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JPH07114998A - Plasma generator - Google Patents

Plasma generator

Info

Publication number
JPH07114998A
JPH07114998A JP5259641A JP25964193A JPH07114998A JP H07114998 A JPH07114998 A JP H07114998A JP 5259641 A JP5259641 A JP 5259641A JP 25964193 A JP25964193 A JP 25964193A JP H07114998 A JPH07114998 A JP H07114998A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma generator
cylinder
speed valve
vacuum chamber
generator according
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
JP5259641A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Zenichi Yoshida
善一 吉田
Shinichi Mizuguchi
信一 水口
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP5259641A priority Critical patent/JPH07114998A/en
Publication of JPH07114998A publication Critical patent/JPH07114998A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 CVD(化学蒸着)、エッチング、イオン源
などに用いるプラズマ発生装置において、高密度プラズ
マを実現する。 【構成】 ガス導入口11を高速弁12に接続し、高速
弁12のオリフィス13を石英ガラス製の円筒14に取
り付ける。円筒14の先端を、排気口16を有する真空
槽15に接続する。高速弁12の開口時間を0.5ms
ec、繰り返し数を60Hzにして、オリフィス13か
ら真空槽15内に超音速流のガスを噴出させる。高速弁
12と真空槽15との間に、円筒14を取り囲むように
して矩形導波管17を設ける。円筒14を導波管17の
幅方向の面の中央に挿入し、長手方向の面に円筒14の
両側に位置して突起22を設ける。
(57) [Abstract] [Purpose] To realize high-density plasma in a plasma generator used for CVD (chemical vapor deposition), etching, an ion source, and the like. [Structure] The gas inlet 11 is connected to a high-speed valve 12, and the orifice 13 of the high-speed valve 12 is attached to a quartz glass cylinder 14. The tip of the cylinder 14 is connected to a vacuum chamber 15 having an exhaust port 16. The opening time of the high speed valve 12 is 0.5 ms
ec, the repetition rate is set to 60 Hz, and a supersonic flow gas is ejected from the orifice 13 into the vacuum chamber 15. A rectangular waveguide 17 is provided between the high speed valve 12 and the vacuum chamber 15 so as to surround the cylinder 14. The cylinder 14 is inserted into the center of the widthwise surface of the waveguide 17, and the protrusions 22 are provided on both sides of the cylinder 14 on the longitudinal surface.

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、CVD(化学蒸着)、
エッチング、イオン源などに用いられるプロセシング用
のプラズマ発生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to CVD (chemical vapor deposition),
The present invention relates to a plasma generator for processing used for etching, an ion source and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、プラズマ発生装置としては、例え
ば、エヴィク(EWIG)社製のマイクロ波エキサイタ
が知られている。以下、これに基づいて、従来のプラズ
マ発生装置について説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a plasma generator, for example, a microwave exciter manufactured by EWIG is known. Hereinafter, based on this, a conventional plasma generator will be described.

【0003】図4は従来のマイクロ波プラズマ発生装置
の断面図である。図4において、1は内部が96mm×
27mmの矩形導波管、2は導波管1の長手方向の面の
中央に挿入された外径40mm、内径36mmの石英ガ
ラス製の円筒、3は導波管1のインピーダンスを調整す
るためのプランジャーである。
FIG. 4 is a sectional view of a conventional microwave plasma generator. In FIG. 4, 1 is 96 mm inside
27 mm rectangular waveguide, 2 is a quartz glass cylinder having an outer diameter of 40 mm and an inner diameter of 36 mm inserted in the center of the longitudinal surface of the waveguide 1, and 3 is for adjusting the impedance of the waveguide 1. It is a plunger.

