JP3199273B2 - Microwave discharge reactor - Google Patents

Microwave discharge reactor

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JP3199273B2
JP3199273B2 JP34424891A JP34424891A JP3199273B2 JP 3199273 B2 JP3199273 B2 JP 3199273B2 JP 34424891 A JP34424891 A JP 34424891A JP 34424891 A JP34424891 A JP 34424891A JP 3199273 B2 JP3199273 B2 JP 3199273B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波放電反応装置
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、表面改質装置等に適したマイ
クロ波放電反応装置に関するものである。
The present invention relates to a microwave discharge reactor, and more particularly to a microwave discharge reactor suitable for a dry etching apparatus, a plasma CVD apparatus, a sputtering apparatus, a surface reforming apparatus, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりマイクロ波を利用した薄膜形成
及び処理装置が多数知られている。その中には、マイク
ロ波による電場と磁石による磁場との相互作用を応用し
た装置が存在する。その一例として、通常のマイクロ波
放電装置の一種であって、低圧力で高密度のプラズマを
生成できる電子サイクロトロン共鳴(ECR)を利用し
た装置がある。この装置は、ソレノイドコイルや永久磁
石による磁場発生手段を備え、極微細な薄膜を形成し且
つ処理するためのマイクロ波放電反応装置としても知ら
れている。
2. Description of the Related Art Many thin film forming and processing apparatuses utilizing microwaves have been known. Among them, there is an apparatus that utilizes the interaction between an electric field generated by a microwave and a magnetic field generated by a magnet. As one example, there is a type of ordinary microwave discharge device that uses electron cyclotron resonance (ECR) that can generate high-density plasma at low pressure. This device is also known as a microwave discharge reaction device that includes a magnetic field generating means using a solenoid coil or a permanent magnet, and forms and processes an extremely fine thin film.

【0003】磁場を利用したマイクロ波放電反応装置と
しては、今までは、ソレノイドコイルを用いた構成例が
多く提案されている。しかし、今では、永久磁石のみを
利用したマイクロ波放電反応装置も盛んに提案されてい
る。
[0003] As a microwave discharge reaction device using a magnetic field, a number of configuration examples using a solenoid coil have been proposed so far. However, microwave discharge reactors using only permanent magnets have been actively proposed.

【0004】永久磁石を利用する構成のものでは、小さ
い磁石を多数組み合わせて利用する場合、大型、大重量
且つ高価なソレノイドコイルを利用する場合に比較し、
装置全体がコンパクトで安価に作ることができる。また
磁場の影響領域が磁石近傍に限定できるため、基板近傍
の磁場を実質的にゼロにすることができる。従って、基
板近傍における磁場の磁力線方向を制御する必要もない
という利点を有する。マイクロ波の供給装置としては、
従来、専ら導波管が使用されていた。現在では、スロッ
トアンテナやリジタノコイルといったアンテナに同軸管
を用いてマイクロ波を供給する構成も提案されている。
これらのマイクロ波供給装置の構成例は、大面積の基板
を処理するために大口径で均一且つ高密度のプラズマを
生成する目的で作られたものである。
In the configuration using a permanent magnet, when a large number of small magnets are used in combination, a large, heavy and expensive solenoid coil is used.
The entire device can be made compact and inexpensive. Further, since the influence area of the magnetic field can be limited to the vicinity of the magnet, the magnetic field near the substrate can be made substantially zero. Therefore, there is an advantage that it is not necessary to control the direction of the magnetic field lines near the substrate. As a microwave supply device,
Conventionally, waveguides have been exclusively used. At present, a configuration has been proposed in which microwaves are supplied to an antenna such as a slot antenna or a rigidano coil using a coaxial tube.
The configuration examples of these microwave supply apparatuses are made for the purpose of generating a large-diameter uniform and high-density plasma for processing a large-area substrate.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】薄膜形成や基板処理を
行うため提案された従来のマイクロ波放電反応装置の多
くは、より低圧力で放電を維持できる点と、より大面積
の基板に対応できる点の2点にポイントが置かれてい
る。
Many of the conventional microwave discharge reactors proposed for forming a thin film or processing a substrate can maintain a discharge at a lower pressure and can cope with a substrate having a larger area. Points are placed at two points.

