[go: up one dir, main page]

JPH0637086A - Plasma processing method and apparatus - Google Patents

Plasma processing method and apparatus

Info

Publication number
JPH0637086A
JPH0637086A JP4191878A JP19187892A JPH0637086A JP H0637086 A JPH0637086 A JP H0637086A JP 4191878 A JP4191878 A JP 4191878A JP 19187892 A JP19187892 A JP 19187892A JP H0637086 A JPH0637086 A JP H0637086A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mode
microwave
plasma processing
mode filter
modes
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
JP4191878A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsunori Kaji
哲徳 加治
Seiichi Watanabe
成一 渡辺
Yoshifumi Ogawa
芳文 小川
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP4191878A priority Critical patent/JPH0637086A/en
Priority to DE69306007T priority patent/DE69306007T2/en
Priority to EP96106180A priority patent/EP0725164A3/en
Priority to EP93300534A priority patent/EP0554039B1/en
Priority to US08/010,051 priority patent/US5433789A/en
Publication of JPH0637086A publication Critical patent/JPH0637086A/en
Priority to US08/432,861 priority patent/US5646489A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】マイクロ波発生器1とマイクロ波導入手段2と
により気密容器4内にプラズマを生成し、試料を処理す
るプラズマ処理装置において、円形導波管のTE12も
しくはそれに類似のモードが通過しうる管径のマイクロ
波導入手段2の部分もしくは気密容器4内に、少なくと
も2つのモードに対してマイクロ波の通過率が異なるモ
ードフィルタを設ける。 【効果】管径の大きい部分で通過するマイクロ波電磁界
のモードが固定化され、モードのジャンプ現象等が生じ
にくくなり、より安定なプラズマ処理が可能となる。
(57) [Summary] [Structure] In a plasma processing apparatus for processing a sample by generating a plasma in an airtight container 4 by a microwave generator 1 and a microwave introducing means 2, a TE 12 having a circular waveguide or a similar one. In the portion of the microwave introducing means 2 having a tube diameter through which the above modes can be passed or in the airtight container 4, a mode filter having different microwave passing rates for at least two modes is provided. [Effect] The mode of the microwave electromagnetic field passing through the portion having a large tube diameter is fixed, the mode jump phenomenon is less likely to occur, and more stable plasma processing becomes possible.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理方法および
装置に係り、特にマイクロ波を用いた成膜やエツチング
処理等のに好適なプラズマ処理方法および装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing method and apparatus, and more particularly to a plasma processing method and apparatus suitable for film formation and etching processing using microwaves.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の高集積化と試料の大口径化
に伴い、大面積の試料を微細加工する要求がますます増
大している。マイクロ波を用いたプラズマ処理は、低ガ
ス圧下で高密度のプラズマを生成でき、イオン流等の指
向性に優れた異方処理が可能となる利点があり、半導体
集積回路の製造への適用が進められている。
2. Description of the Related Art The demand for microfabrication of a large-area sample is increasing more and more due to the higher integration of semiconductor elements and the larger diameter of the sample. The plasma treatment using microwaves has an advantage that it can generate high-density plasma under a low gas pressure and enables anisotropic treatment with excellent directivity such as ion flow, and thus is applicable to manufacturing of semiconductor integrated circuits. It is being advanced.

【0003】従来のマイクロ波を用いたプラズマ処理装
置を図13に示す。1はマイクロ波発生器、2はマイク
ロ波導入手段、3は石英ベルジャ、4は金属容器、5は
ガス導入手段、6はバルブ、7は排気手段、8はソレノ
イドコイル、9は試料、10は試料台、11はアース電
極、12は交流発生器である。マイクロ波導入手段2
は、この場合、矩形導波管2a,矩形−円形変換導波管
2b、円形導波管2cおよび2dから成る。
FIG. 13 shows a conventional plasma processing apparatus using microwaves. 1 is a microwave generator, 2 is microwave introduction means, 3 is a quartz bell jar, 4 is a metal container, 5 is gas introduction means, 6 is a valve, 7 is exhaust means, 8 is a solenoid coil, 9 is a sample, 10 is A sample stand, 11 is a ground electrode, and 12 is an AC generator. Microwave introduction means 2
In this case consists of a rectangular waveguide 2a, a rectangular-to-circular conversion waveguide 2b, circular waveguides 2c and 2d.

【0004】金属容器4と金属容器4の上部開口部に気
密に設けた石英ベルジャ3とによって処理室が構成され
る。ガス導入手段5,バルブ6および排気手段7によっ
て処理室内に所定流量の処理ガスが導入されるととも
に、処理室内が所定の圧力に減圧排気される。マイクロ
波発生器1で発生したマイクロ波は、この場合、導波管
で成るマイクロ波導入手段2によって石英ベルジャ3を
介して処理室内に導かれる。ソレノイドコイル8の形成
する磁界とマイクロ波との相互作用によって、処理室内
のガスは効率よくプラズマ化される。プラズマ中のイオ
ン類は、交流発生器12によって試料台10とアース電
極11との間に印加された交流電圧により引き付けられ
試料9の処理面に方向性よく入射される。
A processing chamber is constituted by the metal container 4 and the quartz bell jar 3 which is hermetically provided at the upper opening of the metal container 4. A predetermined flow rate of the processing gas is introduced into the processing chamber by the gas introduction unit 5, the valve 6 and the exhaust unit 7, and the processing chamber is evacuated to a predetermined pressure under reduced pressure. In this case, the microwave generated by the microwave generator 1 is guided into the processing chamber through the quartz bell jar 3 by the microwave introducing means 2 which is a waveguide. Due to the interaction between the microwave and the magnetic field formed by the solenoid coil 8, the gas in the processing chamber is efficiently turned into plasma. The ions in the plasma are attracted by the AC voltage applied between the sample stage 10 and the ground electrode 11 by the AC generator 12 and are incident on the processed surface of the sample 9 with good directionality.

