JPH0686331U

JPH0686331U - マイクロ波電力導入機構

Info

Publication number: JPH0686331U
Application number: JP3104593U
Authority: JP
Inventors: 行人中川
Original assignee: 日電アネルバ株式会社
Priority date: 1993-05-17
Filing date: 1993-05-17
Publication date: 1994-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】同軸管を用いたマイクロ波電力導入機構にお
いて、同軸管の真空シール性を高電力の導入の場合にも
長期に安定性させる。【構成】内部にプラズマ放電が生成される放電室であ
る真空容器５内に配置されかつスリットを有する平板状
電極１と、プラズマ放電の生成に利用される電場を発生
させるため電極１に対しマイクロ波を供給する同軸管３
と、電極に接続される同軸型伝送路の内軸部３Ａとその
周囲の外軸部３Ｂの間に誘電体６を隙間なく充填して設
ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はマイクロ波電力導入機構に関し、特に、ドライエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置、表面改質装置等に応用されるマイクロ波放電反応装置で用いられるマイクロ波電力導入機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、マイクロ波領域の電磁波を利用して電力を供給する放電反応装置には各種のものが提案されているが、例えば特開昭５５−１４１７２９号公報に開示されるＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）装置がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

また本考案者らは、先に、例えば放射状のスリットを有しかつこのスリットにマイクロ波が供給される平板状電極を含み、さらにこの平板状電極に磁場を発生するための磁気回路を付設した電極装置を利用したマイクロ波放電反応装置を提案した（特願平２−４００９０４号）。このマイクロ波放電反応装置によれば、前記電極装置に発生する電場および磁場の相互作用によって広い面積の前面空間に均一なプラズマを発生させることができ、実用的なマイクロ波放電反応装置を実現できる。

【０００４】上記マイクロ波放電反応装置では、前記電極装置に対しマイクロ波電力を供給するマイクロ波電力導入機構として同軸管（同軸伝送路）を用いている。この同軸管では、内部導体と外部導体との間に大気側に通じるスペースが形成されているので真空シールを施す必要がある。従来の真空シール構造では、比較的に低い電力が供給されるマイクロ波放電反応装置を想定していたために、内部導体と外部導体を絶縁するための誘電体を当該スペースに設け、さらにこの絶縁体の内周部および外周部にゴムで形成したＯリングを配置することにより真空シールを形成するのが一般的であった。

【０００５】しかしながら、Ｏリングによる上記真空シール構造を用いて相対的に大きな電力のマイクロ波を前記電極装置に供給しプラズマ密度を大きくしようとすると、同軸管に異常加熱が発生し、真空シールのための２つのＯリングを焼損するという不具合が発生した。この異常加熱の原因としては、主に、１）同軸管の内部導体の表面電流によるジュール加熱、２）真空シール用Ｏリングの誘電損失による加熱、３）同軸管の内部導体と外部導体の間のスペースにおいて発生する放電に起因する加熱、を挙げることができる。

【０００６】本考案の目的は、放電室内に導入されるマイクロ波電力が大きくなっても安定した真空シールを行うことのできる真空シール構造を有するマイクロ波電力導入機構を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本発明に係るマイクロ波電力導入機構は、内部にプラズマ放電が生成される放電室内に配置されかつスリットを有する電極と、プラズマ放電の生成に利用される電場を発生させるため電極に対しマイクロ波を供給する同軸型伝送路と、電極に接続される同軸型伝送路の内軸部とその周囲の外軸部の間に誘電体を隙間なく充填して配置するように構成される。

【０００８】前記の構成において、好ましくは、誘電体は電極に接近して配置する。

【０００９】前記の構成において、好ましくは、誘電体は、奥の方の位置に配置される第１の誘電体と、真空側に配置される第２の誘電体からなる。

【００１０】前記の構成において、好ましくは、内軸部と外軸部の間に配置された誘電体はろう付けされる。

【００１１】前記の構成において、前記内軸部は誘電体で支持され、内軸部および平板状電極等は誘電体を利用して放電室である真空容器に取り付けられる。

【００１２】

【作用】

本考案によるマイクロ波電力導入機構は、所定形状のスリットを例えば複数個備える平板状電極と、放電室に大電力のマイクロ波を効率よく放射し、同時にＥＣＲ条件を満足する磁場を発生させるための手段として同心円状の複数の円筒状永久磁石を設けたマイクロ波放電反応装置に適用される。平板状電極の中心部に接続された内部導体（内軸部）とその周囲に配置された外部導体（外軸部）とによって形成される同軸管によってマイクロ波電力が平板状電極に導入される。供給されたマイクロ波によってスリットに定在波を生じて電場が形成されると共に、この電場と前記永久磁石の磁場との相互作用および他の付加条件に基づいてプラズマ放電が生成される。上記マイクロ波放電反応装置によれば、広い面積の前記平板状電極によって効率よく、均一性の良好なプラズマの生成が可能であり、大面積の基板に対して均一性の良好な表面処理が可能となる。

