JPH05343194A - Microwave plasma processing device and its processing method - Google Patents
Microwave plasma processing device and its processing methodInfo
- Publication number
- JPH05343194A JPH05343194A JP4145405A JP14540592A JPH05343194A JP H05343194 A JPH05343194 A JP H05343194A JP 4145405 A JP4145405 A JP 4145405A JP 14540592 A JP14540592 A JP 14540592A JP H05343194 A JPH05343194 A JP H05343194A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vacuum chamber
- microwave
- plasma processing
- microwave plasma
- waveguide
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
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、マイクロ波放電プラズ
マを利用して、プラズマ化学蒸着、プラズマエッチング
処理、スパッタリング成膜処理等を行うマイクロ波プラ
ズマ処理装置およびその処理方法に係わり、特に、プラ
ズマ処理の均一性を高めるのに好適なマイクロ波プラズ
マ処理装置およびその処理方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave plasma processing apparatus and method for performing plasma chemical vapor deposition, plasma etching processing, sputtering film forming processing, etc. using microwave discharge plasma, and more particularly to a plasma processing apparatus. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave plasma processing apparatus and a processing method suitable for improving processing uniformity.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マイクロ波放電プラズマは高エネルギー
電子の生成効率に優れたプラズマであり、高密度、高反
応性プラズマとしてプラズマ化学蒸着、プラズマエッチ
ング処理、スパッタリング成膜処理等に有用なものであ
る。特に、磁場中電子のサイクロトロン共鳴吸収を利用
するマイクロ波放電プラズマは、その特徴を高めたもの
であり、化学蒸着法による成膜装置としては、例えば特
開昭５６−１５５５３５号公報記載に見られるような装
置構成が開示されている。一般に、マイクロ波は導波管
によって導かれ、絶縁材による窓部を介して真空室内に
導入されるが、この装置のように円筒状の真空室の端部
に矩形導波管が接続される構成の場合には、円筒部のマ
イクロ波伝送の基本モード円形ＴＥ11と矩形導波管部の
伝送モードＴＥ10が接続部で不連続であり、この部分で
マイクロ波電界の乱れが生じやすい。磁気コイルによる
等磁力線面で規定される真空室内のプラズマ放電域はこ
のマイクロ波電界の乱れが生じる領域を含むため、プラ
ズマ放電が不均一になりやすいという欠点を有する。ま
た、このような構成の装置で抵抗率が１０5Ｏｈｍ・ｃ
ｍ以下の導電性の膜を形成しようとすると、絶縁材によ
る窓部に導電性膜が付着し、そのため、真空室内へのマ
イクロ波の侵入が阻害されるか、あるいはマイクロ波が
付着膜に吸収されて、プラズマ放電が停止する問題があ
り、導電性膜形成への利用は困難であった。2. Description of the Related Art Microwave discharge plasma is a plasma having a high generation efficiency of high energy electrons and is useful as a high density and highly reactive plasma for plasma chemical vapor deposition, plasma etching treatment, sputtering film formation treatment and the like. .. In particular, microwave discharge plasma utilizing cyclotron resonance absorption of electrons in a magnetic field has enhanced characteristics, and as a film forming apparatus by a chemical vapor deposition method, it is found in, for example, JP-A-56-155535. Such a device configuration is disclosed. In general, microwaves are guided by a waveguide and introduced into a vacuum chamber through a window made of an insulating material, but a rectangular waveguide is connected to the end of a cylindrical vacuum chamber as in this device. In the case of the configuration, the fundamental mode circular TE 11 for microwave transmission of the cylindrical portion and the transmission mode TE 10 of the rectangular waveguide portion are discontinuous at the connection portion, and the microwave electric field is easily disturbed at this portion. Since the plasma discharge region in the vacuum chamber defined by the lines of constant magnetic force by the magnetic coil includes the region where the microwave electric field is disturbed, there is a drawback that the plasma discharge is likely to be non-uniform. In addition, the device having such a structure has a resistivity of 10 5 Ohm · c.
