JPH05345990A - Microwave discharge reaction device - Google Patents

Microwave discharge reaction device

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JPH05345990A
JPH05345990A JP3217361A JP21736191A JPH05345990A JP H05345990 A JPH05345990 A JP H05345990A JP 3217361 A JP3217361 A JP 3217361A JP 21736191 A JP21736191 A JP 21736191A JP H05345990 A JPH05345990 A JP H05345990A
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electrode
electrodes
magnetic
substrate
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Kei Ikeda
圭 池田
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Abstract

PURPOSE:To additionally reduce the size of the device using flat planar electrodes in a vacuum vessel and to improve the treating capacity thereof by constituting these electrodes as a pair facing each other and symmetrically setting the positional relation of the magnetic poles of the magnetic circuits thereof. CONSTITUTION:Two plasma generating mechanisms 2, 3 constituted by combining the flat planar electrodes 7 to which microwaves are supplied through coaxial lines 9 and which have slits and the magnetic circuits 10 which consist of plural cylindrical permanent magnets are so provided that the respective electrodes 7 face each other apart a spacing. A substrate holding mechanism 14 is provided between the respective electrodes 7 and substrates 16, 17 are mounted on the front and rear surfaces of this substrate holder 15. The magnetic poles of the magnetic circuits 10 are so disposed that the magnetic poles facing each other are the same poles. Consequently, the magnetic fields by the respective magnetic poles are zero between the electrodes 7 and 7 and the spacing required for uniformizing the plasma is narrowed. The treatment of the substrates with the uniform and high-density plasma is possible and the treating speed is increased. Since the provision of two sheets of the substrates is possible, the treating capacity is increased.

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
に係り、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、表面改質装置等に応用するの
に好適なマイクロ波放電反応装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave discharge reactor, and more particularly to a microwave discharge reactor suitable for application to 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、例えば特開昭55−141729
号公報に開示されるECR(電子サイクロトロン共鳴)
装置のように、マイクロ波領域の電磁波を利用した放電
反応装置には各種のものが提案されている。一般に、こ
の種の放電反応装置で放電室内に効率よくプラズマを発
生させるには、利用するマイクロ波の周波数に対して放
電室が共振器として作用するように、当該放電室を設計
する必要がある。従って放電室の大きさはマイクロ波の
波長(よく用いられる2.45GHz のマイクロ波では約
12cm)によって決定される寸法上の制約があり、放電
室を単純に大きくするだけでは高次モードの定在波の発
生等によりプラズマが不均一になり、面積の大きい基板
を均一性よく処理することは不可能であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, JP-A-55-141729.
ECR (Electron Cyclotron Resonance) disclosed in Japanese Patent Publication
Various devices have been proposed as discharge reaction devices that utilize electromagnetic waves in the microwave range, such as devices. Generally, in order to efficiently generate plasma in the discharge chamber with this type of discharge reaction device, it is necessary to design the discharge chamber so that the discharge chamber acts as a resonator for the frequency of the microwave used. .. Therefore, the size of the discharge chamber is limited by the microwave wavelength (about 12 cm for 2.45 GHz microwave, which is often used), and the size of the discharge chamber cannot be determined by simply increasing the size of the discharge chamber. The plasma becomes non-uniform due to the generation of standing waves, etc., and it has been impossible to uniformly process a large-area substrate.

【0003】一方、被処理基板の寸法は近年ますます大
きくなり、2.45GHz のマイクロ波の波長の数倍程度
の大きさを有する基板を、均一性よく処理する必要が生
じている。また従来の放電反応装置では、一般に導波管
を用いてマイクロ波を放電室に導入する構造を採用して
いる。導波管は、使用する周波数領域によってその大き
さが決まっているため、装置設計における寸法上の制約
が大きく、またマイクロ波導入用窓の信頼性も充分とは
いえなかった。
On the other hand, the size of the substrate to be processed has become larger and larger in recent years, and it becomes necessary to uniformly process a substrate having a size of several times the wavelength of the microwave of 2.45 GHz. Further, the conventional discharge reaction device generally employs a structure in which a microwave is introduced into the discharge chamber by using a waveguide. Since the size of the waveguide is determined depending on the frequency region used, there are large dimensional restrictions in the device design, and the reliability of the microwave introduction window was not sufficient.

