JPH0722500U - Microwave plasma CVD device - Google Patents

Microwave plasma CVD device

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JPH0722500U
JPH0722500U JP5680693U JP5680693U JPH0722500U JP H0722500 U JPH0722500 U JP H0722500U JP 5680693 U JP5680693 U JP 5680693U JP 5680693 U JP5680693 U JP 5680693U JP H0722500 U JPH0722500 U JP H0722500U
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JP
Japan
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substrate holder
substrate
microwave
metal
reaction tube
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JP5680693U
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Japanese (ja)
Inventor
誠 三ッ泉
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New Japan Radio Co Ltd
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New Japan Radio Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板ホルダーに金属を利用した場合にマイク
ロ波の漏洩防止が可能であり、基板温度の調節が可能な
マイクロ波プラズマCVD装置を提供する。 【構成】 基板ホルダー1を金属から形成、厚みをマイ
クロ波の導波管管内波長の略1/4に形成し、内部に基
板3の加熱及び/又は冷却手段を設け、基板ホルダー1
の下方に該基板ホルダー1と離間して一または二以上の
金属板9を配設し、金属板9のそれぞれは反応管4の長
手方向に沿って移動可能となるように構成している。
(57) [Summary] [Object] To provide a microwave plasma CVD apparatus capable of preventing microwave leakage when a metal is used for a substrate holder and adjusting the substrate temperature. The substrate holder 1 is made of metal and has a thickness of about 1/4 of the wavelength of the microwave in the waveguide, and heating and / or cooling means for the substrate 3 is provided inside the substrate holder 1.
One or two or more metal plates 9 are arranged below the substrate holder 1 so as to be separated from the substrate holder 1, and each of the metal plates 9 is configured to be movable along the longitudinal direction of the reaction tube 4.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、マイクロ波プラズマCVD装置に関し、特に基板ホルダーに金属を 利用した場合にマイクロ波の漏洩が防止可能であり、基板温度の調節が可能なマ イクロ波プラズマCVD装置に関する。 The present invention relates to a microwave plasma CVD apparatus, and more particularly to a microwave plasma CVD apparatus capable of preventing microwave leakage when a metal is used for a substrate holder and adjusting the substrate temperature.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

従来のマイクロ波プラズマCVD装置の例を図4に示す。図において、21は 石英製の基板ホルダー、22は基板ホルダー21とともにその上に載置した基板 を支持する石英製の基板支持棒、3はシリコンウェハ等の基板、4は反応管、5 はマイクロ波の整合をとるための可変短絡板、6aは矩形の導波管、6bは導波 管6aと反応管4との間隙からマイクロ波が漏洩しないように設けたスリーブ、 7はOリング、8はステンレス製のチャンバーを示す。 An example of a conventional microwave plasma CVD apparatus is shown in FIG. In the figure, 21 is a quartz substrate holder, 22 is a quartz substrate supporting rod for supporting the substrate placed on the substrate holder 21, 3 is a substrate such as a silicon wafer, 4 is a reaction tube, 5 is a micro Variable short-circuit plate for wave matching, 6a is a rectangular waveguide, 6b is a sleeve provided so that microwaves do not leak from the gap between the waveguide 6a and the reaction tube 4, 7 is an O-ring, 8 Indicates a stainless steel chamber.

