JP6283797B2 - プラズマ発生装置 - Google Patents
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Description
【発明の名称】 プラズマ発生装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、薄膜形成や微細加工プロセス装置ならびにイオンビーム照射装置に適用されるプラズマ発生装置に関し、より詳細には、電力効率の良い、小型化を図ることができるプラズマ発生装置に関する。
【背景技術】
【0002】
反応性ガスをプラズマ化し、電離した活性種を利用してスパッタ、エッチング、イオン注入等を行うプラズマ処理装置でプラズマを発生させる方法としてマイクロ波を利用するものがある。
【0003】
従来より、マイクロ波プラズマ発生装置として、マイクロ波による永久磁石方式ECR(電子サイクロトロン共鳴)方式がある。その1例として、特許文献1に示されるような装置がある。
この装置は、真空容器の天井には同軸導波管外部導体が連通され、同軸導波管外部導体は矩形導波管を介してマイクロ波電力供給装置に接続されている。前記同軸導波管外部導体内には軸状の同軸導波管中心導体が挿入され、同軸部真空隔壁により前記同軸導波管外部導体に気密に保持され、前記同軸導波管中心導体の上端部は前記矩形導波管内に突出して矩形−同軸導波管変換部をなし、前記同軸導波管中心導体の下端には平板状電極が前記天井と平行に設けられている。前記天井には前記平板状電極に対応する範囲に所要数の永久磁石が載設されている。前記平板状電極と永久磁石との間に背面板を介在している。また、前記真空容器の側壁上部には放電ガス供給装置が、側壁下部には排気装置が設けられている。そして、真空容器内を前記排気装置により真空引きし、前記放電ガス供給装置より放電ガスを導入しつつ、マイクロ波電力供給装置よりマイクロ波を矩形導波管、同軸導波管外部導体、更に前記同軸導波管中心導体を介して前記平板状電極8に供給すると、該平板状電極と前記永久磁石間に形成される磁界によりECRプラズマが発生する。このプラズマを利用して、基板電極上の被処理基板をエッチング、CVD処理する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平7−296991号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、特許文献1のプラズマ発生装置では、平板状電極の背後に永久磁石が面状に配置された構造であるため、永久磁石からの距離に伴う磁界の減衰が著しくECR領域は薄いシート状に分布する。そのため、高い電力効率でプラズマを発生させるにはECR領域が十分でないという問題かあった。また、大型化したプラズマ装置においては、プラズマに直接曝される平板状電極の耐久性が良くないという問題があった。
【0006】
本発明は、上記のような問題に鑑みなされたものである。従来のプラズマ発生装置の問題を解決し、電力効率の良い、耐久性と小型化を図ることができるプラズマ発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明に係るプラズマ発生装置は、
中心導体と外部導体とより構成された同軸伝送線路にマイクロ波電源からマイクロ波を供給し、前記中心導体の先端部からマイクロ波を放射して電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生させるプラズマ発生装置であって、
前記同軸伝送線路を囲んで第1磁石を設け、前記中心導体の先端部を位置させるアンテナ容器を設け、該アンテナ容器を囲んで第2磁石を設け、前記第1磁石は前記中心導体の中心軸と平行する方向に着磁した永久磁石とし、前記第2磁石は前記中心導体の中心軸の延びる方向と直角をなす方向に着磁した永久磁石とするとともに、前記アンテナ容器の中心から見た前記第1磁石と前記第2磁石磁極は同じ極性とし、電子サイクロトロン共鳴条件を満たす強度であって、合成した磁力線が前記中心導体の中心軸とほぼ平行である磁界を、前記中心導体に近接する体積的範囲にわたって前記アンテナ容器内に形成することを特徴とする。
