【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕本発明は、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置に関する。[Detailed description of the invention][Technical field to which the invention pertains]The present invention relates to a microwave plasma CVD apparatus.
プラズマＣＶＤ法とは、特定の物質をプラズマ化して活
性の強いラジカルとし、このラジカルを基体に接触させ
て基体上に、堆積膜形成を施す加工方法をいい、プラズ
マＣＶＤ装置とは、該プラズマＣＶＤ法の実施に用いら
れる装置をいう。The plasma CVD method is a processing method in which a specific substance is turned into plasma to form highly active radicals, and these radicals are brought into contact with a substrate to form a deposited film on the substrate. Refers to equipment used to enforce the law.
従来、こうしたプラズマＣＶＤ装置は、原料ガス導入口
と排気口とを有する真空容器で形成されたプラズマＣＶ
Ｄ室と、該プラズマＣＶＤ室に供給される原料ガスをプ
ラズマ化するエネルギーを供給する電磁波等を供給する
装置とからなりでいる。Conventionally, such a plasma CVD apparatus has a plasma CVD system formed in a vacuum container having a raw material gas inlet and an exhaust port.
It consists of a D chamber and a device that supplies electromagnetic waves and the like that supply energy to turn the raw material gas supplied to the plasma CVD chamber into plasma.
ところで、プラズマＣＶＤ法は前述のラジカルの強い活
性に依拠するものであり、ラジカルの密度や被処理体の
温度等を適宜選択することにより、所望の堆積膜形成を
行うが、プラズマＣＶＤ法において重要なことはラジカ
ルの効率的生成である。By the way, the plasma CVD method relies on the strong activity of the radicals mentioned above, and the desired deposited film can be formed by appropriately selecting the density of the radicals, the temperature of the object to be processed, etc. What matters is the efficient generation of radicals.
従来、プラズマ化エネルギーを与える媒体としては、１
３．５６ＭＨ，程度の高周波数電磁波が使用されていた
が、近年、２．４５ＧＨｚ程度のマイクロ波を用いるこ
とにより、高密度プラズマを効率的に生成することがで
き、同時に被処理体を加熱することも可能であることが
判明し、マイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ法が注目さ
れ、そのための装置もいくつか提案されている。Conventionally, as a medium that provides plasma energy, 1
High-frequency electromagnetic waves of about 3.56 MHz were used, but in recent years, microwaves of about 2.45 GHz have been used to efficiently generate high-density plasma and heat the object at the same time. It has become clear that this is possible, and the plasma CVD method using microwaves has attracted attention, and several apparatuses for this purpose have been proposed.
例えば、半導体デイバイス、電子写真用怒光体、画像入
力用センサー、撮像デイバイス、光起電力素子、その他
の各種エレクトロニクス素子、光学素子等に用いる素子
部材としてのアモルファスシリコン（以下、ｒＡ−５ｉ
Ｊと記す。）堆積膜をマイクロ波を用いたプラズマＣＶ
Ｄ法（以下、「ＭＷ−ＰＣＶＤ法」と記す。）により形
成する方法及びそのための装置が提案されている。For example, amorphous silicon (rA-5i
It is written as J. ) Plasma CV using microwaves for deposited films
A method of forming by method D (hereinafter referred to as "MW-PCVD method") and an apparatus therefor have been proposed.
第５図に示す装置は、こうしたＭＷ−ＰＣＶＤ装置の１
例を模式的に示す断面略図である。The apparatus shown in FIG. 5 is one of such MW-PCVD apparatuses.
It is a cross-sectional diagram schematically showing an example.
第５図において、■は方形導波管、２はマイクロ波導入
窓、３はプラズマ生成室、４は成膜室、５．１０はガス
供給管、６は排気口、７は被処理体、８は被処理体保持
具、９は金属メツシュをそれぞれ示している。In FIG. 5, ■ is a rectangular waveguide, 2 is a microwave introduction window, 3 is a plasma generation chamber, 4 is a film forming chamber, 5.10 is a gas supply pipe, 6 is an exhaust port, 7 is an object to be processed, Reference numeral 8 indicates a processing object holder, and reference numeral 9 indicates a metal mesh.
