JPH0331480A - マイクロ波プラズマ処理装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は新規なマイクロ波電力供給手段を有するマイク
ロ波プラズマ処理装置に関する。更に詳しくは、特に大
面積の基体のプラズマ処理に好適なマイクロ波プラズマ
処理装置に関する。

〔従来技術の説明〕

プラズマ処理法とは、特定の物質に電磁波等のエネルギ
ーを加えてプラズマ化して活性の強いラジカルとし、該
ラジカルを基体に接触させることにより、該基体上への
、堆積膜を形成させたり、該基体のエツチング処理、ア
ンシング処理等の各種の処理を行う方法をいい、プラズ
マ処理装置とは、該各種プラズマ処理を実施するために
設計・製作された装置をいう。

従来、こうしたプラズマ処理装置は、プラズマ生起用原
料ガス導入口と排気口とを有する真空容器であるところ
のプラズマ処理室と、該プラズマ処理室に導入されたプ
ラズマ生起用原料ガスをプラズマ化するための電磁波等
のエネルギーを供給する手段、そして被プラズマ処理基
体及びその支持手段とから構成されている。

ところで、前記プラズマ処理は前記ラジカルの強い活性
に依拠するものであり、該ラジカルの生成密度や前記被
プラズマ処理基体の温度等を適宜選択することにより、
所望のプラズマ処理を行うが、該プラズマ処理法におい
て処理速度を高めたり、大面積に亘って均一なプラズマ
処理をする上で必要なことは、前記ラジカルを大面積に
亘って均−且つ大量に生成させるプラズマ条件の選択で
ある。

従来、原料ガスをプラズマ化させるためのエネルギーと
しては、１３．５６ＭＨｚの高周波（ＲＦ）が使用され
ていたが、近年、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる
ことにより、高密度プラズマを効率的に生成することが
でき、各種プラズマ処理において処理速度の向上が図れ
る可能性があることからマイクロ波を用いたプラズマ処
理法が注目され、そのための装置が数多く提案されてい
る。

例えば、前記プラズマ処理装置として特にプラズマＣＶ
Ｄ装置について言えば、半導体デバイス、電子写真用感
光体、画像入力用センサー、撮像デバイス、光起電力素
子、その他の各種エレクトロニクス素子、光学素子等に
用いる素子材料としてのアモルファスシリコン（以下、
ｒａ−３ｉ　Ｊと記す、）やポリ・シリコン（ｒｐ−３
ｉ　Ｊと記す。）、あるいはＳｉＯ，、ＳｉＮ等の絶縁
性堆積膜をマイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ法（以下
、ｒＭＷ−ＰＣＶＤ法」と記す、）により形成する装置
が各種提案されている。

ところで、そうした従来のＭＷ−ＰＣＶＤ装置は、以下
の２つのタイプに大別することができる。

即ち、その第１のタイプは特公昭５８−４９２９５号公
報、特公昭５９−４３９９１号公報、実公昭６２−３６
２４０号公報等にみられるタイプのものであって、方形
導波管又は同軸線路にガス管を貫入させるかあるいは接
触させてプラズマを生起せしめる方式のものである。Ｃ
以下この方式を、“方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装置”トイウ
、〕第２のタイプは、特開昭５７−１３３６３６号公報
等にみられるタイプのものであって、空洞共振器中で電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を惹起せしめ、発散磁
界でプラズマを引き出す方式のものである。〔以下この
方式を、“方式２ＭＷＰＣＶＤ装置”という。〕 方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装置については、第２図に示す装
置を代表的なものとして挙げることができる（実公昭６
２−３６２４０公報）。

即ち、方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装置は、第２図に示したよ
うに、真空系、排気系、マイクロ波導入系で構成される
ものである。

第２図において、真空系は、反応容器２２と、ガス輸送
管２３を介して接続した内径４０ｍ程度のマイクロ波透
過性の管（例えば石英管）とで構成されている。前記石
英管は第１のガス導入パイプと接続し、同時にマイクロ
波導波管と直交している。そして反応容器２２内には、
第２のガス導入パイプが接続され、該ガス導入パイプよ
り導入された原料ガス（シランガス）は排気系（排気管
２４、排気ポンプ２５）により排気されるようにされて
いる。当該装置においては、前記第１のガス導入パイプ
から導入された原料ガス（０，ガス又はＮ２ガス）は、
マイクロ波電力によりプラズマ化される。該マイクロ波
電力によって生起される放電は、摺動短絡板（−プラン
ジャー）２６を動かしてマイクロ波入力インピーダンス
の整合をとることによって制御される。

このようにして生成したプラズマ中のラジカルはガス輸
送管２３を介して反応容器２２へ輸送され、そして、前
記第２のガス導入パイプを介して導入されるシランガス
と反応し、基板２１上にＳｉｎ、又はＳｉＮ等の絶縁性
堆積膜の形成がなされるところとなる。

方式２　ＭＷ−Ｐ　ＣＶ　Ｄ装置については、第３図に
示す装置を代表的なものとして挙げることができる（特
開昭５７−１３３６３６号公報）、この装置は、電磁石
３７を使用する以外、他の装置構成、及び形態は上述の
方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装置の場合とほとんど同様である
。即ち真空系は、円筒形状のプラズマ化室３１とそれに
接続された堆積室３２とで構成され、前記プラズマ化室
３１にはマイクロ波導入窓３３が該プラズマ化室内を真
空保持するようにして設けられている。プラズマ化室３
１には、第１のガス導入パイプ３６及びマイクロ波導波
管３４が接続され、また、プラズマ化室３１はその外周
に設けられた冷却水路３５を介してほぼ全体が水冷され
るようにされている。

また、プラズマ化室３１と同心状になるように電磁石３
７が配置されていて、その磁力線の方向は、マイクロ波
の進行方向とほぼ同じ方向を向いており、前記磁力線の
方向とマイクロ波の電界方向とを直交させるようにして
電子サイクロトロン運動が生起するようになっている。

このため、プラズマ化室３１はＴＥ＋＋ｔ　　（ｔ：自
然数）モードの空洞共振器構造となるように設計されて
いる。また、堆積室３２には、第２のガス導入パイプと
排気系とが接続されていて、該堆積室３２内へ導入され
た原料ガス等は前記排気系を介して排気される。

第３図の装置構成で代表される方式２ＭＷ−ＰＣＶＤ装
置においては、第１のガス導入パイプ３６を介して導入
される原料ガス（Ｈｘガス等）はマイクロ波電力によっ
てプラズマ化されるが、マイクロ波導入窓３３近傍にお
ける磁界強度を８７５ガウスとしたとき、マイクロ波電
力の反射はほぼゼロになり、供給されるマイクロ波電力
はほとんどプラズマに吸収されるようになる。上述のよ
うにして生起された水素プラズマは、発散磁界の磁力線
の方向に沿って堆積室３２まで輸送され、第２のガス導
入パイプを介して導入される原料ガス（シランガス）を
更にプラズマ化してラジカルを発生し、基板３８上にａ
−３ｉ膜の形成がなされるところとなる。

