JPH0448928A - Microwave plasma surface treatment method and apparatus - Google Patents

Microwave plasma surface treatment method and apparatus

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JPH0448928A
JPH0448928A JP15669090A JP15669090A JPH0448928A JP H0448928 A JPH0448928 A JP H0448928A JP 15669090 A JP15669090 A JP 15669090A JP 15669090 A JP15669090 A JP 15669090A JP H0448928 A JPH0448928 A JP H0448928A
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JP
Japan
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microwave
plasma
microwaves
antenna
surface treatment
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Application number
JP15669090A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Miyazaki
宮崎 善久
Tomohiro Oota
与洋 太田
Kenichi Otsuka
大塚 研一
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Kawasaki Steel Corp
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To magnify a plasma forming region while forming electromagnetic field distribution of a higher mode in the vicinity of a reactor by using a plurality of antennae in order to introduce a microwave into the vicinity of the reactor. CONSTITUTION:A circular reactor 10 is arranged in a circular waveguide. Four antennae 30a - 30d are arranged within the reactor 10 at a position capable of generating plasma P. These antennae 30a - 30d are made of brass and has a columnar rod shape and are arranged at the positions corresponding to the corner parts of a square shown by (a) - (d) in Fig 2. A treatment condition is set and, by supplying a microwave to four antennae 30a - 30d from a microwave supply system, the plasma P can be generated in the reactor 10 and predetermined surface treatment can be applied to the substrate placed on the substrate holder 12 in the reactor 10.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は、アンテナを介してマイクロ波を供給し、反応
容器内に大形プラズマを発生させ、大面積の被処理体へ
の処理を可能にした、ダイヤモンド膜合成、半導体デバ
イス製造等に好適なマイクロ波プラズマ表面処理方法及
びその装置に関する。
The present invention is suitable for diamond film synthesis, semiconductor device manufacturing, etc., which supplies microwaves through an antenna and generates large-sized plasma in a reaction vessel, making it possible to process large-area objects. The present invention relates to a microwave plasma surface treatment method and apparatus.

【従来の技術1 従来のマイクロ波プラズマCVD装置としては、第9図
に要部を示すものが多用されている。この装置は、反応
容器10内に設置された基板ホルダ12上に基板(被処
理物)Sを載置し、矢印方向に原料ガスを導入すると共
に、該反応容器10内に矩形導波管14からマイクロ波
を供給し、略球形のプラズマPを発生させて上記基板S
に対するダイヤモンド膜被着等の表面処理を行うもので
ある。 ところが、上記第9図に示すような、マイクロ波を直接
反応容器10に供給する装置では、通常の周波数が2.
45GH2のマイクロ波を用いる限り、発生させるプラ
ズマPの直径は、管内波長の半分、即ち約6011が限
界であった。 又、マイクロ波プラズマCVD装置としては、第10図
及び第11図に示す構成を備えたアンテナ式マイクロ波
プラズマCVD装置が知られている。 第10図に示した装置は、基板ホルダ12を収容する反
応容器10が、上端に矩形導波管14が1′:f股され
ている円形導波f16内に設置され、該矩形導波管14
の上記反応容器10の上方位置にアンテナ18が取付け
られている。又、上記反応容器10には原料ガスの導入
口20及び余剰ガスの排出口22が設けられ、上記矩形
導波管14の右端にはプランジャ24が、又、その上部
にはアンテナ18の長さを調節するためのアンテナ長可
変部18Aが設けられている。 又、節11図に示した装置は、矩形導波管14の一端に
連結されているマイクロ波発振器(マグネトロン)26
を明示した以外は、上記第10図に示したものと基本的
構成は略同−である。 上記第10図及び第11図に示したマイクロ波プラズマ
CVD装置は、何れも、矩形導波管14内をT E +
 oモードで伝送されてくるマイクロ波を1本のアンテ
ナ18により円形導波管16に導き、TMo+モードに
変換して反応容器lOに放電プラズマPを発生させるも
のである。これら従来のアンテナ式マイクロ波プラズマ
CVD装置は、T M o +モードの伝搬モードによ
り、発生させるプラズマPをある程度拡大することがで
きる。 なお、上記TMo+モードは、第12図(A)に示す電
磁界分布である。上段が横断面を、下段か12−1線断
面をそれぞれ示し、実線は電界を、破線は磁界をそれぞ
れ示している。 【発明が解決しようとする課U】 しかしながら、上記アンテナ式装置では、例えば直径5
インチ(約150In)等の円板状の基板について表面
全体を一度に表面処理(Vi、M合成、エツチング等)
することができなかった、そのため、大形の基板を処理
することができず、生産性の向上ができないという問題
があった。 本発明は、前記従来の間u点を解消するべくなされたも
ので、大形のプラズマを発生させ、大きな面積にわたっ
て均一な表面処理を効率良く行うことができるマイクロ
波プラズマ表面処理方法及びその装置を提供することを
課題とする。
[Prior Art 1] As a conventional microwave plasma CVD apparatus, the main part of which is shown in FIG. 9 is often used. In this apparatus, a substrate (workpiece) S is placed on a substrate holder 12 installed in a reaction vessel 10, raw material gas is introduced in the direction of the arrow, and a rectangular waveguide 14 is inserted into the reaction vessel 10. A microwave is supplied from the substrate S to generate a substantially spherical plasma P.