【0005】なお、この種マイクロ波を用いた装置で大
口径の試料を処理するものとしては、例えば、特開平2
−44720号公報,特開平1−205534号公報等
が挙げられる。
A device using a microwave of this type for processing a large-diameter sample is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No.
-44720, JP-A-1-205534, etc. are mentioned.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置におい
ては、マイクロ波発生器の出力部に、通常、断面積の小
さい矩形導波管が使用され、例えば、109mm×55
mmの断面を有するBRJ−2型矩形導波管が用いられ
てる。一方、試料の大口径化に伴い、処理室の内径や、
石英ベルジャを囲む円形導波管の管径が次第に大きくな
っており、試料が配置されるところでの処理室内の内径
は、直径が250mm程度以上の大きなものとなってい
る。このように処理室内の内径が増加するに伴い、マイ
クロ波で励起されるプラズマが、不安定となることが多
く見受けられるようになってきた。すなわち、断面積の
小さい導波管内で所望のマイクロ波の電磁界モードを発
生させも、断面積の大きい導波管内や処理室内の試料面
やプラズマ発生部での断面積が大きい所では、所望モー
ド以外の高次モードや別モードのマイクロ波の発生をき
たし、形成されるプラズマとの関連でモードのジャンプ
現象等が生じて安定なプラズマを生成させることが困難
であった。
In the above-mentioned conventional device, a rectangular waveguide having a small cross-sectional area is usually used at the output part of the microwave generator. For example, 109 mm × 55.
A BRJ-2 type rectangular waveguide having a mm cross section is used. On the other hand, along with the increase in sample diameter,
The diameter of the circular waveguide surrounding the quartz bell jar is gradually increasing, and the inside diameter of the processing chamber where the sample is placed is as large as about 250 mm or more. As described above, as the inner diameter of the processing chamber increases, it has become more common that plasma excited by microwaves becomes unstable. That is, even if a desired microwave electromagnetic field mode is generated in a waveguide with a small cross-sectional area, if the desired electromagnetic field mode is generated in the waveguide with a large cross-sectional area, the sample surface in the processing chamber, or the plasma generation part, the desired cross-sectional area is It is difficult to generate a stable plasma because a high-order mode other than the mode and a microwave of another mode are generated, and a mode jump phenomenon or the like occurs in relation to the formed plasma.

【0007】表1に円形導波管の直径(D)と遮断波長(入
c)との関係ならびに周波数f=2.45GHz時の各モ
ードに対するマイクロ波のカットオフとなる円形導波管
の直径を示す。周波数f=2.45GHzの場合、直径
300mmの円形導波管に対しては、表1に示すように
TE11〜TM41のモードが存在しえる。ただし、次
数が高くなるにつれ、存在するモードの割合は少なくな
るし、また、励起するモードの電磁界の対称性等によっ
ても存在するモードの割合は変化する。
Table 1 shows the diameter (D) of the circular waveguide and the cutoff wavelength (input
The relationship with c) and the diameter of the circular waveguide that serves as the cutoff of the microwave for each mode at the frequency f = 2.45 GHz are shown. When the frequency f = 2.45 GHz, modes TE11 to TM41 can exist as shown in Table 1 for a circular waveguide having a diameter of 300 mm. However, as the order increases, the proportion of existing modes decreases, and the proportion of existing modes also changes depending on the symmetry of the electromagnetic field of the excited mode.

【0008】[0008]

【表1】 [Table 1]

【0009】図12(b)は、図12(a)に示すよう
なテーパ導波管にTE11モードを入力した時の出力に
おけるモードの含有率をテーパ角θに対してとったもの
で、本発明者等によって明らかにされたものである。テ
ーパ角θの増大にともない、TM11モードならびにT
E12モードの含有率が増加している。図12は理想的
な場合であるが、実際の装置では負荷となるプラズマの
変動や、導波管の凹凸等によりTE11モード以外のモ
ードの含有率はさらに増加する。TE11モードを入力
した場合、出力に混入して来るモードはTM11モード
とTE12モードが一番多く、また、他の基本モードの
1つであるTE01モードで励起した場合、混入してく
るモードは、TE21モードとTM21モードが一番多
くなることが確かめられた。
FIG. 12 (b) shows the mode content in the output when the TE11 mode is input to the tapered waveguide as shown in FIG. 12 (a) with respect to the taper angle θ. It was made clear by the inventors. As the taper angle θ increases, TM11 mode and T
The content rate of E12 mode is increasing. FIG. 12 shows an ideal case, but in an actual device, the content of modes other than the TE11 mode is further increased due to fluctuations in plasma as a load, unevenness of the waveguide, and the like. When the TE11 mode is input, the most mixed modes in the output are the TM11 mode and the TE12 mode, and when excited in the TE01 mode which is one of the other basic modes, the mixed modes are: It was confirmed that TE21 mode and TM21 mode were the most.