If an attempt is made to form a conductive film of m or less, the conductive film adheres to the window made of an insulating material, which hinders the penetration of microwaves into the vacuum chamber, or the microwaves are absorbed by the adhered film. Then, there is a problem that the plasma discharge is stopped, and it is difficult to use it for forming a conductive film.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の第１
の目的は、プラズマ化学蒸着、プラズマエッチング処
理、スパッタリング成膜処理等のプラズマ処理の均一性
を高めたマイクロ波プラズマ処理装置を提供することに
あり、特に抵抗率が１０5Ｏｈｍ・ｃｍ以下の導電性の
膜の形成に利用できるマイクロ波プラズマ処理装置を提
供することにある。そして、本発明の第２の目的は、こ
の装置を用いることにより、プラズマ処理の均一性が高
いマイクロ波プラズマ処理方法を提供することにあり、
特に抵抗率が１０5Ｏｈｍ・ｃｍ以下の導電性の膜の形
成が可能なマイクロ波プラズマ処理方法を提供すること
にある。Therefore, the first aspect of the present invention
Is to provide a microwave plasma processing apparatus in which the uniformity of plasma processing such as plasma chemical vapor deposition, plasma etching processing, and sputtering film formation processing is improved, and in particular, the conductivity of which the resistivity is 10 5 Ohm · cm or less. It is an object of the present invention to provide a microwave plasma processing apparatus that can be used for forming a film having a conductive property. A second object of the present invention is to provide a microwave plasma processing method with high uniformity of plasma processing by using this apparatus,
In particular, it is to provide a microwave plasma processing method capable of forming a conductive film having a resistivity of 10 5 Ohm · cm or less.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、
（１）真空室と、この真空室にマイクロ波電力を供給す
る手段と、前記真空室内に放電ガスを導入する手段と、
前記真空室内に被処理試料を保持する手段とを備え、前
記真空室内にマイクロ波放電によってプラズマを生成さ
しめ、前記被処理試料をプラズマ処理するマイクロ波プ
ラズマ処理装置において、真空室の一部をマイクロ波の
円形導波管とし、該円形導波管の側面に矩形導波管を、
長辺方向が円形導波管の軸方向に平行になるように接続
し、該矩形導波管部に真空仕切りとなるマイクロ波導入
窓を設け、矩形導波管部との接続部を除く円形導波管部
の外周に磁気コイルを設け、真空室内に電子サイクロト
ロン共鳴条件以上の磁場を印加できる構成とすることに
より、そしてより具体的には、（２）上記円形導波管と
上記矩形導波管の接続部の円形導波管軸方向の長さを、
円形導波管のＴＥ11モードの管内波長の１／２の長さと
することにより、また、（３）上記円形導波管の一方の
端が軸に垂直に閉じられており、円形導波管と矩形導波
管の接続部端と該閉鎖端との間の長さを円形導波管のＴ
Ｅ11モードの管内波長の１／２の長さの０を含む整数倍
することにより、また、上記マイクロ波プラズマ処理装
置の放電ガス導入部を上記矩形導波管部に設置すること
により、また、（５）上記放電ガス導入部が上記矩形導
波管部に設置されているとともに、真空室の異なる箇所
に成膜原料ガス導入部が設けられる構成とすることによ
り、また、より好ましくは、（６）上記マイクロ波プラ
ズマ処理装置の円形導波管の開放端が、円形導波管の軸
に垂直に測ってより断面積が大きい真空室に接続されて
おり、該接続部に円形導波管の断面積を狭める絞り構造
が設置されている構成とすることにより、達成される。[Means for Solving the Problems] The first object is to:
(1) a vacuum chamber, means for supplying microwave power to the vacuum chamber, means for introducing a discharge gas into the vacuum chamber,
A means for holding a sample to be processed in the vacuum chamber, wherein a plasma is generated by microwave discharge in the vacuum chamber, and in the microwave plasma processing apparatus for plasma-processing the sample to be processed, a part of the vacuum chamber is A microwave circular waveguide, and a rectangular waveguide on the side surface of the circular waveguide,
A circular waveguide except for connecting to the rectangular waveguide section, with the long side direction connected in parallel to the axial direction of the circular waveguide section and providing a microwave introduction window as a vacuum partition in the rectangular waveguide section. A magnetic coil is provided on the outer periphery of the waveguide section so that a magnetic field higher than the electron cyclotron resonance condition can be applied to the vacuum chamber, and more specifically, (2) the circular waveguide and the rectangular waveguide. The length of the circular waveguide at the connection part of the wave guide in the axial direction is
By making the length of the guide wavelength of the TE 11 mode of the circular waveguide half, (3) one end of the circular waveguide is closed perpendicularly to the axis. And the length between the connection end of the rectangular waveguide and the closed end is T of the circular waveguide.
By making an integral multiple of 0 including the length of 1/2 of the guide wavelength of the E 11 mode, and by installing the discharge gas introduction part of the microwave plasma processing apparatus in the rectangular waveguide part, (5) The discharge gas introducing section is installed in the rectangular waveguide section, and the film-forming raw material gas introducing section is provided in different locations of the vacuum chamber, and more preferably, (6) The open end of the circular waveguide of the microwave plasma processing apparatus is connected to a vacuum chamber having a larger cross-sectional area when measured perpendicularly to the axis of the circular waveguide, and the circular waveguide is connected to the connecting portion. This is achieved by providing a throttle structure that narrows the cross-sectional area of the pipe.
【０００５】また、上記第２の目的は、（７）上記
（１）ないし（６）記載のいずれかのマイクロ波プラズ
マ処理装置をプラズマ化学蒸着またはプラズマエッチン
グ処理またはスパッタリング成膜処理に用いることによ
り、また、（８）上記（１）ないし（６）記載のいずれ
かのマイクロ波プラズマ処理装置を抵抗率１０5Ｏｈｍ
・ｃｍ以下の膜形成処理に用いることにより、達成され
る。The second purpose is (7) by using the microwave plasma processing apparatus according to any one of (1) to (6) for plasma chemical vapor deposition, plasma etching or sputtering film formation. Also, (8) the microwave plasma processing apparatus according to any one of (1) to (6) above has a resistivity of 10 5 Ohm.
-Achieved by using for film formation treatment of cm or less.
