JPH08102398A - マイクロ波プラズマ装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ装置Info
- Publication number
- JPH08102398A JPH08102398A JP6237837A JP23783794A JPH08102398A JP H08102398 A JPH08102398 A JP H08102398A JP 6237837 A JP6237837 A JP 6237837A JP 23783794 A JP23783794 A JP 23783794A JP H08102398 A JPH08102398 A JP H08102398A
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- JP
- Japan
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- microwave
- window
- plasma
- excitation chamber
- plasma excitation
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 マイクロ波発生源13と、マイクロ波が伝達さ
れる導波管14と、導波管14に接続されたプラズマ励起室
11と、プラズマ励起室11にガスを導入する手段12と、導
波管14とプラズマ励起室11の間に配置された窓３とから
なり、窓３はマイクロ波導入方向に沿って、或いはマイ
クロ波導入方向に向かって突出し、且つ突出端が角錐の
頂点又は角柱の側辺をなす。 【効果】 窓３を介してのマイクロ波の減衰が少なく、
従ってプラズマ励起効率が良好となる。
れる導波管14と、導波管14に接続されたプラズマ励起室
11と、プラズマ励起室11にガスを導入する手段12と、導
波管14とプラズマ励起室11の間に配置された窓３とから
なり、窓３はマイクロ波導入方向に沿って、或いはマイ
クロ波導入方向に向かって突出し、且つ突出端が角錐の
頂点又は角柱の側辺をなす。 【効果】 窓３を介してのマイクロ波の減衰が少なく、
従ってプラズマ励起効率が良好となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波を用いてプラ
ズマを生成させる装置に関し、より詳しくはＥＣＲ（El
ectron Cycrotoron Resonance：電子サイクロトロン共
鳴）型のマイクロ波プラズマ装置に関する。
ズマを生成させる装置に関し、より詳しくはＥＣＲ（El
ectron Cycrotoron Resonance：電子サイクロトロン共
鳴）型のマイクロ波プラズマ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波プラズマ装置、例えばマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置は、マイクロ波発生源からのマ
イクロ波（2.45GHz）を導波管でプラズマ励起室に導
き、プラズマ励起室に導入される原料ガスを解離し活性
種として、基体上に薄膜を形成するために用いられてい
る。またＥＣＲイオン源のようなマイクロ波プラズマ装
置は、プラズマ励起室内でガスをイオン化し、電極を介
して引き出してイオンエッチングを行うなどの目的で用
いられている。
ロ波プラズマＣＶＤ装置は、マイクロ波発生源からのマ
イクロ波（2.45GHz）を導波管でプラズマ励起室に導
き、プラズマ励起室に導入される原料ガスを解離し活性
種として、基体上に薄膜を形成するために用いられてい
る。またＥＣＲイオン源のようなマイクロ波プラズマ装
置は、プラズマ励起室内でガスをイオン化し、電極を介
して引き出してイオンエッチングを行うなどの目的で用
いられている。
【０００３】これらのマイクロ波プラズマ装置は何れ
も、導波管からプラズマ励起室へとマイクロ波を導くも
のであるが、導波管とプラズマ励起室の接続部分には例
えば石英ガラスからなる窓が配置される。これによって
プラズマ励起室内では無電極放電が行われ、励起室壁か
らの金属汚染等に対して強くなる。多くの場合、マイク
ロ波の吸収効率を高くし、マイクロ波をプラズマ励起室
内に閉じ込めるために、プラズマ励起室はステンレス円
筒からなり、これに石英窓が設けられる。従来、こうし
た窓は平板状であったり（図７）、或いはマイクロ波導
入方向に向かって突出する円錐形であった（図８）。
も、導波管からプラズマ励起室へとマイクロ波を導くも
のであるが、導波管とプラズマ励起室の接続部分には例
えば石英ガラスからなる窓が配置される。これによって
プラズマ励起室内では無電極放電が行われ、励起室壁か