【0010】本発明の目的は、マイクロ波を用いたプラ
ズマ処理方法および装置において、処理室が大径化して
も安定したプラズマを生成することのできるプラズマ処
理方法および装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a plasma processing method and apparatus using microwaves which can generate stable plasma even if the diameter of the processing chamber is increased.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的は、マイクロ波
を用いたプラズマ処理装置において、複数モードのマイ
クロ波が存在し得る大径化した円形伝播空間に、少なく
とも2つのモードに対してマイクロ波の通過率が異なる
モードフィイルタを設けた装置とし、複数モードのマイ
クロ波が存在し得る大径化した円形伝播空間で、少なく
とも2つのモードに対してマイクロ波の通過率を変える
方法とすることにより、達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION In a plasma processing apparatus using microwaves, the above object is to provide microwaves for at least two modes in a circular propagation space having a large diameter in which microwaves of a plurality of modes can exist. A device provided with a mode filter having different transmission rates, and a method of changing the transmission rate of microwaves for at least two modes in a circular propagation space having a large diameter in which microwaves of multiple modes can exist. Is achieved by

【0012】[0012]

【作用】複数モードのマイクロ波が存在し得る大径化し
た円形伝播空間で、少なくとも2つのモードに対してマ
イクロ波の通過率を変えることにより、管径の大きい部
分で通過するマイクロ波電磁界のモードが固定化される
ためモードのジャンプ現象等が生じにくくなり、安定な
プラズマの生成が可能になる。
In a circular propagation space having a large diameter in which multiple modes of microwaves can exist, the microwave electromagnetic field that passes through a portion with a large pipe diameter is obtained by changing the microwave transmission rate for at least two modes. Since the mode is fixed, the jump phenomenon of the mode is less likely to occur, and stable plasma generation is possible.

【0013】[0013]

【実施例】図12のテーパ導波管で確かめられたよう
に、TE11モードを入力した場合、出力に混入して来
るモードはTM11モードとTE12モードが一番多
く、この2つのモードの混入を阻止すればプラズマの安
定性が大幅に改善されることが本発明者等によって確か
められた。また、他の基本モードの1つであるTE01
モードで励起した場合、混入してくるモードは、TE2
1モードとTM21モードが一番多く、この2つのモー
ドの混入を阻止すればプラズマの安定性が改善されるこ
とが同様に確かめられた。
EXAMPLE As confirmed by the tapered waveguide of FIG. 12, when the TE11 mode is input, the TM11 mode and the TE12 mode are the most mixed modes in the output, and these two modes are mixed. It has been confirmed by the present inventors that the stability of the plasma is greatly improved if it is blocked. In addition, TE01 which is one of the other basic modes
When excited by the mode, the mixed mode is TE2
It was similarly confirmed that the 1st mode and the TM21 mode were the most, and that the stability of the plasma was improved by preventing the mixing of these two modes.

【0014】表1に示すように、周波数f=2.45G
Hzにおいて円形導波管のTE12モードが通過しうる
管径は207.9mm以上となる。他の基本モードTM
01,TM11や他の低次モードTE21,TE31等
を主に使用する場合においても、円形導波管のTE12
もしくはそれに類似のモードが通過しうる部分に、これ
らのモードの通過を阻止するモードフィルタを設置する
ことにより、TE11,TE01モードと同等にプラズ
マの安定性が改善されることが確かめられた。
As shown in Table 1, the frequency f = 2.45G
The tube diameter through which the TE12 mode of the circular waveguide can pass at 20 Hz is 207.9 mm or more. Other basic modes TM
01, TM11 and other low-order modes TE21, TE31, etc. are mainly used, the TE12 of the circular waveguide is also used.
Alternatively, it was confirmed that the stability of plasma is improved in the same manner as in the TE11 and TE01 modes by installing a mode filter that blocks passage of these modes in a portion through which similar modes can pass.