【0003】 導波管6aには、そこに投入されるマイクロ波Mの電界方向に反応管4の長手 方向が平行になり、しかも導波管6aと反応管4が直行して嵌合するように、円 形の穴が空けてある。その穴に反応管4を挿通させて、穴周縁にスリーブ6bが 配設してある。なお、反応管4はマイクロ波による誘電損失が少ない石英やアル ミナ等のセラミックを断面円管状に形成してある。反応管4の下方にはチャンバ ー8が配置してあり、チャンバー8には基板3の出入口(図示せず)や排気口が 設けてあり、図示しない高真空排気系や大流量排気系に連結している。基板ホル ダー21は図示しないモーター等の回転駆動源に連結された基板支持棒22より 回転動力を与えられる。なお基板支持棒22はチャンバー8底面中心に空けた透 孔に挿通されている。Oリング7は反応管4とチャンバー8で形成する空間を密 閉するために使用される。基板ホルダー21、基板支持棒22及び上記回転駆動 源は共に昇降台(図示せず)により昇降可能となっている。In the waveguide 6a, the longitudinal direction of the reaction tube 4 becomes parallel to the electric field direction of the microwave M injected therein, and moreover, the waveguide 6a and the reaction tube 4 are fitted so as to be orthogonal to each other. There is a circular hole in it. A reaction tube 4 is inserted through the hole, and a sleeve 6b is arranged around the hole. The reaction tube 4 is made of a ceramic such as quartz or aluminum, which has a small dielectric loss due to microwaves, and has a circular cross section. A chamber 8 is arranged below the reaction tube 4, and an inlet / outlet (not shown) and an exhaust port for the substrate 3 are provided in the chamber 8 and is connected to a high vacuum exhaust system or a large flow exhaust system (not shown). is doing. The substrate holder 21 is supplied with rotational power from a substrate support rod 22 connected to a rotational driving source such as a motor (not shown). The substrate support rod 22 is inserted into a through hole formed in the center of the bottom surface of the chamber 8. The O-ring 7 is used to close the space formed by the reaction tube 4 and the chamber 8. The substrate holder 21, the substrate support rod 22, and the rotation driving source can be raised and lowered by an elevator (not shown).

【0004】 従来、基板3上の膜形成は、反応管4内に40Torr程度の圧力で反応ガスを導 入し、マイクロ波を投入、プラズマPを発生することによって、反応ガスの分解 と基板の加熱を同時に行なっていた。Conventionally, for forming a film on the substrate 3, the reaction gas is introduced into the reaction tube 4 at a pressure of about 40 Torr, microwaves are input, and plasma P is generated, whereby the reaction gas is decomposed and the substrate is separated. The heating was done at the same time.

【0005】[0005]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

上記したように、従来装置ではプラズマにより反応ガスの分解と基板の加熱を 同時に行なうものであったことから、マイクロ波投入電力を一定として、基板の 温度制御を行なうこと、及びマイクロ波投入電力を変化させ、基板の温度を一定 に制御することは不可能であった。 As described above, in the conventional apparatus, the reaction gas is decomposed by plasma and the substrate is heated at the same time. Therefore, the microwave input power is kept constant and the substrate temperature is controlled. It was not possible to control the temperature of the substrate by changing it.

【0006】 そこで、基板ホルダーの温度を制御することによって、マイクロ波投入電力の 状態に関わらず基板の温度制御ができるようにするという方法が考えられるが、 そのためには基板ホルダー内にヒーターを埋設したり冷却液を通すための流炉を 形成しなければならず、従来のような石英やセラミック等の誘電体製の基板ホル ダーにこのような複雑な加工をするのは困難であった。Therefore, a method of controlling the temperature of the substrate holder so that the temperature of the substrate can be controlled regardless of the state of the microwave input power can be considered. For that purpose, a heater is embedded in the substrate holder. Therefore, it is difficult to perform such complicated processing on the conventional substrate holder made of a dielectric material such as quartz or ceramic.