一方、プラズマを用いた窒化処理、酸化処理等の表面処
理装置にマイクロ波を適用した例もいくつか提案されて
いる０例えば、特公昭５７−５３８５８号公報、特公昭
６１−４３１号公報に見られるように、マイクロ波の供
給にアンテナ手段を用いたことを特徴とするプラズマ表
面処理装置がある。（以下この方式を“アンテナ型マイ
クロ波プラズマ表面処理装置”と言う、）具体的には、
第４図に示す装置を代表的なものとして挙げることがで
きる（特公昭５７−５３８５８号公報）。

即ち、アンテナ型マイクロ波プラズマ表面処理装置は、
第４図に示されるように真空系、排気系、マイクロ波導
入系で構成されるものである。

第４図において、真空系は反応容器４０５、石英製筒体
４１１、及びガス導入口４０７とで構成されている。Ｎ
２ガスボンベ、Ｈ！ガスボンベからそれぞれ流量計４１
４及び４１５、バルブ４１６及び４１７を通じてＮ！ガ
ス及びＮｘガスがガス導入口４０７から反応容器４０５
に導入される。

導入されたガスは排気口４０６、パルプ４０９を介して
排気装Ｗ４０８により排気される。当該装置において導
入された原料ガス（Ｎｘガス及びＨ２ガス）はマイクロ
波電力によりプラズマ化される。

具体的には、マイクロ波型Ｒ４（１３）で発生したマイ
クロ波を導波管４０２及び金属性アンテナ４１０を介し
て反応容器４０５に向けて伝送させ、更に伝送されたマ
イクロ波電力は石英製筒体４１１を介して反応容器４０
５内部に向けて反射され、原料ガスをプラズマ化する。

マイクロ波の整合はプランジャー４０３及びスリースタ
ブチューナー４０４によって行われる。このようにして
生成したプラズマ中の活性種により試料片４１３（例え
ばＳｌウェハー等）の表面改質処理が成される。

ところが、前述の従来の２つのタイプのＭＷ−ＰＣＶＤ
装置を用いて太陽電池、液晶ドライバ用薄膜トランジス
タ（ＴＰＴ）　、ラインセンサ等に好適に用いられるａ
−３ｉ：Ｈ膜を大面積の基体上へ堆積形成しようとする
場合には種々の問題点が残されている。

即ち、具体的には方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装置及び方式２
ＭＷ−ＰＣＶＤ装置のいずれを用いた場合においても大
面積（例えば３０ｃｍ角程度１に渡って均一な膜質及び
膜厚の堆積膜を形成することは困難である。

その理由としては、方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装置において
は、マイクロ波透過性の管の外径は、装置の構成上マイ
クロ波導波管の太さで制限され、民生用として一般に背
反している２、４５ＧＨｚのマイクロ波方形導波管の長
辺（内径）の寸法は１０９．２ｃｍ、或いはそれ以下で
あるため、堆積膜の均一性が得られるのはせいぜい１０
ｃｍ＋φ程度である。また、方式２　ＭＷ−Ｐ　ＣＶ　
Ｄ装置においては、発散磁界を利用しているため、磁力
線の分布は電磁石からの距離の増加に相関して増大し、
それに伴い膜質・膜厚分布も増大する。

また、方式２ＭＷ−ＰＣＶＤ方式に類する新規な提案と
して、特開昭６３−２８３（１３）８号公報に、基体近
傍に磁石を追加配置し、基体近傍での磁界分布を均一化
することによって、膜質及び膜厚分布の向上が図れると
いう開示があるが、当該装置においても膜質及び膜厚分
布の均一性が保たれるのは、高々φ２００ｆｌ程度であ
り、角型の基板を基体として用いた場合では約１４０　
ｎ角程度でしかない。

上記の従来の問題点は他のプラズマ処理即ち、ドライエ
ツチング、アッシャ−１窒化、酸化等の処理を行う場合
も同様であり、いずれのプラズマ処理を行うにしても大
面積基体への均一なプラズマ処理は困難である。

一方、前記アンテナ型マイクロ波プラズマ処理装置（特
公昭５７−５３８５８号公報）においても、下達するよ
うな問題点が存在する。

即ち、前記アンテナ型マイクロ波プラズマ処理装置にお
いて、マイクロ波のインピーダンスの整合はスリースタ
ブチューナー４０４、プランジャー４０３等で見かけ上
は整合可能であるが、実際には石英製筒体４１１が反応
容器４０５に貫入している部分、及びアンテナ４１１と
方形導波管４０２の変換部の２カ所にインピーダンスの
不連続部があり、該不連続部とチューナーとの間に定在
波が立つことになる。従って、投入したマイクロ波電力
のかなりの部分は前記不連続部で反射されるため、マイ
クロ波電力を効率良くプラズマに供給することができな
い。

また、マイクロ波電力はアンテナ上を伝播しながら順次
空間中に放射されていく為、前記アンテナの長手方向で
のマイクロ波の減衰が生ずる。従って、このようなアン
テナを用いて生起されたプラズマの強度もアンテナの長
手方向で減衰が住することとなり、大容量で均一なプラ
ズマを生成するのは困難である。

以上のことから、上述の種々の問題点を解決した、大面
積のプラズマ処理に適用できる新規なマイクロ波プラズ
マ処理装置の早期提供が望まれている。

〔発明の目的〕

本発明は、従来のマイクロ波プラズマ処理装置に係る前
述の各種問題点を排除し、稼動率及び作業効率がよく、
そして常時安定してプラズマ処理が可能な新規なマイク
ロ波プラズマ処理装置を提供することを主たる目的とす
るものである。

本発明の他の目的は、ＥＣＲ方式のような大型の電磁石
を用いることなくして、マイクロ波の導入方法を工夫す
ることにより大面積の基体上への均一にして均質な所望
のプラズマ処理を可能にする新規なマイクロ波プラズマ
処理装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、ガスの電離断面積にかかわら
ず、また、放電中においてもマイクロ波入力インピーダ
ンスの整合が常にとれ、マイクロ波電力が有効に利用さ
れて所望のプラズマ処理の多量処理を可能にする、新規
なマイクロ波プラズマ処理装置を提供することにある。

〔発明の構成・効果〕

本発明者らは、従来のマイクロ波プラズマ処理装置にお
いて困難であった大面積基体への均一なプラズマ処理を
行うという前述の目的を達成すべく鋭意研究を重ね、本
発明の装置を完成するに至った。その骨子は以下に述べ
る通りである。

