JPH084039B2 - Plasma generation method and thin film deposition method - Google Patents
Plasma generation method and thin film deposition methodInfo
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- JPH084039B2 JPH084039B2 JP63185964A JP18596488A JPH084039B2 JP H084039 B2 JPH084039 B2 JP H084039B2 JP 63185964 A JP63185964 A JP 63185964A JP 18596488 A JP18596488 A JP 18596488A JP H084039 B2 JPH084039 B2 JP H084039B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はプラズマ発生方法ならびに用いた薄膜堆積方
法に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma generation method and a thin film deposition method used.
従来の技術 マイクロ波を用いた従来の金属薄膜堆積装置に使用さ
れるプラズマ発生装置の一例として、プラズマ生成室
と、試料室で構成し、その間にターゲットを備えたプラ
ズマ引出し窓を設け両室にガスの供給を行なうことがで
きるプラズマ付着装置が特願昭57−156843号(特開昭59
−47728号公報)に提案されている。これによれば、エ
レクトロンイサイクロトロンレゾナンス(以下ECR)プ
ラズマ堆積法の利点である低温堆積が可能で、金属や、
金属化合物などについて、付着強度の強い、良質な膜を
堆積できる特徴がある。2. Description of the Related Art As an example of a plasma generator used in a conventional metal thin film deposition apparatus using microwaves, a plasma generation chamber and a sample chamber are provided, and a plasma extraction window with a target is provided between them to provide both chambers. A plasma deposition device capable of supplying gas is disclosed in Japanese Patent Application No. 57-156843.
-47728). According to this, low temperature deposition, which is an advantage of the electron cyclotron resonance (ECR) plasma deposition method, is possible, and metal and
Metal compounds and the like are characterized in that a high-quality film having a high adhesion strength can be deposited.
第4図は上記のプラズマ付着装置の従来例を示す。1
はプラズマ発生室、2は試料室である。3はマイクロ波
導入窓であり、石英ガラスを用いている。マイクロ波は
方形導波管4よりマイクロ波導入窓3を介してプラズマ
発生室1へ導かれる。プラズマ発生室1において、マイ
クロ波導入窓3と対向してプラズマ引き出し窓5を設
け、プラズマを試料基板7を設置した試料台8上に導
く。試料室2は排気系9に接続されている。プラズマ室
1の外周には磁気コイル10を週設し、これによって発生
する磁界の強度をマイクロ波によるECR共鳴の条件がプ
ラズマ生成室の一部で成立するようにしてある。ガス導
入系としてはプラズマ発生用のガスを導く第1ガス導入
系12と試料室2に原料ガスを導く第2ガス導入系13との
2系統を有している。またプラズマ発生室1は冷却水を
14〜15に通すことによって冷却される。さらにプラズマ
流6を取り囲むようにスパッタリング材料16が入ったタ
ーゲット電極17が配置され、スパッタ用電源19に接続さ
れている。FIG. 4 shows a conventional example of the above plasma deposition apparatus. 1
Is a plasma generation chamber, and 2 is a sample chamber. Reference numeral 3 denotes a microwave introduction window, which uses quartz glass. The microwave is guided from the rectangular waveguide 4 to the plasma generation chamber 1 through the microwave introduction window 3. In the plasma generation chamber 1, a plasma extraction window 5 is provided so as to face the microwave introduction window 3, and the plasma is guided onto the sample table 8 on which the sample substrate 7 is installed. The sample chamber 2 is connected to the exhaust system 9. A magnetic coil 10 is provided on the outer circumference of the plasma chamber 1 so that the magnetic field generated by the magnetic coil 10 satisfies the condition of ECR resonance by microwaves in a part of the plasma generation chamber. As a gas introduction system, there are two systems, a first gas introduction system 12 for introducing a gas for plasma generation and a second gas introduction system 13 for introducing a raw material gas into the sample chamber 2. In addition, the plasma generation chamber 1
Cooled by passing through 14-15. Further, a target electrode 17 containing a sputtering material 16 is arranged so as to surround the plasma flow 6 and is connected to a sputtering power source 19.