Surface treatment such as diamond film deposition is performed on the surface. However, in a device that directly supplies microwaves to the reaction vessel 10 as shown in FIG. 9 above, the normal frequency is 2.
As long as a microwave of 45 GH2 is used, the diameter of the generated plasma P is limited to half the tube wavelength, that is, about 6011 mm. Furthermore, as a microwave plasma CVD apparatus, an antenna type microwave plasma CVD apparatus having the configuration shown in FIGS. 10 and 11 is known. In the apparatus shown in FIG. 10, a reaction vessel 10 containing a substrate holder 12 is installed in a circular waveguide f16 having a rectangular waveguide 14 at the upper end with a 1':f cross section, and the rectangular waveguide 14
An antenna 18 is attached above the reaction vessel 10. Further, the reaction vessel 10 is provided with an inlet 20 for raw material gas and an outlet 22 for excess gas, a plunger 24 is provided at the right end of the rectangular waveguide 14, and a plunger 24 is provided at the right end of the rectangular waveguide 14, and a length of the antenna 18 is provided above the plunger 24. An antenna length variable section 18A is provided for adjusting the antenna length. The device shown in Section 11 also includes a microwave oscillator (magnetron) 26 connected to one end of the rectangular waveguide 14.
The basic configuration is substantially the same as that shown in FIG. 10 above, except for the fact that . In both of the microwave plasma CVD apparatuses shown in FIGS. 10 and 11, the inside of the rectangular waveguide 14 is T E +
Microwaves transmitted in the o mode are guided to the circular waveguide 16 by one antenna 18, converted to the TMo+ mode, and discharge plasma P is generated in the reaction vessel IO. These conventional antenna-type microwave plasma CVD apparatuses can expand the generated plasma P to some extent by using the T Mo + mode propagation mode. Note that the TMo+ mode has an electromagnetic field distribution shown in FIG. 12(A). The upper row shows the cross section, and the lower row shows the cross section taken along line 12-1, where the solid line shows the electric field and the broken line shows the magnetic field. [Problem to be solved by the invention U] However, in the above antenna type device, for example,
Surface treatment of the entire surface at once (Vi, M synthesis, etching, etc.) of disk-shaped substrates such as inch (approx. 150 In)
Therefore, there was a problem in that large substrates could not be processed and productivity could not be improved. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem of the conventional method, and is a microwave plasma surface treatment method and apparatus capable of generating large-sized plasma and efficiently performing uniform surface treatment over a large area. The challenge is to provide the following.