【0004】以上のような構成を有するプラズマ発生装
置において、円筒2にY1 方向からアルゴンガスを導入
し、Y2 方向へ排気することによって、1Torr充填
し、2.45GHzのマイクロ波、100Wを導波管1
のX方向から導入する。そして、プランジャー3を移動
させてマイクロ波の電界が強くなるところを円筒2に持
ってくれば、円筒2の内部でアルゴンプラズマ4が発生
する。
In the plasma generator having the above structure, 1 Torr is filled by introducing argon gas into the cylinder 2 from the Y 1 direction and exhausting it in the Y 2 direction, and a microwave of 2.45 GHz, 100 W is applied. Waveguide 1
It is introduced from the X direction. Then, by moving the plunger 3 to bring the place where the electric field of the microwave becomes strong to the cylinder 2, the argon plasma 4 is generated inside the cylinder 2.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のプラズマ発生装置では、Y2 方向に拡散してきたプラ
ズマを利用しようとすると、残留ガスとの衝突などによ
って励起状態が低下してしまうという問題点があった。
However, in the above-mentioned conventional plasma generator, when the plasma diffused in the Y 2 direction is used, the excited state is lowered due to collision with residual gas. There was a point.

【0006】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、拡散プラズマのイオン又は励起子の密度が高いプ
ラズマ発生装置を提供することを目的とする。
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a plasma generator having a high density of ions or excitons of diffusion plasma.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るプラズマ発生装置の第1の構成は、衝
撃波発生用のガスを導入するための高速弁と、前記高速
弁の先に取り付けられた誘電体の筒と、前記筒に接続さ
れ、少なくとも排気口が設けられた真空槽と、前記高速
弁と真空槽との間の筒の周囲に設けられたマイクロ波放
射手段とを少なくとも備えたものである。
In order to achieve the above object, the first structure of the plasma generator according to the present invention comprises a high-speed valve for introducing a gas for generating a shock wave, and a high-speed valve before the high-speed valve. At least the attached dielectric cylinder, a vacuum chamber connected to the cylinder and provided with at least an exhaust port, and a microwave radiation means provided around the cylinder between the high-speed valve and the vacuum chamber. Be prepared.

【0008】また、前記第1の構成においては、高速弁
が電磁バルブによって開閉するのが好ましく、この場合
にはさらに、高速弁をパルス電圧又は交流電圧によって
動作させるのが好ましい。
In the first construction, it is preferable that the high speed valve is opened and closed by an electromagnetic valve, and in this case, it is preferable that the high speed valve is operated by a pulse voltage or an AC voltage.

【0009】また、前記第1の構成においては、高速弁
の吹き出し口がノズルとスキマーとからなるのが好まし
い。また、前記第1の構成においては、誘電体の筒が石
英ガラス、パイレックスガラス、又は窒化ボロンである
のが好ましい。
Further, in the first construction, it is preferable that the outlet of the high speed valve is composed of a nozzle and a skimmer. Further, in the first configuration, it is preferable that the dielectric tube is made of quartz glass, Pyrex glass, or boron nitride.

【0010】また、前記第1の構成においては、マイク
ロ波が2.45GHzであるのが好ましい。また、前記
第1の構成においては、マイクロ波放射手段が矩形導波
管であるのが好ましく、この場合にはさらに、矩形導波
管の中央に誘電体の筒が差し込まれ、両側に突起を設け
るのが好ましい。
Further, in the first structure, the microwave is preferably 2.45 GHz. Further, in the first configuration, it is preferable that the microwave radiating means is a rectangular waveguide. In this case, a dielectric tube is further inserted in the center of the rectangular waveguide, and protrusions are formed on both sides. It is preferably provided.

【0011】また、前記第1の構成においては、高速弁
から吹き出されるガスの速度が音速以上であるのが好ま
しい。また、本発明に係るプラズマ発生装置の第2の構
成は、衝撃波発生用のガスを導入するための複数個の高
速弁と、前記高速弁の先に取り付けられた誘電体の円筒
と、前記筒に接続され、反応性ガス導入口と排気口とが
少なくとも設けられた真空槽と、前記高速弁と真空槽と
の間の筒の周囲に設けられたマイクロ波放射手段とを少
なくとも備えたものである。
In the first structure, it is preferable that the velocity of the gas blown out from the high speed valve is equal to or higher than the sonic velocity. A second configuration of the plasma generator according to the present invention is a plurality of high-speed valves for introducing a gas for generating a shock wave, a dielectric cylinder attached to the tip of the high-speed valve, and the cylinder. And a microwave chamber provided around the cylinder between the high-speed valve and the vacuum chamber, and at least a vacuum chamber provided with at least a reactive gas inlet and an exhaust port. is there.

