JPH09148097A - Plasma producing device, manufacture of semiconductor element using it, and semiconductor element - Google Patents
Plasma producing device, manufacture of semiconductor element using it, and semiconductor elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波発生源を備
えたプラズマ生成装置、およびこのプラズマ生成装置を
用いて製作された半導体素子とその製法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma generator provided with an electromagnetic wave generation source, a semiconductor element manufactured by using the plasma generator, and a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＥＣＲプラズマを用いたドライエッチン
グ装置や化学気相成膜（ＣＶＤ）装置においては電磁波
発生源で発生した電磁波を放電室に照射してプラズマを
生成し、放電室内部に導入したガスをプラズマにより活
性化してエッチングや成膜を行っていた。ところで、均
一なエッチングや成膜を実現するためには、プラズマと
活性化したガスの分布のバランスが重要である。一般
に、プラズマの分布を制御する方が容易であるので、主
としてプラズマの分布を制御して、エッチングや成膜の
分布の均一化を図っている。2. Description of the Related Art In a dry etching apparatus or a chemical vapor deposition (CVD) apparatus using ECR plasma, a discharge chamber is irradiated with electromagnetic waves generated by an electromagnetic wave source to generate plasma, which is then introduced into the discharge chamber. Gas was activated by plasma to perform etching and film formation. By the way, in order to realize uniform etching and film formation, it is important to balance the distribution of plasma and activated gas. In general, it is easier to control the distribution of plasma, so that the distribution of plasma is mainly controlled to make the distribution of etching and film formation uniform.
【０００３】半導体素子製造プロセス中で用いられる上
記ドライエッチング装置やＣＶＤ装置では、ドーナツ状
のプラズマ分布を有するリング状プラズマを生成するプ
ラズマ生成装置が必要となっている。その理由はリング
状に生成されたプラズマは拡散により、処理室内に置か
れたウエハ近傍で均一なプラズマとなり、ウエハに対し
て均一なプラズマ処理が行なえることにある。The above-mentioned dry etching apparatus and CVD apparatus used in the semiconductor element manufacturing process require a plasma generating apparatus for generating a ring-shaped plasma having a donut-shaped plasma distribution. The reason is that the ring-shaped plasma is diffused to become uniform plasma in the vicinity of the wafer placed in the processing chamber, and uniform plasma processing can be performed on the wafer.
【０００４】このような均一なプラズマを生成するため
の一方策が、「応用物理学会学術講演会１９９３年秋期
講演論文集30a-HC-8」（以下文献Ａと称す）や「応用物
理学会学術講演会１９９３年秋期講演論文集30a-HC-9」
（以下文献Ｂと称す）に記載されている。これら公知例
においては、ウエハ近傍で均一なプラズマを生成するた
めに、電磁波を放電室上部からリング状に導入しリング
状プラズマを生成している。また他の例としては、特開
平6-112161号公報に記載のように、電磁波をテーパー導
波管により拡大し、放電室上面から放射してリング状プ
ラズマを生成している。One of the measures for generating such a uniform plasma is "Academic Society of Applied Physics Academic Conference 1993 Autumn Lecture Collection 30a-HC-8" (hereinafter referred to as Document A) and "Academic Society of Applied Physics". Lecture 1993 Autumn Lecture Collection 30a-HC-9 "
(Hereinafter referred to as Document B). In these known examples, in order to generate uniform plasma in the vicinity of the wafer, electromagnetic waves are introduced in a ring shape from above the discharge chamber to generate ring-shaped plasma. As another example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-112161, electromagnetic waves are expanded by a tapered waveguide and radiated from the upper surface of the discharge chamber to generate ring-shaped plasma.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の文献
Ａ、文献Ｂにおいては、リング状プラズマを生成し均一
な処理が可能となったが、永久磁石をリング状電磁波放
射口に配置しており、構造が複雑になるとともに個々の
半導体素子又はウエハ処理毎に発生するプラズマの分布
が異なるという不具合があった。さらに、これらの装置
においては異物が発生しやすく、異物を嫌う製品処理プ
ロセスには不向きであった。なお、これら公知例ではプ
ラズマの生成を壁の近傍で行うため高いプラズマ密度が
得られないという不具合もあった。In the above-mentioned documents A and B of the prior art, a ring-shaped plasma is generated and uniform treatment is possible, but a permanent magnet is arranged at the ring-shaped electromagnetic wave emission port. However, there is a problem that the structure becomes complicated and the distribution of plasma generated for each semiconductor device or wafer processing is different. Furthermore, these devices are apt to generate foreign substances, which is not suitable for a product processing process that dislikes foreign substances. Incidentally, in these known examples, there is a problem that a high plasma density cannot be obtained because the plasma is generated in the vicinity of the wall.
【０００６】特開平6-112161号公報においては、同軸導
波管と放電室の間に石英の窓を設けているが、この石英
窓は低圧プロセスにおいては放電室内外の圧力差に耐え
る必要があり、そのため通常10mm以上の厚みとなってい
る。その結果、電磁波が石英窓内部を伝って中央部に回
り込みリング状のプラズマが形成されない恐れがあっ
た。そして、テーパー状に同軸導波管を拡大する必要が
ある場合に、急激な拡大が困難であるので電磁波放射部
が大型化していた。In Japanese Patent Laid-Open No. 6-112161, a quartz window is provided between the coaxial waveguide and the discharge chamber. However, this quartz window must withstand a pressure difference inside and outside the discharge chamber in a low pressure process. Yes, and therefore the thickness is usually 10 mm or more. As a result, there is a possibility that the electromagnetic waves may travel around the inside of the quartz window and reach the central portion, and ring-shaped plasma may not be formed. When it is necessary to expand the coaxial waveguide in a tapered shape, it is difficult to expand the coaxial waveguide abruptly, so that the electromagnetic wave radiating section is increased in size.
【０００７】本発明の目的は、リング状の電磁波放射手
段によりリング状プラズマを生成し、ウエハ面上でエッ
チングや成膜の処理を均一に行えるプラズマ生成装置を
提供することにある。An object of the present invention is to provide a plasma generating apparatus which can generate ring-shaped plasma by means of a ring-shaped electromagnetic wave radiating means and can uniformly perform etching and film forming processing on a wafer surface.
【０００８】本発明の他の目的は、電磁波が石英窓内部
を伝って放電室中央部に入射した結果、放電室の中心部
に集まったプラズマが生成されるのを防止する手段を提
供することにある。Another object of the present invention is to provide means for preventing generation of plasma gathered in the center of the discharge chamber as a result of electromagnetic waves entering the center of the discharge chamber through the quartz window. It is in.
【０００９】本発明のさらに他の目的は、導波管を伝っ
てきた電磁波を石英窓内部で拡大してリング状に放電室
に入射させることにより、コンパクトなリング状プラズ
マ生成装置を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a compact ring-shaped plasma generation device by expanding the electromagnetic wave transmitted through the waveguide inside the quartz window and making it enter the discharge chamber in a ring shape. It is in.
