JPH02189841A - Microwave plasma generating device - Google Patents

Microwave plasma generating device

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Publication number
JPH02189841A
JPH02189841A JP1007217A JP721789A JPH02189841A JP H02189841 A JPH02189841 A JP H02189841A JP 1007217 A JP1007217 A JP 1007217A JP 721789 A JP721789 A JP 721789A JP H02189841 A JPH02189841 A JP H02189841A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave
discharge chamber
plasma
conductor
window
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1007217A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Mukai
裕二 向井
Yoshiyuki Tsuda
善行 津田
Koichi Kodera
宏一 小寺
Hideaki Yasui
秀明 安井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1007217A priority Critical patent/JPH02189841A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は表面改質や、薄膜の成膜やエツチング等の加工
に用いられるマイクロ波プラズマ装置に主として利用さ
れるプラズマ等の発生装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention relates to a plasma generation device mainly used in microwave plasma devices used for surface modification, thin film formation, etching, etc. .

従来の技術 近年2.450)lzのマイクロ波電力と875Gの共
鳴磁界を用いて高密度なプラズマを発生する種々のマイ
クロ波プラズマ装置が提案されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, various microwave plasma devices have been proposed that generate high-density plasma using a microwave power of 2.450) lz and a resonant magnetic field of 875 G.

第5図は特願昭11i3−20527号公報に記載され
た一例であるが、マイクロ波電力1を放電室2に伝達す
る手段として内導体3と外導体4からなる同軸管5を用
いている。
FIG. 5 is an example described in Japanese Patent Application No. 11i3-20527, in which a coaxial tube 5 consisting of an inner conductor 3 and an outer conductor 4 is used as a means for transmitting microwave power 1 to a discharge chamber 2. .

この従来例について以下簡単に説明する。This conventional example will be briefly explained below.

マイクロ波電力発振器(図示せず)から送り出された2
、45GHzのマイクロ波電力1は矩形導波管6および
同軸管5を経て放電室2内に供給される。
2 delivered from a microwave power oscillator (not shown)
, 45 GHz microwave power 1 is supplied into the discharge chamber 2 via a rectangular waveguide 6 and a coaxial tube 5.

この時、内導体3の放電室2内に位置する部分3aは放
電室2内にマイクロ波電力を放射するアンテナとして作
用する。
At this time, the portion 3a of the inner conductor 3 located within the discharge chamber 2 acts as an antenna that radiates microwave power into the discharge chamber 2.

8はマイクロ波電力1を透過し、かつ放電室2内を真空
に保つためのマイクロ波窓で、アルミナや石英等の誘電
体材料で形成される。このマイク口波窓8には図のよう
に内導体3が貫通しており、両者はロウ付けやガラスフ
リットもしくは有機接着剤等で、真空が漏れることなく
接合されている。
A microwave window 8 transmits the microwave power 1 and keeps the inside of the discharge chamber 2 in a vacuum, and is made of a dielectric material such as alumina or quartz. As shown in the figure, an inner conductor 3 passes through this microphone mouth wave window 8, and the two are joined together by brazing, glass frit, organic adhesive, etc. without leaking vacuum.

放電室2内に放射されたマイクロ波電力はソレノイド9
の発生する875Gの共鳴磁界により電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマ10を発生して薄膜の加工に利用される
The microwave power radiated into the discharge chamber 2 is transmitted to the solenoid 9.
Electron cyclotron resonance plasma 10 is generated by the 875G resonance magnetic field generated by the electron cyclotron resonance plasma 10, which is used for thin film processing.

なお、11は同軸管5の他端を短絡するための可動短絡
板である。
Note that 11 is a movable shorting plate for shorting the other end of the coaxial tube 5.

またプラズマ10が発生するとプラズマに接した部分が
高温に加熱されるため、内導体3内には冷却水12を流
し、更に放電室2の周囲には冷却水を流した冷却コイル
13を設けて冷却している。
Furthermore, when the plasma 10 is generated, the part in contact with the plasma is heated to a high temperature, so cooling water 12 is flowed inside the inner conductor 3, and a cooling coil 13 in which cooling water is flowed is provided around the discharge chamber 2. It's cooling down.