【0012】[0012]

【作用】前記第1の構成によれば、マイクロ波によるベ
ースプラズマを高速弁から放出されるガスによる衝撃波
によってさらに加熱することができるので、1012cm
-3以上の高密度プラズマを発生させることができる。
According to the first structure, the microwave
Shock wave generated by gas discharged from a high-speed valve
Can be further heated by 1012cm
-3The above high-density plasma can be generated.

【0013】また、前記第1の構成において、高速弁の
吹き出し口がノズルとスキマーとからなるという好まし
い構成によれば、衝撃波発生用のガスを超音速のパルス
ビームとして放出することができる。
Further, in the first structure, according to a preferable structure in which the outlet of the high speed valve is composed of the nozzle and the skimmer, the shock wave generating gas can be discharged as a supersonic pulse beam.

【0014】また、前記第1の構成において、マイクロ
波放射手段が矩形導波管であり、矩形導波管の中央に誘
電体の筒が差し込まれ、両側に突起を設けるという好ま
しい構成によれば、矩形導波管の特性インピーダンスが
低くなり、円柱プラズマへのマッチングが取り易くな
る。
In the first structure, the microwave radiating means is a rectangular waveguide, a dielectric tube is inserted in the center of the rectangular waveguide, and projections are provided on both sides. , The characteristic impedance of the rectangular waveguide becomes low, and matching to the cylindrical plasma becomes easy.

【0015】また、前記第2の構成によれば、反応生成
物を大面積基板上に高速で形成することができるので、
生産性の向上を図ることができる。
Further, according to the second structure, the reaction product can be formed on the large-area substrate at a high speed.
Productivity can be improved.

【0016】[0016]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。 (実施例1)図1は本発明に係るプラズマ発生装置の一
実施例を示す断面図、図2は本発明に係るプラズマ発生
装置の一実施例における導波管の断面図である。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. (Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a plasma generator according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a waveguide in an embodiment of a plasma generator according to the present invention.

【0017】図1、図2において、11はガス導入口で
あり、ガス導入口11は高速弁12に接続されている。
ここで、高速弁12のオリフィス13は、外径28m
m、内径25mmの石英ガラス製の円筒14に取り付け
られている。高速弁12は電磁バルブによって開閉する
方式であり、オリフィス13の直径は0.5mmであ
る。円筒14の先端は真空槽15に接続されており、真
空槽15には排気口16が設けられている。排気口16
にはターボ分子ポンプ(図示せず)が取り付けられてお
り、排気速度は約500l/secである。尚、高速弁
12は電源23に接続されており、例えば開口時間を
0.5msec、繰り返し数を60Hzにすれば、オリ
フィス13から噴出するガスの速度は音速の数十倍とな
り、真空槽15内に超音速流として噴出させることがで
きる。
In FIGS. 1 and 2, 11 is a gas inlet, and the gas inlet 11 is connected to a high speed valve 12.
Here, the orifice 13 of the high speed valve 12 has an outer diameter of 28 m.
It is attached to a quartz glass cylinder 14 having a diameter of m and an inner diameter of 25 mm. The high-speed valve 12 is a system that opens and closes by an electromagnetic valve, and the diameter of the orifice 13 is 0.5 mm. The tip of the cylinder 14 is connected to a vacuum chamber 15, and the vacuum chamber 15 is provided with an exhaust port 16. Exhaust port 16
A turbo molecular pump (not shown) is attached to the pump and the pumping speed is about 500 l / sec. The high-speed valve 12 is connected to a power source 23. For example, if the opening time is 0.5 msec and the repetition rate is 60 Hz, the velocity of the gas ejected from the orifice 13 becomes several tens of times the sonic velocity, and the inside of the vacuum chamber 15 is increased. Can be ejected as a supersonic flow.