発明が解決しようとする課題 このECRプラズマとスパッタリングを利用した金属薄
膜の堆積装置は確かにECRプラズマの利点を生かした薄
膜堆積法である。しかし、導伝性を持つ薄膜の場合はス
パッタターゲットからスパッタリングされた金属原子が
プラズマ室1内に拡散し、マイクロ波導入窓3に金属薄
膜が堆積し、マイクロ波の伝搬を妨げ、安定的に放電不
可能となり薄膜を堆積し続けられないことが欠点であ
る。Problems to be Solved by the Invention This metal thin film deposition apparatus using ECR plasma and sputtering is a thin film deposition method that makes use of the advantages of ECR plasma. However, in the case of a conductive thin film, the metal atoms sputtered from the sputtering target diffuse into the plasma chamber 1 and the metal thin film is deposited on the microwave introduction window 3 to hinder the propagation of microwaves and stabilize the microwave. The disadvantage is that discharge becomes impossible and the thin film cannot be deposited continuously.
課題を解決するための手段 本発明は、上記の課題を解決するために外部からの磁
場印加が可能なプラズマ発生室と、一端がプラズマ発生
室に接続され他端にマイクロ波を導入する窓部を有する
同軸導波管と、プラズマ発生室にプラズマ発生用ガスを
導入するガス導入手段と、プラズマ発生室内を真空にす
る排気手段とを有するプラズマ発生装置を用いたプラズ
マ発生方法であって、同軸導波管のマイクロ波を導入す
る方向の長さlがプラズマ発生用ガスの平均自由行程λ
よりも大きく(l>λ)、同軸導波管の円筒外導体の線
状内半径と内導体の半径との差tがプラズマ発生用ガス
の平均自由行程λよりも小さい(t<λ)状態で窓部か
ら同軸導波管を介してプラズマ発生室にマイクロ波を導
入してプラズマを発生させることを特徴とする構成とな
っている。Means for Solving the Problems The present invention provides a plasma generating chamber to which a magnetic field can be applied from the outside in order to solve the above problems, and a window portion having one end connected to the plasma generating chamber and introducing a microwave to the other end. A plasma generation method using a plasma generation device having: a coaxial waveguide having: a gas introduction unit that introduces a plasma generation gas into a plasma generation chamber; and an exhaust unit that evacuates the plasma generation chamber. The length l of the waveguide in the microwave introduction direction is the mean free path λ of the plasma generating gas.
(L> λ), and the difference t between the linear inner radius of the cylindrical outer conductor of the coaxial waveguide and the radius of the inner conductor is smaller than the mean free path λ of the plasma generating gas (t <λ). In this configuration, microwaves are introduced into the plasma generation chamber from the window portion through the coaxial waveguide to generate plasma.
作用 マイクロ波導入窓には薄膜は堆積されず、導伝性をも
った薄膜堆積の場合であっても安定にマイクロ波放電
(ECR放電)は持続し、薄膜堆積が容易に行なうことが
できる。Action No thin film is deposited on the microwave introduction window, and even in the case of conductive thin film deposition, microwave discharge (ECR discharge) continues stably, and thin film deposition can be performed easily.
実施例 実施例1 以下、実施例とともに本発明を詳細に説明する。EXAMPLES Example 1 Hereinafter, the present invention will be described in detail together with Examples.
第1図は本発明のプラズマ発生方法に用いるプラズマ
発生装置の装置構成図である。FIG. 1 is a device configuration diagram of a plasma generator used in the plasma generating method of the present invention.