【0015】モードフィルタを設置する場所としては管
径の大きい部分に設置するのがフィルタとしての効果が
大きいが、フィルタの構造が大型化する欠点がある。し
かし、フィルタ効果を有効に生じさせるためには、TE
12モードが通過しうる管径の部分に設置する必要があ
る。また、モードフィルタの設置場所として、マイクロ
波導入手段の一部に設置するのが効果的であるが、その
効果が不足する場合には処理室内にも合わせてもしくは
単独に設置することにより、効果が増大させることがで
きる。なお、処理室内にモードフィルタを設置する場合
には、ガス分子やイオン等が直接モードフィルタに衝突
するため、試料への不純物の混入防止等の目的で、表面
を絶縁体で被覆した金属を用いた方が好ましい。また、
導波管の断面が円形以外の楕円や多角形等の場合でも、
円形導波管と類似のモードが通過しうるものであれば同
様に適用できる。
As a place to install the mode filter, it is effective to install the mode filter in a portion having a large pipe diameter, but there is a drawback that the structure of the filter becomes large. However, in order to effectively produce the filter effect, TE
It is necessary to install in the part of the pipe diameter through which 12 modes can pass. Further, it is effective to install the mode filter in a part of the microwave introducing means, but if the effect is insufficient, install it either in the processing chamber or by installing it separately. Can be increased. When a mode filter is installed in the processing chamber, gas molecules and ions directly collide with the mode filter.Therefore, use a metal whose surface is covered with an insulator to prevent impurities from entering the sample. It is preferable to have it. Also,
Even if the cross section of the waveguide is oval or polygonal other than circular,
The same applies as long as a mode similar to the circular waveguide can be passed.

【0016】以下、本発明のプラズマ処理装置の一実施
例を図1および図2により説明する。図1において、図
13と同符号は同一部材を示し説明を省略する。本図が
図13と異なる点は、円形導波管2d内で石英ベルジャ
3よりもマイクロ波の進行方向に対して前方、すなわ
ち、図面上では石英ベルジャ3の上方にモードフィルタ
13を配置して設けてある点である。モードフィルタ1
3は、アルミニウム等の導電性の金属板でなり、この場
合、図2(b)に示すように金属円筒内に曲率の異なる
複数の円弧状の金属板を対象に配置して構成したモード
フィルタ13aとしてある。また、金属円筒および金属
板は、ソレノイドコイル8の発生する磁界とほぼ平行な
方向に長手方向を有する。
An embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 13 indicate the same members, and the description thereof will be omitted. 13 is different from FIG. 13 in that the mode filter 13 is arranged in the circular waveguide 2d in front of the quartz bell jar 3 with respect to the traveling direction of the microwave, that is, above the quartz bell jar 3 in the drawing. It is a point provided. Mode filter 1
3 is a conductive metal plate such as aluminum. In this case, as shown in FIG. 2B, a mode filter constituted by disposing a plurality of arc-shaped metal plates having different curvatures in a metal cylinder. 13a. Further, the metal cylinder and the metal plate have the longitudinal direction in a direction substantially parallel to the magnetic field generated by the solenoid coil 8.

【0017】該モードフィルタ13aを用いれば、それ
ぞれの円弧状の金属板に対してほぼ垂直な電界、すなわ
ち、図2(a)に示すような電界のみが通過可能とな
り、該モードフィルタ13aを通過可能なマイクロ波の
モードは、この場合、TE11モードとなる。言い替え
れば、モードフィルタ13aは、TE11モードの電界
に対して垂直になるようにそれぞれの金属板が設けてあ
る。このようにすることにより、所望のモードに対して
は影響が少なく、他のモードに対して混入を阻止する効
果がでる。モードフィルタの長さとしては、管内波長の
1/4の整数倍程度にした方が良いが、長さの短いもの
を複数段設置しても達成できる。ちなみに、この場合、
直径が110mmの円形導波管2cの部分にモードフィ
ルタ13を設置してもプラズマ安定化の効果はほとんど
なかったが、直径が300mmの円形導波管2dの部分
にモードフィルタ13を設置することによりプラズマの
安定化が図かれた。
When the mode filter 13a is used, only an electric field substantially perpendicular to each arcuate metal plate, that is, an electric field as shown in FIG. 2A can be passed, and the electric field is passed through the mode filter 13a. The possible microwave mode is then the TE11 mode. In other words, the mode filter 13a is provided with the respective metal plates so as to be perpendicular to the electric field of the TE11 mode. By doing so, there is little influence on the desired mode, and the effect of preventing the mixing in other modes is obtained. The length of the mode filter is preferably an integral multiple of 1/4 of the guide wavelength, but can be achieved by installing a plurality of short filters in multiple stages. By the way, in this case,
Even if the mode filter 13 was installed in the circular waveguide 2c having a diameter of 110 mm, there was almost no effect of plasma stabilization, but the mode filter 13 was installed in the circular waveguide 2d having a diameter of 300 mm. As a result, plasma was stabilized.

【0018】以上本実施例によれば、処理室を形成する
石英ベルジャの直前、すなわち、マイクロ波の進行方向
に対して前側で、石英ベルジャを囲んだ円形導波管内に
TE11モードのマイクロ波のみを通過させることの可
能なモードフィルタを設けることによって、その他のモ
ードのマイクロ波の通過を阻止し処理室内にTE11モ
ードのマイクロ波を導入することができるので、管径の
大きい部分で通過するマイクロ波電磁界のモードが固定
化され、モードのジャンプ現象等が生じにくくなり、安
定なプラズマを発生させることができるという効果があ
る。
As described above, according to this embodiment, only the TE11 mode microwave is provided in the circular waveguide surrounding the quartz bell jar just before the quartz bell jar forming the processing chamber, that is, in front of the traveling direction of the microwave. By providing a mode filter capable of passing the microwaves of other modes, the microwaves of the TE11 mode can be introduced into the processing chamber by blocking the passage of microwaves of other modes. The mode of the wave electromagnetic field is fixed, the jump phenomenon of the mode is less likely to occur, and stable plasma can be generated.

