JPS6310500A - Cyclotron plasma generator - Google Patents

Cyclotron plasma generator

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Publication number
JPS6310500A
JPS6310500A JP61151488A JP15148886A JPS6310500A JP S6310500 A JPS6310500 A JP S6310500A JP 61151488 A JP61151488 A JP 61151488A JP 15148886 A JP15148886 A JP 15148886A JP S6310500 A JPS6310500 A JP S6310500A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma generation
generation chamber
supply means
high frequency
cyclotron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61151488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
栗原 紀子
近江 和明
菅田 正夫
裕之 菅田
透 田
長部 国志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP61151488A priority Critical patent/JPS6310500A/en
Publication of JPS6310500A publication Critical patent/JPS6310500A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、気体、液体又は固体をプラズマ化し、成膜、
エツチング、スパッタリング、表面加工、表面改質等を
行うのに用いられるプラズマ発生装置に関し、特に、電
子す・イクロトロン共鳴とイオンのサイクロトロン共鳴
を併用したサイクロトロンプラズマ発生装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a method for converting gas, liquid or solid into plasma, forming a film,
The present invention relates to a plasma generation device used for etching, sputtering, surface processing, surface modification, etc., and particularly relates to a cyclotron plasma generation device that uses both electron microtron resonance and ion cyclotron resonance.

〔従来の技術] 従来、サイクロトロンプラズマ発生装置とじては、イオ
ンサイクロトロン共鳴を用いた装置と、電子サイクロト
ロン共鳴を用いた装置とがある。前者は、特開昭55−
53422号公報等に開示されているように、プラズマ
中のあるイオンだけを選択的に加熱することもでき、後
者は、特開昭53−7199号公報、特開昭53−96
938号公棲及び特開昭56−155535号公報等に
開示されているように、イオン化効率が高く、高速成膜
等が可能である。
[Prior Art] Conventionally, there are two types of cyclotron plasma generation devices: devices using ion cyclotron resonance and devices using electron cyclotron resonance. The former is published in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1973-
It is also possible to selectively heat only certain ions in the plasma, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 53-7199 and Japanese Patent Application Laid-open No. 53-96.
As disclosed in Kosei No. 938 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-155535, the ionization efficiency is high and high-speed film formation is possible.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、電子サイクロトロン共鳴を用いた装置で
は、他のプラズマ発生法と同様に、イオン温度が低く、
成膜に関与するイオンを選べず、例えば形成される膜の
内部特性等を制御することも困難である。一方、イオン
サイクロトロン共鳴を用いた装置では、大面積の反応場
を提供することが難しく、またイオン化効率が低いとい
う問題がある。
[Problems to be solved by the invention] However, in the device using electron cyclotron resonance, as with other plasma generation methods, the ion temperature is low;
It is difficult to select the ions involved in film formation, and it is also difficult to control, for example, the internal characteristics of the formed film. On the other hand, devices using ion cyclotron resonance have problems in that it is difficult to provide a large-area reaction field and the ionization efficiency is low.

本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたもので
、高温のイオン温度が適用でき、かつイオン化効率も向
上したサイクロトロンプラズマ発生装芒を提供すること
を目的とする。
The present invention was devised in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a cyclotron plasma generation device that can be used at a high ion temperature and has improved ionization efficiency.

[問題点を解決するだめの手段] 上記目的を達成するために講じられた手段を、本発明の
一実施例に対応する第1図で説明すると、本発明は、プ
ラズマ発生室l内に磁界を形成する磁石2と、プラズマ
発生室l内にマイクロ波先併給するマイクロ波供給手段
3と、プラズマ発生室1内に高周波を供給する高周波供
給手段4とヲ有スるサイクロトロンプラズマ発生装置と
するという手段を講じているものである。
[Means for solving the problem] The means taken to achieve the above object will be explained with reference to FIG. 1, which corresponds to an embodiment of the present invention. This is a cyclotron plasma generation device that has a magnet 2 that forms a microwave, a microwave supply means 3 that simultaneously supplies microwaves into the plasma generation chamber 1, and a high frequency supply means 4 that supplies high frequency waves into the plasma generation chamber 1. This measure is being taken.

[作 用] プラズマ発生室1内での電子は、磁石2による磁界によ
ってローレンツ力を受け、サイクロトロン運動を行う。
[Function] Electrons within the plasma generation chamber 1 are subjected to Lorentz force by the magnetic field of the magnet 2, and perform cyclotron motion.