発明が解決しようとする課題 上記従来技術により高密度なプラズマを発生でき薄膜の
加工速度を向上することができるが、生産性の面からは
より高速化が望まれている。この要求を満足する方法と
して、放電室2に供給するマイクロ波電力を増大し、よ
り高密度なプラズマを発生する手段がある。
Problems to be Solved by the Invention Although the above-mentioned conventional techniques can generate high-density plasma and improve the processing speed of thin films, higher speeds are desired from the viewpoint of productivity. As a method of satisfying this requirement, there is a means of increasing the microwave power supplied to the discharge chamber 2 to generate higher density plasma.

しかし、従来例のマイクロ波プラズマ装置に大電力のマ
イクロ波を投入し長時間の運転を行なうと第6図に例示
したようにマイクロ波窓8に円周方向および直径方向に
ひび割れ13が生じてしまい、放電室2内の真空を保て
なくなってしまうという課題があった。
However, when a conventional microwave plasma device is operated for a long time with high-power microwaves applied, cracks 13 occur in the microwave window 8 in the circumferential and diametrical directions, as illustrated in FIG. Therefore, there was a problem that the vacuum inside the discharge chamber 2 could not be maintained.

なお、マイクロ波窓8にこのようなひび割れ13か生じ
る原因は次のように考えられる。
The reason why such cracks 13 occur in the microwave window 8 is considered to be as follows.

すなわち内導体3は冷却水12により冷却されているた
め室温程度であるが、マイクロ波窓8は冷却することが
できないためにプラズマ1oによって高温に加熱される
。一方、マイクロ波窓8に使用するアルミナ等は熱伝導
率が極めて小さい。
That is, the inner conductor 3 is cooled by the cooling water 12 and is therefore at about room temperature, but the microwave window 8 cannot be cooled and is therefore heated to a high temperature by the plasma 1o. On the other hand, alumina or the like used for the microwave window 8 has extremely low thermal conductivity.

従って、第7図に模式的に図示したようにマイクロ波窓
8の半径方向の温度分布は、冷却された内導体3に接し
た部分では低く、半径にともなって急激に高くなる。そ
のために、マイクロ波窓8にはこの温度差によって生し
る熱膨張の違いによる歪か発生し第6図のようなひび割
れ13が生じるものと考えられる。すなわち、マイクロ
波窓8がひび割れる原因はマイクロル窓8に冷却された
内導体3が貫通しているためである。
Therefore, as schematically illustrated in FIG. 7, the temperature distribution in the radial direction of the microwave window 8 is low at the portion in contact with the cooled inner conductor 3, and rapidly increases with the radius. Therefore, it is thought that distortion occurs in the microwave window 8 due to the difference in thermal expansion caused by this temperature difference, and cracks 13 as shown in FIG. 6 occur. In other words, the reason why the microwave window 8 cracks is because the cooled inner conductor 3 penetrates the microwave window 8 .

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明はマイクロ波電力を透
過し真空をシールする誘電体からなるマイクロ波窓を、
該導波管と放電室との間に配置し、放電室内に棒状もし
くは板状の導体を配置し、該導体を前記マイクロ波窓に
接することなく配置したことを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a microwave window made of a dielectric material that transmits microwave power and seals a vacuum.
The present invention is characterized in that a rod-shaped or plate-shaped conductor is disposed between the waveguide and the discharge chamber, and the conductor is disposed within the discharge chamber without touching the microwave window.

作   用 」二記構成により、マイクロ波窓に同軸管の内導体等を
貫通することなしにマイクロ波電力を放電室内に供給で
きる。この結果マイクロ波窓の温度分布が均一となり、
ひび割れの問題を解決することができる。
With the configuration described in "Operation" (2), microwave power can be supplied into the discharge chamber without passing through the inner conductor of the coaxial tube or the like to the microwave window. As a result, the temperature distribution of the microwave window becomes uniform,
It can solve the problem of cracks.

実施例 本発明の第1の実施例を、第1図を参照しながら説明す
る。なお、本実施例において、第5図の従来例と同一の
構成要素には同一の番号をイ1している。
Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the same components as in the conventional example shown in FIG. 5 are designated by the same numbers.