【0004】これに対して、マイクロ波の導入に同軸管
を用い、多数のスリットを有する円筒状の電極をマイク
ロ波放射用のアンテナとして用いて、大面積の処理を可
能とすることを目指した装置の開発も行なわれている。
本装置は例えばA.Yonesu etal. Production of a larg
e-diameter uniform ECR plasma with a Lisitanocoil"
Jpn.J.Appl.Phys.,27(1988)L1746.)に記載される。ま
た特開平1−159397号公報に開示されるように、
多数のスリットを有する平板状の電極をアンテナとして
用いることで、大面積を均一に処理することも試みられ
ている。
On the other hand, a coaxial tube was used to introduce microwaves, and a cylindrical electrode having a large number of slits was used as an antenna for microwave radiation to achieve large-area processing. The device is also being developed.
This device is, for example, A. Yonesu et al. Production of a larg
e-diameter uniform ECR plasma with a Lisitanocoil "
Jpn.J.Appl.Phys., 27 (1988) L1746.). Further, as disclosed in JP-A-1-159397,
It has also been attempted to uniformly process a large area by using a plate-shaped electrode having a large number of slits as an antenna.

【0005】ところで、前記多数のスリットを有する円
筒を電極として大面積にわたって均一性の良好なプラズ
マを発生させるには、前記円筒内に全域にわたってEC
R条件、すなわち2.45GHz のマイクロ波に対しては
磁束密度が875ガウスの磁場をスリットと平行方向に
発生させる必要がある。例えば直径300mmの基板を均
一性よく処理するには、前記のA.Yonesu et al.の文献
によれば、内径400mmの円筒電極を用いる必要があ
る。このような大きな電極の内部に875ガウスの磁場
を均一性よく発生させるには、巨大な空芯コイルが必要
であり、このことが前記円筒電極を用いた放電反応装置
を実用化するに当たって大きな障害となっていた。
By the way, in order to generate a plasma with good uniformity over a large area by using the cylinder having a large number of slits as an electrode, the EC in the whole area of the cylinder is EC.
For the R condition, that is, for microwaves of 2.45 GHz, it is necessary to generate a magnetic field with a magnetic flux density of 875 Gauss in the direction parallel to the slit. For example, in order to process a substrate having a diameter of 300 mm with good uniformity, A. Yonesu et al. According to the above document, it is necessary to use a cylindrical electrode having an inner diameter of 400 mm. In order to generate a magnetic field of 875 Gauss in such a large electrode with good uniformity, a huge air-core coil is required, which is a major obstacle to practical use of the discharge reaction device using the cylindrical electrode. It was.

【0006】また前記特開平1−159397号公報に
開示される多数のスリットを有する平板状の電極をアン
テナとして用いる放電反応装置においても、前記電極と
垂直方向の磁場を発生させるためにやはり大きな空芯コ
イルが必要であり、かかる空芯コイルを使用しない従来
の構成ではプラズマの生成効率も良好とはいえなかっ
た。
Further, in the discharge reaction device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-159397, which uses a flat plate-shaped electrode having a large number of slits as an antenna, a large space is required to generate a magnetic field in a direction perpendicular to the electrode. A core coil is required, and the plasma generation efficiency cannot be said to be good in the conventional configuration that does not use such an air core coil.