らの金属汚染等に対して強くなる。多くの場合、マイク
ロ波の吸収効率を高くし、マイクロ波をプラズマ励起室
内に閉じ込めるために、プラズマ励起室はステンレス円
筒からなり、これに石英窓が設けられる。従来、こうし
た窓は平板状であったり（図７）、或いはマイクロ波導
入方向に向かって突出する円錐形であった（図８）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところでマイクロ波プ
ラズマ装置において、プラズマ励起室内でのマイクロ波
による原料ガスの解離効率は、入射されるマイクロ波の
パワーに依存している。従って、窓を介してプラズマ励
起室内へと導入される際に、マイクロ波の減衰を極力抑
制することが望ましい。例えばＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置は、半導体製造分野や、磁気記録媒体製造分野などに
おいて、多結晶シリコンやダイヤモンドライクカーボン
（ＤＬＣ）薄膜の製造に不可欠であるが、こうした場合
にマイクロ波の損失を最小限とすることが、高効率で成
膜を行うために重要である。
ラズマ装置において、プラズマ励起室内でのマイクロ波
による原料ガスの解離効率は、入射されるマイクロ波の
パワーに依存している。従って、窓を介してプラズマ励
起室内へと導入される際に、マイクロ波の減衰を極力抑
制することが望ましい。例えばＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置は、半導体製造分野や、磁気記録媒体製造分野などに
おいて、多結晶シリコンやダイヤモンドライクカーボン
（ＤＬＣ）薄膜の製造に不可欠であるが、こうした場合
にマイクロ波の損失を最小限とすることが、高効率で成
膜を行うために重要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
窓を介してのマイクロ波の減衰を最小限とすべく鋭意検
討を重ねた結果、従来の窓よりもプラズマ励起効率の高
い構造の窓を有するマイクロ波プラズマ装置に到達し
た。即ち本発明は、マイクロ波発生源と、マイクロ波が
伝達される導波管と、導波管に接続されたプラズマ励起
室と、プラズマ励起室にガスを導入する手段と、導波管
とプラズマ励起室の間に配置された窓とからなるマイク
ロ波プラズマ装置であって、窓がマイクロ波導入方向に
沿って、又は導入方向に向かって突出し、且つ突出端が
角錐の頂点又は角柱の側辺であることを特徴とするもの
である。
窓を介してのマイクロ波の減衰を最小限とすべく鋭意検
討を重ねた結果、従来の窓よりもプラズマ励起効率の高
い構造の窓を有するマイクロ波プラズマ装置に到達し
た。即ち本発明は、マイクロ波発生源と、マイクロ波が
伝達される導波管と、導波管に接続されたプラズマ励起
室と、プラズマ励起室にガスを導入する手段と、導波管
とプラズマ励起室の間に配置された窓とからなるマイク
ロ波プラズマ装置であって、窓がマイクロ波導入方向に
沿って、又は導入方向に向かって突出し、且つ突出端が
角錐の頂点又は角柱の側辺であることを特徴とするもの
である。
【０００６】本発明のマイクロ波プラズマ装置は特に限
定されるものではなく、導波管を介してマイクロ波が伝
達され、これが窓を介してプラズマ励起室に導入され、
プラズマ励起室内へと導入されるガスがマイクロ波放電
によりプラズマ化されるものであればよい。例としては
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の如きマイクロ波プラズマ放
電ＣＶＤ装置、ＥＣＲイオン源の如きイオンミーリング
装置がある。
定されるものではなく、導波管を介してマイクロ波が伝
達され、これが窓を介してプラズマ励起室に導入され、
プラズマ励起室内へと導入されるガスがマイクロ波放電
によりプラズマ化されるものであればよい。例としては
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の如きマイクロ波プラズマ放
電ＣＶＤ装置、ＥＣＲイオン源の如きイオンミーリング
装置がある。
【０００７】本発明によれば、窓はマイクロ波導入方向
に沿って、又は導入方向に向かって突出し、且つ突出端
が角錐の頂点又は角柱の側辺である。例えばこれはマイ
クロ波導入方向に沿って突出する四角錐形状や、一つの
側辺がマイクロ波導入方向に沿って突出する三角柱形状
である。このような窓が図７及び図８に示した如き従来
の窓よりも優れている理由については明らかではない
が、空間のインピーダンスを徐々に変化させることによ
り、入射マイクロ波のエネルギー損失が抑制されるため
であろうと考えられる。また、本発明によれば窓の突出
はマイクロ波導入方向に沿っている方が、マイクロ波導
入方向に向かって突出する場合よりも更にプラズマ励起