【００１０】本発明のさらに他の目的は、石英板内部で
電磁波を共振させることにより安定したモードの強い電
界を有する電磁波をリング状に放電室内部に導入し、高
密度のプラズマを生成する装置を提供することにある。Still another object of the present invention is a device for producing a high-density plasma by introducing a ring-shaped electromagnetic wave having a strong electric field of stable mode into the discharge chamber by resonating the electromagnetic wave inside the quartz plate. To provide.
【００１１】本発明の更に他の目的は、均一なプラズマ
により半導体素子を製造する方法及びその方法により製
造された半導体素子を実現することにある。Still another object of the present invention is to realize a method of manufacturing a semiconductor device by uniform plasma and a semiconductor device manufactured by the method.
【００１２】また、本発明の他の目的は安価で均一なプ
ラズマを生成できるプラズマ処理装置を提供することに
ある。Another object of the present invention is to provide an inexpensive plasma processing apparatus which can generate uniform plasma.
【００１３】本発明の更に他の目的は、大口径のウエハ
を均一なプラズマで処理できるプラズマ処理装置を提供
することにある。Still another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of processing a large-diameter wafer with uniform plasma.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、電磁波発生源と、この電磁波発生源で発生した電磁
波により生じたプラズマを保持する放電室を区画する放
電室容器と、この電磁波発生源と放電室容器間に設けら
れた電磁波伝送部とを備えたプラズマ生成装置におい
て、電磁波伝送部と放電室間を隔離する誘電体窓を電磁
波伝送部に設け、この誘電体窓の放電室側に電磁波反射
板を設けたものである。In order to achieve the above object, an electromagnetic wave generation source, a discharge chamber container for partitioning a discharge chamber holding a plasma generated by the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation source, and the electromagnetic wave generation source In the plasma generation device provided with the electromagnetic wave transmission unit provided between the discharge chamber container and the discharge chamber container, a dielectric window for isolating the electromagnetic wave transmission unit and the discharge chamber is provided in the electromagnetic wave transmission unit, and the dielectric chamber is provided on the discharge chamber side. An electromagnetic wave reflector is provided.
【００１５】そして、望ましくは、電磁波伝送部を同軸
導波管とする、誘電体窓に貫通穴を設け、この穴に中心
導体を通して電磁波反射板と接続する、同軸導波管と誘
電体窓の接続部に例えば1/4波長導波管結合器のような
伝送路結合器を設ける、電磁波反射板を誘電体窓に埋め
込む、誘電体窓に埋め込まれた電磁波反射板と誘電体窓
の放電室側の面を同一平面とする、電磁波反射板の放電
室側表面を誘電体で覆う、電磁波反射板の放電室側とは
反対側の角に半径０．５ｍｍ以上の丸みをつける、電磁
波反射板をアースに導通する、電磁波反射板にガスの吹
き出し口を設ける、電磁波反射板に冷却手段を設ける、
誘電体窓を誘電率の異なる複数の誘電体で構成する、同
軸導波管を電磁波伝送部から放電室に向けてテーパー状
に拡大した形状にする、中心導体と電磁波反射板を接続
する、のいずれかの構成にするか又はそれらの組合せに
したものである。Preferably, a through hole is provided in the dielectric window having the electromagnetic wave transmission section as a coaxial waveguide, and a central conductor is passed through the hole to connect with the electromagnetic wave reflection plate. A transmission line coupler such as a 1/4 wavelength waveguide coupler is provided at the connection portion, an electromagnetic wave reflection plate is embedded in a dielectric window, an electromagnetic wave reflection plate embedded in the dielectric window and a discharge chamber of the dielectric window Electromagnetic wave reflection plate, whose surface is the same plane, the discharge chamber side surface of the electromagnetic wave reflection plate is covered with a dielectric, and the corner of the electromagnetic wave reflection plate opposite to the discharge chamber side is rounded with a radius of 0.5 mm or more. To the ground, the electromagnetic wave reflection plate is provided with a gas outlet, the electromagnetic wave reflection plate is provided with cooling means,
The dielectric window is composed of a plurality of dielectrics having different permittivities, the coaxial waveguide is formed in a tapered shape from the electromagnetic wave transmission part toward the discharge chamber, and the central conductor and the electromagnetic wave reflection plate are connected. Either configuration or a combination thereof is used.
【００１６】さらに望ましくは、誘電体窓の容器内部側
表面の磁場強度を、８７５ガウスから９５０ガウスの間
にするものである。More preferably, the magnetic field strength of the surface of the dielectric window on the inner side of the container is set between 875 gauss and 950 gauss.
【００１７】また、上記目的を達成するために、電磁波
発生源と、この電磁波発生源で発生した電磁波により生
じたプラズマを保持する放電室容器と、該電磁波発生源
と放電室間に設けられた電磁波伝送部とを備え、前記電
磁波伝送部と前記放電室間を隔離する誘電体窓を前記電
磁波伝送部に有し、この誘電体窓の放電室側に電磁波反
射板を取り付けたプラズマ生成装置内に配設され、該装
置が生成したプラズマを半導体素子に照射したものであ
る。In order to achieve the above object, an electromagnetic wave generation source, a discharge chamber container for holding plasma generated by the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation source, and an electromagnetic wave generation source and the discharge chamber are provided. In a plasma generation device having an electromagnetic wave transmission part, having a dielectric window separating the electromagnetic wave transmission part and the discharge chamber in the electromagnetic wave transmission part, and mounting an electromagnetic wave reflection plate on the discharge chamber side of the dielectric window. The semiconductor element is irradiated with plasma generated by the apparatus.
【００１８】また本発明は、電磁波により生成されたプ
ラズマを用いて半導体素子の表面を処理する半導体素子
の製造方法において、電磁波発生源で発生した電磁波を
誘電体窓を介して電磁波反射板と容器間に形成された空
隙を通って放電室に導き、前記電磁波により放電室内に
導入した処理ガスからプラズマを生成し、生成されたこ
のプラズマを前記放電室で保持し前記放電室内に配設さ
れた前記半導体素子に処理したものである。Further, the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device, wherein a surface of a semiconductor device is treated by using plasma generated by an electromagnetic wave, wherein an electromagnetic wave generated by an electromagnetic wave generation source is passed through a dielectric window and an electromagnetic wave reflection plate and a container. The plasma is generated from the processing gas introduced into the discharge chamber by the electromagnetic waves through the gap formed between the plasma, and the generated plasma is held in the discharge chamber and disposed in the discharge chamber. The semiconductor element is processed.
