JPH0763035B2 - Plasma generation source by microwave excitation - Google Patents

Plasma generation source by microwave excitation

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JPH0763035B2
JPH0763035B2 JP61271907A JP27190786A JPH0763035B2 JP H0763035 B2 JPH0763035 B2 JP H0763035B2 JP 61271907 A JP61271907 A JP 61271907A JP 27190786 A JP27190786 A JP 27190786A JP H0763035 B2 JPH0763035 B2 JP H0763035B2
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dielectric
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばプラズマCVD装置やプラズマエツチン
グ装置に利用される、マイクロ波励起による電子サイク
ロトロン共鳴を用いたプラズマ生成源に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma generation source using electron cyclotron resonance by microwave excitation, which is used in, for example, a plasma CVD apparatus or a plasma etching apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体LSIなどの微細・高精細な製造技術として、プラ
ズマ・イオンなどの活性化粒子を用いたエツチング、膜
形成、イオン注入技術が広く使われている。プラズマを
発生させるプラズマ生成源としては、種々の放電形式が
検討されているが、その中で、マイクロ波励起による電
子サイクロトロン共鳴を用いたプラズマ放電(ECR放
電)は、低い圧力(1×10-5Torr以下)で放電可能で
あり、イオンの方向がそろうこと、高密度プラズマが
発生できること、無電極放電であるため寿命が長く、
活性ガスを使用できること等の優れた特徴を持つている
ために注目されている。
As a fine and high-definition manufacturing technology for semiconductor LSIs, etching using an activated particle such as plasma and ions, film formation, and ion implantation technology are widely used. Various types of discharge have been studied as a plasma generation source for generating plasma. Among them, plasma discharge using electron cyclotron resonance by microwave excitation (ECR discharge) has a low pressure (1 × 10 Discharge is possible at 5 Torr or less), the direction of ions is aligned, high-density plasma can be generated, and the life is long because of electrodeless discharge.
It has attracted attention because it has excellent characteristics such as the ability to use active gas.

第4図に、従来のECR放電を用いたプラズマ生成源の基
本構成を示す。1はプラズマ発生室、2はマイクロ波導
入窓、3は導波管、4は磁気コイル、5はガス導入口、
6はプラズマリミツタ、7は引き出されたプラズマ流で
ある。プラズマ発生室1に、ガス導入口5よりガスを、
導波管3よりマイクロ波(例えば2.45GHz)をそれぞれ
導入し(図にはマイクロ波発振源、アイソレータ、整合
器、マイクロ波電力計を省略してある)、磁気コイル4
によつて、電子サイクロトロン共鳴(ECR)条件の直流
磁場(875ガウス)をマイクロ波電界に対して直角方向
に印加すると、これらの相互作用で、プラズマ発生室1
に導入されたガスはプラズマとなる。通常、ECRプラズ
マCVD装置、ECRイオンシヤワエツチング装置のプラズマ
生成源は、マイクロ波を効率的にプラズマに吸収させる
ためにTE113などの共振モード構成になつている(例え
ばジヤパニーズ・ジヤーナル・オブ・アプライド・フイ
ジクス(Japanese Journal of Applied Physics)22巻
4号(1983)L210〜212)。
Fig. 4 shows the basic configuration of a conventional plasma generation source using ECR discharge. 1 is a plasma generation chamber, 2 is a microwave introduction window, 3 is a waveguide, 4 is a magnetic coil, 5 is a gas introduction port,
Reference numeral 6 is a plasma limiter, and 7 is an extracted plasma flow. Gas is introduced into the plasma generation chamber 1 through the gas inlet 5.
A microwave (for example, 2.45 GHz) is introduced from the waveguide 3 (a microwave oscillation source, an isolator, a matching device, and a microwave power meter are omitted in the figure), and a magnetic coil 4
Therefore, when a DC magnetic field (875 Gauss) under the electron cyclotron resonance (ECR) condition is applied in the direction perpendicular to the microwave electric field, the interaction between them causes the plasma generation chamber 1
The gas introduced into the plasma becomes plasma. Normally, the plasma generation source of ECR plasma CVD equipment and ECR ion shower etching equipment has a resonance mode configuration such as TE 113 in order to efficiently absorb microwaves into the plasma (for example, Japanese Journal of Applied). * Physics (Japanese Journal of Applied Physics) Vol. 22, No. 4, (1983) L210-212).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

