JPH01307226A - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents

Semiconductor manufacturing equipment

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JPH01307226A
JPH01307226A JP13902088A JP13902088A JPH01307226A JP H01307226 A JPH01307226 A JP H01307226A JP 13902088 A JP13902088 A JP 13902088A JP 13902088 A JP13902088 A JP 13902088A JP H01307226 A JPH01307226 A JP H01307226A
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JP
Japan
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plasma
ion
chamber
sample
discharge
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Pending
Application number
JP13902088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruo Shibano
芝野 照夫
Moriaki Akazawa
赤澤 守昭
Kenji Kawai
健治 川井
Nobuo Fujiwara
伸夫 藤原
Toshiaki Ogawa
小川 敏明
Hiroyuki Morita
博之 森田
Tomoaki Ishida
智章 石田
Kyusaku Nishioka
西岡 久作
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To lead out ion saturation current with high efficiency, and enable the high speed etching with little damage by applying high frequency to an ion leading out electrode. CONSTITUTION:Plasma is generated and high frequency is applied to an ion leading out electrode 10, by a high frequency power supply 15. The electric potential of the ion leading-out electrode 10 is kept always lower than or equal to that of a plasma chamber 1, by ion and electron in the entering plasma. An intense electric field region called an ion sheath connecting the above electric potential and plasma electric potential is generated in the vicinity of the ion leading-out electrode 10. Ion is accelerated in the vertical direction with respect to the ion leading-out electrode 10, by the ion sheath. A part of the accelerated ion enters into a sample chamber 7, after passing through holes of the mesh-type ion leading-out electrode 10 and turning into a shower state. Thereby, the high speed etching with little damage or the forming of a thin film is enabled.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高周波放電、電子サイクロトロン共鳴等を用
いて半導体基板などの試料のエツチング等、半導体プロ
セスのエツチング工程あるいは薄膜形成工程を行うエツ
チング装置、イオンシャワ装置、あるいはプラズマ反応
装置等の半導体製造装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to an etching apparatus that performs an etching process or a thin film forming process in a semiconductor process, such as etching a sample such as a semiconductor substrate, using high frequency discharge, electron cyclotron resonance, etc. , ion shower equipment, plasma reaction equipment, and other semiconductor manufacturing equipment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図は従来のイオンシャワ装置、例えば熱電子陰極を
用いてプラズマを発生させるイオンシャワ装置の構成を
示す。まずプラズマの発生機構は、ガス導入管5よりプ
ラズマ室1内に流入したガスが、加熱用電源3により加
熱された熱電子陰極2と、放電用電源4により熱電子陰
極2より高電位に−かれたプラズマ室1壁面との間に直
流放電が生じることによって、プラズマとなるというも
のである。プラズマ室1の外周には放電効率を高めるた
めの磁気コイル6が周設されている0次にプラズマ室1
内に発生したプラズマをメツシュ状のイオン引出し電極
8.9に通してシャワ状のイオンビームを形成する。こ
のイオンシャワをプラズマ室1に隣接して設けた試料室
7に導き、試料台12上に載置された試料13に適度に
イオン照射し、エツチングあるいは薄膜形成をおこなう
、ただしプラズマ室1および試料室7は適当な低圧力を
保持するよう排気口11より排気を行っている。
FIG. 5 shows the configuration of a conventional ion shower device, for example, an ion shower device that generates plasma using a thermionic cathode. First, the plasma generation mechanism is such that gas flows into the plasma chamber 1 from the gas introduction pipe 5, and the thermionic cathode 2 is heated by the heating power source 3, and the thermionic cathode 2 is raised to a higher potential by the discharge power source 4. A direct current discharge is generated between the exposed wall surface of the plasma chamber 1 and a plasma is generated. A zero-order plasma chamber 1 is provided with a magnetic coil 6 around the outer periphery of the plasma chamber 1 to increase discharge efficiency.
The plasma generated inside is passed through a mesh-like ion extraction electrode 8.9 to form a shower-like ion beam. This ion shower is led to a sample chamber 7 provided adjacent to the plasma chamber 1, and a sample 13 placed on a sample stage 12 is irradiated with ions to an appropriate degree to perform etching or thin film formation. The chamber 7 is evacuated through an exhaust port 11 to maintain an appropriately low pressure.