第５図に示すごとく、該装置はマイクロ波によるプラズ
マ生成室３と、プラズマによる成膜室４とで構成されて
おり、プラズマ生成室３と成膜室４とは金属メツシュ９
で仕切られており、マイクロ波及び荷電粒子が成膜室４
に入り込まぬようそれらの透過が抑止されている。プラ
ズマ生成室３は、空洞共振器の構造とされており、方形
導波管１を伝播してきたマイクロ波は、石英（Ｓｉｇｈ
）、アルミナ・セラミックス（Ａｌｇｏｚ）、テフロン
等の誘電体で構成されたマイクロ波導入窓２を介してプ
ラズマ生成室３に導入される。成膜室４内には被処理体
７が配置されており、ガス供給管５、及び、プラズマ生
成室３及び成膜室４を排気するための排気口６が備えら
れている。As shown in FIG. 5, the apparatus is composed of a plasma generation chamber 3 using microwaves and a film forming chamber 4 using plasma.
The microwave and charged particles are separated from the film forming chamber 4.
Their penetration is suppressed to prevent them from entering. The plasma generation chamber 3 has a cavity resonator structure, and the microwave propagated through the rectangular waveguide 1 is made of quartz (Sigh).
), alumina ceramics (Algoz), Teflon, or other dielectric materials. The object to be processed 7 is disposed within the film forming chamber 4, and is provided with a gas supply pipe 5 and an exhaust port 6 for exhausting the plasma generation chamber 3 and the film forming chamber 4.
上記の構成のＭＷ−ＰＣＶＤ装置を作動させると、方形
導波管１からプラズマ生成室３内にマイクロ波が導入さ
れ、ガス導入口１０から導入された放電ガスは前記マイ
クロ波の電界エネルギーによりプラズマ化し、多くのラ
ジカルを発生する。When the MW-PCVD apparatus having the above configuration is operated, microwaves are introduced into the plasma generation chamber 3 from the rectangular waveguide 1, and the discharge gas introduced from the gas inlet 10 generates a plasma due to the electric field energy of the microwaves. and generate many radicals.
成膜室４内には金属メソシュ９を透過しうるラジカルの
みが導入され、ガス導入管５より供給されたガスと衝突
し、被処理体７上に堆積膜形成を行うことができる。Only radicals that can pass through the metal mesh 9 are introduced into the film forming chamber 4, collide with the gas supplied from the gas introduction pipe 5, and form a deposited film on the object to be processed 7.
しかしながら、上記構成の従来のＭＷ−Ｐ ＣＶＤ装置
を用いた場合、方形導波管１と空洞共振器であるブラズ
ヤ生成室３とを締結すると、入力インピーダンスが整合
しないため、マイクロ波の電界エネルギーは大部分が反
射され、有効なエネルギー利用が行われないという問題
がある。However, when using the conventional MW-P CVD apparatus with the above configuration, when the rectangular waveguide 1 and the blastya generation chamber 3, which is a cavity resonator, are connected, the input impedances are not matched, so the electric field energy of the microwave is The problem is that most of the energy is reflected and the energy is not used effectively.
この問題の１つの解決法として、空洞共振器の周囲に電
磁石を配置し、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）化す
る方法が採用されている（特開昭５５−１４１７２９号
公報）、シかし、この方法においては、８７５ガウスと
いう磁束密度が必要とされるので、装置はかなり大型で
重いものとなってしまう。また、通常真空中で空洞共振
器となるように設計されているので、放電によりブラズ
マが生成すると、プラズマの屈折率が１より小さくなる
ため、もはや空洞共振器ではなくなってしまうという問
題もある（電気学会編「放電ハンドプ・ンク」第４部第
２章Ｐ、２９８）。さらに、電磁石で静磁場を作る場合
、コイル線材の加熱により電流が変化するため、その変
化を抑えてＥＣＲ条件（すなわち８７５ガウスの磁束密
度）を安定して作るにはかなりの時間を必要とするばか
りでなく、その間にＥＣＲ条件からはずれるとマイクロ
波の吸収率は低下してしまい、安定するまでの間、電界
エネルギーの利用効率を上げることが困難であるという
問題もある。As one solution to this problem, a method has been adopted in which electromagnets are placed around the cavity resonator to create ECR (Electron Cyclotron Resonance) (Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-141729). The method requires a magnetic flux density of 875 Gauss, making the device quite large and heavy. In addition, since it is normally designed to function as a cavity resonator in a vacuum, when plasma is generated by discharge, the refractive index of the plasma becomes smaller than 1, so there is the problem that it is no longer a cavity resonator ( ``Discharge Handbook,'' edited by the Institute of Electrical Engineers of Japan, Part 4, Chapter 2, P, 298). Furthermore, when creating a static magnetic field with an electromagnet, the current changes due to heating of the coil wire, so it takes a considerable amount of time to suppress that change and create a stable ECR condition (i.e., a magnetic flux density of 875 Gauss). In addition, if the ECR conditions are deviated during that time, the microwave absorption rate decreases, and there is also the problem that it is difficult to increase the efficiency of electric field energy use until it stabilizes.