一般に第4図のプラズマ発生室1に導入されたマイクロ
波の電界強度は、プラズマ発生室1のマイクロ波導入窓
2の近傍で小さく、マイクロ波導入窓2から離れるにつ
れて、管内波長の1/4の周期で最大・最小をとる。この
プラズマ生成源は、マイクロ波導入窓2の近傍にECR条
件を満足する磁場(875ガウス)を発生させて動作させ
ているが、この領域はマイクロ波電界が弱い領域なの
で、必ずしも最適な構成になつていない。しかも、単純
にプラズマ生成室1のマイクロ波の電界強度の強いとこ
ろにECR条件の磁場をもつていつても、高効率のプラズ
マは生成されないという問題があつた。この理由として
は、プラズマが生成すると、プラズマ生成室内部のマ
イクロ波に対する誘電率が変わるため、マイクロ波の電
界強度の強い位置が変化してしまうこと、さらに、マ
イクロ波導入窓2の近傍で生成されるプラズマの状態が
全体のプラズマ生成に影響を与えるので、ECR条件を満
足する磁場の位置だけでなく、マイクロ波導入窓近傍の
磁場強度・分布が問題になることが推測される。
Generally, the electric field strength of the microwave introduced into the plasma generation chamber 1 in FIG. 4 is small in the vicinity of the microwave introduction window 2 of the plasma generation chamber 1 and becomes 1/4 of the in-tube wavelength as the distance from the microwave introduction window 2 increases. Takes the maximum and minimum in the cycle. This plasma generation source operates by generating a magnetic field (875 Gauss) that satisfies the ECR condition in the vicinity of the microwave introduction window 2. However, since this region is a region where the microwave electric field is weak, it is not always the optimum configuration. I haven't. Moreover, there is a problem in that high-efficiency plasma is not generated even if the ECR condition magnetic field is simply applied to the place where the microwave electric field strength in the plasma generation chamber 1 is high. The reason for this is that when plasma is generated, the permittivity for microwaves inside the plasma generation chamber changes, so that the position where the electric field strength of microwaves is strong changes, and further, in the vicinity of the microwave introduction window 2. Since the state of the generated plasma affects the overall plasma generation, it is presumed that not only the position of the magnetic field that satisfies the ECR condition but also the magnetic field strength and distribution in the vicinity of the microwave introduction window will be a problem.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、マイクロ波を供給するための第1の導波管を
備え、マイクロ波導入用開口を介して第1の導波管に連
結された第1の導波管より大きい断面を有する第2の導
波管内に、上記開口側に設けられ第1の導波管から供給
されたマイクロ波を伝搬させる誘電体領域と、この誘電
体領域によって区画されるプラズマ生成領域とを備えた
ものであり、上記誘電体領域は、少なくともプラズマ生
成領域との境界部分を含む領域が誘電体で充填され、第
2の導波管の上記開口からプラズマ生成領域との境界部
分までのマイクロ波導入方向に沿った最短の距離が、こ
の距離を伝搬するマイクロ波の管内波長の4分の1の奇
数倍となるものである。
The present invention includes a first waveguide for supplying microwaves, the first waveguide having a cross section larger than that of the first waveguide connected to the first waveguide through an opening for introducing microwaves. In the second waveguide, a dielectric region provided on the opening side for propagating the microwave supplied from the first waveguide and a plasma generation region partitioned by the dielectric region are provided. In the dielectric region, at least a region including a boundary with the plasma generation region is filled with a dielectric, and the dielectric region is disposed in a microwave introduction direction from the opening of the second waveguide to the boundary with the plasma generation region. The shortest distance along the distance is an odd multiple of a quarter of the guide wavelength of the microwave propagating through this distance.