第1図において、14はマイクロ波電力1を透過し真空
をシールするアルミナを用いたマイクロ波窓15を有す
る円形導波管で、放電室2と接続している。16は円形
導波管14にマイクロ波電力1を伝達する同軸管で内導
体17と外導体18から成っており、この内導体17は
円形導波管14や放電室2で反射されるマイクロ波の量
を調節するために、矢印aの方向に長さを調節可能にな
っている。この内導体17の長さは、内導体17の先端
が図示した位置からマイクロ波窓15に接する位置まで
調節可能である。
In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a circular waveguide having a microwave window 15 made of alumina that transmits the microwave power 1 and seals the vacuum, and is connected to the discharge chamber 2. A coaxial tube 16 transmits the microwave power 1 to the circular waveguide 14, and is composed of an inner conductor 17 and an outer conductor 18. The length can be adjusted in the direction of arrow a in order to adjust the amount. The length of the inner conductor 17 can be adjusted from the position where the tip of the inner conductor 17 is in contact with the microwave window 15 to the position shown in the figure.

このように構成することにより、マイクロ波電力1は同
軸管16から円形導波管14に伝達され、マイクロ波窓
15を透過し放電室2に供給される。
With this configuration, the microwave power 1 is transmitted from the coaxial tube 16 to the circular waveguide 14, transmitted through the microwave window 15, and supplied to the discharge chamber 2.

また、放電室2内には棒状の導体19をマイクロ波窓1
5に接することなく配置している。この導体19は第5
図の従来例のアンテナ3aと同様に放電室2内にマイク
ロ波を放射するアンテナとして作用し、放射されたマイ
クロ波によりプラズマ10が発生する。なお、導体19
は本実施例では2本のセラミック棒20て放電室2に固
定されている。
In addition, a rod-shaped conductor 19 is placed inside the microwave window 1 in the discharge chamber 2.
It is placed without touching 5. This conductor 19 is the fifth
Like the conventional antenna 3a shown in the figure, it functions as an antenna that radiates microwaves into the discharge chamber 2, and plasma 10 is generated by the radiated microwaves. Note that the conductor 19
In this embodiment, two ceramic rods 20 are fixed to the discharge chamber 2.

本実施例では従来例のようにマイクロ波窓15を同軸管
16の内導体17が貫通していない。そのためマイクロ
波窓15はプラズマ10によって加熱されるが、従来例
の第6図のように内導体3に流れる冷却水12によって
マイクロ波窓8が冷却され、マイクロ波窓8に急激な温
度分布が生じることがない。すなわち、マイクロ波窓1
5はほぼ均一な温度であるため、熱膨張による歪の発生
がわずかでありマイクロ波窓15がひひ割れるという問
題が生じない。
In this embodiment, the inner conductor 17 of the coaxial tube 16 does not pass through the microwave window 15 as in the conventional example. Therefore, the microwave window 15 is heated by the plasma 10, but as shown in FIG. 6 of the conventional example, the microwave window 8 is cooled by the cooling water 12 flowing through the inner conductor 3, causing a rapid temperature distribution in the microwave window 8. It never occurs. That is, microwave window 1
Since the temperature of the microwave window 5 is almost uniform, distortion due to thermal expansion is slight, and the problem of cracking of the microwave window 15 does not occur.

次に、本発明の第2の実施例を第2図に示す。Next, a second embodiment of the present invention is shown in FIG.

本実施例は、第1の実施例の同軸管16を取り除き、マ
イクロ波窓15を円形導波管14の端部に設けた例であ
る。
This embodiment is an example in which the coaxial tube 16 of the first embodiment is removed and a microwave window 15 is provided at the end of the circular waveguide 14.

更に、本発明の第3の実施例を第3図及び第4図に示す
。本実施例は、マイクロ波を放電室2内により均一に放
射するために、第1の実施例の導体19を21のような
形状にした例である。
Furthermore, a third embodiment of the present invention is shown in FIGS. 3 and 4. This embodiment is an example in which the conductor 19 of the first embodiment is shaped like 21 in order to radiate microwaves more uniformly into the discharge chamber 2.

以−」二の実施例では放電室2内に配置した導体19.
21は棒状てあったが、本発明では棒状に限られるもの
ではなく板状等であっても良い。またマイクロ波窓15
を有する導波管も、円形導波管に限らず、矩形導波管等
であっても良い。
In the second embodiment, the conductor 19 is placed inside the discharge chamber 2.
Although 21 has a rod shape, the present invention is not limited to a rod shape, and may be a plate shape or the like. Also, the microwave window 15
The waveguide having this is not limited to a circular waveguide, but may be a rectangular waveguide or the like.

