JP2814416B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、プラズマ生成室に外
部磁界を印可した状態で、マイクロ波を誘電体窓を通し
てプラズマ生成室へ供給し、プラズマ生成室内の原料を
電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマ化
し、試料に照射することによって薄膜形成を行うプラズ
マ処理装置に関するものであり、特に誘電体窓への膜の
付着を無くして金属膜や導電性膜を長時間安定して形成
するためのプラズマ処理装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for supplying microwaves to a plasma generation chamber through a dielectric window in a state where an external magnetic field is applied to the plasma generation chamber. The present invention relates to a plasma processing apparatus that forms a thin film by forming a plasma and irradiating the sample with a plasma. In particular, a plasma processing apparatus for stably forming a metal film or a conductive film for a long time without adhesion of the film to a dielectric window. The present invention relates to a processing device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７に従来のプラズマ処理装置の基本構
成を示す。この種のプラズマ処理装置として、特公昭６
２−４３３３５号「プラズマ付着装置」（特願昭５５−
５７８７７号）、特開平１−９７３９９号「プラズマ処
理方法および装置」（特願昭６３−９８３３０号）が知
られている。2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a basic configuration of a conventional plasma processing apparatus. As this kind of plasma processing equipment,
2-43335 No. "Plasma Deposition Apparatus" (Japanese Patent Application No. 55-55)
57877) and JP-A-1-97399 "Plasma treatment method and apparatus" (Japanese Patent Application No. 63-98330).
【０００３】図７において、１０は試料室、２０はプラ
ズマ生成室、３０はマイクロ波供給手段である。試料室
１０は、試料４０を載置する試料台１１を有し、通気孔
１２を介して排気路１３に連結されている。試料室１０
は、排気路１３とは反対側において、プラズマ引き出し
開口２１を介してプラズマ生成室２０とつながってい
る。第１ガス導入系としての導入管２２を介して外部の
第１ガス源より第１ガスをプラズマ生成室２０内に導
く。開口２１の外部に近接して、小孔を複数個あけた環
状管２３を配置し、第２ガス導入系としての導入管２４
を介して、第２ガス源から必要に応じて第２ガスを試料
室１０に導く。プラズマ生成室２０の周りには、冷却環
部２５を配置し、冷却用管２６を介して冷却源より水な
どのクーラントを供給する。In FIG. 7, reference numeral 10 denotes a sample chamber, 20 denotes a plasma generation chamber, and 30 denotes a microwave supply means. The sample chamber 10 has a sample table 11 on which a sample 40 is placed, and is connected to an exhaust path 13 via a vent hole 12. Sample room 10
Is connected to a plasma generation chamber 20 via a plasma extraction opening 21 on the side opposite to the exhaust path 13. A first gas is introduced into the plasma generation chamber 20 from an external first gas source via an introduction pipe 22 as a first gas introduction system. An annular pipe 23 having a plurality of small holes is arranged near the outside of the opening 21, and an introduction pipe 24 as a second gas introduction system is provided.
The second gas is guided from the second gas source to the sample chamber 10 as necessary. A cooling ring 25 is arranged around the plasma generation chamber 20, and a coolant such as water is supplied from a cooling source via a cooling pipe 26.
【０００４】プラズマ生成室２０には、その開口２１と
対向する端面に、例えば石英ガラス板によるマイクロ波
導入窓（誘電体窓）２７が設けられている。このマイク
ロ波導入窓２７を介して、マイクロ波供給手段３０から
のマイクロ波を、真空度を維持してプラズマ生成室２０
内に導く。矩形導波管３３とマイクロ波導入窓２７との
間には、マイクロ波の矩形導波管モードとプラズマ中マ
イクロ波伝播モードとの整合を図るために、マイクロ波
モード変換器３５が配置されている。[0004] The plasma generation chamber 20 is provided with a microwave introduction window (dielectric window) 27 made of, for example, a quartz glass plate at an end face facing the opening 21. The microwave from the microwave supply means 30 is supplied to the plasma generation chamber 20 through the microwave introduction window 27 while maintaining the degree of vacuum.
Lead inside. A microwave mode converter 35 is arranged between the rectangular waveguide 33 and the microwave introduction window 27 in order to match the rectangular waveguide mode of the microwave with the microwave propagation mode in plasma. I have.
【０００５】プラズマ生成室２０の周りには、磁気コイ
ル５０が配置され、ＥＣＲを生じさせるのに必要な外部
磁界（マイクロ波周波数２．４５ＧＨｚの場合には８７
５ガウス）を発生させる。磁気コイル５０もプラズマ生
成室２０と同様に冷却されている。これらによって、プ
ラズマ生成室２０内に導入される第１ガスを原料とし
て、マイクロ波導入窓２７を介して導入されるマイクロ
波によってＥＣＲ条件で励起させ、プラズマ化する。こ
のようにして生成したプラズマを磁界勾配を利用して試
料室１０内の試料台１１上に導き、試料台１１上の試料
４０上に薄膜を形成する。[0005] A magnetic coil 50 is arranged around the plasma generation chamber 20, and an external magnetic field (87 in the case of a microwave frequency of 2.45 GHz, necessary for generating ECR).
5 gauss). The magnetic coil 50 is also cooled similarly to the plasma generation chamber 20. As a result, the first gas introduced into the plasma generation chamber 20 is used as a raw material to be excited under ECR conditions by microwaves introduced through the microwave introduction window 27 to be turned into plasma. The plasma generated in this manner is guided to the sample stage 11 in the sample chamber 10 using a magnetic field gradient, and a thin film is formed on the sample 40 on the sample stage 11.
【０００６】このような構成のＥＣＲプラズマを利用し
て薄膜形成を行うプラズマ処理装置は、低ガス圧（１０
-4〜１０-5Ｔｒｒ），高活性，低損傷等の種々の特長を
有しており、薄膜付着への応用では、ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3
Ｎ4 ，ＳｉＣ等の各種薄膜を加熱無しの低温で緻密・高
品質に形成できる。[0006] A plasma processing apparatus for forming a thin film using the ECR plasma having such a configuration has a low gas pressure (10
-4 to 10 -5 Trr), highly active, have various features of low damage such as in the application to thin film deposition, SiO 2, Si 3
Various thin films such as N 4 and SiC can be formed densely and with high quality at a low temperature without heating.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す構成では、マイクロ波導入窓２７が直接プラズマに
接しているために、マイクロ波導入窓２７上にも膜が付
着する。そのため、導電性膜の形成ではマイクロ波導入
窓２７に導電性膜が形成される結果、マイクロ波が反射
されたり、その膜にマイクロ波が吸収されたりして、プ
ラズマが維持できなくなり、膜形成が行えなくなる。ま
た、マイクロ波導入条件が徐々に変化して再現性が損な
われたりする。このように従来の装置構成ではマイクロ
波導入窓２７への導電性膜付着のために、導電性膜を長
時間安定して形成することができないという問題があっ
た。なお、マイクロ波導入窓２７への導電性膜の付着の
防止を目的として、図８，図９，図１０に示すようなＥ
ＣＲプラズマ装置が知られている。しかし、いずれの装
置にも、難点がある。However, in the configuration shown in FIG. 7, since the microwave introduction window 27 is in direct contact with the plasma, a film also adheres on the microwave introduction window 27. Therefore, in the formation of the conductive film, the conductive film is formed on the microwave introduction window 27, and as a result, the microwave cannot be maintained because the microwave is reflected or the microwave is absorbed by the film. Cannot be performed. In addition, the conditions for introducing microwaves gradually change, and reproducibility is impaired. As described above, in the conventional device configuration, there is a problem that the conductive film cannot be stably formed for a long time because the conductive film adheres to the microwave introduction window 27. For the purpose of preventing the conductive film from adhering to the microwave introduction window 27, E as shown in FIGS.