【０００６】[0006]
【作用】上記構成において、真空室の一部をマイクロ波
の円形導波管とするのは、マイクロ波電界の均一性の高
い円形ＴＥ11モードを真空室内に形成するためであり、
また、円形導波管の側面に矩形導波管を、矩形導波管の
長辺が円形導波管の軸方向に平行になるように接続する
のは、矩形導波管内の基本モード矩形ＴＥ10モードから
円形ＴＥ11モードへの変換を円滑に行うためである。さ
らに、真空仕切りとなるマイクロ波導入窓を矩形導波管
部に設けることにより、このモード変換がより円滑にな
る。また、マイクロ波導入窓はプラズマ放電域から離れ
るため、成膜処理を行う場合にもマイクロ波導入窓への
膜付着が少なく、導電性膜の形成の場合も問題が生じな
い。In the above structure, a part of the vacuum chamber is formed as a circular waveguide for microwaves in order to form a circular TE 11 mode in which the microwave electric field is highly uniform,
Further, the rectangular waveguide is connected to the side surface of the circular waveguide so that the long sides of the rectangular waveguide are parallel to the axial direction of the circular waveguide. This is for smoothly converting the 10 mode to the circular TE 11 mode. Further, by providing a microwave introduction window as a vacuum partition in the rectangular waveguide section, this mode conversion becomes smoother. Further, since the microwave introduction window is separated from the plasma discharge region, film deposition on the microwave introduction window is small even when the film formation process is performed, and no problem occurs in the case of forming a conductive film.
【０００７】矩形導波管部との接続部を除く円形導波管
部の外周に磁気コイルを設け、真空室内に電子サイクロ
トロン共鳴条件以上の磁場を印加できる構成とすると、
上記のモード変換部は、磁気コイルによる等磁力線面で
規定されるサイクロトロン共鳴条件によるプラズマ放電
域の外部となり、モード変換部に起こりがちなマイクロ
波電界の乱れの影響を排除できる。If a magnetic coil is provided on the outer circumference of the circular waveguide except for the connection with the rectangular waveguide, and a magnetic field above the electron cyclotron resonance condition can be applied to the vacuum chamber,
The mode conversion unit is located outside the plasma discharge region under the cyclotron resonance condition defined by the lines of constant magnetic force by the magnetic coil, and can eliminate the influence of the disturbance of the microwave electric field that tends to occur in the mode conversion unit.
【０００８】上記の円形導波管と矩形導波管の接続部の
円形導波管軸方向の長さを円形導波路のＴＥ11モードの
管内波長の１／２の長さとすると、矩形導波管内の長辺
方向のマイクロ波電界の分布は円形導波管部のＴＥ11モ
ードのマイクロ波電界の分布とほぼ一致し、マイクロ波
の矩形ＴＥ10モードから円形ＴＥ11モードへの変換を円
滑に行うことが可能となる。If the length of the connecting portion between the circular waveguide and the rectangular waveguide in the axial direction of the circular waveguide is set to 1/2 of the guide wavelength of the TE 11 mode of the circular waveguide, the rectangular waveguide The distribution of the microwave electric field in the long side direction in the tube is almost the same as the distribution of the microwave electric field of the TE 11 mode in the circular waveguide section, and the conversion of the microwave from the rectangular TE 10 mode to the circular TE 11 mode is smoothly performed. It becomes possible to do it.
【０００９】上記の円形導波管の一方の端を軸に垂直に
閉じる構成とすると、磁気コイルによる等磁力線面で規
定されるサイクロトロン共鳴条件によるプラズマ放電域
の磁界軸方向の一端は磁界軸に垂直な平面で遮られるこ
とになり、磁界軸に垂直な平面内での均一性の高いプラ
ズマ放電を得ることができる。この閉鎖端側に進行して
きたマイクロ波もこの閉鎖端によって反射されて開放端
側に送られるが、円形導波管と矩形導波管の接続部端と
この閉鎖端の間の長さを円形導波間のＴＥ11モードの管
内波長の１／２の長さの０を含む整数倍とすることによ
り、接続部の円形導波管内の上記反射波によるマイクロ
波電界の分布は矩形導波管内の長辺方向のマイクロ波電
界の分布とほぼ一致し、接続部の上記反射波によるマイ
クロ波電界の乱れを避けることができる。If one end of the circular waveguide is closed perpendicularly to the axis, one end in the magnetic field axis direction of the plasma discharge region due to the cyclotron resonance condition defined by the magnetic field line of the magnetic field of the magnetic coil is set to the magnetic field axis. Since it is blocked by the vertical plane, it is possible to obtain highly uniform plasma discharge in the plane perpendicular to the magnetic field axis. The microwave traveling to the closed end side is also reflected by the closed end and sent to the open end side, but the length between the connection end of the circular waveguide and the rectangular waveguide and the closed end is circular. The distribution of the microwave electric field due to the reflected wave in the circular waveguide at the connecting portion is set to be equal to that in the rectangular waveguide by setting the integral multiple including 0 of the length of 1/2 of the guide wavelength of the TE 11 mode between the waveguides. The distribution of the microwave electric field in the long-side direction is almost the same, and the disturbance of the microwave electric field due to the reflected wave at the connection portion can be avoided.
【００１０】上記マイクロ波プラズマ処理装置の放電ガ
ス導入部を矩形導波管部に設置すると、マイクロ波導入
側のガス密度を高くでき、放電ガスのイオン化が効率的
に行える。また、ガス導入部ではマイクロ波電界の乱れ
が起こりやすいが、このような構成とすると、磁気コイ
ルによる等磁力線面で規定されるサイクロトロン共鳴条
件によるプラズマ放電域から離すことができ、マイクロ
波電界の乱れの影響を排除できる。When the discharge gas introduction part of the microwave plasma processing apparatus is installed in the rectangular waveguide part, the gas density on the microwave introduction side can be increased and the discharge gas can be efficiently ionized. Further, the microwave electric field is apt to be disturbed in the gas introduction part, but with such a configuration, it is possible to separate from the plasma discharge region due to the cyclotron resonance condition defined by the magnetic force line surface of the magnetic coil, and the microwave electric field The influence of disturbance can be eliminated.