【0006】近年では、ソレノイドコイルを利用したマ
イクロ波放電反応装置で、大面積の基板を処理でき、且
つ低圧力で放電可能な装置も多数検討されている。しか
し、これの装置では、通常ソレノイドコイルの内径を基
板の外径よりも大きくする必要があり、そのため、非常
に大型で大重量、且つ高価なコイルを必要とするという
不具合があった。
[0006] In recent years, many microwave discharge reactors using a solenoid coil, which can process a large-sized substrate and discharge at a low pressure, have been studied. However, in such an apparatus, it is usually necessary to make the inner diameter of the solenoid coil larger than the outer diameter of the substrate, and therefore, there is a problem that an extremely large, heavy, and expensive coil is required.

【0007】更に、ソレノイドコイルを用いた場合、基
板近傍の磁場の強度や向きを揃えることが容易でない。
そのため、基板の表面近傍のプラズマ状態を制御する多
くの工夫が必要とされる。そのうち、例えばソレノイド
コイルを複数配置し、これを組み合わせる構造とした
り、ソレノイドに対し更に永久磁石を併用してプラズマ
の安定領域を広げることにより、大面積の基板を処理す
る装置も提案されている。しかし、現状の技術レベルで
は、大量の基板を高速且つ安価に処理できる装置は開発
されていない。
Further, when a solenoid coil is used, it is not easy to make the intensity and direction of the magnetic field near the substrate uniform.
Therefore, many devices for controlling the plasma state near the surface of the substrate are required. Among them, there has been proposed an apparatus for processing a large-area substrate by, for example, arranging a plurality of solenoid coils and combining them, or expanding the stable region of plasma by using a permanent magnet together with the solenoid. However, at the current technical level, an apparatus capable of processing a large amount of substrates at high speed and at low cost has not been developed.

【0008】近年では、永久磁石による磁場のみを利用
したマイクロ波放電反応装置が盛んに提案されている。
永久磁石を利用した磁場の形成は、別の面で、磁石の近
傍のみに強い磁場を形成することができ、磁石の配置を
工夫することにより極小磁場を形成することができる。
こうしてプラズマの閉じ込めとプラズマの生成という2
つの目的のために各種の構成が検討されている。
In recent years, microwave discharge reactors using only a magnetic field generated by a permanent magnet have been actively proposed.
In the formation of a magnetic field using a permanent magnet, a strong magnetic field can be formed only in the vicinity of the magnet on another side, and a minimal magnetic field can be formed by devising the arrangement of the magnet.
Thus, plasma confinement and plasma generation 2
Various configurations are being considered for one purpose.

【0009】しかし、永久磁石のみによるプラズマ生成
を行う場合、基板の周辺に磁石を配置しただけでは、基
板前面のプラズマ密度を上げることが容易でないという
問題が存在する。この問題を解決するために複数の永久
磁石を基板の前面に配設する構成が検討されている。こ
の構成の場合、マイクロ波は導波管又はアンテナで供給
される。導波管による供給では、基板と道程度の大きさ
円形導波管を利用するため、基板面積の大型化が進むに
つれ、均一名プラズマを生成することができないという
問題を有する。他方、アンテナに同軸管を利用してマイ
クロ波を供給する場合には、大きな電力を効率良く供給
することが難しいという問題を有している。
However, when plasma is generated only by permanent magnets, there is a problem that it is not easy to increase the plasma density on the front surface of the substrate only by arranging the magnets around the substrate. In order to solve this problem, a configuration in which a plurality of permanent magnets are disposed on the front surface of the substrate has been studied. In this configuration, the microwave is provided by a waveguide or antenna. In the supply by the waveguide, a circular waveguide having a size approximately equal to that of the substrate is used. Therefore, as the substrate area increases, there is a problem that a uniform plasma cannot be generated. On the other hand, when microwaves are supplied to the antenna using a coaxial tube, there is a problem that it is difficult to efficiently supply large power.