第6図は従来の電子サイクロトロン共鳴を利用した高周
波放電によるエツチング加工装置を示す。
FIG. 6 shows a conventional etching apparatus using high frequency discharge using electron cyclotron resonance.

真空排気口25より真空排気された放電室21にガス導
入口22よりガスが導入され、゛ある低圧力下に保持さ
れる。そこへマイクロ波導入口23より石英板24を介
してマイクロ波を導入する。
Gas is introduced from the gas introduction port 22 into the discharge chamber 21 which has been evacuated from the vacuum exhaust port 25, and is maintained under a certain low pressure. Microwaves are introduced therein from the microwave inlet 23 through the quartz plate 24.

このマイクロ波と磁場発生用コイル26により生じた磁
場により、電子サイクロトロン共鳴を利用した放電プラ
ズマ28が生じる。この放電プラズマ中では、ガス導入
口22より導入されたガスが分解し、イオンと電子が生
じる。このイオンが試料27に入射し、エツチング加工
あるいは薄膜形成がなされる。
The microwave and the magnetic field generated by the magnetic field generating coil 26 generate discharge plasma 28 using electron cyclotron resonance. In this discharge plasma, the gas introduced through the gas inlet 22 is decomposed to generate ions and electrons. These ions are incident on the sample 27, and etching processing or thin film formation is performed.

第7図は従来の電子サイクロトロン共鳴を利用したプラ
ズマ反応装置を示す断面図であり、図において、31は
プラズマ発生室、32は磁気コイル、33はガス導入口
、34は排気口、35はマイクロ波導入口、36は反応
室、37は試料保持台、38は試料である。
FIG. 7 is a sectional view showing a conventional plasma reaction device using electron cyclotron resonance. In the figure, 31 is a plasma generation chamber, 32 is a magnetic coil, 33 is a gas inlet, 34 is an exhaust port, and 35 is a micro A wave inlet, 36 a reaction chamber, 37 a sample holding stand, and 38 a sample.

プラズマ発生室31は磁気コイル32を周囲に備えてお
り、このプラズマ発生室31内にガス導入口33より反
応性ガスを導入し、一方排気口34より排気を行い、プ
ラズマ発生室31内を所定のガス圧力に保つ、マイクロ
波導入口35より2゜45CI(zのマイクロ波を導入
し、さらにこのマイクロ波との相互作用によって電子サ
イクロトロン共鳴(以下ECRと略す)を起こすことの
できる磁界を磁気コイル2により発生させると、プラズ
マ発生室31内においてらせん運動をする電子の衝突に
より高密度なガスプラズマを発生させることができる。
The plasma generation chamber 31 is equipped with a magnetic coil 32 around the plasma generation chamber 31, and a reactive gas is introduced into the plasma generation chamber 31 through a gas introduction port 33, while exhaust is performed through an exhaust port 34, so that the inside of the plasma generation chamber 31 is maintained at a predetermined level. A microwave of 2°45 CI (z) is introduced from the microwave inlet 35, and a magnetic field that can cause electron cyclotron resonance (hereinafter abbreviated as ECR) by interaction with the microwave is applied to the magnetic coil. 2, high-density gas plasma can be generated by collision of spirally moving electrons in the plasma generation chamber 31.

このプラズマ発生室31で発生したガスプラズマは磁力
線に沿って輸送され、反応室36に導かれる。そして反
応室3・6内に設置された試料保持台37上の試料38
の表面に薄膜を形成するか、もしくは試料38の表面を
エツチングする。
The gas plasma generated in the plasma generation chamber 31 is transported along magnetic lines of force and guided to the reaction chamber 36. The sample 38 on the sample holding stand 37 installed in the reaction chambers 3 and 6
A thin film is formed on the surface of the sample 38, or the surface of the sample 38 is etched.