CR plasma devices are known. However, both devices have disadvantages.
【０００８】図８に示す装置構成では、マイクロ波導入
用開口２８からは直接見込めない位置、すなわちマイク
ロ波導入用開口２８からみて死角の位置に、マイクロ波
導入窓２７を配置している。そして、マイクロ波をマイ
クロ波導入窓２７を通し真空導波管７２を介してプラズ
マ生成室２０へ供給するものとし、磁気コイル５０と真
空導波管７２との間に例えばヨーク等の強磁性体７１を
配置している。他は図７に示す構成と同様である。In the apparatus configuration shown in FIG. 8, the microwave introduction window 27 is arranged at a position that cannot be directly viewed from the microwave introduction opening 28, that is, at a blind spot when viewed from the microwave introduction opening 28. The microwave is supplied to the plasma generation chamber 20 through the microwave introduction window 27 and the vacuum waveguide 72, and a ferromagnetic material such as a yoke is provided between the magnetic coil 50 and the vacuum waveguide 72. 71 are arranged. The rest is the same as the configuration shown in FIG.
【０００９】図８に示す装置構成では、プラズマ中の粒
子が直接飛来しない位置にマイクロ波導入窓２７を配置
することにより、マイクロ波導入窓２７へ導電性膜が付
着しにくいものとしている。この場合、真空導波管７２
内部でのプラズマの発生が問題となるが、この装置構成
では、真空導波管７２の周囲に強磁性体７１を配置する
ことにより真空導波管７２内の磁束密度を減少させて、
真空導波管７２中でのプラズマの発生を抑止している
（応用物理学会誌第５８巻第８号（１９８９年）１２１
７頁−１２２６頁「高速スパッタ型ＥＣＲプラズマ成膜
技術の汎用化−導電成膜の高速形成技術−」参照）。In the apparatus configuration shown in FIG. 8, the microwave introduction window 27 is arranged at a position where the particles in the plasma do not directly fly, so that the conductive film does not easily adhere to the microwave introduction window 27. In this case, the vacuum waveguide 72
Although the generation of plasma inside becomes a problem, in this device configuration, the magnetic flux density in the vacuum waveguide 72 is reduced by disposing the ferromagnetic material 71 around the vacuum waveguide 72,
The generation of plasma in the vacuum waveguide 72 is suppressed (Journal of the Japan Society of Applied Physics, Vol. 58, No. 8, (1989) 121).
See pages 7-1226, "Generalization of High-Speed Sputter-Type ECR Plasma Film Forming Technology-High-Speed Technology for Conductive Film Formation-".
【００１０】しかしながら、このような構成では、真空
導波管７２部分での磁界が弱いために、プラズマ生成室
２０内から拡散してくるプラズマにより、真空導波管７
２部分でマイクロ波の遮断が起こり、マイクロ波の反射
を生じてプラズマ密度が高められないという問題があ
る。However, in such a configuration, since the magnetic field at the vacuum waveguide 72 is weak, the plasma diffused from the plasma generation chamber 20 causes
There is a problem that the microwaves are cut off at the two portions and the microwaves are reflected, so that the plasma density cannot be increased.
【００１１】図９に示す装置構成においても、プラズマ
中の粒子が直接飛来しない位置にマイクロ波導入窓２７
を配置することにより、マイクロ波導入窓２７へ導電性
膜が付着しにくいものとしている。そして、真空導波管
７２を、２つの磁気コイル５１と５２との間を通して、
プラズマ生成室２０と結合している。この場合、マイク
ロ波源３１からのマイクロ波は、マイクロ波導入窓２７
を通り、真空導波管７２内を外部磁界（図示矢印Ｂ方
向）に対して垂直な方向へ伝播して、プラズマ生成室２
０に導入される。この場合、真空導波管７２内部でのプ
ラズマの発生が問題となるが、この装置構成では、マイ
クロ波の進行方向が外部磁界に対して垂直でマイクロ波
電界が外部磁界に対して平行になるように、真空導波管
７２をプラズマ生成室２０と結合させることにより、真
空導波管７２内でのプラズマ生成を防止している。ま
た、プラズマが磁力線に捕捉されて磁力線に垂直方向に
は広がりにくいことを利用して、真空導波管７２内への
プラズマの拡散を防止している（応用物理学会誌第５８
巻第８号（１９８９年）１２１７頁−１２２６頁「高速
スパッタ型ＥＣＲプラズマ成膜技術の汎用化−導電成膜
の高速形成技術−」およびＮＴＴ Ｒ＆Ｄ ｖｏｌ．３
９ Ｎｏ．６（１９９０）９３９頁−９４６頁「電界ミ
ラー型高速ＥＣＲスパッタ成膜技術」参照）。In the apparatus configuration shown in FIG. 9, the microwave introduction window 27 is located at a position where particles in the plasma do not directly fly.
Are arranged so that the conductive film does not easily adhere to the microwave introduction window 27. Then, the vacuum waveguide 72 is passed between the two magnetic coils 51 and 52,
It is connected to the plasma generation chamber 20. In this case, the microwave from the microwave source 31 is supplied to the microwave introduction window 27.
And propagates in the vacuum waveguide 72 in a direction perpendicular to the external magnetic field (the direction of arrow B in the drawing), and
0 is introduced. In this case, generation of plasma inside the vacuum waveguide 72 becomes a problem, but in this device configuration, the traveling direction of the microwave is perpendicular to the external magnetic field, and the microwave electric field is parallel to the external magnetic field. Thus, the plasma generation in the vacuum waveguide 72 is prevented by coupling the vacuum waveguide 72 to the plasma generation chamber 20. The diffusion of plasma into the vacuum waveguide 72 is prevented by utilizing the fact that the plasma is hardly spread in the direction perpendicular to the lines of magnetic force because the plasma is captured by the lines of magnetic force (58th Journal of the Japan Society of Applied Physics).
Vol. 8, No. 8 (1989), pp. 1217-1226, "Generalization of High-Speed Sputter-Type ECR Plasma Film Forming Technology-High-Speed Forming Technology of Conductive Film Formation", and NTT R & D vol. 3
9 No. 6 (1990) pp. 939-946, "Electric Field Mirror Type High-Speed ECR Sputter Deposition Technology").
【００１２】しかしながら、このような構成では、プラ
ズマ生成室２０内でマイクロ波が正常波（プラズマ中で
のマイクロ波の伝播モードの１つで、マイクロ波の進行
方向が外部磁界に垂直で、電界の方向が外部磁界に平行
な伝播モード）で伝播することになるために、マイクロ
波の遮断現象が避けられず、マイクロ波の反射を生じて
プラズマ密度が高められないという問題がある。However, in such a configuration, the microwaves are normal waves (one of the propagation modes of the microwaves in the plasma) in the plasma generation chamber 20. (Propagation mode in which the direction is parallel to the external magnetic field), there is a problem that a microwave cutoff phenomenon is inevitable, and microwave reflection occurs to increase the plasma density.