【0010】本発明の目的は、永久磁石を利用し、大き
な面積を有する基板を処理する上で有用な大口径且つ均
一な高密度プラズマを生成することができ、高速且つ大
量に大面積基板を処理でき、安価に作ることができるマ
イクロ波放電反応装置を提供することにある。
An object of the present invention is to use a permanent magnet to generate a large-diameter and uniform high-density plasma useful for processing a substrate having a large area. An object of the present invention is to provide a microwave discharge reactor that can be processed and can be manufactured at low cost.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロ波
放電反応装置は、マイクロ波導入機構で導入されるマイ
クロ波に基づき真空容器の減圧された内部空間でプラズ
マを生成し、このプラズマで基板を処理するマイクロ波
放電反応装置であり、マイクロ波導入機構のマイクロ波
放射器から真空容器内に放射されるマイクロ波を、平面
波のマイクロ波に変換して基板の前面空間に対し広く供
給する、その凹面部が基板に対向して設けられた放物面
壁を設け、且つマイクロ波放射器はこの放物面壁の内面
に向ってその焦点位置に配置され放物面壁及びマイク
ロ波放射器は、基板が配置された放電室から隔離された
状態で形成されるマイクロ波放射室に配置され放電室
とマイクロ波放射室の間には、両室を隔離し且つマイク
ロ波を透過させるガラス材が基板に平行に配置され、ガ
ラス材に、放電室に磁場を形成する複数の永久磁石を、
磁極の極性配置が交互に反対になるようにして設け、マ
イクロ波と磁場との相互作用により放電室の所定の空間
領域にプラズマを生成するように構成される。
The microwave discharge reaction apparatus according to the present invention generates plasma in a depressurized internal space of a vacuum vessel based on microwaves introduced by a microwave introduction mechanism, and uses the plasma to generate a substrate. A microwave discharge reaction device that processes microwaves, which converts microwaves radiated from the microwave radiator of the microwave introduction mechanism into the vacuum vessel into plane-wave microwaves and widely supplies the microwaves to the front space of the substrate. The concave portion is provided with a parabolic wall provided facing the substrate , and the microwave radiator is disposed at the focal position toward the inner surface of the parabolic wall, and the parabolic wall and the microwave radiator are a substrate is placed in the microwave radiation chamber formed in a state that is isolated from the arrangement by the discharge chamber, between the discharge chamber and the microwave radiation chamber, separating both the chambers to and transmit microwave Las material is arranged parallel to the substrate, a glass material, a plurality of permanent magnets forming a magnetic field in the discharge chamber,
The magnetic poles are arranged so that their polarities are alternately reversed, and are configured to generate plasma in a predetermined space region of the discharge chamber by interaction between the microwave and the magnetic field.

【0012】[0012]

【作用】本発明によるマイクロ波放電反応装置では、基
板に対向して、基板に向かう面が凹形状となるマイクロ
波反射部材が設けられ、マイクロ波反射部材はマイクロ
波導入機構のマイクロ波放射器から放射されたマイクロ
波を、その反射作用で平面波状のマイクロ波に変換して
基板に向って供給する。基板に供給されるマイクロ波
は、基板の前面空間の広い領域で大面積の基板を均一性
良く処理できるプラズマを生成する。上記マイクロ波反
射部材として放物面壁を形成する部材が使用される。ま
た、マイクロ波放射器は、放物面壁に対し、その焦点位
置に配置される。更に、基板の前面空間において、放電
室とマイクロ波放射室を分離するガラス材を基板と平行
に配置し、このガラス材に複数の永久磁石であって、マ
イクロ波による電場と相互作用を生じる磁場を永久磁石
近傍の制限された所定の領域に形成する永久磁石を配置
することで、基板の前面空間に高密度で均一性の良いプ
ラズマを形成することでき、大面積の基板を高速に均一
性良く処理できる。
In the microwave discharge reaction device according to the present invention, a microwave reflecting member having a concave surface facing the substrate is provided opposite to the substrate, and the microwave reflecting member is a microwave radiator of a microwave introducing mechanism. Is converted into a plane-wave-like microwave by its reflection and supplied to the substrate. The microwave supplied to the substrate generates plasma capable of processing a large-area substrate with high uniformity in a wide area in front of the substrate. A member forming a parabolic wall is used as the microwave reflecting member. Further, the microwave radiator is arranged at the focal position with respect to the paraboloid wall. Further, in the front space of the substrate, a glass material for separating the discharge chamber and the microwave radiation chamber is arranged in parallel with the substrate, and a plurality of permanent magnets are provided on the glass material to generate a magnetic field that interacts with the electric field generated by the microwave. By placing permanent magnets in a limited predetermined area near the permanent magnets, high-density and highly uniform plasma can be formed in the front space of the substrate, and large-area substrates can be uniformed at high speed. Can handle well.

