JPH0673567A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理装置Info
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- JPH0673567A JPH0673567A JP4229680A JP22968092A JPH0673567A JP H0673567 A JPH0673567 A JP H0673567A JP 4229680 A JP4229680 A JP 4229680A JP 22968092 A JP22968092 A JP 22968092A JP H0673567 A JPH0673567 A JP H0673567A
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- microwaves
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Abstract
(57)【要約】
【構成】マイクロ波を利用したプラズマ処理装置におい
て、テーパ型導波管等のマイクロ波を拡大する導波管と
マイクロ波の波面を導波管に対し垂直となるように補正
する手段と特定のモード、特に基本モードのマイクロ波
を伝播させるモードパスフィルターを設けるように構成
した。 【効果】大口径の導波管内でも高次モードのマイクロ波
が発生することなく、特定のモード、特に基本モードの
マイクロ波を伝播させることができるので、安定にかつ
均一にプラズマを生成することができ、従って、再現性
良く、高均一なプラズマ処理が可能となる。
て、テーパ型導波管等のマイクロ波を拡大する導波管と
マイクロ波の波面を導波管に対し垂直となるように補正
する手段と特定のモード、特に基本モードのマイクロ波
を伝播させるモードパスフィルターを設けるように構成
した。 【効果】大口径の導波管内でも高次モードのマイクロ波
が発生することなく、特定のモード、特に基本モードの
マイクロ波を伝播させることができるので、安定にかつ
均一にプラズマを生成することができ、従って、再現性
良く、高均一なプラズマ処理が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波プラズマ処
理装置に関するものである。
理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の装置は、例えば、特開昭６２−２
５６４３３号公報のように、マグネトロンより発したマ
イクロ波を急激に拡大し、ドーム状の石英ベルジャで構
成された処理室内にマイクロ波を導入し、プラズマを発
生させる構造を有するようになっていた。
５６４３３号公報のように、マグネトロンより発したマ
イクロ波を急激に拡大し、ドーム状の石英ベルジャで構
成された処理室内にマイクロ波を導入し、プラズマを発
生させる構造を有するようになっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、導波
管内を伝播するマイクロ波の波面の点について配慮がさ
れておらず、処理室内で均一にプラズマを生成すること
が難しいという問題点があった。また、大口径の導波管
内では高次モードのマイクロ波が存在し得るため、均一
かつ安定なプラズマを生成することが難しいという問題
点があった。
管内を伝播するマイクロ波の波面の点について配慮がさ
れておらず、処理室内で均一にプラズマを生成すること
が難しいという問題点があった。また、大口径の導波管
内では高次モードのマイクロ波が存在し得るため、均一
かつ安定なプラズマを生成することが難しいという問題
点があった。
【０００４】本発明の目的は、導波管内を伝播するマイ
クロ波の波面を補正し、かつ単一のモードのマイクロ波
のみを伝播し得るよう構成することにより、安定かつ均
一なプラズマを生成し、再現性良く、高均一なプラズマ
処理が可能なマイクロ波プラズマ処理装置を提供するこ
とにある。
クロ波の波面を補正し、かつ単一のモードのマイクロ波
のみを伝播し得るよう構成することにより、安定かつ均
一なプラズマを生成し、再現性良く、高均一なプラズマ
処理が可能なマイクロ波プラズマ処理装置を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、テーパ型導波管等のマイクロ波を拡大する導波管
と、誘電体レンズ等のマイクロ波の波面を導波管に対し
垂直となるように補正する手段と、特定のモードのマイ
クロ波を伝播させるモードパスフィルターとを設けたも
のである。
に、テーパ型導波管等のマイクロ波を拡大する導波管
と、誘電体レンズ等のマイクロ波の波面を導波管に対し
垂直となるように補正する手段と、特定のモードのマイ
クロ波を伝播させるモードパスフィルターとを設けたも
のである。
【０００６】
【作用】マグネトロンより発したマイクロ波は、大口径