【００１１】上記の放電ガス導入部を矩形導波管部に設
置するとともに、真空室の異なる箇所に成膜原料ガス導
入部を設ける構成とすると、プラズマ化学蒸着による成
膜処理を行う場合にもマイクロ波導入窓への膜付着が少
なく、導電性膜の形成への利用が可能となる。When the above-mentioned discharge gas introducing section is installed in the rectangular waveguide section and the film-forming raw material gas introducing section is provided in different places in the vacuum chamber, it is possible to perform film-forming processing by plasma chemical vapor deposition. There is little film adhesion to the microwave introduction window, and it can be used for forming a conductive film.
【００１２】上記マイクロ波プラズマ処理装置の円形導
波管の開放端が、円形導波管の軸に垂直に測ってより断
面積が大きい真空室に接続されており、該接続部に円形
導波管の断面積を狭める絞り構造が設置されている構成
とすると、この絞り構造は円形導波管の開放端でマイク
ロ波を反射するため、円形導波管部に高密度プラズマを
生成することができる。The open end of the circular waveguide of the microwave plasma processing apparatus is connected to a vacuum chamber having a larger cross-sectional area when measured perpendicularly to the axis of the circular waveguide, and the circular waveguide is connected to the connecting portion. If a diaphragm structure that narrows the cross-sectional area of the tube is installed, this diaphragm structure reflects microwaves at the open end of the circular waveguide, so high-density plasma can be generated in the circular waveguide section. it can.
【００１３】次に、上記のマイクロ波プラズマ処理装置
を用いたプラズマ化学蒸着またはプラズマエッチング処
理またはスパッタリング成膜処理は、均一性の高いマイ
クロ波プラズマ処理を可能にする。Next, the plasma chemical vapor deposition, the plasma etching process, or the sputtering film forming process using the above microwave plasma processing apparatus enables the microwave plasma processing with high uniformity.
【００１４】また、上記のマイクロ波プラズマ処理装置
を用いた成膜処理は、抵抗率１０5Ｏｈｍ・ｃｍ以下の
導電性膜を形成するマイクロ波プラズマ処理を可能にす
る。Further, the film forming process using the above microwave plasma processing apparatus enables a microwave plasma process for forming a conductive film having a resistivity of 10 5 Ohm · cm or less.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２に
よって説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１６】図１は本発明を化学蒸着装置に適用したマ
イクロ波プラズマ処理装置の一実施例の構成を示す断面
図であって、１は円形導波管真空室、２は矩形導波管真
空室であり、矩形導波管真空室２は長辺が円形導波管真
空室１の軸方向に平行になるように円形導波管真空室１
に接続されている。この構成で矩形ＴＥ10モードと円形
ＴＥ11モードのマイクロ波電界はともに紙面に対して垂
直であり、マイクロ波の矩形ＴＥ10モードは連続的に円
形ＴＥ11モードに変換される。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an embodiment of a microwave plasma processing apparatus in which the present invention is applied to a chemical vapor deposition apparatus, wherein 1 is a circular waveguide vacuum chamber and 2 is a rectangular waveguide vacuum. The rectangular waveguide vacuum chamber 2 is a chamber, and the rectangular waveguide vacuum chamber 1 has a long side parallel to the axial direction of the circular waveguide vacuum chamber 1.
It is connected to the. With this configuration, the microwave electric fields of the rectangular TE 10 mode and the circular TE 11 mode are both perpendicular to the paper surface, and the rectangular TE 10 mode of the microwave is continuously converted into the circular TE 11 mode.
【００１７】円形導波管真空室１はプラズマ処理真空室
３に接続されている。４は真空室を大気から遮断する石
英製のマイクロ波導入窓であって、これを介して矩形導
波管真空室２は通常の矩形導波管５に接続されている。
マイクロ波導入窓４は導波管接続部から離れているた
め、マイクロ波のモード変換が円滑に行える。The circular waveguide vacuum chamber 1 is connected to the plasma processing vacuum chamber 3. Reference numeral 4 denotes a quartz microwave introduction window that shields the vacuum chamber from the atmosphere, and the rectangular waveguide vacuum chamber 2 is connected to a normal rectangular waveguide 5 via this.
Since the microwave introduction window 4 is separated from the waveguide connecting portion, the microwave mode conversion can be smoothly performed.
【００１８】６、７は真空室内に電子サイクロトロン共
鳴条件以上の磁場を印加するための磁気コイルであり、
円形導波管部の外周に設置されている。この構成でプラ
ズマ放電域は磁気コイルによる等磁力線面で規定される
符号８で示す領域となり、上記のモード変換部は、プラ
ズマ放電域８の外部となる。このため、モード変換部に
起こりがちなマイクロ波電界の乱れはプラズマ放電域に
大きな影響を与えない。生成プラズマは発散磁界によっ
て試料台９上の試料１０の方向へ送られる。Reference numerals 6 and 7 denote magnetic coils for applying a magnetic field above the electron cyclotron resonance condition to the vacuum chamber,
It is installed on the outer circumference of the circular waveguide section. In this configuration, the plasma discharge region is a region indicated by reference numeral 8 defined by the lines of constant magnetic force by the magnetic coil, and the mode conversion unit is outside the plasma discharge region 8. Therefore, the turbulence of the microwave electric field, which tends to occur in the mode converter, does not significantly affect the plasma discharge region. The generated plasma is sent toward the sample 10 on the sample table 9 by the divergent magnetic field.
