JPH0199219A - マイクロ波装置 - 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〕 この発明は、たとえばＥＣＲプラズマすなわち静磁界中
にマイクロ波とプラズマ原料ガスとを導入し、マイクロ
波に励振され磁力線まわりを円運動する電子の遠心力と
、この円運動する電子が磁力線から受けるローレンツ力
とが平衡する条件下で生じたプラズマを用いて成膜原料
ガスの分子を活性化し、この活性化された分子の化学的
、物理的反応により成膜を行い、あるいは前記プラズマ
自体によりエツチングを行う乾式薄膜加工装置などのマ
イクロ波装置であって、マイクロ波発生器と、管状に形
成され前記マイクロ波発生器から発振されたマイクロ波
を伝達する導波管と、この導波管と結合されてマイクロ
波が導入される空間を形成するマイクロ波容器と、前記
導波管に配設され前記マイクロ波容器から反射されてマ
イクロ波発生器へ戻るマイクロ波電力が最小となるよう
に調整される整合器と、前記マイクロ波発生器と整合器
との間に配され前記マイクロ波発生器へ戻る反射電力を
計測するマイクロ波モニタとを備えたマイクロ波装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来、前述のようなマイクロ波装置においては、たとえ
ばマイクロ波容器内に生成されるＥＣＲプラズマが負荷
となるが、この負荷とマイクロ波発生器とのマツチング
をとり、マイクロ波発生器から発振されるマイクロ波の
電力が可及的全量マイクロ波容器内に吸収され、装置の
使用電力の効率化と、吸収される電力量の一定化とを図
るため、マイクロ波発生器とマイクロ波容器との間に整
合器が配設されるとともに、この整合器とマイクロ波発
生器との間にマイクロ波容器から反射されてくるマイク
ロ波の電力を計測するマイクロ波モニタが配され、マイ
クロ波モニタにより計測される反射電力が最小となるよ
うに整合器の調整がなされる。この整合器の調整は、従
来、人の操作により行っていた。

第４図に、従来例によるマイクロ波装置として、ＥＣＲ
プラズマを用いて試料表面に薄膜形成またはエツチング
を施す乾式薄膜加工装置の構成を示し、第５図にこの装
置の導波管に配設された整合器の構成例を示す。

第４図の装置は、発振周波数がたとえば２．４５ＧＨｚ
のマイクロ波を発生するマイクロ波発生器１７と、断面
形状が矩形の管として形成されマイクロ波発生器１７か
ら発振されたマイクロ波を伝達する導波管１と、この導
波管と結合されマイクロ波発生器１７から発振されたマ
イクロ波が導入されるマイクロ波容器すなわちＥＣＲプ
ラズマ室３と、導波管１に配設されＥＣＲプラズマ室か
ら反射されてマイクロ波発生器へ戻るマイクロ波電力が
最小となるように調整される整合器１５と、この整合器
とマイクロ波発生器１７との間に配されＥＣＲプラズマ
室から反射されてマイクロ波発生器へ戻る反射電力を計
測するマイクロ波モニタ１６とを備えている。

なお、図において、６はＥＣＲプラズマ室３の内部に静
磁界を発生させるための励磁コイル、４はＥＣＲプラズ
マ室３内へプラズマ原料ガスを導入するための管路であ
り、ＥＣＲプラズマ室３内の静磁界中にプラズマ原料ガ
スとマイクロ波とを導入することにより生成されたプラ
ズマは、開ロアを介して処理室９内へ押し出され、ここ
で、管路１２を介して導入された成膜原料ガスの分子を
活性化して試料１１の表面に薄膜を形成させる。

このように構成された乾式薄膜加工装置の導波管には、
第５図に詳ｍ構成を示す整合器が配設され、マイクロ波
発生器から発振されたマイクロ波電力のうち、ＥＣＲプ
ラズマ室で反射されてマイクロ波発生器へ戻ってくる電
力が最小となるように調整される。すなわち、導波管部
分２１の矩形断面の長辺を貫いてこれに垂直に進退可能
にかつ導波管部分の軸方向（マイクロ波の進行方向）に
間隔をおいて配された３個のスタブ１５ａを備えた整合
器１５すなわち、いわゆるスリー・スタブ・チェーナの
各スタブにおける導波管内の長さしを変えることにより
、マイクロ波発生器から発振されてＥＣＲプラズマ室へ
向かうマイクロ波がこのスタブにより反射されるときの
反射率の大きさが異なり、またスタブ相互間の軸線間隔
Ａにより反射波の位相が異なるから、各スタブの挿入長
さしを変えることにより、これらのスタブにより反射さ
れた波がＥＣＲプラズマ室から反射されて戻ってきた波
に重畳されたときの合成反射波を最小として、マイクロ
波発生器から発振されたマイクロ波の電力を、ＥＣＲプ
ラズマ室による反射を最小にしてこのＥＣＲプラズマ室
に吸収せしめたのと同一効果を得ゐことができる。この
場合、スタブの挿入長さしの調整は、整合器とマイクロ
波発生器との間に配されたマイクロ波モニタ１６により
計測された反射電力が最小になるように、もしくは入射
電力と反射電力との差が最大となるように人の操作によ
り行われていた。なお、第５図において、１５ｂ。