【課顕を達成するための手段】[Means to achieve section mastery]

本発明は、アンテナを介して反応容器内へマイクロ波を
伝搬させてプラズマ形成を行うマイクロ波プラズマ表面
処理方法において、独立した複数のアンテナを設置し、
該アンテナのそれぞれにマイクロ波を供給することによ
り、前記課肋を達成したものである。 本発明は、又、アンテナを介して反応容器内へマイクロ
波を伝搬させてプラズマ形成を行うマイクロ波プラズマ
表面処理装置において、反応容器内にマイクロ波を伝搬
できる位置に設置された独立した複数のアンテナと、1
以上のマイクロ波発振手段と、該マイクロ波発振手段か
ら前記複数のアンテナへ供給するマイクロ波の位相を制
御する位相制御手段とを備え、少なくとも1つのマイク
ロ波発振手段から発振したマイクロ波を、上記位相制御
手段により上記側々のアンテナに対して独立に位相を制
御して供給可能にすることにより、同様に前記課題を達
成したものである。
The present invention provides a microwave plasma surface treatment method in which plasma is formed by propagating microwaves into a reaction vessel via an antenna, in which a plurality of independent antennas are installed,
The above requirements are achieved by supplying microwaves to each of the antennas. The present invention also provides a microwave plasma surface treatment apparatus for forming plasma by propagating microwaves into a reaction container via an antenna, in which a plurality of independent antenna and 1
The microwave oscillation means described above, and a phase control means for controlling the phase of the microwaves supplied from the microwave oscillation means to the plurality of antennas, the microwave oscillated from at least one microwave oscillation means as described above. The above-mentioned problem is similarly achieved by making it possible to independently control and supply the phase to the antennas on each side using the phase control means.

【作用及び効果1 本発明においては、反応容器近傍へマイクロ波を導入す
るために複数のアンテナを用いるので、該反応容器近傍
に高次モードの電磁界分布を形成することが可能となり
、プラズマ形成ftJ¥域を拡大することが可能となる
。その結果、大きな表面積の被処理物に対しても表面処
理が可能となり、生産性を向上することが可能となり、
ひいてはコストダウンが可能となる。 【実組例】 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第1図は、本発明の一実施例であるマイクロ波プラズマ
CVD装置の要部を示す概略構成図である。 本実施例の装置は、前記第10図に示した装置と同様に
円形導波管(図示せず)を有し、該円形導波管内に円形
の反応容器10が設置されている。 又、上記装置には、上記反応容器10内にプラズマPを
発生させることができる位置に4本のアンテナ308〜
30dが配設されている。このアンテナ308〜30d
は、黄8製で円柱棒形状を有し、第2図にa〜dで示す
正方形の角部に相当する位置に配置されている。 上記アンテナ30に対しては、第3図に示すマイクロ波
供給システムに含まれる4つの同軸変換器32から、伝
送線路34を介してそれぞれマイクロ波が供給されるよ
うになされている。上記マイクロ波供給システムは、矩
形導波管36を介して連結されたそれぞれ1基のマイク
ロ波発振器38及び分配器40で構成されるマイクロ波
発振手段42と、該分配器40に連結された4つの可変
位相器(位相制御手段)44及び該可変位相器44のそ
れぞれに連結された4つの前記同軸変換器32で構成さ
れ°ている。 又、例えば伝送線路34には、円形導波管との間の整合
をとるための整合素子が挿入され、アンテナの寸法等と
のii化を行っている。 次に本実施例の作用を説明する。 上記装置において、処理条件を整え、前記マイクロ波供
給システムより、4本のアンテナ30a〜30dのそれ
ぞれに対してマイクロ波を供給することにより、前記反
応容器10内にプラズマPを発生させることができ、該
反応容器10内の基板ホルダ12上に載置した基体(図
示せず)に対して所定の表面処理を行うことができる。 本実施例の装置は、上記4本のアンテナ308〜30d
のそれぞれに任意の位相のマイクロ波を独立に供給する
ことができ、従って、種々のモードの電磁界分布を形成
することができる。 例えば、上記各アンテナに対して、同一出力、同一位相
のマイクロ波を供給することにより、円形導波管内及び
反応容器内に第12[J(C)に示したT M 21モ
ードの電磁界分布を形成でき、その結果、1本のアンテ
ナを用いる前記従来の装置の場合に形成されるT M 
o +モードの場合に比べ、プラズマの形成領域を拡大
することができる。又、領域全体にわたって均一な強度
のプラズマを発生させることができる。これは、アンテ
ナ1本で形成されるプラズマ領域の4つが、反応容器1
0内に均等に分配されており、且つ中心部ではこのよう
な4つのプラズマ領域が合成された状態となるため、中
心から半径方向にわたって均一な強度のプラズマを形成
できるからである。 次に本実施例の装置を用いて行ったダイヤモンド合成例
を具体的に説明する。 使用した装置は、第2図に示した中心から各アンテナま
での距Midが3511であり、全てのアンテナ30a
〜30dに対して同位相のマイクロ波を供給して7M2
1モードの電界分布を形成した。 基板としては5インチのシリコンウェハを使用し、その
ダイヤモンド研磨した(100)面にダイヤモンド薄膜
を形成した。 原料ガスとしてメタンCH4を用い、水素ガスH2との
容量比を1:100とした混合ガスを流量6005cc
lで導入口より反応容器lO内に送り、全圧力を20 
torrに設定した。又、基板温度は850℃、マイク
ロ波周波数は2.45GH6、マイクロ波電力は1.5
Kwとした。 このような条件の下で、約10時間のダイヤモンド薄膜