【0019】尚、本実施例でのモードフィルタは、TE
11モードに対応したものであったが、所望モードとし
てTE11モード以外のモードを通過させる場合には、
例えば、図3ないし図7に示すようなモードフィルタを
用いれば良い。
The mode filter in this embodiment is a TE filter.
Although it corresponds to the 11 mode, when passing a mode other than the TE11 mode as the desired mode,
For example, a mode filter as shown in FIGS. 3 to 7 may be used.

【0020】図3(b)に示した径の異なる複数の金属
円筒を同心上に配置したモードフィルタ13bは、図3
(a)に示すような電気力線となるTM01モードに対
応する。図4(b)に示した金属円筒内に放射状に配置
した複数枚の金属板でなるモードフィルタ13cは、図
4(a)に示すような電気力線となるTE01モードに
対応する。図5(b)に示した金属円筒内を金属板で四
等分しそれぞれに内側に向けて円弧状の金属板を配置し
たモードフィルタ13dは、図5(a)に示すような電
気力線となるTE21モードに対応する。図6(b)に
示した金属円筒内を金属板で二等分しそれぞれに小径の
金属円筒を配置したモードフィルタ13eは、図6
(a)に示すような電気力線となるTM11モードに対
応する。図7(b)に示した径の異なる2つの金属円筒
を同心上に配置し、該2つの金属円筒間に放射状に配置
した複数枚の金属板でなるモードフィルタ13fは、図
7(a)に示すような電気力線となるTE12モードに
対応する。
The mode filter 13b shown in FIG. 3B in which a plurality of metal cylinders having different diameters are concentrically arranged is shown in FIG.
This corresponds to the TM01 mode in which the lines of electric force are as shown in (a). The mode filter 13c formed of a plurality of metal plates radially arranged in the metal cylinder shown in FIG. 4B corresponds to the TE01 mode having electric lines of force as shown in FIG. 4A. The mode filter 13d in which the inside of the metal cylinder shown in FIG. 5 (b) is divided into four equal parts by metal plates and arcuate metal plates are arranged inwardly is shown in FIG. 5 (a). It corresponds to the TE21 mode. The mode filter 13e shown in FIG. 6B in which the inside of the metal cylinder is bisected by a metal plate and a metal cylinder having a small diameter is arranged in each is shown in FIG.
It corresponds to the TM11 mode in which the lines of electric force are as shown in (a). The mode filter 13f shown in FIG. 7B, which is composed of a plurality of metal plates arranged concentrically with two metal cylinders having different diameters and radially arranged between the two metal cylinders, is shown in FIG. It corresponds to the TE12 mode in which the lines of electric force are as shown in.

【0021】次に、本発明のプラズマ処理装置の他の実
施例を図8により説明する。図8において、図13と同
符号は同一部材を示し説明を省略する。本図が図13と
異なる点は、金属容器4aが円形導波管を兼用し処理室
を構成している点と、金属容器4aの上部開口部に石英
板14を介してマイクロ波導入手段2を設け、マイクロ
波導入手段2を矩形導波管2e,矩形−円形変換導波管
2fおよび円形テーパ導波管2gで構成した点と、円形
テーパ導波管2gの最大内径部にモードフィルタ17を
設け、金属容器4a内にモードフィルタ18を設けた点
である。また、金属容器4aの放電部となる内壁面には
絶縁物4bを被覆して、試料への不純物等の混入を防ぐ
ようにしてある。
Next, another embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG. 13 indicate the same members, and the description thereof will be omitted. 13 is different from FIG. 13 in that the metal container 4a also serves as a circular waveguide and constitutes a processing chamber, and that the microwave introducing means 2 is provided in the upper opening of the metal container 4a via the quartz plate 14. And the microwave introducing means 2 is constituted by the rectangular waveguide 2e, the rectangular-circular conversion waveguide 2f and the circular tapered waveguide 2g, and the mode filter 17 is provided at the maximum inner diameter portion of the circular tapered waveguide 2g. Is provided and the mode filter 18 is provided in the metal container 4a. The inner wall surface of the metal container 4a, which serves as the discharge part, is covered with an insulator 4b to prevent impurities and the like from entering the sample.