〔作用〕[Action]

誘電体の寸法を適当に設定することにより、マイクロ波
の電界強度が、そのマイクロ波がプラズマ生成領域に進
入する境界で大きくなる。しかも、誘電体内の電界分布
はプラズマの生成によつて変化しないため、上記電界の
大きい位置はプラズマの生成によつて変化せず、上記境
界部分での電界強度は常に大きく保たれる。
By appropriately setting the dimensions of the dielectric, the electric field strength of the microwave becomes large at the boundary where the microwave enters the plasma generation region. Moreover, since the electric field distribution in the dielectric body does not change due to the generation of plasma, the position where the electric field is large does not change due to the generation of plasma, and the electric field strength at the boundary portion is always kept large.

〔実施例〕〔Example〕

(実施例1) 第1図は本発明の一実施例を示す構成図である。同図に
おいて、8は第1の導波管である矩形導波管、9は第2
の導波管であるプラズマ生成室、9Aは誘電体領域、9Bは
プラズマ生成領域、10は磁気コイル、11はガス導入口、
12はマイクロ波導入用開口、13はプラズマリミツタ、14
はプラズマ流である。プラズマ生成室9は、誘電体領域
9Aとプラズマ生成領域9Bとから構成されている。誘電体
領域9Aに充填された誘電体は、マイクロ波を伝播させる
一方、プラズマ生成領域9Bが真空に排気できるように、
Oリングにより真空封じを行つている。この誘電体の厚
みは、後述するように、そこにおけるマイクロ波の電界
強度がプラズマ生成領域9Bと接するところで強くなるよ
うに設定されている。誘電体材料としては、石英(誘電
率4)、BN(同4)、フオルススライト(同6,2)、ス
テアタイト(同6)、アルミナ(同9)などが使用でき
る。なお、この誘電体領域9Aの構成にあたつては、プラ
ズマとの接触に対して非脱ガス性、耐熱性を要したり、
真空封じをするための気密性・平坦性を要する部分には
石英、アルミナ等を用い、そのほかの部分には安価な材
質を用いるなどのように、誘電体をいくつかの部分に分
けて構成しても良いことは言うまでもない。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 8 is a rectangular waveguide which is the first waveguide, and 9 is a second waveguide.
Plasma generation chamber which is a waveguide of 9A, 9A is a dielectric region, 9B is a plasma generation region, 10 is a magnetic coil, 11 is a gas inlet,
12 is an opening for microwave introduction, 13 is a plasma limiter, 14
Is the plasma flow. The plasma generation chamber 9 has a dielectric region.
9A and plasma generation region 9B. The dielectric filled in the dielectric region 9A propagates microwaves, while the plasma generation region 9B can be evacuated to a vacuum,
Vacuum sealing is performed with an O-ring. As will be described later, the thickness of this dielectric is set so that the electric field strength of the microwave there becomes strong where it contacts the plasma generation region 9B. As the dielectric material, quartz (dielectric constant 4), BN (4), forthulite (6,2), steatite (6), alumina (9) and the like can be used. Incidentally, in the configuration of the dielectric region 9A, non-degassing and heat resistance are required for contact with plasma,
The dielectric is divided into several parts, such as quartz and alumina for the parts that require airtightness and flatness for vacuum sealing, and inexpensive materials for the other parts. It goes without saying that it is okay.

マイクロ波は、矩形導波管8、マイクロ波導入用開口12
を介してプラズマ生成室9に導かれる。プラズマ生成領
域9Bに、ガス導入口11よりガスを、導波管8からマイク
ロ波(例えば2.45GHz)をそれぞれ導入し(図にはマイ
クロ波発振源、アイソレータ、整合器、マイクロ波電力
計を省略してある)、磁気コイル10によつて、電子サイ
クロトロン共鳴(ECR)条件の直流磁場(875ガウス)を
マイクロ波電界に対して直角方向に印加すると、第4図
のものと同様に、これらの相互作用により、プラズマ生
成領域9Bに導入されたガスはプラズマとなる。このと
き、本実施例では、誘電体領域9Aとして誘電体を挿入す
ることにより、プラズマ生成領域9Bとの境界でプラズマ
の状態によらず、マイクロ波の電界強度が大きくなるよ
うに構成しているために、マイクロ波導入窓の近傍で高
密度のプラズマを効率良く生成することができる。
The microwave is a rectangular waveguide 8 and an opening 12 for introducing microwaves.
Through the plasma generation chamber 9. Gas is introduced into the plasma generation region 9B through the gas inlet 11 and microwave (for example, 2.45 GHz) is introduced through the waveguide 8 (a microwave oscillation source, an isolator, a matching box, and a microwave power meter are omitted in the figure). When a DC magnetic field (875 Gauss) under electron cyclotron resonance (ECR) conditions is applied in the direction perpendicular to the microwave electric field by the magnetic coil 10, these Due to the interaction, the gas introduced into the plasma generation region 9B becomes plasma. At this time, in this embodiment, by inserting a dielectric as the dielectric region 9A, the electric field strength of the microwave is increased at the boundary with the plasma generation region 9B regardless of the plasma state. Therefore, high-density plasma can be efficiently generated in the vicinity of the microwave introduction window.