【0013】[0013]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図1〜図3に基づ
いて説明する。図1は本発明に係るマイクロ波放電反応
装置の要部の縦断面図、図2は放射室におけるマイクロ
波の伝わり方を示す図、図3は永久磁石の近傍でのプラ
ズマの生成状態を示す図である。なお図1中、説明の便
宜上、マイクロ波の発生装置及び供給装置、ガス導入
系、排気系等の図示は省略されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a microwave discharge reaction device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing how microwaves are transmitted in a radiation chamber, and FIG. 3 is a diagram showing a plasma generation state near a permanent magnet. FIG. In FIG. 1, illustration of a microwave generation device and a supply device, a gas introduction system, an exhaust system, and the like are omitted for convenience of description.

【0014】まず図1について説明する。Aは放電室、
Bはマイクロ波放射室である。放電室Aは放電室ハウジ
ング1で形成され、マイクロ波放射室Bは放射室ハウジ
ング2で形成される。放電質Aとマイクロ波放射質Bは
隣接して設置される。両者の間には、ガラス材3と、こ
のガラス材の内部に配置された複数の永久磁石4が設置
される。永久磁石4は、マイクロ波に対して非常に透明
な素材で固定される。ガラス材3は板状であり、周縁部
を有する。ガラス材3は、その周縁部を、前述の放電室
ハウジング1と放射室ハウジング2で挟まれて固定され
る。この固定において、Oリング5が使用される。こう
して放電室Aとマイクロ波放射室Bはガラス材3で隔離
される。また各ハウジング1,2の当接部には金属ガス
ケット6が設けられ、内部の気密性を保持している。
First, FIG. 1 will be described. A is the discharge chamber,
B is a microwave radiation chamber. The discharge chamber A is formed by the discharge chamber housing 1, and the microwave radiation chamber B is formed by the radiation chamber housing 2. The discharge substance A and the microwave radiation substance B are installed adjacent to each other. Between them, a glass material 3 and a plurality of permanent magnets 4 arranged inside the glass material are provided. The permanent magnet 4 is fixed with a material that is very transparent to microwaves. The glass material 3 is plate-shaped and has a peripheral portion. The glass material 3 is fixed with its peripheral portion sandwiched between the discharge chamber housing 1 and the radiation chamber housing 2 described above. In this fixing, an O-ring 5 is used. Thus, the discharge chamber A and the microwave radiation chamber B are separated by the glass material 3. Further, a metal gasket 6 is provided at a contact portion of each of the housings 1 and 2 to maintain airtightness inside.

【0015】上記のガラス材3と永久磁石4からなる構
造部の一部を拡大して示すと、図3の如くなる。ガラス
材3は、例えば石英ガラス板を2枚(3a,3b)を用
意し、これらを対向させた状態にする。そして2枚の石
英ガラス板3a,3bの間に図示しないスペ−サを介し
て永久磁石4を固定する。
FIG. 3 is an enlarged view of a part of the structural part composed of the glass material 3 and the permanent magnet 4. As the glass material 3, for example, two quartz glass plates (3a, 3b) are prepared, and these are made to face each other. The permanent magnet 4 is fixed between the two quartz glass plates 3a and 3b via a spacer (not shown).

【0016】永久磁石4は、必要とされる個数分、配置
される。永久磁石4の材質には、例えばフェライト等の
マイクロ波に対して損失の少ないものが使用される。複
数の永久磁石4は、放電室Aにおいて、所要の磁束分布
7が形成されるように、磁極の位置関係に配慮して設け
られる。永久磁石の磁界を作る能力としては、放電室A
側の永久磁石4の磁極部分の前面の近傍空間において、
ECR条件(2.45GHZのマイクロ波に対して875 ガウ
ス)を満足する磁束密度以上を有しているものが望まし
い。
The required number of permanent magnets 4 are arranged. As the material of the permanent magnet 4, for example, a material having a small loss with respect to microwaves such as ferrite is used. The plurality of permanent magnets 4 are provided in the discharge chamber A in consideration of the positional relationship of the magnetic poles so that a required magnetic flux distribution 7 is formed. The ability of the permanent magnet to create a magnetic field
In the space near the front surface of the magnetic pole portion of the permanent magnet 4 on the side,
It is desirable to have a magnetic flux density or higher that satisfies the ECR condition (875 gauss for 2.45 GHz microwave).