【発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

第5図に示す従来のイオンシャワ装置においては、イオ
ンをプラズマ室1から試料室7へ引出すために、プラズ
マ室と同電位に設定されたイオン引出し電極8と試料室
7と同電位に設定されたイオン引出し電極lOに100
0〜2000Vの直流電圧を印加している。このような
高電圧下で加速されたイオンは大きな運動エネルギーを
持ち、試料13面に達した時エツチング表面の結晶性に
損傷を与えて欠陥層を形成するので、試料のエツチング
装置としての性能を著しく劣下させる。また、薄膜形成
装置として用いる場合も安定な膜厚の膜の形成が困難と
なる。
In the conventional ion shower device shown in FIG. 5, in order to extract ions from the plasma chamber 1 to the sample chamber 7, an ion extraction electrode 8 is set at the same potential as the plasma chamber, and an ion extraction electrode 8 is set at the same potential as the sample chamber 7. The ion extraction electrode 100
A DC voltage of 0 to 2000V is applied. Ions accelerated under such high voltage have large kinetic energy, and when they reach the surface of the sample 13, they damage the crystallinity of the etching surface and form a defective layer, which impairs the performance of the sample etching device. significantly degrade. Furthermore, when used as a thin film forming apparatus, it is difficult to form a film with a stable thickness.

第6図に示す従来型のエツチング装置では放電プラズマ
内の電子が中性のガス分子と衝突し、イオンが生成され
、このイオンによりエツチング(食刻)加工が行われる
。このエツチング加工の速度は生成されるイオンの密度
に依存し、さらにこのイオン密度は放電プラズマ内の電
子の密度に依存する。従ってエツチング加工の速度を高
めるには、放電プラズマ内の電子の密度を高める必要が
ある。しかし、放電プラズマ内の電子は、放電室の内壁
へ拡散していき、そこで消滅する。従って、従来型の装
置では、この放電室の内壁面での電子の消滅により、放
電プラズマ内の電子密度を高めることが困難であった。
In the conventional etching apparatus shown in FIG. 6, electrons in a discharge plasma collide with neutral gas molecules to generate ions, which perform etching. The speed of this etching process depends on the density of the ions produced, which in turn depends on the density of electrons in the discharge plasma. Therefore, in order to increase the etching speed, it is necessary to increase the density of electrons in the discharge plasma. However, the electrons in the discharge plasma diffuse to the inner wall of the discharge chamber and disappear there. Therefore, in conventional devices, it is difficult to increase the electron density in the discharge plasma due to the disappearance of electrons on the inner wall surface of the discharge chamber.

これは装置を薄膜形成装置として用いる場合も同様であ
る。
This also applies when the device is used as a thin film forming device.

また第7図に示す従来のECRプラズマ反応装置は電子
サイクロトロン共鳴加熱のみを行うために電子濃度は充
分に大きいとは言えず、生成した反応性イオンのエネル
ギーが小さく短寿命であり、しかも反応性イオンの濃度
を高めることができなかった。これは、エツチング速度
あるいは成膜速度を向上させるうえで障害であった。
Furthermore, since the conventional ECR plasma reactor shown in Figure 7 performs only electron cyclotron resonance heating, the electron concentration cannot be said to be sufficiently large, and the generated reactive ions have low energy and short lifespan. It was not possible to increase the concentration of ions. This was an obstacle to improving the etching rate or film formation rate.

この発明は上記のような第5図の従来装置の問題点を解
消するためになされたもので、イオンビームのエネルギ
ーが大きすぎることなく、試料室でダメージの少ないエ
ツチングあるいは薄膜形成を行うことのできる半導体製
造装置を提供することを目的とする。
This invention was made in order to solve the problems of the conventional device shown in FIG. The purpose is to provide semiconductor manufacturing equipment that can.