【0008】
この発明のプラズマ発生装置によれば、前記中心導体の中心軸に沿った磁界強度の勾配を平坦化でき、広い範囲でプラズマへのマイクロ波電力の吸収が改善されるので、高密度のプラズマを高い電力効率で、発生させることができる。
また、この発明のプラズマ発生装置においては、前記第1磁石と第2磁石は永久磁石とするので、小型化とコストダウンを図ることができる。
【0009】
すなわち、この発明のプラズマ発生装置において、前記アンテナ容器中で中心導体は電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生する周波数のマイクロ波を放射し、前記第1磁石および第2磁石群は各々の成す磁界の合成によって、磁力線が前記中心導体の中心軸とほぼ平行である磁界を、前記中心導体に近接する体積的範囲にわたって前記アンテナ容器内に形成することで、電子サイクロトロン共鳴領域を前記アンテナ容器内の広い領域に形成することができる。例えば、2.45[ギガヘルツ]のマイクロ波を放射し、電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生する875[ガウス]の磁界を形成する場合、この磁界を体積的範囲にわたって合成することができる。すなわち、この磁界は、平面的なごく狭い範囲でないので、ECR領域を広く形成できる。その結果、高密度のプラズマを高い電力効率で発生することができる。
【0010】
請求項2に記載のプラズマ発生装置の発明は、
前記中心導体の少なくとも前記アンテナ容器内に位置する部分は絶縁性の被覆部材で覆われているとともに、前記アンテナ容器の内面は内張絶縁部材で覆われていることを特徴とする。
【0011】
この発明のプラズマ発生装置によれば、アンテナである中心導体の表面を冷却すると同時に、絶縁材で覆うので、荷電粒子による衝撃を受けにくくして、損傷されるのを防ぐことができ、耐久性を良くすることができる。
また、前記アンテナ容器の内面は内張絶縁部材で覆われているので、運転によりアンテナ容器が汚れることを防止するので、メンテナンス性がよい。また、フランジ部の加熱を抑制できる。さらに、マイクロ波によって加熱されたプラズマが内張絶縁部材により反射され、アンテナ容器内の密度を増大することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、マイクロ波の伝送線路を囲んで第1磁石を設け、アンテナ容器の外側に中心導体を包囲して第2磁石を配置している。そして、前記第1磁石は前記中心導体の中心軸と平行する方向に着磁し、前記第2磁石は前記中心導体の中心軸の延びる方向と直角をなす方向に着磁するとともに、前記アンテナ容器の中心から見た前記第1磁石と前記第2磁石を構成する個々の磁石の磁極は同じ極性とした。これにより、電子サイクロトロン共鳴条件を満たす強度であって、しかも磁力線が前記中心導体の中心軸とほぼ平行である磁界を、前記中心導体に近接する体積的範囲にわたって前記アンテナ容器内に形成することができる。その結果、前記中心導体に近接する体積的範囲にわたって電子サイクロトロン共鳴による高密度のプラズマを発生することができ、電力効率の良い、耐久性と小型化を図ったプラズマ発生装置を得ることができる。
【0013】
また、高温に曝されるフランジ部等の箇所を高温から保護することにより、加熱を抑制でき、耐久性を良くし、電力効率を高め、高密度のプラズマを安定して発生し、より小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明に係るプラズマ発生装置の断面図である。
【図2】図1の中心導体先端部を示す拡大断面図である。
【図3】図1における、A−B矢視断面図である。
【図4】図1の中心導体の中心軸上において第1磁石表面からの距離と磁束密度との関係を示すグラフである。
【図5】高エネルギー電子の放出を抑制するために、先端部絶縁部材の先端に設けた円盤状のヒサシの概念図である。
【図6】本発明に係るプラズマ発生装置の、アンテナ容器出口に設けた多孔電極の一例を示す断面図である。
【図7】図6における、C方向矢視図である。