【００１９】円形導波管真空室１の上端は軸に垂直に閉
じられており、磁気コイル６、７による等磁力線面で規
定されるプラズマ放電域８の磁界軸方向の上端は磁界軸
に垂直な平面で遮られている。この結果、磁界軸に垂直
な平面内での均一性の高いプラズマ放電が得られる。こ
の閉鎖端側に進行してきたマイクロ波は、この閉鎖端に
よって反射されて開放端側に送られる。The upper end of the circular waveguide vacuum chamber 1 is closed perpendicularly to the axis, and the upper end of the plasma discharge region 8 defined by the magnetic field lines of the magnetic coils 6 and 7 in the magnetic field axis direction is perpendicular to the magnetic field axis. It is blocked by a flat surface. As a result, a highly uniform plasma discharge in a plane perpendicular to the magnetic field axis can be obtained. The microwave traveling to the closed end side is reflected by the closed end and sent to the open end side.
【００２０】１１は放電ガス導入部であり、矩形導波管
真空室２の部分に設置されている。この結果、マイクロ
波導入側のガス密度を高くでき、放電ガスのイオン化が
効率的に行える。また、ガス導入部ではマイクロ波電界
の乱れが起こりやすいが、このような構成とすると、ガ
ス導入部を磁気コイルによる等磁力線面で規定されるプ
ラズマ放電域８から離すことができ、マイクロ波電界の
乱れの影響を排除できる。Reference numeral 11 denotes a discharge gas introducing portion, which is installed in the rectangular waveguide vacuum chamber 2. As a result, the gas density on the microwave introduction side can be increased, and the discharge gas can be efficiently ionized. In addition, the microwave electric field is apt to be disturbed in the gas introduction portion, but with such a configuration, the gas introduction portion can be separated from the plasma discharge region 8 defined by the isomagnetic line surface of the magnetic coil, and the microwave electric field The influence of the disturbance can be eliminated.
【００２１】１２は原料ガス導入部であり、プラズマ処
理真空室３に設置されている。この構成によって、プラ
ズマ化学蒸着による成膜処理を行う場合にもマイクロ波
導入窓４への膜付着が少なく、導電性膜の形成への利用
が可能となっている。Reference numeral 12 is a source gas introduction section, which is installed in the plasma processing vacuum chamber 3. With this configuration, even when a film forming process by plasma chemical vapor deposition is performed, film adhesion to the microwave introduction window 4 is small, and it can be used for forming a conductive film.
【００２２】１３は円形導波管真空室１の断面積を狭め
る絞り構造であり、円形導波管真空室１の開放端に設置
されている。この絞り構造１３の部分でマイクロ波を反
射するため、円形導波管部に高密度プラズマを生成する
ことができる。Reference numeral 13 denotes a diaphragm structure for narrowing the cross-sectional area of the circular waveguide vacuum chamber 1, which is installed at the open end of the circular waveguide vacuum chamber 1. Since the microwave is reflected by the portion of the diaphragm structure 13, high density plasma can be generated in the circular waveguide portion.
【００２３】次に、本実施例の細部を図２によって説明
する。図２には、円形導波管真空室１と矩形導波管真空
室２の接続部と、これらの導波管内を進行するマイクロ
波の電界の様子を模式的に示してある。図２において、
ｘ軸は矩形導波管真空室２内のマイクロ波の進行方向で
ある。ｙ軸は矩形導波管真空室２の短辺方向であり、ｚ
軸は円形導波管真空室１の軸方向にとってある。従っ
て、ａは矩形導波管真空室２から円形導波管真空室１へ
のマイクロ波の進行を上方から観察した形でマイクロ波
電界の様子を示している。ｂは同一時点における円形導
波管真空室１内のマイクロ波電界の様子を左方から観察
した形で示し、またｃは矩形導波管真空室２内の長辺方
向のマイクロ波電界の分布を左方から観察した形で示し
ている。Next, details of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 schematically shows a connecting portion between the circular waveguide vacuum chamber 1 and the rectangular waveguide vacuum chamber 2 and a state of an electric field of microwaves traveling in these waveguides. In FIG.
The x-axis is the traveling direction of microwaves in the rectangular waveguide vacuum chamber 2. The y-axis is the direction of the short side of the rectangular waveguide vacuum chamber 2, and z
The axis lies in the axial direction of the circular waveguide vacuum chamber 1. Therefore, a shows the state of the microwave electric field in the form of observing the progress of the microwave from the rectangular waveguide vacuum chamber 2 to the circular waveguide vacuum chamber 1 from above. b is the state of the microwave electric field in the circular waveguide vacuum chamber 1 observed from the left at the same time, and c is the distribution of the microwave electric field in the long side direction in the rectangular waveguide vacuum chamber 2. Is shown as observed from the left.
