JPH07135094A - マイクロ波誘導プラズマへの原料供給方法及び装置 - Google Patents
マイクロ波誘導プラズマへの原料供給方法及び装置Info
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- JPH07135094A JPH07135094A JP5282245A JP28224593A JPH07135094A JP H07135094 A JPH07135094 A JP H07135094A JP 5282245 A JP5282245 A JP 5282245A JP 28224593 A JP28224593 A JP 28224593A JP H07135094 A JPH07135094 A JP H07135094A
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- JP
- Japan
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- microwave
- discharge
- raw material
- coaxial waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロ波放電装置において、種々の圧力、
温度条件で放電プラズマ中の原料となる分子のエネルギ
ー状態を空間的に制御し、効率の良い反応条件を設定す
ることができるマイクロ波誘導プラズマへの原料供給方
法及び装置を提供することを目的とする。 【構成】 マイクロ波放電が発生している空間に同軸導
波管を形成する内導体４の内部に原料ガス１１を通すこ
とによって放電プラズマ中に原料を供給し、また、必要
に応じ空胴共振器１へのマイクロ波導入用アンテナに同
軸導波管の内導体４を結合し、原料ガス供給口とするも
のである。
温度条件で放電プラズマ中の原料となる分子のエネルギ
ー状態を空間的に制御し、効率の良い反応条件を設定す
ることができるマイクロ波誘導プラズマへの原料供給方
法及び装置を提供することを目的とする。 【構成】 マイクロ波放電が発生している空間に同軸導
波管を形成する内導体４の内部に原料ガス１１を通すこ
とによって放電プラズマ中に原料を供給し、また、必要
に応じ空胴共振器１へのマイクロ波導入用アンテナに同
軸導波管の内導体４を結合し、原料ガス供給口とするも
のである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波放電プラズ
マへの原料供給方法及び装置に関し、例えば、マイクロ
波領域の電磁波による放電励起を利用したダイヤモンド
薄膜装置等のプラズマ化学蒸着装置に適用することがで
きる。
マへの原料供給方法及び装置に関し、例えば、マイクロ
波領域の電磁波による放電励起を利用したダイヤモンド
薄膜装置等のプラズマ化学蒸着装置に適用することがで
きる。
【０００２】
【従来の技術】従来のダイヤモンド薄膜製造装置を図２
を参照して説明する。図２は従来のダイヤモンド薄膜製
造装置の構成を示す正面図である。同図に示すように、
矩形導波管７を上下に貫通する放電管１６の内部には、
シリコンウエハー等の基板９の置かれた試料台８が内部
に固定され、上流側から流入ガス１３が流入し、反応し
なかった流入ガス１３は排気ガス１２として排出される
ようになっている。
を参照して説明する。図２は従来のダイヤモンド薄膜製
造装置の構成を示す正面図である。同図に示すように、
矩形導波管７を上下に貫通する放電管１６の内部には、
シリコンウエハー等の基板９の置かれた試料台８が内部
に固定され、上流側から流入ガス１３が流入し、反応し
なかった流入ガス１３は排気ガス１２として排出される
ようになっている。
【０００３】矩形導波管７は、その一端がマイクロ波発
振器６に接続し、その他端にはプランジャー１５が装着
されている。スリーブ１４は、マイクロ波で発生した放
電プラズマが外部に漏洩しないように設けられている。
振器６に接続し、その他端にはプランジャー１５が装着
されている。スリーブ１４は、マイクロ波で発生した放
電プラズマが外部に漏洩しないように設けられている。
【０００４】従って、マイクロ波発振器６から出力され
たマイクロ波が矩形導波管７の中を伝搬して放電管１６
に導入されると、放電管１６に流入ガス１３として流入
するメタン及び水素の混合ガスがマイクロ波の電界によ
り放電励起され、発生したプラズマにより、基板９上に
ダイヤモンド薄膜が形成される。マイクロ波で発生した
放電プラズマについては、プランジャー１５を移動させ
ることによってマイクロ波電界分布を調節することがで
きる。
たマイクロ波が矩形導波管７の中を伝搬して放電管１６
に導入されると、放電管１６に流入ガス１３として流入
するメタン及び水素の混合ガスがマイクロ波の電界によ
り放電励起され、発生したプラズマにより、基板９上に
ダイヤモンド薄膜が形成される。マイクロ波で発生した
放電プラズマについては、プランジャー１５を移動させ
ることによってマイクロ波電界分布を調節することがで
きる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のダイヤ
モンド薄膜製造装置において、発生したプラズマによる
シリコンウェハー上のダイヤモンド薄膜形成反応は、基
板となるシリコンウェハーの温度により影響される。こ
れに加えて、マイクロ波の電界で発生したプラズマは放
電管１６中に分布しているが、放電管壁はプラズマ中の
電子温度が数ｅＶであるのに対して非常に低いため、プ
ラズマの温度制御を行ないながらの基板の温度制御が困