【0022】なお、この場合、モードフィルタ17およ
び18の設置されている部分の管径は、例えば、それぞ
れ250mm,300mmで、モードフィルタ17およ
び18としては、この場合、図2に示したTE11モー
ドに対応のモードパスフィルタを改良したもので、図9
に示したものを用いている。説明のため、図9ではモー
ドパスフィルタ17とする。モードパスフィルタ17
は、長さLで内径2Rの金属円筒20を、中心を通る仕
切板21により2つの半円筒に分け、かつそれぞれの半
円筒の部分に、さらに円弧状の仕切板22aおよび22
bを設けて成る。金属円筒20の中心と仕切板22aお
よび22bとの距離d1は、 0.4 ≦ d1/R ≦ 0.6 なる関係をみたす位置に設置することにより、TE11
モード以外のモードの通過率を少なくできる。なお、仕
切板21には、図10に示すように金属円筒20の中心
からd2なる位置に軸方向のスリットを設けるとTE1
1モード以外の通過率はさらに少なくなる。d2として
は、 0.3≦ d2/R ≦ 0.4 なる関係をみたすようにし、仕切板21の厚さt0に対
し軸方向スリットの幅t1は、 t1/t0≦2 を満たす時がその効果が顕著である。軸方向スリットの
幅t1とスリット間隔t2とは、t1≒t2で良い。
In this case, the pipe diameters of the portions where the mode filters 17 and 18 are installed are, for example, 250 mm and 300 mm, respectively. In this case, the mode filters 17 and 18 have the TE11 mode shown in FIG. 9 is a modification of the mode pass filter corresponding to
The one shown in is used. For the sake of explanation, the mode pass filter 17 is used in FIG. Mode pass filter 17
Divides a metal cylinder 20 having a length L and an inner diameter of 2R into two semi-cylinders by a partition plate 21 passing through the center, and further dividing each semi-cylinder into arc-shaped partition plates 22a and 22.
b is provided. The distance d 1 between the center of the metal cylinder 20 and the partition plates 22a and 22b is set at a position satisfying the relationship of 0.4 ≤ d 1 / R ≤ 0.6.
The pass rate of modes other than the mode can be reduced. As shown in FIG. 10, when the partition plate 21 is provided with an axial slit at a position d 2 from the center of the metal cylinder 20, TE1 is formed.
The pass rate in modes other than 1 is further reduced. As d 2 , the relationship of 0.3 ≦ d 2 / R ≦ 0.4 is satisfied, and the width t 1 of the axial slit is t 1 / t 0 ≦ 2 with respect to the thickness t 0 of the partition plate 21. The effect is remarkable when the condition is satisfied. The width t 1 of the axial slits and the slit interval t 2 may be t 1 ≈t 2 .

【0023】また、図9に示したモードパスフィルタ1
7の変形として、図11に示すように内径2Rの金属円
筒20を、中心を通る仕切板21により2つの半円筒に
分け、かつそれぞれの半円筒の部分に台形状に折り曲
げ、または3つの平板をつないで形成した複数個の仕切
板23a,24a,および23b,24bを設けたもの
としても良い。この仕切板は、仕切板がない時のマイク
ロ波電界に完全に垂直になる用にするのが理想的である
が、製作性より、少しずれても実用上問題にはならな
い。金属円筒20の中心と仕切板23a,23bとの距
離d3ならびに金属円筒20の中心と仕切板24a,2
4bとの距離d4は、 0.35 ≦ d3/R < d4/R ≦ 0.65 なる関係をみたす位置に設置することにより、TE11
モード以外のモードの通過率を少なくできる。なお、図
11では仕切板22としては4つの場合を示したが、4
つ以上の場合には、そのうちの4つが上式を満たす場合
には、同じ効果が得られる。
The mode pass filter 1 shown in FIG.
As a modification of 7, a metal cylinder 20 having an inner diameter of 2R is divided into two semi-cylinders by a partition plate 21 passing through the center, and each semi-cylinder is bent into a trapezoidal shape, or three flat plates as shown in FIG. A plurality of partition plates 23a, 24a and 23b, 24b formed by connecting the above may be provided. Ideally, this partition plate should be completely perpendicular to the microwave electric field when there is no partition plate, but due to manufacturability, even a slight deviation does not pose a practical problem. The distance d 3 between the center of the metal cylinder 20 and the partition plates 23a, 23b and the center of the metal cylinder 20 and the partition plates 24a, 2b
The distance d 4 with respect to 4b is set to a position satisfying the relation of 0.35 ≤ d 3 / R <d 4 / R ≤ 0.65.
The pass rate of modes other than the mode can be reduced. Although four partition plates 22 are shown in FIG.
In the case of more than one, the same effect is obtained if four of them satisfy the above formula.

【0024】本実施例によれば、前記一実施例と同様に
他のモードのマイクロ波の通過を阻止し所望のモードの
マイクロ波のみを導入することができるので、安定なプ
ラズマを発生させることができるという効果がある。ま
た、モードフィルタを処理室の前後に配置して、2段階
にモードを制御できるので、さらに安定したプラズマを
発生させることができるという効果がある。
According to this embodiment, it is possible to block the passage of microwaves of other modes and introduce only the microwaves of a desired mode as in the case of the first embodiment, so that stable plasma is generated. There is an effect that can be. In addition, since the mode filters can be arranged in front of and behind the processing chamber to control the mode in two steps, there is an effect that more stable plasma can be generated.

【0025】なお、本実施例で述べたモードフィルタの
他に、所望のモードに合わせて前記実施例で述べたよう
なモードフィルタ13aないし13fを用いても良いこ
とは言うまでもない。
In addition to the mode filter described in the present embodiment, it goes without saying that the mode filters 13a to 13f described in the above embodiments may be used according to the desired mode.