【0018】また、高速弁12と真空槽15との間に
は、円筒14を取り囲むようにして109.2mm×5
4.6mmの矩形導波管17が設けられている。導波管
17の一端にはマグネトロン18が設けられており、他
端には導波管17のインピーダンスを調整するためのプ
ランジャー19が設けられている。また、マグネトロン
18と円筒14との間には、サーキュレータ20とスタ
ブ21とが設けられている。円筒14は導波管17の幅
方向の面の中央に挿入されており、長手方向の面には円
筒14の両側に位置して突起22が設けられている。こ
れにより、特性インピーダンスが低くなり、円柱プラズ
マへのマッチングが取り易くなる。尚、図1、図2中、
24は無反射終端である。
Further, between the high speed valve 12 and the vacuum chamber 15, the cylinder 14 is surrounded so that 109.2 mm × 5.
A 4.6 mm rectangular waveguide 17 is provided. A magnetron 18 is provided at one end of the waveguide 17, and a plunger 19 for adjusting the impedance of the waveguide 17 is provided at the other end. A circulator 20 and a stub 21 are provided between the magnetron 18 and the cylinder 14. The cylinder 14 is inserted in the center of the widthwise surface of the waveguide 17, and projections 22 are provided on both sides of the cylinder 14 on the longitudinal surface. As a result, the characteristic impedance is lowered, and matching with a cylindrical plasma is facilitated. In addition, in FIG. 1 and FIG.
24 is a non-reflection termination.

【0019】以上のような構成を有するプラズマ発生装
置において、まず、導入口11からX方向に例えばアル
ゴンガスを5気圧導入すると、このアルゴンガスがオリ
フィス13から超音速流として噴出する。このとき、マ
グネトロン18から2.45GHz、300Wのマイク
ロ波を導波管17に導入し、プランジャー19とスタブ
21を調整することによって、導波管17の内部に定在
波が立ち電界強度の強い部分を円筒14に持ってくる
と、マイクロ波によるアルゴンの放電が起こる。尚、プ
ラズマがあるときとないときとで導波管17内のインピ
ーダンスは変化するが、スタブ21を調整することによ
ってこれに対応することができ、反射波はサーキュレー
タ20によって分離され、無反射終端24へと導かれ
る。このとき、真空槽15内のガス圧は数10Torr
になり、オリフィス13から噴出する原子と真空槽15
内に残留している原子との間で原子−原子衝突が起こっ
て原子が加熱され、原子内の電子はこの衝突によってエ
ネルギーを得て累積電離を起こす。しかる後に、電子−
原子の非弾性衝突によって原子を電離させる衝撃波プラ
ズマ加熱が起こる。このようなマイクロ波によるベース
プラズマと衝撃波によるプラズマ加熱の作用により、高
密度プラズマを真空槽15内に発生させることができ
る。因みに、ラングミュア探針法によってプラズマ密度
を測定したところ、1012cm-3以上であった。
In the plasma generator having the above-mentioned structure, first, when, for example, 5 atmospheres of argon gas is introduced from the introduction port 11 in the X direction, the argon gas is ejected from the orifice 13 as a supersonic flow. At this time, a microwave of 2.45 GHz and 300 W from the magnetron 18 is introduced into the waveguide 17, and the plunger 19 and the stub 21 are adjusted so that a standing wave stands inside the waveguide 17 and the electric field strength is increased. Bringing the strong part into the cylinder 14 causes the discharge of argon by microwaves. The impedance inside the waveguide 17 changes depending on whether plasma is present or not, but this can be dealt with by adjusting the stub 21, and the reflected wave is separated by the circulator 20 and the non-reflection termination is performed. Guided to 24. At this time, the gas pressure in the vacuum chamber 15 is several tens Torr.
And the atom ejected from the orifice 13 and the vacuum chamber 15
Atom-atom collisions occur with the atoms remaining inside to heat the atoms, and the electrons in the atoms gain energy by the collisions and cause cumulative ionization. Then, electronic-
Shock wave plasma heating that ionizes the atoms occurs due to the inelastic collision of the atoms. High-density plasma can be generated in the vacuum chamber 15 by the action of the base plasma by the microwave and the plasma heating by the shock wave. Incidentally, when the plasma density was measured by the Langmuir probe method, it was 10 12 cm -3 or more.