【0007】更に前述した3種類の従来装置に共通する
欠点としては、プラズマを発生させるために用いられて
いる磁場が被処理基板が設置される領域まで連続してい
るため、プラズマ発生領域における磁場条件、定在波に
よるプラズマ密度の不均一性がそのまま被処理基板上で
のイオン電流密度の分布に反映されてしまい、均一な処
理を行う上で障害となっている点である。また被処理基
板に入射するイオンの軌道が磁場の方向に沿うため、特
にイオンによる反応性を利用したドライエッチングによ
り微細加工を行う場合には、被処理基板上の全面にわた
って、磁束密度の均一性を良好とする必要があるのみな
らず、磁場の方向が同じく被処理基板上の全面にわたっ
て垂直になるようなコイルの配置を行う必要がある。こ
の状態を実現するには一般に単一の空芯コイルでは不可
能であり、マイクロ磁放電反応装置の構成は非常に複雑
なものとなる。最近提案されている、ECR条件領域近
傍でのプラズマを利用する放電反応装置( S.Samukawa
et al. “Extremely high-selective electron cyclot
ron resonance plasma etching for phosphorus-doped
polycrystaline silicon.”Appl.Phys.Lett.57(1990)4
03.)においても、上記の問題点は本質的には解決されて
いない。
Further, as a drawback common to the above-mentioned three types of conventional devices, since the magnetic field used for generating plasma is continuous up to the region where the substrate to be processed is installed, the magnetic field in the plasma generating region is large. The non-uniformity of the plasma density due to the conditions and standing waves is directly reflected in the distribution of the ion current density on the substrate to be processed, which is an obstacle to performing uniform processing. In addition, since the trajectories of the ions incident on the substrate to be processed are along the direction of the magnetic field, the uniformity of the magnetic flux density is uniform over the entire surface of the substrate to be processed, especially when performing fine processing by dry etching utilizing the reactivity of ions. It is necessary to arrange the coils so that the direction of the magnetic field is also vertical over the entire surface of the substrate to be processed. In order to realize this state, it is generally impossible with a single air-core coil, and the structure of the micro magnetic discharge reactor becomes very complicated. A recently proposed discharge reactor using plasma near the ECR condition region (S. Samukawa
et al. “Extremely high-selective electron cyclot
ron resonance plasma etching for phosphorus-doped
polycrystaline silicon. ”Appl.Phys.Lett.57 (1990) 4
Even in 03.), the above problems have not been essentially solved.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記の各問題を解決す
べく、本出願人は、先に、かかる問題を解決するマイク
ロ波放電反応室を出願した(特願平2−400904
号、平成2年12月7日出願)。このマイクロ波放電反
応装置は、巨大な空芯コイルを必要とせず、当該コイル
が不要であるという意味で、簡単な構成で小形且つ安価
に作製することができ、また均一性の良好なプラズマを
生成し、且つその生成効率も良好であり、大きな面積を
有する基板に対して均一な処理を行うことのでき、すこ
ぶる実用性の高いものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve each of the above problems, the present applicant previously applied for a microwave discharge reaction chamber that solves these problems (Japanese Patent Application No. 2-400904).
No., filed on December 7, 1990). This microwave discharge reactor does not require a huge air-core coil and does not require the coil, so that it can be manufactured in a small size and at a low cost with a simple structure, and a plasma with good uniformity can be obtained. Since it is generated and the generation efficiency is good, a substrate having a large area can be uniformly processed, which is extremely practical.

【0009】ところで、基板処理の微細化が進む一方
で、最近では製造コストの生産経費に占める割合は更に
増す傾向にあり、一層、小形且つコンパクトで、多くの
処理基板をより速く処理でき、且つ製造コストが低く抑
えられた製造装置が求められている。
By the way, while the substrate processing is becoming finer, recently, the ratio of the manufacturing cost to the production cost tends to further increase, and it is smaller and more compact, and more substrates can be processed faster. There is a demand for a manufacturing apparatus whose manufacturing cost is kept low.

【0010】そこで、上記の要求を勘案して、本出願人
が提案した前記マイクロ波放電反応装置の更なる改良が
求められる。
Therefore, in consideration of the above requirements, further improvement of the microwave discharge reactor proposed by the present applicant is required.

【0011】本発明の目的は、基板の処理能力が高く、
低コストで製造でき、小形且つコンパクトであるマイク
ロ波放電反応装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to have a high substrate throughput.
An object of the present invention is to provide a microwave discharge reactor which can be manufactured at low cost and which is small and compact.

【0012】[0012]

【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、内部を減圧状態に保持する機構とガス
を導入する機構を備える真空容器と、同軸線路により供
給されたマイクロ波を真空容器内に放射する所定の長さ
と幅のスリットを少なくとも1本有する平板状の電極
と、電極と中心を共有する同心円状の位置であって、そ
の磁場方向が電極と垂直になるように電極の近傍位置に
配置され、スリットの長さ方向と同じ方向の磁場を発生
する複数のリング状の磁場発生手段とを備え、電極と磁
場発生手段との組合せでプラズマ発生機構を構成し、2
つのプラズマ発生機構を1組として少なくとも1組のプ
ラズマ発生機構を、それぞれの前記電極を互いに対向す
るように配設し、各電極の中間に基板保持機構が配設さ
れ、電極のそれぞれに対向する基板保持機構の各面に基
板が保持され、各面の周囲空間にプラズマが生成される
ように構成される。
A microwave discharge reactor according to the present invention comprises a vacuum container having a mechanism for holding the inside in a depressurized state and a mechanism for introducing gas, and a microwave supplied by a coaxial line for vacuuming. A flat plate-shaped electrode having at least one slit having a predetermined length and width radiating into the container, and a concentric position sharing a center with the electrode, and the magnetic field direction of the electrode is perpendicular to the electrode. A plurality of ring-shaped magnetic field generating means that generate magnetic fields in the same direction as the length direction of the slit are arranged in the vicinity, and a plasma generating mechanism is configured by combining the electrodes and the magnetic field generating means.
At least one set of plasma generating mechanisms is arranged so that one electrode is opposed to each other, and a substrate holding mechanism is disposed in the middle of each electrode so as to face each of the electrodes. The substrate is held on each surface of the substrate holding mechanism, and plasma is generated in the space around each surface.

