JPH0536640A - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents

Semiconductor manufacturing equipment

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JPH0536640A
JPH0536640A JP21634291A JP21634291A JPH0536640A JP H0536640 A JPH0536640 A JP H0536640A JP 21634291 A JP21634291 A JP 21634291A JP 21634291 A JP21634291 A JP 21634291A JP H0536640 A JPH0536640 A JP H0536640A
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plasma
microwave
reaction chamber
waveguide
chamber
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正和 滝
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▼廣▲樹 大寺
Masato Toyoda
正人 豊田
Akihiro Washitani
明宏 鷲谷
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Abstract

PURPOSE:To make plasma density in a plasma reaction chamber uniform, in order to improve the uniformity of etch rate in a wafer surface, in a dry etching equipment and the like. CONSTITUTION:A microwave introducing window 110 of a ring type is installed on the wall periphery of a vacuum chamber 105, and a ring type waveguide 108 is arranged so as to surround said window 110. While travelling in the waveguide 108, microwave is gradually coupled with plasma. Thus the plasma is formed in a plasma reaction chamber 101, and a specimen is etched. Since the microwave can be introduced from the whole periphery of the wall surface of the vacuum chamber 105 toward the central part, intensive discharge is obtained in the peripheral part, and the ununiformity of plasma distribution caused by diffusion of plasma toward the wall of the vacuum chamber 105 can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造装置に関
し、さらに詳しくは、半導体製造工程においてプラズマ
を利用してエッチングするドライエッチング装置、又は
プラズマを利用して成膜するプラズマCVD装置に係る
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to a dry etching apparatus for etching using plasma in a semiconductor manufacturing process or a plasma CVD apparatus for forming a film by using plasma. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は例えば特開昭61−75527号
公報に記載された従来のドライエッチング装置を示す概
略構成図である。図において、1はプラズマを発生させ
るプラズマ発生室、5(5A〜5C)はプラズマ発生室1内の
プラズマからイオンを引出してシャワー状イオンビーム
を形成するイオン引出し電極板、6はシャワー状イオン
ビームを試料(ウエハ基板)8の表面に照射する試料室、
7は試料(ウエハ基板)8を載置する試料台、11はガス導
入口、12は試料室6を真空排気する排気系、13はプラズ
マ発生室1に設けられたマイクロ波導入窓、14はマイク
ロ波導入のための矩形導波管であり図示しないマイクロ
波源に接続されている。15はプラズマ発生室1の外周に
設けられた電子サイクロトロン共鳴を引起こすのに必要
な磁場を発生させるための磁気コイルである。
2. Description of the Related Art FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a conventional dry etching apparatus described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-75527. In the figure, 1 is a plasma generating chamber for generating plasma, 5 (5A to 5C) is an ion extracting electrode plate for extracting ions from the plasma in the plasma generating chamber 1 to form a shower-like ion beam, and 6 is a shower-like ion beam. A sample chamber for irradiating the surface of the sample (wafer substrate) 8 with
7 is a sample table on which a sample (wafer substrate) 8 is mounted, 11 is a gas inlet, 12 is an exhaust system for evacuating the sample chamber 6, 13 is a microwave introducing window provided in the plasma generating chamber 1, and 14 is It is a rectangular waveguide for introducing microwaves and is connected to a microwave source (not shown). Reference numeral 15 is a magnetic coil provided on the outer periphery of the plasma generation chamber 1 for generating a magnetic field necessary for causing electron cyclotron resonance.