本発明は、上述のごときＭＷ−ＰＣＶＤ装置における諸
問題を克服して、マイクロ波の電界エネルギーの利用効
率を上げ、堆積膜形成を効率的に行うことを可能とする
ＭＷ−ＰＣＶＤ装置を提供することを目的とするもので
ある。The present invention provides an MW-PCVD apparatus that overcomes the problems in the MW-PCVD apparatus as described above, increases the efficiency of using microwave electric field energy, and makes it possible to efficiently form a deposited film. The purpose is to
即ち、本発明の目的は、ＭＷ−ＰＣＶＤ装置において、
ＥＣＲ化することなしに、プラズマ生成の前後いずれの
場合も人力インピーダンスを整合させ安定した放電が行
いうるＭＷ−ＰＣＶＤ装置を提供することにある。That is, the object of the present invention is to provide a MW-PCVD apparatus that
The object of the present invention is to provide a MW-PCVD device that can perform stable discharge by matching manual impedance both before and after plasma generation without using ECR.
〔発明の構成］本発明者は、従来のＭＷ−ＰＣＶＤ装置における上述の
諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成すべく本発明
者が鋭意研究を重ねたところ、放電生成前の空洞共振器
と、放電生成後の空洞共振器とが別の位置で形成しうる
ようにすることにより、プラズマの屈折率の影響をうけ
ないようにできると同時に、放電の前後で各々のインピ
ーダンスを整合させることができるという知見を得た。[Structure of the Invention] The present inventor has conducted intensive research to solve the above-mentioned problems in the conventional MW-PCVD apparatus and achieve the object of the present invention, and has discovered that By allowing the resonator and the cavity resonator after discharge generation to be formed at different locations, it is possible to avoid being affected by the refractive index of the plasma, and at the same time, it is possible to match each impedance before and after the discharge. We obtained the knowledge that it is possible to
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置は、上述の知見に
基づき更に検討を重ねた結果完成せしめたものであり、
その骨子とするところは、内部に被処理体を保持しうる
手段を有する成膜室と、該成膜室に金属メツシュを介し
て接続するプラズマ生成室と、該プラズマ生成室内にガ
スを導入する手段と、該プラズマ生成室内のガスをプラ
ズマ化するためのマイクロ波導入手段とから構成される
ＭＷ−ＰＣＶＤ装置において、前記マイクロ波発振器は
連続発振であり、かつ前記プラズマ生成室が前記金属メ
ツシュと絞りとで囲まれた空洞を構成しており、該空洞
に内接するベルジャーが前記金属メソシュに接触して配
置され、該ベルジャー内で放電が生起した状態に合わせ
て前記絞りの位置及び開口率を調整可能としたことを特
徴とするＭＷ−Ｐ ＣＶ Ｄ装置にある。The microwave plasma processing apparatus of the present invention was completed as a result of further studies based on the above-mentioned findings,
The main points are: a film forming chamber that has a means for holding the object to be processed inside, a plasma generation chamber that is connected to the film forming chamber via a metal mesh, and a gas introduced into the plasma generating chamber. and a microwave introduction means for converting gas in the plasma generation chamber into plasma, the microwave oscillator is a continuous wave oscillator, and the plasma generation chamber is connected to the metal mesh. A bell jar inscribed in the cavity is placed in contact with the metal mesh, and the position and aperture ratio of the aperture are adjusted according to the state in which an electric discharge occurs within the bell jar. A MW-P CVD apparatus is characterized in that it is adjustable.