【図8】本発明に係るプラズマ発生装置を適用したプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。
【図9】他の実施形態のプラズマ発生装置の断面図である。
【図10】さらに他の実施形態のプラズマ発生装置の図1A−B矢視位置における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
この実施の形態のプラズマ発生装置1は、中心導体2と、これと同軸に外側に配置された外部導体3と、中心導体2と外部導体3とで構成した同軸伝送線路4と、外部導体3を囲む環状の第1磁石5と、マイクロ波電源28からマイクロ波を中心導体2に供給する矩形導波管6とを備える。さらに、プラズマ発生装置1は、中心導体2の先端部を位置させる円筒状のアンテナ容器7と、このアンテナ容器7の外周に中心導体2と同軸、かつ環状に配置された第2磁石8と、アンテナ容器7内に位置する中心導体2の先端部を保護する被覆部材9とを備える。
【0016】
中心導体2は、金属製で、マイクロ波を放射するアンテナの働きをなし、一端の先端は封止され、他端側からは内管2aが挿通されて2重管構造をなしている。また、中心導体2の他端側は矩形導波管6内に位置し、マイクロ波電源28から供給されるマイクロ波を先端部に伝送する。
【0017】
中心導体2の他端側の矩形導波管6側には、中心導体2に冷却媒体を供給する中心導体冷媒入口2cが設けられ、内管2aには使用した冷却媒体を排出する中心導体冷媒出口2dが設けられている。前記中心導体冷媒入口2cから流入させた冷却媒体は、内管2aの外周から中心導体2の先端に向けて流れ、内管2aの先端から還流して中心導体冷媒出口2dより排出される。なお、前記冷却媒体を流す方向は、逆であっても良い。冷却媒体としては水が優れているが、配管の腐食や冷却媒体の導電性を避けるべきときには腐食性のない液体や気体等を用いても良い。
【0018】
また、中心導体2のアンテナ容器7内の先端部の外側は、図2に示すように、先端部絶縁部材22、中間部絶縁部材23、根元部絶縁部材24および鍔状の鍔状絶縁部材25からなる被覆部材9により覆われて、表面の金属部分は露出しないようにしている。各絶縁部材22、23、24、25の境界部は段部22a、23a、23b、24a、24b、25aを形成している。隣接する絶縁部材24の段部が嵌め合わされ、プラズマ中の荷電粒子が合わせ目から直接直線的に中心導体2の表面には進めないようにしている。このように継ぎ目を形成することで、中心導体2が荷電粒子により衝撃されるのを防止している。この段部はこの形態のものに限られず、数を増やしたものや断面形状が凹凸を有したものでもよい。中心導体2のアンテナ容器7内の根元部は大径の鍔状の絶縁部材25により覆われている。これにより、伝送線路4とアンテナ容器7との気密を保つ真空シール部材11も保護されるようにされている。
【0019】
さらに、中心導体2の先端と先端部絶縁部材22との間にはクッション部材26が充填されていて、熱膨張時の膨張を吸収するようになっている。このように構成することで、絶縁物の破壊を防ぐことができるとともに、マイクロ波の空間電界が最も集中する中心導体2の先端と先端部絶縁部材22との隙間での内部放電を無くすことができる。被覆部材9の材料としては、絶縁性で耐熱性の窒化ホウ素等が好ましい。クッション部材26としては、柔軟性黒鉛シートなどの耐熱性で柔軟性のある材料が用いられる。
【0020】
さらに、被覆部材9と接する中心導体2の外周にはオネジ2bが螺設されている。そして、各絶縁部材22、23、24、25の内周にはメネジが螺設されている。これにより、各絶縁部材22、23、24、25と中心導体2との接触面積を大きくできる。その結果、各絶縁部材22、23、24、25の熱を中心導体2に効率よく伝達することができ、中心導体2内を流れる冷却媒体に熱を大量に移動させることができる。
【0021】
マイクロ波の電界が集中する中心導体2の表面近傍では、プラズマの加熱が促進されるため、高エネルギーの電子が生成される。その過度の集中を低減するため、図5に示すように、先端部絶縁部材22の先端に円盤状のヒサシ22bを設けてもよい。このように中心部に集中しようとする電子の方向を変えることにより、過剰に高エネルギーの電子が、磁力線30に沿ってプラズマ容器31へ放出されるのを防止できる。