【００１３】また本考案によるマイクロ波電力導入機構では、安定かつ高密度のプラズマを発生させる目的で、同軸管の内部導体と外部導体の間のスペースに誘電体を充填し、これにより平板状電極のスリットを通して内部に入り込むプラズマ放電が前記スペースに入るのをなくし、マイクロ波電力導入機構における異常な発熱を防止し、大電力のマイクロ波の導入を可能とし、基板の高速処理を可能とする。

【００１４】

【実施例】

以下に、本考案の実施例を添付図面に基づいて説明する。

【００１５】図１に、本考案に係るマイクロ波電力導入機構の例を示す。図１において、１はプラズマ放電を発生させるための平板状電極であり、供給されたマイクロ波に基づき定在波が形成されるスリットを少なくとも１つ有する。２はＥＣＲ条件を満たす磁場を発生させるための円筒状（リング状）の複数の永久磁石２Ａからなる磁気回路であって、前記複数の永久磁石２Ａは同心円状の位置に配置される。同心円状に配置された複数の永久磁石２Ａは、隣合うもの同士でその磁極の配置位置が反対になるように配列される。３はマイクロ波電力を外部から導入し平板状電極１に対し供給するための同軸管、３Ａは同軸管３の棒状の内部導体（内軸部）、３Ｂは同軸管３の管状の外部導体（外軸部）、４は永久磁石２Ａを固定するための固定板である。内部導体３Ａはその左端部が平板状電極１の中心部に接続され、外部導体３Ｂはその左端部が固定板４の中央孔４ａの周囲に接続される。これらの構成部分によって電極装置およびマイクロ波電力導入機構が形成され、これらによって全体としては所定条件下でプラズマ発生機構として機能する。５は、前記プラズマ発生機構を設置するための真空容器の一部であり、真空容器５は放電室を形成する。

【００１６】上記の構成において、外部導体３Ｂは真空容器５の壁部に挿通状態で取り付けられ、図１中で外部導体３Ａの左端部に取り付けられた固定板４にさらに永久磁石２Ａが固定される。また平板状電極１は内部導体３Ａの図中左端部に固定されている。

【００１７】次に、６は、真空容器５において内部導体３Ａを固定する作用と、内部導体３Ａと外部導体３Ｂとの間を真空シールする作用とを兼ねた誘電体で形成された充填物である。充填物６の材質としては、望ましくは、一般に誘電損の小さくかつろう付けが容易な物質である高純度アルミナが利用される。充填物６の形状はほぼ円筒型であり、所要の厚みを有し、その内周面は内部導体３Ａに接触し、外周面は外部導体３Ｂの内周面に接触する。さらに厳密に述べると、真空側の部分において隙間を生じることなく充填物６を内部導体３Ａおよび外部導体３Ｂに接触させ、かつ大気圧側の部分では好ましくは内部導体３Ａとの間に隙間７、外部導体３Ｂとの間に隙間８をそれぞれ形成している。かかる充填物６を配置することで、真空容器５の内部空間で生成されたプラズマ放電が平板状電極１のスリットを通して入り込んだとしても、同軸管３の内部導体３Ａと外部導体３Ｂとの間の隙間に入り込むことを阻止することができる。

【００１８】充填物６と内部導体３Ａとの接合部９、および充填物６と外部導体３Ｂとの接合部１０には、望ましくは一般的な銀ろう付けが行われる。すなわち充填物６の必要な部分のみに予めメタライズを行い、真空炉中で例えば銀を用いたろう付けを行う方法が用いられる。このとき、前述の通り、充填物６の真空側において隙間のない構造を採用することが、プラズマ放電による同軸管３の加熱を防止するために重要である。特に、同軸管３の内部導体３Ａの異常な加熱を防止することができる。また上記構成によれば、前記課題の箇所で説明した３種類の異常加熱の原因を一挙に取り除くことができる。