マイクロ波がプラズマ生成領域に進入する境界でマイク
ロ波の電界強度を大きくするためには、具体的には、n
を自然数とするとき、誘電体領域9Aのマイクロ波導入方
向の寸法(誘電体の厚み)tを、 t=λ×(2n−1)/4 とすればよい。ここで、λは誘電率εの誘電体を充填
した導波管の管内波長で、 で表される。ただし、λは遮断波長で、 λ=2πr/1.84(円筒導波管のTE11モード;rは半径) で表され、λは自由空間のマイクロ波の波長である。
To increase the electric field strength of the microwave at the boundary where the microwave enters the plasma generation region, specifically, n
Is a natural number, the dimension t of the dielectric region 9A in the microwave introduction direction (dielectric thickness) t may be t = λ g × (2n−1) / 4. Here, λ g is the guide wavelength of a waveguide filled with a dielectric having a permittivity ε, It is represented by. However, λ c is a cutoff wavelength and is represented by λ c = 2πr / 1.84 (TE 11 mode of a cylindrical waveguide; r is a radius), and λ is a wavelength of a microwave in free space.

このようにすることにより、誘電体領域9Aでは、例えば
第1図中に破線でその包絡線を示したような境界強度分
布となる。ここで、プラズマ生成領域9Bにおける電界強
度分布は、プラズマの状態により変化するが、上述した
誘電体領域9Aの電界分布は変化せず、プラズマ生成領域
9Bとの境界において常に最大の強度を示す。一方、この
境界において、誘電体領域9Aの電界分布とプラズマ生成
領域9Bの電界分布とは連続性を保つから、結局プラズマ
生成領域9Bの電界強度も、上記境界においては強制的に
大きな値に固定される。
By doing so, in the dielectric region 9A, for example, the boundary strength distribution is such that the envelope is shown by the broken line in FIG. Here, the electric field strength distribution in the plasma generation region 9B changes depending on the state of the plasma, but the electric field distribution in the dielectric region 9A described above does not change, and the plasma generation region
It always shows the maximum strength at the boundary with 9B. On the other hand, at this boundary, since the electric field distribution of the dielectric region 9A and the electric field distribution of the plasma generation region 9B maintain continuity, the electric field strength of the plasma generation region 9B is forcibly fixed to a large value at the boundary. To be done.

例として、2.45GHzのマイクロ波を用いて内径20cmのプ
ラズマ生成室を構成する場合、石英(誘電率4)を充填
したときの管内波長は6.4cmになるので、誘電体領域9A
の長さ(石英の厚み)を1.6×(2n−1)cmにすれば良
い。一般に、プラズマ生成室9の内径が小さくなるにつ
れて、管内波長が長くなるので本手法はより有効にな
る。
As an example, when a plasma generation chamber with an inner diameter of 20 cm is constructed using 2.45 GHz microwave, the tube wavelength when filled with quartz (dielectric constant 4) is 6.4 cm.
The length (thickness of quartz) should be 1.6 x (2n-1) cm. Generally, as the inner diameter of the plasma generation chamber 9 becomes smaller, the wavelength inside the tube becomes longer, and this method becomes more effective.

