JPH05275196A - Method and device for plasma producing and plasma processing method - Google Patents

Method and device for plasma producing and plasma processing method

Info

Publication number
JPH05275196A
JPH05275196A JP5013260A JP1326093A JPH05275196A JP H05275196 A JPH05275196 A JP H05275196A JP 5013260 A JP5013260 A JP 5013260A JP 1326093 A JP1326093 A JP 1326093A JP H05275196 A JPH05275196 A JP H05275196A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
mode
waveguide
microwave
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
JP5013260A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Kakehi
豊 掛樋
Yoshinao Kawasaki
義直 川崎
Keizo Suzuki
敬三 鈴木
Kazuo Nojiri
一男 野尻
Hiromitsu Enami
弘充 榎並
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
Publication of JPH05275196A publication Critical patent/JPH05275196A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation

Abstract

PURPOSE:To produce stable plasma in the large dia. discharge region of a microwave plasma processing device corresponding to a large dia. wafer. CONSTITUTION:A mode filter 20 is installed in a large bore waveguide tube 5, and microwaves which are oscillated from a microwave generator 1 to be propagated in the waveguide tube 5 and have a plurality of modes including a higher order mode, are put incident to a discharge chamber 8 while limited to a microwave in single mode, and thereby inter-mode oscillation is prevented in the discharge region to generate a stable plasma.

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生
成方法とその生成装置及びプラズマ処理方法に係り、特
に、大径化された半導体素子基板等の試料をマイクロ波
プラズマを用いて処理するのに好適なマイクロ波プラズ
マ生成方法とその生成装置及び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 method for producing microwave plasma, an apparatus for producing the same, and a plasma processing method, and more particularly, to processing a sample such as a semiconductor element substrate having a large diameter using microwave plasma. The present invention relates to a microwave plasma generation method, a generation apparatus therefor, and a plasma processing method suitable for the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のマイクロ波プラズマ生成技術は、
例えば、昭和55年7月10日に産業図書株式会社より
発行された「半導体プラズマプロセス技術」(菅野著、
p138〜p141)に記載のように、マイクロ波を通
すために誘電体の石英管で真空封止された放電室および
放電室下部に設置された試料にかけて磁場を印加し、導
波管を通してマイクロ波を放電室に導入し、放電室内に
マイクロ波放電を発生させ、該マイクロ波放電によるプ
ラズマを利用して試料を処理するものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventional microwave plasma generation technology is
For example, "Semiconductor Plasma Process Technology" published by Sangyo Tosho Co., Ltd. on July 10, 1980 (written by Sugano,
As described in p138 to p141), a magnetic field is applied to a discharge chamber vacuum-sealed with a dielectric quartz tube for passing microwaves and a sample placed under the discharge chamber, and a microwave is applied through a waveguide. Is introduced into a discharge chamber, a microwave discharge is generated in the discharge chamber, and a sample is treated using plasma generated by the microwave discharge.

【0003】近年、半導体産業の進展と共に処理される
べき試料、すなわち、ウエハは大径化してきており、こ
のような大径化したウエハにおいても処理の均一性が要
求されるようになった。
In recent years, the diameter of a sample to be processed, that is, a wafer has been increasing with the progress of the semiconductor industry, and the uniformity of processing has been required even for such a large diameter wafer.

【0004】処理の均一性を解決する方法として、例え
ば、特開昭63−60530号公報および実開平2−6
7637号公報に記載のようなマイクロ波プラズマ生成
技術が提案されている。
As a method for solving the processing uniformity, for example, JP-A-63-60530 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-6.
A microwave plasma generation technique as described in Japanese Patent No. 7637 has been proposed.

【0005】前者、特開昭63−60530号公報は、
導波管を、マイクロ波発振回路の出力端に接続した管の
第1の部分と、テーパ部の第2の部分に接続し第1の部
分を通過する波長のマイクロ波が通過できる断面を有す
る複数の管の第3の部分とから構成することにより、均
一なプラズマ形成を可能にするというもので、第3の部
分を形成する各導波管の中をマイクロ波が伝播する際、
第3の部分の各管の中のポインティングベクトル分布は
一様ではないが、複数の管で形成されているので、第3
の部分全体としてはポインティングベクトル分布はかな
り一様化され、プラズマ中の電離電子等の平均自由行程
が短い場合でも、比較的一様なプラズマが形成できる。
The former, Japanese Patent Laid-Open No. 63-60530,
The waveguide has a cross section through which a microwave having a wavelength passing through the first portion is connected to the first portion of the tube connected to the output end of the microwave oscillation circuit and the second portion of the tapered portion. It is possible to form a uniform plasma by being configured with the third portion of the plurality of tubes. When the microwave propagates through each waveguide forming the third portion,
The pointing vector distribution in each tube of the third part is not uniform, but since it is formed by a plurality of tubes,
The pointing vector distribution is fairly uniform over the entire area of, and a relatively uniform plasma can be formed even when the mean free path of ionizing electrons in the plasma is short.

【0006】また、後者、実開平2−67637号公報
は、試料の最大寸法より大きな金属製の筒を導波管内に
設け、該筒と導波管を金属材料の仕切板で、マイクロ波
の伝播方向に対して垂直な面内で対称性を保つように締
結し、マイクロ波を試料に対して対照的に分割させ、試
料をプラズマ処理するためのプラズマを均一に生成させ
て、試料の処理むらが発生しないようにしたものであ
る。なお、試料上での局部的なマイクロ波の進行により
処理むらが防止できないときには、円筒上部を蓋によっ
て覆い、マイクロ波の進行の妨げを行なうという選択が
必要なことが示されている。
In the latter, Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-67637, a metal tube having a size larger than the maximum size of the sample is provided in the waveguide, and the tube and the waveguide are formed of a metallic partition plate to prevent microwaves. The sample is processed by tightening it so as to maintain symmetry in the plane perpendicular to the propagation direction, dividing the microwave in contrast to the sample, and uniformly generating plasma for plasma processing of the sample. This is to prevent unevenness. It has been shown that it is necessary to cover the upper part of the cylinder with a lid to prevent the progress of microwaves when the unevenness of processing cannot be prevented by the local progress of microwaves on the sample.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記これらの従来技術
は導波管内の広い範囲にわたってマイクロ波電界強度を
広げることが可能である。しかしながら、これらの従来
技術をしてもなお、特に大径導波管においてはプラズマ
の安定性・均一性に関する課題が残されている。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned conventional techniques can spread the microwave electric field strength over a wide range in the waveguide. However, even with these conventional techniques, there are still problems regarding the stability and uniformity of plasma, particularly in large-diameter waveguides.

【0008】すなわち、ウエハ径が大径化すると、形成
するプラズマの断面サイズ(口径又は導波管断面の特徴
長さ)もより大きいものが要求されるようになる。この
ため、マイクロ波を伝播する導波管の断面サイズ(口径
又は導波管断面の特徴長さ)も大きくする必要がある。
また、安定で均一なプラズマを生成するためには、マイ
クロ波の電界強度を導波管内で単に広げるだけでは不十
分なことが判明し、むしろ、もっと基本的な問題はプラ
ズマ内に伝播させるマイクロ波の伝播モードにあること
が分かった。大径導波管では内部がマイクロ波の波長に
対して大きな断面となっており、このような導波管内に
は複数の高次モードを含んだ多数のモードのマイクロ波
が伝播し得る。これは特に、8インチ以上の大きなウエ
ハを処理するのに必要な大径プラズマを生成する際に重
要な問題となる。多数のモードのマイクロ波が混在して
プラズマ形成領域に伝播されると、プラズマへのマイク
ロ波電力の導入がモード間で振動(言い替えれば、他の
モードへ移り変わるモードの移行)し、プラズマ状態が
不安定になり、結果として安定で均一なプラズマが得に
くく、試料の表面処理の安定性が低下し、高精度な加工
ができなくなる。
That is, when the diameter of the wafer is increased, a larger cross-sectional size (aperture or a characteristic length of the waveguide cross section) of the plasma to be formed is required. For this reason, it is also necessary to increase the cross-sectional size (aperture or the characteristic length of the cross-section of the waveguide) of the waveguide that propagates the microwave.
It was also found that simply expanding the electric field strength of the microwave in the waveguide is not enough to generate a stable and uniform plasma. It was found to be in the wave propagation mode. The inside of the large-diameter waveguide has a large cross section with respect to the wavelength of microwaves, and microwaves of many modes including a plurality of higher-order modes can propagate in such a waveguide. This is an important issue especially in generating the large-diameter plasma necessary for processing a large wafer of 8 inches or more. When microwaves of a large number of modes are mixed and propagated to the plasma formation region, the introduction of microwave power to the plasma oscillates between the modes (in other words, the mode transitions to another mode), and the plasma state changes. It becomes unstable, and as a result it is difficult to obtain a stable and uniform plasma, the stability of the surface treatment of the sample is reduced, and high-precision processing cannot be performed.

【0009】本発明の第1の目的は、大径放電領域でプ
ラズマを安定に生成することのできるプラズマ生成方法
及び装置を提供することにある。
A first object of the present invention is to provide a plasma generation method and apparatus capable of stably generating plasma in a large-diameter discharge region.