【００１３】すなわち、プラズマは、（ａ）適度な真空
が実現され、（ｂ）マイクロ波電界と垂直方向に外部磁
界があり、（ｃ）マイクロ波電界が存在する場合にはた
ち易くなるが、逆にこれらのうち少なくとも１つが成立
しない場合にはたち難くなる。一方、高密度のＥＣＲプ
ラズマを安定に生成するためには、（ｄ）マイクロ波の
遮断を防ぐために、マイクロ波がＥＣＲ条件よりも高磁
界側から外部磁界に沿ってプラズマ生成室に導入されて
いること、（ｅ）マイクロ波電界の方向が外部磁界に垂
直であること、（ｆ）適度な真空が実現されていること
の３点が同時に成立することが必要である。真空導波管
内では、適度な真空が保たれマイクロ波電界も存在する
ので、真空導波管内でのプラズマの発生を防ぐには、マ
イクロ波電界を外部磁界と平行にするか、外部磁界を零
にすればよい。図８に示した装置構成では、真空導波管
７２内の磁界を弱めることで、真空導波管７２内でのプ
ラズマの発生を防止しているが、プラズマが導波管７２
内部に拡散すると磁界が弱いために、逆に、マイクロ波
の遮断現象が起こり、プラズマ密度が高められない。ま
た、図９に示した装置構成では、真空導波管７２をプラ
ズマ生成室２０に側面側より結合してマイクロ波電界と
外部磁界を平行にし、これによりプラズマの発生を抑え
ているが、プラズマ生成室２０内でマイクロ波の遮断現
象が起こり、プラズマ密度が高められない。[0013] That is, the plasma is easily generated when (a) an appropriate vacuum is realized, (b) an external magnetic field is present in a direction perpendicular to the microwave electric field, and (c) a microwave electric field is present. Conversely, when at least one of these does not hold, it becomes difficult to achieve. On the other hand, in order to stably generate high-density ECR plasma, (d) microwaves are introduced into the plasma generation chamber along the external magnetic field from a higher magnetic field side than the ECR condition in order to prevent microwave blocking. (E) that the direction of the microwave electric field is perpendicular to the external magnetic field, and (f) that an appropriate vacuum is realized. In a vacuum waveguide, an appropriate vacuum is maintained and a microwave electric field also exists.Therefore, in order to prevent generation of plasma in the vacuum waveguide, the microwave electric field is made parallel to the external magnetic field or the external magnetic field is reduced to zero. What should I do? In the device configuration shown in FIG. 8, the generation of plasma in the vacuum waveguide 72 is prevented by weakening the magnetic field in the vacuum waveguide 72.
On the other hand, when the magnetic field is diffused inside, the magnetic field is weak, and conversely, a microwave blocking phenomenon occurs, and the plasma density cannot be increased. Further, in the device configuration shown in FIG. 9, the vacuum waveguide 72 is coupled to the plasma generation chamber 20 from the side to make the microwave electric field and the external magnetic field parallel, thereby suppressing the generation of plasma. The microwave blocking phenomenon occurs in the generation chamber 20, and the plasma density cannot be increased.
【００１４】図１０に示す装置構成では、ＲＦ電源８１
を用いて、マイクロ波導入窓２７に高周波電力（ＲＦ電
力）を供給するものとしている。すなわち、プラズマ生
成室２０にＡｒガスを導入してプラズマ化し、ＲＦ電源
８１によりマイクロ波導入窓２７にＲＦ電力を供給し、
発生するセルフバイアスによってプラズマ中のＡｒイオ
ンを加速してマイクロ波導入窓２７に衝突させ、Ａｒイ
オンのスパッタリング効果により、マイクロ波導入窓２
７への導電性膜の付着を防止している（住友金属，ｖｏ
ｌ．４３−４（１９９１），３７頁−４３頁「ＥＣＲプ
ラズマによるＷ薄膜形成」参照）。In the device configuration shown in FIG.
Is used to supply high-frequency power (RF power) to the microwave introduction window 27. That is, Ar gas is introduced into the plasma generation chamber 20 to generate plasma, and RF power is supplied to the microwave introduction window 27 by the RF power supply 81,
Ar ions in the plasma are accelerated by the generated self-bias and collide with the microwave introduction window 27, and the microwave introduction window 2
7 is prevented from adhering to the conductive film (Sumitomo Metals, vo
l. 43-4 (1991), pp. 37-43, "Formation of W thin film by ECR plasma").
【００１５】しかしながら、この装置構成では、Ａｒイ
オンが衝突することによるマイクロ波導入窓２７の損耗
の問題や、これによる不純物材料の形成中の膜への混入
の問題があるうえ、マイクロ波導入窓２７の温度上昇を
防止する冷却機構およびマイクロ波導入窓２７にＲＦ電
力を供給する手段を新たに設置する必要がある。However, in this device configuration, there is a problem of wear of the microwave introduction window 27 due to the collision of Ar ions, a problem of contamination of the film during formation of the impurity material by this, and a problem of the microwave introduction window. It is necessary to newly install a cooling mechanism for preventing a rise in temperature of 27 and a means for supplying RF power to the microwave introduction window 27.
【００１６】以上説明したように、現在のところマイク
ロ波導入窓２７への膜付着の問題を根本的に解決して、
高密度のプラズマを安定に生成でき、導電性膜を長時間
安定に形成できる方法は知られていない。As described above, at present, the problem of film adhesion to the microwave introduction window 27 has been fundamentally solved,
There is no known method capable of stably generating high-density plasma and stably forming a conductive film for a long time.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、第１発明（請求項１
に係る発明）は、導波管部と連結管部とから導波管を構
成し、導波管部のプラズマ生成室側の面内に設けられた
開口を挟んでその両側に誘電体窓を配置し、また導波管
部の開口と連通して連結管部を設け、誘電体窓を通過し
たマイクロ波を、そのマイクロ波電界を外部磁界と平行
として外部磁界に垂直な方向へ進ませ、このマイクロ波
の進行方向をプラズマ生成室直上の外部磁界強度がＥＣ
Ｒ条件よりも強い場所で直角に曲げて、連結管部を通っ
て外部磁界に沿ってプラズマ生成室へ導くように、導波
管を配置したものである。第２発明（請求項２に係る発
明）は、一端に反射端を設けた導波管部と連結管部とか
ら導波管を構成し、導波管部のプラズマ生成室側の面内
に設けられた開口を挟んで反射端と対向する側に誘電体
窓を配置し、また導波管部の開口と連通して連結管部を
設け、誘電体窓を通過したマイクロを、そのマイクロ波
電界を外部磁界と平行として外部磁界に垂直な方向へ進
ませ、このマイクロ波の進行方向をプラズマ生成室直上
の外郊磁界強庶がＥＣＲ条件よりも強い場所で直角に曲
げて、連結管部を通って外部磁界に沿ってプラズマ生成
室へ導くように、導波管を配置したものである。 第３発
明（請求項３に係る発明）は、第１発明又は第２発明に
おいて、誘電体窓をプラズマ生成室のマイクロ波導入用
開口からみて死角の位置に配置したものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and the first invention (Claim 1)
In the invention according to the present invention, a waveguide is composed of a waveguide section and a connecting pipe section.
And provided in the plane of the waveguide section on the plasma generation chamber side.
Dielectric windows are placed on both sides of the opening, and the waveguide
A connecting pipe portion is provided in communication with the opening of the portion, and the microwave passing through the dielectric window is advanced in a direction perpendicular to the external magnetic field with the microwave electric field being parallel to the external magnetic field, and the traveling direction of the microwave is changed. External magnetic field strength just above the plasma generation chamber is EC
Bend at a right angle at a location stronger than the R condition and pass through the connecting pipe.
The waveguide is arranged so as to be guided to a plasma generation chamber along an external magnetic field. The second invention (the invention according to claim 2)
Akira) refers to waveguide sections and connection pipe sections that have a reflection end at one end.
From the plasma generation chamber side of the waveguide section
On the side opposite to the reflection end with the opening provided in
Arrange the window and communicate with the opening of the waveguide section to connect the
The microwave that passed through the dielectric window
Make the electric field parallel to the external magnetic field and proceed in the direction perpendicular to the external magnetic field.
The direction of the microwave is just above the plasma generation chamber.
Suburban magnetic field has a right angle at a place stronger than ECR condition
To generate plasma along the external magnetic field through the connecting pipe
A waveguide is arranged so as to lead to the chamber. 3rd shot
Ming (the invention according to claim 3) relates to the first invention or the second invention.
The dielectric window for microwave introduction into the plasma generation chamber
It is arranged at the position of the blind spot when viewed from the opening.