Ｌ５ｃはそれぞれ、整合器が取り付けられる導波管部分
２１内のマイクロ波がスタブ１５ａに沿って外部へ洩れ
るのを防ぐよう、マイクロ波の波長と関連して寸法と形
状とが定められたチツークであり、１５ｂは接触ばねで
ある。また、１５ａはスタブ１５ａを人の手でつまみや
す（するためにスタブと一体化されたカラーであ゛す、
１５ｆは調整されたスタブの位置を保持するための設定
ねじである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

周知のように、上述のごとき薄膜加工装置においては、
薄膜加工時の加工条件を一定にしないと均質な薄膜が得
られず、このため、何らかの理由によりマツチングがず
れたときにすぐに調整を行わないと加工条件が変化し、
膜質が低下する。従って、従来のように、人の操作によ
りマツチングの調整を行う装置では、人の監視なしには
一定の加工条件を維持することができず、均質な＊＊を
得る上で重大な欠点となっていた。

この発明の目的は、人の監視なしに一定の加工条件を維
持することのできるマイクロ波装置の構成を提供するこ
とである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明によれば、マイク
ロ波発生器と、管状に形成され前記マイクロ波発生器か
ら発振されたマイクロ波を伝達する導波管と、この導波
管と結合されてマイクロ波が導入される空間を形成する
マイクロ波容器と、前記導波管に配設され前記マイクロ
波容器から反射されてマイクロ波発生器へ戻るマイクロ
波電力が最小となるように１１１１される整合器と、前
記マイクロ波発生器と整合器との間に配され前記マイク
ロ波発生器へ戻る反射電力を計測するマイクロ波モニタ
とを備えたマイクロ波装置を、前記マイクロ波容器から
の反射電力が最小となるように調整される前記整合器の
可動調整部が電気的に駆動可能に構成されるとともにこ
の調整駆動が前記マイクロ波モニタによって計測された
反射電力を用いて自動的になされるように構成するもの
とする。

〔作用〕

マイクロ波装置をこのように構成することにより、整合
器の可動調整部の調整駆動を電気的に制御することが可
能となり、従ってこの制御のためのシステムを適当に構
成してこのシステムへの制御入力を、マイクロ波モニタ
によって計測された反射電力自体もしくは発振電力と反
射電力との差とすることにより、加工条件を一定に維持
することのできる整合状態に整合器を制御することが可
能になる。

〔実施例〕 第１図に本発明の一実施例によるマイクロ波装置の構成
を示し、第２．３図に整合器の自動調整を可能ならしめ
る整合器構成の一実施例を示す。

第１図は、マイクロ波容器をＥＣＲプラズマ室とする乾
式ｍ１ｌｌＥ加工装置の構成を示すものであり、この装
置の導波管１の途中に配設された整合器１３中の可動調
整部は、以下に詳細を説明するように、外部から電気に
よる調整駆動ができるように構成され、マイクロ波モニ
タ１６により計測されたマイクロ波の反射電力をＷＨ１
１入力として取り込んだコントローラ１８の出力信号に
より、反射電力が最小となるように調整駆動される。な
お、この実施例においてはプラズマが生成されていると
きだけ整合器の制御が行われるよう、プラズマの発光ス
ペクトルを検知する光センサ１９が処理室９の壁面を貫
いて配設され、この先センサにより検知された光学量を
コントローラ１８へ入力される制御信号の１つとしてい
る。

第２．３図は本発明に基づく整合器構成の一実施例を示
すものであり、第２図は導波管の軸方向（マイクロ波の
進行方向）断面図、第３図は側面図である。整合器の可
動調整部であるスタブ３３は、偏平に形成されたガイド
３４と一体化され、このガイドの中央部に形成された空
洞部３４ａの入口にねじ込まれたねじ棒３７の上端部に
おいて結合部材４２を介してこのねじ捧ぶ結合された。

駆ｉ電動機４３の回転軸４３ａの回転により軸線方向に
進退駆動される。なお、第３図において４４は駆動電動
機４３に付属した進相コンデンサである。

ガイド３４を収容してこのガイドの軸まわり回転を阻止
する偏平なケーシング３６の上端面には、この上端面を
閉鎖するとともに、内側に前記ねじ棒３７のベアリング
３８が嵌め込まれた基板３９が取り付けられ、この基板
に前記駆動電動機４３．進相コンデンサ４４が取り付け
られるほか、スタブ３３の移動終端を検知するための上
限リミットスイッチ４５、下限リミットスイッチ４６な
らびにスタブ３３の進退途中の位置を検出する位置検出
センサ４８が配されている。この位置検出センサ４８は
、基板３９に立設されたガイド棒５１を上下に移動可能
なボス４９に取り付けられ、設定位置を可調整としてい
る。なお、第３図において、ガイド３４に立設され基［
３９を貫くロッド５０は、前記上、下限リミットスイッ
チ４５゜４６を開閉動作させるためのアクチエエータ４
７が取り付けられる可動支持棒である。