合成を行ったところ、成膜速度は1.2μi/hrで、
第4図に示すような膜厚分布をもつダイヤモンド多結晶
膜が得られた。 一方、比較のために、第5図に示すような1本のアンテ
ナ18を錨えている以外は基本的に本実施例と同一の装
置(前記第10図に示した装置に相当する)を用い、同
一条件下でダイヤモンド薄膜合成を行った場合の膜厚分
布を第6図に示す。 上記第4I21と第6図とを対比すると、基板の中心か
ら50inの位置の膜厚と、最も厚い部分の膜厚toと
の差Δtは、従来例(第6図)と比較すると、本実施例
ではΔt/1i=10%であり、従来例の30%に比べ
17′3に減少し、均一度が増していることが判る。 又、例えばΔt/llm=30%以下の膜厚が得られる
領域は、本実施例によるものの方が広く、大面積成膜が
可能であることを示している。 次に、本実施例の装置を用い、4本のアンテナ308〜
30dについて、30a 、30bに対して供給するマ
イクロ波と、30C,30dに対して供給するマイクロ
波とを、位相180°ずらして同様にダイヤモンド合成
を行った。 その結果、アンテナ30a〜30dに対して同一位相の
マイクロ波を供給した前記合成例の場合に比べ、強い電
磁界を形成することが可能となり、均一度は多少低下し
たものの、プラズマ強度が増大し、成膜速度が1.2@
になった。 このように、本実施例の装置は、位相の異なるマイクロ
波をアンテナ30#に制御して供給することが可能であ
り、種々のモードで電磁界を形成し、プラズマを発生さ
せることができる利点もある。 次に、本実施例の装置に適用可能なマイクロ波供給シス
テムの他の例を示す。 発振器が革−の場合の例としては、前記第3図に示した
システムの他に、第7図<A>の斜視図及びその構成を
表わすブロック図で示されるシステムと、同図(B)の
ブロック図で示されるシステムを挙げることができる。 なお、図において、二点I!で囲んだ部分は、本発明の
マイクロ波発振手段42である。 前者(第7図(A))は、1基の発振器38に、矩形導
波管36を介して同軸変m H4bが連結され、該変換
器46に4つの可変位相FI44がそれぞれ同軸ケーブ
ル48を介して連結されているものである。このシステ
ムでは、発振器38からのマイクロ波を矩形導波管36
内に1M22モードで伝搬させ、同軸変換器46で4分
割し、このマイクロ波を可変位相器44に供給し、次い
で、該位相器44のそれぞれから同軸ケーブル48を介
して、前記アンテナ30a〜30dのそれぞれに独立に
マイクロ波を供給することができる。 後者(第7図(B))は、同軸変換器46と可変位相器
44との間に分配器5oを介設した以外は基本的に前者
と同一の構成のものである。 又、4基の発fli器を備えた例としては、第8図に示
したものを挙げることができる。 第8図(A)に示したシステムは、各発振器38にそれ
ぞれ可変位相器44が連結され、更に該位相器4・4の
それぞれに同軸変換器32が連結されているもので、こ
れら変換器32がら各アンテナ30にマイクロ波を供給
する。 第8図(B)に示したシステムは、同図(A>に示した
ものから同転変換器32を除いた構成からなるものであ
る。 王妃のような4基の発振器38のそれぞれがら独立した
アンテナ30ヘマイクロ波を供給する場合には、各アン
テナ30へ安定した大きな出力で供給でき、ス各アンテ
ナ3oへ供給するマイクロ波の位相を容易に制御できる
等の利点がある。 以上、本発明を具体的に説明したが、本発明は前記実施
例に示したらのに限られるものでない。 例えば、前記実施例では、アンテナが黄銅製の円柱形状
であるものを示したがこれに限るものでない、材質は良
導体であればよく、特に表面の酸化や腐食により導電率
の低下を生じない材質であれば更によい、又形状は横断
面形状が楕円形、扇形、バイブ状等、種々のものを用い
ることができる。 又、基板を表面処理する場合は、該基板を回転させなが
ら行うこともできる。 又、電子サイクロトロン共鳴の条件を満たずように円形
導波管の周辺に磁石を配置してもよい。 ス、アンテナの数は4本に限られるものでなく、a数本
であれば任意である4例えば、2本のアンテナを使用し
て、第12図(B)に示すTM++モードの電磁界分布
を形成することもできる。 更に、複数のアンテナに対してマイクロ波を伝搬させる
方法としては、単一の発振器より矩形導波管に]′Eモ
ードで行ってもよく、複数の発振器より矩形導波管、同
軸ケーブルを介して行ってもよい。 又、実施例ではCVDについてのみ説明したが、本発明
は、プラズマエツチング等に適用することもできる。
[Operations and Effects 1] In the present invention, since multiple antennas are used to introduce microwaves into the vicinity of the reaction vessel, it is possible to form a higher-order mode electromagnetic field distribution in the vicinity of the reaction vessel, thereby forming a plasma. It becomes possible to expand the ftJ¥ range. As a result, it is possible to perform surface treatment even on objects with large surface areas, and it is possible to improve productivity.
As a result, cost reduction becomes possible. [Examples] Examples of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the main parts of a microwave plasma CVD apparatus which is an embodiment of the present invention. The apparatus of this embodiment has a circular waveguide (not shown) similar to the apparatus shown in FIG. 10, and a circular reaction vessel 10 is installed within the circular waveguide. The apparatus also includes four antennas 308 to 308 at positions where plasma P can be generated within the reaction vessel 10.
30d is arranged. This antenna 308~30d