【0022】
中心導体2および同軸に配置された外部導体3は、環状の伝送線路4を形成する。外部導体3の外周は同軸に環状の第1磁石5に囲まれている。
【0023】
外部導体3のアンテナ容器7側にはフランジ部10が形成されている(外部導体3とフランジ10は一体である)。外部導体3内の伝送線路4とアンテナ容器7との間には、絶縁性の真空シール部材11が介在し、アンテナ容器7と伝送線路4との気密が保たれている。真空シール部材11は、前部押さえ部材12と後部押さえ部材13とこれらの間に介在する同軸シール部材14と、これらの部材間にそれぞれ介在する前側Oリング15と後側Oリング16を有している。
【0024】
前部押さえ部材12と後部押さえ部材13と同軸シール部材14は、アルミナセラミックス等の絶縁物から構成されている。また、前側Oリング15と後側Oリング16の材質には、マイクロ波をほとんど吸収しないシリコンゴムやフッ素樹脂が望ましい。
【0025】
これら真空シール部材11は、フランジ部10に締結されたセット板27によって外部導体3内に密着固定される。フランジ部10は水冷構造とされていて、フランジ冷媒入口10aとフランジ冷媒出口10bを有している。これにより、真空シール部材11の温度を一定に保ち、前側Oリング15と後側Oリング16の高温による劣化を防止する。
【0026】
第1磁石5は、この実施の形態では単一の永久磁石で環状に形成されていて、磁極は長手方向(中心導体が延びる方向)に着磁している。そして、アンテナ容器7側をN極にしている。この第1磁石5は、第1磁石ホルダ5aによりフランジ部10に取り付けられている。磁石ホルダ5aは、水冷構造とされていて、第1冷媒入口5cと第1冷媒出口5dを有している。磁石ホルダ5aを冷却することにより、第1磁石5の温度を一定に保ち、熱減磁によるプラズマ特性の変化を抑制する。また、第1磁石5とフランジ部10との間に非磁性の材料でできた第1磁石スペーサ5bを挿入すれば、アンテナ容器7内の第1磁石5による磁界を弱めることができるので、アンテナ容器7内の磁界強度の分布を調節することができる。これと同じ趣旨で、第1磁石の位置を機械的に移動する手段を用いても良い。第1磁石5を単一の永久磁石で形成することで、小型化、コストダウンが図れる。
【0027】
第1磁石5は中心導体2の中心軸Zと平行する方向に着磁し、複数の第2磁石8の各々は中心導体2の中心軸Zが延びる方向と直交する方向に着磁している。アンテナ容器7の中心から見た第1磁石5と第2磁石8を構成する個々の永久磁石の磁極は同じ極性(図1ではN極)としている。第1磁石5と第2磁石群による磁力を各々調整することにより、アンテナ容器7内では、広い範囲において中心導体2の中心軸Zにほぼ平行な磁力線30が形成できる。
【0028】
アンテナ容器7は筒状の筒部7aと前側フランジ部7bと後側フランジ部7cとから筒部内空間にプラズマ生成空間が形成されている。そして、筒部7aの内周と外部導体3のフランジ部10の筒部7a内の空間に露出する面は、石英ガラス等の耐熱性の絶縁物の内張絶縁部材18で覆っている。これにより、マイクロ波によって加熱されたプラズマが静電的に反射されて、アンテナ容器7内のプラズマ密度を増大させることができる。また、筒部7aが加熱されるのを抑えることができる。筒部7aおよび内張絶縁部材18をプラズマ容器31内の方へ突き出すことで、プラズマ容器31側のフランジ開口側面が隠され、プラズマ損失を減らすことができる。
【0029】
図6および図7に示すように、アンテナ容器7がプラズマ容器31に連通する開口端7dに、複数の小孔29aを有する導電性の多孔電極29を設けてもよい。このように、小孔29aの口径がマイクロ波の波長に対して十分小さければ、マイクロ波をアンテナ容器7内に閉じ込めることができ、1台のプラズマ容器31に複数本のプラズマ発生装置を設置しても、マイクロ波の干渉や他の電気回路への侵入等の問題が起こらないようにもできる。なお、前記小孔29aの孔形状は、図7のような円形だけでなく長円形等でも良いが、その長手寸法がマイクロ波の波長に対して十分小さいことが必要である。また、アンテナ容器7をプラズマ容器31に対し負電位に置くことで、プラズマ陰極として使用することもできる。