【0026】[0026]

【発明の効果】複数モードのマイクロ波が存在し得る大
径化した円形伝播空間で、少なくとも2つのモードに対
してマイクロ波の通過率を変えることにより、管径の大
きい部分で通過するマイクロ波電磁界のモードが固定化
されるためモードのジャンプ現象等が生じにくくなり、
安定なプラズマの生成を行うことができるという効果が
ある。これにより、大口径試料のプラズマ処理が安定し
て行える。
EFFECTS OF THE INVENTION In a circular propagation space having a large diameter in which microwaves of a plurality of modes can exist, microwaves passing through a portion having a large pipe diameter are changed by changing the microwave passage rate for at least two modes. Since the mode of the electromagnetic field is fixed, the jump phenomenon of the mode is less likely to occur,
There is an effect that stable plasma can be generated. This allows stable plasma processing of large-diameter samples.

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

【図1】本発明のプラズマ処理装置の一実施例を示す縦
断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention.

【図2】本発明に使用するモードフィルタの例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a mode filter used in the present invention.

【図3】本発明に使用するモードフィルタの例を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a mode filter used in the present invention.

【図4】本発明に使用するモードフィルタの例を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a mode filter used in the present invention.

【図5】本発明に使用するモードフィルタの例を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a mode filter used in the present invention.

【図6】本発明に使用するモードフィルタの例を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a mode filter used in the present invention.

【図7】本発明に使用するモードフィルタの例を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a mode filter used in the present invention.

【図8】本発明のプラズマ処理装置の他の実施例を示す
縦断面図である。
FIG. 8 is a vertical sectional view showing another embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図9】本発明に使用するモードフィルタの例を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a mode filter used in the present invention.

【図10】図9のスリット部の詳細を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing details of a slit portion of FIG.

【図11】本発明に使用するモードフィルタの例を示す
図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a mode filter used in the present invention.

【図12】テーパ導波管の形状およびテーパ導波管内で
のマイクロ波のモード含有率を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a shape of a tapered waveguide and a mode content rate of microwaves in the tapered waveguide.

【図13】従来のプラズマ処理装置の例を示す縦断面図
である。
FIG. 13 is a vertical sectional view showing an example of a conventional plasma processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・マイクロ波発生器、2・・・マイクロ波導入手
段、2d・・・円形導波管、3・・・石英ベルジャ、
4,4a・・・金属容器、5・・・ガス導入手段、6・
・・バルブ、7・・・排気手段、8・・・ソレノイドコ
イル、9・・・試料、10・・・試料台、11・・・ア
ース電極、12・・・交流発生器、13・・・モードフ
ィルタ、14・・・石英板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microwave generator, 2 ... Microwave introduction means, 2d ... Circular waveguide, 3 ... Quartz bell jar,
4, 4a ... Metal container, 5 ... Gas introduction means, 6 ...
..Valves, 7 ... Exhaust means, 8 ... Solenoid coils, 9 ... Samples, 10 ... Sample stands, 11 ... Ground electrodes, 12 ... AC generators, 13 ... Mode filter, 14 ... Quartz plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01P 1/16 H05H 1/18 9014−2G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01P 1/16 H05H 1/18 9014-2G