効率が高い。これは恐らく、鋭角に突出した部分では曲
率半径が大きくなり、大きな電場が発生するためであろ
う。突出角度が55゜から65゜の範囲にあると更に好まし
い。窓の材質は、マイクロ波を通過させることができる
ものであれば特に制限はないが、好ましくは石英ガラス
である。窓の大きさは入力波長よりも大きければよく、
好ましくは窓が装着されるプラズマ励起室の壁面の30％
以上である。窓の厚みにも特に制限はないが、プラズマ
励起室内外の圧力差に耐えるだけの強度があることが必
要である。
に沿って、又は導入方向に向かって突出し、且つ突出端
が角錐の頂点又は角柱の側辺である。例えばこれはマイ
クロ波導入方向に沿って突出する四角錐形状や、一つの
側辺がマイクロ波導入方向に沿って突出する三角柱形状
である。このような窓が図７及び図８に示した如き従来
の窓よりも優れている理由については明らかではない
が、空間のインピーダンスを徐々に変化させることによ
り、入射マイクロ波のエネルギー損失が抑制されるため
であろうと考えられる。また、本発明によれば窓の突出
はマイクロ波導入方向に沿っている方が、マイクロ波導
入方向に向かって突出する場合よりも更にプラズマ励起
効率が高い。これは恐らく、鋭角に突出した部分では曲
率半径が大きくなり、大きな電場が発生するためであろ
う。突出角度が55゜から65゜の範囲にあると更に好まし
い。窓の材質は、マイクロ波を通過させることができる
ものであれば特に制限はないが、好ましくは石英ガラス
である。窓の大きさは入力波長よりも大きければよく、
好ましくは窓が装着されるプラズマ励起室の壁面の30％
以上である。窓の厚みにも特に制限はないが、プラズマ
励起室内外の圧力差に耐えるだけの強度があることが必
要である。
【０００８】
【実施例】図１から図４は、本発明によるマイクロ波プ
ラズマ装置に用いられる窓の実施例を示す。図１の窓１
はマイクロ波導入方向に突出する横置きの三角柱形状を
有し、突出端は一側辺からなっている。この窓は厚み７
mmの石英ガラスからなり、突出角度αは60゜であり、大
きさはプラズマ励起室の壁面の80％である。図２の窓２
はやはりマイクロ波導入方向に突出する四角錐からな
り、四角錐の頂点が突出端をなしている。この窓はやは
り厚み７mmの石英ガラスからなり、突出角度βは60゜で
あり、大きさはプラズマ励起室の壁面の80％である。
ラズマ装置に用いられる窓の実施例を示す。図１の窓１
はマイクロ波導入方向に突出する横置きの三角柱形状を
有し、突出端は一側辺からなっている。この窓は厚み７
mmの石英ガラスからなり、突出角度αは60゜であり、大
きさはプラズマ励起室の壁面の80％である。図２の窓２
はやはりマイクロ波導入方向に突出する四角錐からな
り、四角錐の頂点が突出端をなしている。この窓はやは
り厚み７mmの石英ガラスからなり、突出角度βは60゜で
あり、大きさはプラズマ励起室の壁面の80％である。
【０００９】図１及び図２の窓がマイクロ波導入方向
に、即ちプラズマ励起室側へと突出しているのに対し、
図３及び図４の窓３及び４はマイクロ波導入方向に向か
って突出している。この点を除いて、図３及び図４の窓
は図１及び図２の窓と同様に構成されている。
に、即ちプラズマ励起室側へと突出しているのに対し、
図３及び図４の窓３及び４はマイクロ波導入方向に向か
って突出している。この点を除いて、図３及び図４の窓
は図１及び図２の窓と同様に構成されている。
【００１０】図５は、図１から図４に示す如き窓を用い
たＥＣＲプラズマＣＶＤ装置10を用いて、ＤＬＣ膜を蒸
着テープ上に成膜する具体例を示している。例示的に、
図５の窓３は図３で示す構造のものとなっている。先に
図６を用いて蒸着テープを製造する工程について簡単に
説明すると、真空容器内でＰＥＴフィルムが巻き出しロ
ールから冷却キャンロール上へと走行される。これに対
してルツボ内から強磁性材料の蒸気が、電子銃から照射
される電子ビームによって防着板を経て斜め方向に入射
される。その際に、ノズルから酸素ガスを導入すること
が有用である。こうして得られた蒸着テープは巻き取り
ロール上に巻き取られ、次いで図５の装置により保護層
としてＤＬＣ薄層が成膜される。即ち図５においては蒸
着テープが巻き出しロールから冷却キャンロールを経て
巻き取りロールへと真空容器内で走行されるが、これに
対してＥＣＲプラズマＣＶＤ装置10によりダイヤモンド
ライクカーボン薄膜が形成される。一般にはプラズマ励
起室11中にガス流量コントローラ12を介して炭素源であ
るメタン、エタン等の低級炭化水素のガスと、アルゴン
或いは水素の混合ガスが供給され、これに対してマイク
ロ波電源13から矩形の導波管14を介してマイクロ波が導
入される。なお15で示すものはＥＣＲ用電磁石であり、