このように構成された整合器の調整はつぎのように行わ
れる。すなわち、導波管の軸方向（マイクロ波の進行方
向）に間隔を置いて配された３個のスタブのうち、まず
、マイクロ波発生器に最も近いスタブを、マイクロ波モ
ニタ１６（第１図）により計測される反射電力が極小と
なるように進退駆動する。この進退駆動は、コントロー
ラ１８（第１図）から出力される制御信号により駆動電
動機４３を介して行われる。この第１のスタブにより極
小点が得られたら、次に第２のスタブを進退駆動し、こ
の進退駆動中に得られる極小点を探す、この第２の極小
点が得られたら、同様にして第３のスタブを進退駆動し
、第３の極小点を探す、そして、このような一連の掻作
を、最小極小値の変動が所定範囲に入るようになるまで
繰り返す、この繰返し回数は各スタブの当初の設定位置
により異なるが、通常数回以内に収まる。しかしこの繰
返し回数は少ないほど調整時間が短くなり、加工条件の
変動期間が短くなるから、成膜もしくはエツチング時の
加工条件の変動が小さく、従ってスタブの所要移動量が
小さいことがあらかじめ明らかな加工の場合には、あら
かじめこの加工条件に見合った整合位置（この位置は過
去の調整経験により明らかにされている）の付近にスタ
ブを設定し、成膜もしくはエツチング時に自動制御を行
うようにすれば、加工条件の変動期間の短い、より安定
した加工が可能になる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、マイクロ波発生
器と、管状に形成され前記マイクロ波発生器から発振さ
れたマイクロ波を伝達する導波管と、この導波管と結合
されてマイクロ波が導入される空間を形成するマイクロ
波容器と、前記導波管に配設され前記マイクロ波容器か
ら反射されてマイクロ波発生器へ戻るマイクロ波電力が
最小となるように調整される整合器と、前記マイクロ波
発生器と整合器との間に配され前記マイクロ波発生器へ
戻る反射電力を計測するマイクロ波モニタとを備えたマ
イクロ波装置を、前記マイクロ波容器からの反射電力が
最小となるように調整される前記整合器の可動調整部が
電気的に駆動可能に構成されるとともにこの調整駆動が
前記マイクロ波モニタによって計測された反射電力を用
いて自動的になされるように構成したので、このマイク
ロ波装置における加工条件の維持が人の監視なしに自動
的に可能になり、加工条件がずれたときに短時間にもと
の加工条件に復帰せしめることが可能になるから、加工
条件の変動期間の短い、より安定した品質の得られる加
工が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるマイクロ波装置の構成
を示す機能ブロック図、第２図は第１ｒ！！Ｊのマイク
ロ波装置における整合器構成の一実施例を示す正面断面
図、第３図は第２図に示す整合器の側面図、第４図は従
来例によるマイクロ波装置の構成を示す機能ブロック図
、第５図は従来の整合器の構成例を示すもので、（ａｌ
は正面部分断面図、山）は側面図である。 １：導波管、３　：　ＥＣＲプラズマ室（マイクロ波容
器）、４：プラズマ原料ガス導入管路、６：＃磁コイル
、１３．１５：整合器、１５ａニスタブ、１６：マイク
ロ波モニタ、１７：マイクロ波発生器、１８：コントロ
ーラ、２１：導波管部分、３３ニスタブ、第１　図 ４３　Ｉ５ ′＃、４図 １整合品 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）マイクロ波発生器と、管状に形成され前記マイクロ
   波発生器から発振されたマイクロ波を伝達する導波管と
   、この導波管と結合されてマイクロ波が導入される空間
   を形成するマイクロ波容器と、前記導波管に配設され前
   記マイクロ波容器から反射されてマイクロ波発生器へ戻
   るマイクロ波電力が最小となるように調整される整合器
   と、前記マイクロ波発生器と整合器との間に配され前記
   マイクロ波発生器へ戻る反射電力を計測するマイクロ波
   モニタとを備えたマイクロ波装置において、前記マイク
   ロ波容器からの反射電力が最小となるように調整される
   前記整合器の可動調整部が電気的に駆動可能に構成され
   るとともにこの調整駆動が前記マイクロ波モニタによっ
   て計測された反射電力を用いて自動的になされることを
   特徴とするマイクロ波装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波装置におい
   て、マイクロ波が導入されるマイクロ波容器は、この容
   器を取り囲む励磁コイルにより内部に静磁界が発生せし
   められ該容器内に導入されたマイクロ波との共鳴現象に
   より外部から導入されたガスをプラズマ化するＥＣＲプ
   ラズマ室であることを特徴とするマイクロ波装置。