【0007】 さらに、基板ホルダーに比較的加工のし易い銅、アルミニウム、ステンレスの ような金属を使用すると、基板ホルダー自体がアンテナとなり、スリーブ下部よ りマイクロ波が通り抜けて外部に漏れ、電波障害を引き起こしたり人体に悪影響 を与えるという問題があった。Furthermore, when a relatively easy-to-process metal such as copper, aluminum, or stainless steel is used for the substrate holder, the substrate holder itself serves as an antenna, and microwaves pass through the lower part of the sleeve and leak to the outside, which may cause electromagnetic interference. There was a problem of causing it or adversely affecting the human body.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記問題を解決するために、本考案によるマイクロ波プラズマCVD装置は、 基板ホルダーを金属から形成し、該基板ホルダーの厚みをマイクロ波の導波管管 内波長(以下λgと称す。)の略1/4に成形し、上記基板ホルダーの下方には 該基板ホルダーと離間して一又は二以上の金属板を配設し、該金属板のそれぞれ は上記反応管の長手方向に沿って移動可能となるように構成している。さらに上 記基板ホルダー内にはヒーター及び/又は冷却液の循環する流路が装設されるよ うに構成している。 In order to solve the above problems, in the microwave plasma CVD apparatus according to the present invention, the substrate holder is made of metal, and the thickness of the substrate holder is an abbreviation for the wavelength in the waveguide of the microwave (hereinafter referred to as λg). Molded into 1/4, one or more metal plates are provided below the substrate holder, spaced apart from the substrate holder, and each of the metal plates is movable along the longitudinal direction of the reaction tube. It is configured to be Further, the above substrate holder is provided with a heater and / or a flow path through which a cooling liquid circulates.

【0009】[0009]

【作用】[Action]

上記のような構成にすることによって、金属製基板ホルダーと金属板あるいは 金属板相互の間隙を所定の電気的意味を持つ寸法に配置可能となり、金属製基板 ホルダーの厚みをλg/4という電気的な寸法に設定することと相まって、これ ら金属製基板ホルダーと金属板の配置がチョーク構造になる。 With the above configuration, the metal substrate holder and the metal plate or the gap between the metal plates can be arranged in a dimension having a predetermined electrical meaning, and the thickness of the metal substrate holder is λg / 4 electrically. In addition to setting various dimensions, the metal board holder and metal plate are arranged in a choke structure.

【0010】 また、基板温度は基板ホルダー内部の加熱及び/又は冷却手段により制御され るので、プラズマの温度つまりはマイクロ波投入電力の状態に左右されず、マイ クロ波投入電力を一定として基板の温度制御を行なうこと、及びマイクロ波投入 電力を変化させて基板の温度を一定に制御することが可能となる。Further, since the substrate temperature is controlled by the heating and / or cooling means inside the substrate holder, it is not affected by the plasma temperature, that is, the state of the microwave input power, and the microwave input power is kept constant and the substrate temperature is kept constant. It is possible to control the temperature and control the temperature of the substrate to be constant by changing the microwave input power.

【0011】 本考案のマイクロ波プラズマCVD装置では、基板ホルダーに金属を用いた場 合のマイクロ波の外部漏洩を防止するために、金属板を厚み略λg/4の金属製 基板ホルダー下部よりλg/4間隔で一枚または複数枚配置してチョーク構造と なすことができる。しかし、このとき反応管の持つ比誘電率εrや厚みによって 、マイクロ波が反応管を通過するとき伝搬速度がλgに対して短く、つまり波長 が短くなるために、上記λg/4間隔では金属板が短絡板の役目をはたさなくな る。本考案のマイクロ波プラズマCVD装置では金属板が移動可能となっている ため、プラズマを形成した状態にあっても金属製基板ホルダーと金属板あるいは 金属板相互の距離を常に反応管内におけるマイクロ波波長の1/4に調節でき、 反応管の性状に関わらず常に有効なチョーク構造を有することができる。また、 反応ガスの種類による波長変化に対しても同様である。In the microwave plasma CVD apparatus of the present invention, in order to prevent external leakage of microwaves when a metal is used for the substrate holder, a metal plate having a thickness of about λg / 4 is attached to the lower portion of the metal substrate holder by λg. A choke structure can be formed by arranging one or more sheets at / 4 intervals. However, at this time, due to the relative permittivity εr and the thickness of the reaction tube, the propagation velocity of the microwave is shorter than λg when the microwave passes through the reaction tube, that is, the wavelength becomes shorter. No longer serves as a short-circuit board. Since the metal plate can be moved in the microwave plasma CVD apparatus of the present invention, the distance between the metal substrate holder and the metal plate or the metal plates is always kept at the microwave wavelength in the reaction tube even when plasma is formed. It can be adjusted to 1/4 of the above, and can always have an effective choke structure regardless of the properties of the reaction tube. The same applies to changes in wavelength depending on the type of reaction gas.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