さらに、円筒状の空洞を有するプラズマ生成室9に対し
て、誘電率εの誘電体を充填したときの遮断周波数f
cは、 で表される。よつて、2.45GHzのマイクロ波に対して誘
電率9のアルミナを充填すれば、マイクロ波を伝播する
に必要な円筒の内径は2.4cmでよくなるため、非常に小
形のプラズマ生成源を構成できる。
Further, when the plasma generation chamber 9 having a cylindrical cavity is filled with a dielectric having a dielectric constant ε, the cutoff frequency f
c is It is represented by. Therefore, by filling the 2.45 GHz microwave with alumina having a dielectric constant of 9, the inner diameter of the cylinder necessary for propagating the microwave can be 2.4 cm, which makes it possible to construct a very small plasma generation source.

第4図のような構成で内径7.15cm以下の小形のプラズマ
生成室を構成すると、一般的にはマイクロ波は遮断され
誘電体が充填されていないプラズマ生成領域にマイクロ
波を導入できない。しかしながら、実際には一部のマイ
クロ波がプラズマ生成領域に僅かに漏れているため、プ
ラズマの生成ができる。その上、一度プラズマが生成さ
れると、プラズマ生成領域9Bは誘電率の高い誘電体(プ
ラズマ)で充填されていることと等価になり、マイクロ
波はプラズマ生成領域に伝播することになり定常的なプ
ラズマが生成される。すなわち、プラズマ生成室となる
空洞が、プラズマが生成されない状態で、導入マイクロ
波を伝送しないような遮断域の伝送モードに相当する小
さい内法寸法を有する場合でも、プラズマを生成するこ
とができる。
When a small-sized plasma generation chamber having an inner diameter of 7.15 cm or less is constructed with the configuration as shown in FIG. 4, generally, microwaves are blocked and the microwaves cannot be introduced into the plasma generation region not filled with the dielectric. However, in reality, a part of the microwave slightly leaks to the plasma generation region, so that plasma can be generated. Moreover, once plasma is generated, the plasma generation region 9B is equivalent to being filled with a dielectric material (plasma) having a high dielectric constant, and the microwave propagates to the plasma generation region, which is a stationary condition. Plasma is generated. That is, plasma can be generated even when the cavity serving as the plasma generation chamber has a small internal dimension corresponding to a transmission mode in a cutoff region where the introduced microwave is not transmitted in a state where plasma is not generated.

なお、そのためにこのプラズマ生成領域9Bの誘電体領域
9Aとの境界の磁場を、プラズマの放電開始が容易なECR
条件を満足する磁場に設定していつたんプラズマを生成
した後に、高密度プラズマ生成に最適な磁場分布に調整
するのが望ましい。
For this reason, the dielectric region of this plasma generation region 9B is
The magnetic field at the boundary with 9A is ECR that makes it easy to start plasma discharge.
It is desirable to set a magnetic field satisfying the conditions and generate plasma immediately, and then adjust the magnetic field distribution to be optimum for high density plasma generation.

よつて、このようにプラズマ生成室9を構成し、それと
ともに周辺の導波管8(誘電体を充填した導波管を用い
れば小形化を図ることが出来る)、磁気コイル10等を小
形にすれば、非常に小形のプラズマ生成源を構成でき
る。また、このように小形にすると、同一マイクロ波電
力に対する電力密度が高くなり、低電力で高密度プラズ
マが生成できる。さらに、プラズマ中を伝播するマイク
ロ波の管内波長が、プラズマ生成室の内径が小さいほど
長くなるので、マイクロ波がプラズマに吸収される領域
が拡がり、より効率的にプラズマが生成できる。
Therefore, the plasma generating chamber 9 is configured in this way, and the peripheral waveguide 8 (which can be miniaturized by using a dielectric-filled waveguide), the magnetic coil 10, etc. can be miniaturized together with the plasma generating chamber 9. By doing so, a very small plasma generation source can be constructed. Further, when the size is made small as described above, the power density with respect to the same microwave power becomes high, and high-density plasma can be generated with low power. Furthermore, the smaller the inner diameter of the plasma generation chamber is, the longer the in-tube wavelength of the microwave propagating in the plasma is. Therefore, the region where the microwave is absorbed by the plasma is expanded, and the plasma can be generated more efficiently.