難であり、原料供給をうまく行なえないという欠点があ
る。
モンド薄膜製造装置において、発生したプラズマによる
シリコンウェハー上のダイヤモンド薄膜形成反応は、基
板となるシリコンウェハーの温度により影響される。こ
れに加えて、マイクロ波の電界で発生したプラズマは放
電管１６中に分布しているが、放電管壁はプラズマ中の
電子温度が数ｅＶであるのに対して非常に低いため、プ
ラズマの温度制御を行ないながらの基板の温度制御が困
難であり、原料供給をうまく行なえないという欠点があ
る。
【０００６】更に、マイクロ波の伝送用同軸導波管と空
胴共振器の結合部に取り付けられたアンテナによって空
胴内部にマイクロ波を導入して放電プラズマを発生させ
る場合、ダイヤモンド薄膜製造の原料ガスとなるメタン
は水素ガスと共にマイクロ電界によって放電開始される
が、混合状態でプラズマ化されるため薄膜形成反応に適
したエネルギー凖位に励起することが困難である。通常
方法では、適正値よりもかなり高いエネルギー凖位まで
励起されるため、基板へ高エネルギーのイオン及び電子
が衝突することによるエッチングが起こり、薄膜形成が
妨害される問題もある。
胴共振器の結合部に取り付けられたアンテナによって空
胴内部にマイクロ波を導入して放電プラズマを発生させ
る場合、ダイヤモンド薄膜製造の原料ガスとなるメタン
は水素ガスと共にマイクロ電界によって放電開始される
が、混合状態でプラズマ化されるため薄膜形成反応に適
したエネルギー凖位に励起することが困難である。通常
方法では、適正値よりもかなり高いエネルギー凖位まで
励起されるため、基板へ高エネルギーのイオン及び電子
が衝突することによるエッチングが起こり、薄膜形成が
妨害される問題もある。
【０００７】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
もので、マイクロ波放電装置において、種々の圧力、温
度条件で放電プラズマ中の原料となる分子のエネルギー
状態を空間的に制御し、効率の良い反応条件を設定する
ことができるマイクロ波誘導プラズマへの原料供給方法
及び装置を提供することを目的とする。
もので、マイクロ波放電装置において、種々の圧力、温
度条件で放電プラズマ中の原料となる分子のエネルギー
状態を空間的に制御し、効率の良い反応条件を設定する
ことができるマイクロ波誘導プラズマへの原料供給方法
及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成はマイクロ波発振器から出力されたマイクロ
波を伝送用同軸導波管を使ってマイクロ波放電部へ導入
し、その電界によって放電を発生させる装置において、
同軸導波管を形成する内導体と外導体との間にキャリア
ガスを流すことによって放電部の電界でプラズマを発生
させる一方、内導体の内部にはメタン等の薄膜材料の原
料ガスを流し、放電プラズマ中に供給することを特徴と
する。
発明の構成はマイクロ波発振器から出力されたマイクロ
波を伝送用同軸導波管を使ってマイクロ波放電部へ導入
し、その電界によって放電を発生させる装置において、
同軸導波管を形成する内導体と外導体との間にキャリア
ガスを流すことによって放電部の電界でプラズマを発生
させる一方、内導体の内部にはメタン等の薄膜材料の原
料ガスを流し、放電プラズマ中に供給することを特徴と
する。
【０００９】
【作用】上述した同軸導波管の内導体を形成する同軸導
波管を冷却用媒体を流すことによって、キャリアガスで
発生させたマイクロ波放電プラズマを、反応に適する条
件に調節でき、その空間に別の導入口から、圧力、流
速、温度等の条件を独立に制御した状態でメタン等の原
料が供給できる。
波管を冷却用媒体を流すことによって、キャリアガスで
発生させたマイクロ波放電プラズマを、反応に適する条
件に調節でき、その空間に別の導入口から、圧力、流
速、温度等の条件を独立に制御した状態でメタン等の原
料が供給できる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。図１に本発明の一実施例を示
す。本実施例は、本発明のマイクロ波プラズマへの原料
供給方法を、ダイアモンド薄膜製造について適用したも
のである。
参照して詳細に説明する。図１に本発明の一実施例を示
す。本実施例は、本発明のマイクロ波プラズマへの原料
供給方法を、ダイアモンド薄膜製造について適用したも
のである。
【００１１】同図に示すように、マイクロ波放電に用い
る円筒型空胴共振器（内径９０ｍｍ，長さ１００ｍｍ）
の内部には、ダイアモンド薄膜を付着させるための基板
（シリコンウェハー）９及びその試料台８が備えられて
いる。
る円筒型空胴共振器（内径９０ｍｍ，長さ１００ｍｍ）
の内部には、ダイアモンド薄膜を付着させるための基板
（シリコンウェハー）９及びその試料台８が備えられて
いる。
【００１２】円筒型空胴共振器１は、内導体３、外導体
４よりなる同軸導波管、同軸導波管変換器２及び矩形導
波管７を介して、マイクロ波発振器６と接続している。
従って、マイクロ波発振器６で発生した周波数２．４５
ＧＨｚのマイクロ波は、矩形導波管７、同軸導波管変換
器２を経て、同軸導波管の内導体３と外導体４との間を
伝送して、円筒型空胴共振器１へ到達する。
４よりなる同軸導波管、同軸導波管変換器２及び矩形導
波管７を介して、マイクロ波発振器６と接続している。
従って、マイクロ波発振器６で発生した周波数２．４５
ＧＨｚのマイクロ波は、矩形導波管７、同軸導波管変換
器２を経て、同軸導波管の内導体３と外導体４との間を
伝送して、円筒型空胴共振器１へ到達する。
【００１３】内導体３は、アンテナとして円筒型空胴共