またこの発明は上記のような第6図の従来装置の問題点
を解消するためになされたもので、放電プラズマ内の電
子密度を高めることにより、高いエツチング加工速度あ
るいは成膜速度を得ることのできる半導体製造装置を得
ることを目的とする。
This invention was made in order to solve the problems of the conventional apparatus shown in FIG. The purpose is to obtain semiconductor manufacturing equipment that can

またこの発明は上記のような第7図の従来装置の問題点
を解消するためになされたもので、電子濃度を高めるこ
とによって、ブチズマ反応の反応速度を向上できる半導
体製造装置を得ることを目的とする。
This invention was made in order to solve the problems of the conventional device shown in FIG. 7 as described above, and its purpose is to obtain a semiconductor manufacturing device that can improve the reaction rate of the Butisma reaction by increasing the electron concentration. shall be.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係る半導体製造装置は、プラズマ室、試料室
の双方から絶縁された一枚のメツシュ状等のイオン引出
し電極に高周波を印加し、その近傍に自然に生ずるイオ
ンシースによりイオンを加速し、メツシュの孔を通して
試料室に導くようにしたものである。
The semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention applies a high frequency to a single mesh-like ion extraction electrode insulated from both a plasma chamber and a sample chamber, accelerates ions using an ion sheath that naturally occurs near the ion extraction electrode, and It is designed to lead to the sample chamber through the mesh hole.

またこの発明に係る半導体製造装置は、放電室の内壁の
材質をイオン入射による二次電子放出の効率が高いもの
とし、この放電室の内壁からの電子放出により放電プラ
ズマ内の電子密度を高め、エツチング加工速度、薄膜形
成速度を高めるようにしたものである。
Further, in the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, the material of the inner wall of the discharge chamber is made of a material having high efficiency in emitting secondary electrons due to ion injection, and the electron density in the discharge plasma is increased by electron emission from the inner wall of the discharge chamber. This is designed to increase the etching processing speed and thin film formation speed.

またこの発明に係る半導体製造装置は電子サイクロトロ
ン共鳴加熱に加えて光もしくはX線等のエネルギー線を
プラズマ発生室の壁に照射することにより、光電子を発
生させ、電子濃度を高めるようにしたものである。
In addition to electron cyclotron resonance heating, the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention generates photoelectrons and increases the electron concentration by irradiating the walls of the plasma generation chamber with energy rays such as light or X-rays. be.

〔作用〕[Effect]

この発明にかかるイオンシャワ装置においては、イオン
引出し電極に高周波を印加し、その近傍に自然に生ずる
イオンシースによりイオンを加速するようにしたので、
低エネルギーのイオンを高効率で試料室に導(ことがで
きる。
In the ion shower device according to the present invention, a high frequency is applied to the ion extraction electrode, and ions are accelerated by the ion sheath that naturally occurs near the ion extraction electrode.
Low-energy ions can be guided into the sample chamber with high efficiency.

またこの発明にかかる半導体製造装置においては、放電
室の内壁面をイオン入射による二次電子放出の効率が高
い材質にしたので、放電プラズマ内より放電室の内壁へ
入射するイオンにより、壁面より電子が放電プラズマ内
へ放出される。これにより、放電プラズマ内の電子密度
は、従来の装置より高められ、この電子の高密度化によ
り放電プラズマ内のイオン密度が高くなり、その結果、
エツチング加工速度、薄膜形成速度が増大する。
In addition, in the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, since the inner wall surface of the discharge chamber is made of a material with high efficiency in emitting secondary electrons due to ion incidence, the ions incident on the inner wall of the discharge chamber from within the discharge plasma cause electrons to flow from the wall surface. is emitted into the discharge plasma. As a result, the electron density in the discharge plasma is increased compared to conventional devices, and this high density of electrons increases the ion density in the discharge plasma, and as a result,
Etching processing speed and thin film formation speed increase.