【0010】また、本発明の第2の目的は、大口径試料
のプラズマ処理における均一性を向上させることができ
るプラズマ処理方法を提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a plasma processing method capable of improving the uniformity in plasma processing of a large-diameter sample.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、マイクロ波を発生させる手段と、プラズマ生
成用ガスが供給されるとともに所定圧力に減圧排気され
る放電室と、放電室にマイクロ波を導入する導波管とを
具備してなるプラズマ生成装置において、導波管内を伝
播する高次モードを含んだ複数モードを有するマイクロ
波を略単一モードのマイクロ波に伝播モードの数を制限
するモード制限手段を導波管内に有した装置とし、放電
室に導波管を介してマイクロ波を導入し、放電室内にプ
ラズマを発生させるプラズマ生成方法において、導波管
を伝播する高次モードを含んだ複数モードを有するマイ
クロ波を略単一モードのマイクロ波に伝播モードの数を
制限し、該略単一モードのマイクロ波により放電室内で
プラズマを生成する方法としたものである。
In order to achieve the above-mentioned first object, a means for generating a microwave, a discharge chamber to which a gas for plasma generation is supplied and which is evacuated to a predetermined pressure, and a discharge chamber. In a plasma generation device comprising a waveguide for introducing microwaves into a microwave, a microwave having a plurality of modes including higher-order modes propagating in the waveguide is converted into a substantially single-mode microwave. Propagating a waveguide in a plasma generation method in which a device having a mode limiting means for limiting the number is provided in the waveguide, microwaves are introduced into the discharge chamber through the waveguide, and plasma is generated in the discharge chamber. A microwave having a plurality of modes including a higher-order mode is limited to a substantially single-mode microwave, and the number of propagation modes is limited, and plasma is generated in the discharge chamber by the substantially single-mode microwave. It is obtained by the method.

【0012】また、上記第1の目的を達成するために、
処理室、および処理室内のプラズマ形成領域;プラズマ
形成領域に先導する伝播方向に順番に配列された小断面
部分および大断面部分とからなり、マイクロ波をプラズ
マ形成領域へ導く導波管;および導波管の大断面部分に
おいて、プラズマ形成領域に対して、予め定められたプ
ラズマ形成モード、このプラズマ形成モードは導波管の
断面において電気力線の予め定められたパターンをも
つ、のマイクロ波の伝播を選択するモード制限器とから
なり、モード制限器は導波管内の複数の分割板からな
り、分割板は導電性表面をもち、かつ導波管を副導波器
の配列に分割し、各副導波器はその中で選択的に伝播す
るマイクロ波電気力線のそれぞれの副パターンをもち、
組合せられた副導波器の配列に対する上記副パターンは
予め定められたプラズマ形成モードの予め定められたパ
ターンに整列されるプラズマ生成装置としたものであ
る。
Further, in order to achieve the first object,
A processing chamber and a plasma forming region in the processing chamber; a waveguide which is composed of a small cross-section portion and a large cross-section portion, which are sequentially arranged in the propagation direction leading to the plasma formation region, and which guides microwaves to the plasma formation region; A predetermined plasma formation mode for a plasma formation region in a large cross section of the wave guide, the plasma formation mode having a predetermined pattern of lines of electric force in the cross section of the waveguide; A mode limiter for selecting propagation, the mode limiter comprising a plurality of divider plates in the waveguide, the divider plate having a conductive surface, and dividing the waveguide into an array of sub-waveguides, Each sub-waveguide has a respective sub-pattern of microwave electric field lines that propagate selectively within it,
The sub-patterns for the combined array of sub-directors are intended to be a plasma generator aligned in a predetermined pattern of a predetermined plasma formation mode.

【0013】さらに、上記第2の目的を達成するため
に、処理室の台上に半導体基板を置き、処理室にプラズ
マ形成ガスを供給し、半導体が露出された処理室内のプ
ラズマ形成領域に磁界を印加し、および導波管を介して
上記プラズマ形成領域にマイクロ波を入射させ、プラズ
マを形成する、少なくとも直径200mmの半導体基板を
プラズマ処理する改良させた方法であって、改良は、プ
ラズマ形成領域に到着するマイクロ波伝播モードを、導
波管の副分割によって、実質的に単一伝播モードに制限
する方法としたものである。
Further, in order to achieve the second object, a semiconductor substrate is placed on a table in the processing chamber, a plasma forming gas is supplied to the processing chamber, and a magnetic field is applied to a plasma forming region in the processing chamber where the semiconductor is exposed. Is applied and microwaves are made incident on the plasma formation region through a waveguide to form plasma, which is an improved method of plasma treating a semiconductor substrate having a diameter of at least 200 mm. The microwave propagation mode arriving at the region is substantially limited to a single propagation mode by the subdivision of the waveguide.

【0014】[0014]

【作用】大径化した導波管内には、高次モードを含んだ
複数モードのマイクロ波が伝播するが、導波管内に設け
たモード制限手段により、複数モードを有するマイクロ
波は略単一モードのマイクロ波にモード数を制限されて
放電室へ伝播される。これにより、プラズマ発生時の複
数モード間でのモード移行がなくなり、プラズマが安定
して生成される。
In a waveguide having a large diameter, a plurality of modes of microwaves including higher-order modes propagate. However, due to the mode limiting means provided in the waveguide, a microwave having a plurality of modes is substantially single. The number of modes is limited by the microwaves of the modes and the waves are propagated to the discharge chamber. As a result, there is no mode transition between a plurality of modes when plasma is generated, and plasma is stably generated.

【0015】また、マイクロ波をプラズマ形成領域に導
く伝播方向に順次配列された小断面部分および大断面部
分とから成る導波管の、該大断面部分にモード制限器を
設け、予め定められた電気力線のパターンをもつマイク
ロ波を選択的に伝播させて、予め定められたプラズマの
形成モードに整列させることによって、マイクロ波のモ
ードが限定され、プラズマ発生時の複数モード間でのモ
ード移行現象が防止されプラズマが安定して生成され
る。
Further, a mode limiter is provided in the large cross section of the waveguide consisting of the small cross section and the large cross section which are sequentially arranged in the propagation direction for guiding the microwaves to the plasma formation region, and it is predetermined. By selectively propagating a microwave having a pattern of electric force lines and aligning it with a predetermined plasma formation mode, the microwave mode is limited, and the mode transition between plural modes at the time of plasma generation. The phenomenon is prevented and plasma is stably generated.

【0016】さらに、少なくとも200mmの半導体基
板をプラズマ処理する際に、プラズマ形成領域に到達す
るマイクロ波伝播モードを、導波管の副分割によって、
実質的に単一伝播モードに制御することにより、プラズ
マ発生時の複数モードでのモード移行現象がなく安定し
たプラズマが生成でき、大口径基板(試料)のプラズマ
処理における均一性を向上させることができる。
Further, when plasma processing a semiconductor substrate of at least 200 mm, the microwave propagation mode reaching the plasma formation region is divided by the subdivision of the waveguide.
By controlling to a substantially single propagation mode, stable plasma can be generated without mode transition phenomenon in multiple modes at the time of plasma generation, and uniformity in plasma processing of a large-diameter substrate (sample) can be improved. it can.

【0017】[0017]

【実施例】本発明の好ましい構成においては、プラズマ
形成領域で望ましいプラズマを形成するマイクロ波モー
ドを選択するために、上記モード制限手段における各々
の分割された導波管はそれぞれに設計できるマイクロ波
の電気力線のパターンを有し、かつそれらのパターンが
合成されたときに全体としての望ましいマイクロ波モー
ドの電気力線を形成するように構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT In the preferred construction of the invention, each split waveguide in the mode limiting means is individually designed to select the microwave mode that produces the desired plasma in the plasma formation region. Of electric field lines, and when these patterns are combined, they form an overall desired microwave mode electric field line.

【0018】前記分割板または仕切板を用いた従来技術
は、本発明で述べるような全体としてのマイクロ波のモ
ードの選定に対して何も示唆していない。特開昭63−
60530号公報では分割された導波管内を伝播する個
々の電気力線のパターンは全体としての導波管のモード
と関係づけられていないので、分割域を通過してマイク
ロ波が大径導波管を伝播しようとする際にモードのミキ
シングが生じ、不安定性が増加してしまう。また、実開
平2−67637号記載の中央の円管はウエハサイズよ
り大きいことから、この中のモードを特定させることが
できない。全体としてのモードの形成についても何ら考
え方が示されていない。
The prior art using the dividing plate or the partition plate does not suggest anything about the selection of the microwave mode as a whole as described in the present invention. JP 63-
In the 60530 publication, the pattern of individual lines of electric force propagating in the divided waveguide is not related to the mode of the waveguide as a whole. Mixing of modes occurs when trying to propagate through the tube, increasing instability. Further, since the central circular tube described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-67637 is larger than the wafer size, it is not possible to specify the mode therein. No idea is given regarding the formation of the mode as a whole.

【0019】モード制限手段の最も好ましい特性は、モ
ード制限手段を通過した後に完全に一つのモードに限定
することであるが、80%以上望ましくは90%以上を
選定したモードとしたい。選択すべき好ましいモードは
基本モードであり、例えば、TE11,TE01,TM
01が挙げられる。この中でもTE11モードは中央に
広い均一な電界を有しており、使い易いモードである。
また、TE01,TM01は中央の付近の電界が小さ
く、マイクロ波のプラズマとのカップリングが中央集中
になり易いような場合には有効である。なお、電界の均
一性は多少落ちるが、高次の一つのモード(例えば、T
E12モード)を設定しても良い。
The most preferable characteristic of the mode limiting means is that the mode is completely limited to one mode after passing through the mode limiting means, but it is desired that 80% or more, preferably 90% or more is selected. The preferred mode to select is the basic mode, eg TE11, TE01, TM
01 is mentioned. Among them, the TE11 mode has a wide uniform electric field in the center and is an easy mode to use.
Further, TE01 and TM01 are effective when the electric field in the vicinity of the center is small and the coupling of microwaves with plasma tends to be concentrated in the center. Although the uniformity of the electric field is somewhat degraded, one higher order mode (for example, T
(E12 mode) may be set.

【0020】このようなモードに設定して制限できるモ
ード制限手段とすることにより、導波管の断面サイズを
大きくしても特定モードだけがプラズマ形成領域に伝播
されるようになり、安定した大口径のプラズマを形成す
ることができる。また、このようなプラズマを利用して
基板である試料(ウエハ)の被処理面を処理することに
より、大口径試料の処理の均一性が向上する。
By using the mode limiting means capable of setting and limiting such a mode, only the specific mode is propagated to the plasma formation region even if the cross-sectional size of the waveguide is increased, and a stable large voltage is obtained. A plasma having a diameter can be formed. Further, by processing the surface to be processed of the sample (wafer) which is the substrate using such plasma, the uniformity of the processing of the large diameter sample is improved.