この時の電子のサイクロトロン周波数と、マイクロ波供
給手段3からプラズマ発生室1内に供給されるマイクロ
波の周波数が一致すると、電子サイクロトロン共鳴を生
じ、これによってプラズマを効率的に発生させることが
できる。一方、高周波供給手段4からプラズマ発生室り
内に高周波を供給すると、この高周波の周波数に応じて
特定のイオンやプロトンをイオンサイクロトロン共鳴さ
せることかでjる。
When the cyclotron frequency of the electrons at this time matches the frequency of the microwave supplied into the plasma generation chamber 1 from the microwave supply means 3, electron cyclotron resonance occurs, thereby making it possible to efficiently generate plasma. . On the other hand, when a high frequency wave is supplied from the high frequency supply means 4 into the plasma generation chamber, specific ions or protons are caused to undergo ion cyclotron resonance depending on the frequency of the high frequency wave.

[実施例コ 第1図は本発明の一実施例で、図中1はプラズマ発生室
である。プラズマ発生室1内は真空系となっており、そ
の外側には、プラズマ発生室1内に磁場予形成するため
の磁石2が設けられている。磁石2は、電磁石であって
も永久磁石であってもよい。
[Example 1] Figure 1 shows an example of the present invention, and numeral 1 in the figure is a plasma generation chamber. The inside of the plasma generation chamber 1 is a vacuum system, and a magnet 2 for preforming a magnetic field inside the plasma generation chamber 1 is provided outside thereof. The magnet 2 may be an electromagnet or a permanent magnet.

プラズマ発生室1の後方には、マイクロ波供給手段3と
イオン源供給管5が接続されている。本実施例における
マイクロ波供給手段3は導波管となっており1例えば石
英等のマイクロ波を通過させ得る材質の窓部6を介して
プラズマ発生室1内にマイクロ波を供給するものである
。また、イオン源供給管5からプラズマ発生室1内に供
給するイオン源は、本サイクロトロンプラズマ発生装置
の用途によっても相違するが、例えば窒素、酸素、アル
ゴン等が用いられる。供給されたイオン源は、プラズマ
発生室1内でプラズマ化され、所期の目的に供された後
、反応生成ガス等と共に排気系(図示されていない)に
よって、プラズマ発生室1を含む一連の真空系内から排
出される。
A microwave supply means 3 and an ion source supply pipe 5 are connected to the rear of the plasma generation chamber 1 . The microwave supply means 3 in this embodiment is a waveguide and supplies microwaves into the plasma generation chamber 1 through a window 6 made of a material such as quartz that allows microwaves to pass through. . Further, the ion source supplied from the ion source supply pipe 5 into the plasma generation chamber 1 varies depending on the purpose of the cyclotron plasma generation apparatus, but for example, nitrogen, oxygen, argon, etc. are used. The supplied ion source is turned into plasma in the plasma generation chamber 1, and after being used for the intended purpose, an exhaust system (not shown) is used together with the reaction product gas etc. Exhausted from within the vacuum system.

本実施例における高周波供給手段4は、プラズマ発生室
1内に設けられた一対の高周波電極となっている。
The high frequency supply means 4 in this embodiment is a pair of high frequency electrodes provided within the plasma generation chamber 1.

ここで、マイクロ波供給手段3から供給されるマイクロ
波の周波数をν、磁石2によってプラズマ発生室1内に
形成される磁場の磁束密度をB、イオン源供給手段5か
ら供給されるイオン源の電子電荷をe、電子質量をmと
すると、ローレンツ式から、 ν= e −B / 2πm となる。従って、汎用されている、周波数が2 、45
GHzのマイクロ波を用いると、磁場の磁束密度は87
5ガウスとすることが、良好な電子サイクロトロン共鳴
を発生させる上で好ましいことが分る。また、この磁場
で良好なイオンサイクロトロン共鳴を得るには、プロト
ンを共鳴させる場合。
Here, the frequency of the microwave supplied from the microwave supply means 3 is ν, the magnetic flux density of the magnetic field formed in the plasma generation chamber 1 by the magnet 2 is B, and the frequency of the ion source supplied from the ion source supply means 5 is If the electron charge is e and the electron mass is m, then from the Lorentz equation, ν=e −B / 2πm. Therefore, the commonly used frequency is 2,45
When using GHz microwave, the magnetic flux density of the magnetic field is 87
It turns out that 5 Gauss is preferable for generating good electron cyclotron resonance. Also, to get good ion cyclotron resonance with this magnetic field, if you make protons resonate.