【0013】また前記構成において、好ましくは、プラ
ズマ発生機構のそれぞれの磁場発生手段は、互いに対向
する磁極を有し、対向する磁極は同極であることを特徴
とする。
In the above structure, preferably, the magnetic field generating means of the plasma generating mechanism have magnetic poles facing each other, and the magnetic poles facing each other have the same pole.

【0014】[0014]

【作用】本発明によるマイクロ波放電反応装置では、本
出願人が先に提案した装置に比較し、平板状の電極を2
つ設け、且つこれらの電極を対向して配設すると共に、
各電極に対応させてプラズマ発生機構を構成する。また
対向して配置される2つの平板状電極は、所定の間隔を
あけて配置され、且つそれぞれの電極に備えられる磁場
発生手段、すなわち磁気回路は、磁極の位置関係が対称
的になるように配置される。この結果、対向させられた
各磁極による磁場は、対向する磁石がないときよりもそ
の強度の減衰の仕方が大きくなり、2つの電極の中間で
零になる。従って、プラズマが均一になるに要する距離
を短くすることができ、電極と基板との間隔が狭い場合
にも、均一で且つ密度の高いプラズマによる基板処理を
行うことができる。そのため、基板処理速度が高速化さ
れる。更に、各電極に対応して2枚の基板を基板保持機
構に装備できるため、基板処理能力が高められる。
In the microwave discharge reactor according to the present invention, a flat plate electrode is used in comparison with the device previously proposed by the applicant.
And the electrodes are arranged to face each other,
A plasma generating mechanism is configured corresponding to each electrode. Further, the two flat plate-shaped electrodes arranged to face each other are arranged at a predetermined interval, and the magnetic field generating means provided in each electrode, that is, the magnetic circuit, has a symmetrical magnetic pole positional relationship. Will be placed. As a result, the magnetic field generated by the opposed magnetic poles has a greater strength attenuation method than when there is no opposed magnet, and becomes zero in the middle of the two electrodes. Therefore, the distance required for the plasma to be uniform can be shortened, and even if the distance between the electrode and the substrate is narrow, it is possible to perform the substrate treatment with the uniform and high-density plasma. Therefore, the substrate processing speed is increased. Further, since the substrate holding mechanism can be equipped with two substrates corresponding to the respective electrodes, the substrate processing capability is enhanced.

【0015】[0015]

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図1は、本発明によるマイクロ波放電反応
装置の一実施例を示す内部構成図である。1は、マイク
ロ波放電反応室として使用される真空容器で、真空容器
1は実際には断面で示される。真空容器1の図中上壁部
と下壁部には、プラズマ発生機構2,3が設置される。
また真空容器の1の図中左側壁部の側には、真空容器1
の内部を所要の減圧状態にする排気系4が設置され、右
側壁部の側にはバルブ5を介して反応性ガス導入機構6
が設置される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an internal configuration diagram showing an embodiment of a microwave discharge reaction device according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a vacuum container used as a microwave discharge reaction chamber, and the vacuum container 1 is actually shown in cross section. Plasma generation mechanisms 2 and 3 are installed on the upper wall portion and the lower wall portion of the vacuum container 1 in the figure.
Further, the vacuum container 1 is provided on the left side wall side of the vacuum container 1 in the figure.
An exhaust system 4 is installed to bring the inside of the chamber into a required decompressed state, and a reactive gas introduction mechanism 6 is provided through a valve 5 on the right wall side.
Is installed.