即ち、本発明の装置は、密閉容器、該密閉容器を排気す
る手段、該密閉容器内にプラズマ生起用原料ガスを導入
するための手段及び該密閉容器内にプラズマを生起させ
るためのマイクロ波電力供給手段とで構成されるマイク
ロ波プラズマ処理装、置であって、前記マイクロ波電力
供給手段が、前。

記密閉容器内に貫入させた中心導体、前記密閉容器内で
該中心導体を包含し且つ該中心導体を前記プラズマから
分離させる回転対称形のマイクロ波透過性部材、及び該
マイクロ波透過性部材を包含するように配設された回転
対称形の導電性部材とで構成された同軸線路であること
を特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置である。

本発明の装置において、前記中心導体の先端を電磁波的
な開放終端とする。

そして、前記同軸線路上に少なくとも２つ以上の同調手
段を存し、前記同調手段の１つは、前記中心導体の前記
密閉容器内への挿入長調節機構である。

また、前記マイクロ波電力供給手段は、半同軸共振器を
構成する。

本発明の装置において、前記導電性部材は、多孔性構造
であって、前記導電性部材の更に外側に被プラズマ処理
基体を配設する。

本発明の装置において、前記プラズマ生起用原料ガスを
導入するための手段が前記導電性部材と前記マイクロ波
透過性部材とで実質的に隔離された空間内に原料ガスが
導入されるように配設する。

また本発明の装置において、前記プラズマ生起用原料ガ
スを導入するための手段は、２つのガス導入管から構成
され、一方のガス導入管は前記導電性部材と前記マイク
ロ波透過性部材とで実質的に隔離された空間内に原料ガ
スが導入されるように配設され、該ガス導入管からは水
素及び／又は不活性ガスを導入するようにし、他方のガ
ス導入管は前記導電性部材と前記被プラズマ処理基体と
の間に配設され、該ガス導入管からは堆積膜形成用原料
ガスを導入するようにする。

本発明の装置において、前記導電性部材は、被プラズマ
処理基体及び／又は基体サセプタを兼ねる。

また、前記導電性部材の形状は円筒形であり、前記マイ
クロ波透過性部材の形状は、円筒状、円錐台状又は円錐
状のいずれであっても良い。

更に、前記マイクロ波透過性部材には、冷却手段が設け
られていて、前記冷却手段は、前記マイクロ波透過性部
材の内周面に沿って流れる空気流である。

そして、前記空気流は、中空構造を有する前記中心導体
の内部を通じて、該中心導体の前記密閉容器に貫入され
た側の先端部分から放出させるようになっている。

本発明を完成させるに先だち、本発明者の行った技術分
析によれば、従来の方式ＩＭＷ−ＰＣＶＤ装置及び方式
２ＭＷ−ＰＣＶＤ替置においては装マイクロ波電力がプ
ラズマに投入される領域、即ちマイクロ波とプラズマと
が接する領域の面積が比較的小面積であるが故、プラズ
マの自然拡散を考慮しても大容量の空間にわたって均一
なプラズマを生起・維持させることは困難であり、また
、従来のアンテナ型マイクロ波プラズマ処理装置の場合
、マイクロ波とプラズマが接する部分の面積は大きくす
ることはできるが、マイクロ波はアンテナを伝送されな
がら連続的に放射されるため、アンテナの先端部分に向
かうにつれてマイクロ波電力の減衰は非常に大きくなっ
てしまう、その結果、アンテナの先端部分に向かうに従
い、プラズマ強度の低下が生じた。

従って、本発明の装置において、プラズマの均一性を図
るには、広い面積からマイクロ波電力をプラズマに投入
し、プラズマに投入されるマイクロ波の電界強度はアン
テナの長さ方向に対してほぼ一定に保たれるようにする
。

これらを具体化する装置構成としては、プラズマ自身が
マイクロ波伝送路の一部をなすようにするか、又は、プ
ラズマ生成空間を導電性部材で取り囲み、前記アンテナ
から、前記プラズマ生成空間内に放射されたマイクロ波
をその外部に漏洩させることなく、伝送させるようにす
れば良い。

本発明の装置において、中心導体、回転対称形のマイク
ロ波透過性部材、及び回転対称形の導電性部材を同軸状
に配設せしめ、前記基体に平行になるように前記中心導
体を密閉容器内に貫入させているため、マイクロ波電力
は前記中心導体及び前記導電性部材とで構成される同軸
線路を伝送され、同時に該基体と該同軸線路との距離は
比較的短く、中心導体の長手方向に等距離に保たれてお
り、その結果前記中心導体の長手方向にほぼ均一にマイ
クロ波が放射され、前記マイタロ波透過性部材と前記導
電性部材とで形成される空間内にプラズマを均一に生起
・維持させることができる。

ここで、プラズマ密度が遮断密度以上である場合には、
マイクロ波はプラズマ表面で遮断され、該プラズマ密度
が遮断密度以下である場合には、マイクロ波はプラズマ
中を伝播できる。特に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波の
場合においては該遮断密度は７．４　Ｘ　１０　”　（
３−’）である。

具体的には前記同軸線路を介して、密閉容器内部に投入
するマイクロ波電力を増やしてゆくと、該密閉容器内部
に導入されて該マイクロ波電力で電離されるガス種及び
その流量に依存して、プラズマへのマイクロ波の吸収電
力が飽和してプラズマ密度は前述の遮断密度に達する。

更に投入するマイクロ波電力を上昇させれば、この飽和
効果のため中心導体の長手方向にマイクロ波が伝播し、
その結果プラズマ密度が一様に遮断密度に近づいて大面
積に渡って均一にプラズマ処理を行うことは容易になる
。

しかしながら、前記マイクロ波透過性部材のマイクロ波
帯域での誘電損失ｔａｎ　δ（タンデルタ）、前記マイ
クロ波透過性部材がプラズマに晒されることにようそ生
じる昇温に対する該透過性部材の耐熱性・熱衝撃特性・
熱伝導率等によっては、前述の投入可能なマイクロ波電
力が制約されることがある。このような場合には、前記
密閉容器内に投入されるマイクロ波電力が小さいため、
前記中心導体の密閉容器への導入部と先端部とでマイク
ロ波電力が異なり、その結果プラズマ密度が許容できな
い空間分布をもってしまう、これを回避して大面積に渡
って均一なプラズマ処理を行うには、マイクロ波の進行
方向に従って徐々に太くなってゆく円錐台状又は円錐状
の形状のマイクロ波透過性部材を配設して、前記基体と
前記同軸線路との距離をマイクロ波の進行方向に従って
マイクロ波電力の損失を補償するように狭くしてゆけば
良い。

本発明の装置においては、上述の如くプラズマ密度に係
わりなくマイクロ波が中心導体の長手方向にほぼ均一に
伝播されるため、大面積に渡ってプラズマを生起・維持
させることができる。