またこの発明にかかるプラズマ反応装置においては、光
照射によって光電子が発生し、電子濃度を高めるため、
反応性粒子との衝突回数が増加し、高濃度化するため反
応速度が向上する。
In addition, in the plasma reaction device according to the present invention, photoelectrons are generated by light irradiation and the electron concentration is increased.
The number of collisions with reactive particles increases and the concentration increases, which improves the reaction rate.

〔実施例〕〔Example〕

以下この発明の実施例を図について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の第1の実施例によるイオンシャワ装
置を示す。この第1図において前記第5図と同一符号は
同一または相当部分を示し、この実施例ではイオン引出
し電極10は1枚のみであり、プラズマ室1、試料室7
と絶縁されていると同時に高周波電源15とブロッキン
グコンデンサー14を挟んで接続されている。高周波電
源15のもう一方の端子はプラズマ室1と接続されてい
ると同時に直流電源19に接続されている。
FIG. 1 shows an ion shower apparatus according to a first embodiment of the present invention. In this FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG.
It is insulated from the high frequency power source 15 and connected to the blocking capacitor 14 with the blocking capacitor 14 in between. The other terminal of the high frequency power source 15 is connected to the plasma chamber 1 and at the same time to the DC power source 19.

次に動作について説明する。前記第5図の従来例と同様
の動作によりプラズマを発生させ、高周波電源15によ
りイオン引出し電極10に高周波を印加することにより
、イオン引出し電極1oは常にイオン引出し電極10に
入射するプラズマ中のイオン、電子により、プラズマ室
1より低い電位に保たれ、この電位とプラズマ電位とを
結んで、イオンシースと呼ばれる強電界領域がイオン引
出し電極10の近傍につくられ、イオンがこのイオンシ
ースでイオン引出し電極10に対して垂直方向に加速さ
れる。この加速されたイオンの一部はメツシュ状イオン
引出し電極10の穴を通して、試料室7にシャワー状と
なり入射する。またプラズマ室lと試料室7との間に直
流電源19を入れ、プラズマ室1の電位を高(すること
によりイオンの試料室7への入射効率を高めるようにし
ており、この直流電源19の電圧を変化させることによ
り、実質的なイオン電流密度を制御することができる。
Next, the operation will be explained. Plasma is generated by the same operation as in the conventional example shown in FIG. By connecting this potential and the plasma potential, a strong electric field region called an ion sheath is created near the ion extraction electrode 10, and ions are extracted by the ion sheath. It is accelerated in a direction perpendicular to the electrode 10. Some of these accelerated ions pass through the holes of the mesh-like ion extraction electrode 10 and enter the sample chamber 7 in the form of a shower. In addition, a DC power supply 19 is inserted between the plasma chamber 1 and the sample chamber 7, and the potential of the plasma chamber 1 is raised (by which the efficiency of ion incidence into the sample chamber 7 is increased). By varying the voltage, the actual ion current density can be controlled.

また高周波電源15の出力を変化させることによりイオ
ンシースで加速されるイオンの運動エネルギーを制御す
ることができる。
Furthermore, by changing the output of the high frequency power source 15, the kinetic energy of the ions accelerated by the ion sheath can be controlled.

なお、上記実施例では、プラズマ室でのプラズマ発生法
として、熱電子陰極を用いたものを示したが、この発明
のイオンシャワ装置ではプラズマ発生法はどんなもので
もよ(、例えば電子サイクロトロン共鳴を利用してイオ
ンを発生させるta+y合をこの発明の第2の実施例と
して第2図に示す。
In the above embodiment, a thermionic cathode was used as the plasma generation method in the plasma chamber, but the ion shower apparatus of the present invention may use any plasma generation method (e.g., electron cyclotron resonance). FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention in which the ta+y combination is utilized to generate ions.