以下に図面を用いて本考案の実施例を説明する。図1は本考案によるマイクロ 波プラズマCVD装置の主要部を示し、図4と同一の符号は同一又は相当するも のを示す。1は厚さtがλg/4の金属製基板ホルダーで、基板の温度制御をす るため、ヒーター12の設置と水Wの充填ができるよう空洞11a及び11bが 設けられ、空洞11b下部は金属製の円筒からなる基板支持棒2の中空部に連通 している。基板ホルダー1の空洞11a及び11bの間の隔壁中央には透孔が設 けてあり、この透孔に細管14を嵌着して空洞11aと細管14の中空部とを連 通し、ヒーター12の導線を細管14内に通し、該導線を水Wに浸漬させずに外 部に引き出し、図示しない電源に接続している。排水管15はその中に細管14 が挿通されるように基板支持棒2の中空部内に挿入されており、図示しないポン プにより基板支持棒2と排水管15との間隙に注水された水Wを排水する用に供 される。排水された水はヒートシンク(図示せず)に送られ、熱交換により冷却 され、上記ポンプを経由し、再び基板支持棒2と排水管15との間隙に注水され る。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a main part of a microwave plasma CVD apparatus according to the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same or corresponding parts. Reference numeral 1 denotes a metal substrate holder having a thickness t of λg / 4. To control the temperature of the substrate, cavities 11a and 11b are provided so that a heater 12 can be installed and water W can be filled. It communicates with the hollow portion of the substrate support rod 2 formed of a cylindrical cylinder. A through hole is formed in the center of the partition wall between the cavities 11a and 11b of the substrate holder 1, and a thin tube 14 is fitted into this through hole to connect the cavity 11a and the hollow portion of the thin tube 14 to each other. The conducting wire is passed through the thin tube 14, the conducting wire is drawn out to the outside without being immersed in the water W, and is connected to a power source (not shown). The drain pipe 15 is inserted into the hollow portion of the substrate support rod 2 so that the thin pipe 14 is inserted therein, and the water W poured into the gap between the substrate support rod 2 and the drain pipe 15 by a pump (not shown). Is used for draining water. The drained water is sent to a heat sink (not shown), cooled by heat exchange, passed through the pump, and again poured into the gap between the substrate support rod 2 and the drain pipe 15.

【0013】 ヒーター12は周知のニクロム線を巻回したもの又はSiCの焼結体であり、 基板ホルダー1の空洞11a内壁に接触して短絡しないようにヒーター12の導 線挿通用の透孔の空いた断面凹状の碍子13と共に空洞11a内に収納されてい る。The heater 12 is a well-known Nichrome wire wound or a sintered body of SiC, and has a through hole for inserting the conductor wire of the heater 12 so as not to come into contact with the inner wall of the cavity 11 a of the substrate holder 1 to prevent a short circuit. It is housed in the cavity 11a together with the vacant insulator 13 having a concave cross section.

【0014】 このような構造であるため、基板3の温度が膜形成時に最適温度に満たないと きはヒーター12により金属基板ホルダー1を加熱し、逆に最適温度を超過した ときには水Wにより金属基板ホルダー1を冷却することによって、基板3の温度 を最適に維持することができる。この一連の制御は例えば熱電対と温度調節器に よって実現できる。With such a structure, the metal substrate holder 1 is heated by the heater 12 when the temperature of the substrate 3 does not reach the optimum temperature at the time of film formation, and conversely, when the temperature exceeds the optimum temperature, the metal W is heated by the water W. By cooling the substrate holder 1, the temperature of the substrate 3 can be optimally maintained. This series of controls can be realized by, for example, a thermocouple and a temperature controller.

【0015】 また、本実施においても従来同様基板ホルダー1は回転及び昇降可能となって おり、基板3上の膜厚を均一にし、基板ホルダー1の位置調整が可能となってい る。Also in this embodiment, the substrate holder 1 can be rotated and moved up and down as in the conventional case, and the film thickness on the substrate 3 can be made uniform and the position of the substrate holder 1 can be adjusted.