【0016】上記プラズマ発生機構2,3は、基本的に
同一の要素により構成される。図2は、各プラズマ発生
機構の電極部分の正面図を示す。各プラズマ発生機構に
おいて、7は金属等の導電性部材でつくられた平板にス
リット8を加工して作製された電極である。電極7の全
体形状は、平板状で且つ例えば円形形状を有する。電極
7は、スリット8を挟んだ位置にある外部電極7aと内
部電極7bからなる。実際上、外部電極7aと内部電極
7bは1枚の金属板から作製される。スリット8は、そ
の形態上、次の3つの部分に分けられる。1つは円形の
電極7の中心部から半径方向に放射状に伸びたスリット
部分8aであり、他の1つは放射状のスリット部分8a
をつなぐ2種類の円周方向のスリット部分、すなわち放
射状スリット部分8aを電極中心寄りの小さい半径でつ
なぐスリット部分8bと、電極周辺寄りの大きい半径で
つなぐスリット部分8cである。本実施例においてスリ
ット8は、外部電極7aと内部電極7bを組み合わせた
ときに形成される均一な所定幅を有する隙間である。図
1中、外部電極7aと内部電極7bの組付けるための部
材の図示は省略されている。スリット8の幅は、実際上
は実験によって最適値に決定するものであるが、マイク
ロ波の波長と比べて充分に短くする必要がある。スリッ
ト2の長さも実験に基づき最適値に定められる。上記の
スリット8の形状パターンは一例であって、これに限定
されるものではない。上記において、2つのプラズマ発
生機構の各平板状電極7は、所定の間隔で、平行に対向
するように配置される。
The plasma generating mechanisms 2 and 3 are basically composed of the same elements. FIG. 2 shows a front view of the electrode portion of each plasma generation mechanism. In each plasma generation mechanism, 7 is an electrode made by processing a slit 8 on a flat plate made of a conductive member such as metal. The overall shape of the electrode 7 is flat and has, for example, a circular shape. The electrode 7 is composed of an external electrode 7a and an internal electrode 7b which are located at a position sandwiching the slit 8. In practice, the external electrode 7a and the internal electrode 7b are made of a single metal plate. Due to its shape, the slit 8 is divided into the following three parts. One is a slit portion 8a radially extending from the center of the circular electrode 7 in the radial direction, and the other is a radial slit portion 8a.
There are two kinds of circumferential slit portions connecting the two, that is, a slit portion 8b connecting the radial slit portions 8a with a small radius near the electrode center and a slit portion 8c connecting with a large radius near the electrode periphery. In this embodiment, the slit 8 is a gap having a uniform predetermined width formed when the external electrode 7a and the internal electrode 7b are combined. In FIG. 1, illustration of members for assembling the external electrodes 7a and the internal electrodes 7b is omitted. The width of the slit 8 is practically determined to be an optimum value, but it is necessary to make it sufficiently shorter than the wavelength of the microwave. The length of the slit 2 is also set to an optimum value based on experiments. The shape pattern of the slit 8 described above is an example, and is not limited to this. In the above, the flat plate-shaped electrodes 7 of the two plasma generating mechanisms are arranged so as to face each other in parallel at a predetermined interval.