【0021】本発明のコンセプト及びいくつかの実施例
を以下図面を用いて詳細に説明する。従来のマイクロ波
を用いたプラズマ処理装置を図1に示す。1’はマイク
ロ波発生器、19’はマイクロ波導波管、7’は石英ベ
ルジャ、8’は金属容器、9’はガス導入手段、10’
は排気手段、11’はソレノイドコイル、12’は試
料、13’は試料台、9”はアース電極、15’はRF
発生器である。マイクロ波導波管19’は、この場合、
矩形導波管2’,矩形−円形変換導波管3’、小径の第
1部分である円形導波管4’および大径の第2部分であ
る円形導波管6’、拡大部5’から成る。
The concept and some embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. A conventional plasma processing apparatus using microwaves is shown in FIG. 1'is a microwave generator, 19 'is a microwave waveguide, 7'is a quartz bell jar, 8'is a metal container, 9'is a gas introducing means, 10'
Is an exhaust means, 11 'is a solenoid coil, 12' is a sample, 13 'is a sample stage, 9 "is a ground electrode, and 15' is RF.
It is a generator. The microwave waveguide 19 'is in this case
Rectangular waveguide 2 ', rectangular-circular conversion waveguide 3', small-diameter first portion circular waveguide 4'and large-diameter second portion circular waveguide 6 ', enlarged portion 5'. Consists of.

【0022】金属容器8’と金属容器8’の上部開口部
に気密に設けた石英ベルジャ7’とによって処理室が構
成される。ガス導入手段9’,排気手段10’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、マイクロ
波導波管19’によって石英ベルジャ7’を介して処理
室内に導かれる。ソレノイドコイル11’の形成する磁
界とマイクロ波電界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、RF発生器15’によって試料台13’とアース
電極9”との間に印加された交流電圧によって発生する
バイアス電圧に引き付けられ試料12’の処理面に方向
性よく入射される。
A processing chamber is constituted by the metal container 8'and the quartz bell jar 7'which is hermetically provided at the upper opening of the metal container 8 '. A predetermined flow rate of processing gas is introduced into the processing chamber by the gas introduction means 9'and the exhaust means 10 ', and
The processing chamber is evacuated to a predetermined pressure. In this case, the microwave generated by the microwave generator 1'is guided into the processing chamber by the microwave waveguide 19 'through the quartz bell jar 7'. Due to the interaction between the magnetic field formed by the solenoid coil 11 'and the microwave electric field, the gas in the processing chamber is efficiently turned into plasma. Ions in the plasma are attracted to the bias voltage generated by the AC voltage applied between the sample stage 13 'and the ground electrode 9 "by the RF generator 15' and incident on the processed surface of the sample 12 'with good directionality. To be done.

【0023】本発明のマイクロ波プラズマ生成装置の一
実施例を図2により説明する。図1の装置と対応する同
じ部材に対してはダッシュのない同じ番号で示す。この
装置では導波管の拡大部が従来例のようにステップ状で
はなく、テーパ導波管5を用いている。低圧プロセスチ
ャンバは球形ドームの変わりに平板状の石英窓70によ
り導波管19と結合されている。最も重要なことは、導
波管19は大径円断面内に石英窓70の上部でテーパ導
波管5の下部にモード制限手段である、モードフィルタ
20を有することである。モードフィルタ20は試料台
(電極)13上のプラズマ形成領域に向かう導波管円の
マイクロ波のモードを制御あるいは選択し、モードの数
を制限するものである。
An embodiment of the microwave plasma generator of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts corresponding to those of the device of FIG. 1 are designated by the same numbers without the dashes. In this device, the enlarged portion of the waveguide is not stepped as in the conventional example, but the tapered waveguide 5 is used. The low pressure process chamber is coupled to the waveguide 19 by a flat quartz window 70 instead of a spherical dome. Most importantly, the waveguide 19 has a mode filter 20, which is a mode limiting means, above the quartz window 70 and below the tapered waveguide 5 in the large-diameter circular cross section. The mode filter 20 controls or selects the microwave mode of the waveguide circle toward the plasma formation region on the sample table (electrode) 13, and limits the number of modes.

【0024】モードフィルタ20のいくつかの構成例を
以下に述べる。まず最初にマイクロ波モードの混在につ
いて説明する。マイクロ波伝播モードとそのパターンは
一般によく知られており、例えば、“Micvowav
e Engineering and Applica
t−ions”O.P.Gandhi,Pergamo
n Press.に示されている。マイクロ波の波長と
の相関で狭い導波管内においては1〜2の単純なモード
のみ伝播し得る。一方、マイクロ波の波長に対して導波
管が広がってくるに伴って多くのモードが伝播可能とな
ってくる。
Some configuration examples of the mode filter 20 will be described below. First, the mixture of microwave modes will be described. Microwave propagation modes and their patterns are generally well known, for example "Micvowav.
e Engineering and Applica
t-ions "OP Gandhi, Pergamo
n Press. Is shown in. Only one or two simple modes can propagate in the narrow waveguide due to the correlation with the wavelength of the microwave. On the other hand, as the waveguide expands with respect to the wavelength of microwaves, many modes can propagate.

【0025】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 relation with c) and the diameter of the circular waveguide which becomes 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 becomes higher, 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.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】図3(b)は、図3(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。ここ
で、この場合、円形導波管4部はφ90で、円形導波管
6はφ270である。テーパ角θの増大にともない、T
M11モードならびにTE12モードの含有率が増加し
ている。図3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T
E11モード以外のモードの含有率はさらに増加する。
ステップ状に拡大した場合(図3でθ=90°の場
合)、3つのモードが同程度になっており、支配的なモ
ードはなくなっている。このように、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、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. 3 (b) shows the mode content in the output when the TE11 mode is input to the tapered waveguide shown in FIG. 3 (a) with respect to the taper angle θ.
This is made clear by the present inventors. Here, in this case, the circular waveguide 4 part is φ90, and the circular waveguide 6 is φ270. As the taper angle θ increases, T
The content rates of M11 mode and TE12 mode are increasing. FIG. 3 shows an ideal case, but in an actual device, T changes due to fluctuations in plasma that is a load and unevenness of the waveguide.
The content rate of modes other than the E11 mode is further increased.
In the case of stepwise expansion (in the case of θ = 90 ° in FIG. 3), the three modes are almost the same, and the dominant mode disappears. As described above, 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 TE11 mode is mixed. It was confirmed that the TE21 mode and the TM21 mode were the most available modes.

【0028】図2に示したモードフィルタ20は拡大さ
れた大径管内で上記したような望ましくないモードの混
合を抑制し、結果として望ましいモード、好ましくは単
純な基本モードを支配的なモードとしてプラズマ形成領
域に伝播させる役目を果たす。以下、モードフィルタ2
0の具体例を詳細に述べる。図4はモードフィルタ20
の好ましい構成例を示す。円形導波管の場合、基本モー
ドであること及びマイクロ波の電界が中央で巾広く一様
なことからTE11モードを使用する。図4(a)はT
E11モードの電気力線を示している。図4(b)はモ
ードフィルタ120の構成を示しており、中央に設けら
れる直線状の分割板121とその両側に円弧状に設けら
れた分割板122、123で分割されている。これら分
割板は導電性の表面を有し(この場合、Al製)、図4
(a)で示した望ましいモード(この場合TE11モー
ド)の電気力線に直交するように設けられており、これ
らの分割板間の距離は高次のモードが発生しにくいよう
小さく制限され、副導波器を形成する。
The mode filter 20 shown in FIG. 2 suppresses the undesired mixing of modes as described above in an enlarged large diameter tube, resulting in a desired mode, preferably a simple fundamental mode, as the dominant mode of the plasma. It serves to propagate to the formation area. Below, mode filter 2
A specific example of 0 will be described in detail. FIG. 4 shows the mode filter 20.
A preferred configuration example of is shown. In the case of a circular waveguide, the TE11 mode is used because it is the fundamental mode and the electric field of the microwave is wide and uniform in the center. Figure 4 (a) shows T
The electric flux line of E11 mode is shown. FIG. 4B shows a configuration of the mode filter 120, which is divided by a linear dividing plate 121 provided at the center and dividing plates 122 and 123 provided on both sides thereof in an arc shape. These divider plates have a conductive surface (in this case made of Al),
It is provided so as to be orthogonal to the electric line of force of the desired mode (TE11 mode in this case) shown in (a), and the distance between these division plates is limited to a small value so that higher-order modes are less likely to occur. Form a director.

【0029】該モードフィルタ120を用いれば、それ
ぞれの分割板121〜123に対してほぼ垂直な電界の
みが通過可能となり、該モードフィルタ120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。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4の部分にモードフ
ィルタ120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の円形導波管の部分
にモードフィルタ120を設置することによりプラズマ
の安定化が図かれた。
If the mode filter 120 is used, only an electric field almost perpendicular to the respective division plates 121 to 123 can pass therethrough, and the microwave mode that can pass through the mode filter 120 is the TE11 mode in this case. Becomes By doing so, there is little effect on the desired mode, and the effect of preventing 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 it can be achieved by installing a plurality of short filters in multiple stages. Incidentally, in this case, even if the mode filter 120 was installed in the circular waveguide 4 having a diameter of 110 mm, there was almost no effect of plasma stabilization, but the mode filter 120 was provided in the circular waveguide having a diameter of 300 mm. The plasma was stabilized by installing the.