また、本発明の装置において、マイクロ波電力を効率よ
くプラズマに投入するためには同軸線路を構成する前記
中心導体を前記密閉容器の壁面の一方向から前記密閉容
器内部へ貫入させ、該中心導体の先端が電磁波的に開放
終端を成すようにし、また、前記同軸線路に少なくとも
２つの同調手段を配設し、該同調手段のうちの１つが前
記中心導体の挿入長調節機構であるように構成させる。

本発明の装置において、前記中心導体の先端が電磁波的
に開放終端を成すことにより、該中心導体の先端部分ま
で伝送されてきたマイクロ波は完全反射され、反射波を
生じ定在波が立つので、該定在波が同軸線路を逆行して
マイクロ波発生源まで戻らないようにする為には、前記
反射波の振幅と位相を調整できるように、少なくとも２
つ以上の同調手段を設けることが好ましい、該同調手段
の１具体例として中心導体の挿入長調節機構が挙げられ
る。即ち、前記中心導体の前記密閉容器内への挿入長を
調節することにより、位相の調整が行われ、同時に他の
同調手段、具体的には同軸プランジャーを調節してマイ
クロ波が供給される方形導波管との結合度を変化させる
ことにより振幅の調整が行われ、前記反射波が前記方形
導波管にまで戻らないように整合をとることでマイクロ
波電力を前記プラズマ中に効率的に投入することが可能
となる。

ここでプラズマ制御パラメーターであるガス種、圧力、
流量等が変わることにより、プラズマへのマイクロ波電
力の吸収量が変化し、マイクロ波電力を同じく投入した
場合においても、マイクロ波の吸収効率の悪いプラズマ
では比較的均一なプラズマが生成される反面、反射電力
が大きくマイクロ波を効率的にプラズマに投入できない
といった問題がある。

一方で、マイクロ波の吸収効率の良すぎるプラズマでは
マイクロ波電力が効率良く吸収される反面、マイクロ波
電力がその供給側近傍でほとんどがプラズマに吸収され
、前記アンテナの先端部分ではマイクロ波電力が大きく
減衰してしまっていて、結果として、プラズマが不均一
になるといった問題がある。

本発明の装置において、効率良く均一なプラズマを生成
するには、ガス種、圧力、流量等に応じてマイクロ波電
力の投入量を加減してやれば良い。

例えば具体的にはマイクロ波の吸収効率の良いプラズマ
の場合にはマイクロ波電力の投入量を太きくして均一性
を保ち、逆にマイクロ波の吸収効率の悪いプラズマの場
合にはマイクロ波電力の投入量を小さくしてマイクロ波
の反射電力をなくすようにすれば良い。

更に、マイクロ波の吸収効率の悪いプラズマに対して、
反射電力を抑えながら、マイクロ波電力の投入量を大き
くしたい場合には、前記中心導体と該中心導体に同軸状
に配設された回転対称形の導電性部材とで半同軸共振器
を構成させ、該半同軸共振器内のマイクロ波の電界強度
を高めることによっ・て、マイクロ波電力をプラズマに
効率良く供給できる。このようにしてマイクロ波の吸収
効率の悪いプラズマにおいてもプラズマ強度を高めてマ
イクロ波を吸収させることができる。

即ち、本発明の装置において、マイクロ波の吸収効率の
悪いプラズマに対しては、前記アンテナ手段を半同軸共
振器構造とすることよりマイクロ波電力を蓄積し、その
結果強い定在波を生じさせることにより、投入電力とほ
ぼ同じ電力をプラズマに吸収させることができる。この
ようにして生した定在波の腹の部分の電界強度はマイク
ロ波電力の供給側付近及び前記中心導体の先端部分にお
いてもほとんど変わらなくすることができる為、それぞ
れの腹の部分近傍のプラズマの強度もさほど変わらない
。

また、本発明の装置において、前記定在波に起因するプ
ラズマの強度分布は、圧力を下げることによりプラズマ
化した原料ガスの拡散を大きくし、本来の前記定在波の
もつ電界分布よりも緩和させることができ、更に、ＴＥ
Ｍモードの同軸線路とすることによって管内波長を他モ
ードに比べ最も短く設定でき、且つ該同軸線路内に比誘
電率が１以上の前記マイクロ波透過性部材を設けること
によって管内波長を更に短くさせることができる。

このようにして、前記定在波の腹と節の距離を比較的短
くできるため、前記定在波に起因するプラズマの強度分
布をほとんど均一化させることができる。

即ち、本発明の装置において、前記マイクロ波の吸収効
率の悪いプラズマに対しては、前記中心導体と前記導電
性部材とで半同軸共振器を構成させることにより、アン
テナ特有の伝送過程で生ずるマイクロ波の減衰によるア
ンテナ長手方向でのプラズマ強度の低下、及び定在波に
よる周期的なプラズマ強度の変化等の不均一性を改善さ
せることができ、且つ、マイクロ波をプラズマに効率良
く供給できるようになり、アンテナ長手方向に均一なプ
ラズマの生成・維持が可能となる。

本発明の装置において、前記回転対称形の導電性部材を
多孔性構造とし、且つ被プラズマ処理基体を該回転対称
形の導電性部材の更に外側に配設させることによってプ
ラズマ発生源から前記被プラズマ処理基体を前記多孔性
の導電性部材で隔離させ、前記被プラズマ処理基体への
プラズマによるダメージを減少させるとともに、基体の
温度上昇を抑えることができ、プラズマダメージの少な
いプラズマ処理や、耐熱性の小さい基体上へのプラズマ
処理が可能となる。

本発明の装置において、前記プラズマ生起用原料ガスを
導入する手段を、前記導電性部材と前記マイクロ波透過
性部材とで実質的に隔離された空間内に原料ガスが導入
されるように配設することによって、該空間内でプラズ
マ化された原料ガスの流れを前記導電性部材の内側から
外側へと方向づけることができ、前記プラズマ化された
原料ガスを効率良く被プラズマ処理基体まで運ぶことが
できる。

本発明の装置において、プラズマ生起用原料ガスを導入
するための手段を２つのガス導入管で構成し、一方のガ
ス導入管を前記多孔性の導電性部材と前記マイクロ波透
過性部材とで実質的に隔離された空間内に原料ガスが導
入されるように配設し、他方のガス導入管を前記多孔性
の導電性部材と堆積膜形成用基体との間に配設し、特に
前者のガス導入管からは水素及び／又は不活性ガス等の
それ自身では膜形成がなされない原料ガスを導入させる
ことによって、プラズマＣＶＤを行う場合においても前
記マイクロ波透過性部材の外周壁土には非成膜性のプラ
ズマを形成させ、前記マイクロ波透過性部材上への膜堆
積を抑えることができる。こうすることによって、マイ
クロ波吸収性の堆積膜を形成する場合においても、長時
間に亘りプラズマへマイクロ波を安定に供給することが
でき、プラズマの安定性は一段と改善される。