【００１８】[0018]
【作用】したがってこの発明によれば、第１発明では、
導波管部の開口を挟んでその両側に配置された誘電体窓
を通過したマイクロ波がそのマイクロ波電界を外部磁界
と平行として外部磁界に垂直な方向へ進むことにより、
導波管内でのプラズマの発生と導波管内へのプラズマの
拡散（導波管内でのマイクロ波の遮断）が防止される。
また、導波管の開口付近では両側の誘電体窓からのマイ
クロ波が互いに打ち消しあって、開口付折は定在波の節
となり、マイクロ波電界の強度が非常に弱くなるので、
導波管内でプラズマが非常に発生しにくくなり、導波管
内でのマイクロ波の遮断がより防止できる。また、マイ
クロ波の進行方向をプラズマ生成室直上の外部磁界強度
がＥＣＲ条件よりも強い場所で直角に曲げて外部磁界に
沿ってプラズマ生成室へ導くことにより、プラズマ生成
室内でのマイクロ波の遮断を防ぐことができる。第２発
明では、誘電体窓を通渦したマイクロ波がそのマイクロ
波電界を外部磁界と平行として外郊磁界に垂直な方向へ
准むことにより、導波管内でのプラズマの発生と導波管
内へのプラズマの拡散（導波管内でのマイクロ波の遮
断）が防止される。また、道波管の開口付折では誘電体
窓からのマイクロ波と誘電体窓を経て反射端で反射され
たマイクロ波とが干渉し、開口付近は定在波の節とな
り、マイクロ波電界の強度が非常に弱くなるので、導波
管内でプラズマが非常に発生しにくくなり、導波管内で
のマイクロ波の遮断がより防止できる。また、マイクロ
波の進行方向をプラズマ生成室直上の外部磁界強度がＥ
ＣＲ条件よりも強い場所で直角に曲げて外部磁界に沿っ
てプラズマ生成室へ導くことにより、プラズマ生成室内
でのマイクロ波の遮断を防ぐことができる。 第３発明で
は、誘電体窓がプラズマ生成室のマイクロ波導入用開口
からみて死角の位置に配置されていることにより、プラ
ズマ生成室内で生成されたプラズマ中の粒子が直接飛来
することができなくなる。 According to the present invention, therefore, in the first invention,
The microwave passing through the dielectric windows arranged on both sides of the opening of the waveguide section makes the microwave electric field parallel to the external magnetic field and proceeds in a direction perpendicular to the external magnetic field,
Generation of plasma in the waveguide and diffusion of the plasma into the waveguide (interruption of microwaves in the waveguide) are prevented.
In addition, near the opening of the waveguide, migrating from the dielectric windows on both sides
The black waves cancel each other, and the fold with the opening is a node of the standing wave.
And the intensity of the microwave electric field becomes very weak.
Plasma is very unlikely to be generated in the waveguide,
It is possible to further prevent the microwave from being shut off inside. In addition, the direction of propagation of the microwave is bent at a right angle where the external magnetic field intensity immediately above the plasma generation chamber is higher than the ECR condition, and the microwave is guided to the plasma generation chamber along the external magnetic field, thereby blocking the microwave in the plasma generation chamber. Can be prevented. 2nd shot
In the light, microwaves swirling through a dielectric window
Wave electric field parallel to the external magnetic field and in the direction perpendicular to the suburban magnetic field
The plasma generation in the waveguide and the waveguide
Diffusion of plasma into the inside (shielding of microwaves in the waveguide)
Disconnection) is prevented. In addition, dielectric material is used for folding the waveguide
Microwave from the window and reflected at the reflection end through the dielectric window
Microwaves interfere with each other, and the vicinity of the aperture becomes a node of the standing wave.
And the microwave electric field becomes very weak.
Plasma is very unlikely to be generated in the tube,
Of the microwave can be further prevented. Also micro
When the external magnetic field intensity immediately above the plasma generation chamber is E
Bend at a right angle in a place stronger than the CR condition and follow the external magnetic field
To the plasma generation chamber.
Can prevent the microwave from being cut off. In the third invention
In the figure, the dielectric window is the microwave introduction opening of the plasma generation chamber.
Because it is located at the blind spot,
Particles in plasma generated in the plasma generation chamber fly directly
You can't do that.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、本発明に係るプラズマ処理装置を詳細
に説明する。実施例の説明に入る前に本発明の前段とな
る基本技術について説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a plasma processing apparatus according to the present invention will be described in detail. Before the description of the embodiments,
The basic technology will be described.
【００２０】〔基本例〕 図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に本発明の前段となる基本
例を示す。本図はマイクロ波導入部を拡大して示してお
り、他の部分の構成は図７と同様である。図１（ａ）は
装置側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ方向矢
視図、図１（ｃ）はマイクロ波導入部の外観を示す図で
ある。 [Basic Example] FIGS. 1A, 1B, and 1C show a basic example which is a preceding stage of the present invention. This figure shows the microwave introduction part in an enlarged manner, and the configuration of the other parts is the same as that of FIG. 1A is a side view of the apparatus, FIG. 1B is a view in the direction of arrow A in FIG. 1A, and FIG. 1C is a view showing an appearance of a microwave introduction unit.
【００２１】マイクロ波源３１からのマイクロ波は矩形
導波管３２，整合器３４，矩形導波管３３，マイクロ波
導入窓２７，真空導波管６１を経てプラズマ生成室２０
に導かれる。The microwave from the microwave source 31 passes through the rectangular waveguide 32, the matching unit 34, the rectangular waveguide 33, the microwave introduction window 27, and the vacuum waveguide 61, and the plasma generation chamber 20.
It is led to.
【００２２】真空導波管６１は、マイクロ波がそのマイ
クロ波電界を外部磁界と平行として外部磁界に垂直な方
向へ進む導波管部６１−１と、マイクロ波を反射させて
マイクロ波の進行方向と電界方向を９０度変化させるた
めのテーパ管部（連結管部）６１−２とから構成されて
いる。この例では、矩形導波管３３とプラズマ生成室２
０との接続を容易とするために、矩形導波管３３側と接
続する真空導波管６１の端面は矩形導波管３３の断面と
等しく、プラズマ生成室２０と接続する真空導波管６１
の端面は矩形導波管３３の長手方向の寸法に等しい直径
を有する円形（９６ｍｍφ）となっている。２７はプラ
ズマ生成室２０を真空に保ちかつマイクロ波を導入する
ためのマイクロ波導入窓であり、ここでは、石英ガラス
板が用いられている。矩形導波管３３はマイクロ波導入
窓２７の直前でマイクロ波の進行方向が外部磁界に垂直
でマイクロ波電界が外部磁界に平行になるように配置さ
れている。この例ではマイクロ波導入窓２７の直前でＥ
コーナにより直角に曲げることにより実現している。The vacuum waveguide 61 has a waveguide portion 61-1 in which the microwave travels in a direction perpendicular to the external magnetic field, with the microwave electric field being parallel to the external magnetic field, and a microwave traveling by reflecting the microwave. And a tapered tube (connecting tube) 61-2 for changing the direction and the direction of the electric field by 90 degrees. In this example, the rectangular waveguide 33 and the plasma generation chamber 2
In order to facilitate the connection with the rectangular waveguide 33, the end face of the vacuum waveguide 61 connected to the rectangular waveguide 33 side is equal to the cross section of the rectangular waveguide 33, and the vacuum waveguide 61 connected to the plasma generation chamber 20 is connected.
Is circular (96 mmφ) having a diameter equal to the length of the rectangular waveguide 33 in the longitudinal direction. Reference numeral 27 denotes a microwave introduction window for keeping the plasma generation chamber 20 in a vacuum and introducing microwaves. Here, a quartz glass plate is used. The rectangular waveguide 33 is arranged just before the microwave introduction window 27 so that the traveling direction of the microwave is perpendicular to the external magnetic field and the microwave electric field is parallel to the external magnetic field. In this example, E just before the microwave introduction window 27
This is achieved by bending at right angles with corners.
