JP2607832B2 - Microwave plasma processing method - Google Patents

Microwave plasma processing method

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JP2607832B2
JP2607832B2 JP5317712A JP31771293A JP2607832B2 JP 2607832 B2 JP2607832 B2 JP 2607832B2 JP 5317712 A JP5317712 A JP 5317712A JP 31771293 A JP31771293 A JP 31771293A JP 2607832 B2 JP2607832 B2 JP 2607832B2
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JP
Japan
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microwave
plasma
waveguide
processing
plasma processing
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正治 西海
佳恵 田中
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波プラズマ処理
方法に係り、特に半導体デバイスや光学用部品等を製造
するのに好適なマイクロ波プラズマ処理方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave plasma processing method, and more particularly to a microwave plasma processing method suitable for manufacturing semiconductor devices and optical parts.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の装置は、特開昭63−72123
号公報や、特開昭63−72124号公報に記載のよう
にマイクロ波導波管内に金属製の移相器を設けたり、導
波管の一部を突起させたりして、処理速度の向上と処理
むらの解消を図っている。
2. Description of the Related Art A conventional apparatus is disclosed in JP-A-63-72123.
Publication No. JP-A-63-72124, a metal phase shifter is provided in a microwave waveguide, or a part of the waveguide is protruded to improve the processing speed. The processing unevenness is eliminated.

【0003】また、特開昭63−73624号公報に記
載のように試料の被処理面と対応するベルジャーの誘電
率分布を調整することにより、プラズマ密度の均質化を
行ない、処理の均一性を向上していた。
Further, as described in JP-A-63-73624, the plasma density is homogenized by adjusting the dielectric constant distribution of the bell jar corresponding to the surface to be processed of the sample, and the uniformity of the processing is improved. Had improved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で、特開
昭63−72123号公報や特開昭63−72124号
公報に記載される技術はマイクロ波の伝播の対象性が考
慮されておらず、このため処理条件が変化する毎に、移
相器やそれに相当するものを変化させることが必要であ
る。
In the above-mentioned prior art, the technology described in JP-A-63-72123 and JP-A-63-72124 does not take into account the objectivity of microwave propagation. Therefore, every time the processing conditions change, it is necessary to change the phase shifter and its equivalent.

【0005】また特開昭63−73624号公報では対
象性は確保されるものの、ベルジャー自体を加工する必
要があり、加工中におけるベルジャーの消耗による誘電
率の変化を保障し得るようになっていないという問題が
あった。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-73624, although the symmetry is ensured, it is necessary to process the bell jar itself, and a change in the dielectric constant due to consumption of the bell jar during the processing cannot be guaranteed. There was a problem.

【0006】本発明の目的は、安定して均一なガスプラ
ズマを生成し、処理の均一性を向上させることのできる
マイクロ波プラズマ処理方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a microwave plasma processing method capable of stably generating uniform gas plasma and improving processing uniformity.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的は、プラズマ発
生領域を真空排気する工程と、該プラズマ発生領域にプ
ラズマ処理用のガスを導入する工程と、マイクロ波を発
振させて導波管内を伝播させる工程と、該伝播中のマイ
クロ波を導波管内で分割し安定した均一モードのマイク
ロ波をプラズマ発生領域へ導入してプラズマを発生させ
る工程と、該プラズマによって試料を処理する工程とを
有することにより、達成させる。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to evacuate a plasma generation region, introduce a plasma processing gas into the plasma generation region, and oscillate a microwave to propagate in a waveguide. And generating a plasma by dividing the propagating microwave in the waveguide and introducing a stable uniform mode microwave into a plasma generation region, and processing the sample with the plasma. By doing so.

【0008】[0008]