【0017】放電室ハウジング1の内部には、基板支持
機構8と、この基板支持機構8で支持される基板9が配
置される。基板9は、立置きの状態で配置される。従っ
て、基板9は、ガラス材3内に設置された複数の永久磁
石4の一方の磁極が形成する面に対向している。また放
電室ハウジング1には、ガス導入管10と排気ポート1
1が設けられている。
A substrate support mechanism 8 and a substrate 9 supported by the substrate support mechanism 8 are arranged inside the discharge chamber housing 1. The substrate 9 is arranged in an upright state. Therefore, the substrate 9 faces the surface formed by one magnetic pole of the plurality of permanent magnets 4 installed in the glass material 3. The discharge chamber housing 1 has a gas introduction pipe 10 and an exhaust port 1.
1 is provided.

【0018】放射室ハウジング2における図1中の左端
部は開放され、この左端部には放物面壁12を形成する
部材が固定される。放物面壁12の中心位置には、マイ
クロ波導入管13が連結される。マイクロ波導入管13
の左端はマイクロ波放射室Bの内部に延長され、侵入
し、図中右端部には、マイクロ波一次放射器14が設け
られる。マイクロ波導入管13の図中左端部に取り付け
られたマイクロ波電源、アイソレータ、パワーモニタ、
チューナ等のマイクロ波供給装置の図示は省略されてい
る。
The left end of the radiation chamber housing 2 in FIG. 1 is open, and a member forming a parabolic wall 12 is fixed to the left end. A microwave introduction pipe 13 is connected to a center position of the paraboloid wall 12. Microwave introduction tube 13
Is extended and penetrated into the microwave radiation chamber B, and a microwave primary radiator 14 is provided at the right end in the figure. A microwave power supply, an isolator, a power monitor, and a microwave power supply attached to the left end of the microwave introduction pipe 13 in the drawing.
Illustration of a microwave supply device such as a tuner is omitted.

【0019】上記構成を有するマイクロ波放電反応装置
の動作を説明する。まず、図示しない排気系を動作させ
排気ポート11から排気して、放電室Aの内部を所要の
真空状態にする。更に、その後図示しないガス導入系を
動作しガス導入管10より所定のガスを放電室Aの内部
に導入する。ガス導入流量と排気速度を適宜に調整し、
放電室Aにおいて所定のガス圧力状態を作る。このとき
の圧力は、好ましくは、通常10-3Torr〜10-6Torr程
度である。放電室Aがかかる条件になったときに、放電
室Aにおいてマイクロ波放電を発生させる。
The operation of the microwave discharge reactor having the above configuration will be described. First, an exhaust system (not shown) is operated to exhaust air from the exhaust port 11, and the inside of the discharge chamber A is brought into a required vacuum state. Further, after that, a gas introduction system (not shown) is operated to introduce a predetermined gas into the discharge chamber A from the gas introduction pipe 10. Adjust the gas introduction flow rate and pumping speed appropriately,
A predetermined gas pressure state is created in the discharge chamber A. The pressure at this time is preferably about 10 −3 Torr to about 10 −6 Torr. When the discharge chamber A reaches such a condition, a microwave discharge is generated in the discharge chamber A.

【0020】マイクロ波放電を発生させるために、前記
のマイクロ波供給機構で発生したマイクロ波を放射室B
に供給する。マイクロ波はマイクロ波導入管13で放射
室Bに導入される。マイクロ波導入管13で導入された
マイクロ波はマイクロ波一次放射器14で放射室B内に
放射される。この時、マイクロ波は放物面壁12の内面
(凹面部)に向って放射され、この放物面壁12の内面
で反射されて、放電室Aの方向に向って供給される。反
射されたマイクロ波は、透明なガラス材3を透過して放
電室A内に供給される。放電室Aでは、マイクロ波放電
により発生する電子と、永久磁石4により発生する磁場
との相互作用によりプラズマが生成される。
In order to generate a microwave discharge, the microwave generated by the above-described microwave supply mechanism is applied to the radiation chamber B.
To supply. The microwave is introduced into the radiation chamber B by the microwave introduction tube 13. The microwave introduced by the microwave introduction tube 13 is radiated into the radiation chamber B by the microwave primary radiator 14. At this time, the microwave is radiated toward the inner surface (concave surface) of the parabolic wall 12, reflected by the inner surface of the parabolic wall 12, and supplied toward the discharge chamber A. The reflected microwave is transmitted through the transparent glass material 3 and supplied into the discharge chamber A. In the discharge chamber A, plasma is generated by interaction between electrons generated by microwave discharge and a magnetic field generated by the permanent magnet 4.