【００２３】図２に磁気コイル５０と真空導波管６１と
の位置関係を示す。磁気コイル５０により、真空導波管
６１付近の磁界強度がＥＣＲ条件よりも強くなり、プラ
ズマ生成室２０内の適当な領域でＥＣＲ条件を満たすよ
うな外部磁界が生成される。FIG. 2 shows the positional relationship between the magnetic coil 50 and the vacuum waveguide 61. By the magnetic coil 50, the magnetic field intensity near the vacuum waveguide 61 becomes stronger than the ECR condition, and an external magnetic field that satisfies the ECR condition in an appropriate region in the plasma generation chamber 20 is generated.
【００２４】このような構成によって、マイクロ波導入
窓２７を通過したマイクロ波は、導波管部６１−１をＴ
Ｅ10モード（電界は外部磁界に平行）で外部磁界に対し
て垂直な方向へ進み、テーパ管部６１−２で反射して進
行方向を直角に曲げられて、外部磁界に沿ってＥＣＲ条
件よりも強磁界側からプラズマ生成室２０に導入され
る。テーパ管部６１−２で反射される前後でマイクロ波
電界の方向は外部磁界に平行な方向から垂直な方向に変
化する。その様子を図３に示す。図３において、９１は
マイクロ波電界の電気力線を模式的に表しており、Ｂは
外部磁界を表す。With such a configuration, the microwave passing through the microwave introduction window 27 passes through the waveguide section 61-1 through the T-channel.
E 10 mode (electric field parallel to an external magnetic field), the routine proceeds to a direction perpendicular to the external magnetic field, and a right angle bent traveling direction is reflected by the tapered tube portion 61-2, from ECR condition along the external magnetic field Is also introduced into the plasma generation chamber 20 from the strong magnetic field side. The direction of the microwave electric field before and after being reflected by the tapered tube portion 61-2 changes from a direction parallel to the external magnetic field to a direction perpendicular thereto. This is shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 91 schematically represents lines of electric force of a microwave electric field, and B represents an external magnetic field.
【００２５】このような構成により、導波管部６１−１
ではマイクロ波電界と外部磁界とを平行にできるので、
導波管部６１−１内でのプラズマの発生を防止すること
ができる。また、プラズマ生成室２０で発生したプラズ
マは磁力線に対して垂直方向には拡散しにくいので、テ
ーパ管部６１−２から導波管部６１−１へのプラズマの
拡散はなく、マイクロ波導入窓２７への膜の付着が抑制
できる。さらに、マイクロ波はテーパ管部６１−２によ
って反射されて、ＥＣＲ条件より高磁界側から外部磁界
に沿ってプラズマ生成室２０に導入されるので、プラズ
マ生成室２０内でのマイクロ波の遮断現象が起こらず、
高密度プラズマが安定に生成できる。With such a configuration, the waveguide section 61-1
Since the microwave electric field and the external magnetic field can be made parallel,
Generation of plasma in the waveguide section 61-1 can be prevented. Further, since the plasma generated in the plasma generation chamber 20 is difficult to diffuse in the direction perpendicular to the lines of magnetic force, there is no diffusion of the plasma from the tapered tube portion 61-2 to the waveguide portion 61-1. 27 can be prevented from adhering to the film. Further, since the microwave is reflected by the tapered tube portion 61-2 and introduced into the plasma generation chamber 20 from the higher magnetic field side than the ECR condition along the external magnetic field, the microwave blocking phenomenon in the plasma generation chamber 20 Does not occur,
High-density plasma can be generated stably.
【００２６】この基本例では、マイクロ波導入窓２７を
プラズマ生成室２０へのマイクロ波導入用開口２８から
みて死角の位置に配置しているので、プラズマ生成室２
０内で生成されたプラズマ中の粒子が直接飛来できず、
マイクロ波導入窓２７への膜の付着防止がより効果的と
されている。In this basic example, the microwave introduction window 27 is located at a blind spot when viewed from the microwave introduction opening 28 to the plasma generation chamber 20.
Particles in the plasma generated within 0 cannot directly fly,
It is said that the prevention of film adhesion to the microwave introduction window 27 is more effective.
【００２７】したがって、このような構成により、導電
性膜を長時間安定に形成することができる。Therefore, with such a configuration, the conductive film can be formed stably for a long time.
【００２８】基本例では、導波管部６１−１内でのマイ
クロ波電界を外部磁界と平行にすることにより、導波管
部６１−１内でのプラズマの発生を防止しているが、さ
らに、導波管部６１−１内でマイクロ波の定在波を作る
と、その節の部分ではマイクロ波電界は非常に弱くなる
ので、導波管部６１−１内でプラズマをよりたち難くす
ることができる。本発明はこの点に着目したものであ
る。このような構成の例を実施例１および実施例２に記
す。In the basic example, generation of plasma in the waveguide section 61-1 is prevented by making the microwave electric field in the waveguide section 61-1 parallel to the external magnetic field. Furthermore, if a microwave standing wave is generated in the waveguide section 61-1, the microwave electric field becomes very weak at the node, so that it is more difficult to generate plasma in the waveguide section 61-1. can do. The present invention focuses on this point.
You. Examples of such a configuration are described in Example 1 and Example 2 .
【００２９】〔実施例１〕 図４（ａ），（ｂ）に本発明に係るプラズマ処理装置の
第１の実施例を示す。本図はマイクロ波導入部を拡大し
て示しており、他の部分の構成は図７と同様である。図
４（ａ）は装置側面図、図４（ｂ）はマイクロ波導入部
の外観を示す。 Embodiment 1 FIGS. 4A and 4B show a plasma processing apparatus according to the present invention .
1 shows a first embodiment. This figure shows the microwave introduction part in an enlarged manner, and the configuration of the other parts is the same as that of FIG. FIG. 4A is a side view of the apparatus, and FIG. 4B is an external view of a microwave introduction unit.
【００３０】図４（ａ）において、６４はマイクロ波を
２つに分岐する矩形導波管で、マイクロ波回路ではＥ面
Ｙ分岐と呼ばれている分岐回路である。６３は中央部に
マイクロ波を送り出すためのスリット（開口）６２を有
する真空導波管で、マイクロ波がそのマイクロ波電界を
外部磁界と平行として外部磁界に垂直な方向へ進む導波
管部６３−１と、このマイクロ波を外部磁界に沿ってプ
ラズマ生成室２０へ導くテーパ管部６３−２とから構成
されている。In FIG. 4A, reference numeral 64 denotes a rectangular waveguide for branching a microwave into two, which is a branch circuit called an E-plane Y branch in a microwave circuit. Numeral 63 denotes a vacuum waveguide having a slit (opening) 62 for sending out microwaves at the center, and a microwave portion 63 in which microwaves travel in a direction perpendicular to the external magnetic field with the microwave electric field being parallel to the external magnetic field. -1 and a tapered tube portion 63-2 for guiding the microwave along the external magnetic field to the plasma generation chamber 20.
