JPS635525A - マイクロ波プラズマ発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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処理装置に用いられ、大口
径のプラズマを効率良く発生するマイクロ波プラズマ発
生装置に関するものである。

従来の技術 近年、マイクロ波（例えば２．４５ＧＨｚ　）により励
起されたプラズマが、半導体ウェ１／４のプラズマ処理
（例えばドライエツチング）に使用されつつある。これ
は、マイクロ波放電は、高周波（例えば１３．５６　Ｍ
Ｈｚ　）放電に比べてプラズマ密度が高く、又、無電極
放電であるため、高速・低ダメージのプラズマ処理が期
待されるからである。

以下図面を参照しながら、上述した従来のマイクロ波プ
ラズマ発生装置の一例について説明する。

第４図は従来のマイクロ波プラズマ発生装置の゛主要構
造を示すものである。第４図に於いて１゜２は各々導波
管であり、マイクロ波を伝達する。

３は誘電体で、マイクロ波を透過させると共に放電領域
５の真空を保っている。４は、試料である。

以上のように構成されたマイクロ波プラズマ発生装置に
ついて、以下その動作について説明する。

まず、導波管１を伝播してきたマイクロ波は、導波管２
に入り、誘電体３を透過して放電領域５に伝達される。

導波管２の管壁は急激な形状変化によるマイクロ波の反
射を防ぐため、導波管１の軸に対し斜めになっている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、導波管１から伝送
するマイクロ波が、導波管２に入ったところで、導波管
１と導波管２の形状の違いによるインピーダンス不整合
のため、マイクロ波の反射が存在するので、マイクロ波
電力の放電領域への導入効率が悪くなるという問題点を
有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、マイクロ波の放電領域への
導入効率を高めるマイクロ波プラズマ発生装置を提供す
るものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のマイクロ波プラズ
マ発生装置は、マイクロ波発振器に接続された第１の導
波管と、第１の導波管に並列に接続され、マイクロ波の
一部を伝達する第２の導波管と、第１の導波管及び第２
の導波管に接続されると共に内部に放電領域が形成され
る真空容器とを備え、第１の導波管と第２の導波管とが
略凹−のマイクロ波管内波長でマイクロ波を伝播すると
いう構成を備えたものである。

作　　用 本発明は上記した構成によってマイクロ波発振部で発生
したマイクロ波が第１の導波管を一定の管内波長で伝播
すると共に、上記マイクロ波の一部が、中途より第２の
導波管内を伝播する。ところで、マイクロ波管内波長は
、導波管の伝送方向と垂直な面の大きさで決まるが、第
１及び第２の導波管は、例えば導波管の大きさを合わせ
ることにより、或いは導波管内部に誘電体を入れて実質
的に導波管の大きさを揃えることにより、略凹−のマイ
クロ波管内波長でマイクロ波が伝播するようになってい
る。従ってマイクロ波は、第１及び第２の導波管内で、
マイクロ波管内波長を変えることなく伝播する。

従って、本発明においては、マイクロ波管内波長の変化
に起因する反射による電力損失を小さくした状態で導波
管の面積を実質２倍にする、即ち大口径プラズマを得る
こととなる。

実施例 以下本発明の一実施例のマイクロ波プラズマ発生装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例におけるマイクロ波プラ
ズマ発生装置のプラズマ発生部を示すものである。第１
図において、６は主導波管（第１の導波管）、７は副導
波管（第２の導波管）で、主導波管６に隣接して設けら
れている。ｓａ、ｓｂは主導波管６と副導波管７とを連
通ずる孔（例えばスリット）であり、主導波管６と副導
波管７を電磁気的に結合する。孔ｓａ、ａｂのピッチＰ
はマイクロ波管内波長のＫになっている。９は誘電体板
でマイクロ波を透過させると共に、放電領域１ｏの真空
を保っている。３０は放電領域１０を内部に備えた真空
容器、１１は試料である。以上のように構成されたマイ
クロ波プラズマ発生装置について、以下第１図及び第２
図を用いてその動作を説明する。

まず第２図は主・副導波管６．了の結合部におけるマイ
クロ波の伝播を示すものであって、１２は進行波で主導
波管６を伝播する。１３も進行波であり、副導波管７を
伝播する。１４は反射波であり、副導波管下を伝播する
。マイクロ波発掘器で発生したマ°イクロ波は主導波管
６を通り、放電領域１０に達するが、マイクロ波の一部
は途中、上記孔８ａ、ｓｂを通って副導波管７を伝播す
る。