【0017】平板状の電極7へのマイクロ波の供給に
は、同軸線路9を用いる。同軸線路9では、内部電極7
bの中心に中心導体9Aが接続され、外部電極7bをア
ースすることにより給電が行われる。10は、筒形状
(リング形状を含む)をした複数の永久磁石からなる磁
気回路である。磁気回路10は、電極7におけるマイク
ロ波が供給される部分に対して若干の距離を離して配置
され、図示例では同軸線路9の外部導体9Bを介してア
ース電位に保持された導電性平板11の一方の面に固定
される。筒形状の複数の永久磁石はそれぞれ径が異な
り、且つ同心円的に配置される。また永久磁石のそれぞ
れにおけるN極及びS極の位置は交互に反転させてい
る。なお、図1に示された構成は概念的なものであり、
具体的な同軸線路9の結合構造や磁気回路10の取付け
構造については、既知の任意な構造を採用することがで
きるものとする。プラズマ発生機構2,3の各磁気回路
10における磁極の配置は、対向する磁極同士で同じ極
になるように配設されている。12は、電極7に対して
電力を供給するマイクロ波電力供給機構である。また1
3は中心導体9Aと外部導体9Bとの間に配設された、
真空容器1内の真空度を保持するための絶縁物である。
A coaxial line 9 is used to supply the microwave to the plate-shaped electrode 7. In the coaxial line 9, the internal electrode 7
A central conductor 9A is connected to the center of b, and power is supplied by grounding the external electrode 7b. Reference numeral 10 is a magnetic circuit including a plurality of cylindrical (including ring-shaped) permanent magnets. The magnetic circuit 10 is arranged at a slight distance from the portion of the electrode 7 to which the microwave is supplied, and in the illustrated example, the conductive flat plate 11 is held at the ground potential via the outer conductor 9B of the coaxial line 9. Fixed on one side. The cylindrical permanent magnets have different diameters and are arranged concentrically. Further, the positions of the N pole and the S pole in each of the permanent magnets are alternately inverted. Note that the configuration shown in FIG. 1 is conceptual,
As for the specific coupling structure of the coaxial line 9 and the mounting structure of the magnetic circuit 10, any known structure can be adopted. The magnetic poles in each magnetic circuit 10 of the plasma generating mechanisms 2 and 3 are arranged so that the facing magnetic poles have the same pole. Reference numeral 12 is a microwave power supply mechanism that supplies power to the electrode 7. Again 1
3 is disposed between the central conductor 9A and the outer conductor 9B,
It is an insulator for maintaining the degree of vacuum in the vacuum container 1.

【0018】上記の如く構成されるプラズマ発生機構
2,3は、対称的な構造を有するように配置される。
The plasma generating mechanisms 2 and 3 configured as described above are arranged so as to have a symmetrical structure.

【0019】上記マイクロ波放電反応装置を動作させる
ためには、真空容器1の内部を、排気系4により所要の
真空状態にした後に、反応性ガス導入機構6からバルブ
5を通じて所定のガスを真空容器1内に導入する。次い
で、ガス流量と排気系4による排気速度とを適宜に調整
して所定のガス圧力を得る。このときのガス圧力は通常
10-2〜10-6Pa程度とすることが望ましい。このような条
件の下で真空容器1内でマイクロ波放電を発生させる。
アイソレータ、パワーモニタ、チューナ等のマイクロ波
回路素子を含むマイクロ波電力供給機構12から同軸線
路9を通して電極7にマイクロ波を供給する。同軸線路
9の外部導体9Bは真空容器1の上壁部を真空封止状態
を保持したまま貫通し、電極7の近傍まで延設される。
In order to operate the above-mentioned microwave discharge reactor, the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated to a desired vacuum state by the exhaust system 4, and then a predetermined gas is evacuated from the reactive gas introducing mechanism 6 through the valve 5. It is introduced into the container 1. Next, the gas flow rate and the exhaust speed of the exhaust system 4 are appropriately adjusted to obtain a predetermined gas pressure. The gas pressure at this time is usually
It is desirable that the pressure is about 10 -2 to 10 -6 Pa. Under such conditions, microwave discharge is generated in the vacuum container 1.
A microwave is supplied from the microwave power supply mechanism 12 including a microwave circuit element such as an isolator, a power monitor and a tuner to the electrode 7 through the coaxial line 9. The outer conductor 9B of the coaxial line 9 penetrates the upper wall portion of the vacuum container 1 while maintaining the vacuum sealed state, and extends to the vicinity of the electrode 7.

【0020】以上の構成及び作用により、マイクロ波は
同軸線路9を経由して電極7に供給され、スリット8の
作用によって真空容器1の内部空間に放射され、強力な
振動電場が発生する。真空容器1内に導入された反応性
ガスは、この電場により加速された電子により電離さ
れ、プラズマ状態となる。このプラズマ中の電子は電場
の磁場との相互作用により共鳴的に加熱され(ECR作
用による加熱)、他の中性粒子を次々と電離して、高密
度のプラズマを発生させる。このプラズマを用いて放電
反応が行われる。
With the above configuration and operation, the microwave is supplied to the electrode 7 via the coaxial line 9 and is radiated into the internal space of the vacuum container 1 by the action of the slit 8 to generate a strong vibration electric field. The reactive gas introduced into the vacuum container 1 is ionized by the electrons accelerated by this electric field and becomes a plasma state. The electrons in the plasma are heated resonantly by the interaction of the electric field with the magnetic field (heating by the ECR action), ionize other neutral particles one after another, and generate high-density plasma. A discharge reaction is performed using this plasma.