なお、」−記実施例ではいづれも本発明をプラズマ源と
して用いた場合について説明したが、本発明は単にプラ
ズマ源としてだけてはなく、例えばイオンを引き出す電
極等を設けてイオン源等として用いる場合にも適用でき
る。
In addition, in each of the embodiments mentioned above, the case where the present invention was used as a plasma source was explained, but the present invention is not only used as a plasma source, but also can be used as an ion source by providing an electrode for extracting ions, etc. It can also be applied in cases.

また、マイクロ波の周波数および磁界の強度も各々2.
45GHzと875Gに限定するものではなく、発生す
るプラズマも電子サイクロトロン共鳴プラズマに限って
本発明が適用されるものでもない。
Furthermore, the frequency of the microwave and the strength of the magnetic field are each 2.
The present invention is not limited to 45 GHz and 875 G, nor is the generated plasma limited to electron cyclotron resonance plasma.

発明の効果 本発明によりマイクロ波窓がひび割れるという問題が発
生しないため、大電力のマイクロ波を投入でき、薄膜の
加工速度を向上するすることができるプラズマ等の発生
装置を得ることができる。
Effects of the Invention According to the present invention, since the problem of cracking of the microwave window does not occur, it is possible to obtain a plasma generation device that can input high-power microwaves and improve the processing speed of thin films.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例に関するマイクロ波プラ
ズマ発生装置の縦断面図、第2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縦断面図、第
3図は本発明の第3の実施例におけるマイクロ波プラズ
マ発生装置の縦断面図、第4図はその横断面図、第5図
は従来例の縦断図、第6図は従来例のマイクロ波窓に発
生するひび割れの説明図、第7図は従来例のマイクロ波
窓に生じる温度分布の説明図である。 2・壷Φ放電室、14−−−導波管、15・・・マイク
ロ波窓、19.21・・拳導体。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はが1名第 図 第7図 1?
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a microwave plasma generator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a microwave plasma generator according to a second embodiment of the present invention, and FIG. A vertical cross-sectional view of a microwave plasma generator according to a third embodiment of the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view thereof, FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a conventional example, and FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram of the temperature distribution that occurs in a conventional microwave window. 2. Bottle Φ discharge chamber, 14 --- waveguide, 15... microwave window, 19.21... fist conductor. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano (1 person) Figure 7 Figure 1?

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)マイクロ波電力を透過し真空をシールする誘電体
からなるマイクロ波窓を、導波管と放電室との間に配置
し、放電室内に棒状もしくは板状の導体を配置し、該導
体を前記マイクロ波窓に接することなく配置したことを
特徴とするマイクロ波プラズマ発生装置。
(1) A microwave window made of a dielectric material that transmits microwave power and seals the vacuum is placed between the waveguide and the discharge chamber, a rod-shaped or plate-shaped conductor is placed inside the discharge chamber, and the conductor A microwave plasma generator characterized in that the microwave plasma generator is arranged without contacting the microwave window.
(2)導波管にマイクロ波電力を供給するマイクロ波伝
達回路が同軸管であることを特徴とする請求項1記載の
マイクロ波プラズマ発生装置。
(2) The microwave plasma generator according to claim 1, wherein the microwave transmission circuit that supplies microwave power to the waveguide is a coaxial tube.
(3)導波管にマイクロ波電力を供給する同軸管の内導
体の長さを調節可能としたことを特徴とする請求項2記
載のマイクロ波プラズマ発生装置。
(3) The microwave plasma generator according to claim 2, wherein the length of the inner conductor of the coaxial tube that supplies microwave power to the waveguide is adjustable.
JP1007217A 1989-01-13 1989-01-13 Microwave plasma generating device Pending JPH02189841A (en)

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JP1007217A JPH02189841A (en) 1989-01-13 1989-01-13 Microwave plasma generating device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729902A (en) * 1992-12-09 1998-03-24 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Catalytic converter with two or more honeycomb bodies in a casing tube and method for its production

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729902A (en) * 1992-12-09 1998-03-24 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Catalytic converter with two or more honeycomb bodies in a casing tube and method for its production

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