【0030】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5ないし図9に示すようなモードフィルタを
用いれば良い。
The mode filter used in this embodiment is TE
Although it corresponds to the 11 mode, when a mode other than the TE11 mode is passed as the desired mode,
For example, a mode filter as shown in FIGS. 5 to 9 may be used.

【0031】図5(b)に示した径の異なる複数の金属
円筒221,222を同心上に配置したモードフィルタ
220は、図5(a)に示すような電気力線となるTM
01モードに対応する。
The mode filter 220 in which a plurality of metal cylinders 221 and 222 having different diameters shown in FIG. 5B are concentrically arranged has a line of electric force as shown in FIG. 5A.
Corresponds to 01 mode.

【0032】図6(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321でなるモードフィルタ3
20は、図6(a)に示すような電気力線となるTE0
1モードに対応する。
The mode filter 3 comprising a plurality of metal plates 321 radially arranged in the metal cylinder shown in FIG. 6B.
20 is TE0 which is a line of electric force as shown in FIG.
Corresponds to 1 mode.

【0033】図7(b)に示した金属円筒内を金属板4
21で四等分しそれぞれに内側に向けて円弧状の金属板
422を配置したモードフィルタ420は、図7(a)
に示すような電気力線となるTE21モードに対応す
る。
Inside the metal cylinder shown in FIG. 7B, the metal plate 4
The mode filter 420 in which the arc-shaped metal plate 422 is divided into four equal parts by 21 and is arranged inward is shown in FIG.
It corresponds to the TE21 mode in which the lines of electric force are as shown in.

【0034】図8(b)に示した金属円筒内を金属板5
21で二等分しそれぞれに小径の金属円筒522を配置
したモードフィルタ520は、図8(a)に示すような
電気力線となるTM11モードに対応する。
The metal plate 5 is placed inside the metal cylinder shown in FIG.
The mode filter 520, which is bisected by 21 and has a small-diameter metal cylinder 522 disposed in each, corresponds to the TM11 mode in which the electric lines of force are as shown in FIG. 8A.

【0035】図9(b)に示した径の異なる金属円筒6
21を同心上に配置し、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620は、図9
(a)に示すような電気力線となるTE12モードに対
応する。
Metal cylinders 6 having different diameters shown in FIG. 9 (b)
21 is arranged concentrically, and the mode filter 620 composed of a plurality of metal plates radially arranged between the metal cylinders is shown in FIG.
It corresponds to the TE12 mode in which the lines of electric force are as shown in (a).

【0036】上記モードフィルタの構成例は図示したも
のだけに限られるものではない。特に分割板の枚数等は
マイクロ波の周波数、波長に関連して変化させ得る。
The configuration example of the mode filter is not limited to that shown in the figure. In particular, the number of division plates and the like can be changed in relation to the microwave frequency and wavelength.

【0037】上記したモードフィルターが有効に働くた
めには、モードフィルタ出口における各々の副導波器で
ある小空間のマイクロ波の位相が一致していることが必
要である。すなわち、モードフィルタ内における各小空
間を伝播する各々のマイクロ波モードの位相速度が互い
に等しいことが必要である。このことは、別の表現をす
れば、各小空間を伝播するマイクロ波モードの管内波長
(小空間管内波長)が互いに等しいことを意味する。
In order for the above mode filter to work effectively, it is necessary that the phases of the microwaves in the small spaces which are the sub-waveguides at the exit of the mode filter match. That is, it is necessary that the phase velocities of the microwave modes propagating through the small spaces in the mode filter are equal to each other. In other words, this means that the guide wavelengths of the microwave modes propagating in the respective small spaces (small space guide wavelengths) are equal to each other.

【0038】上記管内波長の議論を、図10の構造を例
に述べる。導波管を伝播するマイクロ波モードの管内波
長λg は、真空中を伝播するマイクロ波の波長λ、及び
導波管形状とマイクロ波モードで定まる遮断波長λc と 1/λg2+1/λc2=1/λ2 ・・・・・・・・ の関係がある。マイクロ波の周波数を2.45GHzと
すると、λ=122.4mmである。中央の小円形導波管
723の直径をDbとすると、空間Bを伝播するTE1
1モードの遮断波長λc は、λc =1.71Db とな
る。これらの値と式より、空間Bを伝播するTE11
モードの管内波長λδb' が決定される。また、空間C
の扇形を矩形で近似し、大径円形導波管721の内径を
Da とすると、空間Cを伝播する矩形導波管モードTE
10の遮断波長λc は、λc =π(Da+Db )/nと
なる。nは、分割板722の数であり、図10ではn=
6である。これらの値と式より、空間Cを伝播するT
E10モードの管内波長λδc'が決定される。上記の議
論は、このようにして決定されるλδb'とλδc'の値を
等しくすることが必要なことを意味している。
The above-mentioned guide wavelength will be discussed by taking the structure of FIG. 10 as an example. The guide wavelength λg of the microwave mode propagating in the waveguide is the wavelength λ of the microwave propagating in the vacuum, and the cutoff wavelengths λc and 1 / λg 2 + 1 / λc 2 = determined by the waveguide shape and microwave mode. There is a relationship of 1 / λ 2 ... When the frequency of the microwave is 2.45 GHz, λ = 122.4 mm. When the diameter of the small circular waveguide 723 in the center is Db, TE1 propagating in the space B
The cutoff wavelength λc for one mode is λc = 1.71Db. From these values and the formula, TE11 propagating in the space B
The guide wavelength λδb 'of the mode is determined. Also, space C
Is approximated by a rectangle and the inner diameter of the large-diameter circular waveguide 721 is Da, a rectangular waveguide mode TE propagating in the space C is obtained.
The cutoff wavelength λc of 10 is λc = π (Da + Db) / n. n is the number of division plates 722, and in FIG.
It is 6. From these values and formula, T propagating in the space C
The guide wavelength λδc ′ of the E10 mode is determined. The above discussion means that it is necessary to make the values of λδb ′ and λδc ′ thus determined equal.

【0039】モードフィルタの入り口および出口でのマ
イクロ波モードの整合が不完全な場合、マイクロ波の反
射が起こる。この反射を最小限にするためには、モード
フィルタの長さLを、小空間を伝播するマイクロ波モー
ドの管内波長λδ’の1/4の整数倍にすることが有効
である。すなわち、L=h・λδ’/4である。但し、
hは正の整数であり、λδ’=λδb’=λδc’と仮
定した。また、L=(2h+1)λδ’/4とすると、
更に大きな効果が期待される。
Incomplete microwave mode matching at the entrance and exit of the mode filter results in microwave reflection. In order to minimize this reflection, it is effective to set the length L of the mode filter to an integral multiple of ¼ of the guide wavelength λδ ′ of the microwave mode propagating in the small space. That is, L = h · λδ ′ / 4. However,
h is a positive integer and is assumed to be λδ ′ = λδb ′ = λδc ′. Also, if L = (2h + 1) λδ ′ / 4,
Greater effect is expected.

【0040】また、円形導波管723及び分割板722
の厚さが大きすぎると、モードフィルタの入り口および
出口でのマイクロ波の反射が大きくなる。一方、厚さが
薄すぎると、機械的形状制御、すなわち、強度が低下
し、マイクロ波に対する抵抗も増大して発熱することに
なる。実用的には、3〜0.5mmとするのが良い。
Further, the circular waveguide 723 and the dividing plate 722.
If the thickness is too large, the reflection of microwaves at the entrance and exit of the mode filter will be large. On the other hand, if the thickness is too thin, mechanical shape control, that is, strength is reduced, resistance to microwaves is increased, and heat is generated. Practically, it is good to set it to 3 to 0.5 mm.

【0041】図10のモードフィルタの構成を図11,
12,13を参照してより詳細に記述する。ここでの説
明は図4〜9の実施例と違って近似的な実施例の説明を
試みたい。図10,11の実施例は中央に設けられた円
形導波管723を持っていて、6つの等しく放射状に配
置された分割板722は外側の円形導波管721へ伸び
ている。小空間a〜gの大きさは各々において伝播する
マイクロ波のモードを制限するために十分なように小さ
く、すなわち、マイクロ波の2次の伝播モードの遮断波
長よりも小さく作られている。
The configuration of the mode filter of FIG. 10 is shown in FIG.
This will be described in more detail with reference to 12 and 13. The explanation here is different from the embodiments shown in FIGS. The embodiment of FIGS. 10 and 11 has a central circular waveguide 723 with six equally radially spaced divider plates 722 extending to the outer circular waveguide 721. The sizes of the small spaces a to g are made small enough to limit the mode of the microwave propagating in each of them, that is, smaller than the cutoff wavelength of the secondary propagation mode of the microwave.

【0042】図12は、大径円形導波管721の望まし
い円形TE11モードの電気力線のパターンを表してい
る。
FIG. 12 shows a desired circular TE11 mode electric flux line pattern of the large-diameter circular waveguide 721.