この第2図において前記第1図と同一符号は同一または
相当部分を示し、プラズマ室1はマイクロ波空胴共振器
の条件を満たし、マイクロ波導入用矩形導波管16とは
マイクロ波導入用窓17を挟んで接続されている。また
プラズマ室1の外周には電子サイクロトロン共鳴を引き
起こすのに必要な磁場を発生させるためのサイクロトロ
ン共鳴用磁気コイル18を有する0以上の構成により電
子サイクロトロン共鳴により発生したプラズマ中のイオ
ンを高周波の印加されたイオン引出し電極10より試料
室7にシャワ状に引き込むものである。
In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. They are connected with a window 17 in between. Furthermore, the outer periphery of the plasma chamber 1 is provided with a magnetic coil 18 for cyclotron resonance for generating a magnetic field necessary to cause electron cyclotron resonance, and a high frequency wave is applied to ions in the plasma generated by electron cyclotron resonance using a configuration of 0 or more. The ions are drawn into the sample chamber 7 from the extracted ion extraction electrode 10 in a shower-like manner.

第3図は本発明の第3の実施例によるエツチング装置を
示し、図において第6図と同一符号は同一部分を示し、
29は放電室21の内壁に設けられた放電プラズマから
のイオン入射により二次電子を放出し易い材質である。
FIG. 3 shows an etching apparatus according to a third embodiment of the present invention, in which the same reference numerals as in FIG. 6 indicate the same parts;
Reference numeral 29 is a material that easily emits secondary electrons when ions are incident from the discharge plasma provided on the inner wall of the discharge chamber 21 .

この第3の実施例では放電プラズマ内より放電室の内壁
29へ入射するイオンにより壁面29より電子が放電内
へ放出される。これにより放電プラズマ内の電子密度は
従来の装置より高められ、この電子の高密度化により放
電プラズマ内のイオン密度が高くなり、その結果エツチ
ング加工速度が増大する。
In this third embodiment, electrons are emitted from the wall surface 29 into the discharge by ions incident on the inner wall 29 of the discharge chamber from within the discharge plasma. As a result, the electron density within the discharge plasma is increased compared to conventional apparatuses, and this increased electron density increases the ion density within the discharge plasma, resulting in an increased etching speed.

第4図はこの発明の第4の実施例による半導体製造装置
を示す0図において、31〜38は第7図と同一部分を
示す、39はプラズマ発生室の壁に光を照射するための
光照射口である。
FIG. 4 shows a semiconductor manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, in which 31 to 38 indicate the same parts as in FIG. 7, and 39 is a light beam for irradiating the wall of the plasma generation chamber This is the irradiation port.

次に動作について説明する。プラズマ発生室31及び反
応室36の内部を充分に排気した後、ガス導入口33か
ら反応性ガスを導入し、所定のガス圧力に保つ、マイク
ロ波導入口35より2.45GHzのマイクロ波を導入
し、磁気コイル32によってプラズマ発生室31内に8
750aussの磁束密度を形成させ、電子サイクロト
ロン共鳴を起こす、このため、プラズマ発生室31内で
電子衝撃による中性粒子の電離が起こり、プラズマが発
生する。プラズマ中では電子の衝突により反応性イオン
が生成・消滅を繰り返しているが、光照射口39からプ
ラズマ発生室31の壁に光を照射することにより、光電
子が発生するため、電子濃度が高まり、このため電子衝
突によるガスの電離確率が高まり、それだけ反応性イオ
ンが高濃度化する。したがって、従来のECRプラズマ
反応装置よりも反応を高速化することができ、処理能力
を向上できる。
Next, the operation will be explained. After sufficiently exhausting the inside of the plasma generation chamber 31 and the reaction chamber 36, a reactive gas is introduced from the gas introduction port 33, and a predetermined gas pressure is maintained, and a 2.45 GHz microwave is introduced from the microwave introduction port 35. , 8 inside the plasma generation chamber 31 by the magnetic coil 32.
A magnetic flux density of 750auss is formed, causing electron cyclotron resonance. Therefore, neutral particles are ionized by electron impact in the plasma generation chamber 31, and plasma is generated. In the plasma, reactive ions are repeatedly generated and annihilated due to collisions of electrons, but by irradiating the wall of the plasma generation chamber 31 with light from the light irradiation port 39, photoelectrons are generated, which increases the electron concentration. Therefore, the probability of gas ionization due to electron collision increases, and the concentration of reactive ions increases accordingly. Therefore, the reaction can be made faster than the conventional ECR plasma reactor, and the throughput can be improved.