振器１に結合しているため、空胴内部にはマイクロ波電
界が形成される。この空胴共振器寸法は、ＴＭ(Transve
rs Magnetic)モードの遮断周波数になるように選んだ。
従って、マイクロ波電界は空胴軸方向に均一で基板面に
垂直な電界方向となる。同軸導波管を形成する内導体３
と外導体４の間にはセラミックウィンドウ５を介装し、
真空漏れがないようにした。
振器１に結合しているため、空胴内部にはマイクロ波電
界が形成される。この空胴共振器寸法は、ＴＭ(Transve
rs Magnetic)モードの遮断周波数になるように選んだ。
従って、マイクロ波電界は空胴軸方向に均一で基板面に
垂直な電界方向となる。同軸導波管を形成する内導体３
と外導体４の間にはセラミックウィンドウ５を介装し、
真空漏れがないようにした。
【００１４】内導体３と外導体４の間からプラズマ発生
用の放電用ガス１０として、水素を約０．１Ｔｏｒｒ、
流量１０００ｍｌ／ｍｉｎで円筒型空胴共振器１へ流入
し、また、内導体３から原料ガス１１としてメタン濃度
５％（水素バランス）のものを内導体のアンテナ部に設
けたノズル（内径０．１ｍｍ）から圧力５０Ｔｏｒｒで
円筒型空胴共振器１内へ噴出させた。反応に寄与しなか
った原料ガス１１は、円筒型空胴共振器１から排気ガス
１２として排出する。
用の放電用ガス１０として、水素を約０．１Ｔｏｒｒ、
流量１０００ｍｌ／ｍｉｎで円筒型空胴共振器１へ流入
し、また、内導体３から原料ガス１１としてメタン濃度
５％（水素バランス）のものを内導体のアンテナ部に設
けたノズル（内径０．１ｍｍ）から圧力５０Ｔｏｒｒで
円筒型空胴共振器１内へ噴出させた。反応に寄与しなか
った原料ガス１１は、円筒型空胴共振器１から排気ガス
１２として排出する。
【００１５】一時間の放電後、製造した薄膜の測定結果
を表１に比較して示す。
を表１に比較して示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】この表１の結果から判るように、本発明
は、従来技術に比較して、マイクロ波パワーが比較的小
さくても、ダイヤモンド薄膜形成に必要なメタンの反応
を十分制御でき、また、基板温度も低くても良い。更
に、原料ガス１１を変えることにより、ダイヤモンド以
外の薄膜を製造でき、原料ガスを噴出するノズル形状や
噴出をパルス状にする等により製造する薄膜の膜質を変
えることができる。
は、従来技術に比較して、マイクロ波パワーが比較的小
さくても、ダイヤモンド薄膜形成に必要なメタンの反応
を十分制御でき、また、基板温度も低くても良い。更
に、原料ガス１１を変えることにより、ダイヤモンド以
外の薄膜を製造でき、原料ガスを噴出するノズル形状や
噴出をパルス状にする等により製造する薄膜の膜質を変
えることができる。
【００１８】また、原料ガスの放電による解離する空間
を基板付近だけにするため、電磁界モードをＴＭモード
或いはＴＥ(Transvers Electric)モードに選んで空胴共
振器内部で形成させることによっても同様な薄膜が得ら
れる。特に、原料ガスによっては、空胴共振器構造とす
る必要はなく、通常の進行波型の導波管を用いても良
い。
を基板付近だけにするため、電磁界モードをＴＭモード
或いはＴＥ(Transvers Electric)モードに選んで空胴共
振器内部で形成させることによっても同様な薄膜が得ら
れる。特に、原料ガスによっては、空胴共振器構造とす
る必要はなく、通常の進行波型の導波管を用いても良
い。
【００１９】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明はマイクロ波放電装置において、種々
の圧力、温度条件で放電プラズマ中の原料となる分子の
エネルギー状態を空間的に制御できるため、効率の良い
反応条件を設定することができる。
たように、本発明はマイクロ波放電装置において、種々
の圧力、温度条件で放電プラズマ中の原料となる分子の
エネルギー状態を空間的に制御できるため、効率の良い
反応条件を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るダイアモンド薄膜製造
装置の正面断面図である。
装置の正面断面図である。
【図２】従来のダイアモンド薄膜製造装置の正面断面図
である。
である。
１ 円筒型空胴共振器 ２ 同軸導波管変換器 ３ 外導体 ４ 内導体 ５ テフロン板 ６ マイクロ波発振器 ７ 矩型導波管 ８ 試料台 ９ 基板 １０ 放電用ガス １１ 原料ガス １２ 排気ガス １３ 流入ガス １４ スリーブ １５ プランジャー １６ 放電管
Claims (3)
- 【請求項１】 マイクロ波発振器から出力されたマイク
ロ波を伝送用同軸導波管を用いて空胴共振器中へ導入
し、マイクロ波の電界によって放電を発生させる装置に
おいて、マイクロ波放電が発生している空間に前記同軸
導波管を形成する内導体の内部に原料ガスを通すことに
よって放電プラズマ中に原料を供給することを特徴とす
るマイクロ波誘導プラズマへの原料供給方法。 - 【請求項２】 前記空胴共振器へのマイクロ波導入用ア
ンテナに同軸導波管の内導体を結合し、原料ガス供給口
とすることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波誘導
プラズマへの原料供給方法。 - 【請求項３】 マイクロ波発振器から出力されたマイク
ロ波を伝送用同軸導波管を用いて空胴共振器中へ導入
し、その電界によって放電を発生させる装置において、
前記空胴共振器へのマイクロ波導入用アンテナに結合し
た同軸導波管の内導体からの原料ガスへの噴出口をノズ