のプラズマを生成するために、基本モードしか伝播でき
ない小さな導波管から、高次のモードが複数存在し得る
大口径の導波管へ拡大するために用いられるテーパ型等
の導波管内を伝播する必要がある。この目的のため使用
されるテーパ型等の導波管内では、マイクロ波の波面が
一部、平面ではなくなるため、このまま大口径の導波管
にマイクロ波が伝播すると高次モードのマイクロ波が発
生する。このため、テーパ型導波管等の出口に誘電体レ
ンズ等を配置し、マイクロ波の波面を導波管に対し垂直
となるよう補正すると、大口径の導波管内でも高次モー
ドが発生することなく、基本モードのマイクロ波が伝播
し得るようになる。更に特定のモード、今の場合基本モ
ードのマイクロ波のみを伝播させるモードパスフィルタ
ーを大口径の導波管内に設けると、プラズマ等の変動が
多少あっても、安定に大口径の導波管内でも高次モード
が発生することなく、基本モードのマイクロ波を伝播さ
せることが可能となる。このことによって、安定かつ均
一にプラズマを生成することができるので、再現性良
く、高均一なプラズマ処理が可能となる。
のプラズマを生成するために、基本モードしか伝播でき
ない小さな導波管から、高次のモードが複数存在し得る
大口径の導波管へ拡大するために用いられるテーパ型等
の導波管内を伝播する必要がある。この目的のため使用
されるテーパ型等の導波管内では、マイクロ波の波面が
一部、平面ではなくなるため、このまま大口径の導波管
にマイクロ波が伝播すると高次モードのマイクロ波が発
生する。このため、テーパ型導波管等の出口に誘電体レ
ンズ等を配置し、マイクロ波の波面を導波管に対し垂直
となるよう補正すると、大口径の導波管内でも高次モー
ドが発生することなく、基本モードのマイクロ波が伝播
し得るようになる。更に特定のモード、今の場合基本モ
ードのマイクロ波のみを伝播させるモードパスフィルタ
ーを大口径の導波管内に設けると、プラズマ等の変動が
多少あっても、安定に大口径の導波管内でも高次モード
が発生することなく、基本モードのマイクロ波を伝播さ
せることが可能となる。このことによって、安定かつ均
一にプラズマを生成することができるので、再現性良
く、高均一なプラズマ処理が可能となる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１及至図３
により説明する。
により説明する。
【０００８】図１は、本発明の第１の実施例である有磁
場マイクロ波ドライエッチング装置を示す。図１におい
て、容器１ａ、放電管１ｂ及び石英窓２で区画された処
理室１の内部を真空排気装置（図示省略）により減圧し
た後、ガス供給装置によりエッチングガスを処理室１内
に導入し、所望の圧力に調整する。また処理室１は、コ
イル３より生成される磁場領域内にある。マグネトロン
４より発した、この場合、２．４５ＧＨｚのマイクロ波
は、導波管５ａ、５ｂ及びテーパ型導波管６内を伝播
し、誘電体レンズ７、モードパスフィルター８及び石英
窓２を透過して処理室１内に入射される。このマイクロ
波によって生成されたプラズマにより、試料台９に載置
された被処理材１０がエッチング処理される。また被処
理材１０のエッチング形状を制御するため、試料台９に
は、整合器１１を介して高周波電源１２が接続され、高
周波電圧が印加されている。
場マイクロ波ドライエッチング装置を示す。図１におい
て、容器１ａ、放電管１ｂ及び石英窓２で区画された処
理室１の内部を真空排気装置（図示省略）により減圧し
た後、ガス供給装置によりエッチングガスを処理室１内
に導入し、所望の圧力に調整する。また処理室１は、コ
イル３より生成される磁場領域内にある。マグネトロン
４より発した、この場合、２．４５ＧＨｚのマイクロ波
は、導波管５ａ、５ｂ及びテーパ型導波管６内を伝播
し、誘電体レンズ７、モードパスフィルター８及び石英
窓２を透過して処理室１内に入射される。このマイクロ
波によって生成されたプラズマにより、試料台９に載置
された被処理材１０がエッチング処理される。また被処
理材１０のエッチング形状を制御するため、試料台９に
は、整合器１１を介して高周波電源１２が接続され、高
周波電圧が印加されている。
【０００９】本実施例では、大口径のプラズマを生成す
るために、基本モードしか伝播できない小さな管径の導
波管５ｂより、高次モードが複数存在し得る大口径の導
波管へ拡大するため、テーパ型導波管６を用いている。
テーパ型導波管６内では、マイクロ波の波面が一部、平
面波ではなくなり、高次モードのマイクロ波が発生する
ため、マイクロ波の波面を導波管に対して垂直になるよ
う補正する必要がある。この補正を行ない、高次モード
のマイクロ波の発生を抑制するため、テーパ型導波管６
の出口に誘電体レンズ７を配置している。
るために、基本モードしか伝播できない小さな管径の導
波管５ｂより、高次モードが複数存在し得る大口径の導
波管へ拡大するため、テーパ型導波管６を用いている。