【００１９】上記のごとく、充填物６を設けることによって、内部導体３Ａと外部導体３Ｂの間の真空側隙間をなくし、もってプラズマ放電の当該隙間への入り込みを防止し、またゴム製Ｏリングによる真空シールの廃止してマイクロ波損失を減少し、充填物６による封着部に銀ろう付けを用いることによって同軸管の各部表面でのジュール損失による発熱を減少している。

【００２０】同軸管３において封着作用を生じる前述の接合部９，１０に用いる材料としては、一般的に鉄、ニッケル、コバルト合金（コバール）等を用いる場合が多い。この場合において、マイクロ波に対する損失が大きく、そのため構造によっては発熱が問題となる場合には、ろう付けを行う前に、同軸管３に金、銀等の導電率の高い金属の膜をメッキ等により付着させておくことが望ましい。同軸管３に小口径のものを利用する場合は、金属材質として銅を利用して損失を小さくすることも可能である。

【００２１】上記の構成は次のように変更できる。内部導体３Ａと外部導体３Ｂのスペースにおいて、奥の位置にアルミナ（第１の誘電体）で形成した充填物を設け、平板状電極１に近い真空側の手前位置には例えば石英（第２の誘電体）を用いた充填物を設ける。石英はアルミナに比較して温度変化に対する耐性が高く、高い温度のプラズマ放電に接触しても割れにくいという特性を有している。従って真空シール性能を高めることができる。石英の代わりに酸化ベリリウム、窒化シリコン、窒化アルミニウムおよびそれらの類似物等の誘電体を用いることができる。

【００２２】なお本考案は、上記実施例で説明した平板状電極を利用した装置のみならずマイクロ波を同軸管により導入するすべての装置に応用することが可能である。

【００２３】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように本考案によれば、放電反応室である真空容器に設置された電極装置に対し同軸管を用いてマイクロ波電力を供給するにあたり、Ｏリングを使用する代わりに誘電体の充填物で真空シール構造を形成して、同軸管の内部スペースにプラズマ放電が入り込むのを防止すると共にジュール熱の発生およびＯリングの焼損をなくすようにしたため、同軸管を用いても大きな電力のマイクロ波を長時間安定して導入することでき、従来よりも大電力のマイクロ波電力の導入が可能となり、高密度プラズマによる高速表面処理が実現できる。

【００２４】奥の方に第１の誘電体を設け、手前の石英等の第２の誘電体を設けた構成によれば、熱に対する耐性を高め、真空シール性能を高めることができる。

【００２５】また同軸管の内部スペースに配置された充填物で同軸管の内部導体を支持するようにしたため、簡単な構成で内部導体を固定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空容器に設けられた本考案に係るマイクロ波
電力導入機構を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１平板状電極２磁気回路２Ａ永久磁石３同軸管３Ａ内部導体（内軸部）３Ｂ外部導体（外軸部）４固定板５真空容器６誘電体の充填物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/302 ＢＨ０５Ｈ 1/46 9014−2Ｇ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】内部にプラズマ放電が生成される放電室
内に配置されかつスリットを有する電極と、前記プラズ
マ放電の生成に利用される電場を発生させるため前記電
極に対しマイクロ波を供給する同軸型伝送路と、前記電
極に接続される前記同軸型伝送路の内軸部とその周囲の
外軸部の間に誘電体を隙間なく配置したことを特徴とす
るマイクロ波電力導入機構。
【請求項２】請求項１記載のマイクロ波電力導入機構
において、前記誘電体は前記電極に接近させて配置する
ことを特徴とするマイクロ波電力導入機構。
【請求項３】請求項１記載のマイクロ波電力導入機構
において、前記誘電体は、奥の方に配置される第１の誘
電体と、真空側に配置される第２の誘電体からなること
を特徴とするマイクロ波電力導入機構。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のマ
イクロ波電力導入機構において、前記内軸部と前記外軸
部の間に配置された前記誘電体はろう付けされることを
特徴とするマイクロ波電力導入機構。
【請求項５】請求項１〜３のいずれか１項に記載のマ
イクロ波電力導入機構において、前記内軸部は、前記誘
電体で支持されることを特徴とするマイクロ波電力導入
機構。