本発明の装置において、前記回転対称形の導電性部材を
被プラズマ処理基体及び／又は基体サセプタを兼ねるよ
うにした場合には、被プラズマ処理基体がプラズマに直
接曝されるが、一方では非常に高速でのプラズマ処理が
可能となる。一般に、前記被プラズマ処理基体へのプラ
ズマ・ダメージは、基体への高エネルギーの荷電粒子に
よって生ずるものであるが、本発明の装置において、該
被プラズマ処理基体に電気的バイアスを印加することに
より、該被プラズマ処理基体へ入射する前記荷電粒子の
エネルギーを制御することができる。

しかるに、該荷電粒子のエネルギーを適宜制御して高速
処理することができる。

本発明の装置において、前記回転対称形の導電性部材を
円筒形とすることにより°、マイクロ波電界が回転対称
の周方向にゆがみが無く均一であるため、均一なプラズ
マを形成させることができる。

また、形状が簡素化され、装置の設計・製作が容易にな
るともに、再現性も容易に得られる。同様に、前記回転
対称形のマイクロ波透過性部材を円筒状、円錐台状、又
は円錐状の形状にすることで前記導電性部材と同等の効
果が得られる。

しかるに、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置は、い
わゆるプラズマＣＶＤ、　ドライエツチング、プラズマ
アッシング、プラズマ酸化、プラズマ窒化等のプラズマ
処理に適用することができる。

中でも、太陽電池、液晶ドライバ用薄膜トランジスタ（
ＴＰＴ）　、ラインセンサ等の大面積でのプラズマの均
一性が必要とされるプロセス装置に本発明のマイクロ波
プラズマ処理装置を適用させるのが望ましい。

具体的には、本発明の装置により形成し得る機能性堆積
膜としては、非晶質、結晶質を問わず、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ
等いわゆる■族生導体薄膜、５ｉＧｓ、ＳＩＣ，５ｉＳ
ｎ等いわゆる■族合金半導体１１Ｍ、ＧａＡｇ＋ＧａＰ
、’ＧａＳｂ、ＩｎＰ。

ＩｎＡｓ等いわゆるｍ−ｖ族化合物半導体ｆｉｌ！、及
びＺｎ５ｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、Ｃｄ５ａ。

ＣｄＴｅ等いわゆるＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体薄膜等が
挙げられる。そしてこうした場合に使用する機能性堆積
膜形成用原料ガスとしては、上述した各種半導体薄膜の
構成元素の水素化物、ハロゲン化物、有機金属化合物等
を挙げることができる。

勿論、これらの原料化合物は１種のみならず、２種以上
混合して使用することもできる。又、これらの原料化合
物はＨｅ　＊　Ｎ　ｅ　＋　Ａ　ｒ　、　Ｋ　ｒ　、　
　Ｘ　ｅ　。

Ｒｎ等の希ガス、及びＨ＊　、ＨＦ、ＨＣｊ等の希釈ガ
スと混合して導入されても良い。

また、前記半導体薄膜は価電子制御及び禁制帯幅制御を
行うことができる。このところ、具体的には、価電子制
御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素を含む原料化合物を
単独で、又は前記堆積膜形成用原料ガス又は前記希釈ガ
スに混合して使用すれば良い。

本発明の装置はまた、ＴＰＴ、ラインセンサー等の半導
体テバイス用の絶縁膜を形成するについても好適であり
、その場合、例えばシラン系化合物、酸素又は酸素を構
成元素として含む化合物、窒素又は窒素を構成元素とし
て含む化合物等を原料ガスに適宜選択使用して、５１０
ｇ、ＳｉＮ等の絶縁膜を形成することができる。

更にまた、本発明の装置は半導体デバイス等の作製プロ
セスにおけるドライエツチング処理用の装置として好適
に使用することができる。その際に用いられる処理用ガ
スとしては、具体的には、ＣＦａ　、ＣＦａｌｏｓ　、
ＳＦｈ　、ＮＦｓ　、Ｃｌ１Ｆり等を挙げることができ
る。なお、これらの処理用ガスは混合して用いることも
できる。

また、本発明の装置は、前記半導体デバイスのパターニ
ング工程において使用されたレジスト材料を除去する、
いわゆるアンシング処理用の装置としても好適に使用す
ることができる。その際に用いられる処理用ガスとして
は、Ｏｌ、Ｏｚ／ＨｔＯ−Ｏｚ／　Ｎ　＊　、　Ｏｔ／
　Ｈを等を挙げることができる。

なお、これらの処理用ガスは混合して用いることもでき
る。

〔装置例〕

以下、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置を図面を用
いて詳しく説明するが、本発明はこれらの装置例により
何ら限定されるものではない。

装置１上 第１図１ａｌ及び山）に本発明の装置の特徴を最も良く
表したマイクロ波プラズマ処理装置の断面概略図を示す
。

第１図１ａｌ及びＴｂ）において、１（１３）はマイク
ロ波発生源、１０２は方形導波管、１０３は方形シタ−
ドブ・ランジャー、１０４は同軸線路の中心導体、ｌＯ
５は同軸線路の外部導体、１０６は同軸ショートプラン
ジャー、１０７は円筒状マイクロ波透過性部材、１０８
は密閉容器、１０９は多孔性の円筒状導電性部材、１１
０，１１１はガス導入口、１１２は排気口、１１３は被
プラズマ処理基体、そして】１４は基体サセプタ、１１
５はＯリングをそれぞれ示している。

第１図１ａｌにおいて、マイクロ波発生源１（１３）に
おいて発生したマイクロ波は方形導波管１０２を介して
伝送され、方形ショートプランジ十−１０３及び同軸シ
ョートプランジャー１０６において整合され、更に中心
導体１０４及び外部導体１０５から成る同軸線路へ伝送
される。

この中心導体１０４、□外部導体１０５とで構成される
同軸線路は、該同軸線路の中心軸が方形導波管のＥ面の
中央で且つ、該方形導波管のＥ面と直交するように接続
されており、方形導波管１０２のＴＥ、、モードを同軸
線路の７８Ｍモードへ変換している。

方形ショートプランジャー１０３は方形導波管１０２内
での同軸線路締結位置のマイクロ波の位相を可変するた
めに用いられ、同様の同軸シラードブランジャー１０６
は同軸線路内の方形導波管締結位置でのマイクロ波の位
相を可変にするために用いられる。方形ショートプラン
ジャー１０３及び同軸ショートブランジャー１０６を用
い、位相調整操作を行うことにより整合をとることがで
きる。