【0020】尚、本実施例1においては、高速弁32を
動作させるのにパルス電圧を用いているが、必ずしもこ
れに限定されるものではなく、交流電圧であっても同様
の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the pulse voltage is used to operate the high speed valve 32. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even with an AC voltage. You can

【0021】また、本実施例1においては、円筒14の
材質として石英ガラスを用いているが、必ずしもこれに
限定されるものではなく、誘電体であればよい。特に、
石英ガラスの他、パイレックスガラス、又は窒化ボロン
であるのが好ましい。
Although quartz glass is used as the material of the cylinder 14 in the first embodiment, the material is not necessarily limited to this and any dielectric material may be used. In particular,
In addition to quartz glass, Pyrex glass or boron nitride is preferable.

【0022】(実施例2)図3は本発明に係るプラズマ
発生装置の他の実施例を示す断面図である。上記実施例
1と異なる点は、高速弁を複数個並べた点である。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the plasma generator according to the present invention. The difference from the first embodiment is that a plurality of high speed valves are arranged.

【0023】図3において、31は不活性ガス導入口で
あり、不活性ガス導入口31は高速弁32に接続されて
いる。高速弁32の吹き出し口はノズル33とスキマー
34とにより構成されており、空気力学の一般法則か
ら、例えば、L.Valyi著ATOM AND IO
N SOURCES(JOHN WILEY & SO
NS 出版、ロンドン、1977年)、p.91の設計
によれば、スキマー34を通過した原子は超音速とな
り、ビームを形成するのに十分な速度と方向性とを有す
る。高速弁32は電磁バルブによって開閉する方式で、
ノズル33は30度の円錐で0.3mm径、長さ0.6
mmの管からなっており、スキマー34は内部の傾斜が
25度、外部の傾斜が35度の円錐管で、その開口径は
0.6mmである。また、スキマー34は、ノズル33
の先端から2.6mmだけ離れた位置に設けられてい
る。
In FIG. 3, reference numeral 31 is an inert gas inlet, and the inert gas inlet 31 is connected to a high speed valve 32. The outlet of the high-speed valve 32 is composed of a nozzle 33 and a skimmer 34. From the general law of aerodynamics, for example, the L. Valyi ATOM AND IO
N SOURCES (JOHN WILEY & SO
NS Publishing, London, 1977), p. According to the design of 91, the atoms that have passed through the skimmer 34 are supersonic, and have sufficient velocity and directionality to form a beam. The high-speed valve 32 is an electromagnetic valve that opens and closes.
The nozzle 33 is a cone of 30 degrees and has a diameter of 0.3 mm and a length of 0.6.
The skimmer 34 is a conical tube having an inner inclination of 25 degrees and an outer inclination of 35 degrees, and has an opening diameter of 0.6 mm. In addition, the skimmer 34 includes
Is provided at a position separated by 2.6 mm from the tip of the.

