(57)【要約】    【課題】  石英板を使用したマイクロ波窓の腐食を防止するマイクロ波を利用したプラズマ発生装置を提案すること。    【解決手段】  石英板のマイクロ波窓２２からプラズマ室１１内にマイクロ波電力を供給してプラズマ室１１内にプラズマを発生させるプラズマ発生装置において、前記石英板２３のプラズマ室１１内側となる一側面に、ハロゲン・プラズマに対して化学的に腐食しないアルミナ板２４を接着して構成したマイクロ波窓２２を備えるマイクロ波を利用したプラズマ発生装置となっている。【選択図】    図１
2006134686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英板のマイクロ波窓からマイクロ波電力を供給してプラズマ室内にプラズマを発生させるプラズマ発生装置において、
前記石英板のプラズマ側となるようにして、プラズマに対して腐食性の少ない誘電性材を設けたマイクロ波窓を備えたことを特徴とするマイクロ波を利用したプラズマ発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載したプラズマ発生装置において、
前記誘電性材がアルミナ材からなることを特徴とするマイクロ波を利用したプラズマ発生装置。
【請求項３】
請求項１に記載したプラズマ発生装置において、
前記マイクロ波窓が、石英板と、この石英板のプラズマ側となる板面に接着したアルミナ板とから構成されていることを特徴とするマイクロ波を利用したプラズマ発生装置。
【請求項４】
請求項１に記載したプラズマ発生装置において、
前記マイクロ波窓が、石英板と、この石英板のプラズマ側となる板面に堆積させたアルミナ薄膜とから構成されていることを特徴とするマイクロ波を利用したプラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波電力を利用したプラズマ発生装置に関し、詳しくは、マイクロ波電力をプラズマ室に供給するマイクロ波窓に係る。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ発生装置には、プラズマ室内に平行電極を配置し、この平行電極に高周波電圧を与え、減圧したプラズマ室内にプラズマを発生させる高周波型のプラズマ発生装置、また、プラズマ室の周囲に高周波コイルを設け、このコイルを高周波電源によって給電し、減圧したプラズマ室内にプラズマを発生させる誘電型のプラズマ発生装置、さらには、減圧したプラズマ室内にマイクロ波電力を供給してプラズマを発生させるマイクロ波利用のプラズマ発生装置などがある。
【０００３】
図４は、マイクロ波利用のプラズマ発生装置を示す概略構成図である。
このプラズマ発生装置１０は、プラズマ室１１の上部に石英板１２からなるマイクロ波窓１３を設け、このマイクロ波窓１３からプラズマ室１１内にマイクロ波電力を供給する。
【０００４】
すなわち、マイクロ波発振器（図示省略）から出力するマイクロ波電力が導波管１４を介して送られ、その結合孔１５と前記石英板１２とを通ってプラズマ室１１内に投射される。
【０００５】
上記した石英板１２は、マイクロ波電力を供給する他に、プラズマ室１１内を大気と遮断する作用をするものであるから、その配設位置にはＯリング１６を設け、石英板１２がプラズマ室１１に密着するようになっている。
なお、導波管１４の結合孔１５に対向させて石英板１２の反対側に設けられた孔１７は、プラズマ室１１に形成されたマイクロ波電力の投射孔である。
【０００６】
その他、このプラズマ発生装置１０は、プラズマ室１１を減圧する真空ポンプに連結する真空用パイプ１８、プラズマ室１１にガス供給するガス供給用パイプ１９などが設けられている。
【０００７】
上記したマイクロ波利用のプラズマ発生装置１０は、表面波励起プラズマ２０を発生させ、被処理物２１をプラズマ加工するが、しばしばハロゲン・プラズマを用いることがある。
ハロゲン・プラズマは、プラズマ室１１に供給するガスの種類を特定して発生させ、半導体、或いは、金属やセラミックの部品等についてエッチングなどの処理を行なう。
【０００８】
しかし、ハロゲン・プラズマは、腐食性の高いプラズマであるため、石英板１２が化学的に腐食されやすくなる。