ル構造となる治具を備えたことを特徴とするマイクロ波
誘導プラズマへの原料供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5282245A JPH07135094A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | マイクロ波誘導プラズマへの原料供給方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5282245A JPH07135094A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | マイクロ波誘導プラズマへの原料供給方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135094A true JPH07135094A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17649947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5282245A Withdrawn JPH07135094A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | マイクロ波誘導プラズマへの原料供給方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07135094A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999049705A1 (fr) * | 1998-03-20 | 1999-09-30 | Tokyo Electron Limited | Dispositif de traitement plasmique |
| JP2007048497A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Ehime Univ | プラズマ発生装置、プラズマ発生方法およびダイヤモンド生成方法 |
| JP2007280877A (ja) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JP2008240010A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JP2009021220A (ja) * | 2007-06-11 | 2009-01-29 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置、アンテナおよびプラズマ処理装置の使用方法 |
| JP2009525566A (ja) * | 2006-01-30 | 2009-07-09 | ノーリツ鋼機株式会社 | ワーク処理装置及びプラズマ発生装置 |
| JP2009205921A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Tokyo Electron Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理装置の使用方法 |
-
1993
- 1993-11-11 JP JP5282245A patent/JPH07135094A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999049705A1 (fr) * | 1998-03-20 | 1999-09-30 | Tokyo Electron Limited | Dispositif de traitement plasmique |
| US6433298B1 (en) | 1998-03-20 | 2002-08-13 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| JP2007048497A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Ehime Univ | プラズマ発生装置、プラズマ発生方法およびダイヤモンド生成方法 |
| JP2009525566A (ja) * | 2006-01-30 | 2009-07-09 | ノーリツ鋼機株式会社 | ワーク処理装置及びプラズマ発生装置 |
| JP2007280877A (ja) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JP2008240010A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | マイクロ波プラズマ処理装置 |
| JP2009021220A (ja) * | 2007-06-11 | 2009-01-29 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置、アンテナおよびプラズマ処理装置の使用方法 |
| JP2009205921A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Tokyo Electron Ltd | マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理装置の使用方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010130 |