【0030】
また、アンテナ容器7と外部との気密は、アンテナ容器7の後側フランジ部7cと外部導体3のフランジ部10との間に介在したOリングなどのアンテナ容器シール部材17により気密が保たれている。また、アンテナ容器7とプラズマ容器31との気密は、アンテナ容器7の前側フランジ部7bとこれらの間に介在したOリングなどのプラズマ容器シール部材19により保たれている。なお、アンテナ容器7をプラズマ容器31に対し負電位に置き、プラズマ陰極として使用する場合は、アンテナ容器7とプラズマ容器31との間に絶縁性のフランジを介在させる。
【0031】
第2磁石8は、この実施の形態では複数の角柱状の永久磁石を環状にアンテナ容器7の筒部7aの外側に、半径方向で中心方向に同じ極性の磁極(図1ではN極)が向くように配置して、第2磁石群を構成している。この磁極の向きは第1磁石5の近い側(アンテナ容器中心に向く側)の磁極と同じ極性としている。このように第1磁石5と第2磁石8の磁極を同一とすることにより、アンテナ容器7内には、中心導体2の中心軸Zにほぼ平行な磁力線30が形成される。そして、第2磁石8は伝熱性に優れた素材(例えばアルミニウム)による第2磁石ホルダ8aに保持されている。第2磁石ホルダ8aは、水冷構造を有する前側フランジ部7bおよび後側フランジ部7cに締結されていて、各第2磁石8の温度を一定に保ち、熱減磁によるプラズマ特性の変化を抑制する。また、各第2磁石8とアンテナ容器7を構成する筒部7aとの間に、非磁性の材料でできた第2磁石スペーサ8bを挿入すれば、アンテナ容器7内の第2磁石群(以下、第2磁石群8とも言う)による磁界を弱めることができるので、アンテナ容器7内の磁界強度の分布を調節することができる。これと同じ趣旨で、第2磁石8の位置を機械的に移動する手段を用いても良い。なお、本実施の形態では第2磁石群として複数の角柱状の永久磁石を用いたが、同等の効果が得られれば、円柱形や扇形などの永久磁石を利用しても良い。また、環状の第1磁石5や第2磁石群は、十分な強さの磁力を発生させるためには一体成型物であることが望ましいが、必要な性能が得られるならば分割した構造でも良い。
【0032】
図4は、上記のように構成した図1のプラズマ発生装置1の中心導体2の中心軸上において、第1磁石5表面(P0)からの距離と、第1磁石5および第2磁石群8により生じた磁界の磁束密度との関係を示すグラフである。磁束密度の正の値は図1の矢印Z方向の磁束を表し、負の値は矢印Zと逆方向の磁束を表している。
【0033】
ところで、第2磁石群の幾何学中心がP2であることから、第2磁石群8による磁界分布(一点鎖線)はP2に対して反転対称となる。第1磁石5による磁界(鎖線)は距離とともに単調減少するのに対し、第2磁石群8による磁界(一点鎖線)は単調増加している。この結果、これらの合成された磁界(実線)は、前記P1からP3までの区間においてほぼ一定の値となる。
【0034】
前記P1からP3までの区間の合成された磁界(実線)が、ECR条件となるよう調整すれば、広い範囲でマイクロ波電力がプラズマに共鳴的に吸収され、高密度のプラズマを発生することができる。いま、放射されるマイクロ波の周波数:f[ヘルツ]、プラズマ中の電子の電荷:q[クーロン]電子の質量:m[キログラム]とすると、ECR条件となる磁界の磁束密度:B[テスラ]は、下記の計算式(1)で求められる。
B=2πf・m/q ・・・(1)
仮に、放射されるマイクロ波の周波数が、f=2.45[ギガヘルツ]であるならば、ECR条件を満たす磁界の磁束密度は、式(1)より、
B=0.0875[テスラ]=875[ガウス]となる。
【0035】
次に、上記のように構成してなるプラズマ発生装置1を適用したプラズマ処理装置について、図8に示す一例によって説明する。
【0036】
プラズマ容器31には、一方の壁面より放電ガス供給装置32がガス導入管33を介して連通され、他方の壁面には真空排気装置34が排気管35を介して連通されている。プラズマ容器31の底部には、被処理基板37を搭載した基板電極36が設置されており、任意の電圧(直流、高周波など)を印加できる。また、プラズマ容器31には、プラズマの密度分布を調整する目的で、プラズマ発生装置1とは別に永久磁石や電磁石などの磁界発生手段38を設けても良い。