ここで同軸線路の中心導体１０４及び外部導体１０５の
材質はマイクロ波の伝送に伴って発生する表面電流によ
るオーム損失を少なくするため、電気抵抗率の小さいも
のを使用することが好ましい、また、同軸ショートプラ
ンジャー１０６カ砥比較的強く接触しながら動くので耐
摩耗にも優れていることが好ましい、従って、具体的に
は銅、真ちゅう、或いは恨メツキ又は金メツキを施され
たステンレス鋼等の材質のものを挙げることができる。

また、同軸ショートプランジャー１０６と同軸線路の中
心導体１０４との間、及び外部導体１０５との間、並び
に方形ショートプランジャー１０３と方形導波管１０２
との間での異常放電を防ぐため、りん青銅等のばね材で
接触を良好に保つことが望ましい。

ここで、同軸線路内に伝送されたマイクロ波は、伝送路
たる外部導体としての外部導体１０５と多孔性の円筒状
導電性部材１０９とはその接続部において急激に径が拡
大している為に、前記接続部はマイクロ波の反射面とな
る。従って、中心導体１０４と多孔性の円筒状導電性部
材１０９とで囲まれた空間においては、中心導体１０４
の挿入長を調節し、共振条件となるように調整すること
によって、半同軸共振器として働かせることができる。

該多孔性の円筒状導電性部材１０９の材質としては、表
面が低抵抗であり、且つプラズマにより容易にスパツク
されたり、不純物を放出しないものが好ましく用いられ
、具体的には、ステンレス鋼、Ａ１等を挙げることがで
きる。該多孔性の円筒状導電性部材に施される孔の形状
は特に制限されないが、孔の最大寸法は充分にマイクロ
波を遮断するように、好ましくはマイクロ波の波長の１
／１０波長以下にすることが望ましい。

前記半同軸共振器構造とされた同軸線路内には、円筒状
マイクロ波透過性部材１０９が貫入される。

該円筒状マイクロ波透過性部材１０９としては気密性が
良好で、マイクロ波透過性があり、即ち使用するマイク
ロ波帯域におけるｔａｎ　δ（タンデルタ）が、４Ｘ１
０−’以下のものが好ましく用いられる。具体的には、
石英、ベリリア、アルミナ等を挙げることができる０円
筒状マイクロ波透過性部材１０９は、フランジ部におい
て真空封止用０リング１１５を用いて固定され、その内
部が大気、外部が真空に保持されるようになっている。

また、該円筒状マイクロ波透過性部材１０９と前記多孔
性の円筒状導電性部材との間にはプラズマ生起用ガスを
導入するガス導入口＋１０が具備されている。

密閉容１１０８内には、前記多孔性の円筒状導電性部材
１０９の外部に堆積膜形成用基体１１３及び基体サセプ
タ１！４が配設され、また、その壁面には上記プラズマ
生起用原料ガスとは別のガスを導入するためのガス導入
口１１１、及び不図示の排気ポンプに接続された排気口
１１２が具備されている。

零賃置例においては、同軸線路の中心導体１０４として
は、外径１２．７　ａｍφのＡｇメツキを施した真ちゅ
う製の管を用いた。外部導体１０５としては、内径５０
鳳會φのＡｇメ、キを施した真ちゅう製の管を用いた０
円筒状マイクロ波透過性部材１０７としては、外径４６
ｗφ、肉厚２龍、長さ４００鶴の片端封じのフランジ付
石英管を用いた。また、多孔性の円筒状導電性部材１０
９としては、外径８０ｍ、長さ４００Ｄの円筒形で、穴
径３寵φ、ピッチ５鶴の孔加工が施されたステンレス製
パンチング板を用いた。

本装置例のマイクロ波プラズマ処理装置をＭＷ−ＰＣＶ
Ｄ装置として作動させた場合の作動方法について以下に
詳しく述べる。まず、排気口１１２に接続された不図示
の真空ポンプ、好ましくはターボ分子ポンプ、メカニカ
ルブースターポンプ、ロータリーポンプ等から構成され
る排気ポンプセントにより、密閉容器１０８内を１０−
ｈ〜１０−’Ｔｏｒｒ程度まで高真空排気する。ひき続
き、堆積膜形成用基体１１３を基体サセプタ１１４内の
ヒーター（不図示）により所定温度（２００℃〜２５０
℃程度）に保持し、温度が安定したところで、ガス導入
口１１ＧからはＨｘ　、Ａｒ、Ｈｅ等を導入し、ガス導
入口１１１からはシランガス等を導入する。この時、夫
々の原料ガスはマスフローコントローラー（不図示）等
にて流量の調整が行われ、且つ必要に応じて排気口１１
２に設けられたコンダクタンス調整用のバルブ（不図示
）等を動作させて密閉容器１０８内は所定の圧力に保持
させるようにする。

次に、マイクロ波発生源１（１３）にてマイクロ波を発
生させる。該マイクロ波は方形導波管１０２を介して、
中心導体１０４及び外部導体１０５と方形導波管１０２
との接続部まで伝送される。ここで中心導体１０４及び
多孔性の円筒状導電性部材１０９から構成される半同軸
共振器内にマイクロ波電力が多く蓄積されるように、同
軸ショートプランジャー１０６、方形ショートプランジ
ャー１０３、中心導体１０４の挿入長を各々調整する。

調整の手順は、まず中心導体１０４を図中横方向にスラ
イドさせて挿入長を変え、半同軸共振器が共振条件にな
るように調整する０次に、同軸ショートプランジャー１
０５により同軸線路部の位相を調整し、方形導波管１０
２と同軸線路部の結合度を変える。方形ショートプラン
ジャー１０３は中心導体１０４の挿入長及び同軸シラー
ドブランジャー１０５の調整により、伝送されてきたマ
イクロ波の大部分が同軸線路及び半同軸共振器に伝送し
た後の微調整用に用いる。このようにして、マイクロ波
は同軸線路を伝送されて、半同軸共振器内に蓄積され、
該半同軸共振器内で原料ガスをプラズマ化させるに充分
なマイクロ波電界強度を得ることができる。

本装置を用いたプラズマの生起・調整方法を具体的に説
明する。まず、プラズマ制御パラメーターをＡ　ｒ　５
０ｓｃｃｍ、圧力Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ　、マイク
ロ波パワー４００Ｗとした場合において、放電前は中心
導体１５０４と円筒状導電性部材１０９とが同軸線路を
構成し、該同軸線路内にはマイクロ波透過性部材として
の外径４６鶴、肉厚２ｆｉの石英管を含有するので、伝
送されるマイクロ波の波長は真空中の管内波長１２２．
４ｆｉよりも短く、約７０鶴程度となる。このため中心
導体１０４の密閉容器端面からの挿入長を７０Ｘ（ｎ／
２＋１／４）ｔａ程度にすると理論上共振状態が得られ
ることになる。そこで、まず、前記中心導体の挿入長を
ｎ＝１０相当の３６８鰭程度に設定する。