【００３１】スリット６２は導波管部６３−１のプラズ
マ生成室２０側の面内に形成されており、この例では、
マイクロ波の進行方向には４０ｍｍ、進行方向に直角な
方向には９６ｍｍの矩形開口としている。テーパ管部６
３−２はスリット６２と連通し、この例では、導波管部
６３−１側は９６ｍｍ×４０ｍｍの矩形開口、プラズマ
生成室２０側は導波管部６３−１の長手方向と等しい直
径をもつ９６ｍｍφの円形開口になっている。２７−
１，２７−２は真空を維持してマイクロ波を導入するた
めのマイクロ波導入窓で、スリット６２を挟んでその両
側のマイクロ波が外部磁界に垂直に進行する部分に設置
され、この例では石英板が用いられているThe slit 62 is formed in the plane of the waveguide section 63-1 on the side of the plasma generation chamber 20. In this example,
The microwave opening has a rectangular aperture of 40 mm in the traveling direction and 96 mm in the direction perpendicular to the traveling direction. Taper tube 6
3-2 communicates with the slit 62. In this example, the waveguide section 63-1 has a rectangular opening of 96 mm × 40 mm, and the plasma generation chamber 20 has a diameter equal to the longitudinal direction of the waveguide section 63-1. It has a circular opening of 96 mmφ. 27-
1,27-2 a microwave introduction window for introducing microwaves to maintain a vacuum, microwave both sides of the slit 62 is disposed in a portion traveling normally to the external magnetic field, in this example Quartz plate is used
【００３２】マイクロ波源３１からのマイクロ波は矩形
導波管３２，整合器３４，矩形導波管３３を経て分岐回
路６４に導かれる。分岐回路６４で２つに分けられたマ
イクロ波は、それぞれ等しい距離を伝播した後、マイク
ロ波導入窓２７−１，２７−２を通り、スリット６２付
近に到達する。分岐回路６４で２つに分岐されたマイク
ロ波の位相は互いに１８０度違っているため、導波管部
６３−１のスリット６２付近ではマイクロ波導入窓２７
−１からのマイクロ波とマイクロ波導入窓２７−２から
のマイクロ波とが、互いに打ち消しあって、スリット６
２付近は定在波の節となり、マイクロ波電界の強度は非
常に弱くなる。The microwave from the microwave source 31 is guided to the branch circuit 64 via the rectangular waveguide 32, the matching unit 34, and the rectangular waveguide 33. The microwaves divided into two by the branch circuit 64 propagate the same distance, and then pass through the microwave introduction windows 27-1 and 27-2 and reach the vicinity of the slit 62. Since the phases of the two microwaves branched by the branch circuit 64 are different from each other by 180 degrees, the microwave introduction window 27 near the slit 62 of the waveguide section 63-1.
-1 and the microwave from the microwave introduction window 27-2 cancel each other, and the slit 6
The vicinity of 2 becomes a node of the standing wave, and the intensity of the microwave electric field becomes very weak.
【００３３】ここで、マイクロ波導入窓２７−１と２７
−２とをスリット６２に対して対称の位置に配置する
と、分岐回路６４で分岐された２つのマイクロ波の光路
長を完全に等しくできるので、スリット６２付近で節を
形成するのにより効果的である。Here, the microwave introduction windows 27-1 and 27
When -2 is disposed symmetrically with respect to the slit 62, the optical path lengths of the two microwaves branched by the branch circuit 64 can be made completely equal, so that a node is more effectively formed near the slit 62. is there.
【００３４】そして、導波管壁を流れる高周波電流がス
リット６２によって断ち切られるため、スリット６２は
一種のスロットアンテナとして作用し、マイクロ波はテ
ーパ管部６３−２内へ放射され、さらに、テーパ管部６
３−２を介してプラズマ生成室２０内に放射される。放
射されるマイクロ波の電界は外部磁界と垂直になる。こ
の様子を図５に示す。図５で９１はマイクロ波の電気力
線を模式的に示している。Since the high-frequency current flowing through the waveguide wall is cut off by the slit 62, the slit 62 acts as a kind of slot antenna, the microwave is radiated into the tapered tube portion 63-2, and furthermore, the tapered tube. Part 6
The light is radiated into the plasma generation chamber 20 through 3-2. The emitted microwave electric field is perpendicular to the external magnetic field. This is shown in FIG. In FIG. 5, reference numeral 91 schematically shows lines of electric force of microwaves.
【００３５】このような構成により、導波管部６３−１
内では、マイクロ波電界は外部磁界と平行となり、さら
に、スリット６２付近が定在波の節となってマイクロ波
電界が非常に弱くなり、導波管部６３−１内でのプラズ
マの発生を防止することができるようになる。さらに、
マイクロ波は外部磁界に沿ってＥＣＲ条件よりも高磁界
側からプラズマ生成室２０に導入されるので、プラズマ
生成室２０内でのマイクロ波の遮断現象が起こらず、高
密度プラズマを安定に生成することができる。With such a configuration, the waveguide section 63-1
Inside, the microwave electric field becomes parallel to the external magnetic field, and further, the vicinity of the slit 62 becomes a node of the standing wave, so that the microwave electric field becomes very weak, and the generation of plasma in the waveguide section 63-1 is suppressed. Can be prevented. further,
Since the microwave is introduced into the plasma generation chamber 20 from the higher magnetic field side than the ECR condition along the external magnetic field, the microwave is not shut off in the plasma generation chamber 20 and the high density plasma is generated stably. be able to.
【００３６】なお、本実施例においても、マイクロ波導
入窓２７−１，２７−２をプラズマ生成室２０へのマイ
クロ波導入用開口２８からみて死角の位置に配置してい
るので、プラズマ生成室２０内で生成されたプラズマ中
の粒子が直接飛来できず、マイクロ波導入窓２７−１，
２７−２への膜の付着防止がより効果的とされている。In this embodiment, since the microwave introduction windows 27-1 and 27-2 are located at blind spots when viewed from the microwave introduction opening 28 to the plasma generation chamber 20, the plasma generation chamber 27 is also provided with the microwave introduction windows 27-1 and 27-2. The particles in the plasma generated within 20 cannot directly fly, and microwave introduction windows 27-1,
It is said that the prevention of film adhesion to 27-2 is more effective.
【００３７】〔実施例２〕 図６（ａ），（ｂ）に本発明に係るプラズマ処理装置の
第２の実施例を示す。本図はマイクロ波導入部を拡大し
て示しており、他の部分の構成は図７と同様である。図
６（ａ）は装置側面図、図６（ｂ）はマイクロ波導入部
の外観を示す。 Embodiment 2 FIGS. 6A and 6B show a plasma processing apparatus according to the present invention .
A second embodiment will be described. This figure shows the microwave introduction part in an enlarged manner, and the configuration of the other parts is the same as that of FIG. FIG. 6A is a side view of the apparatus, and FIG. 6B is an external view of a microwave introduction unit.
【００３８】同図において、６７はその一端に反射端６
５を有する真空導波管で、マイクロ波がそのマイクロ波
電界を外部磁界と平行として外部磁界に垂直な方向へ進
む導波管部６７−１と、このマイクロ波を外部磁界に沿
ってプラズマ生成室２０へ導くテーパ管部６７−２とか
ら構成されている。導波管部６７−１のプラズマ生成室
２０側の内面には、反射端６５から半波長の位置を中心
にスリット６２が形成されている。スリット６２は、こ
の例では、マイクロ波の進行方向には４０ｍｍ、進行方
向に直角な方向には９６ｍｍの矩形開口としている。テ
ーパ管部６７−２はスリット６２と連通し、この例で
は、導波管部６７−１側は９６ｍｍ×４０ｍｍの矩形開
口、プラズマ生成室２０側は導波管部６７−１の長手方
向と等しい直径をもつ９６ｍｍφの円形開口になってい
る。In the figure, reference numeral 67 denotes a reflecting end 6 at one end thereof.
A waveguide section 67-1 in which the microwave travels in a direction perpendicular to the external magnetic field by making the microwave electric field parallel to the external magnetic field, and generating a plasma along the external magnetic field by the microwave. And a tapered pipe section 67-2 leading to the chamber 20. A slit 62 is formed on the inner surface of the waveguide section 67-1 on the side of the plasma generation chamber 20, centered on a position at a half wavelength from the reflection end 65. In this example, the slit 62 has a rectangular opening of 40 mm in the traveling direction of the microwave and 96 mm in a direction perpendicular to the traveling direction. The tapered tube section 67-2 communicates with the slit 62. In this example, the waveguide section 67-1 side has a rectangular opening of 96 mm × 40 mm, and the plasma generation chamber 20 side has the longitudinal direction of the waveguide section 67-1. It is a circular opening of 96 mmφ having the same diameter.