なお上記第3.第4の実施例ではプラズマを発生させる
方法として電子サイクロトロン共鳴放電を用いたが、こ
れはその他、マグネトロン放電、熱電子励起型放電、磁
場と電界を同じ方向にがけて行うP I G (Pen
ning Ionization Gauge)型放電
等を用いてもよいものである。また上記第4の実施例で
はプラズマ発生室内に米を照射する場合を説明したが、
照射するエネルギー線としては紫外線もしくはX線を用
いてもよい。
Note that the above 3. In the fourth embodiment, electron cyclotron resonance discharge was used as a method for generating plasma, but this is also applicable to magnetron discharge, thermionic-excited discharge, and PIG (Pen
ning ionization gauge) type discharge or the like may be used. Furthermore, in the fourth embodiment described above, the case where rice is irradiated inside the plasma generation chamber is explained.
Ultraviolet rays or X-rays may be used as the energy rays to be irradiated.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明によれば、イオン引出し電極に高
周波を印加するようにしので、直流電圧を印加した場合
より高効率でイオン飽和電流を引き出すことができ、同
じイオン電流密度を得るのに高周波を用いた場合はイオ
ンの運動エネルギーを小さく抑えることができるため、
半導体基板などをエツチングする場合には、ダメージの
少ない高速のエツチングが可能になり、また安定な膜圧
の薄膜形成ができる効果がある。
As described above, according to the present invention, since a high frequency is applied to the ion extraction electrode, the ion saturation current can be extracted with higher efficiency than when applying a DC voltage. When using , the kinetic energy of the ions can be kept small, so
When etching a semiconductor substrate, etc., it is possible to perform high-speed etching with little damage, and it is also effective in forming a thin film with a stable film thickness.

またこの発明によれば、放電室の内壁をイオン入射によ
る二次電子放出の効率の高い材質により形成したので、
従来の装置に比べて高いエツチング加工速度、薄膜形成
速度が得られる効果がある。
Further, according to the present invention, the inner wall of the discharge chamber is formed of a material that is highly efficient in emitting secondary electrons due to ion incidence.
This has the effect of achieving higher etching processing speeds and thin film formation speeds than conventional equipment.

またこの発明によれば、電子サイクロトロン共鳴加熱等
の電子加熱に加え、光照射によって光電子を発生させて
電子濃度を高め、反応性イオンの濃度を高めることが出
来るようにしたため、試料との反応を高速にし、処理能
力を高められる効果がある。
Furthermore, according to the present invention, in addition to electronic heating such as electron cyclotron resonance heating, photoelectrons are generated by light irradiation to increase the electron concentration and the concentration of reactive ions can be increased, thereby reducing the reaction with the sample. It has the effect of increasing speed and processing capacity.