【0024】高速弁32は、外径28mm、内径25m
mの石英ガラス製の円筒35に取り付けられている。各
円筒35の先端は真空槽36に接続されており、真空槽
36には反応性ガス導入口37と排気口38が設けられ
ている。排気口38にはターボ分子ポンプ(図示せず)
が取り付けられており、排気速度は約1000l/se
cである。また、高速弁32と真空槽36との間には、
円筒35を取り囲むようにして109.2mm×54.
6mmの矩形導波管39が設けられている。ここで、円
筒35は導波管39の幅方向の面の中央に挿入されてい
る。尚、図3中、40はガラス基板、41は加熱手段で
ある。
The high speed valve 32 has an outer diameter of 28 mm and an inner diameter of 25 m.
It is attached to a quartz glass cylinder 35 of m. The tip of each cylinder 35 is connected to a vacuum chamber 36, and the vacuum chamber 36 is provided with a reactive gas introduction port 37 and an exhaust port 38. A turbo molecular pump (not shown) is provided at the exhaust port 38.
Is installed and the pumping speed is about 1000 l / se
c. Further, between the high speed valve 32 and the vacuum chamber 36,
109.2 mm × 54. So as to surround the cylinder 35.
A 6 mm rectangular waveguide 39 is provided. Here, the cylinder 35 is inserted in the center of the surface of the waveguide 39 in the width direction. In FIG. 3, 40 is a glass substrate and 41 is a heating means.

【0025】以上のような構成を有するプラズマ発生装
置において、各不活性ガス導入口31からX方向に例え
ばアルゴンガスを5気圧導入する。そして、高速弁32
の開口時間を0.5msec、繰り返し数を30Hzと
すれば、オリフィス33から噴出するガスの速度は音速
の数十倍となり、真空槽34内に超音速流として噴出す
る。このとき、反応性ガス導入口37からY方向に例え
ばモノシランガス(SiH4 )を、真空槽36内の圧力
が10Torrになるように導入すれば、スキマー34
から噴出する原子と真空槽36内に残留している原子と
の間で原子−原子衝突が起こって原子が加熱され、原子
内の電子はこの衝突によってエネルギーを得て累積電離
を起こす。しかる後に、電子−原子の非弾性衝突によっ
て原子を電離させる衝撃波プラズマ加熱が起こる。尚、
衝撃波による初期放電をスムーズに行わせるため、導波
管39に2.45GHzのマイクロ波を導入して、アル
ゴンのベースプラズマを発生させる。このようにして発
生させたモノシランとアルゴンの混合ガスプラズマにお
いては、高速弁32にアルゴンガスのみが流れているた
め、モノシランガスによる腐食を抑えることができる。
ここで、加熱手段41によってガラス基板40を300
℃まで加熱すると、ガラス基板40の上にアモルファス
シリコンが堆積する。上記したように、本実施例2のプ
ラズマ発生装置においては、高速弁32が複数個並べら
れているため、アモルファスシリコンを大面積基板上に
高速で形成することができ、その結果、生産性の向上を
図ることができる。
In the plasma generator having the above-mentioned structure, for example, argon gas is introduced at 5 atm from each inert gas inlet 31 in the X direction. And the high speed valve 32
When the opening time is 0.5 msec and the repetition rate is 30 Hz, the velocity of the gas ejected from the orifice 33 is several tens of times the sonic velocity, and the gas is ejected into the vacuum chamber 34 as a supersonic flow. At this time, if, for example, monosilane gas (SiH 4 ) is introduced from the reactive gas introduction port 37 in the Y direction so that the pressure in the vacuum chamber 36 becomes 10 Torr, the skimmer 34
Atom-atom collision occurs between the atom ejected from the atom and the atom remaining in the vacuum chamber 36 to heat the atom, and the electron in the atom obtains energy by this collision to cause cumulative ionization. Thereafter, shock wave plasma heating that ionizes the atoms occurs due to inelastic electron-atom collisions. still,
In order to smoothly perform the initial discharge by the shock wave, a microwave of 2.45 GHz is introduced into the waveguide 39 to generate a base plasma of argon. In the mixed gas plasma of monosilane and argon thus generated, only the argon gas flows through the high speed valve 32, so that the corrosion due to the monosilane gas can be suppressed.
Here, the glass means 40 is heated to 300 by the heating means 41.
When heated to ° C, amorphous silicon is deposited on the glass substrate 40. As described above, in the plasma generator according to the second embodiment, the plurality of high-speed valves 32 are arranged, so that amorphous silicon can be formed on a large-area substrate at high speed, resulting in high productivity. It is possible to improve.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るプラ
ズマ発生装置の第1の構成によれば、マイクロ波による
ベースプラズマを高速弁から放出されるガスによる衝撃
波によってさらに加熱することができるので、1012
-3以上の高密度プラズマを発生させることができる。
As described above, according to the first configuration of the plasma generator of the present invention, the base plasma generated by the microwave can be further heated by the shock wave generated by the gas emitted from the high speed valve. 10 12 c
It is possible to generate high density plasma of m −3 or more.