are made of yellow 8 and have a cylindrical rod shape, and are arranged at positions corresponding to the corners of the square shown by a to d in FIG. Microwaves are supplied to the antenna 30 via transmission lines 34 from four coaxial converters 32 included in the microwave supply system shown in FIG. 3, respectively. The microwave supply system includes a microwave oscillation means 42 each consisting of one microwave oscillator 38 and a distributor 40 connected via a rectangular waveguide 36; It is composed of one variable phase shifter (phase control means) 44 and four coaxial converters 32 connected to each of the variable phase shifters 44. Further, for example, a matching element is inserted into the transmission line 34 for matching with the circular waveguide, thereby making it compatible with the dimensions of the antenna. Next, the operation of this embodiment will be explained. In the above apparatus, plasma P can be generated in the reaction vessel 10 by adjusting processing conditions and supplying microwaves from the microwave supply system to each of the four antennas 30a to 30d. A predetermined surface treatment can be performed on a substrate (not shown) placed on the substrate holder 12 in the reaction vessel 10. The device of this embodiment has the above four antennas 308 to 30d.
It is possible to independently supply microwaves of any phase to each of the two, and therefore it is possible to form electromagnetic field distributions of various modes. For example, by supplying microwaves with the same output and the same phase to each of the above antennas, the electromagnetic field distribution of the 12th [T M 21 mode shown in J(C)] is created in the circular waveguide and the reaction vessel. can be formed, so that T M formed in the case of said conventional device using one antenna
Compared to the o + mode, the plasma formation area can be expanded. Furthermore, plasma of uniform intensity can be generated over the entire area. This means that four plasma regions formed by one antenna are connected to one reaction vessel.
This is because the four plasma regions are evenly distributed within 0, and the four plasma regions are combined at the center, making it possible to form plasma with uniform intensity in the radial direction from the center. Next, an example of diamond synthesis carried out using the apparatus of this embodiment will be specifically explained. In the device used, the distance Mid from the center to each antenna shown in FIG. 2 is 3511, and all antennas 30a
7M2 by supplying microwaves with the same phase to ~30d
A one-mode electric field distribution was formed. A 5-inch silicon wafer was used as the substrate, and a diamond thin film was formed on its diamond-polished (100) surface. Methane CH4 was used as the raw material gas, and a mixed gas with a volume ratio of 1:100 with hydrogen gas H2 was mixed at a flow rate of 6005 cc.
l into the reaction vessel lO from the inlet, and the total pressure was raised to 20
It was set to torr. Also, the substrate temperature is 850℃, the microwave frequency is 2.45GH6, and the microwave power is 1.5
Kw. Under these conditions, diamond thin film synthesis was carried out for about 10 hours, and the film formation rate was 1.2μi/hr.