マグネトロンより発生したマイクロ波は方形導波管を
伝搬し(以上上面では省略)、同軸導波管変換器101で
同軸導波管の基本モードに変換され、同軸導波管変換器
101と同軸導波管102の間にあるアルミナセラミックもし
くはベリリア製のマイクロ波導入窓103を介して、同軸
導波管102に結合する。このマイクロ波導入窓103は同軸
導波管変換器101と同軸導波管102の間を真空封じしてい
る。また、結合部におけるマイクロ波の伝搬損、インピ
ーダンスの不整合による損失による熱は冷却水による冷
却機構104によって吸収されている。同軸導波管102を伝
搬したマイクロ波は105のテーパー部を介して、プラズ
マ発生室106に導かれる。プラズマ発生室106には同軸導
波管102の内導体102aの先端が直線状に延びており、マ
イクロ波のアンテナ源としての役割を果している。従来
ではプラズマ発生室で高密度のプラズマが発生すると、
発生したプラズマによって伝搬してきたマイクロ波が反
射し、効率が落ちるという問題があったが本発明ではこ
のアンテナに乗せてマイクロ波を運ぶ方式によって、こ
の問題を解決しており、プラズマへの大電力の供給を可
能にしている。The microwave generated by the magnetron propagates through the rectangular waveguide (above upper surface is omitted), and is converted into the fundamental mode of the coaxial waveguide by the coaxial waveguide converter 101.
It is coupled to the coaxial waveguide 102 through a microwave introduction window 103 made of alumina ceramic or beryllia between the 101 and the coaxial waveguide 102. The microwave introduction window 103 vacuum-seals the space between the coaxial waveguide converter 101 and the coaxial waveguide 102. Further, the heat due to the microwave propagation loss in the coupling portion and the loss due to the impedance mismatch is absorbed by the cooling mechanism 104 using the cooling water. The microwave propagating through the coaxial waveguide 102 is guided to the plasma generation chamber 106 via the tapered portion 105. In the plasma generation chamber 106, the tip of the inner conductor 102a of the coaxial waveguide 102 extends linearly and plays a role as a microwave antenna source. Conventionally, when high-density plasma is generated in the plasma generation chamber,
There was a problem that the microwave propagated by the generated plasma was reflected and the efficiency was lowered, but in the present invention, this problem is solved by the method of carrying the microwave by mounting it on this antenna, and a large power to the plasma It is possible to supply.
また、プラズマ発生室106の外周にはマグネットコイ
ル107aが取り囲んでおり、プラズマ発生室106の内部で8
75Gの磁場ができる用に設置されている。マグネットコ
イル107bはテーパー部105の外周に取り付けられてお
り、マグネットコイル107aと逆方向の電流が流されて同
軸導波管内とテーパー部の磁場強度が極小になるように
マグネット電流値が設定されている。A magnet coil 107a surrounds the plasma generation chamber 106, and the magnet coil 107a
It is installed so that it can generate a magnetic field of 75G. The magnet coil 107b is attached to the outer periphery of the taper portion 105, and the magnet current value is set so that the electric current in the opposite direction to the magnet coil 107a flows and the magnetic field strength in the coaxial waveguide and the taper portion is minimized. There is.
ここで本装置の特徴である同軸導波管の構造とその寸
法を説明する。Here, the structure and dimensions of the coaxial waveguide, which is a feature of this device, will be described.