【0027】また、前記第1の構成において、高速弁の
吹き出し口がノズルとスキマーとからなるという好まし
い構成によれば、衝撃波発生用のガスを超音速のパルス
ビームとして放出することができる。
Further, in the first structure, according to the preferable structure in which the outlet of the high speed valve is composed of the nozzle and the skimmer, the shock wave generating gas can be emitted as a supersonic pulse beam.

【0028】また、前記第1の構成において、マイクロ
波放射手段が矩形導波管であり、矩形導波管の中央に誘
電体の筒が差し込まれ、両側に突起を設けるという好ま
しい構成によれば、矩形導波管の特性インピーダンスが
低くなり、円柱プラズマへのマッチングが取り易くな
る。
In the first structure, the microwave radiating means is a rectangular waveguide, a dielectric tube is inserted in the center of the rectangular waveguide, and protrusions are provided on both sides. , The characteristic impedance of the rectangular waveguide becomes low, and matching to the cylindrical plasma becomes easy.

【0029】また、前記第2の構成によれば、反応生成
物を大面積基板上に高速で形成することができるので、
生産性の向上を図ることができる。従って、本発明によ
れば、例えば、モノシラン/アルゴン混合ガスから高純
度で高密度のプラズマを発生させ、石英基板にアモルフ
ァスシリコンを高速で形成することができる等、数々の
優れた効果を有するプラズマ発生装置を実現することが
できる。
Further, according to the second structure, since the reaction product can be formed on the large-area substrate at a high speed,
Productivity can be improved. Therefore, according to the present invention, for example, a plasma having a number of excellent effects such as generation of high-purity and high-density plasma from a mixed gas of monosilane / argon, and high-speed formation of amorphous silicon on a quartz substrate. A generator can be realized.

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

【図1】本発明に係るプラズマ発生装置の一実施例を示
す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a plasma generator according to the present invention.

【図2】本発明に係るプラズマ発生装置の一実施例にお
ける導波管の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a waveguide in one embodiment of the plasma generator according to the present invention.

【図3】本発明に係るプラズマ発生装置の他の実施例を
示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the plasma generator according to the present invention.

【図4】従来技術におけるプラズマ発生装置を示す断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a plasma generator according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ガス導入口 12、32 高速弁 13 オリフィス 14、35 円筒 15、36 真空槽 16 排気口 17、39 矩形導波管 18 マグネトロン 19 プランジャー 20 サーキュレータ 21 スタブ 22 突起 23 電源 24 無反射終端 31 不活性ガス導入口 33 ノズル 34 スキマー 37 反応性ガス導入口 38 排気口 40 ガラス基板 41 加熱手段 11 Gas Inlet 12, 32 High Speed Valve 13 Orifice 14, 35 Cylinder 15, 36 Vacuum Chamber 16 Exhaust 17, 17 Rectangular Waveguide 18 Magnetron 19 Plunger 20 Circulator 21 Stub 22 Protrusion 23 Power Supply 24 Non-Reflective Termination 31 Inert Gas inlet port 33 Nozzle 34 Skimmer 37 Reactive gas inlet port 38 Exhaust port 40 Glass substrate 41 Heating means