【００１９】上記目的を達成するために本発明は、電磁
波発生源と、この電磁波発生源で発生した電磁波により
生じたプラズマを保持する放電室容器と、該電磁波発生
源と該放電室容器間に設けられた電磁波伝送部とを備え
たプラズマ生成装置において、前記電磁波伝送部の一端
部近傍には前記電磁波発生源が、前記電磁波伝送部の他
端部には伝送路結合器がそれぞれ設けられ、前記伝送路
結合器の前記電磁波伝送部とは反対側には前記伝送路結
合器と前記放電室容器間を区画する誘電体窓が配設さ
れ、前記放電室容器には該容器内にガスを導入するガス
導入手段と、該容器には電子サイクロトロン共鳴を形成
する電磁コイルとがそれぞれ設けられ、前記誘電体窓の
放電室容器側にはリング状の電磁波路を形成する電磁波
反射板を該窓のほぼ中心部に設けたものである。To achieve the above object, the present invention provides an electromagnetic wave generation source, a discharge chamber container for holding plasma generated by the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation source, and between the electromagnetic wave generation source and the discharge chamber container. In the plasma generation device having an electromagnetic wave transmission section provided, the electromagnetic wave generation source is provided near one end of the electromagnetic wave transmission section, and a transmission line coupler is provided at the other end of the electromagnetic wave transmission section. A dielectric window for partitioning the transmission line coupler and the discharge chamber container is provided on the opposite side of the transmission line coupler from the electromagnetic wave transmission part, and a gas is provided in the discharge chamber container. Gas introducing means for introducing and an electromagnetic coil for forming electron cyclotron resonance are respectively provided in the container, and an electromagnetic wave reflection plate forming a ring-shaped electromagnetic wave path is provided on the discharge chamber container side of the dielectric window. Almost of But on the heart part.
【００２０】さらに本発明は、電磁波発生源と、この電
磁波発生源で発生した電磁波により生じたプラズマを保
持する放電室を区画する放電室容器と、該電磁波発生源
と該放電室間に設けた電磁波伝送部とを備えたプラズマ
生成装置において、前記電磁波伝送部と前記放電室間を
隔離し電磁波発生源で発生したマイクロ波を共振させる
誘電体窓を前記電磁波伝送部に設け、この誘電体窓の前
記放電室側にマイクロ波の前記放電室への入射位置を限
定する限定手段を設けたものである。Further, according to the present invention, an electromagnetic wave generating source, a discharge chamber container for partitioning a discharge chamber holding plasma generated by the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generating source, and the electromagnetic wave generating source and the discharge chamber are provided. In a plasma generation device including an electromagnetic wave transmission unit, a dielectric window that isolates the electromagnetic wave transmission unit from the discharge chamber and resonates microwaves generated by an electromagnetic wave generation source is provided in the electromagnetic wave transmission unit. The limiting means for limiting the incident position of the microwave into the discharge chamber is provided on the discharge chamber side.
【００２１】さらに本発明は、電磁波発生源と、この電
磁波発生源で発生した電磁波により生じたプラズマを保
持する放電室を区画する放電室容器と、この放電室容器
を真空排気するガス排気手段と、前記電磁波発生源と放
電室容器間に設けられた電磁波伝送部とを備えたプラズ
マ生成装置において、前記電磁波発生源から発生した電
磁波の通路中であって真空排気される前記放電室容器内
に、金属性の板状部材を配設したものである。◆そして
望ましくは、前記板状部材を放電室内に配設する配設手
段をアースに導通させたものである。Further, according to the present invention, an electromagnetic wave generating source, a discharge chamber container for partitioning a discharge chamber for holding plasma generated by the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generating source, and a gas exhausting means for evacuating the discharge chamber container. In the plasma generation device including the electromagnetic wave generation source and an electromagnetic wave transmission unit provided between the discharge chamber container, in the discharge chamber container being evacuated in the passage of the electromagnetic wave generated from the electromagnetic wave generation source. A metallic plate-shaped member is provided. And, preferably, the arranging means for arranging the plate member in the discharge chamber is electrically connected to the ground.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施したいくつか
の実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実
施例のプラズマ処理装置の縦断面図である。プラズマ処
理装置１００は、プラズマ処理を実施する外部容器１６
と、この外部容器１６に取り付けられ容器１６内部を真
空排気するガス排気系３５と、容器１６内部に処理ガス
を導入するガス供給系３４とを備えている。さらに、容
器１６内部には被処理材である試料１２を載置する試料
保持台１１が設けられている。ここで、試料１２として
は５インチないし１４インチウエハを用いている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 100 includes an external container 16 that performs plasma processing.
And a gas exhaust system 35 attached to the outer container 16 to evacuate the interior of the container 16 and a gas supply system 34 to introduce a processing gas into the container 16. Further, inside the container 16, there is provided a sample holder 11 on which a sample 12 as a material to be processed is placed. Here, as the sample 12, a 5 inch to 14 inch wafer is used.
【００２３】容器１６の上部には、容器１６内でプラズ
マを発生させるための電磁波発生源１およびこの電磁波
発生源１で発生した電磁波を容器１６内に導く第１、第
２の電磁波伝送部２、４が配設されている。つまり、電
磁波発生源１で発生した電磁波は伝送路を形成する第１
の電磁波伝送部２を経て伝送路変換器３に入射する。そ
して、この伝送路変換器３でほぼ直角にその方向を曲げ
られ、第２の電磁波伝送部４を伝播するモードの電磁波
に変換され、伝送路結合器５を経て誘電体窓６に入射す
る。Above the container 16, an electromagnetic wave generation source 1 for generating plasma in the container 16 and first and second electromagnetic wave transmission parts 2 for guiding the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generation source 1 into the container 16 are provided. 4 are provided. That is, the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation source 1 is the first electromagnetic wave forming the transmission line.
And enters the transmission line converter 3 via the electromagnetic wave transmission unit 2. Then, the direction thereof is bent at a substantially right angle by the transmission path converter 3, converted into an electromagnetic wave of a mode propagating through the second electromagnetic wave transmission section 4, and enters the dielectric window 6 through the transmission path coupler 5.
【００２４】石英からなる誘電体窓６は、容器１６の上
部にＯ−リング等を用いて気密に取り付けられており、
誘電体窓６と容器１６とで真空雰囲気が実現できるよう
に構成されている。伝送路変換器３と第２の伝送路４を
省いて、第１の伝送路２を直接伝送路結合器５と接続し
てもよい。伝送路結合器５は、電磁波の進行方向に例え
ば電磁波の管内波長の1/4の長さを有する1/4波長変換器
とする。この伝送路結合器５は誘電体窓の厚さの設計い
かんにより不要の場合もある。ここで、電磁波として2.
45GHzのマイクロ波を用いる場合には、例えば電磁波発
生源にマグネトロンを用い、電磁波伝送路に導波管を用
いる。これ以外の電磁波としては、2.45GHz以外の周波
数のマイクロ波、ＲＦ帯域の電磁波、ＶＨＦ帯域の電磁
波、ＵＨＦ帯域の電磁波等を利用でき、各電磁波に適合
した同軸伝送路などの電磁波伝送路を用いることにより
本発明が実施可能となる。The dielectric window 6 made of quartz is hermetically attached to the upper part of the container 16 by using an O-ring or the like.