【0021】プラズマ発生機構2,3の間の中間位置に
は基板保持機構14が配置される。基板保持機構14
は、基板ホルダ15を有する。基板ホルダ15の図中上
面及び下面は、それぞれ、プラズマ発生機構2,3の各
電極7に対向している。そして基板ホルダ15の上面及
び下面には、それぞれ基板16,17が取付けられる。
基板ホルダ15には、外部の電源18から給電が行われ
る。なお、基板保持機構14は、基板16及び基板17
の脱着の際に、両電極7の間に設置される時には真空容
器1をシールできるようにゲートバルブを兼ねた構造を
有していることが望ましい。この場合、図示しないロー
ドロック室において真空中で基板の脱着、交換が可能と
なり、真空容器1を常時真空に保つことができる。
A substrate holding mechanism 14 is arranged at an intermediate position between the plasma generating mechanisms 2 and 3. Substrate holding mechanism 14
Has a substrate holder 15. The upper surface and the lower surface of the substrate holder 15 in the figure respectively face the respective electrodes 7 of the plasma generating mechanisms 2 and 3. The substrates 16 and 17 are attached to the upper surface and the lower surface of the substrate holder 15, respectively.
Power is supplied to the substrate holder 15 from an external power supply 18. The substrate holding mechanism 14 includes a substrate 16 and a substrate 17.
It is desirable to have a structure that also serves as a gate valve so that the vacuum container 1 can be sealed when it is installed between both electrodes 7 during the desorption. In this case, the substrate can be attached / detached and exchanged in a load lock chamber (not shown) in a vacuum, and the vacuum container 1 can be constantly kept in a vacuum.

【0022】前記構成によれば、対向する電極7,7を
配設し、且つ基板ホルダ15の両側面に基板16,17
を保持することにより、基板を一度に2枚処理すること
ができる。またプラズマ発生機構2,3の各磁気回路1
0の配置が、対称的になっているため、それぞれの基板
の前面空間での放電空間における磁場強度の減衰の仕方
が速くなることから、自由に拡散するプラズマが均一に
なるのに要する各電極からの距離が短くなる。その結
果、それぞれの基板と電極の間隔を狭くしても、基板1
6,17の前面空間に高密度且つ均一性のよいプラズマ
を生成することができる。従って、基板処理時間を短縮
することができる。更に、電極と基板との間隔を狭くで
きることにより、マイクロ波放電反応装置の装置全体の
大きさを、小形且つコンパクトで、安価に作製すること
ができる。
According to the above construction, the electrodes 7 and 7 facing each other are arranged, and the substrates 16 and 17 are provided on both side surfaces of the substrate holder 15.
By holding, it is possible to process two substrates at a time. Also, each magnetic circuit 1 of the plasma generating mechanisms 2 and 3
Since the arrangement of 0's is symmetrical, the magnetic field strength in the discharge space in the front space of each substrate decays quickly, so that each electrode required to make the plasma that diffuses freely becomes uniform. Distance from. As a result, even if the distance between each substrate and the electrode is narrowed, the substrate 1
Plasma with high density and good uniformity can be generated in the front spaces 6 and 17. Therefore, the substrate processing time can be shortened. Furthermore, since the distance between the electrode and the substrate can be narrowed, the size of the entire microwave discharge reactor can be made small, compact, and inexpensive.

【0023】また前記実施例において、マイクロ波の供
給方法として、マイクロ波電力供給機構を1つとし、供
給ラインを2つに分岐することにより、1つのコントロ
ーラで、2つの電極にマイクロ波を同時に給電すること
もできる。更に、前記実施例では、2つのプラズマ発生
機構2,3を1組としこの1組のプラズマ発生機構を所
定の配置関係にて設けたが、真空容器の大きさや装置の
構成に応じて任意の組数のプラズマ発生機構を設けるこ
とができる。
In the above embodiment, as a microwave supply method, one microwave power supply mechanism is used and the supply line is branched into two, so that one controller simultaneously supplies the microwaves to the two electrodes. It can also be powered. Further, in the above-mentioned embodiment, the two plasma generating mechanisms 2 and 3 are set as one set, and the one set of plasma generating mechanisms is provided in a predetermined arrangement relationship, but it is optional depending on the size of the vacuum container and the configuration of the apparatus. A set of plasma generation mechanisms can be provided.