テーパ型導波管６内では、マイクロ波の波面が一部、平
面波ではなくなり、高次モードのマイクロ波が発生する
ため、マイクロ波の波面を導波管に対して垂直になるよ
う補正する必要がある。この補正を行ない、高次モード
のマイクロ波の発生を抑制するため、テーパ型導波管６
の出口に誘電体レンズ７を配置している。
【００１０】誘電体レンズ７の形状を図２に示す。マイ
クロ波の波長と誘電体レンズ７の大きさとがほぼ同じオ
ーダーの大きさであることから、誘電体レンズ７の中央
部は平板とし、外周部はテーパ型導波管６の拡大部に対
応する双曲面とした。つまり図２における座標（Ｘ，
Ｙ）は、
クロ波の波長と誘電体レンズ７の大きさとがほぼ同じオ
ーダーの大きさであることから、誘電体レンズ７の中央
部は平板とし、外周部はテーパ型導波管６の拡大部に対
応する双曲面とした。つまり図２における座標（Ｘ，
Ｙ）は、
【００１１】
【数１】
【００１２】εrは誘電体レンズの比誘電率である。
【００１３】また、平面部の厚みｄは
【００１４】
【数２】
【００１５】ここでｍは任意の正の整数。
【００１６】λｇは管内波長である。
【００１７】本実施例の場合には、石英を用いて誘電体
レンズを製作したが、アルミナセラミックスを用いると
比誘電率が大きいため、薄いレンズを製作することが可
能である。
レンズを製作したが、アルミナセラミックスを用いると
比誘電率が大きいため、薄いレンズを製作することが可
能である。
【００１８】また、誘電体レンズ７と石英窓２との間
に、基本モードである円形ＴＥ11モードのマイクロ波の
みを伝播させるモードパスフィルター８を設けてあるの
で、プラズマ等の変動が多少あっても安定に、大口径の
導波管内でも高次モードが発生することなく、基本モー
ドである円形ＴＥ11モードのマイクロ波を伝播させるこ
とができる。
に、基本モードである円形ＴＥ11モードのマイクロ波の
みを伝播させるモードパスフィルター８を設けてあるの
で、プラズマ等の変動が多少あっても安定に、大口径の
導波管内でも高次モードが発生することなく、基本モー
ドである円形ＴＥ11モードのマイクロ波を伝播させるこ
とができる。
【００１９】本実施例で使用したモードパスフィルター
８の断面、つまり図１におけるＡ−Ｂ断面図を図３に示
す。モードパスフィルター８のフィンは円形ＴＥ11モー
ドの電気力線に垂直な直径の両端を通る円の形状をして
いる。この形状とすることによりフィンは、円形ＴＥ11
モードのすべての電気力線と直交し、円形ＴＥ11モード
のマイクロ波の伝播を妨げることはない。また本実施例
の場合、Ａ−Ｂ軸上のフィンによる分割を等しくし、各
分割要素間でのマイクロ波の位相速度がほぼ等しくなる
よう配慮した。また各分割要素内でＡ−Ｂ方向の高次モ
ードのマイクロ波が発生しないようＡ−Ｂ軸上のフィン
の間隔を６１ｍｍ以下とした。また主要な高次モードで
あるＴＭ11モード、ＴＥ12モード等の電界強度が大きい
箇所にフィンが通るように配慮し、フィンの位置を決定
した。このため、本実施例に用いた図３に示すモードパ
スフィルター８以外にも、図４に示すようなモードパス
フィルター８も必要に応じ、使用した。またフィンの表
面に、マイクロ波吸収材を設けると更にモードパスフィ
ルター８の効果が増大する。本目的のために使用するマ
イクロ波吸収材としては、カーボン、酸化スズ（ＳｎＯ
2）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）等の導電損失材、フ
ェライト等の磁性損失材、水等の誘電損失材がある。ま
た本実施例の場合、モードパスフィルターの高さは管内
波長λｇの１／２つまりλｇ／２とした。
８の断面、つまり図１におけるＡ−Ｂ断面図を図３に示
す。モードパスフィルター８のフィンは円形ＴＥ11モー
ドの電気力線に垂直な直径の両端を通る円の形状をして
いる。この形状とすることによりフィンは、円形ＴＥ11
モードのすべての電気力線と直交し、円形ＴＥ11モード
のマイクロ波の伝播を妨げることはない。また本実施例
の場合、Ａ−Ｂ軸上のフィンによる分割を等しくし、各
分割要素間でのマイクロ波の位相速度がほぼ等しくなる
よう配慮した。また各分割要素内でＡ−Ｂ方向の高次モ
ードのマイクロ波が発生しないようＡ−Ｂ軸上のフィン
の間隔を６１ｍｍ以下とした。また主要な高次モードで
あるＴＭ11モード、ＴＥ12モード等の電界強度が大きい
箇所にフィンが通るように配慮し、フィンの位置を決定
した。このため、本実施例に用いた図３に示すモードパ
スフィルター８以外にも、図４に示すようなモードパス
フィルター８も必要に応じ、使用した。またフィンの表
面に、マイクロ波吸収材を設けると更にモードパスフィ
ルター８の効果が増大する。本目的のために使用するマ
イクロ波吸収材としては、カーボン、酸化スズ（ＳｎＯ
2）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）等の導電損失材、フ