【0003】次に、上記ドライエッチング装置の動作に
ついて説明する。まず、プラズマ発生室1と試料室6を
真空排気した後、ガス導入口11からフレオン系や塩素系
の反応性ガスを導入し、所定の圧力に設定して、マイク
ロ波をマイクロ波導入窓13より導入する。マイクロ波の
周波数が2.45GHzの場合、プラズマ発生室1内に電子サ
イクロトロン共鳴を起こすに必要な875ガウスの磁場を
磁気コイル15により生成して、プラズマ発生室1にプラ
ズマを発生させる。発生したプラズマはイオン引出し電
極板5により反応種を制御して後、シャワー状イオンビ
ームとして試料室6に輸送され、試料(ウエハ基板)8の
エッチングが行なわれる。
Next, the operation of the dry etching apparatus will be described. First, the plasma generation chamber 1 and the sample chamber 6 are evacuated, then a Freon-based or chlorine-based reactive gas is introduced from the gas introduction port 11 and set to a predetermined pressure, and a microwave is introduced into the microwave introduction window 13 Introduce more. When the frequency of the microwave is 2.45 GHz, the magnetic coil 15 generates a magnetic field of 875 Gauss necessary for causing electron cyclotron resonance in the plasma generation chamber 1 to generate plasma in the plasma generation chamber 1. After controlling the reactive species by the ion extraction electrode plate 5, the generated plasma is transported to the sample chamber 6 as a shower-like ion beam, and the sample (wafer substrate) 8 is etched.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のドライエッチン
グ装置は以上のように構成されており、プラズマ発生室
1内で生成されるプラズマのうち、何割かはプラズマ発
生室1の側壁面への拡散により消滅する。そのためプラ
ズマ発生室1の中央部に比べて周辺部のプラズマ密度が
低い分布になる。また、プラズマ反応室1に注入される
マイクロ波のエネルギー分布も、プラズマ発生室1の内
径に対してマイクロ波導入窓13が小さいことから、マイ
クロ波導入窓近傍、すなわちプラズマ反応室の中心部で
強くなりプラズマ密度分布が不均一になる要因となって
いる。即ち、プラズマ発生室1の径方向のプラズマ密度
は、中央部で高く、周辺部で低い不均一な分布になる。
このプラズマ発生室1の内径方向のプラズマ密度不均一
性は、試料8面上に輸送される反応種の密度分布に反映
されるため、試料8面内のエッチング速度が不均一にな
る問題が生じる。
The conventional dry etching apparatus is configured as described above, and some of the plasma generated in the plasma generation chamber 1 is diffused to the side wall surface of the plasma generation chamber 1. Disappear by. Therefore, the plasma density in the peripheral portion is lower than that in the central portion of the plasma generating chamber 1. The energy distribution of the microwaves injected into the plasma reaction chamber 1 is also close to the microwave introduction window, that is, in the center of the plasma reaction chamber because the microwave introduction window 13 is smaller than the inner diameter of the plasma generation chamber 1. It becomes stronger and becomes a factor that makes the plasma density distribution non-uniform. That is, the radial plasma density of the plasma generation chamber 1 is high in the central portion and low in the peripheral portion, resulting in an uneven distribution.
The nonuniformity of the plasma density in the inner diameter direction of the plasma generation chamber 1 is reflected in the density distribution of the reactive species transported on the surface of the sample 8, so that the etching rate in the surface of the sample 8 becomes uneven. .

【0005】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、一様な分布密度のプラズマを
発生させ、均一性の良いエッチング又は成膜処理を施す
半導体製造装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides a semiconductor manufacturing apparatus for generating plasma having a uniform distribution density and performing etching or film forming processing with good uniformity. The purpose is to do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体製
造装置は、プラズマ反応室の周壁にマイクロ波を導入す
るためのマイクロ波導入窓を設け、このマイクロ波導入
窓を囲繞するよう配設された環状の導波管からマイクロ
波導入窓を通してマイクロ波を導入し、更に反応性ガス
を導入して、電子サイクロトロン共鳴によりプラズマを
生成するようにしたものである。また、複数のマイクロ
波発生装置から環状の導波管にマイクロ波を導入できる
構成とした。更に、プラズマ反応室へ導入するマイクロ
波の整合を行なう手段を設けた。
A semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is provided with a microwave introduction window for introducing microwaves on a peripheral wall of a plasma reaction chamber, and is arranged so as to surround the microwave introduction window. The microwave is introduced from the annular waveguide through the microwave introduction window, the reactive gas is further introduced, and plasma is generated by electron cyclotron resonance. Further, the microwave can be introduced from a plurality of microwave generators into the annular waveguide. Further, means for matching the microwaves introduced into the plasma reaction chamber was provided.