次に、この位置を中心にマイクロ波のパワーメーターを
用い反射電力を監視しながら、該反射電力が最小となる
ように挿入長を＃Ａ整する。

さらに、同軸ショートプランジャー１０６をスライドさ
せて結合度を微調整すると、反射電力が一段と低下し、
その結果投入電力が増加して放電が生起する。放電が生
起しても通常反射電力がわずかに残る。

ここで生ずる反射電力は、プラズマ生起によりマイクロ
波の吸収が大きくなり結合度が整合条件より小さくなっ
たことと、プラズマの複素誘電率により共振状態からず
れたことによるものである。

前記半同軸共振器内でのマイクロ波伝送モードはＴＥＭ
モード′であるが故、プラズマが外部導体として働く場
合においても他のマイクロ波モードに比較して共振条件
の変化が少なく、上述の調整例においても中心導体１０
４をさらに１５鶴程度挿入することで、再び共振条件が
得られ、更に同軸ショートプランジ中−１０６を微調整
して、結合度を再調整することにより、反射電力をほぼ
入射電力の５％以下に抑えることができた。

上述の如き操作を行うことにより、生起するプラズマ密
度に拘らず、大面積に渡り均一にプラズマを生起させる
ことができる。

更に、ガス導入口１１０より導入されたＡｒ。

Ｈｚ　、　Ｉ（ｅ等はプラズマ化され、生成したイオン
・ラジカル等は多孔性の円筒状部材１０９の孔を介して
、堆積膜形成用基体の配設された空間へ導入され、ガス
導入口１１１から導入されたシラン等の堆積膜形成用原
料ガスと反応し、堆積膜形成用の活性種を生成し、基体
サセプタ１１４によって加熱保持された堆積膜形成用基
体＋１３上にａ−３ｉ：８Ｍ等の堆積膜を形成する。

また本装置例のマイクロ波プラズマ処理装置をプラズマ
ＣＶＤ装置以外のプラズマ処理装置として作動させた場
合も、前記プラズマ生起用原料ガスが異なる以外は装置
上は何ら変わるところはなく、作動方法も何ら変わらな
い。

笠１斑１ 装置例１では、多孔性の円筒状導電性部材を配設して、
半同軸共振器の外部導体の役割を持たせたが、本装置例
では基体サセプタ１１４を円筒状導電性部材で作製した
例を挙げることができる。

即ち、本装置例では第１図に示した装置において多孔性
の円筒状導電性部材を取り外し、その代わりに円筒状導
電性部材で構成された基体サセプタ１１４を配設した０
本装置例において、プラズマ生起用原料ガスは円筒状マ
イクロ波透過性部材１０７と基体サセプタ１１４の間に
設けられたガス導入口１１１のみから導入される。

本装置例で示すマイクロ波プラズマ処理装置をＭＷ−Ｐ
、ＣＶＤ装置として作動させた場合の作動方法は、成膜
用原料ガスをガス導入口１１１のみから導入する以外は
、装置例１で説明した方法と同様である。また他のプラ
ズマ処理においても装置例１で説明した方法と同様であ
る。

円筒状マイクロ波透過性部材１０７としては、外径４６
ｍφ、肉厚２ｍ、長さ４００ｆｉの片端対じのフランジ
付き石英管を用い、基体サセプタ１１４としては不図示
のヒーター機構を有する内径１５０ｍφ、長さ４００ｍ
のステンレス製の円筒形構造とした。

また本装置例のマイクロ波プラズマ処理装置をプラズマ
ＣＶＤ装置以外のプラズマ処理装置として作動させた場
合も、前記プラズマ生起用原料ガスが異なる以外は装置
上は何ら変わるところはなく、作動方法も何ら変わらな
い。

〔プラズマ処理実施例〕

以下、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置を用いての
具体的処理例を示すが、本発明はこれらの処理例によっ
て何ら限定されるものではない。

底鳳炭上 装置例１で説明した本発明のマイクロ波プラズマ処理装
置（第１図）を用い、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置と
して作動させて、コーニング＃７０５９ガラス基板（１
インチ×３インチ）を１０枚多孔性の円筒状導電性部材
の外周に沿った形で配設し、ａ−３１：Ｈｌｌを第１表
に示す条件で堆積形成した。

第　　　　１　　　　表 得られたａ−３ｉ：）（ＩＩｌ上にＡ６製くし型ギャッ
プ電極（幅２５０μｍ、長さ５龍）を抵抗加熱蒸着法に
て蒸着し、ＡＭ−１光（１００ｍＷ／ｃ＋４）照射下で
の光電流値、及び暗中での暗電流値をＨＰ　４１４０　
Ｂを用いて測定し、引導電率σ、（Ｓ／３）、及び暗導
電率σａ　（Ｓ　／　ａｍ　）を求め、更に、室温から
１５０℃までの暗導電率の変化率から活性化エネルギー
Ｅａ（ｅＶ）を求めた。また、透過測定法により光学的
バンドギャップ”ｇｏ＃ｔ（ｅＶ）を求めた。

その結果を第２表に示す、なお、測定はすべての試料片
について行いその平均値を示した。

これらの評価結果より、得られた膜は実用価値の高いも
のであり、特性、膜厚とも均一性に優れていた。

第　　　　２　　　　表 膜例１で行ったのと同様の評価を行った結果を第３表に
示す、いずれも、実用価値の高い特性を示し、特性、膜
厚とも均一性に優れていた。

第　　　　３　　　　表 装置例２で説明したＳ　ｉ　Ｈａ　１００ｓｃｃｍｓ圧
力２　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ　、マイクロ波パワー５０
０Ｗでａ−３ｉ：Ｈ膜を堆積した結果、堆積速度５０人
／ｓ、［９厚分布±３％（３０Ｑ鶴ｘ　１５０ｗφ）と
なり、堆積速度、膜厚均一性とも大面積において実用に
耐えうる結果であった。

また、形成されたａ−３ｌ：ＨｌｌｉＪの緒特性を成装
置例１で説明した本発明のマイクロ波プラズマ処理装置
を用いてマイクロ波プラズマアッシング装置として作動
させて、第４表に示す条件で、コーニング＃７０５９ガ
ラス基板上にスピンコードし２００℃、１０分のへ−ド
ベイクを行った商品名０ＤＵＲＩＯ１３のレジスト（東
京応化製）のアッシング処理を行った。但し、多孔性の
円筒状導電性部材は第１表と同様である。

第　　　　４　　　　表 成膜例１で形成したａ−３ｉ：Ｈ膜のエツチング処理を
行った。

第　　　５　　　表 上記処理条件におけるアッシング速度は１．４μｍ／５
ｉｎｓアッシング速度の分布は３００ｗＸ１５０鰭角で
上２゜０％であった。

ヱＬ之７ｆ舅１ 装置例２で説明した本発明の装置を用いて、マイクロ波
プラズマアッシング装置として作動させて、第４表に示
す条件をアッシング例１と同条件のレジストのアッシン
グ処理を行った。