以下、具体的実施例装置により本発明を更に詳しく説明
するが、本発明はこれによって限定されるものではない
。Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using specific embodiments, but the present invention is not limited thereto.
笠！皿上第１．２図は本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置の典型的１例
を模式的に示す部分断面略図であり、第１図は放電生成
前の絞りの位置を示すものであり、第２図は放電生成後
の絞りの位置を示すものである。第３図は、第１．２図
に示す装置において使用されている円形絞りの斜視図で
ある。Kasa! Figure 1.2 on the plate is a schematic partial cross-sectional view schematically showing a typical example of the MW-PCVD apparatus of the present invention, Figure 1 shows the position of the aperture before discharge generation, and Figure 2 The figure shows the position of the aperture after discharge is generated. FIG. 3 is a perspective view of the circular diaphragm used in the device shown in FIG. 1.2.
図において、４は成膜室、５はガス供給管、９は金属メ
ツシュ（材質アルミニウム）、１１ば円形導波管（材質
アルミニウム）、１２はＥ、Ｍ、Ｉ。In the figure, 4 is a film forming chamber, 5 is a gas supply pipe, 9 is a metal mesh (made of aluminum), 11 is a circular waveguide (made of aluminum), and 12 is E, M, and I.
（電磁妨害）シールド・リング（材質鋼）、１３はベル
ジャー（材質石英）、１４はＯリング、１５は円形絞り
（材質アルミニウム）、Ｉ６はフィンガー・タイプのＥ
、Ｍ、！、シールド（材質鋼）、１７はプラズマ、１８
は水冷パイプ（材質鋼）をそれぞれ示している。(Electromagnetic interference) shield ring (material: steel), 13 is a bell jar (material: quartz), 14 is an O-ring, 15 is a circular aperture (material: aluminum), I6 is a finger type E
,M,! , shield (material steel), 17 is plasma, 18
indicate water-cooled pipes (made of steel).
第１図から明らかなように、本装置例においては円形導
波管１１は処理室４と締結されており、電気的接触を良
くするため、Ｅ、Ｍ、１．（を磁妨害）シールド・リン
グ１２を用いている。この円形導波管１１中には、円形
ベルジャー１３が円形導波管１１に内接して配置されて
おり、０リング１４で気密が保たれている。ベルジャー
１３と処理室４の間は金属メツシュ９で仕切られており
、ガスは透過するが、マイクロ波は透過しないようメソ
シュ開口面積を選んである。円形導波管１１には電界の
弱い方向にスリットを２本人れておき、このスリットを
介して円形導波管１１内部の円形絞リエ５を外から駆動
できる構造となっている。この円形絞り１５には、第３
図に示すように、フィンガー・タイプのＥｏＭ、１．シ
ールド１６が締結されており、円形絞り１５と円形導波
管１１との電気的接触を良くしている。As is clear from FIG. 1, in this device example, the circular waveguide 11 is connected to the processing chamber 4, and in order to improve electrical contact, E, M, 1. (Magnetic interference) A shield ring 12 is used. A circular bell jar 13 is disposed in this circular waveguide 11 so as to be inscribed in the circular waveguide 11, and is kept airtight by an O-ring 14. The bell jar 13 and the processing chamber 4 are separated by a metal mesh 9, and the opening area of the mesh is selected so that gas can pass therethrough but microwaves cannot pass therethrough. Two slits are provided in the circular waveguide 11 in the direction of weak electric field, and the circular aperture 5 inside the circular waveguide 11 can be driven from outside through these slits. This circular diaphragm 15 has a third
As shown in the figure, finger type EoM, 1. A shield 16 is fastened to improve electrical contact between the circular diaphragm 15 and the circular waveguide 11.
以上の構成で本発明の装置を作動させるには、まず、マ
イクロ波発振機（図示せず）を始動させ、立体回路（図
示せず）中にマイクロ波を伝播させ、’ＴＥ＋＋ａ伝播
モード（ｍは自然数）を励振する。In order to operate the apparatus of the present invention with the above configuration, first, a microwave oscillator (not shown) is started, microwaves are propagated in a three-dimensional circuit (not shown), and 'TE++a propagation mode (m is a natural number).