(実施例2) 第2図は本発明の他の実施例を示す構成図である。15は
プラズマ生成室で、第3図に対応させると、15Aが誘電
体領域で大気空間15A−1と誘電体15A−2とから構成さ
れており、15Bがプラズマ生成領域である。誘電体15A−
2はプラズマ生成領域15Bが真空に排気できるように真
空封じを行つている。よつて、第1図の構成と同様に、
誘電体領域15Aの誘電率とマイクロ波導入方向の寸法お
よび位置を勘案することにより、プラズマ生成領域15B
の境界でマイクロ波の電界強度を強くすることができ
る。よつて、実施例1で述べたと同様に効率の良いプラ
ズマ生成が可能になる。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. Reference numeral 15 denotes a plasma generation chamber, and corresponding to FIG. 3, 15A is a dielectric region, which is composed of an atmospheric space 15A-1 and a dielectric 15A-2, and 15B is a plasma generation region. Dielectric 15A-
2 is vacuum-sealed so that the plasma generation region 15B can be evacuated. Therefore, like the configuration of FIG.
By considering the dielectric constant of the dielectric region 15A and the size and position in the microwave introduction direction, the plasma generation region 15B
The electric field strength of the microwave can be increased at the boundary of. Therefore, it is possible to generate plasma with high efficiency as described in the first embodiment.

大気空間15A−1には、誘電体を配置してもよい。いず
れにしても、本実施例は実施例1と比較して、誘電体が
単純な円板状でよいため、加工が容易な利点がある。
A dielectric may be arranged in the atmospheric space 15A-1. In any case, this embodiment has an advantage that it can be easily processed, as compared with the first embodiment, because the dielectric can be a simple disk shape.

(実施例3) 第3図に本発明の第3の実施例の構成図を示す。この実
施例は基本的には、第2図の実施例と全く同一である。
16はガス導入口、17はプラズマ生成室である。17Aは誘
電体領域で、17A−1は大気空間であるが、誘電体とし
てもよい。17A−2は誘電体であり、17Bがプラズマ生成
領域である。この構成では真空封じはカツプ状の誘電体
17A−2で行つている。この場合も、いままでの説明で
述べたように誘電体領域17Aの誘電率、マイクロ波導入
方向の寸法およびその位置を適切に決めれば、マイクロ
波の電界強度はプラズマ生成領域17Bの境界で強くな
る。よつて、実施例1と同様な操作でプラズマ生成源を
動作させることができ、しかも効率の良いプラズマを生
成できる。
(Embodiment 3) FIG. 3 shows a block diagram of a third embodiment of the present invention. This embodiment is basically the same as the embodiment of FIG.
Reference numeral 16 is a gas inlet, and 17 is a plasma generation chamber. 17A is a dielectric region and 17A-1 is an atmospheric space, but it may be a dielectric. 17A-2 is a dielectric, and 17B is a plasma generation region. In this configuration, the vacuum seal is a cup-shaped dielectric
I am going on 17A-2. Also in this case, if the permittivity of the dielectric region 17A, the dimension in the microwave introduction direction, and its position are appropriately determined as described above, the electric field strength of the microwave becomes strong at the boundary of the plasma generation region 17B. Become. Therefore, the plasma generation source can be operated by the same operation as that in the first embodiment, and more efficient plasma can be generated.

以上、主としてプラズマ・ラジカルの生成源として用い
る場合について述べてきたが、本発明のプラズマ生成源
は、加速−減速構成の3枚電極構成のイオン引出し電極
系を用いれば、高密度・大電流イオン源として特に有効
である。また、1枚電極・単葉メツシユ電極を用いれ
ば、低エネルギーイオンの生成源としても有効である。
In the above, the case where it is mainly used as a plasma / radical generation source has been described. However, if the plasma extraction source of the present invention uses an ion extraction electrode system of a three-electrode configuration of an acceleration-deceleration configuration, high-density / high-current ions can be obtained. Especially effective as a source. Further, if a single-electrode / single-leaf mesh electrode is used, it is also effective as a generation source of low energy ions.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、プラズマ生成室のマイクロ波導入窓近
傍の、導入されたマイクロ波の電界の小さい部分に誘電
体を配置したことにより、マイクロ波がプラズマ生成領
域に入る場所でマイクロ波の電界が強くなるようにし、
短い距離の間にマイクロ波をプラズマ中の電子に吸収さ
せることができるため、従来よりも高効率のプラズマ生
成源・イオン源として有効である。すなわち、ECRプラ
ズマCVD装置、ECRプラズマエツチング装置用のプラズマ
生成源として使用すれば、より効率の良い装置を構成出
来る利点がある。
According to the present invention, by disposing the dielectric in the vicinity of the microwave introduction window of the plasma generation chamber in the portion where the electric field of the introduced microwave is small, the electric field of the microwave is generated at the place where the microwave enters the plasma generation region. So that
Since microwaves can be absorbed by electrons in plasma within a short distance, it is effective as a plasma generation source / ion source with higher efficiency than before. That is, when used as a plasma generation source for an ECR plasma CVD apparatus or an ECR plasma etching apparatus, there is an advantage that a more efficient apparatus can be constructed.