【0021】図2に示されるように、マイクロ波一次放
射器14の設置位置は、放物面壁12の焦点の位置であ
る。従って、マイクロ波一次放射器14から放射された
マイクロ波15は、放物面壁12の内面で反射される結
果、放射方向に位相が揃った平面波状態のマイクロ波に
変換される。
As shown in FIG. 2, the installation position of the microwave primary radiator 14 is the position of the focal point of the parabolic wall 12. Accordingly, the microwave 15 radiated from the microwave primary radiator 14 is reflected by the inner surface of the paraboloid wall 12, and is converted into a microwave in a plane wave state having a phase aligned in the radiation direction.

【0022】平面波となって放電室Aの方向に供給され
るマイクロ波は、図3に示す如く、ガラス材3を透過す
る。放電室Aでは、マイクロ波15の電界の向きと永久
磁石4による磁場の向きとが直交する永久磁石近傍の制
限された領域16において、高密度のプラズマが生成さ
れる。永久磁石4の近傍の空間領域で生成されたプラズ
マは、永久磁石4から離れた場所では、それらの磁場の
影響を実質的に受けないため、放電室Aの内部にて自由
に拡散する。その結果、大口径の基板の前面空間にて所
定の限定された空間領域に、こ基板面積に対応する広
い面積領域において非常に均一性の良い高密度プラズマ
を形成することが可能となる。こうして、大面積の基板
を高速で且つ均一性良く処理することができる。
The microwave supplied as a plane wave in the direction of the discharge chamber A passes through the glass material 3 as shown in FIG. In the discharge chamber A, high-density plasma is generated in a restricted region 16 near the permanent magnet where the direction of the electric field of the microwave 15 and the direction of the magnetic field by the permanent magnet 4 are orthogonal. The plasma generated in the space region near the permanent magnet 4 is diffused freely inside the discharge chamber A at a location distant from the permanent magnet 4 because it is not substantially affected by the magnetic field. As a result, a predetermined limited space area in front space of the substrate with a large diameter, it is possible to form a good high-density plasma very uniformity in a wide area region corresponding to the substrate area of this. Thus, a large-area substrate can be processed at high speed and with good uniformity.

【0023】上記の実施例において、放物面壁12の代
わりに、放電室Aに対して平面波状のマイクロ波を供給
できる機能を有するものであれば、任意形状の壁部を設
けることができる。永久磁石4の配列については、放電
室Aの基板9の前面空間に所要の磁場を形成するよう
に、基板9に対向する平面上での永久磁石の磁極配置が
隣同士で異なるように交互に配列される。
In the above embodiment, a wall having any shape can be provided in place of the parabolic wall 12 as long as it has a function of supplying a microwave having a plane wave shape to the discharge chamber A. The arrangement of the permanent magnets 4 is alternately arranged such that the magnetic pole arrangement of the permanent magnets on a plane opposed to the substrate 9 is different between adjacent ones so as to form a required magnetic field in the space in front of the substrate 9 in the discharge chamber A. Are arranged.

【0024】他の実施例として、永久磁石を使用しない
場合にも、マイクロ波放射室より放射されるマイクロ波
に基づいて放電室の全域にマイクロ波を投入し、前記実
施例と同様に、大面積の基板を均一性良く処理すること
ができる。更に、永久磁石を使用する代わりに、同様な
磁場を発生する他の磁気発生手段を使用することもでき
る。
As another embodiment, even when a permanent magnet is not used, microwaves are injected into the entire discharge chamber based on the microwaves radiated from the microwave radiating chamber, and the same as in the above-described embodiment. A substrate having an area can be processed with good uniformity. Further, instead of using a permanent magnet, other magnetic generating means for generating a similar magnetic field can be used.

【0025】更に他の実施例として、マイクロ波放射室
と放電室とを区別して設けず、1つの真空容器として構
成することもできる。
As still another embodiment, the microwave radiating chamber and the discharge chamber can be configured as one vacuum vessel without being provided separately.

