JP3836866B2 - プラズマ発生装置 - Google Patents
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Description
(1) 高周波電力を印加して誘導電界を発生させるアンテナを真空容器の内部に設置した高周波放電による誘導結合方式のプラズマ発生装置であって、前記アンテナは、真空容器の内壁面に沿って周回しないで終端する複数個の線状の導体からなり、該複数個の線状の導体は、それぞれの端部が、独立した導入端子を介して真空容器の内壁面に支持されるとともに、真空容器の外側で並列接続されることを特徴とするプラズマ発生装置の構成。
(2) 前項1において、
前記複数個の線状導体には、直線状導体、コの字状導体、あるいは円弧状導体が含まれることを特徴とするプラズマ発生装置の構成。
(3) 前項(1)または(2)において、
前記複数個の線状導体は、真空容器の内壁面に沿って縦方向か横方向、あるいは2次元状に配列されていることを特徴とするプラズマ発生装置の構成。
(4) 前項(1)ないし(3)のいずれかにおいて、
前記真空容器の内壁面に沿って配列される複数個の線状導体は、その導体の方向が該内壁面の周長の方向に揃えられていることを特徴とするプラズマ発生装置の構成。
(5) 前項(1)ないし(4)のいずれかにおいて、
前記真空容器の外側に、プラズマ密度を一様にする磁界発生手段を設けたことを特徴とするプラズマ発生装置の構成。
(6) 前項(1)ないし(5)のいずれかにおいて、
前記複数個の線状導体の接地側の接続点と接地との間に、電気容量が固定または可変のコンデンサを挿入したことを特徴とするプラズマ発生装置の構成。
(7) 前項(1)ないし(6)のいずれかにおいて、
前記真空容器内に導入される雰囲気ガスとしてアルゴンガスを用いることを特徴とするプラズマ発生装置の構成。
Vsheath=Vantenna −Vinsulator
=Vantenna Zsheath/(Zinsulator +Zsheath) (1)
ここでZinsulator 及びZsheathは絶縁体及びシース領域のインピーダンスを示す。これらインピーダンスは主に抵抗成分と静電容量成分で構成されている。高周波電力を増大させプラズマの密度が増加した際、プラズマ中の等価抵抗(抵抗成分)の減少とシースの厚みの低下による静電容量の増加(注:シースの静電容量はシースの厚さに逆比例する。)のためにZsheathは減少する。(注:インピーダンスの静電容量成分は静電容量の逆数比例するため、シースの静電容量増加はインピーダンスの減少に寄与する。)これに対しZinsulator はプラズマ状態に関わらず一定であることにより、プラズマ密度が高くなるほどVsheathの値は小さくなる。この様にアンテナ表面を絶縁体で被覆することにより、アンテナへの電子流入が遮断され、アンテナとプラズマとの静電結合成分が抑制される。その結果、プラズマの高密度化に伴うプラズマ電位の急増が抑制され、異常放電を起こすことなく安定した高密度プラズマ生成が可能になる。また、シース電位が小さくなることにより、プラズマによる真空容器内壁やアンテナへのスパッタリングが抑制され、基材表面や薄膜中への不純物混入を低減できる。
|VH |=|1/jωCb +jωL|Irf (4)
図3(a)、(b)において共振条件が成立する時、LとC0 は
1/ω2 =[C0 C1 /(C0 +C1 )]L=C1 Lとなる。
図3(a)に示すアンテナの終端を接地電位に直接接続している接地型アンテナの場合における高電位側の高周波電圧の振幅は、低電位側が接地電位
(VL =0V)に固定されるのでωLrfとなる。
ωL=2/ωCb =2/ωC2
を満足するとき、アンテナ高電位側の電圧VH の振幅は、図3(a)に示すアンテナを直接接地電位に接続した接地型アンテナの場合の振幅(ωLIrf)の半分となる。
2:天板
3:排気口
4:基板電極
5:アンテナ導体
6:絶縁体チューブ
7:ブロッキングコンデンサ
8、9:導入端子
Claims (7)
- 高周波電力を印加して誘導電界を発生させるアンテナを真空容器の内部に設置した高周波放電による誘導結合方式のプラズマ発生装置であって、前記アンテナは、真空容器の内壁面に沿って周回しないで終端する複数個の線状の導体からなり、該複数個の線状の導体は、それぞれの端部が、独立した導入端子を介して真空容器の内壁面に支持されるとともに、真空容器の外側で並列接続されることを特徴とするプラズマ発生装置。
- 請求項1に示されたプラズマ発生装置において、
前記複数個の線状導体には、直線状導体、コの字状導体、あるいは円弧状導体が含まれることを特徴とするプラズマ発生装置。 - 請求項1または請求項2に示されたプラズマ発生装置において、
前記複数個の線状導体は、真空容器の内壁面に沿って縦方向か横方向、あるいは2次元状に配列されていることを特徴とするプラズマ発生装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに示されたプラズマ発生装置において、
前記真空容器の内壁面に沿って配列される複数個の線状導体は、その導体の方向が該内壁面の周長の方向に揃えられていることを特徴とするプラズマ発生装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに示されたプラズマ発生装置において、
前記真空容器の外側に、プラズマ密度を一様にする磁界発生手段を設けたことを特徴とするプラズマ発生装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに示されたプラズマ発生装置において、
前記複数個の線状導体の接地側の接続点と接地との間に、電気容量が固定または可変のコンデンサを挿入したことを特徴とするプラズマ発生装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれかに示されたプラズマ発生装置において、
前記真空容器内に導入される雰囲気ガスとしてアルゴンガスを用いることを特徴とするプラズマ発生装置。
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