A diamond polycrystalline film having a film thickness distribution as shown in FIG. 4 was obtained. On the other hand, for comparison, a device basically the same as this embodiment (corresponding to the device shown in FIG. 10) was used, except that one antenna 18 as shown in FIG. 5 was anchored. FIG. 6 shows the film thickness distribution when a diamond thin film was synthesized under the same conditions. Comparing the above-mentioned 4I21 with FIG. 6, the difference Δt between the film thickness at a position 50 inches from the center of the substrate and the film thickness to at the thickest part is larger in this embodiment than in the conventional example (FIG. 6). In the example, Δt/1i=10%, which is reduced to 17'3 compared to 30% in the conventional example, and it can be seen that the uniformity is increased. Further, the region in which a film thickness of Δt/llm=30% or less can be obtained is wider in this example, indicating that large-area film formation is possible. Next, using the device of this embodiment, four antennas 308 to
For 30d, diamond synthesis was performed in the same way by shifting the phase of the microwaves supplied to 30a and 30b and the microwaves supplied to 30c and 30d by 180 degrees. As a result, compared to the case of the above-mentioned synthesis example in which microwaves of the same phase were supplied to the antennas 30a to 30d, it became possible to form a stronger electromagnetic field, and although the uniformity decreased somewhat, the plasma intensity increased. , the deposition rate is 1.2@
Became. As described above, the device of this embodiment has the advantage of being able to control and supply microwaves with different phases to the antenna 30#, forming electromagnetic fields in various modes, and generating plasma. There is also. Next, another example of a microwave supply system applicable to the apparatus of this embodiment will be shown. In addition to the system shown in FIG. 3, examples of the case where the oscillator is a leather include the system shown in the perspective view of FIG. The system shown in the block diagram can be mentioned. In addition, in the figure, two points I! The part surrounded by is the microwave oscillation means 42 of the present invention. In the former (FIG. 7(A)), a coaxial converter mH4b is connected to one oscillator 38 via a rectangular waveguide 36, and four variable phase FIs 44 each connect a coaxial cable 48 to the converter 46. They are connected via In this system, microwaves from an oscillator 38 are transmitted through a rectangular waveguide 36.
The microwave is propagated in a 1M22 mode, divided into four parts by a coaxial converter 46, and supplied to a variable phase shifter 44, and then transmitted from each phase shifter 44 to the antennas 30a to 30d via a coaxial cable 48. Microwaves can be supplied to each of them independently. The latter (FIG. 7(B)) has basically the same configuration as the former except that a distributor 5o is interposed between the coaxial converter 46 and the variable phase shifter 44. Further, as an example equipped with four fli generators, the one shown in FIG. 8 can be mentioned. In the system shown in FIG. 8(A), a variable phase shifter 44 is connected to each oscillator 38, and a coaxial converter 32 is connected to each of the phase shifters 4. 32 supplies microwaves to each antenna 30. The system shown in FIG. 8(B) consists of the configuration shown in FIG. When microwaves are supplied to each antenna 30, there are advantages such as being able to supply stable and large output to each antenna 30 and easily controlling the phase of the microwave supplied to each antenna 3o. Although the present invention has been specifically described, the present invention is not limited to that shown in the above embodiment.For example, in the above embodiment, the antenna is made of brass and has a cylindrical shape, but the present invention is not limited to this. The material may be a good conductor, and it is even better if the material does not cause a decrease in conductivity due to surface oxidation or corrosion.The material may also have a variety of shapes, such as an elliptical cross-sectional shape, a sector shape, a vibrator shape, etc. In addition, when surface treating a substrate, it can be performed while rotating the substrate.Also, magnets may be placed around the circular waveguide so as to satisfy the conditions for electron cyclotron resonance. The number of antennas is not limited to four, but can be any number as long as there are a few.For example, using two antennas, the TM++ mode shown in FIG. It is also possible to form an electromagnetic field distribution.Furthermore, as a method of propagating microwaves to multiple antennas, it is also possible to propagate microwaves using a rectangular waveguide rather than a single oscillator. It may also be performed via a rectangular waveguide or a coaxial cable.Furthermore, although only CVD has been described in the embodiment, the present invention can also be applied to plasma etching and the like.