【0016】 金属板9は打抜きや切削等でリング状に形成したもので、中央の透孔に基板支 持棒2が挿通した状態で反応管4内に挿入され、小径の棒16でチャンバー8外 に配置したリング状のつまみ10に連結されている。このため、つまみ10を上 下動させると金属板9も連動して上下動し、基板ホルダー1と金属板9の間隙g を所定の寸法に設定可能となっている。このつまみ10の位置設定は手動によっ ても良いが、つまみ10をボールネジを利用した直線移動機構やマニピュレータ 等に繋げ、マイコン等で制御するとより的確な位置設定が可能となる。なお、金 属板9の外形はできるだけ反応管4の内径に近いことが望ましい。The metal plate 9 is formed into a ring shape by punching, cutting, etc., and is inserted into the reaction tube 4 with the substrate supporting rod 2 inserted through the central through hole, and the chamber 8 is inserted with the rod 16 having a small diameter. It is connected to a ring-shaped knob 10 arranged outside. Therefore, when the knob 10 is moved up and down, the metal plate 9 is also moved up and down in association with each other, and the gap g 1 between the substrate holder 1 and the metal plate 9 can be set to a predetermined size. The position of the knob 10 may be set manually, but if the knob 10 is connected to a linear movement mechanism using a ball screw, a manipulator, or the like and controlled by a microcomputer or the like, more accurate position setting is possible. The outer shape of the metal plate 9 is preferably as close as possible to the inner diameter of the reaction tube 4.

【0017】 棒16はチャンバー8底面に空けられた透孔に挿通されており、反応管4とチ ャンバー8とで形成する空間に外気の侵入がないように、Oリング7がチャンバ ー8との間隙に装填されている。The rod 16 is inserted into a through hole formed in the bottom surface of the chamber 8, and the O-ring 7 is connected to the chamber 8 to prevent outside air from entering the space formed by the reaction tube 4 and the chamber 8. It is loaded in the gap.

【0018】 以上のような構造を有する図1の実施例を実作業に使用するとき、基板ホルダ ー1の上面(基板3を載置する面)は導波管6aの下部E面と略同位置とするこ とが望ましい。これは基板ホルダー1の外径によるマイクロ波導波路の実質的な 狭窄域の実効長を略λg/4とするためである。しかし、前述のようにマイクロ 波波長の短縮があるため、実験等を踏まえ、反応管や反応ガスの性状により基板 ホルダー1の位置調整をして上記狭窄域の実効長を好適に設定することが望まし い。又、基板ホルダー1と金属板9の間隙gも同様にして、マイクロ波漏洩の少 なくなるように好適に設定することが肝要である。When the embodiment of FIG. 1 having the above-described structure is used for actual work, the upper surface of the substrate holder 1 (the surface on which the substrate 3 is placed) is substantially the same as the lower E surface of the waveguide 6a. It is desirable to position it. This is because the effective length of the substantially constricted region of the microwave waveguide due to the outer diameter of the substrate holder 1 is set to approximately λg / 4. However, since the microwave wavelength is shortened as described above, it is possible to adjust the position of the substrate holder 1 in accordance with the properties of the reaction tube and the reaction gas in order to set the effective length of the constriction region appropriately in consideration of the experiment and the like. I don't want it. In addition, it is important that the gap g between the substrate holder 1 and the metal plate 9 is similarly set appropriately so that the microwave leakage is reduced.