A vacuum atmosphere is realized by the dielectric window 6 and the container 16. The transmission line converter 3 and the second transmission line 4 may be omitted, and the first transmission line 2 may be directly connected to the transmission line coupler 5. The transmission line coupler 5 is, for example, a 1/4 wavelength converter having a length of 1/4 of the guide wavelength of the electromagnetic wave in the traveling direction of the electromagnetic wave. This transmission line coupler 5 may be unnecessary depending on the design of the thickness of the dielectric window. Here, as an electromagnetic wave 2.
When using a microwave of 45 GHz, for example, a magnetron is used as an electromagnetic wave generation source and a waveguide is used as an electromagnetic wave transmission line. Other electromagnetic waves that can be used include microwaves of frequencies other than 2.45 GHz, electromagnetic waves in the RF band, electromagnetic waves in the VHF band, electromagnetic waves in the UHF band, etc., and electromagnetic wave transmission lines such as coaxial transmission lines suitable for each electromagnetic wave are used. As a result, the present invention can be implemented.
【００２５】誘電体窓６の伝送路結合器５とは反対側、
すなわち、容器１６に面する側には誘電体窓６の内部を
伝播した電磁波が容器１６内に入射するのを制限するた
めの電磁波反射板７が設けられている。さらに容器１６
の上部には、補助反射板１７も設けられており、容器１
６の壁面近傍の誘電体窓６から電磁波が容器１６に入射
するのを防止している。つまり、電磁波は誘電体窓６の
内部で径方向に拡大された後、電磁波反射板７と補助反
射板１７により形成されたリング状電磁波放射口８から
外部容器１６に入射する。ここで、誘電体窓６を所定
値、例えば誘電体窓６を伝播するマイクロ波の１波長の
長さに設定すると、電磁波は誘電体窓の内部で共振す
る。なお、補助反射板１７を誘電体窓６の保持手段とし
て利用することも可能である。On the opposite side of the dielectric window 6 from the transmission line coupler 5,
That is, an electromagnetic wave reflection plate 7 is provided on the side facing the container 16 to limit the electromagnetic waves propagating inside the dielectric window 6 from entering the container 16. Further container 16
An auxiliary reflecting plate 17 is also provided on the upper part of the container 1
Electromagnetic waves are prevented from entering the container 16 through the dielectric window 6 near the wall surface of the container 6. That is, the electromagnetic wave is radially expanded inside the dielectric window 6, and then enters the outer container 16 through the ring-shaped electromagnetic wave emission port 8 formed by the electromagnetic wave reflection plate 7 and the auxiliary reflection plate 17. Here, when the dielectric window 6 is set to a predetermined value, for example, the length of one wavelength of the microwave propagating through the dielectric window 6, the electromagnetic wave resonates inside the dielectric window. The auxiliary reflection plate 17 can also be used as a holding means for the dielectric window 6.
【００２６】マイクロ波の伝達を制御するため、誘電体
窓６に凹凸や曲面をつけてもよい。また、電磁波反射板
７を容器１６内部の放電室９に突出した構造としてもよ
い。リング状電磁波放射口８の大きさは電磁波反射板７
の直径と、外部容器１６の一部として形成されることも
ある補助反射板１７の内径とから決定される。放電室９
にはガス供給系３４により、プラズマ処理に必要なガス
が導入されている。そして、ガス排気系３５によりこれ
ら処理ガスが排気される。In order to control the transmission of microwaves, the dielectric window 6 may be provided with irregularities or curved surfaces. Further, the electromagnetic wave reflection plate 7 may have a structure protruding into the discharge chamber 9 inside the container 16. The size of the ring-shaped electromagnetic wave emission port 8 is the electromagnetic wave reflection plate 7
And the inner diameter of the auxiliary reflector 17 that may be formed as part of the outer container 16. Discharge chamber 9
A gas required for plasma processing is introduced into the chamber by a gas supply system 34. Then, the processing gas is exhausted by the gas exhaust system 35.
【００２７】外部容器１６の側壁に設けられた電磁コイ
ル１０により、放電室９に電子サイクロトロン共鳴（El
ectron Cyclotron Resonance; ECR）面１３が形成され
ている。そして、電磁波発生源１で発生した電磁波がこ
のECR面に入射するところにリング状プラズマ１４が形
成される。例えば、2.45GHzのマイクロ波を用いると、
ＥＣＲ面１３は875ガウスの等磁場面になり、プラズマ
を生成するのにＥＣＲを用いない場合には、磁場は10か
ら100ガウスの弱い磁場になることが多く、コイルは原
則的に不要である。リング状プラズマ放射口８近傍に形
成されたリング状プラズマ１４は、拡散して試料保持台
１１上に設置された試料１２を覆う均一なプラズマ１５
となる。その結果、試料１２に対して均一なプラズマ処
理が可能になる。ところでＥＣＲ面を誘電体窓６の放電
室９側表面に形成し、その表面の磁場強度をμ波吸収領
域、つまり、８７５ガウスと９５０ガウスの間に設定す
る。この場合、電磁波反射板７とＥＣＲ面間にすき間が
形成されず、電磁波反射板７下部へのプラズマの回り込
みを防止でき、確実にリング状プラズマを形成できる効
果がある。The electromagnetic coil 10 provided on the side wall of the outer container 16 causes the electron cyclotron resonance (El
ectron Cyclotron Resonance (ECR) surface 13 is formed. Then, a ring-shaped plasma 14 is formed where the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation source 1 is incident on this ECR surface. For example, using 2.45GHz microwave,
The ECR surface 13 becomes a uniform magnetic field surface of 875 Gauss, and when ECR is not used to generate plasma, the magnetic field is often a weak magnetic field of 10 to 100 Gauss, and a coil is basically unnecessary. . The ring-shaped plasma 14 formed in the vicinity of the ring-shaped plasma emission port 8 diffuses and is a uniform plasma 15 that covers the sample 12 placed on the sample holder 11.
Becomes As a result, uniform plasma processing can be performed on the sample 12. By the way, the ECR surface is formed on the surface of the dielectric window 6 on the discharge chamber 9 side, and the magnetic field strength of the surface is set to the μ wave absorption region, that is, between 875 gauss and 950 gauss. In this case, no gap is formed between the electromagnetic wave reflection plate 7 and the ECR surface, plasma can be prevented from wrapping around the lower part of the electromagnetic wave reflection plate 7, and ring-shaped plasma can be reliably formed.