【0043】図13はモードフィルタで小さく分けられ
た導波管の小空間を通り伝播しうる制限されたモードの
電気力線を表す。内部の円形導波管723は外側の大径
導波管721と異なり、TE11より高いモードが伝播
できないように小さくなっている。従って、図13の中
央には円形導波管723内におけるTE11の電気力線
が波線で表されている。一方、外側のb〜g各々の小空
間は矩形導波管のようにふるまい、矩形TE10タイプ
のモードのみ伝播しうるほど十分に小さく、それぞれの
電気力線は図13の周辺に波線で示されている。これら
いくつかの小空間を伝播するそれぞれのマイクロ波のモ
ードの電気力線は、組み合わされた時、全体として図1
2に示す大径円形導波管の望ましいTE11モードに近
い電気力線を示していることがわかる。すなわちそれら
は全体として、他の単純なモードTE01,TM11モ
ード等とは一致していないことがわかる。結局、このモ
ードフィルタの構成は、フィルタを通った後で主導波管
におけるTE11モードの伝播を促進させることにな
る。たとえフィルタに達するマイクロ波がモードの混合
状態であるとしても、フィルタ中の小空間は十分小さく
分割されているのでそれぞれの分割域を単純なモードで
伝播せざるを得ず、結果としてTE11モードを支配的
に導くことになる。要約すると、図示した構成はTE1
1モードのモードフィルタとして作用することがわか
る。
FIG. 13 shows electric lines of force of a restricted mode which can propagate through a small space of a waveguide which is divided by a mode filter. Unlike the large-diameter waveguide 721 on the outside, the circular waveguide 723 on the inside is small so that modes higher than TE11 cannot propagate. Therefore, the electric lines of force of the TE 11 in the circular waveguide 723 are represented by wavy lines in the center of FIG. On the other hand, each of the small spaces b to g on the outer side behaves like a rectangular waveguide and is small enough to propagate only the mode of the rectangular TE10 type, and the electric lines of force are shown by wavy lines in the periphery of FIG. ing. The electric field lines of each microwave mode propagating in these several small spaces, when combined, are shown in FIG.
It can be seen that the lines of electric force close to the desired TE11 mode of the large-diameter circular waveguide shown in 2 are exhibited. That is, it can be seen that they do not match the other simple modes TE01, TM11, etc. as a whole. Ultimately, this mode filter configuration will facilitate the propagation of the TE11 mode in the main waveguide after passing through the filter. Even if the microwaves reaching the filter are in a mixed state of modes, the small space in the filter is divided into sufficiently small regions that each region must be propagated in a simple mode, resulting in the TE11 mode. It will lead dominantly. In summary, the illustrated configuration is TE1
It can be seen that it acts as a mode filter for one mode.

【0044】図14ないし図17に、モードパスフィル
タの別の構造例を示す。図14では、電気的導体823
が多角形をしており、その頂点部に分割板822が設け
られている。図15および図16では、円形の導波管9
24,925を同心に複数個設置、この場合、二重に配
置し、921,924,925の間にそれぞれ分割板9
22,923を設けている。図15と図16では、分割
板の配置が異なっており、図15は分割板922,92
3が同角度に、図16は分割板1022,1023が異
なった角度に設けてある。分割板の配置を変化させるこ
とにより、伝播させるマイクロ波モードを変えることが
できる。図17では、複数個の円形導波管1125が、
互いに離れて、この場合、中心から一定の距離の円周上
に設置され、その円周上で分割板1124,外周方向に
分割板1123を設けている。この構造は、特異な回転
対称性をもつモードの伝播を行うのに適している。図1
0及び図14では、分割板を配置するための中心軸周り
の角度分割が6等分にしているが、必ずしもこのように
する必要のないことは云うまでもない。
14 to 17 show another structural example of the mode pass filter. In FIG. 14, the electrical conductor 823
Has a polygonal shape, and a dividing plate 822 is provided at its apex. In FIGS. 15 and 16, the circular waveguide 9
24 and 925 are installed concentrically, and in this case, they are arranged in duplicate and the dividing plate 9 is provided between 921, 924 and 925.
22 and 923 are provided. The arrangement of the dividing plates is different between FIG. 15 and FIG.
3 is provided at the same angle, and in FIG. 16, the dividing plates 1022 and 1023 are provided at different angles. The microwave mode to be propagated can be changed by changing the arrangement of the division plates. In FIG. 17, a plurality of circular waveguides 1125 are
In this case, they are separated from each other, and in this case, they are installed on the circumference of a certain distance from the center, and the division plate 1124 and the division plate 1123 are provided on the circumference of the circumference. This structure is suitable for propagating modes with a unique rotational symmetry. Figure 1
In FIG. 0 and FIG. 14, the angle division around the central axis for disposing the division plate is divided into six equal parts, but it goes without saying that this is not necessarily the case.

【0045】図18および図19に、矩形導波管におけ
るモードフィルタの構造例を示す。図18は、矩形導波
管30を分割板32によって3つに分割した例である。
図19は、矩形導波管131の空間内で同心上に矩形の
導波管132を設け、それぞれの角を分割板133によ
って連結したものである。図18は、内部の小空間の囲
み方が周囲を囲むものばかりではないものを示してい
る。
18 and 19 show examples of the structure of the mode filter in the rectangular waveguide. FIG. 18 is an example in which the rectangular waveguide 30 is divided into three parts by a dividing plate 32.
In FIG. 19, rectangular waveguides 132 are concentrically provided in the space of the rectangular waveguide 131, and the respective corners are connected by a dividing plate 133. FIG. 18 shows that not only the surrounding small space is surrounded but also the surrounding small space is surrounded.

【0046】図20に、複数個の特定導波区間L1,L2
にモードフィルタ201,202を設けた例を示してあ
る。このようにすることにより、特定のマイクロ波モー
ドをより有効に選択することができる。更に、互いの構
造や相対的位置関係(例えば、マイクロ波電力伝播軸の
周りの回転角)を変えることにより、より複雑なモード
の選択が可能となる。
FIG. 20 shows a plurality of specific waveguide sections L 1 and L 2
2 shows an example in which mode filters 201 and 202 are provided. By doing so, the specific microwave mode can be more effectively selected. Furthermore, by changing the mutual structure or relative positional relationship (for example, the rotation angle around the microwave power propagation axis), it becomes possible to select more complicated modes.

【0047】図4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を、図21,22に示
す。モードパスフィルタ1220は、長さLで内径2R
の大径導波管1221を、中心を通る分割板1223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、さらに円弧状の分割板1224を設けて成る。大径
導波管1221の中心と仕切板1224との距離d
1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、分
割板1223には、図21に示すように大径導波管12
21の中心からd2なる位置に軸方向のスリットを設け
るとTE11モード以外の通過率はさらに少なくなる。
2としては、 0.3≦ d2/R ≦ 0.4 なる関係をみたすようにし、分割板1223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。
21 and 22 show improvements of the mode pass filter corresponding to the TE11 mode shown in FIG. The mode pass filter 1220 has a length L and an inner diameter 2R.
The large-diameter waveguide 1221 is divided into two semi-cylinders by a dividing plate 1223 passing through the center, and an arc-shaped dividing plate 1224 is further provided on each half-cylinder portion. Distance d between the center of large-diameter waveguide 1221 and partition plate 1224
1 is installed at a position satisfying the relationship of 0.4 ≤ d 1 / R ≤ 0.6, so that TE11
The passing rate of modes other than the modes can be reduced. It should be noted that, as shown in FIG.
If a slit in the axial direction is provided at a position d 2 from the center of 21, the passing rate in modes other than the TE11 mode is further reduced.
As d 2 , the relationship of 0.3 ≦ d 2 / R ≦ 0.4 is satisfied, and the thickness t 0 of the dividing plate 1223 is set.
On the other hand, the effect is remarkable when the width t 1 of the axial slit satisfies t 1 / t 0 ≦ 2. The width t 1 of the axial slits and the slit interval t 2 may be t 1 ≈t 2 .

【0048】また、図21に示したモードパスフィルタ
1220の変形として、図22に示すように内径2Rの
大径導波管1321を、中心を通る分割板1323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
た複数個の分割板1324,1325を設けたものとし
ても良い。この分割板は、分割板がない時の望ましいマ
イクロ波電界に完全に垂直になるようにするのが理想的
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。大径導波管1321の中心と分割板1324と
の距離d3ならびに大径導波管1321の中心と仕切板
1325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
22では分割板としては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つが上式を満たすとき、同
じ効果が得られる。
As a modification of the mode-pass filter 1220 shown in FIG. 21, a large-diameter waveguide 1321 having an inner diameter of 2R is divided into two half cylinders by a dividing plate 1323 passing through the center as shown in FIG. A plurality of split plates 1324 and 1325 may be provided in the respective semi-cylindrical portions, which are bent in a trapezoidal shape or are formed by connecting three flat plates. Ideally, the dividing plate should be completely perpendicular to the desired microwave electric field in the absence of the dividing plate, but due to the manufacturability, a slight deviation does not pose a practical problem. The distance d 3 between the center of the large-diameter waveguide 1321 and the division plate 1324 and the distance d 4 between the center of the large-diameter waveguide 1321 and the partition plate 1325 are 0.35 ≦ d 3 / R <d 4 / R. By installing it in a position that satisfies the relation ≤ 0.65, TE11
The passing rate of modes other than the modes can be reduced. Note that FIG. 22 shows four cases as the dividing plate, but in the case of four or more, the same effect can be obtained when four of them satisfy the above formula.

【0049】以上の実施例では、モードフィルタがプラ
ズマ形成領域の外部に有るが、モードフィルタ又はその
一部をプラズマ形成領域または真空領域の内部に設定し
ても同様の効果が得られることは云うまでもない。ま
た、プラズマ形成領域とモードフィルタの距離を最適化
する必要がある場合もある。すなわち、プラズマ形成領
域とモードフィルタの距離を適当な値にすることによ
り、より安定、一様なプラズマを得ることができる。こ
のためには、モードフィルタの位置を可変(すなわち、
可動)にすることは特別な価値がある。
In the above embodiments, the mode filter is located outside the plasma forming region, but it can be said that the same effect can be obtained by setting the mode filter or a part thereof inside the plasma forming region or the vacuum region. There is no end. In addition, it may be necessary to optimize the distance between the plasma formation region and the mode filter. That is, more stable and uniform plasma can be obtained by setting the distance between the plasma formation region and the mode filter to an appropriate value. To do this, change the position of the mode filter (ie,
Being mobile is of special value.