また、小形のプラズマ・イオン・ラジカルの発生源とし
て使用できるから、MBE装置・MOCVD装置・プラズマ応用
装置などに付加した複合装置で、表面反応の促進、ドー
ピングの効率化等により、エツチング、膜形成技術の高
制御化が可能になる。
Also, since it can be used as a source of small plasma, ions, and radicals, it can be used as a compound device in addition to MBE equipment, MOCVD equipment, plasma application equipment, etc. to promote etching, film formation, etc. by promoting surface reaction and doping efficiency. Higher control of technology becomes possible.

さらに、加速−減速のイオン引出し電極を設置すること
により、小形の大電流イオン源として使用でき、イオン
注入装置用のイオン源として有望であるとともに、1枚
電極・単葉メツシユ電極を用いることにより低エネルギ
ーイオンの生成源としても有効である。
Furthermore, by installing an accelerating-decelerating ion extraction electrode, it can be used as a small-sized high-current ion source, which is promising as an ion source for an ion implantation device, and a single-electrode / single-leaf mesh electrode can be used to reduce the It is also effective as a source of energetic ions.

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

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図および
第3図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す構成図、第
4図は従来例を示す構成図である。 8……導波管、9,15,17……プラズマ生成室、9A,15A,17
A……誘電体領域、9B,15B,17B……プラズマ生成領域、1
0……磁気コイル、11,16……ガス導入口、12……マイク
ロ波導入用開口。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are block diagrams showing other embodiments of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example. 8 ... Waveguide, 9,15,17 ... Plasma generation chamber, 9A, 15A, 17
A: Dielectric area, 9B, 15B, 17B: Plasma generation area, 1
0 …… Magnetic coil, 11,16 …… Gas inlet, 12 …… Microwave inlet.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マイクロ波を供給するための第1の導波管
を備え、マイクロ波導入用開口を介して第1の導波管に
連結された第1の導波管より大きい断面を有する第2の
導波管内に、前記開口側に設けられ第1の導波管から供
給されたマイクロ波を伝搬させる誘電体領域と、この誘
電体領域によって区画されるプラズマ生成領域とを備え
たマイクロ波励起によるプラズマ生成源であって、 前記誘電体領域は、少なくともプラズマ生成領域との境
界部分を含む領域が誘電体で充填され、第2の導波管の
前記開口からプラズマ生成領域との境界部分までのマイ
クロ波導入方向に沿った最短の距離が、この距離を伝搬
するマイクロ波の管内波長の4分の1の奇数倍となるも
のであることを特徴とするマイクロ波励起によるプラズ
マ生成源。
1. A first waveguide for supplying microwaves, which has a cross section larger than that of the first waveguide connected to the first waveguide through an opening for introducing microwaves. A micro waveguide provided in the second waveguide, which includes a dielectric region provided on the opening side for propagating the microwave supplied from the first waveguide, and a plasma generation region partitioned by the dielectric region. A plasma generation source by wave excitation, wherein the dielectric region is filled with a dielectric at least in a region including a boundary portion with the plasma generation region, and a boundary between the plasma generation region and the opening of the second waveguide is formed. The shortest distance to the part along the microwave introduction direction is an odd multiple of a quarter of the guide wavelength of the microwave propagating through this distance, and a plasma generation source by microwave excitation. .
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