石英板１２は、機械的に強く、価格も安いが、化学的に腐食し易いために、ハロゲン・プラズマによって腐食が進み、孔があいたり、粉塵物が発生したりすると言う問題がある。
【０００９】
したがって、ハロゲン・プラズマを用いる場合には、マイクロ波窓１３の石英板１２を耐腐食性の高いアルミナ板に交換する構成となっているが、アルミナ板は石英板に比べてマイクロ波電力の反射が多いために、プラズマ室１１の真空度を所定値以上（例えば、１０Ｐａ以上）に保たなければプラズマが発生しないため、プラズマ処理する被処理物２１に制限を受けるなどの問題が生ずる。
【００１０】
また、マイクロ波窓１３をアルミナ板に交換した場合、マイクロ波電力の整合調整が必要となる。
この整合調整は、マイクロ波電力の供給路に設けたチュ−ナ−によって行なうが、時間のかかる調整作業となる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２８０１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、腐食性の高いハロゲン・プラズマに対し、化学的な腐食が発生しないマイクロ波窓を備えたマイクロ波利用のプラズマ発生装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した目的を達成するため、本発明では、第１の発明として、石英板のマイクロ波窓からマイクロ波電力を供給してプラズマ室内にプラズマを発生させるプラズマ発生装置において、前記石英板のプラズマ側となるようにして、プラズマに対して腐食性の少ない誘電性材を設けたマイクロ波窓を備えたことを特徴とするマイクロ波を利用したプラズマ発生装置を提案する。
【００１４】
第２の発明としては、第１の発明のプラズマ発生装置において、前記誘電性材がアルミナ材からなることを特徴とするマイクロ波を利用したプラズマ発生装置を提案する。
【００１５】
第３の発明としては、第１の発明のプラズマ発生装置において、前記マイクロ波窓が、石英板と、この石英板のプラズマ側となる板面に接着したアルミナ板とから構成されていることを特徴とするマイクロ波を利用したプラズマ発生装置を提案する。
【００１６】
第４の発明としては、第１の発明のプラズマ発生装置において、前記マイクロ波窓が、石英板と、この石英板のプラズマ側となる板面に堆積させたアルミナ薄膜とから構成されていることを特徴とするマイクロ波を利用したプラズマ発生装置を提案する。
【発明の効果】
【００１７】
上記のマイクロ波窓を備えたプラズマ発生装置は、プラズマ室内に腐食性の高いプラズマを発生させても、このプラズマがマイクロ波窓の石英板には当らず、この石英板と共に設けた腐食性の少ない誘電性材に当る。
【００１８】
したがって、アルミナ材などの誘電性材を使用することにより、プラズマによる化学的な腐食がその誘電性材によって確実に防止されるから、石英板が腐食によって孔があいたり、また、石英板から腐食による粉塵が発生する等の障害がない。
【００１９】
また、石英板がマイクロ波窓の主構成部となるから、腐食性の高いプラズマを発生させる場合でも、マイクロ波電力の整合器が不要となる。
この結果、石英板の特徴を充分に生かし、かつ、腐食のないマイクロ波窓を備えたプラズマ発生装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の一実施形態について図面に沿って説明する。
図１は、一実施形態として示したプラズマ発生装置の概略構成図である。
このプラズマ発生装置１０は、マイクロ波窓２２に特徴があり、その他は図４に示す従来例と同じ構成としてある。
したがって、従来例と同じ部品及び構成部については同符号を付してその説明を省略する。
【００２１】
図示するように、本実施形態では、マイクロ波窓２２が、石英板２３と、この石英板２３の一側面上に接着したアルミナ板２４とで構成してある。
なお、アルミナ板２４を接着した石英板２３は、図示するように、アルミナ板２４をプラズマ室１１内側となるようにしてプラズマ室１１に配設する。
【００２２】
図２は、上記した石英板２３とアルミナ板２４とを示す部分的な拡大断面図であり、この図に示す参照符号２５は接着剤を示す。
なお、接着剤２５は、シリコン、エポキシなどの接着剤が使用できる。
【００２３】