伝播するマイクロ波を第１図、第２図に−Ｊで示した。The propagating microwave is indicated by -J in Figs. 1 and 2.
第１図において放電開始を容易にするには、条件ｌ：マ
イクロ波が遮断されない内径りの円形導波管１１を用い
、かつ条件２：円形絞り１５と金属メツシュ９とで空洞共振器
を形成する。In order to facilitate the start of discharge in FIG. 1, Condition 1: Use a circular waveguide 11 with an inner radius from which microwaves are not blocked, and Condition 2: Form a cavity resonator with a circular diaphragm 15 and a metal mesh 9. do.
この両者の達成手段は、条件１については、阿部英太部
著「マイクロ波技術」 （東京大学出版会Ｄ〉□ ×λ
。−・・・−＋１１λ。は自由空間でのマイクロ波の波長（ｆｉ）条件２に
ついては、市販されているマイクロ波電力計をマイクロ
波発振機（図示せず）と円形導波管１１の間の立体回路
（図示せず）中に挿入し、反射電力がほぼ０で透過電力
が最大となるよう、円形絞り１５の位置を調整すること
である。For condition 1, the means to achieve both of these is "Microwave Technology" by Eitabe Abe (University of Tokyo Press D>□ ×λ
. -...-+11 λ. is the microwave wavelength (fi) in free space.For condition 2, a commercially available microwave power meter is connected to a three-dimensional circuit (not shown) between a microwave oscillator (not shown) and a circular waveguide 11. ) and adjust the position of the circular aperture 15 so that the reflected power is approximately 0 and the transmitted power is maximum.
ところでマイクロ波は、一般には２．４５ＧＨｚのもの
を用いるので、λ。−１２２，４（ｍ）となり、条件ｌ
は式（１１よりＤ＞７１．７（＋ｕ■〕となる。By the way, microwaves of 2.45 GHz are generally used, so λ. -122,4(m), and the condition l
From equation (11), D>71.7(+u■).
また、条件２は実験により、表１に示されるようになる
。Further, Condition 2 is as shown in Table 1 through experiments.
表１；放電前後の円形絞りの金属メツシュからの距離り
、 Ｌ’〔龍〕実験は、マイクロ波パワー１５０Ｗ、圧力１．３Ｘ １
０−”Ｔｏｒｒ 、使用ガスＳｉＦｇ ３０ＳＣＣ！ｌ
、 Ａｒ１５０ｓｃｃｔｍ、Ｈｚ ２０ｓｃｃＩＩと
した。Table 1; Distance from the metal mesh of the circular diaphragm before and after discharge, L' [Dragon] The experiment was conducted using microwave power of 150W and pressure of 1.3X 1
0-”Torr, gas used SiFg 30SCC!l
, Ar150scctm, Hz 20sccII.
第２図において、放電を効率よく維持するには、条件３
：ベルジャー１３内のプラズマ１７でマイクロ波を遮断
し、かつ条件４：円形絞り１５とベルジャー１３とで空洞共振器
を形成する。In Figure 2, in order to maintain discharge efficiently, condition 3 is required.
: The plasma 17 inside the bell jar 13 blocks microwaves, and Condition 4: The circular diaphragm 15 and the bell jar 13 form a cavity resonator.
換言すれば、条件３は１．８４１ｎ ｌ） ＜ −Ｘλｏ （０＜ ｎ ＜ １ ）
・・・Ｉ２１π但し、プラズマの複素屈折率をｎ−１ｋ（ｋは吸収係数
）となり、ｎはプラズマ密度に依存するので真空度とマ
イクロ波パワーでコントロールできる。In other words, condition 3 is 1.841 n l) < -Xλo (0< n < 1)
...I21π However, the complex refractive index of the plasma is n-1k (k is the absorption coefficient), and since n depends on the plasma density, it can be controlled by the degree of vacuum and microwave power.