電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁界（875Ｇ）を
もたらす。導波管14とプラズマ励起室11の間に、先に図
１から図４を参照して説明した如き窓が配置される。
たＥＣＲプラズマＣＶＤ装置10を用いて、ＤＬＣ膜を蒸
着テープ上に成膜する具体例を示している。例示的に、
図５の窓３は図３で示す構造のものとなっている。先に
図６を用いて蒸着テープを製造する工程について簡単に
説明すると、真空容器内でＰＥＴフィルムが巻き出しロ
ールから冷却キャンロール上へと走行される。これに対
してルツボ内から強磁性材料の蒸気が、電子銃から照射
される電子ビームによって防着板を経て斜め方向に入射
される。その際に、ノズルから酸素ガスを導入すること
が有用である。こうして得られた蒸着テープは巻き取り
ロール上に巻き取られ、次いで図５の装置により保護層
としてＤＬＣ薄層が成膜される。即ち図５においては蒸
着テープが巻き出しロールから冷却キャンロールを経て
巻き取りロールへと真空容器内で走行されるが、これに
対してＥＣＲプラズマＣＶＤ装置10によりダイヤモンド
ライクカーボン薄膜が形成される。一般にはプラズマ励
起室11中にガス流量コントローラ12を介して炭素源であ
るメタン、エタン等の低級炭化水素のガスと、アルゴン
或いは水素の混合ガスが供給され、これに対してマイク
ロ波電源13から矩形の導波管14を介してマイクロ波が導
入される。なお15で示すものはＥＣＲ用電磁石であり、
電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁界（875Ｇ）を
もたらす。導波管14とプラズマ励起室11の間に、先に図
１から図４を参照して説明した如き窓が配置される。
【００１１】図６に示す如き装置を用いて、電子銃の出
力を10kWとし、６マイクロメートル厚のＰＥＴフィルム
上にコバルト薄膜を斜め蒸着により形成し、2000オング
ストロームの磁性膜を成膜した。なおこの蒸着テープの
面内飽和磁化は6000ガウス、面内保磁力は1600エルステ
ッドであった。この蒸着テープに対し、図５の如き装置
を用いてＤＬＣ薄膜を成膜した。反応ガスはメタンガス
と水素ガスとし、流量はそれぞれ30SCCM及び50SCCMとし
た。マイクロ波出力は入射波500Ｗ、反射波40Ｗであっ
た。必要な磁場をかけて電子サイクロトロン共鳴を生じ
させ、成膜を行った。この場合に、図１から図４に示す
本発明の窓と、図７及び図８に示す従来の窓を用い、得
られるＤＬＣ膜の膜厚を比較した。なお蒸着テープの走
行速度は１ｍ／分とした。結果を表１に示す。この表１
から看取されるように、本発明によるマイクロ波プラズ
マ装置においてはマイクロ波の減衰が少なく、従ってプ
ラズマ励起効率が良好であるため、同じ条件下でより厚
い膜厚が達成される。
力を10kWとし、６マイクロメートル厚のＰＥＴフィルム
上にコバルト薄膜を斜め蒸着により形成し、2000オング
ストロームの磁性膜を成膜した。なおこの蒸着テープの
面内飽和磁化は6000ガウス、面内保磁力は1600エルステ
ッドであった。この蒸着テープに対し、図５の如き装置
を用いてＤＬＣ薄膜を成膜した。反応ガスはメタンガス
と水素ガスとし、流量はそれぞれ30SCCM及び50SCCMとし
た。マイクロ波出力は入射波500Ｗ、反射波40Ｗであっ
た。必要な磁場をかけて電子サイクロトロン共鳴を生じ
させ、成膜を行った。この場合に、図１から図４に示す
本発明の窓と、図７及び図８に示す従来の窓を用い、得
られるＤＬＣ膜の膜厚を比較した。なお蒸着テープの走
行速度は１ｍ／分とした。結果を表１に示す。この表１
から看取されるように、本発明によるマイクロ波プラズ
マ装置においてはマイクロ波の減衰が少なく、従ってプ
ラズマ励起効率が良好であるため、同じ条件下でより厚
い膜厚が達成される。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、新規形状の
窓を有する、プラズマ励起効率の良好なマイクロ波プラ
ズマ装置が提供される。
窓を有する、プラズマ励起効率の良好なマイクロ波プラ
ズマ装置が提供される。
【図１】本発明によりマイクロ波導入方向に突出する三
角柱状の窓の斜視図である。
角柱状の窓の斜視図である。
【図２】本発明によりマイクロ波導入方向に突出する四
角錐状の窓の斜視図である。
角錐状の窓の斜視図である。
【図３】本発明によりマイクロ波導入方向に向かって突
出する三角柱状の窓の斜視図である。
出する三角柱状の窓の斜視図である。
【図４】本発明によりマイクロ波導入方向に向かって突
出する四角錐状の窓の斜視図である。
出する四角錐状の窓の斜視図である。
【図５】本発明の窓を用いてＤＬＣ膜を蒸着テープ上に
成膜する具体例を示す概略図である。
