JPH0199214A

JPH0199214A - 光源装置

Info

Publication number: JPH0199214A
Application number: JP25784787A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yoshizawa; 憲治吉沢; Masakazu Taki; 正和滝; Tadashi Yanagi; 正柳; Junichi Nishimae; 順一西前; Yoshihiro Ueda; 植田　至宏
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1989-04-18

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〕この発明は光源装置、とくに光ＣＶＤ等の光化学反応に
用いる真空紫外光をマイクロ波放電を利用して得る光源
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば特開昭６１−３６９２３号公報に示され
た従来の光源装置を用いた光励起プロセス装置を示す概
略断面図であり９図において１１）は反応室であり、そ
の内部に回転可能な基板ホルダ（２）が配置されており
、この基板ホルダ（２）に処理すべき基板（３）が装着
されている。反応室１１）の壁には反応ガス導入ポート
（劇と真空ポンプ（図示してない）に連結される排気ポ
ート（５）とが設けられている。また反応室＋１１の外
部から反応室（１１の壁を通って基板（３）に向って筒
形放電管（６）がのびている。この放電管（６）の一端
（６ａ）には透過窓（７）を備えた放電用ガス供給部（
８）が設けられており、この放電用ガス供給部（８）は
放電管（６）の外周部に真空封止され。

放電用ガス導入口（９）を備えている。放電管１６）の
他端（６ｂ）は真空ポンプ（図示していない）に連結さ
れ、マイクロ波空胴αＧを備えている。

次に動作について説明する。放電用ガスは放電用ガス導
入口（９）を通って放電用ガス供給部（８）に入り、放
電管（６）の一端（６ａ）の外周に沿って透過窓（７）
側のすき間から放電管（６）内に導入され、他端（６ｂ
）から排出される。マイクロ波放電はマイクロ波空胴ａ
ｅにマイクロ波を給電することで生じ。

放電管（６）内に紫外光が発生される。この紫外光は透
過窓（７）を通って反応室（１）内に配置された基板ホ
ルダ（２）上の基板（３）の全面に照射される。反応室
＋１１内には反応ガス導入ポート１４）より反応ガスが
導入されており、紫外光により光化学反応が行なわれて
、基板（３）上で光励起ＣＶＤや光エッチングを行なう
。

〔発明が騨決しようとする問題点〕

従来の光源装置は以上のように構成されているので、放
電管（６）内で発生される紫外光は全方向に放射される
Ｉどもかかわらず透過窓（７）の方向に放射されるもの
だけが基板（３１に照射され、他の方向に放射されるも
のはすべて放電管壁で吸収され、透過しないので無効光
になる。すなわち、放電管（６）内で発生される全紫外
光のうち、放電管から外へ取り出して即用できるものは
ごく一部であり、効率が非常に悪いという問題点があっ
た。また、透過窓（７）と基板（３）を近付けなければ
さらに効率が落ち、近付けることで透過窓（７）上でも
光化学反応が生じ、窓が曇るといった問題点もあった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、放電管内で発生される紫外光。

特に光化学反応に有効な真空紫外光をほぼすべて放電管
外に取り出せるようにして、この紫外光を反応室に集光
可能にし、効率のよい光源装置を得ようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る光源装置は、プラズマ媒体を封入した放
電管と上記プラズマ媒体にマイクロ波電磁界を供給し、
放電発光させるマイクロ波給電手段を備え、上記放電管
の側面を結晶性の光透過材の筒で形成したものである。

〔作　用〕

この発明における放電管は、内部で発生された真空紫外
光の大部分を放電管外部に放射するので。

この光を有効に利用でき、効率の良い光源装置を得るこ
とができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による光源装置を用いた光励起
プロセス装置を示す概略断面図。

第２図は第１図のｉ−ｎ線での要部断面図である。

図において、αυは光源室、α２は断面形状が楕円の光
反射板、σ滲は金属メツシュ等の光透過性部材よりなる
空胴壁で構成されたマイクロ波空胴、α９はマイクロ波
を導く導波管、　ａＳはこのマイクロ波をマイクロ波空
胴に結合する給電口、（４０は反応室１１）の壁に設け
られたパージガス導入口、　ｅ５１）は同じくパージガ
ス排気口、−１）は結晶性の光透過材よりなる放電管で
あり２例えば単結晶サファイアの円筒管の放電管側面（
６ｈａ）とその端面を封じるサファイアあるいはアルミ
ナセラミック等の放電管端面（６ｔｈ）　（６１Ｃ）　
　とで構成され、中にプラズマ媒体Ｇ５２）が封入され
ている。体３）は放電管（６１）を支えるための支持棒
で、支持台Ｇ５４）に固定されている。（７１）は光源
室αυと反応室（１）の間を隔離し、光を反応室１１）
側へ照射するための透過窓である。