【0019】 図2は基板ホルダー1の下方に複数の金属板を配設した場合における金属板の 移動機構の例を示す図である。金属板9a、9bはそれぞれつまみ10a、10 bにチャンバー8を貫通する小径の棒16a、16bを介して連結されており、 棒16aは金属板9bの透孔17に、棒16bはつまみ10aの透孔18にそれ ぞれ挿通している。なお、この場合も図1の実施例で説明したようにOリング( 図示せず)にて棒16a、16bとチャンバー8の間隙を埋めている。2は基板 支持棒であるが、図の理解のため外形を2点鎖線として省略しており、8のチャ ンバーも同様の意味で部分断面としてあらわした。また、その他の構成は図示省 略してある。FIG. 2 is a view showing an example of a metal plate moving mechanism when a plurality of metal plates are arranged below the substrate holder 1. The metal plates 9a and 9b are connected to the knobs 10a and 10b, respectively, through small-diameter rods 16a and 16b penetrating the chamber 8. The rod 16a is connected to the through hole 17 of the metal plate 9b and the rod 16b is connected to the knob 10a. The through holes 18 are respectively inserted. In this case as well, as described in the embodiment of FIG. 1, O-rings (not shown) fill the gaps between the rods 16a and 16b and the chamber 8. Reference numeral 2 is a substrate support rod, but the outer shape is omitted as a two-dot chain line for understanding of the drawing, and the chamber 8 is also shown as a partial cross section in the same meaning. Other configurations are omitted in the drawing.

【0020】 図2の例は上記したような構造であるため、つまみ10aあるいはつまみ10 bを動かすことにより金属板9aまたは9bを独立して動かすことができる。Since the example of FIG. 2 has the above-described structure, the metal plate 9a or 9b can be independently moved by moving the knob 10a or the knob 10b.

【0021】 図3は図1の実施例を使用して基板上にダイヤモンドを合成した場合のスリー ブ6b下部Sからのマイクロ波漏洩量をマイクロ波漏洩検出器により測定した結 果を表わすグラフである。本図から明らかなように、金属板9の位置を好適に調 整することにより、効果的にマイクロ波漏洩が減少する。反応管4の管壁の厚み が2mm、4mmのとき、金属板9の位置調整をした結果、マイクロ波漏洩量は それぞれ1.5mW/cm2及び1.2mW/cm2となり、米国のANSIによ る安全基準値5mW/cm2以下に納まっており、本実施例が周囲の環境に悪影 響を与えることがないのは明らかである。ちなみに、金属板9を取り去った時の マイクロ波漏洩量は20mW/cm2であり、このことから金属板9がマイクロ 波の漏洩防止に役立っていることがわかる。FIG. 3 is a graph showing the result of measuring the amount of microwave leakage from the lower portion S of the sleeve 6b when a diamond is synthesized on the substrate using the embodiment of FIG. 1 by a microwave leakage detector. is there. As is apparent from this figure, by appropriately adjusting the position of the metal plate 9, microwave leakage is effectively reduced. When the thickness of the wall of the reaction tube 4 is 2 mm and 4 mm, as a result of adjusting the position of the metal plate 9, the microwave leakage amounts are 1.5 mW / cm 2 and 1.2 mW / cm 2 , respectively. The safety standard value is 5 mW / cm 2 or less, and it is clear that this example does not adversely affect the surrounding environment. By the way, the microwave leakage amount when the metal plate 9 was removed was 20 mW / cm 2 , and it can be seen that the metal plate 9 is useful for preventing microwave leakage.