【作用】マイクロ波発振手段から発振させられたマイク
ロ波は、マイクロ波伝播手段により導波管内を伝播し、
伝播中のマイクロ波は導波管内で分割手段により分割さ
れて、導波管内で均一なモードのマイクロ波となって、
ガス導入手段および真空排気手段によってプラズマ処理
用ガスが所定の圧力に減圧保持されたプラズマ発生領域
へ入射され、プラズマ処理用ガスがプラズマ化される。
これにより、試料を処理するためのプラズマが安定して
均一に生成され、処理の均一性を向上させることができ
る。
The microwave oscillated by the microwave oscillating means propagates in the waveguide by the microwave propagating means.
The microwave being propagated is divided by the dividing means in the waveguide, and becomes a uniform mode microwave in the waveguide.
The gas for plasma processing is injected into the plasma generation region where the pressure is maintained at a predetermined pressure by the gas introduction unit and the vacuum exhaust unit, and the plasma processing gas is turned into plasma.
Thereby, the plasma for processing the sample is stably and uniformly generated, and the uniformity of the processing can be improved.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。本発明を実施するためのマイクロ波プラズマ処理装
置としては、この場合、試料6が配置される試料台7を
覆ってベルジャー5が真空容器に気密に設けられてい
る。真空容器には真空排気装置(図示省略)が接続され
るとともに、ベルジャー内に向けて試料台7を囲むよ
うに複数個のガス供給ノズルが均等に設けられてい
る。ベルジャーの外側周囲には、ベルジャーを囲ん
で円形導波管4が設けられている。円形導波管4内でベ
ルジャー5の反試料台7側には、円筒9および仕切板1
0から成るマイクロ波を分割し均一なモードのマイクロ
波を形成する、すなわち、マイクロ波の電界に対して直
交する方向に円筒9および仕切板10を設け予め試料6
の範囲に対抗して均一な電界部を有するモードに設定し
たマイクロ波を形成する移相器が設けられている。円筒
9は円形導波管4内に、円形導波管4と同心状に配置さ
れるように、対象配置された複数枚の仕切板10によっ
て支持される。円形導波管4の移相器上部はテーパ状に
形成され、更にテーパ状に絞られた開口端部には変換導
波管3を介して矩形導波管2が接続され、矩形導波管2
の端部にマグネトロン1が取り付けられている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In this case, as a microwave plasma processing apparatus for carrying out the present invention, a bell jar 5 is provided in a vacuum vessel in an airtight manner so as to cover a sample table 7 on which a sample 6 is placed. A vacuum exhaust device (not shown) is connected to the vacuum container, and a plurality of gas supply nozzles 8 are provided evenly so as to surround the sample table 7 toward the inside of the bell jar 5 . The outer periphery of the bell jar 5, the circular waveguide 4 is provided to surround the bell jar 5. In the circular waveguide 4, the cylinder 9 and the partition plate 1
The microwave composed of zeros is divided to form a uniform mode microwave , that is, the microwave is directly affected by the microwave electric field.
The cylinder 9 and the partition plate 10 are provided in
To a mode with a uniform electric field against the range of
And a phase shifter for generating a microwave . The cylinder 9 is supported in the circular waveguide 4 by a plurality of partition plates 10 arranged symmetrically so as to be arranged concentrically with the circular waveguide 4. The upper portion of the phase shifter of the circular waveguide 4 is formed in a tapered shape, and the rectangular waveguide 2 is connected to the opening end narrowed in the tapered shape via the conversion waveguide 3. 2
The magnetron 1 is attached to the end of the.

【0010】このように構成された装置では、プラズマ
処理用のガスはガス供給ノズル8によりベルジャー5に
導入されるとともに、真空排気装置によって所定の処理
圧力に減圧保持される。マイクロ波はマグネトロン1に
より発生され、短形導波管2,変換導波管3,円形導波
管4内を伝播してプラズマ発生室を構成するベルジャー
5に導入される。ベルジャー5の下には試料6とそれを
保持する試料台7が設置され、試料台7の周囲の隙間よ
りプラズマ発生室中の反応生成物や未反応ガスなどが真
空排気される。
In the apparatus configured as described above, the plasma processing gas is introduced into the bell jar 5 by the gas supply nozzle 8, and is kept at a predetermined processing pressure by the vacuum exhaust device. The microwave is generated by the magnetron 1, propagates in the short waveguide 2, the conversion waveguide 3, and the circular waveguide 4, and is introduced into a bell jar 5 constituting a plasma generation chamber. A sample 6 and a sample stage 7 for holding the sample 6 are provided below the bell jar 5, and reaction products, unreacted gas, and the like in the plasma generation chamber are evacuated through a gap around the sample stage 7.