成膜する具体例を示す概略図である。
【図６】図５でＤＬＣ膜が成膜される蒸着テープを製造
する装置を示す概略図である。
する装置を示す概略図である。
【図７】従来技術による平板状の窓を示す斜視図であ
る。
る。
【図８】従来技術による円錐状の窓を示す斜視図であ
る。
る。
１−４ 窓 10 ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置 11 プラズマ励起室 12 ガス流量コントローラ 13 マイクロ波電源 14 導波管 15 ＥＣＲ用電磁石
フロントページの続き (72)発明者 水野谷 博英 栃木県芳賀郡市貝町大字赤羽2606番地 花 王株式会社情報科学研究所内 (72)発明者 志賀 章 栃木県芳賀郡市貝町大字赤羽2606番地 花 王株式会社情報科学研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 マイクロ波発生源と、マイクロ波が伝達
される導波管と、前記導波管に接続されたプラズマ励起
室と、前記プラズマ励起室にガスを導入する手段と、前
記導波管と前記プラズマ励起室の間に配置された窓とか
らなるマイクロ波プラズマ装置において、前記窓がマイ
クロ波導入方向に沿って突出し、且つ突出端が角錐の頂
点又は角柱の側辺であることを特徴とする、マイクロ波
プラズマ装置。 - 【請求項２】 マイクロ波発生源と、マイクロ波が伝達
される導波管と、前記導波管に接続されたプラズマ励起
室と、前記プラズマ励起室にガスを導入する手段と、前
記導波管と前記プラズマ励起室の間に配置された窓とか
らなるマイクロ波プラズマ装置において、前記窓がマイ
クロ波導入方向に向かって突出し、且つ突出端が角錐の
頂点又は角柱の側辺であることを特徴とする、マイクロ
波プラズマ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6237837A JPH08102398A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | マイクロ波プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6237837A JPH08102398A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | マイクロ波プラズマ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08102398A true JPH08102398A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17021153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6237837A Pending JPH08102398A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | マイクロ波プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08102398A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009114483A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Toppan Printing Co Ltd | 真空成膜装置 |
| JP2010261078A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Toppan Printing Co Ltd | 真空成膜装置、および高分子フィルム積層体の製造方法、ならびに高分子フィルム積層体 |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP6237837A patent/JPH08102398A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009114483A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Toppan Printing Co Ltd | 真空成膜装置 |
| JP2010261078A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Toppan Printing Co Ltd | 真空成膜装置、および高分子フィルム積層体の製造方法、ならびに高分子フィルム積層体 |
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