【0022】 次に上記ダイヤモンド合成の一連の手順及び条件等を詳述する。基板ホルダー 1、基板支持棒2及び金属板9をステンレスから形成し、基板ホルダー1の上面 を導波管6aの下部E面と同じ高さに設定し、金属板9の直径は42mm、厚さ は10mmとした。反応管4は石英製のものを使用した。スリーブ6bの口径は 上下共に54mmとした。手順として、まず、基板ホルダー1上に基板3を載置 し、チャンバー8に連結した排気系を高真空排気系に切り換え反応管4内を10 -3 Torr程度まで真空排気した後、排気系を大流量排気系に切り換え、メタンと水 素の混合ガスからなる反応ガスを毎分100cc、メタン濃度1%で導入し、反 応管4内を40Torrの圧力に保持した。次に投入電力1kw一定の発振周波数2 450MHzのマイクロ波Mを投入し プラズマPを発生させ、基板ホルダー1 内の水の流量調節により基板3の温度を850℃に設定した。Next, a series of procedures and conditions for synthesizing the diamond will be described in detail. The substrate holder 1, the substrate support rod 2 and the metal plate 9 are made of stainless steel, the upper surface of the substrate holder 1 is set to the same height as the lower E surface of the waveguide 6a, the diameter of the metal plate 9 is 42 mm, and the thickness is 42 mm. Was 10 mm. The reaction tube 4 was made of quartz. The diameter of the sleeve 6b was 54 mm in both the upper and lower sides. As a procedure, first, the substrate 3 is placed on the substrate holder 1, the exhaust system connected to the chamber 8 is switched to the high vacuum exhaust system, and the inside of the reaction tube 4 is changed to 10 -3 After evacuating to about Torr, the exhaust system was switched to a large flow rate exhaust system, a reaction gas consisting of a mixed gas of methane and hydrogen was introduced at 100 cc / min and a methane concentration of 1%, and the inside of the reaction tube 4 at 40 Torr. Hold at pressure. Next, a microwave M having an oscillation frequency of 2 450 MHz with a constant input power of 1 kw was applied to generate plasma P, and the temperature of the substrate 3 was set to 850 ° C. by adjusting the flow rate of water in the substrate holder 1.

【0023】 この際、反応管4の口径を46.5mm、管壁の厚みを2mmとし、金属リン グ9と基板ホルダー10との間隙gをλg/4近傍で変化させ、スリーブ6b下 部からのマイクロ波漏洩量を測定し、縦軸にマイクロ波漏洩量、横軸に間隙gを とったグラフに測定値をプロットした。また、反応管4の口径を42.5mm、 管壁の厚みを4mmとし、同様の手法で上記グラフに測定値をプロットした。図 3はこのような条件や手順により得たものである。At this time, the diameter of the reaction tube 4 is 46.5 mm, the thickness of the tube wall is 2 mm, the gap g between the metal ring 9 and the substrate holder 10 is changed in the vicinity of λg / 4, and the sleeve 6 b is moved from the lower part. The microwave leakage amount was measured, and the measured value was plotted on a graph with the microwave leakage amount on the vertical axis and the gap g on the horizontal axis. Further, the diameter of the reaction tube 4 was 42.5 mm, the thickness of the tube wall was 4 mm, and the measured values were plotted in the above graph by the same method. FIG. 3 is obtained under such conditions and procedures.

【0024】 上記ダイヤモンド合成において得られたダイヤモンド膜は、従来より高いプラ ズマ温度で基板温度を最適に調節できることから、成膜速度が従来の基板ホルダ ーを用いたときと比較して、およそ2倍程度速くなり、毎時約0.4μmとなっ た。Since the diamond film obtained by the above diamond synthesis can optimally adjust the substrate temperature at a higher plasma temperature than the conventional one, the film forming rate is about 2% as compared with the case where the conventional substrate holder is used. It is about twice as fast as 0.4 μm per hour.

【0025】 さらに、前述したように、金属リング9の数は多いほどマイクロ波漏洩防止効 果は高く、2枚設置した場合、いずれの厚みの反応管4を用いた場合も漏洩量は 0.1mW/cm2であった。Further, as described above, the larger the number of metal rings 9, the higher the microwave leakage prevention effect is, and the leakage amount is 0. It was 1 mW / cm 2 .

【0026】 以上実施例について述べたが、本考案はこれに限られることなく、種々の変更 が可能である。例えば上記実施例において金属板とつまみを二本の棒で連結した が、それ以上あるいは一本でも良い。また、基板を冷却するための冷却液は水と したが、他の液体、例えば油等でもよい。Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made. For example, although the metal plate and the knob are connected by two rods in the above embodiment, more or one rod may be used. Although the cooling liquid for cooling the substrate is water, other liquids such as oil may be used.