【0050】以上に述べたように、本実施例では、次の
ような効果が得られる。 (1)複数のモードを略単一のモードに制限し、特定の
マイクロ波モードだけを優先的にプラズマに導入するこ
とができるので、モード間の振動が発生せず安定したプ
ラズマを形成できる。また、これにより、プラズマの不
安定性がなくなり均一性が向上する。 (2)特定のモードのみを優先的に通過させることによ
って、放電室内に予め設定された均一性の高い特定モー
ドのマイクロ波を伝播させられるので、放電室全体でよ
り均一な電界分布を得ることができる。したがって、放
電室内では、放電室内全体でより均一な分布を有する電
界と磁場との相乗作用により高密度のプラズマが均一性
良く生成され、放電室内のプラズマから十分拡散してウ
エハの被処理面に到達するラジカル種並びに拡散がやや
不充分なイオンそれぞれに対して十分な均一性が保たれ
る。 (3)また、これによりウエハ被処理面にプラズマ中の
イオン、ラジカル共に均一に到達してエッチング処理や
デポジション処理が行われる。特にエッチング処理では
イオンの均一性が良くなるので、ウエハの被処理面内で
のエッチング速度の均一性並びにエッチング形状の均一
性、精密性が向上する。
As described above, in this embodiment, the following effects can be obtained. (1) Since a plurality of modes can be limited to a substantially single mode and only a specific microwave mode can be preferentially introduced into the plasma, stable plasma can be formed without oscillation between the modes. Also, this eliminates the instability of the plasma and improves the uniformity. (2) By preferentially passing only a specific mode, a preset highly uniform microwave of a specific mode can be propagated in the discharge chamber, so that a more uniform electric field distribution can be obtained in the entire discharge chamber. You can Therefore, in the discharge chamber, a high-density plasma is generated with good uniformity due to the synergistic effect of the electric field and the magnetic field having a more uniform distribution in the entire discharge chamber, and is sufficiently diffused from the plasma in the discharge chamber to the surface to be processed of the wafer. Sufficient homogeneity is maintained for each of the arriving radical species and the ions for which diffusion is somewhat insufficient. (3) As a result, the ions and radicals in the plasma uniformly reach the surface to be processed of the wafer, and the etching process and the deposition process are performed. Particularly in the etching process, the uniformity of the ions is improved, so that the uniformity of the etching rate and the uniformity and precision of the etching shape within the surface to be processed of the wafer are improved.

【0051】次に本発明の他の実施例を図23〜26に
より説明する。図23に示す実施例が図2と異なる点
は、図2が導波管19内にテーパ管5を設けているのに
対し、本実施例では拡大管(ステップ管)105を用い
ている点である。このようなステップ管の場合でもモー
ドフィルタ20が有効に働き、短い導波管で形成できる
ので装置をより小型化することができる。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The embodiment shown in FIG. 23 is different from that of FIG. 2 in that the taper tube 5 is provided in the waveguide 19 in FIG. 2 whereas an expansion tube (step tube) 105 is used in this embodiment. Is. Even in the case of such a step tube, the mode filter 20 works effectively, and since it can be formed with a short waveguide, the device can be further downsized.

【0052】図24の実施例が図23と異なる点は、球
状の石英放電管207を設けた点である。この場合には
プラズマに対する金属汚染がより少ないという効果があ
る。
The embodiment of FIG. 24 differs from that of FIG. 23 in that a spherical quartz discharge tube 207 is provided. In this case, there is an effect that there is less metal contamination to plasma.

【0053】図25の実施例が図2と異なる点は、導波
管19がテーパ管部305を有して拡大され、モードフ
ィルタ20自身もテーパ状に形成され最大に拡大された
テーパ部分に設けてある点である。本実施例によれば、
前記の実施例と同様の効果があるとともに、より短い導
波管に形成でき、装置の小型化が可能となる。
The embodiment of FIG. 25 differs from that of FIG. 2 in that the waveguide 19 is enlarged by having a tapered tube portion 305, and the mode filter 20 itself is also formed in a tapered shape to a maximum enlarged tapered portion. It is a point provided. According to this embodiment,
In addition to the same effect as the above-mentioned embodiment, it is possible to form a shorter waveguide, and it is possible to downsize the device.

【0054】さらに、本発明のプラズマ処理装置の他の
実施例を図26により説明する。本図の特徴となる点
は、金属容器404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404の上部開口部に石英板4
07を介してマイクロ波導波管419を設け、マイクロ
波導波管419を矩形導波管402,矩形−円形変換導
波管403および円形テーパ導波管405で構成した点
と、円形テーパ導波管405の最大内径部にモードフィ
ルタ20aを設け、金属容器404内にモードフィルタ
20bを設けた点である。また、金属容器404の放電
部となる内壁面には絶縁物を被覆して、ウエハへの不純
物等の混入を防ぐようにしてある。
Further, another embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this drawing is that the metal container 404 also serves as a circular waveguide to form a processing chamber, and that the quartz plate 4 is provided at the upper opening of the metal container 404.
And a point where the microwave waveguide 419 is constituted by a rectangular waveguide 402, a rectangular-circular conversion waveguide 403, and a circular tapered waveguide 405, and a circular tapered waveguide. The point is that the mode filter 20a is provided in the maximum inner diameter portion of 405, and the mode filter 20b is provided in the metal container 404. The inner wall surface of the metal container 404, which serves as the discharge portion, is covered with an insulator to prevent impurities and the like from entering the wafer.

【0055】なお、図2ないし図26で示したこれらの
実施例では、大径の円形導波管内にTE11モードのマ
イクロ波を伝播しやすくするために、マグネトロンから
発振されたマイクロ波を矩形導波管,矩形−円形変換導
波管を介して大径の円形導波管に導くようにした。しか
しながら、本発明はこれに限られるのではなく、矩形−
円形変換導波管の代わりに図27に示すような出口側の
開口部を90°ずらした位置で約2倍にテーパ状に広げ
て形成したモード変換導波管501を用いて矩形導波管
のTE10モードのマイクロ波をTE20モードのマイ
クロ波に変換し、円形導波管内にTE01モードのマイ
クロ波を伝播しやすくしたものでも良い。この場合、図
28に示すような分割板を放射状に配置して構成したモ
ードフィルタ503を円形導波管502内に設けること
により、TE01モード以外の他のモードを減衰してT
E01モードのマイクロ波を安定して生じさせることが
可能となる。これより、プラズマ密度の高い部分が広い
面積で均一化されるので、大口径の試料を均一に処理す
ることができる。
In these embodiments shown in FIGS. 2 to 26, in order to easily propagate the TE11 mode microwave in the large-diameter circular waveguide, the microwave oscillated from the magnetron is guided by the rectangular waveguide. It was designed to be guided to a large-diameter circular waveguide through a wave tube and a rectangular-circular conversion waveguide. However, the present invention is not limited to this, and the rectangle-
Instead of the circular conversion waveguide, a rectangular waveguide using a mode conversion waveguide 501, which is formed by diverging the opening on the outlet side by about 90 degrees at a position offset by 90 °, as shown in FIG. The microwave of TE10 mode may be converted into the microwave of TE20 mode so that the microwave of TE01 mode can be easily propagated in the circular waveguide. In this case, by providing a mode filter 503, which is configured by radially arranging dividing plates as shown in FIG. 28, in the circular waveguide 502, the modes other than the TE01 mode are attenuated and T is attenuated.
It is possible to stably generate the microwave in the E01 mode. As a result, a portion having a high plasma density is made uniform over a wide area, so that a large-diameter sample can be uniformly processed.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明によれば、略単一のマイクロ波モ
ードによるプラズマの安定形成が可能となり、不安定プ
ラズマの発生を防止して均一性を向上させることができ
る。また、電界分布の均一部が広いモードを特定して選
択的に伝播させることにより、放電領域でのマイクロ波
電界分布の均一化を図ることができ、プラズマを均一性
良く生成できる効果がある。
According to the present invention, it is possible to stably form plasma in a substantially single microwave mode, prevent unstable plasma from being generated, and improve uniformity. Further, by specifying and propagating a mode in which the uniform portion of the electric field distribution is wide, the microwave electric field distribution in the discharge region can be made uniform, and plasma can be generated with good uniformity.

【0057】また、これにより本発明では、プラズマ中
のイオンの分布もより均一になり、試料の処理速度や形
状の制御をより均一,高精度に行うことができる効果が
ある。
As a result, in the present invention, the distribution of ions in the plasma becomes more uniform, and the processing speed and shape of the sample can be controlled more uniformly and highly accurately.

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

【図1】従来のプラズマ処理装置の例を示す継断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a conventional plasma processing apparatus.

【図2】本発明のプラズマ処理装置の一実施例を示す継
断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図3】(a)はテーパ導波管の形状を示し、(b)は
テーパ導波管におけるマイクロ波のモードの混合を示す
図である。
3A is a diagram showing a shape of a tapered waveguide, and FIG. 3B is a diagram showing mixing of microwave modes in the tapered waveguide.

【図4】本発明のモードフィルタの具体構成を示す図で
あり、(a)は目標とするモードの電気力線を示し、
(b)はモードフィルタの構成図である。
FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration of a mode filter of the present invention, in which (a) shows electric lines of force of a target mode,
(B) is a block diagram of a mode filter.

【図5】本発明のモードフィルタの他の具体構成を示す
図であり、(a)は目標とするモードの電気力線を示
し、(b)はモードフィルタの構成図である。
5A and 5B are diagrams showing another specific configuration of the mode filter of the present invention, in which FIG. 5A shows electric lines of force of a target mode, and FIG. 5B is a configuration diagram of the mode filter.

【図6】本発明のモードフィルタの他の具体構成を示す
図であり、(a)は目標とするモードの電気力線を示
し、(b)はモードフィルタの構成図である。
6A and 6B are diagrams showing another specific configuration of the mode filter of the present invention, wherein FIG. 6A shows electric lines of force of a target mode, and FIG. 6B is a configuration diagram of the mode filter.

【図7】本発明のモードフィルタの他の具体構成を示す
図であり、(a)は目標とするモードの電気力線を示
し、(b)はモードフィルタの構成図である。
7A and 7B are diagrams showing another specific configuration of the mode filter of the present invention, in which FIG. 7A shows electric flux lines of a target mode, and FIG. 7B is a configuration diagram of the mode filter.