【0007】[0007]

【作用】この発明の半導体製造装置においては、プラズ
マ反応室の周壁からマイクロ波が導入できるため、プラ
ズマ反応室内に一様な密度分布のプラズマを形成するこ
とができる。また、複数のマイクロ波発生装置から環状
の導波管にマイクロ波を導入できるので、さらに一様な
密度分布のプラズマを形成することができる。更に、マ
イクロ波整合用手段を設けることにより、マイクロ波と
プラズマの結合を詳細に調整することができる。
In the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, since microwaves can be introduced from the peripheral wall of the plasma reaction chamber, plasma having a uniform density distribution can be formed in the plasma reaction chamber. Further, since microwaves can be introduced into the annular waveguide from a plurality of microwave generators, plasma with a more uniform density distribution can be formed. Further, by providing the microwave matching means, the coupling between the microwave and the plasma can be finely adjusted.

【0008】[0008]

【実施例】実施例1.以下、この発明の一実施例に係る
半導体製造装置を図について説明する。図1は本実施例
を適用したドライエッチング装置の概略断面図であり、
図2は図1のドライエッチング装置の概略外観図を示し
ている。図において、101はプラズマ反応室、102は真空
チャンバ105内を排気する排気口、104は試料台103に載
置された試料(ウエハ基板)、106は磁場発生用のコイ
ル、107はガス導入口である。110は試料104の面と垂直
方向の真空チャンバ105の側壁面に設けた環状のマイク
ロ波導入窓であり、真空チャンバ105とは図示しないO
リング等で真空封止されている。そしてその材質は石
英、アルミナ等のマイクロ波透過材料を用いており、大
きさは真空チャンバ105とほぼ同径である。108は前記環
状のマイクロ波導入窓110を囲繞するように真空チャン
バ105の外周に取り付けられた環状の導波管である。こ
の導波管108は、図示した導波管のE面111(導波管内の
電界に平行な面をE面と呼ぶ)を真空チャンバ105壁の一
部とマイクロ波導入窓110で構成しており、TE10モー
ドのマイクロ波を伝送する。109は環状の導波管108に接
続されたマイクロ波発生装置である。
EXAMPLES Example 1. A semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a dry etching apparatus to which this embodiment is applied.
FIG. 2 shows a schematic external view of the dry etching apparatus of FIG. In the figure, 101 is a plasma reaction chamber, 102 is an exhaust port for exhausting the inside of a vacuum chamber 105, 104 is a sample (wafer substrate) placed on a sample stage 103, 106 is a magnetic field generating coil, and 107 is a gas inlet. Is. Reference numeral 110 denotes an annular microwave introduction window provided on the side wall surface of the vacuum chamber 105 in a direction perpendicular to the surface of the sample 104.
It is vacuum sealed with a ring or the like. A microwave transmitting material such as quartz or alumina is used as its material, and its size is almost the same as that of the vacuum chamber 105. Reference numeral 108 denotes an annular waveguide which is attached to the outer periphery of the vacuum chamber 105 so as to surround the annular microwave introduction window 110. In this waveguide 108, an E surface 111 of the illustrated waveguide (a surface parallel to an electric field in the waveguide is called an E surface) is constituted by a part of a wall of the vacuum chamber 105 and a microwave introduction window 110. And transmits microwaves in TE 10 mode. Reference numeral 109 is a microwave generator connected to the annular waveguide 108.

【0009】さて、上記のように構成されたドライエッ
チング装置においては、真空チャンバ105内を、図示し
ない真空排気装置により排気口102を介して、所定の真
空圧力まで真空排気した後、ガス導入口107からエッチ
ングガスを導入する。そして、マイクロ波発生装置109
を動作させると、マイクロ波は環状の導波管108内を伝
搬し、マイクロ波導入窓110を通してプラズマ反応室101
内に導入され、エッチングガスを放電する。この時、コ
イル106により発生する磁場の強度を真空チャンバ105内
で875ガウスに設定すると、プラズマ反応室101に電子サ
イクロトロン共鳴によるプラズマを形成することができ
る。導波管108内を伝搬するマイクロ波は、導波管108を
環状に伝搬しながら徐々にマイクロ波導入窓110に結合
し、マイクロ波導入窓110の全周囲からプラズマ反応室1
01内にマイクロ波エネルギーを注入する。マイクロ波と
プラズマの結合状態はマイクロ波導入窓110の上下方向
の厚みTを設計変更することにより調整することができ
る。
In the dry etching apparatus configured as described above, the inside of the vacuum chamber 105 is evacuated to a predetermined vacuum pressure through the exhaust port 102 by the vacuum exhaust device (not shown), and then the gas introduction port is opened. An etching gas is introduced from 107. Then, the microwave generator 109
When the microwave is operated, the microwave propagates in the annular waveguide 108, and the plasma reaction chamber 101 passes through the microwave introduction window 110.
Is introduced into and discharges the etching gas. At this time, if the intensity of the magnetic field generated by the coil 106 is set to 875 Gauss in the vacuum chamber 105, plasma by electron cyclotron resonance can be formed in the plasma reaction chamber 101. Microwaves propagating in the waveguide 108 are gradually coupled to the microwave introduction window 110 while propagating in the waveguide 108 in an annular shape, and the plasma reaction chamber 1 from the entire circumference of the microwave introduction window 110.
Microwave energy is injected into 01. The combined state of the microwave and the plasma can be adjusted by changing the design of the thickness T of the microwave introduction window 110 in the vertical direction.