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マイクロ波を用いたプラズマ処理方法にお
いて、複数モードのマイクロ波が存在し得る大径化した
円形伝播空間で、少なくとも2つのモードに対してマイ
クロ波の通過率を変えることを特徴とするプラズマ処理
方法。
1. A plasma processing method using microwaves, characterized in that a microwave transmission rate is changed for at least two modes in a circular propagation space having a large diameter in which microwaves of a plurality of modes can exist. And a plasma processing method.
【請求項2】マイクロ波を用いたプラズマ処理装置にお
いて、複数モードのマイクロ波が存在し得る大径化した
円形伝播空間に、少なくとも2つのモードに対してマイ
クロ波の通過率が異なるモードフィイルタを設けたこと
を特徴とするプラズマ処理装置。
2. In a plasma processing apparatus using microwaves, a mode filter having different microwave passage rates for at least two modes is provided in a circular propagation space having a large diameter in which microwaves of a plurality of modes can exist. A plasma processing apparatus comprising:
【請求項3】前記モードフィルタが金属円筒内に曲率の
異なる複数の円弧状の金属板を対象に配置して構成した
請求項2記載のプラズマ処理装置。
3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the mode filter is configured by disposing a plurality of arc-shaped metal plates having different curvatures in a metal cylinder.
【請求項4】前記モードフィルタが径の異なる複数の金
属円筒を同心上に配置して構成した請求項2記載のプラ
ズマ処理装置。
4. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the mode filter is configured by concentrically disposing a plurality of metal cylinders having different diameters.
【請求項5】前記モードフィルタが金属円筒内に複数枚
の金属板を放射状に配置して構成した請求項2記載のプ
ラズマ処理装置。
5. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the mode filter is configured by radially disposing a plurality of metal plates in a metal cylinder.
【請求項6】前記モードフィルタが金属円筒内を金属板
で四等分しそれぞれに内側に向けて円弧状の金属板を配
置して構成した請求項2記載のプラズマ処理装置。
6. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein said mode filter is configured such that the inside of the metal cylinder is divided into four equal parts by metal plates and arc-shaped metal plates are respectively arranged inward.
【請求項7】前記モードフィルタが金属円筒内を金属板
で二等分しそれぞれに小径の金属円筒を配置して構成し
た請求項2記載のプラズマ処理装置。
7. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the mode filter is configured such that the inside of the metal cylinder is bisected by a metal plate and a metal cylinder having a small diameter is arranged in each of the two parts.
【請求項8】前記モードフィルタが径の異なる2つの金
属円筒を同心上に配置し、該2つの金属円筒間に複数枚
の金属板を放射状に配置して構成した請求項2記載のプ
ラズマ処理装置。
8. The plasma processing according to claim 2, wherein the mode filter is configured by concentrically disposing two metal cylinders having different diameters and radially disposing a plurality of metal plates between the two metal cylinders. apparatus.
【請求項9】内部に試料を配置可能な試料台を有する気
密容器と、前記気密容器内にガスを導入するガス導入手
段と、前記気密容器内を減圧排気する排気手段と、マイ
クロ波を発生するマイクロ波発生器と、前記マイクロ波
発生器から前記気密容器内へマイクロ波電力を伝達する
マイクロ波導入手段とを有し、前記マイクロ波導入手段
の一部もしくは前記気密容器内を円形導波管のTE12
もしくはそれに類似のモードが通過しうる管径とし、前
記マイクロ波導入手段の一部もしくは前記気密容器内に
所望モードのマイクロ波が通過し得るモードフィルタを
設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
9. An airtight container having a sample table in which a sample can be placed, gas introducing means for introducing gas into the airtight container, exhaust means for decompressing and exhausting the airtight container, and microwave generation. A microwave generator and microwave introducing means for transmitting microwave power from the microwave generator into the airtight container, and a part of the microwave introducing means or a circular waveguide in the airtight container. Tube TE12
Alternatively, the plasma processing apparatus is characterized in that a tube diameter through which a mode similar to it can pass is provided, and a mode filter through which a microwave of a desired mode can pass is provided in a part of the microwave introducing means or in the airtight container.
JP4191878A 1992-01-30 1992-07-20 Plasma processing method and apparatus Pending JPH0637086A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4191878A JPH0637086A (en) 1992-07-20 1992-07-20 Plasma processing method and apparatus
DE69306007T DE69306007T2 (en) 1992-01-30 1993-01-26 Process and device for plasma generation and process for semiconductor processing
EP96106180A EP0725164A3 (en) 1992-01-30 1993-01-26 Method and device for plasma generation and method for processing a semiconductor
EP93300534A EP0554039B1 (en) 1992-01-30 1993-01-26 Method and apparatus for generating plasma, and semiconductor processing methods
US08/010,051 US5433789A (en) 1992-01-30 1993-01-28 Methods and apparatus for generating plasma, and semiconductor processing methods using mode restricted microwaves
US08/432,861 US5646489A (en) 1992-01-30 1995-05-02 Plasma generator with mode restricting means

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4191878A JPH0637086A (en) 1992-07-20 1992-07-20 Plasma processing method and apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0637086A true JPH0637086A (en) 1994-02-10

Family

ID=16281978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4191878A Pending JPH0637086A (en) 1992-01-30 1992-07-20 Plasma processing method and apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0637086A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114914670A (en) * 2022-06-29 2022-08-16 四川太赫兹通信有限公司 A terahertz electronically controlled coding antenna unit and a terahertz electronically controlled coding antenna

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114914670A (en) * 2022-06-29 2022-08-16 四川太赫兹通信有限公司 A terahertz electronically controlled coding antenna unit and a terahertz electronically controlled coding antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5433789A (en) Methods and apparatus for generating plasma, and semiconductor processing methods using mode restricted microwaves
JP3233575B2 (en) Plasma processing equipment
US5886473A (en) Surface wave plasma processing apparatus
WO1992022085A1 (en) Window for microwave plasma processing device
EP0674334A1 (en) Plasma processing method and apparatus
US6290807B1 (en) Apparatus and method for microwave plasma process
EP0911862A2 (en) Apparatus and method for microwave plasma process
JPH0637086A (en) Plasma processing method and apparatus
KR19990045516A (en) Plasma processing equipment
US5292395A (en) ECR plasma reaction apparatus having uniform magnetic field gradient
US6388624B1 (en) Parallel-planar plasma processing apparatus
JP2003045698A (en) Plasma generator and plasma processing apparatus
JP2808888B2 (en) Microwave plasma device
JP3224105B2 (en) Plasma process equipment
KR20170133995A (en) Plasma chamber to change the installation location of the ferrite core
JPH05275196A (en) Method and device for plasma producing and plasma processing method
JPH05174995A (en) Plasma processing device
JP3328844B2 (en) Plasma process equipment
JPH0673567A (en) Microwave plasma treatment device
JP3396345B2 (en) Plasma generator
JPH06104096A (en) Plasma processing device
JP3546331B2 (en) Plasma process equipment
JP2001332541A (en) Plasma process equipment
JPH06287761A (en) Microwave plasma treating device
JPH0785995A (en) Plasma generation method and apparatus