【0026】前記実施例の図示例では基板を立て置きに
した例を説明したが、基板を水平に配置したものでも、
前記実施例と同様な構成を適用することができる。
In the illustrated example of the above embodiment, an example in which the substrate is set upright has been described.
The same configuration as the above embodiment can be applied.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、マイクロ波放電反応装置において、マイクロ波を
反射作用で平面波に変換して基板の前面空間に供給し、
このマイクロ波による電場と、基板の前面空間に配置さ
れた複数の永久磁石等によって形成される限定された領
域の磁場との間で相互作用が生じるように構成し、この
ため、基板の前面空間に均一性良く高密度プラズマを生
成し、これにより高速且つ大量の大面積基板を処理でき
る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, in a microwave discharge reaction device, a microwave is converted into a plane wave by a reflection action and supplied to the front space of the substrate.
An interaction is generated between the electric field generated by the microwave and a magnetic field in a limited area formed by a plurality of permanent magnets and the like arranged in the front space of the substrate. A high-density plasma can be generated with high uniformity, so that a large amount of large-area substrates can be processed at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るマイクロ波放電反応装置の要部の
縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a microwave discharge reaction device according to the present invention.

【図2】マイクロ波放射室におけるマイクロ波の伝わり
方を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing how a microwave is transmitted in a microwave radiation chamber.

【図3】永久磁石近傍でのプラズマの生成状態を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a plasma generation state near a permanent magnet.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 放電室ハウジング 2 放射室ハウジング 3 ガラス材 4 永久磁石 7 磁束分布 9 基板 12 放物面壁 13 マイクロ波導入管 14 マイクロ波一次放射器 15 マイクロ波 16 高密度のプラズマ発生領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge chamber housing 2 Radiation chamber housing 3 Glass material 4 Permanent magnet 7 Magnetic flux distribution 9 Substrate 12 Parabolic wall 13 Microwave introduction tube 14 Microwave primary radiator 15 Microwave 16 High density plasma generation area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/3065 H01L 21/31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 16/00-16/56 H01L 21/205 H01L 21/3065 H01L 21/31

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 減圧状態に保持された内部でプラズマが
生成される真空容器と、前記真空容器に所定の処理ガス
を導入するガス導入機構と、前記真空容器にマイクロ波
を導入するマイクロ波導入機構と、基板を支持する基板
支持機構を備え、前記マイクロ波導入機構のマイクロ波放射器から放射さ
れるマイクロ波を、平面波のマイクロ波に変換して前記
基板の前面空間に対して広く供給する、凹面部が前記基
板に対向して設けられた放物面壁を設け、且つ前記マイ
クロ波放射器は前記放物面壁の内面に向ってその焦点位
置に配置され、 前記放物面壁と前記マイクロ波放射器は、前記基板が配
置された放電室から隔離されたマイクロ波放射室に配置
され、 前記マイクロ波に基づき前記プラズマを生成し、前記基
板を前記プラズマで処理するマイクロ波放電反応装置に
おいて、前記放電室と前記マイクロ波放射室の間には両室を隔離
し且つ前記マイクロ波を透過させるガラス材が前記基板
に平行に配置され、前記ガラス材に、前記放電室に磁場
を形成する複数の永久磁石を、磁極の極性配置が交互に
反対になるようにして設け、前記マイクロ波と前記磁場
との相互作用により前記放電室の所定の空間領域に前記
プラズマを生成した ことを特徴とするマイクロ波放電反
応装置。
1. A vacuum vessel in which plasma is generated inside a vacuum-pressurized state, a gas introduction mechanism for introducing a predetermined processing gas into the vacuum vessel, and a microwave introduction for introducing microwaves into the vacuum vessel. And a substrate support mechanism for supporting the substrate. The microwave radiator of the microwave introduction mechanism emits light.
Is converted into a plane wave microwave,
The concave part that supplies widely to the front space of the substrate is
A parabolic wall provided opposite to the plate;
The wave radiator has its focal position facing the inner surface of the parabolic wall.
The parabolic wall and the microwave radiator are disposed on the substrate.
Placed in a microwave radiation chamber isolated from the placed discharge chamber
And generating the plasma based on the microwave and treating the substrate with the plasma, wherein the two chambers are isolated between the discharge chamber and the microwave emission chamber.
The glass material that transmits the microwave
Placed in parallel with the glass material, a magnetic field in the discharge chamber
A plurality of permanent magnets that form
The microwave and the magnetic field are provided in opposite directions.
Interacts with a predetermined space region of the discharge chamber.
A microwave discharge reactor characterized by generating plasma .
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