【0010】ところで、プラズマ反応室101内でのプラ
ズマ密度分布は、放電により生成されるプラズマと、真
空チャンバ105壁面で消滅するプラズマとの差引で概ね
決定される。本実施例により生成されるプラズマ密度
は、プラズマ反応室101周辺部分から中心部分に向って
マイクロ波が注入されるため、真空チャンバ105壁部で
強く、中心部で弱い分布になる。一方、消滅するプラズ
マの量は、従来例の説明で記述したように真空チャンバ
105壁部で多くなる。その結果、本実施例によるプラズ
マ反応室101内では、プラズマの多く生成される領域と
消滅領域が重なることになり、その相殺によりバランス
するため、プラズマ密度分布が平坦化される。上述のバ
ランス具合はマイクロ波電力を制御することにより可能
となり、プラズマ反応室101内一様に均一な密度分布の
プラズマを形成することができる。
By the way, the plasma density distribution in the plasma reaction chamber 101 is generally determined by subtracting the plasma generated by the discharge and the plasma extinguished on the wall surface of the vacuum chamber 105. Since the microwave is injected from the peripheral portion of the plasma reaction chamber 101 toward the central portion, the plasma density generated in this embodiment has a strong distribution in the wall portion of the vacuum chamber 105 and a weak distribution in the central portion. On the other hand, the amount of plasma extinguished depends on the vacuum chamber as described in the explanation of the conventional example.
Increased at 105 walls. As a result, in the plasma reaction chamber 101 according to the present embodiment, a region in which a large amount of plasma is generated and a region in which plasma is extinguished overlap each other, and balance is achieved by canceling them, so that the plasma density distribution is made flat. The above-mentioned balance can be achieved by controlling the microwave power, and plasma with a uniform density distribution can be formed in the plasma reaction chamber 101.

【0011】具体例として、真空チャンバ内径300mm,
エッチングガス圧力0.5Torr,周波数2.45GHzのマイクロ
波であって、かつプラズマ反応室内での磁束密度875ガ
ウスの条件の下で、プローブ計測によりプラズマ反応室
内径方向のプラズマ密度分布を測定した結果、マイクロ
波電力を調整することにより均一性の良いプラズマが形
成できた。そしてこの均一性の良いプラズマにより、試
料であるウエハ基板104面内に均一性の良いエッチング
処理を施すことができる。
As a concrete example, the inner diameter of the vacuum chamber is 300 mm,
As a result of measuring the plasma density distribution in the radial direction of the plasma reaction chamber by probe measurement under the conditions of an etching gas pressure of 0.5 Torr, a microwave frequency of 2.45 GHz, and a magnetic flux density of 875 Gauss in the plasma reaction chamber, By adjusting the wave power, plasma with good uniformity could be formed. Then, the plasma with good uniformity allows the etching process with good uniformity to be performed on the surface of the wafer substrate 104 as the sample.