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

第1図は、本発明による一実施例のマイクロ波プラズマ
CVD装置の要部を示す概略構成図、第2図は、上記装
置に設置されているアンテナの配置を示す説明図、 第3図は、上記装置のマイクロ波供給システムを示すブ
ロック図、 第4図は、上記装置により合成したダイヤモンドの膜厚
分布を示す線図、 第5図は、従来のマイクロ波プラズマCVD装置の要部
を示す、上記第1図相当図、 第6図は、上記従来装置により合成したダイヤモンド膜
厚分布を示す線図、 第7図及び第8図は、マイクロ波供給システムの変形例
を示すブロック図、 第9図は、従来のマイクロ波プラズマCVD装置の要部
を示す概略説明図、 !10図及び@11図は、従来のアンテナ式マイクロ波
プラズマCVD装置を示す概略構成図、第12図は、電
磁界分布のモードを示す説明図である。 10・・・反応容器、 12・・・基体ホルダ、 14・・・矩形導波管、 16・・・円形導波管、 18.30・・・アンテナ、 26.38・・・発振器、 P・・・プラズマ、 S・・・基板。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the main parts of a microwave plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the arrangement of an antenna installed in the apparatus, and FIG. , a block diagram showing the microwave supply system of the above device, FIG. 4 is a diagram showing the film thickness distribution of diamond synthesized by the above device, and FIG. 5 shows the main parts of the conventional microwave plasma CVD device. , a diagram corresponding to FIG. 1 above, FIG. 6 is a diagram showing the diamond film thickness distribution synthesized by the above-mentioned conventional apparatus, FIGS. 7 and 8 are block diagrams showing modified examples of the microwave supply system, Figure 9 is a schematic explanatory diagram showing the main parts of a conventional microwave plasma CVD apparatus. 10 and @11 are schematic configuration diagrams showing a conventional antenna type microwave plasma CVD apparatus, and FIG. 12 is an explanatory diagram showing modes of electromagnetic field distribution. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Reaction container, 12... Substrate holder, 14... Rectangular waveguide, 16... Circular waveguide, 18.30... Antenna, 26.38... Oscillator, P. ...Plasma, S...Substrate.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) アンテナを介して反応容器内へマイクロ波を伝
搬させてプラズマ形成を行うマイクロ波プラズマ表面処
理方法において、 独立した複数のアンテナを設置し、該アンテナのそれぞ
れにマイクロ波を供給することを特徴とするマイクロ波
プラズマ表面処理方法。
(1) In a microwave plasma surface treatment method in which plasma is formed by propagating microwaves into a reaction vessel via an antenna, a plurality of independent antennas are installed and microwaves are supplied to each of the antennas. Characteristic microwave plasma surface treatment method.
(2) アンテナを介して反応容器内へマイクロ波を伝
搬させてプラズマ形成を行うマイクロ波プラズマ表面処
理装置において、 反応容器内にマイクロ波を伝搬できる位置に設置された
独立した複数のアンテナと、 1以上のマイクロ波発振手段と、 該マイクロ波発振手段から前記複数のアンテナへ供給す
るマイクロ波の位相を制御する位相制御手段とを備え、 少なくとも1つのマイクロ波発振手段から発振したマイ
クロ波を、上記位相制御手段により上記個々のアンテナ
に対して独立に位相を制御して供給可能になされている
ことを特徴とするマイクロ波プラズマ表面処理装置。
(2) In a microwave plasma surface treatment device that forms plasma by propagating microwaves into a reaction vessel via an antenna, a plurality of independent antennas installed at positions where microwaves can be propagated within the reaction vessel; comprising one or more microwave oscillation means, and a phase control means for controlling the phase of microwaves supplied from the microwave oscillation means to the plurality of antennas, the microwave oscillated from the at least one microwave oscillation means; A microwave plasma surface treatment apparatus characterized in that the phase control means can independently control and supply a phase to each of the antennas.
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