【図8】本発明のモードフィルタの他の具体構成を示す
図であり、(a)は目標とするモードの電気力線を示
し、(b)はモードフィルタの構成図である。
8A and 8B are diagrams showing another specific configuration of the mode filter of the present invention, in which FIG. 8A shows electric lines of force of a target mode, and FIG. 8B is a configuration diagram of the mode filter.

【図9】本発明のモードフィルタの他の具体構成を示す
図であり、(a)は目標とするモードの電気力線を示
し、(b)はモードフィルタの構成図である。
9A and 9B are diagrams showing another specific configuration of the mode filter of the present invention, wherein FIG. 9A shows electric lines of force of a target mode, and FIG. 9B is a configuration diagram of the mode filter.

【図10】モードフィルタ部を透視した斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of the mode filter unit seen through.

【図11】図10のモードフィルタの断面図である。11 is a cross-sectional view of the mode filter of FIG.

【図12】大径導波管内で目標とするTE11モードの
電気力線を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing electric lines of force of a target TE11 mode in a large diameter waveguide.

【図13】図10のモードフィルタが近似するTE11
モードの電気力線を示す図である。
13 is a TE11 that the mode filter of FIG. 10 approximates.
It is a figure which shows the electric force line of a mode.

【図14】モードフィルタの他の実施例を示す断面図で
ある。
FIG. 14 is a sectional view showing another embodiment of the mode filter.

【図15】モードフィルタの他の実施例を示す断面図で
ある。
FIG. 15 is a sectional view showing another embodiment of the mode filter.

【図16】モードフィルタの他の実施例を示す断面図で
ある。
FIG. 16 is a sectional view showing another embodiment of the mode filter.

【図17】モードフィルタの他の実施例を示す断面図で
ある。
FIG. 17 is a sectional view showing another embodiment of the mode filter.

【図18】矩形導波管部の他の実施例を示す断面図であ
る。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rectangular waveguide section.

【図19】矩形導波管部の他の実施例を示す断面図であ
る。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing another embodiment of the rectangular waveguide section.

【図20】モードフィルタを2つシリーズに設けた実施
例を示す縦断面図である。
FIG. 20 is a vertical cross-sectional view showing an example in which two mode filters are provided in series.

【図21】図4に示したモードフィルタの改善例を示す
図である。
FIG. 21 is a diagram showing an improved example of the mode filter shown in FIG. 4.

【図22】モードフィルタの製作し易さを考慮した変形
図である。
FIG. 22 is a modification view considering the ease of manufacturing a mode filter.

【図23】本発明によるプラズマ処理装置の他の実施例
を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing another embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.

【図24】本発明によるプラズマ処理装置の他の実施例
を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing another embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.

【図25】本発明によるプラズマ処理装置の他の実施例
を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing another embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.

【図26】本発明によるプラズマ処理装置の他の実施例
を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing another embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.

【図27】モード変換導波管の他の実施例を示す詳細図
である。
FIG. 27 is a detailed view showing another embodiment of the mode conversion waveguide.

【図28】図27のモード変換導波管と組み合わせたモ
ードフィルタの具体例を示す斜視図である。
28 is a perspective view showing a specific example of a mode filter combined with the mode conversion waveguide of FIG. 27. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マイクロ波発生器、19…マイクロ波導波管、8…
金属容器、9…ガス導入手段、10…排気手段、11…
ソレノイドコイル、13…試料台、15…RF発生器、
12…試料、20,20a,20b,120,201,
202,220,320,420,503,520,6
20,720,820,920,1020,1120,
1220,1320…モードフィルタ、70…石英窓。
1 ... Microwave generator, 19 ... Microwave waveguide, 8 ...
Metal container, 9 ... Gas introducing means, 10 ... Exhausting means, 11 ...
Solenoid coil, 13 ... Sample stand, 15 ... RF generator,
12 ... Sample, 20, 20a, 20b, 120, 201,
202, 220, 320, 420, 503, 520, 6
20, 720, 820, 920, 1020, 1120,
1220, 1320 ... Mode filter, 70 ... Quartz window.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野尻 一男 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 榎並 弘充 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 加治 哲徳 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 渡辺 成一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 小川 芳文 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuo Nojiri 5-20-1, Kamisuimoto-cho, Kodaira-shi, Tokyo Inside the Musashi Factory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hiromitsu Enami 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Shares Hitachi, Ltd. Device Development Center (72) Inventor Tetsunori Kaji 794, Higashi-Toyoi, Kudamatsu City, Yamaguchi Prefecture Stock company Hitachi Ltd., Kasado Plant (72) Inventor Seiichi Watanabe 502, Kintachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Co., Ltd. (72) Inventor Yoshifumi Ogawa Higashi-Toyoi, Higashi-Toyoi, Yamaguchi Prefecture