高周波として1.3MHzの周波数のものを供給し、炭
素イオンを共鳴させる場合、高周波として0.11MH
2の周波数のものを供給することが好ましい。
When a high frequency of 1.3 MHz is supplied and carbon ions resonate, the high frequency is 0.11 MHz.
Preferably, two frequencies are provided.

第2図は本発明の他の実施例で、高周波供給手段4とし
て、プラズマ発生室1の外側に高周波コイルが巻付けら
れている。本実施例における他の構成は第1図で説明し
たものと同様で、図において第1図と同一の符号は同一
の部材を表わしている。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which a high frequency coil is wound around the outside of the plasma generation chamber 1 as the high frequency supply means 4. In FIG. The rest of the structure in this embodiment is the same as that explained in FIG. 1, and the same reference numerals as in FIG. 1 represent the same members in the figure.

このようにすれば、プラズマ発生室1内全体に高周波を
供給しやすい利点がある。
This has the advantage that high frequency waves can be easily supplied to the entire interior of the plasma generation chamber 1.

第3図も本発明の他の実施例で、プラズマ発生室1の後
方に、マイクロ波供給手段3と高周波供給手段4を尊務
する導波管を設け、マイクロ波と高周波を重畳して供給
するものとなっている0本実施例における他の構成は第
1図で説明したものと同様で1図において第1図と同一
の符号は同一の部材を表わしている。
FIG. 3 also shows another embodiment of the present invention, in which a waveguide serving as a microwave supply means 3 and a high frequency supply means 4 is provided at the rear of the plasma generation chamber 1 to supply microwaves and high frequencies in a superimposed manner. The other structures in this embodiment are the same as those described in FIG. 1, and the same reference numerals in FIG. 1 represent the same members.

このようにすれば、マイクロ波供給手段3と高周波供給
手段4を一つの部材でまかなうことができ、構造を簡略
化することができる。
In this way, the microwave supply means 3 and the high frequency supply means 4 can be provided by one member, and the structure can be simplified.

尚、以上の実施例においては、マイクロ波供給手段3と
して導波管を用いているが、他に同軸ケーブルや、これ
らとホーンアンテナ、スロットアンテナ又は螺旋アンテ
ナ等を組合わせたものを用いることもできる。
In the above embodiments, a waveguide is used as the microwave supply means 3, but a coaxial cable or a combination of these with a horn antenna, slot antenna, or spiral antenna may also be used. can.

[発明の効果] 以上説明した通り、本発明によれば、電子サイクロトロ
ン共鳴とイオンサイクロトロン共鳴とを組み合わせるこ
とにより、イオン温度を上昇させ、イオン効率を高める
ことが可能なサイクロトロンプラズマ発生装置を提供す
ることができるものである。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention provides a cyclotron plasma generator capable of increasing ion temperature and increasing ion efficiency by combining electron cyclotron resonance and ion cyclotron resonance. It is something that can be done.

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

第1図は本発明の一実施例の説明図、第2図及び第3図
は各々本発明の他の実施例の説明図である。 l:プラズマ発生室、 2:磁石、 3:マイクロ波供給手段、 4:高周波供給手段、 5:イオン源供給管。 6:窓部。
FIG. 1 is an explanatory diagram of one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams of other embodiments of the present invention. 1: Plasma generation chamber, 2: Magnet, 3: Microwave supply means, 4: High frequency supply means, 5: Ion source supply tube. 6: Window section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)プラズマ発生室内に磁界を形成する磁石と、プラズ
マ発生室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段
と、プラズマ発生室内に高周波を供給する高周波供給手
段とを有するサイクロトロンプラズマ発生装置。
1) A cyclotron plasma generation device having a magnet that forms a magnetic field within a plasma generation chamber, a microwave supply means that supplies microwaves into the plasma generation chamber, and a high frequency supply means that supplies high frequency waves within the plasma generation chamber.
JP61151488A 1986-06-30 1986-06-30 Cyclotron plasma generator Pending JPS6310500A (en)

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JP61151488A JPS6310500A (en) 1986-06-30 1986-06-30 Cyclotron plasma generator

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JP61151488A JPS6310500A (en) 1986-06-30 1986-06-30 Cyclotron plasma generator

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JPS6310500A true JPS6310500A (en) 1988-01-18

Family

ID=15519593

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JP61151488A Pending JPS6310500A (en) 1986-06-30 1986-06-30 Cyclotron plasma generator

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JP (1) JPS6310500A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006162595A (en) * 2004-11-12 2006-06-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Storage structure

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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