【００３９】マイクロ波源３１からのマイクロ波は矩形
導波管３２，整合器３４，矩形導波管３３，マイクロ波
導入窓２７を経て反射端６５により反射され、マイクロ
波導入窓２７から伝播してくるマイクロ波と干渉し、導
波管部６７−１内に定在波を形成する。スリット６２は
反射端６５から半波長の位置を中心に形成してあるた
め、スリット６２付近は定在波の節となり、マイクロ波
電界の強度は非常に弱くなる。そして、スリット６２に
より導波管壁を流れる高周波電流が断ち切られ、スリッ
ト６２が一種のスロットアンテナとして作用し、マイク
ロ波はテーパ管部６７−２内へ放射され、さらに、テー
パ管部６７−２を介してプラズマ生成室２０内に放射さ
れる。放射されるマイクロ波の電界は外部磁界と垂直に
なる。The microwave from the microwave source 31 passes through the rectangular waveguide 32, the matching unit 34, the rectangular waveguide 33, and the microwave introduction window 27, is reflected by the reflection end 65, and propagates from the microwave introduction window 27. It interferes with the incoming microwave and forms a standing wave in the waveguide section 67-1. Since the slit 62 is formed around a half-wavelength position from the reflection end 65, the vicinity of the slit 62 becomes a node of the standing wave, and the intensity of the microwave electric field becomes very weak. Then, the high-frequency current flowing through the waveguide wall is cut off by the slit 62, the slit 62 acts as a kind of slot antenna, and the microwave is radiated into the tapered tube portion 67-2. Is emitted into the plasma generation chamber 20 via the The emitted microwave electric field is perpendicular to the external magnetic field.
【００４０】このような構成により、導波管部６７−１
内では、マイクロ波電界は外部磁界と平行となり、さら
に、スリット６２付近が定在波の節となってマイクロ波
電界が非常に弱くなり、導波管部６７−１内でのプラズ
マの発生を防止することができるようになる。さらに、
マイクロ波は外部磁界に沿ってＥＣＲ条件よりも高磁界
側からプラズマ生成室２０に導入されるので、プラズマ
生成室２０内でのマイクロ波の遮断現象が起こらず、高
密度プラズマを安定に生成することができる。With such a configuration, the waveguide section 67-1
Inside, the microwave electric field becomes parallel to the external magnetic field, and the vicinity of the slit 62 becomes a node of the standing wave, so that the microwave electric field becomes very weak, and the generation of plasma in the waveguide section 67-1 is suppressed. Can be prevented. further,
Since the microwave is introduced into the plasma generation chamber 20 from the higher magnetic field side than the ECR condition along the external magnetic field, the microwave is not shut off in the plasma generation chamber 20 and the high density plasma is generated stably. be able to.
【００４１】本実施例においても、マイクロ波導入窓２
７をプラズマ生成室２０へのマイクロ波導入用開口２８
からみて死角の位置に配置しているので、プラズマ生成
室２０内で生成されたプラズマ中の粒子が直接飛来でき
ず、マイクロ波導入窓２７への膜の付着防止がより効果
的とされている。Also in this embodiment, the microwave introduction window 2
7 is an opening 28 for microwave introduction to the plasma generation chamber 20.
Since it is located at a blind spot, the particles in the plasma generated in the plasma generation chamber 20 cannot directly fly, and it is more effective to prevent the film from adhering to the microwave introduction window 27. .
【００４２】なお、上述した各実施例では、マイクロ波
導入窓直前でＥコーナを使って導波管を直角に曲げるこ
とにより、マイクロ波を外部磁界と垂直に伝播させるも
のとしているが、例えば図２において矩形導波管３３を
磁気コイル５０，５０の間を通すように配置し、磁気コ
イル５０，５０の外側にて直角に曲げるようにしてもよ
い。また、上述した実施例では、真空導波管の一方側端
面を矩形開口とし、他方側端面を円形開口としたが、そ
の両端面を矩形開口としてもよい。また、上述した各実
施例では、原料をガスで供給するＣＶＤの場合について
述べたが、プラズマ引き出し開口２１の直下等に金属タ
ーゲットを付加して原料を固体で供給するスパッタ法に
も適用でき、原料をガスで供給する場合と同様の効果を
得ることができる。In each of the above-described embodiments, the microwave is propagated perpendicularly to the external magnetic field by bending the waveguide at a right angle using the E-corner immediately before the microwave introduction window. In 2, the rectangular waveguide 33 may be disposed so as to pass between the magnetic coils 50, 50, and may be bent at right angles outside the magnetic coils 50, 50. Further, in the above-described embodiment, one end face of the vacuum waveguide is a rectangular opening, and the other end face is a circular opening. However, both end faces may be rectangular openings. Further, in each of the above-described embodiments, the case of CVD in which a raw material is supplied by gas has been described. The same effect as when the raw material is supplied by gas can be obtained.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、誘電体窓を通過したマイクロ波がそのマ
イクロ波電界を外部磁界と平行として外部磁界に垂直な
方向へ進むことにより、導波管内でのプラズマの発生と
導波管内へのプラズマの拡散（導波管内でのマイクロ波
の遮断）が防止されるものとなり、また、導波管の開口
付近が定在波の節となり、マイクロ波電界の強度が非常
に弱くなって、プラズマがたち難く、また、マイクロ波
の進行方向をプラズマ生成室直上の外部磁界強度がＥＣ
Ｒ条件よりも強い場所で直角に曲げて外部磁界に沿って
プラズマ生成室へ導くことにより、プラズマ生成室内で
のマイクロ波の遮断を防ぐことができるものとなり、こ
れにより、誘電体窓への膜付着の問題を根本的に解決
し、高密度プラズマを安定して生成することができ、Ａ
ｌ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，ＴｉＮ等の金属膜やＳｉＣ，ａ−
Ｓｉ等の導電性膜の形成を長時間安定して行うことがで
きるようになる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the microwave passing through the dielectric window makes its microwave electric field parallel to the external magnetic field and travels in a direction perpendicular to the external magnetic field. it is assumed that the plasma diffusion into the plasma generation and the waveguide of the waveguide (interruption of the microwave in the waveguide) is prevented, the opening of the waveguide
The vicinity is a node of the standing wave, and the intensity of the microwave electric field is extremely high.
And the plasma is difficult to reach, and the external magnetic field strength just above the plasma generation chamber is EC
Bending at a right angle in a place stronger than the R condition and leading the plasma to the plasma generation chamber along the external magnetic field can prevent the microwave from being cut off in the plasma generation chamber, and thereby, the film to the dielectric window can be prevented. It can fundamentally solve the problem of adhesion and stably generate high-density plasma.
metal films such as 1, Mo, W, Ti, TiN and SiC, a-
The conductive film such as Si can be formed stably for a long time.
【図１】本発明の前段となるプラズマ処理装置の基本例
におけるマイクロ波導入部を拡大して示す図である。 It is an enlarged view showing a microwave introducing section in the basic embodiment of the front stage and becomes plasma processing apparatus of the present invention; FIG.
【図２】基本例における磁気コイルと真空導波管との位
置関係を示す図である。2 is a diagram showing the positional relationship between the magnetic coil and the vacuum waveguide according to the basic implementation.
【図３】基本例における真空導波管内でのマイクロ波の
伝播の様子を示す側断面図である。3 is a side sectional view showing the microwave propagation in vacuum waveguide according to the basic implementation.