【0024】[0024]

【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、1つの放電反応室に2つのプラズマ発生機構を
設け、2つの基板を同時に処理するようにしたため、成
膜処理能力を高めることができる。またプラズマを生成
する電極を対称的に配置したため、狭い間隔でプラズマ
密度の高い、且つ均一性のよい基板処理を行うことがで
きる。従って、小形で且つコンパクト、安価な装置を製
作することができ、加えて大きな面積の基板を効率よ処
理することができ、非常に実用性の高いものである。
As is apparent from the above description, according to the present invention, two plasma generating mechanisms are provided in one discharge reaction chamber to process two substrates at the same time. Can be increased. Further, since the electrodes for generating plasma are symmetrically arranged, it is possible to perform the substrate processing with high plasma density and good uniformity at narrow intervals. Therefore, a small, compact, and inexpensive device can be manufactured, and a substrate having a large area can be efficiently processed, which is very practical.

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

【図1】本発明に係るマイクロ波放電反応装置の内部構
成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an internal configuration of a microwave discharge reaction device according to the present invention.

【図2】平板状電極の一例を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing an example of a flat electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空容器 2,3 プラズマ発生機構 4 排気系 7 平板状電極 9 同軸線路 10 磁気回路 12 マイクロ波電力供給機構 14 基板保持機構 15 基板ホルダ 16,17 基板 1 Vacuum Container 2, 3 Plasma Generation Mechanism 4 Exhaust System 7 Plate Electrode 9 Coaxial Line 10 Magnetic Circuit 12 Microwave Power Supply Mechanism 14 Substrate Holding Mechanism 15 Substrate Holder 16, 17 Substrate

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年11月6日[Submission date] November 6, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図2】 [Fig. 2]

【図1】 [Figure 1]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/31 C H05H 1/46 9014−2G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI Technical display location H01L 21/31 C H05H 1/46 9014-2G

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部を減圧状態に保持する機構とガスを
導入する機構を備える真空容器と、同軸線路により供給
されたマイクロ波を前記真空容器内に放射する所定の長
さと幅のスリットを少なくとも1本有する平板状電極
と、前記電極と中心を共有する同心円状の位置であっ
て、その磁場方向が前記電極の面に対し垂直になるよう
に前記電極の近傍位置に配置され、前記スリットの長さ
方向と同じ方向の磁場を発生する複数の筒状の磁場発生
手段とを備え、前記電極と前記磁場発生手段との組合せ
でプラズマ発生機構を構成し、2つの前記プラズマ発生
機構を1組として少なくとも1組のプラズマ発生機構
を、それぞれの前記電極が互いに対向するように配設
し、前記各電極の中間に基板保持機構が配設され、前記
電極のそれぞれに対向する前記基板保持機構の各面に基
板が保持され、前記各面の周囲空間にプラズマが生成さ
れることを特徴とするマイクロ波放電反応装置。
1. A vacuum container provided with a mechanism for maintaining a reduced pressure inside and a mechanism for introducing gas, and a slit having a predetermined length and width for radiating a microwave supplied by a coaxial line into the vacuum container. One plate-shaped electrode and a concentric position sharing the center with the electrode, the magnetic field direction being arranged in the vicinity of the electrode so as to be perpendicular to the surface of the electrode, A plurality of cylindrical magnetic field generating means for generating a magnetic field in the same direction as the length direction is provided, and a plasma generating mechanism is configured by a combination of the electrodes and the magnetic field generating means, and two plasma generating mechanisms are set as one set. As at least one set of plasma generating mechanisms are arranged so that the respective electrodes face each other, and a substrate holding mechanism is arranged in the middle of the respective electrodes, before facing the respective electrodes. A microwave discharge reaction device, wherein a substrate is held on each surface of the substrate holding mechanism, and plasma is generated in a space surrounding each surface.
【請求項2】 請求項1記載のマイクロ波放電反応装置
において、前記プラズマ発生機構のそれぞれの前記磁場
発生手段は、互いに対向する磁極を有し、対向する磁極
は同極であることを特徴とするマイクロ波放電反応装
置。
2. The microwave discharge reaction device according to claim 1, wherein each of the magnetic field generating means of the plasma generation mechanism has magnetic poles facing each other, and the magnetic poles facing each other have the same magnetic pole. Microwave discharge reactor.
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