市販のTE10を基本モードとする方形導波管はインピー
ダンス50Ωに設定されている。同軸導波管のインピーダ
ンスマッチングを行なうためには、同軸導波管のインピ
ーダンスZoを50Ωにする必要があり、次式より Zo=√(μ/ε)ln(b/a)2π a:内導体の外半径 b:外導体の内半径 であらわされ、逆算を行なえばb/a=2.3である必要があ
る。本実施例ではb−aの値(第1図中ではt)を充分
小さくとってやるために、b:1.76cm a:0.77cmと設計し
た。また、同軸導波管の長さlは50cmとしている。第1
ガス導入系113より例えばArを30sccm導入した場合に
は、圧力0.3mTorrに達する。このとき原子の平均自由工
程は、 λ=2.33×10-26T/pδ2 T:絶対温度 p:圧力 δ2:原子断面積 T=300゜K p=0.3mTorr δ2=1.34×10-19 としてλ=0.17mと計算される。また第1ガス導入系113
よりAr等で希釈された金属化合物系のガスを流した場
合、先の計算でAr原子を金属原子に置き換えたとしても
その原子の平均自由工程は10cm程度と見積る事ができ
る。また室温壁面での気体の付着係数は1に近く、金属
原子であれば壁面への1回の衝突によってその運動エネ
ルギーを失い、吸着されやすい。第1図の同軸導波管10
2の寸法において、縦方向の長さがl(50cm)が、真空
系のガスの平均自由行程のλの10cmよりも大きい事(l
>λ)、同軸導波管の外導体102bの内半径と内導体102a
との差t(1.01cm)が充分ガスの平均自由行程のλより
10cmも小さい事(t<λ)を満たすことにより、同軸導
波管管内に侵入した金属原子はマイクロ波導入窓103に
達する前に、ある原子と衝突を起こし横方向への散乱を
受け、同軸導波管管内に堆積してしまうためにマイクロ
波導入窓103には堆積はまったく行なわれない。The rectangular waveguide with TE 10 as the fundamental mode is set to have an impedance of 50Ω. In order to perform impedance matching of the coaxial waveguide, it is necessary to set the impedance Zo of the coaxial waveguide to 50Ω. From the following equation, Zo = √ (μ / ε) ln (b / a) 2π a: inner conductor Outer radius b: It is expressed by the inner radius of the outer conductor, and if back-calculated, it is necessary that b / a = 2.3. In this embodiment, in order to keep the value of ba (t in FIG. 1) sufficiently small, it was designed to be b: 1.76 cm a: 0.77 cm. The length 1 of the coaxial waveguide is 50 cm. First
For example, when Ar is introduced at 30 sccm from the gas introduction system 113, the pressure reaches 0.3 mTorr. At this time, the mean free path of the atom is λ = 2.33 × 10 −26 T / pδ 2 T: absolute temperature p: pressure δ 2 : atomic cross section T = 300 ° K p = 0.3 mTorr δ 2 = 1.34 × 10 -19 Is calculated as λ = 0.17 m. In addition, the first gas introduction system 113
When a metal compound gas diluted with Ar or the like is flowed, the average free path of the atoms can be estimated to be about 10 cm even if Ar atoms are replaced with metal atoms in the above calculation. Further, the adhesion coefficient of gas on the wall surface at room temperature is close to 1, and metal atoms lose their kinetic energy by one collision with the wall surface and are easily adsorbed. The coaxial waveguide 10 of FIG.
In the dimension of 2, the vertical length l (50 cm) is larger than 10 cm which is the mean free path λ of the vacuum system gas (l
> Λ), the inner radius of the outer conductor 102b of the coaxial waveguide and the inner conductor 102a
And the difference t (1.01 cm) is enough from λ of the mean free path of gas
By satisfying that it is as small as 10 cm (t <λ), the metal atom that has penetrated into the coaxial waveguide tube collides with a certain atom before it reaches the microwave introduction window 103 and is scattered in the lateral direction so that it is coaxial. No deposition is performed on the microwave introduction window 103 because it is deposited inside the waveguide.
また同軸管管内に堆積した金属薄膜は第1ガス導入系
113より流されるエッチングガス(例えばCl2、SiCl
4等)によって定期的にメンテナンスが行なえば、同軸
導波管内および、真空チャンバー壁面に付着した堆積物
を除去でき、ダストの発生を防ぐことができる。The metal thin film deposited in the coaxial tube is the first gas introduction system.
113 Etching gas (eg Cl 2 , SiCl)
If periodic maintenance is performed by ( 4 etc.), it is possible to remove deposits adhering to the inside of the coaxial waveguide and the wall surface of the vacuum chamber, and prevent generation of dust.