【0012】実施例2.上記実施例においては、導波管
へのマイクロ波の導入を1ヵ所から行なったが、図3に
示すように2ヵ所から行なうと、より均一な密度のプラ
ズマを形成できる。すなわち1ヵ所のマイクロ波給電の
場合、放電ガス圧力が比較的高い条件の下では、環状の
導波管内を伝搬するマイクロ波とプラズマの結合が強く
なる。そのためマイクロ波の導入口に近い側での結合が
強くなり、全周囲にわたって均一にマイクロ波を伝搬で
きなくなるため、均一なプラズマの形成が難しくなる。
しかし、図3に示すように、第1の導波管121と第2の
導波管122に、それぞれ第1のマイクロ波発生装置125と
第2のマイクロ波発生装置126を接続して、複数給電を
行なうと、マイクロ波とプラズマの結合が平均化され、
均一なプラズマを形成することができる。この場合、第
2の導波管122を構成するE面の一部は第1の導波管121
の終端板として、第1の導波管121を構成するE面の一
部は第2の導波管122の終端板として用いられる。
Example 2. In the above embodiment, the introduction of the microwave into the waveguide was performed from one place, but if it is performed from two places as shown in FIG. 3, a more uniform density plasma can be formed. That is, in the case of microwave feeding at one location, under the condition that the discharge gas pressure is relatively high, the coupling between the microwave propagating in the annular waveguide and the plasma becomes strong. Therefore, the coupling on the side closer to the microwave inlet becomes stronger, and the microwave cannot be propagated uniformly over the entire circumference, which makes it difficult to form a uniform plasma.
However, as shown in FIG. 3, a first microwave generation device 125 and a second microwave generation device 126 are connected to the first waveguide 121 and the second waveguide 122, respectively. When power is supplied, the microwave and plasma coupling is averaged,
A uniform plasma can be formed. In this case, a part of the E surface forming the second waveguide 122 is part of the first waveguide 121.
As a terminating plate of the second waveguide 122, a part of the E surface constituting the first waveguide 121 is used as a terminating plate of the second waveguide 122.

【0013】実施例3.また上記実施例では、マイクロ
波の導入方向を真空チャンバ105壁の接線方向にとった
が、図4に示すような向きにしても良い。この場合、あ
らかじめ機械加工で作っておいた環状導波管131の任意
の位置を切欠いて直線導波管132を取付ければよいの
で、構成及び装置の製作が簡単になる。133はマイクロ
波の終端板であり、マイクロ波をスムーズに環状導波管
131内に伝搬させるために傾斜をもたせてある。
Embodiment 3. Further, in the above-mentioned embodiment, the microwave introduction direction is the tangential direction of the wall of the vacuum chamber 105, but it may be the direction shown in FIG. In this case, the linear waveguide 132 may be attached by cutting out an arbitrary position of the annular waveguide 131 which has been machined in advance, which simplifies the construction and manufacture of the device. 133 is a microwave end plate that smoothly guides the microwave.
It is inclined to propagate into 131.

【0014】実施例4.さらに上記の実施例では、マイ
クロ波とプラズマの結合をマイクロ波導入窓の厚みTを
設計変更することにより調整したが、図5に示すような
ポスト142で行なってもよい。この場合、環状の導波管1
41のH面143(導波管内の電界に垂直な面をH面と呼ぶ)
に複数個のポスト142を設け、該ポスト142の挿入度合に
よりマイクロ波の整合を調整する。即ち、ポスト142の
挿入度合によりマイクロ波インピーダンスを調整するも
のである。
Example 4. Further, in the above embodiment, the coupling between the microwave and the plasma is adjusted by changing the design of the thickness T of the microwave introduction window, but it may be performed by the post 142 as shown in FIG. In this case, the circular waveguide 1
41 H-plane 143 (The plane perpendicular to the electric field in the waveguide is called the H-plane)
A plurality of posts 142 are provided on the above, and the microwave matching is adjusted by the insertion degree of the posts 142. That is, the microwave impedance is adjusted by the insertion degree of the post 142.