次に動作について説明する。導波管αＳを伝送されたマ
イクロ波は給電口ＱＧでマイクロ波空胴Ｉに結合され、
マイクロ波空胴Ｉ内にマイクロ波電磁界を形成する。放
電管いり内のプラズマ媒体−）はこのマイクロ波電磁界
により放電発光する。この光は図中矢印で示すように金
属メツシュの空胴壁ａ３を透過し、マイクロ波空胴の外
部に設けられた反射板ａ３により反射され、サファイア
等で形成された透過窓（７１）を透過して基板（３）上
に照射される。ここで反射板（Ｌ５を一方を放電管−１
）、他方を基板面に焦点を持つ楕円面に形成しておけば
１反射板ａ’ａにより反射された光はすべて基板面に集
光されることになる。なお、放電管側面（６１ａ）はサ
ファイアで形成されており、、＋４５ｎｍ以上の真空紫
外光を透過するため、放電管←１）中で発光した１４５
ｎｍ以上の真空紫外光のほとんどすべてを放電管Ｇ５１
１外に取り出すことができる。即ち放電管として通常用
いられている石英ガラスのような非晶質の光透過材では
１６０〜１８０ｎｍ以上の光しか通さないため、半導体
製造のＣＶＤによく用いられているシリコン系のガスと
してシランガス（ＳｉＨ４）のように短波長の真空紫外
域に光吸収のピークがあるガスを効率よく反応させるの
は難しい。これに対し、この発明の実施例のもののよう
に単結晶サファイアのような結晶性の光透過材よりなる
筒で形成された放電管では、より短波長の真空紫外光の
大部分を放電管外部へ放射できるため９反応ガスを効率
よく反応させることができる。

プラズマ媒体０２）として水素（Ｈ２）や重水素（Ｄ２
）を用いれば１５０〜１７０ｎｍの強い発光を得ること
ができ、シランガスの反応には特に有効である。また、
キセノンを用いれば１４７ｎｍに線スペクトルの発光を
得ることができやはりシランガス等を反応させることが
できる。

さらに、前述のように、光反射板ｎｚにより集光するこ
とにより、放電管外部へ放射された光を有効に利用でき
ると共に、光源室ａυと反応部を離すことができる。こ
のことは次のような利点を有する。即ち、光透過窓い）
と基板（３）との間に距離を設け、この間でパージガス
導入口ｋｏからパージガス排出口（５１）へ向けて希ガ
ス等の非反応ガスを流すことで光透過窓（７１）近傍で
の光化学反応を防止し、光透過窓（７１）への反応生成
物のたい積を防止することができる。

なお、上記実施例では光反射板ａ７Ｊを空胴壁ｆｉ３の
外部に設けたものを示したが、第３図のように。

光透過性空胴壁（１３１）と光反射性空胴壁（１３２）
とでマイクロ波空胴Ｉを構成し、光反射性空胴壁（１５
２）により反射した光を光透過性空胴壁（＋　３１）か
ら取り出すようにしてもよい。

また、上記実施例では放電管側面（Ｓｔａ）をサファイ
アで形成したものについて示したが、透光性アルミナや
、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）　　のような透光性
結晶で形成してもよい。特にＭｇＦ２で形成すれば１２
０ｎｍ以上の真空紫外光を放射でき、さらに単波長の光
を効率良く照射できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればプラズマ媒体を封入し
た放電管と上記プラズマ媒体にマイクロ波電磁界を供給
し、放電発光させるマイクａ波給電手段を備え、上記放
電管の側面を結晶性の光透過材よりなる筒で形成したの
で外部へ取り出す全真空紫外光が多く、非常に効率の高
い真空紫外の光源装置が得られ、光ＣＶＤ等の光励起プ
ロセスを実用的なものにする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光源装置を用いた光
励起プロセス装置を示す概略断面図、第２図は第１図の
ｎ−ｎ線での要部断面図、第３図はこの発明の他の実施
例による光源装置を示す断面図、及び第４図は従来の光
源装置を用いた光励起プロセス装置を示す概略断面図で
ある。ａυ・・・光源室、　１１３・・・光反射板、αＪ・・
・空胴壁、α４・・・マイクロ波空胴、（１）・・・放
電管、　［６２１・・・プラズマ媒体。（＋　３１）・・・光透過性空胴壁、　　（ｔ３２）・
・・光反射性空胴壁。なお１図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プラズマ媒体を封入した放電管と上記プラズマ媒
体にマイクロ波電磁界を供給し、放電発光させるマイク
ロ波給電手段を備えた光源装置において、上記放電管の
側面を結晶性の光透過材よりなる筒で形成したことを特
徴とする光源装置。
（２）光透過材は単結晶サファイアであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光源装置。
（３）光透過材は単結晶フッ化マグネシウムであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光源装置。
（４）マイクロ波給電手段は放電管を内部に配置し、少
なくとも一部が光透過性部材で形成されたマイクロ波空
胴であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第３項のいずれかに記載の光源装置。
（５）マイクロ波空胴の空胴壁の一部が光反射性部材で
あり、放電管で発光する光を集光することを特徴とする
特許請求の範囲第４項記載の光源装置。
（６）マイクロ波空胴の外部に光を集光する光反射板を
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光
源装置。
（７）プラズマ媒体は水素あるいは重水素であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
かに記載の光源装置。
（８）プラズマ媒体はキセノンであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の
光源装置。