さらに同軸導波管の外導体102bの内半径と内導体102a
との差tが、ガスの平均自由行程のλよりも小さい(t
<λ)事は、同軸導波管内で放電を起こさない条件を満
たしている。同軸導波管内ではマイクロ波のTEM波のみ
伝搬し、電界方向は中心から外周方向に一致し、電子は
半径方向に加速される。同軸導波管内での磁場は107bの
マグネットコイルによって極小にされるために、電子が
円軌道を描く事はない。電子の平均自由工程は原子のそ
れに対して4倍程であって先の真空度では40cm程度にな
る。この為電子は、同軸導波管内で原子に衝突し、次の
電離を起こす要因とはなり得ないので、同軸導波管内で
は放電は起こさない。同軸導波管内で放電を起こさない
ので、マイクロ波電力を効率よく、プラズマ室に導入で
き、なおかつ、同軸導波管内で未解離の金属化合物を解
離してしまうことはない。以上のようにマイクロ波を用
いたプラズマ発生装置が構成でき、所定の場所のみにプ
ラズマを発生できること、またプラズマ内に導伝性の金
属原子が存在してもマイクロ波導入窓には金属薄膜は堆
積せず、プラズマ放電は安定し、大面積、大容量の金属
イオン源として用いることができる。Further, the inner radius of the outer conductor 102b of the coaxial waveguide and the inner conductor 102a
Is smaller than λ of the mean free path of the gas (t
<Λ) satisfies the condition that no electric discharge occurs in the coaxial waveguide. In the coaxial waveguide, only microwave TEM waves propagate, the electric field direction coincides from the center to the outer circumference, and the electrons are accelerated in the radial direction. The magnetic field in the coaxial waveguide is minimized by the magnet coil of 107b, so that electrons do not draw a circular orbit. The mean free path of electrons is about four times that of atoms, and the vacuum degree is about 40 cm. Therefore, the electrons collide with the atoms in the coaxial waveguide and cannot cause the subsequent ionization, so that no discharge occurs in the coaxial waveguide. Since no electric discharge is generated in the coaxial waveguide, microwave power can be efficiently introduced into the plasma chamber, and the undissociated metal compound is not dissociated in the coaxial waveguide. As described above, a plasma generator using microwaves can be configured, plasma can be generated only at a predetermined place, and even if conductive metal atoms are present in the plasma, a metal thin film is not present in the microwave introduction window. It is not deposited, the plasma discharge is stable, and it can be used as a large-area, large-capacity metal ion source.
実施例2 上記プラズマ発生装置を用いた薄膜堆積方法に用いる
薄膜堆積装置を第2図に示す。Example 2 FIG. 2 shows a thin film deposition apparatus used in a thin film deposition method using the above plasma generator.
プラズマ発生室106の同軸導波管102が接続されていな
い側を開口し、プラズマ引出し窓109を介して試料室108
を接続する。この試料室108に置かれた基板台110aはプ
ラズマ発生室106と対向して設置されている。また、基
板台110aには基板110bが保持でき、必要に応じて基板を
300℃まで上げられる基板加熱ヒータ111がある。試料室
108につながった排気系112は系を10-6Torrまで真空排気
可能である。The side of the plasma generation chamber 106 where the coaxial waveguide 102 is not connected is opened, and the sample chamber 108 is opened through the plasma extraction window 109.
Connect. The substrate table 110a placed in the sample chamber 108 is placed so as to face the plasma generation chamber 106. Further, the substrate 110b can be held on the substrate table 110a, and the substrate can be loaded as necessary.
There is a substrate heating heater 111 that can raise the temperature to 300 ° C. Sample room
An exhaust system 112 connected to 108 can evacuate the system to 10 -6 Torr.