【0027】[0027]

【考案の効果】[Effect of device]

以上説明したように、温度制御可能な金属製基板ホルダー下部に可動式の金属 板を一枚または複数枚設け、マイクロ波の波長変化に対して金属板の位置を所定 に変化させることにより、スリーブからのマイクロ波の漏洩を最小限に止めるこ とができる。さらに、プラズマ温度に関係なく、ダイヤモンドが成長するのに最 適な基板温度に調整できることから、従来型マイクロ波プラズマCVD装置より も成膜速度が速く、結晶性に優れたダイヤモンドを得ることができる。 As described above, by providing one or more movable metal plates under the temperature-controllable metal substrate holder and changing the position of the metal plates in a predetermined manner in response to the change in the wavelength of the microwave, the sleeve It is possible to minimize the leakage of microwaves from the. Furthermore, regardless of the plasma temperature, the substrate temperature can be adjusted to be the most suitable for diamond growth, so that the film formation rate is faster than that of the conventional microwave plasma CVD apparatus, and diamond with excellent crystallinity can be obtained. .

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

【図1】本考案の一実施例の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本考案で複数の金属板を用いた場合の一例を示
す図である。
FIG. 2 is a view showing an example of using a plurality of metal plates in the present invention.

【図3】本考案による装置でダイヤモンド合成時、基板
ホルダーと金属板との間隙変化に対するマイクロ波漏洩
量の変化を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing changes in the amount of microwave leakage with respect to changes in the gap between the substrate holder and the metal plate during diamond synthesis in the apparatus according to the present invention.

【図4】従来例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a conventional example.

【符合の説明】[Explanation of sign]

1 基板ホルダー 2 基板支持棒 3 基板 4 反応管 5 可変短絡板 6a 導波管 6b スリーブ 7 Oリング 8 チャンバー 9 金属リング 10、10a、10b つまみ 11a、11b 空洞 12 ヒーター 13 碍子 14 細管 15 排水管 16、16a、16b 棒 1 Substrate holder 2 Substrate support rod 3 Substrate 4 Reaction tube 5 Variable short-circuit plate 6a Waveguide 6b Sleeve 7 O-ring 8 Chamber 9 Metal ring 10, 10a, 10b Knob 11a, 11b Cavity 12 Heater 13 Insulator 14 Capillary tube 15 Drain pipe 16 , 16a, 16b sticks

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 反応管に直交して導波管が設置され、該
導波管上下面に上記反応管を囲うスリーブを突設し、上
記反応管内に基板を載置する基板ホルダーを具備し、上
記基板上に膜の堆積及びエッチングを行なうプラズマC
VD装置において、上記基板ホルダーは金属から形成
し、該金属ホルダーの厚みをマイクロ波の上記導波管管
内波長の略1/4に形成し、上記基板ホルダーの下方に
は該基板ホルダーと離間して一又は二以上の金属板を配
設し、該金属板のそれぞれは上記反応管の長手方向に沿
って移動可能となっていることを特徴とするマイクロ波
プラズマCVD装置。
1. A substrate holder is provided in which a waveguide is installed orthogonal to a reaction tube, a sleeve surrounding the reaction tube is projectingly provided on upper and lower surfaces of the waveguide, and a substrate is placed in the reaction tube. , Plasma C for depositing and etching a film on the substrate
In the VD apparatus, the substrate holder is made of metal, and the thickness of the metal holder is formed to be about ¼ of the wavelength of the microwave in the waveguide, and the substrate holder is separated from the substrate holder below the substrate holder. One or two or more metal plates are provided, and each of the metal plates is movable along the longitudinal direction of the reaction tube.
【請求項2】 上記基板ホルダー内にはヒーターが埋設
及び/又は冷却液の循環する流路が装設されていること
を特徴とする請求項1に記載のマイクロ波プラズマCV
D装置。
2. The microwave plasma CV according to claim 1, wherein a heater is embedded in the substrate holder and / or a flow path through which a cooling liquid circulates is installed in the substrate holder.
D device.
JP5680693U 1993-09-28 1993-09-28 Microwave plasma CVD device Pending JPH0722500U (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001510939A (en) * 1997-07-16 2001-08-07 レール・リキード・ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード Device for exciting gas with surface wave plasma

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JP2001510939A (en) * 1997-07-16 2001-08-07 レール・リキード・ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード Device for exciting gas with surface wave plasma

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