【0037】
次に、前記プラズマ処理装置の操業手順について説明する。まず、プラズマ容器31を真空排気装置34により真空引きし、アンテナ容器7内を減圧する。そして、放電ガス供給装置32より放電ガスを供給しつつ、マイクロ波電源28よりマイクロ波を矩形導波管6、同軸伝送線路4を構成する中心導体2を介してアンテナ容器7に供給する。すると、第1磁石5と第2磁石群8によって形成されるアンテナ容器7内の磁界によりECRプラズマが発生する。このプラズマを利用して、プラズマ容器31においてエッチング、プラズマCVD処理、イオン注入そしてイオンビーム照射等の所要の処理を行う。
【0038】
以上説明したように、本発明によれば、永久磁石を組み合わせることにより、広い帯域でECRプラズマを高効率で発生することができ、電磁石を使わないので、軽量で小型化を図ることができる。
【0039】
なお、本発明のプラズマ発生装置は、上述の実施の形態に限られるものではない。例えば、図9に示すように、マイクロ波を電源から矩形導波管を介して同軸伝送線路に供給しないで、マイクロ波電源から同軸ケーブルを介して供給する構成としてもよい。
【0040】
図9に示す実施の形態のプラズマ発生装置において、上記実施の形態の装置と同様な作用をする部分については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0041】
この実施の形態のプラズマ発生装置1は、中心導体2と、これと同軸に外側に配置された外部導体3と、中心導体2と外部導体3とで構成した同軸伝送線路4aと、外部導体3を囲む環状の第1磁石5と、マイクロ波電源28からマイクロ波を中心導体2に供給する同軸ケーブル60とを備える。さらに、同軸ケーブル60と同軸伝送線路4a等の同軸伝送部材とを連結する接続コネクタ61を備える。さらに、上記実施の形態のプラズマ発生装置1と同様に、中心導体2の先端部を位置させる円筒状のアンテナ容器7と、このアンテナ容器7の外周に中心導体2と同軸、かつ環状に配置された第2磁石8と、アンテナ容器7内に位置する中心導体2の先端部を保護する被覆部材9とを備える。
【0042】
同軸伝送線路4aは、中心導体2と外部導体3との間の空間に形成され、セラミックス等の誘電体を充填している。そして、これら中心導体2、外部導体3、誘電体等により伝送部を形成している。このように誘電体を充填することにより、中心と外部の両導体2,3間の間隔を小さくとっても、放電を防止することができる。
【0043】
同軸ケーブル60は、中心導体2と電気的に接続する中央導体62と、外側導体63を備える。中央と外部の両導体62、63間にポリエチレン等の誘電体が充填されている。マイクロ波発生装置と伝送部とを同軸ケーブル60により接続することにより、導波管を無くして構造を簡単にし、小型化を図っている。
【0044】
接続コネクタ61は、真空シール部材11aを備えるとともに、図示しない絶縁部材を備える。そして、外部導体3と外側導体63とは図示しない絶縁材によって電気的に絶縁している。
【0045】
この実施の形態のプラズマ発生装置によれば、中心導体の軸心方向に平行に着磁した第1磁石と、この着磁方向と直交する方向に着磁した第2磁石とを備える。そして、マイクロ波電源に直接、同軸伝送線路に相当する同軸ケーブルを接続している。これにより、電力効率を良くし、構造を簡単にし、小型にすることができる。
【0046】
また、本発明のプラズマ発生装置を、図10に示すように、アンテナ容器を4角形等の多角形としてもよい。この実施の形態において、上記実施の形態の装置と同様な作用をなす部分については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0047】
この実施の形態のプラズマ発生装置では、中心導体2の先端部を位置させるアンテナ容器70と、このアンテナ容器70の外周に中心導体2との延びる方向に直交する方向に着磁された第2磁石8等を備える。
【0048】