ガス導入系としてはテーパー部105に接続された第1
ガス導入系113と試料室108内に導入された第2ガス導入
系114があり、第1ガス導入系113には必要におうじてプ
ラズマ生成用のガスAr、N2、O2、H2、等が流される。第
2ガス導入系114のガスの吹き出し口114aがリング状に
なっており、リングの内に設けられた複数の小穴よりガ
スが噴出する仕組みとなっている。ガスとしてはシラン
系ガスを始め、金属化合物系のガス(例えばTMA[トリ
メチルアルミニュウム]、WF6)が流される。The first gas inlet system connected to the tapered portion 105
There is a gas introduction system 113 and a second gas introduction system 114 introduced into the sample chamber 108, and the first gas introduction system 113 has gas Ar, N 2 , O 2 , H 2 , Etc. are washed away. The gas outlet 114a of the second gas introduction system 114 has a ring shape, and the gas is ejected from a plurality of small holes provided in the ring. As the gas, a silane-based gas and a metal compound-based gas (for example, TMA [trimethylaluminum], WF 6 ) are flown.
本実施例では第2ガス導入系114より、金属化合物を
導入する事により、金属薄膜を堆積するプラズマCVD装
置として利用できる。金属薄膜を堆積する実際の例とし
て第1ガス導入系113よりH2ガスを、第2ガス導入系よ
り114よりTMAを流した場合、H2ガスはプラズマ効率よく
マイクロ波によって解離もしくはイオン化され、発生室
106において高密度プラズマが生成され、堆積室108の方
に引き出される。引き出された水素ラジカルは堆積室10
8でTMAと反応し、TMAのAl−C、C−Hの結合をHラジ
カルのH引き抜き反応によって解離し、基板110bに純度
の良いAl膜を均一に形成できる。In this embodiment, by introducing a metal compound from the second gas introduction system 114, it can be used as a plasma CVD apparatus for depositing a metal thin film. The actual first gas introduction system 113 from the H 2 gas as an example of depositing a metal thin film, in passing the TMA from the second gas introduction system than 114, the H 2 gas is dissociated or ionized by plasma efficiently microwaves, Generation chamber
A high density plasma is generated at 106 and drawn towards the deposition chamber 108. The extracted hydrogen radicals are stored in the deposition chamber 10
At 8, the Al-C and C-H bonds of TMA are dissociated by the H-abstraction reaction of H radicals, and an Al film of high purity can be uniformly formed on the substrate 110b.
金属を堆積するプラズマCVD技術としては、参考例と
してT.Ito,T.Sugai and T.Nakamura,1982シンポジュウ
ム オン ブイエルエスアイ テクノロジ(Symp.on VL
SI Technology),Digest 2−2(1982)にしめされてい
るが、マイクロ波を用いて金属薄膜を堆積するプラズマ
CVD装置は初めて開発されたものであり、極めて薄膜堆
積技術上重要であることがわかる。また特願昭57−1568
43号(特開昭59−47728号公報)と同じ様に、金属供給
源をスパッタターゲットにしても本発明の利点を生かせ
ることは言うまでもない。さらにどの様な金属薄膜、ま
たは導伝性薄膜でも、供給化合物ガスもしくはターゲッ
トさえあれば、堆積できる。As a plasma CVD technology for depositing a metal, as a reference example, T.Ito, T.Sugai and T.Nakamura, 1982 Symposium on VLSI Technology (Symp.on VL
SI Technology), Digest 2-2 (1982), but plasma that deposits metal thin films using microwaves.
The CVD device was developed for the first time, and it can be seen that it is extremely important for thin film deposition technology. Japanese Patent Application No. Sho 57-1568
It goes without saying that the advantage of the present invention can be utilized even if the metal supply source is a sputter target, as in Japanese Patent Laid-Open No. 59-47728. Furthermore, any thin metal film or conductive thin film can be deposited by supplying a compound gas or a target.
実施例3 実施例1に示した装置構成において、アンテナ103aの
形を第3図にしめすように、改造し、螺旋式(ヘリカル
タイプ)にする。この構造にすることによって、マイク
ロ波をプラズマ室106内部まで反射する事なく、高効率
でエネルギーが供給することができる。またプラズマ室
106でのプラズマを大面積で均一に発生する事が可能で
ある。またプラズマを大面積で均一に発生できる工夫と
して、リジタノコイル(G.Lisitano et al.The Rev.of
Sci.Insrument Vol.39 No.3 1968)等をアンテナに用い
る事ができる事は言うまでもない。Embodiment 3 In the apparatus configuration shown in Embodiment 1, the antenna 103a is modified so as to have a shape shown in FIG. With this structure, energy can be supplied with high efficiency without reflecting microwaves to the inside of the plasma chamber 106. Also the plasma chamber
It is possible to generate the plasma at 106 uniformly over a large area. In addition, as a device to generate plasma uniformly over a large area, the Ligitano coil (G.Lisitano et al. The Rev. of
It goes without saying that Sci.Insrument Vol.39 No.3 1968) etc. can be used for the antenna.