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】放電室に導波管を介してマイクロ波を導入
し、前記放電室内にプラズマを発生させるプラズマ生成
方法において、前記導波管を伝播する高次モードを含ん
だ複数モードを有するマイクロ波を略単一モードのマイ
クロ波に伝播モードの数を制限し、該略単一モードのマ
イクロ波により前記放電室内でプラズマを生成すること
を特徴とするプラズマ生成方法。
1. A plasma generation method in which a microwave is introduced into a discharge chamber through a waveguide to generate plasma in the discharge chamber, which has a plurality of modes including higher-order modes propagating in the waveguide. A method of generating plasma, characterized in that the number of propagation modes of microwaves is limited to microwaves of substantially single mode, and plasma is generated in the discharge chamber by the microwaves of substantially single mode.
【請求項2】請求項1記載のプラズマ生成方法におい
て、マイクロ波の伝播モードの数を制限するステップは
複数の副導波器を通って伝播する伝播マイクロ波を、増
築された導波管内で、隣接して副分割し、かつプラズマ
形成領域に到達する前に副導波器からのマイクロ波を再
合成する。
2. The method for generating plasma according to claim 1, wherein the step of limiting the number of microwave propagation modes causes the propagating microwaves propagating through a plurality of sub-directors in the expanded waveguide. , Adjacently subdivide, and recombine the microwaves from the subwaveguide before reaching the plasma formation region.
【請求項3】請求項2記載のプラズマ生成方法におい
て、マイクロ波は各副導波器において単一のそれぞれの
モードで伝播する。
3. The plasma generation method according to claim 2, wherein the microwave propagates in each sub-waveguide in a single respective mode.
【請求項4】請求項1記載のプラズマ生成方法におい
て、プラズマ形成領域は少なくとも直径300mmであ
る。
4. The plasma generation method according to claim 1, wherein the plasma formation region has a diameter of at least 300 mm.
【請求項5】請求項1記載のプラズマ生成方法におい
て、伝播モードの数は実質的に1つに制限され、その1
つの伝播モードは増築された導波管の基本モードであ
る。
5. The plasma generation method according to claim 1, wherein the number of propagation modes is substantially limited to one, and
The two modes of propagation are the fundamental modes of the extended waveguide.
【請求項6】請求項5記載のプラズマ生成方法におい
て、基本モードは円形TE11モードである。
6. The plasma generation method according to claim 5, wherein the fundamental mode is a circular TE 11 mode.
【請求項7】マイクロ波を発生させる手段と、プラズマ
生成用ガスが供給されるとともに所定圧力に減圧排気さ
れる放電室と、前記放電室に前記マイクロ波を導入する
導波管とを具備してなるプラズマ生成装置において、前
記導波管内を伝播する高次モードを含んだ複数モードを
有するマイクロ波を略単一モードのマイクロ波に伝播モ
ードの数を制限するモード制限手段を前記導波管内に有
したことを特徴とするプラズマ生成装置。
7. A means for generating a microwave, a discharge chamber which is supplied with a plasma generating gas and is evacuated to a predetermined pressure, and a waveguide for introducing the microwave into the discharge chamber. In the plasma generating apparatus, the mode limiting means for limiting the number of propagation modes of a microwave having a plurality of modes including higher-order modes propagating in the waveguide to a substantially single mode microwave is provided in the waveguide. A plasma generating apparatus having the above-mentioned.
【請求項8】請求項7記載のプラズマ生成装置におい
て、モード制限手段は、平板形の分割板からなり、分割
板は導電性の表面を有し、かつ隣接して伸長する複数の
副導波器に導波管を分割する。
8. The plasma generating apparatus according to claim 7, wherein the mode limiting means comprises a flat plate-shaped dividing plate, the dividing plate having a conductive surface, and a plurality of sub-waveguides extending adjacent to each other. The waveguide into a vessel.
【請求項9】請求項8記載のプラズマ生成装置におい
て、分割板の伝播方向の長さは、マイクロ波の伝播波長
の1/4の整数倍である。
9. The plasma generator according to claim 8, wherein the length of the division plate in the propagation direction is an integral multiple of ¼ of the propagation wavelength of the microwave.
【請求項10】請求項7記載のプラズマ生成装置におい
て、モード制限手段とプラズマ形成領域との間の導波管
のマイクロ波の予め定められたプラズマ形成モード、こ
の予め定められたプラズマ形成モードは電気力線の予め
定められたパターンをもつ、を選択するため、モード制
限手段は、導波管内の複数の分割板からなり、分割板は
導電性表面をもち、かつ導波管を副導波器の配列に分割
し、各副導波器はその中で選択的に伝播するマイクロ波
電気力線のそれぞれの副パターンをもち、組合せられた
副導波器の配列に対する上記副パターンは予め定められ
たプラズマ形成モードの予め定められたパターンに整列
される。
10. The plasma generating apparatus according to claim 7, wherein a predetermined plasma forming mode of the microwave of the waveguide between the mode limiting means and the plasma forming region, and the predetermined plasma forming mode is In order to choose, having a predetermined pattern of lines of electric force, the mode limiting means consists of a plurality of divider plates in the waveguide, the divider plates having a conductive surface and sub-guiding the waveguide. And each sub-waveguide has a respective sub-pattern of microwave electric field lines selectively propagating therein, the sub-pattern for a combined sub-waveguide array being predetermined. Aligned in a predetermined pattern of defined plasma formation modes.
【請求項11】請求項10記載のプラズマ生成装置にお
いて、予め定められたプラズマ形成モードは導波管の基
本モードである。
11. The plasma generation device according to claim 10, wherein the predetermined plasma formation mode is a fundamental mode of the waveguide.
【請求項12】請求項10記載のプラズマ生成装置にお
いて、各分割板は導波管の断面において、予め定められ
たプラズマ形成モードの予め定められたパターンの電気
力線に垂直に伸長する形となる。
12. The plasma generating apparatus according to claim 10, wherein each of the dividing plates extends in a cross section of the waveguide perpendicularly to an electric line of force of a predetermined pattern of a predetermined plasma formation mode. Become.
【請求項13】請求項12記載のプラズマ生成装置にお
いて、予め定められたパターンの電気力線に沿った連続
する分割板の間隔はそれぞれの副導波器におけるマイク
ロ波の2次の伝播モードの遮断波長よりも小さい。
13. The plasma generating apparatus according to claim 12, wherein the intervals between the continuous dividing plates along the lines of electric force of a predetermined pattern are determined by the secondary propagation mode of the microwave in each sub-waveguide. It is smaller than the cutoff wavelength.
【請求項14】請求項7記載のプラズマ生成装置におい
て、導波管は第1部分および第2部分とからなり、伝播
方向に、第1部分は第2部分に先導し、かつ第2部分は
プラズマ形成領域に先導し、さらに第2部分は第1部分
よりも大きな断面をもち;およびモード制限手段は導波
管の第2部分にある。
14. A plasma generator according to claim 7, wherein the waveguide comprises a first part and a second part, the first part leading the second part and the second part in the propagation direction. Leading to the plasma formation region, the second portion also has a larger cross section than the first portion; and the mode limiting means are in the second portion of the waveguide.
【請求項15】請求項14記載のプラズマ生成装置にお
いて、導波管は第1部分と第2部分との間の非直角拡散
推移部分からなる。
15. The plasma generating device according to claim 14, wherein the waveguide comprises a non-perpendicular diffusion transition portion between the first portion and the second portion.
【請求項16】処理室、および処理室内のプラズマ形成
領域;プラズマ形成領域に先導する伝播方向に順番に配
列された小断面部分および大断面部分とからなり、マイ
クロ波をプラズマ形成領域へ導く導波管;および導波管
の大断面部分において、プラズマ形成領域に対して、予
め定められたプラズマ形成モード、このプラズマ形成モ
ードは導波管の断面において電気力線の予め定められた
パターンをもつ、のマイクロ波の伝播を選択するモード
制限器とからなり、モード制限器は導波管内の複数の分
割板からなり、分割板は導電性表面をもち、かつ導波管
を副導波器の配列に分割し、各副導波器はその中で選択
的に伝播するマイクロ波電気力線のそれぞれの副パター
ンをもち、組合せられた副導波器の配列に対する上記副
パターンは予め定められたプラズマ形成モードの予め定
められたパターンに整列されるプラズマ生成装置。
16. A plasma treatment chamber and a plasma formation region in the treatment chamber; a plasma generation region, which is composed of a small cross-section portion and a large cross-section portion which are sequentially arranged in a propagation direction leading to the plasma formation region. Waveguide; and a predetermined plasma formation mode for a plasma formation region in a large cross section of the waveguide, the plasma formation mode having a predetermined pattern of lines of electric force in the cross section of the waveguide , And a mode limiter for selecting microwave propagation, the mode limiter is composed of a plurality of dividing plates in the waveguide, the dividing plate having a conductive surface, and the waveguide being a sub-waveguide. Each sub-director has a respective sub-pattern of microwave electric field lines that propagate selectively therein, the sub-pattern for a combined array of sub-directors being predetermined. Was plasma generating apparatus is aligned in a predetermined pattern of plasma-forming mode.
【請求項17】請求項16記載のプラズマ生成装置にお
いて、予め定められたプラズマ形成モードは導波管の大
断面部分の基本モードである。
17. The plasma generation device according to claim 16, wherein the predetermined plasma formation mode is a fundamental mode of a large cross section of the waveguide.
【請求項18】請求項16記載のプラズマ生成装置にお
いて、導波管の大断面部分は円形断面である。
18. The plasma generating apparatus according to claim 16, wherein the large cross section of the waveguide has a circular cross section.
【請求項19】請求項18記載のプラズマ生成装置にお
いて、予め定められたプラズマ形成モードはTE11モー
ドである。
19. The plasma generation device according to claim 18, wherein the predetermined plasma formation mode is a TE 11 mode.
【請求項20】請求項16記載のプラズマ生成装置にお
いて、導波管は小断面部分と大断面部分との間の非直角
拡散推移部分からなる。
20. The plasma generator according to claim 16, wherein the waveguide comprises a non-perpendicular diffusion transition portion between a small cross section and a large cross section.
【請求項21】請求項16記載のプラズマ生成装置にお
いて、導波管の大断面部分は少なくとも直径300mmで
ある。
21. The plasma generator according to claim 16, wherein the large cross section of the waveguide has a diameter of at least 300 mm.
【請求項22】請求項16記載のプラズマ生成装置にお
いて、各分割板は導波管の断平面において、予め定めら
れたプラズマ形成モードの予め定められたパターンの力
線に垂直に伸長し、かつ連続する分割板の間隔はそれぞ
れの副導波器におけるマイクロ波の2次の伝播モードの
遮断波長よりも小さい。
22. The plasma generator according to claim 16, wherein each of the division plates extends perpendicularly to a line of force of a predetermined pattern of a predetermined plasma formation mode in a section plane of the waveguide, and The distance between the continuous division plates is smaller than the cutoff wavelength of the secondary propagation mode of the microwave in each sub-waveguide.
【請求項23】請求項16記載のプラズマ生成装置は、
プラズマ形成領域に対して露出された基板を支持する台
からなる。
23. The plasma generator according to claim 16,
The pedestal supports the substrate exposed to the plasma formation region.
【請求項24】処理室の台上に半導体基板を置き、処理
室にプラズマ形成ガスを供給し、半導体が露出された処
理室内のプラズマ形成領域に磁界を印加し、および導波
管を介して上記プラズマ形成領域にマイクロ波を入射さ
せ、プラズマを形成する、少なくとも直径200mmの半
導体基板をプラズマ処理する改良させた方法であって、
改良は、プラズマ形成領域に到着するマイクロ波伝播モ
ードを、導波管の副分割によって、実質的に単一伝播モ
ードに制限することを特徴とするプラズマ処理方法。
24. A semiconductor substrate is placed on a table in the processing chamber, a plasma forming gas is supplied to the processing chamber, a magnetic field is applied to a plasma forming region in the processing chamber where the semiconductor is exposed, and via a waveguide. A method for improving the plasma treatment of a semiconductor substrate having a diameter of at least 200 mm by forming a plasma by applying microwaves to the plasma formation region,
The improvement is a plasma processing method characterized in that the microwave propagation mode arriving at the plasma formation region is limited to a substantially single propagation mode by subdivision of the waveguide.
【請求項25】請求項24記載のプラズマ処理方法にお
いて、単一伝播モードは上記導波管の基本モードであ
る。
25. The plasma processing method according to claim 24, wherein the single propagation mode is a fundamental mode of the waveguide.
JP5013260A 1992-01-30 1993-01-29 Method and device for plasma producing and plasma processing method Pending JPH05275196A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1472992 1992-01-30
JP4-14729 1992-01-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05275196A true JPH05275196A (en) 1993-10-22

Family

ID=11869222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5013260A Pending JPH05275196A (en) 1992-01-30 1993-01-29 Method and device for plasma producing and plasma processing method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPH05275196A (en)
KR (1) KR930017087A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7478609B2 (en) 2001-11-08 2009-01-20 Sharp Kabushiki Kaisha Plasma process apparatus and its processor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7478609B2 (en) 2001-11-08 2009-01-20 Sharp Kabushiki Kaisha Plasma process apparatus and its processor

Also Published As

Publication number Publication date
KR930017087A (en) 1993-08-30

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
US5401351A (en) Radio frequency electron cyclotron resonance plasma etching apparatus
KR100472582B1 (en) Plasma Treatment Equipment
US8133348B2 (en) Plasma generating apparatus and plasma treatment apparatus
US5886473A (en) Surface wave plasma processing apparatus
US6396024B1 (en) Permanent magnet ECR plasma source with integrated multipolar magnetic confinement
JPH06342771A (en) Dry etching apparatus
EP0674334A1 (en) Plasma processing method and apparatus
JP3267174B2 (en) Plasma processing equipment
JP7001456B2 (en) Plasma processing equipment
US5292395A (en) ECR plasma reaction apparatus having uniform magnetic field gradient
JPH05275196A (en) Method and device for plasma producing and plasma processing method
JP4900768B2 (en) Plasma generator and plasma processing apparatus
US6388624B1 (en) Parallel-planar plasma processing apparatus
JP3208995B2 (en) Plasma processing method and apparatus
JP5382958B2 (en) Plasma generator and plasma processing apparatus
JP3823001B2 (en) Plasma processing equipment
JP4523566B2 (en) Dry etching equipment
JPH06104096A (en) Plasma treatment device
JPH0637086A (en) Method and apparatus for plasma treatment
JP2953222B2 (en) Microwave plasma processing equipment
JP3364064B2 (en) Sheet plasma generator
JPH0641633B2 (en) Microwave plasma processing equipment
JPH05174995A (en) Plasma processing device