この時、上記孔ａａ、ｓｂのピッチＰがマイクロ波管内
波長のＫであることから、上記孔８ａよりの反射波１４
と、上記孔８ｂよりの反射波１４とでは行程差がマイク
ロ波管内波長のＺとなって位相が逆転するため反射波が
互いに打ち消しあって消失する。これは方向性結合器の
原理として良く知られたものである。従って副導波管７
には、進行波１３だけが存在することとなる。故に主導
波管６と副導波管７とを伝播するマイクロ波が放電領域
１０に達し、大口径の放電プラズマを発生させることと
なる。

以上のように本実施例によれば、マイクロ波発振器で発
生したマイクロ波を主導波管６及び副導波管子を用いて
、放電領域に伝送することにより、１つの導波管だけを
用いて発生した放電プラズマよりも大口径の放電プラズ
マを得ることができる。

また主導波管６と副導波管７とを連通ずる孔８ａ。

８ｂの間隔をマイクロ波管内波長のＺとすることにより
、副導波管７内での反射波をなくシ、電力損失を少なく
することができる。

以下本発明の第２の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

第３図は本発明の第２の実施例を示すマイクロ波プラズ
マ発生装置のプラズマ発生部を示す図である。

同図において、１６は主導波管（第１の導波管）、１６
は副導波管（第２の導波管）、１７ａ、１ｙｂは主導波
管１５と副導波管１６とを連通ずる孔、１８は誘電体板
、１９は放電領域、２ｏは試料、２９は真空容器で、以
上は第１図の構成と同様なものである。第１図の構成と
異なるのは、マイクロ波反射板２１、ボルト２２及び、
ロックナツト２３を副導波管１６側に設け、マイクロ波
反射板２１を副導波管１６内で上下させ得るようにした
点である。

上記のように構成されたマイクロ波プラズマ発生装置に
ついて、以下その動作を説明する。

第１の実施例において説明したようにマイクロ波発振器
で発生したマイクロ波は、主導波管１５及び副導波管１
θの双方より放電領域１９に入射し、プラズマを発生さ
せるがこの時、マイクロ波反射板２１を上下に調節する
ことにより、副導波管１６内にたつ定在波を変化させ、
放電領域１９内に入射するマイクロ波を最大にすること
が出来る。

以上のように、副導波管１ｅ内にマイクロ波反射板２１
を上下調節可能なように設けることにより、入射マイク
ロ波と放電領域１９との結合度を変化させることができ
る。

また、マイクロ波の結合孔を説明の便宜上２ケとしたが
、結合孔の数は複数で良い。

発明の効果 以上のように本発明はマイクロ波発振器に接続された第
１の導波管と、第１の導波管に並列に接続した第２の導
波管とを設けることにより、マイクロ波電力の損失を小
さくした上で、大口径プラズマを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるマイクロ波プラ
ズマ発生装置のプラズマ発生部を示す断面図、第２図は
第１図の導波管部の詳細断面図、第３図は本発明の第２
の実施例におけるマイクロ波プラズマ発生装置のプラズ
マ発生部を示す断面図、第４図は従来のマイクロ波プラ
ズマ発生装置のプラズマ発生部を示す断面図である。 ６．１６・・・・・・第１の導波管（主導波管）、７゜
１６・・・・・・第２の導波管（副導波管）、ｓａ、ｓ
ｂ。 １７ａ、１７ｂ・・・・・・孔、１０．１９・・・・・
・放電領域、２９．３０・・・・・・真空容器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波発振器と、これから発生したマイクロ
   波を伝達する第１の導波管と、上記第１の導波管に並列
   に接続され、マイクロ波の一部を伝達する第２の導波管
   と、上記第１の導波管及び第２の導波管に接続されると
   共に内部に放電領域が形成される真空容器とを備え、上
   記第１の導波管と、上記第２の導波管とが略同一のマイ
   クロ波管内波長でマイクロ波を伝達することを特徴とす
   るマイクロ波プラズマ発生装置。
2. （２）第１の導波管と第２の導波管を隣接させ、マイク
   ロ波の伝達方向にマイクロ波管内波長の１／４の間隔で
   設けた複数の孔で第１の導波管と第２の導波管とを連通
   した特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波プラズマ発
   生装置。