発明の効果 ・マイクロ波放電(ECR放電)を用いた、高密度、広面
積の金属イオン供給装置として利用できる。EFFECTS OF THE INVENTION-It can be used as a high-density, large-area metal ion supply device using microwave discharge (ECR discharge).
・マイクロ波放電(ECR放電)を用い金属薄膜の堆積を
行なう事ができる。また金属膜の金属供給源として、ス
パッタターゲットもしくは金属化合物ガスを用いること
ができる。-A metal thin film can be deposited using microwave discharge (ECR discharge). A sputtering target or a metal compound gas can be used as a metal supply source of the metal film.
・マイクロ波放電(ECR放電)を用いるため高密度ECR放
電では高いプラズマ密度をつくるため、金属化合物の高
分解が行なわれ、金属薄膜の高速堆積、高純度堆積がで
きる。・ Since microwave discharge (ECR discharge) is used, high plasma density is created in high-density ECR discharge, so high decomposition of metal compounds is performed, and high-speed deposition and high-purity deposition of metal thin films are possible.
第1図は本発明のプラズマ発生装置の一実施例の構成概
念図、第2図は同装置を用いた薄膜堆積装置の構成概念
図、第3図は改良型のアンテナ形状を示すの構造図、第
4図は従来の薄膜堆積装置の構成概念図である。 101……同軸導波管変換器、102……同軸導波管、102a…
…内導体、103……マイクロ波導入窓、104……冷却機
構、105……テーパー部、106……プラズマ発生室、107
a,107b……マグネットコイル、112……排気系。FIG. 1 is a conceptual diagram of the configuration of an embodiment of the plasma generator of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram of the configuration of a thin film deposition apparatus using the same, and FIG. 3 is a structural diagram showing an improved antenna shape. , FIG. 4 is a conceptual diagram of a configuration of a conventional thin film deposition apparatus. 101 ... Coaxial waveguide converter, 102 ... Coaxial waveguide, 102a ...
… Inner conductor, 103 …… Microwave introduction window, 104 …… Cooling mechanism, 105 …… Taper part, 106 …… Plasma generation chamber, 107
a, 107b …… Magnet coil, 112 …… Exhaust system.
Claims (4)
室と、一端が前記プラズマ発生室に接続され他端にマイ
クロ波を導入する窓部を有する同軸導波管と、前記プラ
ズマ発生室にプラズマ発生用ガスを導入するガス導入手
段と、前記プラズマ発生室内を真空にする排気手段とを
有するプラズマ発生装置を用いたプラズマ発生方法であ
って、前記同軸導波管の前記マイクロ波を導入する方向
の長さlが前記プラズマ発生用ガスの平均自由行程λよ
りも大きく(l>λ)、前記同軸導波管の円筒外導体の
線状内半径と内導体の半径との差tが前記プラズマ発生
用ガスの平均自由行程λよりも小さい(t<λ)状態で
前記窓部から前記同軸導波管を介して前記プラズマ発生
室に前記マイクロ波を導入してプラズマを発生させるこ
とを特徴とするプラズマ発生方法。1. A plasma generating chamber to which a magnetic field can be applied from the outside, a coaxial waveguide having one end connected to the plasma generating chamber and a window portion for introducing a microwave to the other end, and the plasma generating chamber A plasma generation method using a plasma generator having gas introduction means for introducing a plasma generation gas and exhaust means for evacuating the plasma generation chamber, wherein the microwave of the coaxial waveguide is introduced. The length l in the direction is larger than the mean free path λ of the plasma generating gas (l> λ), and the difference t between the linear inner radius of the cylindrical outer conductor of the coaxial waveguide and the radius of the inner conductor is the above-mentioned. The plasma is generated by introducing the microwave into the plasma generation chamber from the window through the coaxial waveguide in a state smaller than the mean free path λ of the plasma generation gas (t <λ). And the plastic Ma generation method.