【００２８】上述した原理に基づき本発明をエッチング
装置に応用して、半導体ウエハを実際に処理するプロセ
スの詳細を以下に述べる。試料である半導体ウエハの大
きさは５インチないし１２インチであり、試料台はこの
ウエハの大きさに応じて変えることが多く、通常試料保
持台１１とほぼ同じ大きさである。ウエハ１２上に半導
体デバイスを形成する過程で、エッチングによりウエハ
上にアルミニウムを配線する場合を考える。このとき、
ガス供給系３４からＢＣｌ3とＣｌ2を容器１６内部に供
給し、ロータリーポンプとターボ分子ポンプを組み合わ
せた排気系３５を用いて容器１６内部を真空排気する。
そして、容器内部を５ｍＴｏｒｒから数１００ｍＴｏｒ
ｒ程度の圧力に保持し、電磁波発生源１であるマグネト
ロンに１ｋＷないし３ｋＷの電力を印加してμ波を発生
させる。このμ波を第１及び第２の導波管２、４を介し
て放電室９に入射させる。ここで、μ波は放電室９内部
に存在するＢＣｌ3とＣｌ2の混合ガスをプラズマ化し、
次いでプラズマ中の電子がＢＣｌ3とＣｌ2の混合ガスを
活性化しガスのラジカルを生成する。生成されたラジカ
ルとプラズマ中のイオンをウエハに照射することで、エ
ッチングが実行される。The details of the process for actually processing a semiconductor wafer by applying the present invention to an etching apparatus based on the above-described principle will be described below. The size of the semiconductor wafer which is a sample is 5 inches to 12 inches, and the sample table is often changed according to the size of this wafer, and is usually almost the same size as the sample holding table 11. Consider a case where aluminum is wired on the wafer by etching in the process of forming a semiconductor device on the wafer 12. At this time,
BCl 3 and Cl 2 are supplied to the inside of the container 16 from the gas supply system 34, and the inside of the container 16 is evacuated using an exhaust system 35 that is a combination of a rotary pump and a turbo molecular pump.
And inside the container from 5 mTorr to several 100 mTorr
The pressure is maintained at about r, and power of 1 kW to 3 kW is applied to the magnetron as the electromagnetic wave generation source 1 to generate μ waves. This μ wave is made incident on the discharge chamber 9 via the first and second waveguides 2 and 4. Here, the μ-wave converts the mixed gas of BCl 3 and Cl 2 existing inside the discharge chamber 9 into plasma,
Next, the electrons in the plasma activate the mixed gas of BCl 3 and Cl 2 to generate gas radicals. The etching is performed by irradiating the wafer with the generated radicals and ions in the plasma.
【００２９】図２に本発明の他の実施例の縦断面図を示
す。図１と同一の符号は、同一部品を示す。この図２の
基本的な動作原理は、図１に示した実施例と同じであ
る。本実施例では、第１の電磁波伝送路２を伝播してき
た電磁波が、中心導体２０を有する同軸変換器１８内で
同軸Transverse Electro-Magneticモード（以下同軸Ｔ
ＥＭモードと称す）に変換され、中心導体２０周りに形
成された同軸導波管１９内の伝達路を伝って誘電体窓６
に入射する。同軸ＴＥＭモードは同軸導波管１９の中心
軸周りに対称なモードであるから、誘電体窓６中を半径
方向に均一に伝播して、誘電体窓６の下面に設けた電磁
波反射板７と補助反射板１７との間に形成されたすき間
８から周方向均一に容器１６内部に入射する。本実施例
によれば、リング状プラズマ１４が効率良く生成され
る。FIG. 2 shows a vertical sectional view of another embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same components. The basic operation principle of FIG. 2 is the same as that of the embodiment shown in FIG. In the present embodiment, the electromagnetic wave propagating through the first electromagnetic wave transmission line 2 is moved in the coaxial transducer 18 having the central conductor 20 in the coaxial Transverse Electro-Magnetic mode (hereinafter referred to as the coaxial T).
(Referred to as EM mode) and transmitted through the transmission path in the coaxial waveguide 19 formed around the center conductor 20 to the dielectric window 6
Incident on. Since the coaxial TEM mode is a mode symmetrical about the central axis of the coaxial waveguide 19, the coaxial TEM mode propagates uniformly in the dielectric window 6 in the radial direction and the electromagnetic wave reflection plate 7 provided on the lower surface of the dielectric window 6. The light enters the inside of the container 16 uniformly in the circumferential direction from the gap 8 formed between the auxiliary reflection plate 17. According to this embodiment, the ring-shaped plasma 14 is efficiently generated.
【００３０】図３は、本発明のさらに他の実施例の縦断
面図である。基本的な動作原理は図２に示した実施例と
同じである。本実施例では誘電体窓６ａの中心部に貫通
穴が形成されており、この貫通穴に同軸導波管の中心導
体２０ａが挿入されている。そして、中心導体２０ａの
容器１６内部側は電磁波反射板７に接続されており、他
端部は第１の電磁波伝送路２とともに同軸変換器１８を
形成している。この図３の実施例は図２の実施例と以下
の点が相違している。すなわち、図２の実施例では電磁
波は誘電体窓の内部で一旦同軸モードを失った後にリン
グ状電磁波放射口に入るが、この実施例では電磁波は同
軸導波管１９からリング状電磁波放射口８まで同軸モー
ドで伝播する。したがって、電磁波反射板７での電磁波
の反射を減らすことが可能になり、効率的にプラズマを
生成できる。FIG. 3 is a vertical sectional view of still another embodiment of the present invention. The basic operation principle is the same as that of the embodiment shown in FIG. In this embodiment, a through hole is formed in the center of the dielectric window 6a, and the center conductor 20a of the coaxial waveguide is inserted into this through hole. The inside of the container 16 of the central conductor 20a is connected to the electromagnetic wave reflection plate 7, and the other end of the central conductor 20a forms a coaxial converter 18 together with the first electromagnetic wave transmission line 2. The embodiment of FIG. 3 is different from the embodiment of FIG. 2 in the following points. That is, in the embodiment of FIG. 2, the electromagnetic wave enters the ring-shaped electromagnetic wave emission port after the coaxial mode is once lost inside the dielectric window, but in this embodiment, the electromagnetic wave is transmitted from the coaxial waveguide 19 to the ring-shaped electromagnetic wave emission port 8. Propagate up to coaxial mode. Therefore, it becomes possible to reduce the reflection of the electromagnetic wave on the electromagnetic wave reflection plate 7, and the plasma can be efficiently generated.
【００３１】図４は、本発明の他の実施例の縦断面図で
ある。基本的な動作原理は図１の実施例と同じである。
本実施例では電磁波反射板７ａを誘電体窓６ｂに埋め込
んでいる。本実施例においては、電磁波反射板７ａと誘
電体窓６ｂの放電室９側の表面を同一平面にしているの
で不要な空隙部を無くし、エッチングガスやプラズマが
入り込むことによる塵埃の停留や堆積を防止し、プラズ
マ処理時のゴミによる汚染を低減できる。FIG. 4 is a vertical sectional view of another embodiment of the present invention. The basic operation principle is the same as that of the embodiment shown in FIG.