【図４】本発明に係るプラズマ処理装置の第１の実施例
におけるマイクロ波導入部を拡大して示す図である。 It is an enlarged view showing a microwave introducing portion in the first embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention; FIG.
【図５】第１の実施例における分岐回路および真空導波
管内でのマイクロ波の伝播の様子を示す側断面図であ
る。[5] der side sectional view showing the microwave propagation in the first branch circuit and the vacuum waveguide in the embodiment of
You .
【図６】本発明に係るプラズマ処理装置の第２の実施例
におけるマイクロ波導入部を拡大して示す図である。 It is an enlarged view showing a microwave introducing portion of the second embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention; FIG.
【図７】ＥＣＲを利用した従来のプラズマ処理装置の基
本構成を示す図である。7 is a diagram showing a basic structure of a conventional plasma processing apparatus using ECR.
【図８】マイクロ波導入窓への導電性膜の付着を考慮し
た従来のプラズマ処理装置の基本構成を示す図である。8 is a diagram showing a basic configuration of the microwave conventional plasma processing apparatus in consideration of the adhesion of the conductive film to introduction window.
【図９】マイクロ波導入窓への導電性膜の付着を考慮し
た従来のプラズマ処理装置の基本構成を示す図である。9 is a diagram showing a basic configuration of the microwave conventional plasma processing apparatus in consideration of the adhesion of the conductive film to introduction window.
【図１０】マイクロ波導入窓への導電性膜の付着を考慮
した従来のプラズマ処理装置の基本構成を示す図であ
る。Figure der to 10 shows the basic configuration of a conventional considering deposition of the conductive film to the microwave introduction window plasma processing apparatus
You .
２０ プラズマ生成室 ５０ 磁気コイル ２７，２７−１，２７−２ マイクロ波導入窓 ２８ マイクロ波導入用開口 ６１，６３，６７ 真空導波管 ６１−１，６３−１，６７−１ 導波管部 ６１−２，６３−２，６７−２ テーパ管部（連結管
部） ６２ スリット（開口） Reference Signs List 20 plasma generation chamber 50 magnetic coil 27, 27-1, 27-2 microwave introduction window 28 microwave introduction opening 61, 63, 67 vacuum waveguide 61-1, 63-1, 67-1 waveguide section 61-2, 63-2, 67-2 Tapered tube (connecting tube
Part) 62 slit (opening)
Claims (3)
室に連通する導波管に外部磁界を印可した状態で、マイ
クロ波を誘電体窓を通し前記導波管を介して前記プラズ
マ生成室へ供給し、前記プラズマ生成室内の原料を電子
サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマ化するプ
ラズマ処理装置において、前記導波管が導波管部と連結管部とから構成され、導波
管部のプラズマ生成室側の面内に設けられた開口を挟ん
でその両側に誘電体窓が配置され、また導波管部の開口
と連通して連結管部が設けられ、 前記誘電体窓を通過し
たマイクロ波が、そのマイクロ波電界を前記外部磁界と
平行として前記外部磁界に垂直な方向へ進み、このマイ
クロ波の進行方向が前記プラズマ生成室直上の外部磁界
強度がＥＣＲ条件よりも強い場所で直角に曲げられて、
前記連結管部を通って前記外部磁界に沿って前記プラズ
マ生成室へ導かれるように、前記導波管が配置されてい
ることを特徴とするプラズマ処理装置。1. A plasma generation chamber and plasma generation
The waveguide which communicates with the chamber while applying an external magnetic field, through the waveguide through a dielectric window microwaves supplied to the plasma generating chamber, an electron cyclotron resonance raw materials of the plasma generating chamber ( In a plasma processing apparatus for generating plasma by ECR), the waveguide includes a waveguide section and a connection pipe section, and
Across the opening provided in the plasma generation chamber side of the tube
The dielectric windows are arranged on both sides of the
A connecting pipe portion is provided in communication with the microwave, and the microwave passing through the dielectric window travels in a direction perpendicular to the external magnetic field with the microwave electric field being parallel to the external magnetic field, and the traveling direction of the microwave is Where the external magnetic field intensity immediately above the plasma generation chamber is bent at a right angle where it is stronger than the ECR condition,
The plasma processing apparatus, wherein the waveguide is arranged so as to be guided to the plasma generation chamber along the external magnetic field through the connection pipe portion .
室に連通する導波管に外部磁界を印可した状熊で、マイ
クロ波を誘電体窓を通し前記導波管を介して前記プラズ
マ生成室へ供給し、前記プラズマ生成室内の原料を電子
サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマ化するプ
ラズマ処理装置において、前記導波管が一端に反射端を設けた導波管部と連結管部
とから構成され、導 波管部のプラズマ生成室側の面内に
設けられた開口を挟んで反射端と対向する側に誘電体窓
が配置され、また導波管部の開口と連通して練結管部が
設けられ、前記誘電体窓を通渦したマイクロ波が、その
マイクロ波電界を前記外部磁界と平行として前記外部磁
界に垂直な方向へ進み、このマイクロ波の進行方向が前
記プラズマ生成室直上の外部磁界強度がＥＣＲ条件より
も強い場所で直角に曲げられて、前記連結管部を通って
前記外部磁界に沿って前記プラズマ生成室へ導かれるよ
うに、前記導波管が配置されていることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。2. A plasma generation chamber and the plasma generation
The external magnetic field is applied to the waveguide communicating with the chamber.
The microwave is passed through a dielectric window and the plasm through the waveguide.
To the plasma generation chamber, and the raw material in the plasma generation chamber is
A plasma generating process by cyclotron resonance (ECR)
In the plasma processing apparatus , the waveguide section includes a waveguide section having a reflection end at one end and a connection section.
From configured, the waveguide portion of the plasma generation chamber side of the plane and
Dielectric window on the side opposite to the reflection end with the opening provided
Are arranged, and the knitting tube portion communicates with the opening of the waveguide portion.
Provided, the microwave vortexed through the dielectric window,
A microwave electric field is parallel to the external magnetic field,
Moving in a direction perpendicular to the world,
The external magnetic field strength just above the plasma generation chamber is higher than the ECR condition
Is also bent at a right angle in a strong place, passing through the connecting pipe section
It is guided to the plasma generation chamber along the external magnetic field.
As described above , the plasma processing apparatus is provided with the waveguide .
ラズマ生成室のマイクロ波導入用開口からみて死角の位
置に配置されていることを特徴とするプラズマ処理装
置。3. The method according to claim 1, wherein the dielectric window is a plug.
Blind spot position viewed from the microwave introduction opening of the plasma generation chamber
The plasma processing apparatus characterized that you have arranged location.
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|---|---|---|---|
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| EP93109961A EP0578047B1 (en) | 1992-06-23 | 1993-06-22 | Plasma processing apparatus |
| DE69318480T DE69318480T2 (en) | 1992-06-23 | 1993-06-22 | Plasma processing device |
| US08/081,934 US5389154A (en) | 1992-06-23 | 1993-06-24 | Plasma processing apparatus |
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|---|---|---|---|
| JP4187369A JP2814416B2 (en) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | Plasma processing equipment |
Publications (2)
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|---|---|
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Family
ID=16204801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4187369A Expired - Lifetime JP2814416B2 (en) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | Plasma processing equipment |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2814416B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP6471211B2 (en) * | 2017-06-02 | 2019-02-13 | 株式会社エスイー | Manufacturing method for magnesium hydride, etc., power generation method using magnesium hydride, and manufacturing apparatus for magnesium hydride, etc. |
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-
1992
- 1992-06-23 JP JP4187369A patent/JP2814416B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US8088644B2 (en) | 2004-07-22 | 2012-01-03 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Bistable resistance value acquisition device, manufacturing method thereof, metal oxide thin film, and manufacturing method thereof |
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|---|---|
| JPH065387A (en) | 1994-01-14 |
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