マ発生室内で前記内導体の延長部分をマイクロ波の直線
状のアンテナとして用いるか、または形状を変化させて
螺旋状コイルとして用いることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のプラズマ発生方法。2. An end portion of an inner conductor of a coaxial waveguide is extended and the extended portion of the inner conductor is used as a microwave linear antenna in the plasma generating chamber, or the shape is changed to form a spiral coil. The plasma generation method according to claim 1, wherein the plasma generation method is used.
室と、一端が前記プラズマ発生室に接続され他端にマイ
クロ波を導入する窓部を有する同軸導波管と、前記プラ
ズマ発生室にプラズマ発生用ガスを導入するガス導入手
段と、前記プラズマ発生室内を真空にする排気手段と、
前記プラズマ発生室内に設置された基板台の設置可能な
試料室とを有する薄膜堆積装置を用いた薄膜堆積方法で
あって、前記同軸導波管の前記マイクロ波を導入する方
向の長さlが前記プラズマ発生用ガスの平均自由行程λ
よりも大きく(l>λ)、前記同軸導波管の円筒外導体
の線状内半径と内導体の半径との差tが前記プラズマ発
生用ガスの平均自由行程λよりも小さい(t<λ)状態
で前記窓部から前記同軸導波管を介して前記プラズマ発
生室に前記マイクロ波を導入してプラズマを発生させる
とともに前記基板台に接地された基板に薄膜を堆積する
ことを特徴とする薄膜堆積方法。3. A plasma generation chamber to which a magnetic field can be applied from the outside, a coaxial waveguide having one end connected to the plasma generation chamber and a window portion for introducing a microwave to the other end, and the plasma generation chamber Gas introducing means for introducing a plasma generating gas, and exhaust means for evacuating the plasma generating chamber,
A thin film deposition method using a thin film deposition apparatus having a sample chamber in which a substrate table can be placed in the plasma generation chamber, wherein the length l of the coaxial waveguide in the direction of introducing the microwave is The mean free path λ of the plasma generating gas
(1> λ), and the difference t between the linear inner radius of the cylindrical outer conductor of the coaxial waveguide and the radius of the inner conductor of the coaxial waveguide is smaller than the mean free path λ of the plasma generating gas (t <λ. ) State, the microwave is introduced into the plasma generation chamber from the window portion through the coaxial waveguide to generate plasma, and a thin film is deposited on a substrate grounded to the substrate table. Thin film deposition method.
マ発生室内で前記内導体の延長部分をマイクロ波の直線
状のアンテナとして用いるか、または形状を変化させて
螺旋状コイルとして用いることを特徴とする特許請求の
範囲第3項記載の薄膜堆積方法。4. An end portion of an inner conductor of a coaxial waveguide is extended, and an extended portion of the inner conductor is used as a microwave linear antenna in a plasma generation chamber, or the shape is changed to form a spiral coil. The thin film deposition method according to claim 3, wherein the thin film deposition method is used.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63185964A JPH084039B2 (en) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | Plasma generation method and thin film deposition method |
| US07/384,699 US5125358A (en) | 1988-07-26 | 1989-07-25 | Microwave plasma film deposition system |
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| US07/809,119 US5180436A (en) | 1988-07-26 | 1991-12-18 | Microwave plasma film deposition system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63185964A JPH084039B2 (en) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | Plasma generation method and thin film deposition method |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
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| JP (1) | JPH084039B2 (en) |
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-
1988
- 1988-07-26 JP JP63185964A patent/JPH084039B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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