弐（２）を満足すると、第２図においてマイクロ波はベ
ルジャー１３の近傍で遮断され、一部がプラズマに吸収
され大半が反射される。従って、条件４は、円形絞り１
５の位置を、条件２と同様に調整し、何回もマイクロ波
を往復させ、ベルジャー１３と円形絞り１５とで囲まれ
た新しい空洞共振器を形成し、この空間に電界エネルギ
ーを蓄える。When (2) is satisfied, the microwave is blocked near the bell jar 13 in FIG. 2, a portion of it is absorbed by the plasma, and most of it is reflected. Therefore, condition 4 is the circular aperture 1
5 is adjusted in the same manner as in condition 2, the microwave is reciprocated many times, a new cavity resonator surrounded by the bell jar 13 and the circular diaphragm 15 is formed, and electric field energy is stored in this space.
このように、空洞共振器にマイクロ波の電界エネルギー
を蓄えると、反射波を減らすと同時に、マイクロ波とプ
ラズマの接触回数を等価的に増加させ、ラジカルを効率
良く発生させることができるという知見を得た。In this way, we discovered that storing microwave electric field energy in a cavity resonator can reduce reflected waves and at the same time equivalently increase the number of times the microwave and plasma come into contact, making it possible to efficiently generate radicals. Obtained.
このとき表１より、放電前後の空洞共振器長は表２の通
りである。At this time, from Table 1, the cavity resonator lengths before and after discharge are as shown in Table 2.
表２より明らかな通り放電後の空洞共振器はかなり短く
なっているが、これはプラズマからの反射波の位相遅れ
δに起因し、δはプラズマの吸収係数にの関数である。As is clear from Table 2, the cavity resonator after discharge is considerably shortened, but this is due to the phase delay δ of the reflected wave from the plasma, and δ is a function of the absorption coefficient of the plasma.
従って、放電条件（マイクロ波パワー、ガス種、圧力等
）により放電後の空洞共振器長は変化する。Therefore, the length of the cavity resonator after discharge changes depending on the discharge conditions (microwave power, gas type, pressure, etc.).
つまり本方式は、放電前は、条件１及び条件２を、そし
て放電後は、条件３及び条件４を満足させればよい。し
かし、放電の前後で夫々インピーダンスを整合させるた
めに絞りを移動するための調整時間が必要である。従っ
て、本方式は放電前後に夫々１回ずつ調整すればよい連
続発振のマイクロ波に限定され、パルス発振には適さな
い。In other words, in this method, conditions 1 and 2 need to be satisfied before discharge, and conditions 3 and 4 need to be satisfied after discharge. However, adjustment time is required to move the aperture in order to match the impedance before and after discharge, respectively. Therefore, this method is limited to continuous oscillation microwaves that require adjustment once before and after discharge, and is not suitable for pulse oscillation.
本方式のＭＷ−ＰＣＶＤ装置を用いて、表３に示す成膜
条件でＡ−５ｔ膜を形成した。Using the MW-PCVD apparatus of this method, an A-5t film was formed under the film forming conditions shown in Table 3.
その結果、堆積速度は１５人／Ｓとなり、従来方式の約
３倍となり、δｐ（光導電率）＝ＩＸ１０−”〔Ω−Ｉ
ｃｌｌ−１〕、δｄ（暗導電率）−１，４ｘｌ Ｏ−”
〔Ω−’ｃｍ−’） 、Ｅｇｏｐｔ（光学的バンドギャ
ップ）−１，９（ｅＶ）及びＥａ（活性化エネルギー）
−０，９９（１？Ｖ）の膜が得られた。As a result, the deposition rate was 15 people/s, which is about three times that of the conventional method, and δp (photoconductivity) = IX10-'' [Ω-I
cll-1], δd (dark conductivity)-1,4xl O-”
[Ω-'cm-'), Egopt (optical band gap) -1,9 (eV) and Ea (activation energy)
A film of −0.99 (1?V) was obtained.
装置舅１第４図は本装置例を模式的に示す部分断面略図であり、
図において、第１図に示すものと同一符号を付しである
ものは第１図に示すものと同一の内容のものを示してい
る。Device 1 FIG. 4 is a partial cross-sectional diagram schematically showing an example of this device.
In the figures, the same reference numerals as those shown in FIG. 1 indicate the same contents as those shown in FIG.
第４図から明らかなごとく、本装置例においては、前述
の装置例１における円形絞り１５を２つ設置し、絞りの
開口率を調整可能とした以外は、装置例１と同様の構成
とした。As is clear from FIG. 4, this device example has the same configuration as device example 1, except that two circular diaphragms 15 in device example 1 described above are installed and the aperture ratio of the diaphragm can be adjusted. .