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

第1図はこの発明の第1の実施例によるイオンシャワ装
置を示す概要構成図、第2図はこの発明の第2の実施例
によるイオンシャワー装置の概要構成図、第3図はこの
発明の第3の実施例による電子サイクロトロン共鳴を用
いた高周波放電によるエツチング加工装置を示す図、第
4図はこの発明の第4の実施例によるプラズマ反応装置
を示す概要構成図、第5図は従来例によるイオンシャワ
装置を示す図、第6図は従来の電子サイクロトロン共鳴
を用いた高周波放電によるエツチング加工装置を示す図
、第7図は従来例によるプラズマ反応装置を示す図であ
る。 図において、1はプラズマ室、2は熱電子陰極、3は熱
電子陰極加熱用電源、4は直流放電用電源、5はガス導
入管、6は磁気コイル、7は試料室、8.9.10はイ
オン引出し電極、11は排気口、12は試料台、13は
試料、14はブロッキングコンデンサー、15は高周波
電源、16はマイクロ波導入用矩形導波管、17はマイ
クロ波導入用窓、18はサイクロトロン共鳴用磁気コイ
ル、19は直流電源、21は放電室、22はガス導入口
、23はマイクロ波導入口、24は石英板、25は排気
口、26は磁場発生コイル、27は被加工試料、28は
放電プラズマ、29はイオン入射による二次電子放出効
率の高い材質、31はプラズマ発生室、32は磁気コイ
ル、33はガス導入口、34は排気口、35はマイクロ
波導入口、36は反応室、37は試料保持台、38は試
料、39は光照射口である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an ion shower device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic block diagram showing an ion shower device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a plasma reactor according to the fourth embodiment of the present invention; FIG. 5 is a conventional example. FIG. 6 is a diagram showing a conventional etching device using high-frequency discharge using electron cyclotron resonance, and FIG. 7 is a diagram showing a conventional plasma reaction device. In the figure, 1 is a plasma chamber, 2 is a thermionic cathode, 3 is a power source for heating the thermionic cathode, 4 is a power source for DC discharge, 5 is a gas introduction tube, 6 is a magnetic coil, 7 is a sample chamber, 8.9. 10 is an ion extraction electrode, 11 is an exhaust port, 12 is a sample stage, 13 is a sample, 14 is a blocking capacitor, 15 is a high frequency power source, 16 is a rectangular waveguide for microwave introduction, 17 is a window for microwave introduction, 18 19 is a magnetic coil for cyclotron resonance, 19 is a DC power supply, 21 is a discharge chamber, 22 is a gas inlet, 23 is a microwave inlet, 24 is a quartz plate, 25 is an exhaust port, 26 is a magnetic field generating coil, and 27 is a sample to be processed. , 28 is a discharge plasma, 29 is a material with high efficiency of secondary electron emission by ion injection, 31 is a plasma generation chamber, 32 is a magnetic coil, 33 is a gas inlet, 34 is an exhaust port, 35 is a microwave inlet, 36 is a In the reaction chamber, 37 is a sample holding stand, 38 is a sample, and 39 is a light irradiation port. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)プラズマを発生させてイオンを生成するプラズマ
室と、 該プラズマ室に隣接して設けられ、試料を収納する試料
室と、 上記プラズマ室と試料室との間に設けられ、前記プラズ
マからイオンを引き出しシャワ状イオンビームを上記試
料室内の試料に照射するイオン引出し電極と備え、試料
のエッチングあるいは薄膜形成を行う半導体製造装置に
おいて、 前記イオン引出し電極に高周波電圧を印加するための高
周波電源を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
(1) A plasma chamber that generates plasma to generate ions, a sample chamber that is provided adjacent to the plasma chamber and that stores a sample, and a sample chamber that is provided between the plasma chamber and the sample chamber that is used to remove the plasma from the plasma. In a semiconductor manufacturing apparatus that etches a sample or forms a thin film, it is equipped with an ion extraction electrode that extracts ions and irradiates a shower-like ion beam onto a sample in the sample chamber, and a high-frequency power source is provided for applying a high-frequency voltage to the ion extraction electrode. A semiconductor manufacturing device characterized by:
(2)高周波放電を用いて試料のエッチングあるいは薄
膜形成を行う半導体製造装置において、放電室の内壁は
イオン入射による二次電子放出の効率が高い物質からな
ることを特徴とする半導体製造装置。
(2) A semiconductor manufacturing device that etches a sample or forms a thin film using high-frequency discharge, wherein the inner wall of the discharge chamber is made of a material that is highly efficient in emitting secondary electrons due to ion incidence.
(3)ガスプラズマ中のイオンを活性化して試料のエッ
チングあるいは薄膜形成を行う半導体製造装置において
、 プラズマ発生室内にエネルギー線を照射するエネルギー
線照射手段を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
(3) A semiconductor manufacturing apparatus for etching a sample or forming a thin film by activating ions in a gas plasma, characterized by comprising an energy ray irradiation means for irradiating an energy ray into a plasma generation chamber.
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