In this embodiment, the electromagnetic wave reflection plate 7a is embedded in the dielectric window 6b. In this embodiment, since the surfaces of the electromagnetic wave reflection plate 7a and the dielectric window 6b on the side of the discharge chamber 9 are flush with each other, unnecessary voids are eliminated, and dust is retained or accumulated due to the entry of etching gas or plasma. It is possible to prevent and reduce contamination by dust during plasma processing.
【００３２】なお、電磁波反射板７ａと誘電体窓６ｂは
必ずしも同一面上にある必要は無い。例えば、プラズマ
中の電磁波のモードを同軸モードに保つために、電磁波
反射板をプラズマ中に突出して設けても良い。また、電
磁波反射板７の上部端、すなわち誘電体窓６ｂへの嵌合
部には、伝送路結合器５から誘電体窓６ｂに入射した電
磁波がなめらかにリング状電磁波放射口８に伝播できる
ように、半径０．５ｍｍ以上の丸みをつけて加工しても
良い。。The electromagnetic wave reflection plate 7a and the dielectric window 6b do not have to be on the same plane. For example, an electromagnetic wave reflection plate may be provided so as to project into the plasma in order to keep the electromagnetic wave mode in the plasma in the coaxial mode. In addition, at the upper end of the electromagnetic wave reflection plate 7, that is, the fitting portion to the dielectric window 6b, the electromagnetic wave incident on the dielectric window 6b from the transmission line coupler 5 can be smoothly propagated to the ring-shaped electromagnetic wave emission port 8. In addition, it may be processed with a radius of 0.5 mm or more. .
【００３３】図５は本発明のさらに他の実施例の縦断面
図である。図１の実施例と相違する点は、通常、導体で
作られた電磁波反射板７を誘電体カバー２１を用いて放
電室９内のプラズマから隔離していることにある。これ
により、プラズマが電磁波反射板７を削ることに起因す
る金属の汚染を防止できる。誘電体カバー２１の厚み
は、誘電体カバー２１中を伝播する電磁波の波長の1/4
の長さより薄くする。これにより放電室９内に生成され
るプラズマの分布に対し、誘電体カバー２１が悪影響を
及ぼすのを防止できる。誘電体カバーは本実施例のよう
に電磁波反射板７と別部品でも良いし、電磁波反射板７
に誘電体の膜をコーティングしたものでも良い。FIG. 5 is a vertical sectional view of still another embodiment of the present invention. The difference from the embodiment of FIG. 1 is that the electromagnetic wave reflecting plate 7 made of a conductor is usually isolated from the plasma in the discharge chamber 9 by using a dielectric cover 21. As a result, it is possible to prevent metal contamination due to the plasma scraping the electromagnetic wave reflection plate 7. The thickness of the dielectric cover 21 is 1/4 of the wavelength of the electromagnetic wave propagating in the dielectric cover 21.
Thinner than the length of. This can prevent the dielectric cover 21 from adversely affecting the distribution of plasma generated in the discharge chamber 9. The dielectric cover may be a separate component from the electromagnetic wave reflection plate 7 as in the present embodiment, or the electromagnetic wave reflection plate 7 may be used.
It may be a dielectric film coated with.
【００３４】図６は本発明の他の実施例の縦断面図であ
る。図１の実施例とは、導体からなる電磁波反射板７を
アース２２に電気的に接続している点が相違する。すな
わち、試料保持台１３を電極とし、この電極を高周波電
源２３に接続することにより、電磁波反射板７と電極の
間に高周波バイアスを加える。これにより、放電室９内
部に磁場が存在しても、試料１２上に均一に高周波バイ
アスを加えることができる。FIG. 6 is a vertical sectional view of another embodiment of the present invention. It differs from the embodiment of FIG. 1 in that the electromagnetic wave reflection plate 7 made of a conductor is electrically connected to the ground 22. That is, by using the sample holder 13 as an electrode and connecting this electrode to the high frequency power supply 23, a high frequency bias is applied between the electromagnetic wave reflection plate 7 and the electrode. Thereby, even if a magnetic field exists inside the discharge chamber 9, a high frequency bias can be uniformly applied on the sample 12.
【００３５】図７は本発明の他の実施例の縦断面図であ
る。本実施例は、図３に示した実施例を変形したもので
ある。つまり、誘電体窓を誘電率の異なる二つの誘電体
窓Ａ２４と誘電体窓Ｂ２５から構成したものである。例
えば、誘電体窓Ａを石英の窓（誘電率が約４）にし、誘
電体窓Ｂをアルミナの窓（誘電率が約９）とすると伝送
路結合器５から誘電体窓Ａ、誘電体窓Ｂへと順次伝播し
ていく電磁波の波長が次第に短くなって行き、放電室９
内のプラズマへ電磁波が入射しやすくなる。なお、誘電
体を２種類以上重ねても同様の効果が得られる。FIG. 7 is a vertical sectional view of another embodiment of the present invention. The present embodiment is a modification of the embodiment shown in FIG. That is, the dielectric window is composed of two dielectric windows A24 and B25 having different dielectric constants. For example, if the dielectric window A is a quartz window (with a dielectric constant of about 4) and the dielectric window B is an alumina window (with a dielectric constant of about 9), the transmission line coupler 5 to the dielectric window A, the dielectric window. The wavelength of the electromagnetic wave that propagates to B gradually becomes shorter, and the discharge chamber 9
Electromagnetic waves easily enter the plasma inside. The same effect can be obtained by stacking two or more types of dielectrics.
【００３６】図８は図３の実施例の変形例で、中心導体
２０ａと電磁波反射板７を接続し、その接続体に冷却機
能を付加したものである。つまり、この図８は電磁波反
射板７内部に冷却管２８を取付け、この冷却管２８を同
軸導波管中心導体内部に通して冷却流路を形成したもの
である。この冷却管２８の一方を給水管２６に、他方を
排水管２７に接続することにより、冷却管２８内部に例
えば水などの冷媒を循環させることが可能になり、プラ
ズマによって加熱された電磁波反射板７を冷却すること
ができる。この結果、電磁波反射板７の温度を制御で
き、より均一なプラズマを生成できる。なお、本実施例
では電磁波反射板７内部に冷却管を取り付けたが、予め
流路を電磁波反射板７内部に形成しても同様な効果が得
られることは言うまでもない。FIG. 8 is a modification of the embodiment of FIG. 3, in which the central conductor 20a and the electromagnetic wave reflection plate 7 are connected, and a cooling function is added to the connection body. That is, in FIG. 8, the cooling pipe 28 is attached to the inside of the electromagnetic wave reflection plate 7, and the cooling pipe 28 is passed inside the coaxial waveguide center conductor to form a cooling flow path. By connecting one of the cooling pipes 28 to the water supply pipe 26 and the other to the drainage pipe 27, it becomes possible to circulate a coolant such as water inside the cooling pipe 28, and an electromagnetic wave reflection plate heated by plasma. 7 can be cooled. As a result, the temperature of the electromagnetic wave reflection plate 7 can be controlled, and more uniform plasma can be generated. Although the cooling pipe is attached inside the electromagnetic wave reflection plate 7 in this embodiment, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the flow path is formed inside the electromagnetic wave reflection plate 7 in advance.