装置例１の場合には、放電開始とそれ以降の放電維持の
いずれの場合も、１つの絞りをスライドさせるものであ
るため、種々のガス種・圧力・ガス混合比に対応できる
ため、汎用性がぢるという利点があるものの、調整に時
間を要するという難点もある。これに対し、本装置例の
場合は、ガス種・圧力・混合比等を固定して使用する際
には、絞りの開口率のみを変化させるだけで済むという
利点がある。In the case of device example 1, one orifice is slid for both the start of discharge and the subsequent maintenance of discharge, so it is compatible with various gas types, pressures, and gas mixture ratios, making it highly versatile. Although it has the advantage of being slow, it also has the disadvantage of requiring time to adjust. On the other hand, in the case of the present device example, when the gas type, pressure, mixing ratio, etc. are fixed, there is an advantage that only the aperture ratio of the diaphragm needs to be changed.
すなわち、第４図における左寄りの円形絞りをＡ、右寄
りの円形絞りをＢとすると、放電を開始させるには、絞
りＢを全開とし、絞りＡの開口径を調整してインピーダ
ンスを整合させる。放電が開始したら、絞りＡを全開と
すると同時に、絞りＢを絞りこみ、絞りＢとベルジャー
１３と円形導波管１１との囲まれた新たな空洞共振器を
形成させる。この新たな空洞共振器とプラズマを含む系
に対してインピーダンスを整合させるため、絞りＢの開
口率を、前述の電力計の反射電力が最小となるように調
整する。That is, assuming that the circular diaphragm on the left side in FIG. 4 is A and the circular diaphragm on the right side is B, in order to start discharge, diaphragm B is fully opened and the aperture diameter of diaphragm A is adjusted to match the impedance. When the discharge starts, the aperture A is fully opened and at the same time the aperture B is narrowed down to form a new cavity resonator surrounded by the aperture B, the bell jar 13, and the circular waveguide 11. In order to match the impedance to the system including this new cavity resonator and plasma, the aperture ratio of the diaphragm B is adjusted so that the reflected power of the power meter described above is minimized.
放電後の調整例を第６図に示す、第６図の横軸は絞りＢ
の開口率、縦軸は前述の反射電力であり、放電条件は表
４に示すとおりのものである。An example of adjustment after discharge is shown in Figure 6. The horizontal axis in Figure 6 is the aperture B.
The aperture ratio of , the vertical axis is the above-mentioned reflected power, and the discharge conditions are as shown in Table 4.
第６図より明らかな通り、φ４６〜φ５３の範囲でマイ
クロ波の反射率は１％以下となるのでこの場合±φ３．
５ｎの許容範囲に絞りの間口径を調整すればよい。円形
絞りの口径を連続的に変化させるのは一般にはむずかし
いので、５枚羽根の絞り或いはそれ以上の多角形絞りで
代用しても良い。As is clear from FIG. 6, the microwave reflectance is less than 1% in the range of φ46 to φ53, so in this case ±φ3.
The aperture between the apertures may be adjusted to within the allowable range of 5n. Since it is generally difficult to continuously change the diameter of a circular diaphragm, a 5-blade diaphragm or a polygonal diaphragm with more than 5 blades may be used instead.
本装置例においては円形導波管とそれに内接する円筒形
ベルジャーと円形絞りに限定して説明してきたが、これ
は方形導波管とそれに内接する方形ベルジャーと角形絞
りに対しても同等の結果が成立する。In this device example, the explanation has been limited to a circular waveguide, a cylindrical bell jar inscribed in it, and a circular aperture, but the same results can be obtained for a rectangular waveguide, a rectangular bell jar inscribed in it, and a rectangular aperture. holds true.