ェライト等の磁性損失材、水等の誘電損失材がある。ま
た本実施例の場合、モードパスフィルターの高さは管内
波長λｇの１／２つまりλｇ／２とした。
【００２０】本実施例によれば、大口径の導波管内でも
高次モードのマイクロ波が発生することなく、基本モー
ドのマイクロ波を伝播させることができるので、安定に
かつ均一にプラズマを生成することができ、従って再現
性良く、高均一なプラズマ処理が可能となる。
高次モードのマイクロ波が発生することなく、基本モー
ドのマイクロ波を伝播させることができるので、安定に
かつ均一にプラズマを生成することができ、従って再現
性良く、高均一なプラズマ処理が可能となる。
【００２１】次に、本発明の第２の実施例を図５により
説明する。図５では、誘電体レンズ７を処理室の一部と
して使用したものである。
説明する。図５では、誘電体レンズ７を処理室の一部と
して使用したものである。
【００２２】本実施例では、誘電体レンズ７を用いてい
るため、均一なプラズマの生成、つまり均一なプラズマ
処理を実現するのに効果がある。
るため、均一なプラズマの生成、つまり均一なプラズマ
処理を実現するのに効果がある。
【００２３】次に、本発明の第３の実施例を図６により
説明する。図６では、石英板１３を複数重ねることによ
り誘電体レンズ７を構成したものである。
説明する。図６では、石英板１３を複数重ねることによ
り誘電体レンズ７を構成したものである。
【００２４】本実施例によれば第２の実施例の効果に加
えて、簡便に誘電体レンズ７を製作することができると
いう効果がある。
えて、簡便に誘電体レンズ７を製作することができると
いう効果がある。
【００２５】次に、本発明の第４の実施例を図７により
説明する。図７では、モードパスフィルター８のみを設
けたものである。
説明する。図７では、モードパスフィルター８のみを設
けたものである。
【００２６】本実施例では、モードパスフィルター８に
より高次モードのマイクロ波の発生を抑制するので、安
定なプラズマの生成に効果がある。
より高次モードのマイクロ波の発生を抑制するので、安
定なプラズマの生成に効果がある。
【００２７】次に、本発明の第５の実施例を図８により
説明する。図８では、フィン１４をテーパ導波管６内に
設け、モードパスフィルターを構成したものである。
説明する。図８では、フィン１４をテーパ導波管６内に
設け、モードパスフィルターを構成したものである。
【００２８】本実施例によれば、第４の実施例の効果に
加えて、装置を小型化できるという効果がある。
加えて、装置を小型化できるという効果がある。
【００２９】また上記各実施例では、有磁場ドライエッ
チング装置について述べたが、その他のマイクロ波を利
用したドライエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置、ア
ッシング装置等のプラズマ処理装置についても、同様の
作用効果が得られる。
チング装置について述べたが、その他のマイクロ波を利
用したドライエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置、ア
ッシング装置等のプラズマ処理装置についても、同様の
作用効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、大口径の導波管内でも
高次モードのマイクロ波が発生することなく、基本モー
ドのマイクロ波を伝播させることができるので、安定に
かつ均一にプラズマを生成することができ、従って、再
現性良く、高均一なプラズマ処理が可能となる。
高次モードのマイクロ波が発生することなく、基本モー
ドのマイクロ波を伝播させることができるので、安定に
かつ均一にプラズマを生成することができ、従って、再
現性良く、高均一なプラズマ処理が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例の有磁場マイクロ波ドラ
イエッチング装置の処理室部の縦断面図である。
イエッチング装置の処理室部の縦断面図である。
【図２】図１の誘電体レンズの縦断面図である。
【図３】図１のモードパスフィルターの縦断面図であ
る。
る。
【図４】図１のモードパスフィルターの第２の例の縦断
面図である。
面図である。
【図５】本発明の第２の実施例の有磁場マイクロ波ドラ
イエッチング装置の処理室部の縦断面図である。
イエッチング装置の処理室部の縦断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例の有磁場マイクロ波ドラ
イエッチング装置の処理室部の縦断面図である。
イエッチング装置の処理室部の縦断面図である。
【図７】本発明の第４の実施例の有磁場マイクロ波ドラ
イエッチング装置の処理室部の縦断面図である。
イエッチング装置の処理室部の縦断面図である。
【図８】本発明の第５の実施例の有磁場マイクロ波ドラ
イエッチング装置の処理室部の縦断面図である。
イエッチング装置の処理室部の縦断面図である。
１…処理室、２…石英窓、３…コイル、４…マグネトロ
ン、５…導波管、６…テーパ型導波管、７…誘電体レン
ズ、８…モードパスフィルター、９…試料台、１０…被
処理材、１１…整合器、１２…高周波電源、１３…石英
板、１４…フィン。
ン、５…導波管、６…テーパ型導波管、７…誘電体レン
ズ、８…モードパスフィルター、９…試料台、１０…被
処理材、１１…整合器、１２…高周波電源、１３…石英
板、１４…フィン。
Claims (3)
- 【請求項１】マイクロ波を利用したプラズマ発生装置と
減圧可能な処理室とガス供給装置と真空排気装置より成
るプラズマ処理装置において、 テーパ型導波管等のマイクロ波を拡大する導波管と、マ
イクロ波の波面を導波管に対し垂直となるように補正す
る手段と、特定のモードのマイクロ波を伝播させるモー
ドパスフィルターとを設けたことを特徴とするマイクロ
波プラズマ処理装置。 - 【請求項２】前記マイクロ波の波面を導波管に対し垂直
となるように補正する手段として、中央部は平坦で、外
周部が双曲面となっている誘電体レンズを用いることを
特徴とする請求項１記載のマイクロ波プラズマ処理装
置。 - 【請求項３】前記特定のモードのマイクロ波を伝播させ
るモードパスフィルターとして、円形導波管において円
形ＴＥ11モードの電気力線に垂直な直径の両端を通る円
の形状をしたフィンを有する円形ＴＥ11モードパスフィ
ルターを用いることを特徴とする請求項１記載のマイク
ロ波プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4229680A JPH0673567A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4229680A JPH0673567A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0673567A true JPH0673567A (ja) | 1994-03-15 |
Family
ID=16896014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4229680A Pending JPH0673567A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0673567A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998022977A1 (fr) * | 1996-11-20 | 1998-05-28 | Tokyo Electron Limited | Dispositif de traitement au plasma |
| JPH11288799A (ja) * | 1998-01-26 | 1999-10-19 | Commiss Energ Atom | 永久磁石を用いた線形マイクロ波プラズマ発生装置 |
| JP2011176147A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置 |
| US8776719B2 (en) | 2005-08-15 | 2014-07-15 | Edwards Limited | Microwave plasma reactor |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP4229680A patent/JPH0673567A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998022977A1 (fr) * | 1996-11-20 | 1998-05-28 | Tokyo Electron Limited | Dispositif de traitement au plasma |
| US6087614A (en) * | 1996-11-20 | 2000-07-11 | Tokyo Electron Limited | Plasma treating device |
| JPH11288799A (ja) * | 1998-01-26 | 1999-10-19 | Commiss Energ Atom | 永久磁石を用いた線形マイクロ波プラズマ発生装置 |
| US8776719B2 (en) | 2005-08-15 | 2014-07-15 | Edwards Limited | Microwave plasma reactor |
| JP2011176147A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置 |
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