また、アルミナ板２４と接着剤２５は、マイクロ波電力の通過による電力損失を少なくするため、それらの厚みを小さくすることが望ましい。
したがって、本実施形態では、アルミナ板２４と接着剤２５との両層を加えた総体的な厚さｔｏを次式によって定めてある。
【００２４】
【数１】
2006134686.tif 000003
λ：マイクロ波電力の波長
ε１：アルミナ板２４の比誘電率
ε２：接着剤２５の比誘電率
ｔ１：アルミナ板２４の厚み
ｔ２：接着剤２５の厚み
【００２５】
上記のマイクロ波窓２２を備えるプラズマ発生装置１０は、プラズマ２０として腐食性の高いハロゲン・プラズマをプラズマ室１１内に発生させた場合、このプラズマ２０が被処理物２１と共にマイクロ波窓２２にも照射される。
そして、マイクロ波窓２２では、プラズマ２０をアルミナ板２４によって受けることから、マイクロ波窓２２には腐食が生じない。
【００２６】
すなわち、アルミナ板２４は、ハロゲン・プラズマに対して腐食しないため、石英板２３がアルミナ板２４によってカバ−され、石英板２３の腐食による障害が確実に防止される。
【００２７】
一方、マイクロ波窓２２は、アルミナ板２４を石英板２３に接着しないで、アルミナ材を石英板２３に堆積させ、石英板２３の一側面にアルミナ薄膜を形成する構成とすることができる。
【００２８】
アルミナ薄膜を形成する成膜装置にはいろいろのものがあるが、図３にその一例を示す。
この成膜装置は、プラズマ装置２６によりスパッタ室２７内に酸素プラズマ２８を発生させ、このプラズマ２８中でアルミニウムをスパッタリングさせる構成としてある。
【００２９】
また、この成膜装置は、スパッタ室２７内に石英板２３を保持する支持具２９を設けると共に、石英板２３に対向する位置にマグネトロン・スパッタ装置３０が設けてある。なお、３１はアルミニウム板である。
そして、ガス供給パイプ３２から酸素とアルゴンとからなるガスを供給し、また、真空用パイプ３３に連結した真空ポンプによってスパッタ室２７を減圧するようにしてある。
【００３０】
上記の成膜装置は、プラズマ２８によって酸素とアルゴンの混合気体が電離されてスパッタリングが行なわれ、石英板２３の面上にアルミナが堆積する。
したがって、数時間連続運転することにより、数ミクロンメ−トルのアルミナ薄膜３４が形成される。
【００３１】
このように成膜するアルミナ薄膜３４は、その厚さをｔ１とすると、
【００３２】
【数２】
2006134686.tif 000004
として定めることが好ましい。
【００３３】
上記の実施形態のように、腐食性の高いハロゲン・プラズマによって被処理物２１を処理する場合であっても、マイクロ波窓２２の腐食による障害のないプラズマ発生装置となる。
【００３４】
また、マイクロ波窓２２の主構成部が石英板２３となっているので、プラズマ室１１内を、例えば、０．５Ｐａ程度まで減圧して被処理物２１を処理する場合でも、マイクロ波電力の整合調整をしないでプラズマ２０を充分に発生させることができるプラズマ発生装置となる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
腐食性の高いハロゲン・プラズマを利用して被処理物のエッチングなどを行なうプラズマ発生装置として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態であるプラズマ発生装置の概略構成を示した断面図である。
【図２】上記プラズマ発生装置のマイクロ波窓を構成する石英板とアルミナ板とを示した拡大部分断面図である。
【図３】石英板にアルミナ薄膜を形成する成膜装置の概略構成を示した断面図である。
【図４】従来例であるプラズマ発生装置の概略構成を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  プラズマ発生装置
１１  プラズマ室
１４  導波管
２０  プラズマ
２１  被処理物
２２  マイクロ波窓
２３  石英板
２４  アルミナ板
２５  接着剤
【図１】
2006134686.tif 000005
【図２】
2006134686.tif 000006
【図３】
2006134686.tif 000007
【図４】
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