるマイクロ波の反射
を小さくするために、該接続部における誘電体板３の形
成を第１図（イ）に示すようなテーパをつけた形状のも
のを採用している。
以上述べたように構成した本発明に係るマイクロ波プラ
ズマ発生装置の反応容器10内を排気し、低圧下において
ガスを導入した状態で誘電体板３にマイクロ波を導入す
ると誘電体板３の直下よりプラズマが発生する。
ズマ発生装置の反応容器10内を排気し、低圧下において
ガスを導入した状態で誘電体板３にマイクロ波を導入す
ると誘電体板３の直下よりプラズマが発生する。
具体例として、TEモード誘電体被覆線路を用いた場合に
ついて述べる。
ついて述べる。
マイクロ波は2.45GHzの周波数のものを用い、前記TEモ
ード表面波に対して共振器構造となるようにAl板製の反
応容器10の天井壁面に、厚さ:30mm、幅（ｗ）:200mm、
長さ（l1）:363mm、同じく長さ（l2）:60.5mmの石英ガ
ラス板を設置した。
ード表面波に対して共振器構造となるようにAl板製の反
応容器10の天井壁面に、厚さ:30mm、幅（ｗ）:200mm、
長さ（l1）:363mm、同じく長さ（l2）:60.5mmの石英ガ
ラス板を設置した。
このような構成の装置を用い、反応容器10内を排気し、
SiH4ガスを導入してアモルファスSiを作製した。この時
の条件は、ガス圧が0.1Torr、ガス流量が50sccmであっ
た。そして、反応容器10内に基板として120mm×240mmの
ガラス板を置き、マイクロ波発振器１より誘電体被覆線
路にマイクロ波を導入すると石英ガラス板下にプラズマ
が全面に発生し、基板11上に略均一にアモルファスSiが
蒸着した。
SiH4ガスを導入してアモルファスSiを作製した。この時
の条件は、ガス圧が0.1Torr、ガス流量が50sccmであっ
た。そして、反応容器10内に基板として120mm×240mmの
ガラス板を置き、マイクロ波発振器１より誘電体被覆線
路にマイクロ波を導入すると石英ガラス板下にプラズマ
が全面に発生し、基板11上に略均一にアモルファスSiが
蒸着した。
なお、本発明装置は上記した実施例の他に、エピタキシ
ャル成長、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宜可能である。
ャル成長、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宜可能である。
（発明の効果） 以上説明したように本発明に係るマイクロ波プラズマ発
生装置は、マイクロ波発振器及び該マイクロ波発振器か
らのマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に連通さ
れて誘電体被覆線路を形成する誘電体板と、該誘電体板
の下方に連通配置されガス導入装置と排気装置を備えた
反応容器を具備して成り、前記誘電体板をプラズマを発
生させるための反応容器のひとつの壁面として兼用する
と共に、前記反応容器を誘電体被覆線路上の表面波に対
して共振器構造と成したものであり、誘電体被覆線路上
の表面波を減衰させることなくそのままプラズマ発生に
使用できる為、小さく電力で容易にプラズマを発生させ
ることができる。また、本発明は反応容器を共振器構造
としている為、外部にマイクロ波が漏れることがなく、
電界強度も大きくなってより効率を高めることができ
る。なお、先に本出願人が提案した誘電体被覆線路を用
いたマイクロ波プラズマ発生装置の特徴である大面積が
かつ均一なプラズマの発生が可能であるという効果はそ
のまま維持できることは勿論である。
生装置は、マイクロ波発振器及び該マイクロ波発振器か
らのマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に連通さ
れて誘電体被覆線路を形成する誘電体板と、該誘電体板
の下方に連通配置されガス導入装置と排気装置を備えた
反応容器を具備して成り、前記誘電体板をプラズマを発
生させるための反応容器のひとつの壁面として兼用する
と共に、前記反応容器を誘電体被覆線路上の表面波に対
して共振器構造と成したものであり、誘電体被覆線路上
の表面波を減衰させることなくそのままプラズマ発生に
使用できる為、小さく電力で容易にプラズマを発生させ
ることができる。また、本発明は反応容器を共振器構造
としている為、外部にマイクロ波が漏れることがなく、
電界強度も大きくなってより効率を高めることができ
る。なお、先に本出願人が提案した誘電体被覆線路を用
いたマイクロ波プラズマ発生装置の特徴である大面積が
かつ均一なプラズマの発生が可能であるという効果はそ
のまま維持できることは勿論である。
第１図は本発明装置の要部説明図で、（イ）は断面して
示す正面図、（ロ）は平面図、第２図は従来装置の概略
説明図である。 ２は導波管、３は誘電体板、10は反応容器。
示す正面図、（ロ）は平面図、第２図は従来装置の概略
説明図である。 ２は導波管、３は誘電体板、10は反応容器。
Claims (1)
- 【請求項１】マイクロ波発振器及び該マイクロ波発振器
からのマイクロ波を伝送する導波管と、該導波管に連通
されて誘電体被覆線路を形成する誘電体板と、該誘電体
板の下方に連通配置されガス導入装置と排気装置を備え
た反応容器を具備して成り、前記誘電体板をプラズマを
発生させるための反応容器のひとつの壁面として兼用す
ると共に、前記反応容器を誘電体被覆線路上の表面波に
対して共振器構造と成したことを特徴とするマイクロ波
プラズマ発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62257779A JPH079837B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | マイクロ波プラズマ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62257779A JPH079837B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | マイクロ波プラズマ発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100896A JPH01100896A (ja) | 1989-04-19 |
| JPH079837B2 true JPH079837B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=17310983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62257779A Expired - Lifetime JPH079837B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | マイクロ波プラズマ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079837B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2808888B2 (ja) * | 1990-11-14 | 1998-10-08 | 三菱電機株式会社 | マイクロ波プラズマ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0673319B2 (ja) * | 1987-01-26 | 1994-09-14 | 三菱電機株式会社 | プラズマ装置 |
-
1987
- 1987-10-13 JP JP62257779A patent/JPH079837B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01100896A (ja) | 1989-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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