プラズマ発生装置を角形のアンテナ容器で構成することにより、プラズマ処理装置において、構造を簡単にし、小型化を図ることができる。
【0049】
この実施の形態のプラズマ発生装置では、中心導体2の先端部を位置させるアンテナ容器70と、このアンテナ容器70の外周に中心導体2との延びる方向に直交する方向に着磁された第2磁石8等を備える。
【0050】
プラズマ発生装置を角形のアンテナ容器で構成することにより、プラズマ処理装置において、構造を簡単にし、小型化を図ることができる。
【0051】
さらに、本発明のプラズマ発生装置は、上記実施の形態に限られないことはもちろんである。例えば、熱伝達をさらに改善する目的で、被覆部材9と中心導体2との接触部を接着やロウ付けなどの手段を用いて接合してもよいし、中心導体2の表面に溶射法を用いて被覆部材9を直接形成してもよい。
【0052】
また同様の目的で、内張絶縁部材18は、アンテナ容器7の筒部7aおよびフランジ部10の筒部7a内の空間に露出する面との接触部を接着やロウ付けなどの手段を用いて接合してもよいし、アンテナ容器7の筒部7aおよびフランジ部10の筒部7a内の空間に露出する面に、溶射法を用いて内張絶縁部材18を直接形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0053】
薄膜形成、微細加工プロセス、イオンビーム照射等に適用される。
【符号の説明】
【0054】
1 プラズマ発生装置
2,62 中心導体
2a 内管
2b 中心導体のオネジ
2c 中心導体冷媒入口
2d 中心導体冷媒出口
3,63 外部導体
4,4a 伝送線路
5 第1磁石
5a 第1磁石ホルダ
5b 第1磁石スペーサ
5c 第1冷媒入口
5d 第1冷媒出口
6 矩形導波管
7,70 アンテナ容器
7a 筒部
7b 前側フランジ部
7c 後側フランジ部
7d 開口端
7e アンテナ容器冷媒入口
7f アンテナ容器冷媒出口
8 第2磁石
8a 第2磁石ホルダ
8b 第2磁石スペーサ
9 被覆部材
10 フランジ部
10a フランジ部冷媒入口
10b フランジ部冷媒出口
11 真空シール部材
12 前部押さえ部材
13 後部押さえ部材
14 同軸シール部材
15 前側Oリング
16 後側Oリング
17 アンテナ容器シール部材
18 内張絶縁部材
19 プラズマ容器シール部材
22 先端絶縁部材
23 中間部絶縁部材
24 根元部絶縁部材
25 鍔状絶縁部材
26 クッション部材
27 セット板
28 マイクロ波電源
29 多孔電極
29a 多孔電極の小孔
30 磁力線
31 プラズマ容器
32 放電ガス供給装置
33 ガス導入管
34 真空排気装置
35 排気管
36 基板電極
37 被処理基板
38 磁界発生手段
60 同軸ケーブル
61 接続コネクタ
Claims (2)
- 中心導体と外部導体とより構成された同軸伝送線路にマイクロ波電源からマイクロ波を供給し、前記中心導体の先端部からマイクロ波を放射して電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生させるプラズマ発生装置であって、
前記同軸伝送線路を囲んで第1磁石を設け、前記中心導体の先端部を位置させるアンテナ容器を設け、該アンテナ容器を囲んで第2磁石を設け、前記第1磁石は前記中心導体の中心軸と平行する方向に着磁した永久磁石とし、前記第2磁石は前記中心導体の中心軸の延びる方向と直角をなす方向に着磁した永久磁石とするとともに、前記アンテナ容器の中心から見た前記第1磁石と前記第2磁石の磁極は同じ極性とし、電子サイクロトロン共鳴条件を満たす強度であって、合成した磁力線が前記中心導体の中心軸とほぼ平行である磁界を、前記中心導体に近接する体積的範囲にわたって前記アンテナ容器内に形成することを特徴とするプラズマ発生装置。 - 前記中心導体の少なくとも前記アンテナ容器内に位置する部分は絶縁性の被覆部材で覆われているとともに、前記アンテナ容器の内面は内張絶縁部材で覆われていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ発生装置。
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