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 衝撃波発生用のガスを導入するための高
速弁と、前記高速弁の先に取り付けられた誘電体の筒
と、前記筒に接続され、少なくとも排気口が設けられた
真空槽と、前記高速弁と真空槽との間の筒の周囲に設け
られたマイクロ波放射手段とを少なくとも備えたプラズ
マ発生装置。
1. A high-speed valve for introducing a gas for generating a shock wave, a dielectric cylinder attached to the tip of the high-speed valve, a vacuum chamber connected to the cylinder and provided with at least an exhaust port. A plasma generator comprising at least a microwave radiating means provided around a cylinder between the high-speed valve and the vacuum chamber.
【請求項2】 高速弁が電磁バルブによって開閉する請
求項1に記載のプラズマ発生装置。
2. The plasma generator according to claim 1, wherein the high speed valve is opened and closed by an electromagnetic valve.
【請求項3】 高速弁をパルス電圧によって動作させる
請求項2に記載のプラズマ発生装置。
3. The plasma generator according to claim 2, wherein the high speed valve is operated by a pulse voltage.
【請求項4】 高速弁を交流電圧によって動作させる請
求項2記載のプラズマ発生装置。
4. The plasma generator according to claim 2, wherein the high speed valve is operated by an AC voltage.
【請求項5】 高速弁の吹き出し口がノズルとスキマー
とからなる請求項1に記載のプラズマ発生装置。
5. The plasma generator according to claim 1, wherein the outlet of the high speed valve comprises a nozzle and a skimmer.
【請求項6】 誘電体の筒が石英ガラスである請求項1
に記載のプラズマ発生装置。
6. The dielectric cylinder is quartz glass.
The plasma generator described in 1.
【請求項7】 誘電体の筒がパイレックスガラスである
請求項1に記載のプラズマ発生装置。
7. The plasma generator according to claim 1, wherein the dielectric cylinder is Pyrex glass.
【請求項8】 誘電体の筒が窒化ボロンである請求項1
に記載のプラズマ発生装置。
8. The dielectric cylinder is boron nitride.
The plasma generator described in 1.
【請求項9】 マイクロ波が2.45GHzである請求
項1に記載のプラズマ発生装置。
9. The plasma generator according to claim 1, wherein the microwave is 2.45 GHz.
【請求項10】 マイクロ波放射手段が矩形導波管であ
る請求項1に記載のプラズマ発生装置。
10. The plasma generator according to claim 1, wherein the microwave radiating means is a rectangular waveguide.
【請求項11】 矩形導波管の中央に誘電体の筒が差し
込まれ、両側に突起を設けた請求項10に記載のプラズ
マ発生装置。
11. The plasma generator according to claim 10, wherein a dielectric tube is inserted in the center of the rectangular waveguide, and projections are provided on both sides.
【請求項12】 高速弁から吹き出されるガスの速度が
音速以上である請求項1に記載のプラズマ発生装置。
12. The plasma generator according to claim 1, wherein the velocity of the gas blown out from the high speed valve is equal to or higher than the speed of sound.
【請求項13】 衝撃波発生用のガスを導入するための
複数個の高速弁と、前記高速弁の先に取り付けられた誘
電体の円筒と、前記筒に接続され、反応性ガス導入口と
排気口とが少なくとも設けられた真空槽と、前記高速弁
と真空槽との間の筒の周囲に設けられたマイクロ波放射
手段とを少なくとも備えたプラズマ発生装置。
13. A plurality of high-speed valves for introducing a shock wave-generating gas, a dielectric cylinder attached to the tip of the high-speed valve, and a reactive gas inlet and exhaust connected to the cylinder. A plasma generator comprising at least a vacuum chamber having at least a mouth and a microwave radiating means provided around a cylinder between the high-speed valve and the vacuum chamber.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10284291A (en) * 1997-04-02 1998-10-23 Hitachi Ltd Plasma processing apparatus and processing method
JP2010500702A (en) * 2006-09-13 2010-01-07 ノーリツ鋼機株式会社 Plasma generating apparatus and work processing apparatus using the same

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