【００２４】上記の円形導波管真空室１と矩形導波管真
空室２の接続部の円形導波管軸方向の長さを、円形導波
管のＴＥ11モードの管内波長の１／２の長さに設定して
ある。そこで、矩形導波管真空室２は、この要請を満た
しかつ通常の矩形導波管５に接続するために、テーパを
もった形になっている。この構成とすると、ｃに示す矩
形導波管真空室２内の長辺方向のマイクロ波電界の分布
は、ｂに示す円形導波管真空室１部のＴＥ11モードのマ
イクロ波電界の分布とほぼ一致し、マイクロ波の矩形Ｔ
Ｅ10モードから円形ＴＥ11モードへの変換がａに示すよ
うに円滑に進行する。ａに示したマイクロ波電界の位相
がずれた時点では、ｂに示す円形導波管真空室１部のＴ
Ｅ11モードのマイクロ波電界の位相が同様にずれる。こ
の場合には、円形導波管真空室１部を上方向に進行する
マイクロ波と下方向に進行するマイクロ波とを考慮する
必要があるが、矩形ＴＥ10モードから円形ＴＥ11モード
への変換は同様に円滑に進行する。The length of the connecting portion between the circular waveguide vacuum chamber 1 and the rectangular waveguide vacuum chamber 2 in the axial direction of the circular waveguide is 1/2 of the guide wavelength of the TE 11 mode of the circular waveguide. Is set to the length of. Therefore, the rectangular waveguide vacuum chamber 2 has a tapered shape in order to satisfy this requirement and connect to the normal rectangular waveguide 5. With this configuration, the distribution of the microwave electric field in the long side direction in the rectangular waveguide vacuum chamber 2 shown in c is the same as the distribution of the TE 11 mode microwave electric field in the circular waveguide vacuum chamber 1 part shown in b. Almost coincides with the microwave rectangle T
The conversion from the E 10 mode to the circular TE 11 mode proceeds smoothly as indicated by a. At the time when the microwave electric field shown in a is out of phase, T of the circular waveguide vacuum chamber 1 part shown in b is shown.
Similarly, the phase of the E 11 mode microwave electric field shifts. In this case, it is necessary to consider the microwave traveling in the upward direction and the microwave traveling in the downward direction in the circular waveguide vacuum chamber 1 part, but the conversion from the rectangular TE 10 mode to the circular TE 11 mode is performed. Goes smoothly as well.
【００２５】円形導波管真空室１の上端は軸に垂直に閉
じられており、この閉鎖端側に進行してきたマイクロ波
は、この閉鎖端によって反射されて開放端側に送られ
る。円形導波管と矩形導波管の接続部上端とこの閉鎖端
との間の長さは、円形導波管のＴＥ11モードの管内波長
の１／２の長さの０を含む整数倍（図の場合は１倍）に
設定してある。この結果、ｂに示す接続部の円形導波管
内の上記反射波によるマイクロ波電界の分布は、ｃに示
す矩形導波管真空室２内の長辺方向のマイクロ波電界の
分布とほぼ一致し、接続部の上記反射波によるマイクロ
波電界の乱れを避けることができる。The upper end of the circular waveguide vacuum chamber 1 is closed perpendicularly to the axis, and the microwave traveling to the closed end side is reflected by the closed end and sent to the open end side. The length between the upper end of the connecting portion of the circular waveguide and the rectangular waveguide and this closed end is an integer multiple (including 0) of 1/2 of the guide wavelength of the TE 11 mode of the circular waveguide ( In the case of the figure, it is set to 1). As a result, the distribution of the microwave electric field due to the reflected wave in the circular waveguide of the connecting portion shown in b substantially matches the distribution of the microwave electric field in the long side direction in the rectangular waveguide vacuum chamber 2 shown in c. It is possible to avoid the disturbance of the microwave electric field due to the reflected wave at the connection portion.
【００２６】以下、図１のマイクロ波プラズマ処理装置
を用い、プラズマ化学蒸着法による微結晶Ｓｉの形成を
検討した結果について述べる。The results of examining the formation of microcrystalline Si by the plasma chemical vapor deposition method using the microwave plasma processing apparatus of FIG. 1 will be described below.
【００２７】放電ガス導入部１１から水素を毎分１００
ｃｃ導入し、原料ガス導入部１２からシランを毎分１ｃ
ｃと、１％に水素希釈したジボランを毎分５ｃｃ導入
し、ターボ分子ポンプ（図示せず）で排気して１０ｍＴ
ｏｒｒの圧力とした。磁気コイル６、７によって最大１
０００Ｇａｕｓｓ以上の磁界を円形導波管真空室１部に
形成し、矩形導波管５からマイクロ波を５００Ｗ導入し
て、電子サイクロトロン共鳴プラズマを生成させた。試
料台９を３５０℃に加熱し、ガラス基板の試料１０上に
微結晶Ｓｉを形成させた。この結果、導電度約１０Ｓ／
ｃｍの低抵抗ｐ型半導体膜を再現性良く均一に形成する
ことができた。Hydrogen is supplied from the discharge gas introduction unit 11 to 100 per minute.
cc is introduced, and silane is supplied from the source gas introduction part 12 at 1 c / min.
c and diborane diluted with hydrogen to 1% at 5 cc / min, exhausted by a turbo molecular pump (not shown), and 10 mT
The pressure was set to orr. 1 maximum by magnetic coils 6 and 7
A magnetic field of 000 Gauss or more was formed in the circular waveguide vacuum chamber 1 part, and 500 W of microwaves was introduced from the rectangular waveguide 5 to generate electron cyclotron resonance plasma. The sample stage 9 was heated to 350 ° C. to form microcrystalline Si on the sample 10 on the glass substrate. As a result, the conductivity is about 10 S /
It was possible to uniformly form a low-resistance p-type semiconductor film of cm with good reproducibility.