上記処理条件におけるアッシング速度は１．７μｍ／５
ｉｎｓアッシング速度の分布は３００ｍ■×１５０鶴角
で１２．２％であった。

エヱ±ｌｌ■１ 装置例１で説明した本発明のマイクロ波プラズマ処理装
置を用いて、マイクロ波プラズマエツチング装置として
作動させて、第５表に示す条件で、その結果、エンチン
グ速度　０．８μｍ／ｓｉｎで、エツチング速度の分布
は３００ｍｘ１５０鶴の面積で上２゜１％であった。

王ヱ±ｌ久舅Ｊ 装置例２で説明した本発明の装！を用いて、マイクロ波
プラズマエツチング装置として作動させて、第５表に示
す条件で成膜例１で形成したａ−３ｉ　：Ｈ膜のエツチ
ング処理を行った。

その結果、エンチング速度は１．１μｍ／ｍｉｎでエツ
チング速度の分布は３００龍Ｘ１５０ａｍの面積で１２
．２％であった。

【発明の効果の概要〕

本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によれば、密閉容
器内に、マイクロ波電力供給手段としての同軸線路の中
心導体、回転対称形のマイクロ波透過性部材、回転対称
形の導電性部材とで構成される同軸線路を配設させるこ
とによって、アンテナの長手方向にプラズマを均一に安
定して再現性良く生起させることができる。従って、従
来のマイクロ波プラズマ処理装置において困難であった
大面積に渡って均一な処理速度及び処理後の基体の特性
を得ることが可能となる。

本発明の装置を用いることにより、プラズマＣＶＤはも
ちろん、ドライエツチング、プラズマアッシング等のプ
ラズマ処理において特性安定性に優れたプラズマ処理を
高速且つ、プラズマダメージの少ない状態で行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌは、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置
の断面概略図。 第１開山）は、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の
主要マイクロ波導入部の透視説明図。 第２図乃至第４図は、夫々従来のマイクロ波処理装置の
説明図。 第１図において、 １（１３）・・・マイクロ波発生源、１０２・・・方形
導波管、１０３．１０６・・・ショートプランジャー、
１０４・・・同軸線路の中心導体、１０５・・・同軸線
路の外部導体、１０７・・・円筒状マイクロ波透過性部
材、１０Ｂ・・・密閉容器、１０９・・・多孔性の円筒
状導電性部材、１１０，１１１・・・ガス導入口、１１
２・・・排気口、１１３・・・被プラズマ処理基体、１
１４・・・基体サセプタ、１１５・・・Ｏリング。 第２図において、 ２１・・・基板、２２・・・反応容器、２３・・・ガス
輸送管、２４・・・排気管、２５・・・排気ポンプ、２
６・・・プランジャー 第３図において、 ３１・・・プラズマ化室、３２・・・堆積室、３３・・
・マイクロ波導入窓、３４・・・マイクロ波導波管、３
５・・・冷却水路、３６・・・ガス導入管、３７・・・
電磁石、３８・・・基板。 第４図において、 ４（１３）・・・マイクロ波電源、４０２・・・方形導
波管、４０３・・・プランジ中−１４０４・・・スリー
スタフ゛チェーナー、４０５・・・反応容器、４０６・
・・排気口、４０７・・・ガス導入口、４０８・・・排
気装置、４０９・・・バルブ、４１０・・・金属性アン
テナ、４１１・・・石英製筒体、４１２・・・試料サセ
プタ、４１３・・・試料片、４１４，４１５・・・流量
計、４１６，４１７・・・バルブ。 第２図 第３図

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）密閉容器、該密閉容器を排気する手段、該密閉容
   器内にプラズマ生起用原料ガスを導入するための手段及
   び該密閉容器内にプラズマを生起させるためのマイクロ
   波電力供給手段とで構成されるマイクロ波プラズマ処理
   装置であって、前記マイクロ波電力供給手段が、前記密
   閉容器内に貫入させた中心導体、前記密閉容器内で該中
   心導体を包含し且つ該中心導体を前記プラズマから分離
   させる回転対称形のマイクロ波透過性部材、及び該マイ
   クロ波透過性部材を包含するように配設された回転対称
   形の導電性部材とで構成された同軸線路であることを特
   徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
2. （２）前記中心導体の先端を電磁波的な開放終端とした
   請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
3. （３）前記同軸線路上に少なくとも２つ以上の同調手段
   を有する請求項２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置
   。
4. （４）前記同調手段の１つが、前記中心導体の前記密閉
   容器内への挿入長調節機構である請求項３に記載のマイ
   クロ波プラズマ処理装置。
5. （５）前記マイクロ波電力供給手段が、半同軸共振器を
   構成する請求項２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置
   。
6. （６）前記導電性部材が、多孔性構造である請求項１に
   記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
7. （７）前記導電性部材の更に外側に被プラズマ処理基体
   を配設した請求項６に記載のマイクロ波プラズマ処理装
   置。
8. （８）前記プラズマ生起用原料ガスを導入するための手
   段を前記１電性部材と前記マイクロ波透過性部材とで実
   質的に隔離された空間内に原料ガスが導入されるように
   配設した請求項７に記載のマイクロ波プラズマ処理装置
   。
9. （９）前記プラズマ生起用原料ガスを導入するための手
   段を、２つのガス導入管から構成し、一方のガス導入管
   を前記導電性部材と前記マイクロ波透過性部材とで実質
   的に隔離された空間内に原料ガスが導入されるように配
   設し、該ガス導入管からは水素及び／又は不活性ガスを
   導入し、他方のガス導入管は前記導電性部材と前記被プ
   ラズマ処理基体との間に配設し、該ガス導入管からは、
   堆積膜形成用原料ガスを導入するようにした請求項７に
   記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
10. （１０）導電性部材が、被プラズマ処理基体及び／又は
    基体サセプタを兼ねる請求項１に記載のマイクロ波プラ
    ズマ処理装置。
11. （１１）前記導電性部材の形状は円筒形である請求項１
    に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
12. （１２）前記マイクロ波透過性部材の形状は、円筒状、
    円錐台状又は円錐状である請求項１に記載のマイクロ波
    プラズマ処理装置。
13. （１３）前記マイクロ波透過性部材には、冷却手段が設
    けられている請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理
    装置。
14. （１４）前記冷却手段は、前記マイクロ波透過性部材の
    内周面に沿って流れる空気流である請求項１３に記載の
    マイクロ波プラズマ処理装置。
15. （１５）前記空気流は、中空構造を有する前記中心導体
    の内部を通じて、該中心導体の前記密閉容器に貫入され
    た側の先端部分から放出させるようにした請求項１４に
    記載のマイクロ波プラズマ処理装置。