【0011】この場合、円形導波管4内には、金属製の
円筒9を複数の仕切板10によって互いに締結した移相
器が形成されていて、仕切板10はマイクロ波の伝播方
向と垂直な面内で円筒9および円形導波管4を含めて対
称に設置されている。仕切板10の数量は、円形導波管
4および円筒9の寸法によりマイクロ波の均一なモード
が発生するように設定される。、すなわち、円形導波管
4内に種々発生しえるマイクロ波モードの中から試料6
に対向して略均一な電界部を有するマイクロ波のモード
が得られるように、該モードのマイクロ波の電界に合わ
せて該電界に対し直交する位置に数量を設定して設置さ
れる。これにより、円筒9および仕切板 10に対し直交
しない電界を持つマイクロ波は該円筒9および仕切板1
0によって分割された空間内を伝播しえなくなり、所望
のモードを有するマイクロ波のみが該分割された空間を
伝播する。これにより、円形導波管4に導入されたマイ
クロ波は、この固定された移相器により分割され、均一
なモードのマイクロ波となってベルジャー5内に入射す
る。これにより、不要なモードのマイクロ波の発生もな
均一なモードのマイクロ波が常に安定してベルジャー
5内に入射されるので、プラズマ発生室内で均一なプラ
ズマが形成され、試料の均一なプラズマ処理が実施でき
るようになる。上述のように、伝播中のマイクロ波を導
波管内で分割するとは、空間を分割された導波管内にマ
イクロ波を導入し、空間を分割する円筒や仕切板に対し
て直交する電界を有するマイクロ波のみを伝播させるこ
とであり、すなわち、電界は直交する部材によって分割
される。
In this case, a phase shifter in which a metal cylinder 9 is fastened to each other by a plurality of partition plates 10 is formed in the circular waveguide 4, and the partition plates 10 are perpendicular to the microwave propagation direction. Are symmetrically installed including the cylinder 9 and the circular waveguide 4 in a simple plane. The number of the partition plates 10 is set according to the dimensions of the circular waveguide 4 and the cylinder 9 so that a uniform mode of microwaves is generated. Ie, circular waveguide
Sample 6 from microwave modes that can be generated in
Mode with a substantially uniform electric field facing the surface
To match the microwave electric field of the mode so that
And set the quantity at a position orthogonal to the electric field.
It is. Thereby, the cylinder 9 and the partition plate 10 are orthogonal to each other.
The microwave having an electric field that does not pass through the cylinder 9 and the partition plate 1
Cannot propagate in the space divided by 0,
Only the microwave having the mode of
Propagate. As a result, the microwave introduced into the circular waveguide 4 is split by the fixed phase shifter, becomes a uniform mode microwave, and enters the bell jar 5. This prevents the generation of microwaves in unnecessary modes.
Since the microwave in a uniform mode is always stably incident on the bell jar 5, a uniform plasma is formed in the plasma generation chamber, and a uniform plasma processing of the sample can be performed. As described above, the propagating microwave
Dividing within a waveguide means that space is divided into divided waveguides.
Introduces microwaves to separate cylinders and partitions that divide the space.
To propagate only microwaves with orthogonal electric fields.
That is, the electric field is divided by orthogonal members
Is done.

【0012】以上、本実施例によれば、均一なプラズマ
処理が可能となるガスプラズマをマイクロ波を用いて生
成、すなわち、プラズマ発生室に入射する前のマイクロ
波のモードを固定した移相器によって均一なモードに限
定して、プラズマ発生室に導入することができるので、
プラズマ発生室に安定した均一モードのマイクロ波が導
入でき、均一なプラズマが生成されて試料の処理むらを
防止、すなわち、処理の均一性が向上できるという効果
があり、プラズマ処理の生産性を向上できる。なお、本
実施例は円筒と円形導波管で示したが、短形の筒と円形
導波管や、短形の筒と短形導波管あるいは円筒と短形導
波管の組合せであってもさしつかえないことは言うまで
もない。
As described above, according to the present embodiment, a gas plasma capable of performing uniform plasma processing is generated using a microwave, that is, a phase shifter in which the mode of the microwave before entering the plasma generation chamber is fixed. Can be introduced into the plasma generation chamber by limiting to a uniform mode.
Stable uniform mode microwaves can be introduced into the plasma generation chamber, and uniform plasma is generated, preventing sample processing unevenness. In other words, it has the effect of improving processing uniformity, improving plasma processing productivity. it can. Although the present embodiment has been described using a cylinder and a circular waveguide, a short tube and a circular waveguide, a short tube and a short waveguide, or a combination of a cylinder and a short waveguide may be used. Needless to say, this is not a problem.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明によれば、安定して均一なガスプ
ラズマを生成でき、処理の均一性を向上できるという効
果がある。
According to the present invention, there is an effect that a uniform gas plasma can be generated stably and the uniformity of processing can be improved.

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

【図1】本発明を実施するためのマイクロ波プラズマ処
理装置の一実施例を示す縦断面斜視図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional perspective view showing an embodiment of a microwave plasma processing apparatus for carrying out the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マグネトロン、2…短形導波管、3…変換導波管、
4…円形導波管、5…ベルジャー、6…試料、7…試料
台、8…ガス供給ノズル、9…円筒、10…仕切板。
1: magnetron, 2: short waveguide, 3: conversion waveguide,
4: circular waveguide, 5: bell jar, 6: sample, 7: sample stage, 8: gas supply nozzle, 9: cylinder, 10: partition plate.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】プラズマ発生領域を真空排気する工程と、
該プラズマ発生領域にプラズマ処理用のガスを導入する
工程と、マイクロ波を発振させて導波管内を伝播させる
工程と、該伝播中のマイクロ波を導波管内で分割し安定
した均一モードのマイクロ波を前記プラズマ発生領域へ
導入してプラズマを発生させる工程と、該プラズマによ
って試料を処理する工程とを有することを特徴とするマ
イクロ波プラズマ処理方法。
A step of evacuating a plasma generation region;
A step of introducing a plasma processing gas into the plasma generation region, a step of oscillating microwaves and propagating in the waveguide, and a step of dividing the propagating microwaves in the waveguide to obtain a stable uniform mode microwave. A microwave plasma processing method, comprising: introducing a wave into the plasma generation region to generate plasma; and processing a sample by the plasma.
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