【００２８】なお、本発明のマイクロ波プラズマ処理装
置がプラズマエッチング処理に適用可能であることは容
易に類推できる。また、プラズマエッチング処理に適用
する場合には、円形導波管真空室１の閉鎖端にターゲッ
トを設置し、この部分でのプラズマ密度が高くなるよう
に磁気コイル６、７によって磁界分布を調整すれば良
い。また付言すれば、プラズマ化学蒸着、プラズマエッ
チング処理の場合には磁気コイル６は必ずしも必要では
なく、磁気コイル７のみでも利用可能である。It can be easily inferred that the microwave plasma processing apparatus of the present invention is applicable to plasma etching processing. When applied to the plasma etching process, a target is placed at the closed end of the circular waveguide vacuum chamber 1, and the magnetic field distribution is adjusted by the magnetic coils 6 and 7 so that the plasma density at this portion becomes high. Good. In addition, in addition, in the case of plasma chemical vapor deposition and plasma etching, the magnetic coil 6 is not always necessary, and only the magnetic coil 7 can be used.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、プ
ラズマ化学蒸着、プラズマエッチング処理、スパッタリ
ング成膜処理等のプラズマ処理の均一性を高めたマイク
ロ波プラズマ処理装置が得られ、特に抵抗率が１０5Ｏ
ｈｍ・ｃｍ以下の導電性の膜の形成に利用できるマイク
ロ波プラズマ処理装置が得られる。また、この装置を用
いることにより、プラズマ処理の均一性が高いマイクロ
波プラズマ処理が可能となり、特に、マイクロ波プラズ
マを利用して抵抗率１０5Ｏｈｍ・ｃｍ以下の導電性の
膜の形成が可能となる。As described above, according to the present invention, a microwave plasma processing apparatus in which the uniformity of plasma processing such as plasma chemical vapor deposition, plasma etching processing, and sputtering film forming processing is improved can be obtained. Rate is 10 5 O
A microwave plasma processing apparatus that can be used to form a conductive film having a thickness of hm · cm or less can be obtained. Further, by using this apparatus, microwave plasma treatment with high uniformity of plasma treatment becomes possible, and particularly, it is possible to form a conductive film having a resistivity of 10 5 Ohm · cm or less by using microwave plasma. Becomes
【図１】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の一実施
例の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an embodiment of a microwave plasma processing apparatus of the present invention.
【図２】図１のマイクロ波プラズマ処理装置の導波管部
のマイクロ波電界の様子を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of a microwave electric field in a waveguide section of the microwave plasma processing apparatus of FIG.
１…円形導波管真空室 ２…矩形導波管真空室 ３…プラズマ処理真空室 ４…マイクロ波導入窓 ５…矩形導波管 ６、７…磁気コイル ８…プラズマ放電域 ９…試料台 １０…試料 １１…放電ガス導入部 １２…原料ガス導入部 １３…絞り構造 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Circular waveguide vacuum chamber 2 ... Rectangular waveguide vacuum chamber 3 ... Plasma processing vacuum chamber 4 ... Microwave introduction window 5 ... Rectangular waveguide 6, 7 ... Magnetic coil 8 ... Plasma discharge area 9 ... Sample stand 10 ... Sample 11 ... Discharge gas introduction part 12 ... Raw material gas introduction part 13 ... Drawing structure
フロントページの続き (72)発明者 筒井 謙 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小川 博文 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内Front page continued (72) Inventor Ken Tsutsui 1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji City, Tokyo, Central Research Laboratory, Hitachi Ltd. (72) Hirofumi Ogawa 1-280, Higashi Koikeku, Tokyo Kokubunji City, Central Research Laboratory, Hitachi Ltd.
Claims (8)
供給する手段と、前記真空室内に放電ガスを導入する手
段と、前記真空室内に被処理試料を保持する手段とを備
え、前記真空室内にマイクロ波放電によってプラズマを
生成さしめ、前記被処理試料をプラズマ処理するマイク
ロ波プラズマ処理装置において、真空室の一部をマイク
ロ波の円形導波管とし、該円形導波管の側面に矩形導波
管を、長辺方向が円形導波管の軸方向に平行になるよう
に接続し、該矩形導波管部に真空仕切りとなるマイクロ
波導入窓を設け、矩形導波管部との接続部を除く円形導
波管部の外周に磁気コイルを設け、真空室内に電子サイ
クロトロン共鳴条件以上の磁場を印加できる構成とした
ことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。1. A vacuum chamber, means for supplying microwave power to the vacuum chamber, means for introducing a discharge gas into the vacuum chamber, and means for holding a sample to be processed in the vacuum chamber, In a microwave plasma processing apparatus for plasma-processing a sample to be processed by generating plasma in a vacuum chamber by microwave discharge, a part of the vacuum chamber is a circular microwave waveguide, and a side surface of the circular waveguide. A rectangular waveguide is connected to the rectangular waveguide so that the long side direction is parallel to the axial direction of the circular waveguide, and a microwave introduction window serving as a vacuum partition is provided in the rectangular waveguide. A microwave plasma processing apparatus, characterized in that a magnetic coil is provided on the outer circumference of a circular waveguide portion excluding a connection portion with and a magnetic field above an electron cyclotron resonance condition can be applied to the vacuum chamber.
装置において、円形導波管と矩形導波管との接続部の円
形導波管軸方向の長さが、円形導波管のＴＥ11モードの
管内波長の１／２の長さであることを特徴とするマイク
ロ波プラズマ処理装置。2. The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the length of the connection portion between the circular waveguide and the rectangular waveguide in the axial direction of the circular waveguide is TE 11 of the circular waveguide. A microwave plasma processing apparatus, characterized in that the length is 1/2 of the guide wavelength of the mode.
波プラズマ処理装置において、円形導波管の一方の端が
軸に垂直に閉じられており、円形導波管と矩形導波管の
接続部端と該閉鎖端との間の長さが、円形導波管のＴＥ
11モードの管内波長の１／２の長さの０を含む整数倍で
あることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。3. The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein one end of the circular waveguide is closed perpendicularly to the axis, and the circular waveguide and the rectangular waveguide are connected. The length between the connection end and the closed end is equal to the TE of the circular waveguide.