【0015】実施例5.また実施例4のほか、マイクロ
波とプラズマの結合を調整する手段として、図6に示す
ように、金属の整合板151を環状導波管108のE面111に
囲繞して取付けてもよい。この場合、S<Tの範囲で隙
間Sを調整することによりマイクロ波のプラズマへの整
合が行なわれる。また、実施例2で説明したように、放
電ガス圧力が比較的高いと、マイクロ波とプラズマとの
結合が強く、マイクロ波導入口に近いところでマイクロ
波が吸収されやすいといった問題が生じたが、隙間Sを
マイクロ波導入口に近いところで狭めてプラズマとの結
合を弱め、伝送方向に沿って徐々に広げるような構成に
すると、徐々にマイクロ波が給電され均一放電が可能に
なる。
Example 5. In addition to the fourth embodiment, as a means for adjusting the coupling between the microwave and the plasma, a metal matching plate 151 may be attached so as to surround the E surface 111 of the annular waveguide 108 as shown in FIG. In this case, the microwaves are matched with the plasma by adjusting the gap S in the range of S <T. Further, as described in the second embodiment, when the discharge gas pressure is relatively high, there is a problem that the microwave and plasma are strongly coupled and the microwave is easily absorbed in the vicinity of the microwave introduction port. If S is narrowed near the microwave introduction port to weaken the coupling with plasma and gradually widen along the transmission direction, microwaves are gradually fed to enable uniform discharge.

【0016】実施例6.なお上記の実施例では、マイク
ロ波導入窓が導波管のE面の一部になるように構成した
が、図7に示すように、環状の導波管162のH面161の一
部になるように構成しても良い。
Example 6. In the above embodiment, the microwave introduction window is formed so as to be a part of the E surface of the waveguide, but as shown in FIG. 7, it is formed in a part of the H surface 161 of the annular waveguide 162. You may comprise so that it may become.

【0017】実施例7.図1に示すように、上記実施例
による半導体製造装置は、プラズマ反応室101と試料室
を一体に構成しているが、図8に示すように、プラズマ
反応室101と試料室201との間にイオン引出し電極200(20
0A,200B,200C)を設置して、プラズマ反応室101で生成さ
れたプラズマよりイオンを引き出してシャワー状イオン
ビームとして試料室201内の試料104に照射するように構
成しても良い。例えば、イオン引出し電極200の3枚の
電極板のうち、最も上の電極板200Aはプラズマ反応室10
1と同電位とし、接地電位に対して0〜2kVの正電位
が印加されるようにする。最も下の電極板200Cは接地電
位であり、試料室201と同電位とする。中間の電極板200
Bは接地電位に対して0〜-300Vの負電位が印加されるよ
うにして、シャワー状イオンビームの平行性を改善し、
試料室側からの電子の侵入を防止するようにする。ここ
で、イオンは最も上の電極板200Aと最も下の電極板200C
との間に印加された0〜2kVの電圧によって、プラズ
マ反応室101から引き出され加速されて、シャワー状イ
オンビームとなり試料104に照射される。
Embodiment 7. As shown in FIG. 1, in the semiconductor manufacturing apparatus according to the above-mentioned embodiment, the plasma reaction chamber 101 and the sample chamber are integrally formed. However, as shown in FIG. Ion extraction electrode 200 (20
0A, 200B, 200C) may be installed to extract ions from the plasma generated in the plasma reaction chamber 101 and irradiate the sample 104 in the sample chamber 201 as a shower-like ion beam. For example, of the three electrode plates of the ion extracting electrode 200, the uppermost electrode plate 200A is the plasma reaction chamber 10
The potential is the same as 1 so that a positive potential of 0 to 2 kV is applied to the ground potential. The lowermost electrode plate 200C has the ground potential and the same potential as the sample chamber 201. Middle electrode plate 200
B is applied with a negative potential of 0 to -300 V with respect to the ground potential to improve the parallelism of the shower-like ion beam,
Prevent electrons from entering from the sample chamber side. Here, the ions are the uppermost electrode plate 200A and the lowermost electrode plate 200C.
By the voltage of 0 to 2 kV applied between and, the plasma is extracted from the plasma reaction chamber 101 and accelerated to form a shower-like ion beam, which is irradiated on the sample 104.