【００３７】図９は図３の実施例の他の変形例で、図８
の実施例同様に中心導体２０ａと電磁波反射板７を接続
した接続体の縦断面図である。この変形例では、中心導
体２０ａと電磁波反射板７に処理ガス噴射機能を付加し
ている。つまり、電磁波反射板７内部にバッファ室３０
を設け、このバッファ室３０に連通するガス供給管２９
を中心導体２０ａ内部に取付けている。そして、ガス供
給管２９からプラズマ処理ガスを接続体に導き、電磁波
反射板７の放電室９側に設けた複数の微小な穴からなる
ガス噴射口３１から処理ガスを放電室９内部に噴射させ
る。これにより放電室９内部の処理ガスの流れを制御す
ることができ、プラズマ処理の均一性を改善できる。FIG. 9 shows another modification of the embodiment shown in FIG.
9 is a vertical cross-sectional view of a connection body in which a center conductor 20a and an electromagnetic wave reflection plate 7 are connected to each other as in the example of FIG. In this modification, a processing gas injection function is added to the central conductor 20a and the electromagnetic wave reflection plate 7. That is, the buffer chamber 30 is provided inside the electromagnetic wave reflection plate 7.
And a gas supply pipe 29 communicating with the buffer chamber 30.
Is attached inside the center conductor 20a. Then, the plasma processing gas is guided to the connection body from the gas supply pipe 29, and the processing gas is injected into the discharge chamber 9 from the gas injection port 31 formed of a plurality of minute holes provided on the discharge chamber 9 side of the electromagnetic wave reflection plate 7. . As a result, the flow of the processing gas inside the discharge chamber 9 can be controlled, and the uniformity of plasma processing can be improved.
【００３８】図１０は本発明のさらに他の実施例の縦断
面図である。本実施例は、図２の実施例の変形例であ
る。つまり、本実施例では電磁波をリング状の電磁波放
射口８の径まで拡大するために、電磁波を初めにテーパ
ー拡大同軸導波管３２で拡大し、次いで誘電体窓６内部
で拡大するようにしている。そのため、図２の実施例で
はほぼ円柱状であった同軸導波管を、本実施例では誘電
体窓に近づくに従ってその径が大きくなる切頭円錐状に
形成している。このように段階的に電磁波を拡大してい
くことにより電磁波の反射を少なくすることが可能にな
り、プラズマを効率的に生成できる。また、単にテーパ
ー状に同軸導波管を形成した電磁波の拡大装置に比較し
て、装置の小型化が可能になる。FIG. 10 is a vertical sectional view of still another embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the embodiment shown in FIG. That is, in this embodiment, in order to expand the electromagnetic wave to the diameter of the ring-shaped electromagnetic wave emission port 8, the electromagnetic wave is first expanded by the tapered expansion coaxial waveguide 32 and then expanded inside the dielectric window 6. There is. Therefore, the coaxial waveguide, which is substantially cylindrical in the embodiment of FIG. 2, is formed in the shape of a truncated cone whose diameter increases toward the dielectric window in this embodiment. By thus gradually expanding the electromagnetic wave, it is possible to reduce the reflection of the electromagnetic wave and efficiently generate plasma. Further, the device can be downsized as compared with an electromagnetic wave expanding device in which a coaxial waveguide is simply formed in a tapered shape.
【００３９】図１１は本発明のさらに他の実施例であ
り、中心導体３３ａの他の変形例を示したものである。
つまり、図１０では誘電体窓に接続していたテーパー状
に拡大した中心導体を、本実施例では誘電体窓６ａに形
成した貫通穴中に挿入して電磁波反射板７に接続してい
る。これにより、図３の実施例と同じ効果を得ることが
できる。FIG. 11 shows still another embodiment of the present invention, showing another modification of the central conductor 33a.
That is, in FIG. 10, the taper-shaped enlarged central conductor that is connected to the dielectric window in FIG. 10 is inserted into the through hole formed in the dielectric window 6a and connected to the electromagnetic wave reflection plate 7 in this embodiment. As a result, the same effect as that of the embodiment shown in FIG. 3 can be obtained.
【００４０】図１２は本発明のさらに他の実施例の縦断
面図である。容器８は直方体または円柱状の密閉容器で
あり、容器の上部には誘電体窓６が容器８と気密に、ま
たは容器８内部に固定されて設けられている。誘電体窓
６の放電室９側表面には電磁波反射板３７が取り付けら
れており、容器８壁面と電磁波反射板７間にはリング状
の電磁波放射部３８が形成されている。誘電体窓６に関
しこのリング状電磁波放射部３８の反対側で、リング状
電磁波放射部３８に対応した容器８外部側には電磁波発
生手段が設けられている。容器８の内部であってその下
部には、試料１２を載置する試料保持台１３が配設され
ている。容器１６はガス排気系３５により真空排気さ
れ、ガス供給系により処理ガスが供給される。このよう
に構成した本実施例においては、電磁波発生手段３６で
発生した電磁波は誘電体窓６に入射した後、導体や強磁
性体などからなる電磁波反射板３７で反射し最終的にリ
ング状電磁波放射部３８から放電室９に放射される。そ
して、リング状プラズマ１４をリング状電磁波放射部３
８の下部に生成する。生成されたリング状プラズマは拡
散して試料保持台１３上に配置された試料に均一なプラ
ズマとして入射して均一なプラズマ処理が可能となる。
本実施例によれば、通常用いられるＲＦプラズマ装置に
おいても、簡単な構成の変化により均一なプラズマを形
成できる。FIG. 12 is a vertical sectional view of still another embodiment of the present invention. The container 8 is a rectangular parallelepiped or columnar closed container, and a dielectric window 6 is provided on the upper part of the container in an airtight manner with the container 8 or fixed inside the container 8. An electromagnetic wave reflection plate 37 is attached to the surface of the dielectric window 6 on the discharge chamber 9 side, and a ring-shaped electromagnetic wave emission portion 38 is formed between the wall surface of the container 8 and the electromagnetic wave reflection plate 7. Electromagnetic wave generation means is provided on the opposite side of the ring-shaped electromagnetic wave radiation section 38 with respect to the dielectric window 6 and on the outside of the container 8 corresponding to the ring-shaped electromagnetic wave radiation section 38. A sample holder 13 on which a sample 12 is placed is arranged inside the container 8 and below the container 8. The container 16 is evacuated by the gas exhaust system 35, and the processing gas is supplied by the gas supply system. In this embodiment having such a configuration, the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generating means 36 enters the dielectric window 6 and is then reflected by the electromagnetic wave reflecting plate 37 made of a conductor, a ferromagnetic material or the like and finally the ring-shaped electromagnetic wave. It is radiated from the radiation part 38 to the discharge chamber 9. Then, the ring-shaped plasma 14 is passed through the ring-shaped electromagnetic wave radiation unit 3
Generate at the bottom of 8. The generated ring-shaped plasma diffuses and enters the sample placed on the sample holder 13 as uniform plasma, which enables uniform plasma treatment.