本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置は、放電の前後で空洞共振
器を別の位置で形成したことにより、遮断密度（２，４
５ＧＨ２で７．５ Ｘ １０ ” （ｅｌｌ−’）以上
のプラズマ密度でも安定放電が可能となり、また、放電
が起こるとマイクロ波が遮断されてしまう内径の空洞共
振器でも安定して効率の良い放電を持続させることがで
きる。すなわち、本発明の空洞共振器は、簡単な構造で
放電可能な圧力上限を上げ、或いは空洞共振器の内径の
制約条件を拡張しても放電でき、その結実装置の自由度
が増し、成膜速度の向上或いは膜質の制御に効果がある
。The MW-PCVD apparatus of the present invention has a cutoff density (2, 4
With 5GH2, stable discharge is possible even with a plasma density of 7.5 x 10''(ell-') or higher, and stable and efficient discharge is possible even in a cavity resonator with an inner diameter where microwaves are blocked when a discharge occurs. In other words, the cavity resonator of the present invention can increase the upper limit of the pressure that can be discharged with a simple structure, or can discharge even if the constraint on the inner diameter of the cavity resonator is expanded, and the The degree of freedom is increased and it is effective in improving the film formation rate or controlling the film quality.
同時に、大型の電磁石を用いていないので、容易に大面
積化できるという効果もある。At the same time, since a large electromagnet is not used, the area can be easily increased.
第１．２図は、本発明のＭＷ−Ｐ ＣＶ Ｄ装置の典型
的１例を模式的に示す部分断面略図であり、第１図は放
電生成前の状態を、第２図は放電生成後の状態を各々表
わしている。第３図は第１．２図中に用いられている円
形絞りの斜視回である。第４図は本発明のＭＷ−ＰＣＶＤ装置の他の例を示す部
分断面略図である。第５図は従来のＭＷ−ＰＣＶＤ装置
を模式的に示す断面略図である。第６図は絞りＢの開口
率と電力反射率の関係を示す図である。図において、１・・・方形導波管、２・・・マイクロ波
導入窓、３・・・プラズマ生成室、４・・・成膜室、５
゜１０・・・ガス供給管、６・・・排気口、７・・・被
処理体、８・・・被処理体保持具、９・・・金属メツシ
ュ、ｌｌ・・・円形導波管、】２・・・Ｅ、Ｍ、１．シ
ールド・リング、１３・・・ベルジャー、１４・・・０
リング、１５・・・円形絞り、１Ｇ・・・Ｅ、Ｍ、ｒ、
シールド、１７・・・プラズマ、！８・・・水冷パイプ
。第１図第２図第３図第４図Ｈ２Ｈｅ Ａｒ５ｉＦ４Ｓｉ出第６図絞り開口径 ［ｍｍ］Fig. 1.2 is a partial cross-sectional diagram schematically showing a typical example of the MW-P CVD apparatus of the present invention, Fig. 1 shows the state before discharge generation, and Fig. 2 shows the state after discharge generation. Each represents the state of FIG. 3 is a perspective view of the circular diaphragm used in FIGS. 1.2. FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view showing another example of the MW-PCVD apparatus of the present invention. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view schematically showing a conventional MW-PCVD apparatus. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the aperture ratio of the diaphragm B and the power reflectance. In the figure, 1... Rectangular waveguide, 2... Microwave introduction window, 3... Plasma generation chamber, 4... Film forming chamber, 5
゜10... Gas supply pipe, 6... Exhaust port, 7... Processed object, 8... Processed object holder, 9... Metal mesh, ll... Circular waveguide, ]2...E, M, 1. Shield ring, 13...Bell jar, 14...0
Ring, 15...Circular aperture, 1G...E, M, r,
Shield, 17...Plasma! 8...Water cooling pipe. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 H2He Ar 5iF4Si output Figure 6 Aperture aperture diameter [mm]
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25603187AJPH01100274A (en) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | Microwave plasma CVD equipment |
| US07/252,646US5010276A (en) | 1987-10-09 | 1988-10-03 | Microwave plasma CVD apparatus with plasma generating chamber constituting a cylindrical cavity resonator |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25603187AJPH01100274A (en) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | Microwave plasma CVD equipment |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100274Atrue JPH01100274A (en) | 1989-04-18 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25603187APendingJPH01100274A (en) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | Microwave plasma CVD equipment |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01100274A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023000016A (en)* | 2021-06-17 | 2023-01-04 | 三菱電機株式会社 | electromagnetic wave generator |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023000016A (en)* | 2021-06-17 | 2023-01-04 | 三菱電機株式会社 | electromagnetic wave generator |
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