【0018】また上記実施例では、真空チャンバ105の
全周囲からプラズマ反応室101内にマイクロ波を導入し
たが、これに限るものではなく、一部分から導入する構
成にしてもその囲繞の割合の程度により、上記実施例と
同様の効果を奏することができる。さらに、上記実施例
ではドライエッチング装置について説明したが、プラズ
マCVD装置に適用しても同様の効果が得られる。例え
ば、CVDガスとしてシラン系のSiH4を導入すると
放電によりガスが分解されて試料(ウエハ基板)上にシリ
コン堆積膜を形成することができる。
Further, in the above embodiment, the microwave is introduced into the plasma reaction chamber 101 from the entire circumference of the vacuum chamber 105, but the present invention is not limited to this. As a result, the same effect as that of the above embodiment can be obtained. Further, although the dry etching apparatus has been described in the above embodiment, the same effect can be obtained even when applied to the plasma CVD apparatus. For example, when silane-based SiH 4 is introduced as the CVD gas, the gas is decomposed by discharge and a silicon deposited film can be formed on the sample (wafer substrate).

【0019】[0019]

【発明の効果】以上のように、請求項1及び2の発明に
よればプラズマ反応室の側壁面の周囲に環状のマイクロ
波導入窓と、それに沿って環状の導波管を設け、プラズ
マ反応室周辺からマイクロ波を導入する構成としたの
で、プラズマ反応室の側壁面でプラズマ密度が低下する
のを補い、プラズマ反応室全体にプラズマを形成し、均
一性の良いドライエッチングあるいは成膜が可能にな
る。また、請求項3の発明によれば、複数箇所からマイ
クロ波を給電する構成としたので、プラズマ反応室全体
により均一な密度分布のプラズマを形成することができ
る。更に、請求項4の発明によれば、マイクロ波とプラ
ズマの結合を調整する手段を設けることにより、マイク
ロ波の整合が詳細に行え、マイクロ波を効率良くプラズ
マ反応室に導入できる効果がある。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, the plasma reaction chamber is provided with the annular microwave introduction window and the annular waveguide along the side wall surface of the plasma reaction chamber. Since the microwave is introduced from the periphery of the chamber, it compensates for the decrease in plasma density on the side wall surface of the plasma reaction chamber and forms plasma throughout the plasma reaction chamber, enabling dry etching or film formation with good uniformity. become. Further, according to the invention of claim 3, since the microwave is fed from a plurality of locations, plasma having a uniform density distribution can be formed in the entire plasma reaction chamber. Further, according to the invention of claim 4, by providing the means for adjusting the coupling between the microwave and the plasma, there is an effect that the matching of the microwave can be performed in detail and the microwave can be efficiently introduced into the plasma reaction chamber.

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

【図1】この発明の一実施例による半導体製造装置を示
す側面断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例による半導体製造装置を示
す概略斜視図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図3】この発明の他の実施例による半導体製造装置の
マイクロ波導波管部分を示す平面断面図である。
FIG. 3 is a plan sectional view showing a microwave waveguide portion of a semiconductor manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図4】この発明の他の実施例による半導体製造装置の
マイクロ波導波管部分を示す平面断面図である。
FIG. 4 is a plan sectional view showing a microwave waveguide portion of a semiconductor manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図5】この発明の他の実施例による半導体製造装置の
マイクロ波導波管部分を示す側面断面図である。
FIG. 5 is a side sectional view showing a microwave waveguide portion of a semiconductor manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図6】この発明の他の実施例による半導体製造装置の
マイクロ波導波管部分を示す側面断面図である。
FIG. 6 is a side sectional view showing a microwave waveguide portion of a semiconductor manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図7】この発明の他の実施例による半導体製造装置の
マイクロ波導波管部分を示す側面断面図である。
FIG. 7 is a side sectional view showing a microwave waveguide portion of a semiconductor manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図8】この発明の他の実施例による半導体製造装置を
示す側面断面図である。
FIG. 8 is a side sectional view showing a semiconductor manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図9】従来の半導体製造装置を示す側面断面図であ
る。
FIG. 9 is a side sectional view showing a conventional semiconductor manufacturing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 プラズマ反応室 102 排気口 103 試料台 104 試料 105 真空チャンバ 106 コイル 107 ガス導入口 108 導波管 109 マイクロ波発生装置 110 マイクロ波導入窓 111 導波管のE面 121,122 導波管 123,124 終端板 125,126 マイクロ波発生装置 131 環状導波管 132 直線導波管 133 終端板 141 導波管 142 ポスト 143 導波管のH面 151 整合板 161 導波管のH面 162 導波管 200 イオン引出し電極 201 試料室 101 Plasma reaction chamber 102 exhaust port 103 sample table 104 samples 105 vacuum chamber 106 coils 107 gas inlet 108 Waveguide 109 microwave generator 110 microwave introduction window 111 Waveguide E side 121,122 Waveguide 123,124 End plate 125,126 Microwave generator 131 annular waveguide 132 Straight Waveguide 133 End plate 141 Waveguide 142 posts 143 Waveguide H-plane 151 Matching plate 161 Waveguide H-plane 162 Waveguide 200 ion extraction electrode 201 Sample chamber

フロントページの続き (72)発明者 鷲谷 明宏 伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機株式会 社北伊丹製作所内Continued front page    (72) Inventor Akihiro Washiya             4-1-1 Mizuhara, Itami-shi Mitsubishi Electric Stock Exchange             Inside the company Kita Itami Works

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマを発生させるプラズマ反応室、
試料を載置する試料台、反応性等のガスを導入するガス
導入手段、及び室内を真空排気する排気手段を有する真
空チャンバと、 上記プラズマ反応室内に電子サイクロトロン共鳴を引起
こすに必要な磁場を発生させる磁場発生手段と、 上記プラズマ反応室の周壁に設けられ室内にマイクロ波
を導入するためのマイクロ波導入窓と、 上記マイクロ波導入窓を囲繞するよう配設された環状の
導波管と、 上記導波管にマイクロ波を導入するマイクロ波発生装置
とを備えた半導体製造装置。
1. A plasma reaction chamber for generating plasma,
A sample stage on which a sample is placed, a gas introducing unit for introducing a gas such as reactivity, and a vacuum chamber having an exhaust unit for evacuating the chamber, and a magnetic field necessary for causing electron cyclotron resonance in the plasma reaction chamber. Magnetic field generating means for generating, a microwave introduction window provided on the peripheral wall of the plasma reaction chamber for introducing microwaves into the chamber, and an annular waveguide arranged so as to surround the microwave introduction window. A semiconductor manufacturing apparatus comprising: a microwave generator for introducing a microwave into the waveguide.
【請求項2】 プラズマを発生させるプラズマ反応室
と、 上記プラズマ反応室内に反応性等のガスを導入するガス
導入手段と、 上記プラズマ反応室内に電子サイクロトロン共鳴を引起
こすに必要な磁場を発生させる磁場発生手段と、 上記プラズマ反応室の周壁に設けられ室内にマイクロ波
を導入するためのマイクロ波導入窓と、 上記マイクロ波導入窓を囲繞するよう配設され、マイク
ロ波発生装置に連設された環状の導波管と、 上記プラズマ反応室で生成したプラズマ中から反応性イ
オンを試料が載置された試料室に引き出すイオン引出し
電極を備えた半導体製造装置。
2. A plasma reaction chamber for generating plasma, gas introduction means for introducing a reactive gas or the like into the plasma reaction chamber, and a magnetic field required to cause electron cyclotron resonance in the plasma reaction chamber. A magnetic field generation means, a microwave introduction window provided on the peripheral wall of the plasma reaction chamber for introducing microwaves into the chamber, and arranged so as to surround the microwave introduction window, and are connected to the microwave generation device. And a ring-shaped waveguide and an ion extraction electrode for extracting reactive ions from the plasma generated in the plasma reaction chamber to a sample chamber in which a sample is placed.
【請求項3】 上記マイクロ波導入窓を囲繞する導波管
に、複数個のマイクロ波発生措置を配設したことを特徴
とする請求項1又は2記載の半導体製造装置。
3. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1 or 2, wherein a plurality of microwave generating means are provided in a waveguide surrounding the microwave introduction window.
【請求項4】 上記導波管から導入されるマイクロ波と
プラズマ反応室で生成されるプラズマとの結合を調整す
る手段を設けたことを特徴とする請求項1又は2記載の
半導体製造装置。
4. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising means for adjusting the coupling between the microwave introduced from the waveguide and the plasma generated in the plasma reaction chamber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014522551A (en) * 2011-06-09 2014-09-04 コリア ベーシック サイエンス インスティテュート Plasma generating source including belt-type magnet and thin film deposition system using the same
CN112771201A (en) * 2018-10-02 2021-05-07 瑞士艾发科技 Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD) apparatus

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