A microwave plasma processing apparatus, characterized in that it is an integral multiple including 0, which is 1/2 of the guide wavelength of 11 modes.
記載のマイクロ波プラズマ処理装置において、放電ガス
導入部が矩形導波管部に設置されていることを特徴とす
るマイクロ波プラズマ処理装置。4. The microwave plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the discharge gas introduction part is installed in a rectangular waveguide part. Processing equipment.
装置において、放電ガス導入部が矩形導波管部に設置さ
れているとともに、真空室の異なる箇所に成膜原料ガス
導入部が設けられていることを特徴とするマイクロ波プ
ラズマ処理装置。5. The microwave plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the discharge gas introducing section is installed in the rectangular waveguide section, and the film forming raw material gas introducing section is provided in different locations of the vacuum chamber. A microwave plasma processing apparatus characterized in that
記載のマイクロ波プラズマ処理装置において、円形導波
管の開放端が、円形導波路の軸に垂直に測ってより断面
積が大きい真空室に接続されており、該接続部に円形導
波管の断面積を狭める絞り構造が設置されていることを
特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。6. The microwave plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the open end of the circular waveguide has a cross-sectional area measured perpendicularly to the axis of the circular waveguide. A microwave plasma processing apparatus, wherein the microwave plasma processing apparatus is connected to a large vacuum chamber, and a diaphragm structure that narrows the cross-sectional area of the circular waveguide is installed at the connection portion.
記載のマイクロ波プラズマ処理装置を用い、プラズマ化
学蒸着またはプラズマエッチング処理またはスパッタリ
ング成膜処理を行うことを特徴とするマイクロ波プラズ
マ処理方法。7. A microwave plasma using the microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein plasma chemical vapor deposition, plasma etching processing, or sputtering film formation processing is performed. Processing method.
方法において、プラズマ化学蒸着として、抵抗率１０5
Ｏｈｍ・ｃｍ以下の膜形成処理を行うことを特徴とする
マイクロ波プラズマ処理方法。8. The microwave plasma processing method according to claim 7, wherein the plasma chemical vapor deposition has a resistivity of 10 5.
A microwave plasma processing method, characterized in that a film forming process of Ohm · cm or less is performed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4145405A JPH0732076B2 (en) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | Microwave plasma processing apparatus and processing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4145405A JPH0732076B2 (en) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | Microwave plasma processing apparatus and processing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343194A true JPH05343194A (en) | 1993-12-24 |
| JPH0732076B2 JPH0732076B2 (en) | 1995-04-10 |
Family
ID=15384501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4145405A Expired - Fee Related JPH0732076B2 (en) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | Microwave plasma processing apparatus and processing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732076B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7325511B2 (en) | 2001-10-19 | 2008-02-05 | Naohisa Goto | Microwave plasma processing apparatus, microwave processing method and microwave feeding apparatus |
| JP2011037232A (en) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Chube Univ | Laminated plastic film and method for manufacturing the same |
| KR20200111068A (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-28 | 한국세라믹기술원 | Method of accelerated life test of internal-plasma ceramics |
-
1992
- 1992-06-05 JP JP4145405A patent/JPH0732076B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7325511B2 (en) | 2001-10-19 | 2008-02-05 | Naohisa Goto | Microwave plasma processing apparatus, microwave processing method and microwave feeding apparatus |
| JP2011037232A (en) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Chube Univ | Laminated plastic film and method for manufacturing the same |
| KR20200111068A (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-28 | 한국세라믹기술원 | Method of accelerated life test of internal-plasma ceramics |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0732076B2 (en) | 1995-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH03146674A (en) | Chemical treatment device assisted by diffusion plasma | |
| US8859929B2 (en) | Method and apparatus for forming a film by deposition from a plasma | |
| JPH0672306B2 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| JP2570090B2 (en) | Dry etching equipment | |
| JPH0773997A (en) | Plasma cvd device and cvd processing method employing the device and cleaning method for inside of the device | |
| JPS6367332B2 (en) | ||
| JPH05343194A (en) | Microwave plasma processing device and its processing method | |
| JP2951797B2 (en) | Plasma generator | |
| JPH07135093A (en) | Plasma processing device and processing method | |
| JPH0368771A (en) | Microwave plasma treating device | |
| JP3021117B2 (en) | Electron cyclotron resonance plasma CDV system | |
| JPS62254419A (en) | Plasma deposition device | |
| JP3089116B2 (en) | Electron cyclotron resonance plasma CVD equipment | |
| JPH07130494A (en) | Microwave plasma processing device | |
| JPH01309300A (en) | Microwave plasma generator | |
| JP3082331B2 (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method | |
| JPH0331480A (en) | Plasma treating device by microwave | |
| JP3077144B2 (en) | Sample holding device | |
| JP2715277B2 (en) | Thin film forming equipment | |
| JPS63274148A (en) | Microwave plasma processing device | |
| Ueda et al. | Deposition of a-Si: H films by ECR plasma CVD using large diameter multi-slot antennae | |
| JPS62143418A (en) | Thin film forming device | |
| JP3546331B2 (en) | Plasma process equipment | |
| JPH01296599A (en) | Ecr plasma generating device | |
| JP2548785B2 (en) | Electron cyclotron resonance plasma chemical vapor deposition equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |