JPS635524A - Microwave plasma generating device - Google Patents

Microwave plasma generating device

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Publication number
JPS635524A
JPS635524A JP14871886A JP14871886A JPS635524A JP S635524 A JPS635524 A JP S635524A JP 14871886 A JP14871886 A JP 14871886A JP 14871886 A JP14871886 A JP 14871886A JP S635524 A JPS635524 A JP S635524A
Authority
JP
Japan
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microwave
microwaves
waveguide
wavelength
microwave plasma
Prior art date
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Pending
Application number
JP14871886A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Ito
達男 伊藤
Masuo Tanno
丹野 益男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP14871886A priority Critical patent/JPS635524A/en
Publication of JPS635524A publication Critical patent/JPS635524A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To minimize the loss in microwave supply power consumption by a method wherein an even number exceeding at least two each of passive reflectors are provided in waveguides almost in parallel with each other at an interval equivalent to 1/4 of the wavelength in the microwave guide. CONSTITUTION:An even number exceeding at least two each of passive reflectors 6a, 6b reflecting microwaves are provided in waveguides 7, 13 opposing to a discharge region 14 while the passive reflectors 6a, 6h are almost in parallel with each other at an interval equivalent to 1/4 of the wavelength in the microwave guide. At this time, considering the microwaves proceeding in the incident direction out of the waves reflected by the passive reflectors 6a, 6b, the path difference between the reflected waves due to the first passive reflector 6a and the one due to the second passive reflector 6b is 1/2 of the guide wavelength while a return trip is made, and consequently is Shifted by 180 degrees making the reflected waves cancel each other. Resultantly, the returning waves in the incident direction are reduced to minimize the loss in power consumption. Furthermore, the microwaves are irregularly reflected to expand the plasma producing space.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマイクロ波プラズマエツチング等に用いられ、
大口径のプラズマを効率良く発生するマイクロ波プラズ
マ発生装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention is used in microwave plasma etching, etc.
The present invention relates to a microwave plasma generator that efficiently generates large-diameter plasma.

従来の技術 近年、マイクロ波(例えば2.45 GHzにより励起
されたプラズマが、半導体ウェハのプラズマ処理(例え
ばドライエツチング)に使用されつつある。これは、マ
イクロ波放電は、高周波(例えば13、seh&)放電
に比べてプラズマ密度が高く、又、無電極放電であるた
め、高速・低ダメージのプラズマ処理が期待されるから
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, plasmas excited by microwaves (e.g. 2.45 GHz) are being used for plasma processing (e.g. dry etching) of semiconductor wafers. ) This is because the plasma density is higher than that of electric discharge, and since it is an electrodeless discharge, high-speed, low-damage plasma processing is expected.

以下図面を参照しながら、上述した従来のマイクロ波プ
ラズマ発生装置の一例について説明する。
An example of the conventional microwave plasma generator mentioned above will be described below with reference to the drawings.

第6図は従来のマイクロ波プラズマ発生装置の主要構造
を示すものである。第4図に於いて1゜2は各々導波管
であり、マイクロ波を伝達する。
FIG. 6 shows the main structure of a conventional microwave plasma generator. In FIG. 4, 1.degree.2 is a waveguide, which transmits microwaves.

3は導電体で、マイクロ波を透過させると共に放電領域
5の真空を保っている。4は試料である。
Reference numeral 3 denotes a conductor, which transmits microwaves and maintains a vacuum in the discharge region 5. 4 is a sample.

以上のように構成されたマイクロ波プラズマ発生装置に
ついて、以下その動作について説明する。
The operation of the microwave plasma generator configured as described above will be described below.

まず、導波管1を伝搬してきたマイクロ波は、導波管2
に入り、導電体3を透過して放電領域6に伝達される。
First, the microwave that has propagated through the waveguide 1 is transferred to the waveguide 2.
and is transmitted through the conductor 3 to the discharge region 6.

導波管2の管壁はマイクロ波を効率良く反射・散乱させ
るため、導波管1の軸に対し斜めになっている。
The tube wall of the waveguide 2 is oblique to the axis of the waveguide 1 in order to efficiently reflect and scatter microwaves.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、導波管1から放射
されたマイクロ波が、導波管2の管壁で反射・散乱され
る際、導波管1の軸方向に進む反射波が存在するのでマ
イクロ波電力の放電領域への導入効率が悪くなるという
問題点を有していた。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, when the microwaves emitted from the waveguide 1 are reflected and scattered by the wall of the waveguide 2, the axial direction of the waveguide 1 Since there is a reflected wave that propagates to the discharge region, there is a problem in that the efficiency of introducing microwave power into the discharge region becomes poor.

本発明は上記問題点に鑑み、マイクロ波の放電領域への
導入効率を高めるマイクロ波プラズマ発生方法を提供す
るものである。
In view of the above problems, the present invention provides a microwave plasma generation method that increases the efficiency of introducing microwaves into a discharge region.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のマイクロ波プラズ
マ発生装置は、上記導波管内に上記放電領域と対向して
マイクロ波を反射する反射板を少なくとも2枚以上の偶
数枚設け、上記反射板は互いに略平行でかつこれらの間
隔がマイクロ波管、内波長の丁であるという構成を備え
たものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the microwave plasma generator of the present invention includes at least two reflecting plates in the waveguide that face the discharge area and reflect microwaves. An even number of reflecting plates are provided, and the reflecting plates are substantially parallel to each other, and the distance between them is equal to the wavelength within the microwave tube.

作   用 本発明は上記した構成によって反射板によって反射され
た反射波のうち、入射波方向へ進むマイクロ波を考える
と、第1の反射板による反射波と第2の反射板による反
射波では、行路差が往復で管内波長の丁違うため、位相
が180度ずれて、その結果反射波が打ち消しあうとい
うことになる。
Function The present invention has the above-described configuration, and considering the microwaves traveling in the direction of the incident wave among the reflected waves reflected by the reflecting plate, the reflected waves by the first reflecting plate and the reflected waves by the second reflecting plate are as follows. Since the path difference is just different in the tube wavelength during the round trip, the phase shifts by 180 degrees, and as a result, the reflected waves cancel each other out.

従って、入射波方向に戻る波は少なくなり、電力の損失
が小さくなることとなる。
Therefore, there are fewer waves returning in the direction of the incident wave, and power loss is reduced.

実施例 以下本発明の一実施例のマイクロ波プラズマ発生装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。
EXAMPLE Hereinafter, a microwave plasma generator according to an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図及び第2図は本発明の第1の実施例におけるマイ
クロ゛波プラズマ発生装置の導波管内に設けられたマイ
クロ波反射部の構成を示すものでおる。
FIGS. 1 and 2 show the structure of a microwave reflecting section provided within a waveguide of a microwave plasma generator according to a first embodiment of the present invention.

第1図及び第2図において、6a、6bは各々マイクロ
波を反射する物質(例えば電気伝導度の高い金属)で出
来た反射板でおり、マイクロ波入射波方向(第1図にお
いては水平方向)の間隔Pは、マイクロ波管内波長の上
であり、7は導波管、8は導波管上に立てたボルト、9
は反射板ea、ebを外部から動かすための支持体であ
り、支持体9を操作することにより、反射板6a、6b
を互いに平行で保ったまま、傾きを変化せしめるもので
おる。1oはロックナツトであり、支持体9を保持する
。以上のように構成されたマイクロ波ブラズス発生装置
について、以下第1図及び第2図を用いてその動作を説
明する。
In Figures 1 and 2, 6a and 6b are reflecting plates made of a material that reflects microwaves (for example, a metal with high electrical conductivity), and are directed in the direction of the microwave incident wave (horizontal direction in Figure 1). ) is above the wavelength in the microwave tube, 7 is the waveguide, 8 is the bolt erected on the waveguide, 9 is above the wavelength in the microwave tube.
is a support for moving the reflection plates ea and eb from the outside, and by operating the support 9, the reflection plates 6a and 6b are moved.
The inclination is changed while keeping the two parallel to each other. 1o is a lock nut that holds the support body 9. The operation of the microwave brass generator configured as described above will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

第2図は、本発明のマイクロ波プラズマ発生装置の導波
管終端部と放電部を示すものであって。
FIG. 2 shows the waveguide terminal end and discharge section of the microwave plasma generator of the present invention.

11はマイクロ波が透過する誘電体、12は試料であり
、13は導波管、14は真空容器30内の放電領域であ
る。導波管13を伝達してきたマイクロ波は、反射板6
a、6bにより反射・散乱され、誘電体11を透過して
、放電領域14内にプラズマを発生させる。この時、第
1図で示した如く、反射板8a、6bのマイクロ波入射
波方向の間隔Pは、マイクロ波管内波長の7となってい
るため、作用の項で示した如く、マイクロ波入射波方向
への反射波の戻りは、少なくなる。又、支持体9を上下
させると、反射板ea、ebの傾きは変化するが、平行
を保ったままなので、反射板6a、6bの間隔Pは、マ
イクロ波管内波長の7のままである。従って上述したよ
うにマイクロ波の戻りを少なくした状態で、反射板ea
、ebの角度を変化させることが出来る。
11 is a dielectric through which microwaves pass, 12 is a sample, 13 is a waveguide, and 14 is a discharge region within the vacuum container 30. The microwave transmitted through the waveguide 13 passes through the reflection plate 6
The light is reflected and scattered by elements a and 6b, passes through the dielectric 11, and generates plasma in the discharge region 14. At this time, as shown in FIG. 1, the interval P between the reflection plates 8a and 6b in the direction of the microwave incident wave is 7, which is the wavelength within the microwave tube. The amount of reflected waves returning in the wave direction is reduced. Furthermore, when the support body 9 is moved up and down, the inclinations of the reflectors ea and eb change, but they remain parallel, so the distance P between the reflectors 6a and 6b remains at 7, which is the wavelength within the microwave tube. Therefore, as mentioned above, with the microwave return reduced, the reflector ea
, eb angle can be changed.

以上のように本実施例によれば、マイクロ波の反射板6
a、6bを管内波長の7だけ離して2枚設け、父上記反
射板が、平行を保ったtま動くようにしたことにより、
マイクロ波供給電力の損失を小さくした上で、マイクロ
波を反射散乱することができる。この結果、発生するプ
ラズマの面積を大きくすることができる。
As described above, according to this embodiment, the microwave reflector 6
By installing two panels a and 6b separated by 7, which is the wavelength within the tube, and allowing the reflectors above to move a distance t while maintaining parallelism,
Microwaves can be reflected and scattered while reducing the loss of microwave supplied power. As a result, the area of generated plasma can be increased.

以下本拠明の第2の実施例について図面を参照しながら
説明する。
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第3図は本発明の第2の実施例を示すマイクロ波プラズ
マ発生装置のマイクロ波反射部の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a microwave reflecting section of a microwave plasma generator showing a second embodiment of the present invention.

同図において、15a、15b、15c。In the same figure, 15a, 15b, 15c.

15dは、マイクロ波反射板であり、基本構成は第1図
の構成と同様なものである。
15d is a microwave reflector whose basic configuration is the same as that shown in FIG.

第1図の構成と異なるのは、駆動ベルト17゜18とプ
ーリー19a、19b、19cと駆動モータ20を上記
反射板15a〜15dを同じ回転速度で回転させるよう
に設けた点である。
The difference from the configuration shown in FIG. 1 is that a drive belt 17.degree. 18, pulleys 19a, 19b, 19c, and a drive motor 20 are provided to rotate the reflecting plates 15a to 15d at the same rotational speed.

上記のように構成されたマイクロ波プラズマ発生装置に
ついて以下その動作を説明する。
The operation of the microwave plasma generator configured as described above will be described below.

初めに反射板15aと15c及び16bと15dをそれ
ぞれ平行にした状態で、駆動ベル)17,113゜プー
リー19a 、1 sb 、19c、 モータ20を使
って反射板16a〜16dを同調回転させると、それぞ
れの反射板は平行を保ちながら回転することができる。
First, with the reflectors 15a and 15c and 16b and 15d parallel to each other, when the reflectors 16a to 16d are synchronously rotated using the drive bell (17, 113° pulleys 19a, 1sb, 19c, and motor 20), Each reflector can be rotated while remaining parallel.

従って、マイクロ波電力の損失を少なくした上で、反射
部に回転機構を付加することができる。
Therefore, a rotating mechanism can be added to the reflecting section while reducing the loss of microwave power.

以上のように駆動ベル)17,18とプーリー19a 
、19b、19cとモータ2oを反射板を同じ回転速度
で回転するように設けることにより反射部に回転機構を
導入することができ、マイクロ波の反射・散乱をより一
層均−にすることができる。
As described above, drive bell) 17, 18 and pulley 19a
, 19b, 19c and the motor 2o so that the reflector rotates at the same rotation speed, a rotation mechanism can be introduced to the reflector, and the reflection and scattering of microwaves can be made even more uniform. .

なお、本発明の実施例において反射板は平行としたが例
えば、第4図、第6図に示すように、反射板21 a 
、21 b、22a 、22bを曲面にして、マイクロ
波の反射・散乱の効果を平板の場合と変えても、マイク
ロ波電力の損失を少なくする効果は保たれる。
In the embodiment of the present invention, the reflecting plates are parallel, but for example, as shown in FIGS. 4 and 6, the reflecting plates 21 a
, 21b, 22a, and 22b are made into curved surfaces to change the microwave reflection/scattering effect from that of flat plates, the effect of reducing microwave power loss can be maintained.

発明の効果 以上のように本発明は、導波管内に反射板を少なくとも
2枚以上の偶数枚設け、これらを略平行でかつこれらの
間隔がマイクロ波管内波長の土であるように構成するこ
とにより、マイクロ波供給電力の損失を小さくした上で
、マイクロ波を反射・散乱させ、大面積のプラズマを得
ることができる。
Effects of the Invention As described above, the present invention provides at least two or more even number of reflecting plates in a waveguide, and configures them so that they are substantially parallel and the distance between them is equal to the wavelength within the microwave tube. As a result, it is possible to reduce the loss of microwave supply power, reflect and scatter microwaves, and obtain plasma over a large area.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例におけるマイクロ波プラ
ズマ発生装置のマイクロ波反射部の構成を示す断面図、
第2図はその全体を示す断面図、第3図は本発明の第2
の実施例におけるマイク口板プラズマ発生装置のプラズ
マ発生部を示す断面図、第4図及び第6図はマイクロ波
反射部の変形態様を示す断面図、第6図は従来のマイク
ロ波プラズマ発生装置を示す断面図である。 6a、8b・・・・・・反射板、了、13・・・・・・
導波管、14・・・・・・放電領域、15 a 、 1
 sb 、15C,15d・・・・・・反射板、21 
a 、21 b 、22a 、22b ・−・・−・反
射板。 3Q・・・・・・真空容器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名9−
 ス箱iも ++−1ンノ5シを 第4図 2h、2fb−々肘状 ■ 第5図      2ム、22b−J計仄第6図   
  2
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a microwave reflection section of a microwave plasma generator according to a first embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a cross-sectional view showing the entire structure, and Fig. 3 is a cross-sectional view showing the second embodiment of the present invention.
FIG. 4 and FIG. 6 are cross-sectional views showing a modified form of the microwave reflecting section, and FIG. 6 is a conventional microwave plasma generating device. FIG. 6a, 8b...Reflector, end, 13...
Waveguide, 14... Discharge area, 15 a, 1
sb, 15C, 15d...Reflector, 21
a, 21 b, 22a, 22b --- Reflector. 3Q...Vacuum container. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person9-
Fig. 4 2h, 2fb - elbow shape ■ Fig. 5 2mu, 22b - J total Fig. 6
2

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)マイクロ波を伝達する導波管と、上記導波管に接
続された真空容器と上記真空容器内に形成された放電領
域よりなるマイクロ波プラズマ発生装置において、上記
導波管内に上記放電領域と対向して、マイクロ波を反射
する反射板を少なくとも2枚以上の偶数枚設け、上記反
射板は互いに略平行で、かつこれらの間隔がマイクロ波
管内波長の1/4であることを特徴とするマイクロ波プ
ラズマ発生装置。
(1) In a microwave plasma generation device comprising a waveguide for transmitting microwaves, a vacuum container connected to the waveguide, and a discharge region formed in the vacuum container, the discharge is caused in the waveguide. At least two or more even number of reflecting plates that reflect microwaves are provided facing the area, and the reflecting plates are substantially parallel to each other, and the interval between them is 1/4 of the microwave wavelength in the tube. Microwave plasma generator.
(2)反射板は、角度調節が可能であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のマイクロ波プラズマ発生
装置。
(2) The microwave plasma generation device according to claim 1, wherein the reflection plate is adjustable in angle.
(3)反射板は、プラズマ発生中に導波管に対してなす
角が変化するように駆動されることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のマイクロ波プラズマ発生装置。
(3) The microwave plasma generation device according to claim 1, wherein the reflection plate is driven so that the angle formed with respect to the waveguide changes during plasma generation.
JP14871886A 1986-06-25 1986-06-25 Microwave plasma generating device Pending JPS635524A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02138735A (en) * 1988-07-08 1990-05-28 Hitachi Ltd Plasma treating device and its method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02138735A (en) * 1988-07-08 1990-05-28 Hitachi Ltd Plasma treating device and its method

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