According to the present embodiment, even in a commonly used RF plasma device, uniform plasma can be formed by a simple change in configuration.
【００４１】[0041]
【発明の効果】本発明によれば、放電室内部の試料台上
方にリング状に電磁波を放射することが可能になり、コ
ンパクトな装置でリング状プラズマを生成できる。ま
た、電磁波を誘電体窓内部で拡大、共振させ、電磁波の
放電室への入射部をリング状に制限しているので、コン
パクトな装置でリング状プラズマを生成できる。さら
に、発生したリング状プラズマが放電室内で拡散し、試
料表面に均一なプラズマとして入射するので、試料に均
一なプラズマ処理を行える。その結果、高い面内の均一
性を有するエッチングや成膜処理が可能になる。なお、
本発明によれば、同軸導波管内部に設けた冷却流路やガ
ス噴出口により、誘電体窓の冷却が可能になり、より均
一なプラズマの生成を可能にする。さらに、処理ガスの
分布の均一化を図ることも可能になる。According to the present invention, it is possible to radiate a ring-shaped electromagnetic wave above the sample table inside the discharge chamber, and a ring-shaped plasma can be generated with a compact device. Further, since the electromagnetic wave is expanded and resonated inside the dielectric window and the incident portion of the electromagnetic wave into the discharge chamber is limited to the ring shape, the ring-shaped plasma can be generated with a compact device. Furthermore, the generated ring-shaped plasma diffuses in the discharge chamber and enters the sample surface as uniform plasma, so that uniform plasma treatment can be performed on the sample. As a result, it becomes possible to perform etching and film forming processing with high in-plane uniformity. In addition,
According to the present invention, the cooling flow path and the gas ejection port provided inside the coaxial waveguide enable cooling of the dielectric window, thereby enabling more uniform plasma generation. Further, it is possible to make the distribution of the processing gas uniform.
【００４２】さらにまた、同軸同波管をテーパ状に形成
することにより、電磁波の反射を減らして良好なリング
状のプラズマを生成することが可能になる。さらに、誘
電体窓のほぼ中央部に貫通穴を設け、この穴に同軸同波
管を挿入し、誘電体窓の放電室側に設けた電磁波反射板
と接続することにより、コンパクトな装置でリング状プ
ラズマを生成できる。Furthermore, by forming the coaxial waveguide in a tapered shape, it is possible to reduce reflection of electromagnetic waves and generate a good ring-shaped plasma. In addition, a through hole is provided in the center of the dielectric window, a coaxial wave tube is inserted into this hole, and it is connected to the electromagnetic wave reflection plate provided on the discharge chamber side of the dielectric window, so that a ring can be formed in a compact device. -Like plasma can be generated.
【００４３】また、本発明によれば均一なプラズマによ
り、高信頼性の半導体素子を得ることができる。さら
に、半導体素子を高精度に製作できる。Further, according to the present invention, a highly reliable semiconductor element can be obtained by uniform plasma. Further, the semiconductor element can be manufactured with high precision.
【００４４】[0044]
【図１】本発明の一実施例の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention.
【図３】本発明の更に他の実施例の縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of still another embodiment of the present invention.
【図４】本発明の他の実施例の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention.
【図５】本発明の更に他の実施例の縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of still another embodiment of the present invention.
【図６】本発明の他の実施例の縦断面図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of the present invention.
【図７】本発明の更に他の実施例の縦断面図である。FIG. 7 is a vertical sectional view of still another embodiment of the present invention.
【図８】本発明に用いられる中心導体の一実施例の縦断
面図である。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of an example of a center conductor used in the present invention.
【図９】本発明に用いられる中心導体の他の実施例の縦
断面図である。FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of the center conductor used in the present invention.
【図１０】本発明の他の実施例の縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の更に他の実施例の縦断面図である。FIG. 11 is a vertical sectional view of still another embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の他の実施例の縦断面図である。FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of the present invention.
１……電磁波発生源、 ２……電磁波伝送路、
３……伝送路変換器、 ４……電磁波伝送路、
５……伝送路結合器、 ６……誘電体窓、６
ａ、６ｂ……誘電体窓、 ７……電磁波反射板、７
ａ……電磁波反射板、 ８……リング状電磁波放
射口、９……放電室、 １０……電磁コ
イル、１１……電極、 １２……試
料、１３……ＥＣＲ面、 １４……リング
状プラズマ、１５……均一プラズマ、 １６…
…容器、１７……補助反射板、 １８……同
軸変換器、１９……同軸導波管、 ２０……
中心導体、２０ａ……中心導体、２１……誘電体カバ
ー、 ２２……アース、２３……高周波電源、
２４……誘電体窓Ａ、２５……誘電体窓
Ｂ、 ２６……給水管、２７……排水管、
２８……冷却管、２９……ガス供給管、
３０……バッファ室、３１……ガス噴射
口、 ３２……導波管、３３……中心導体、
３３ａ……中心導体、３４……ガス供給
系、 ３５……ガス排気系、３６……電磁波
発生手段、 ３７……電磁波反射板、３８……リ
ング状電磁波放射口。1 ... Electromagnetic wave generation source, 2 ... Electromagnetic wave transmission line,
3 ... Transmission line converter, 4 ... Electromagnetic wave transmission line,
5 ... Transmission line coupler, 6 ... Dielectric window, 6
a, 6b ... Dielectric window, 7 ... Electromagnetic wave reflection plate, 7
a ... Electromagnetic wave reflection plate, 8 ... Ring-shaped electromagnetic wave emission port, 9 ... Discharge chamber, 10 ... Electromagnetic coil, 11 ... Electrode, 12 ... Sample, 13 ... ECR surface, 14 ... Ring-shaped plasma , 15 ... Uniform plasma, 16 ...
… Container, 17 …… Auxiliary reflector, 18 …… Coaxial converter, 19 …… Coaxial waveguide, 20 ……
Central conductor, 20a ... Central conductor, 21 ... Dielectric cover, 22 ... Ground, 23 ... High frequency power source,
24 ... Dielectric window A, 25 ... Dielectric window B, 26 ... Water supply pipe, 27 ... Drain pipe,
28: cooling pipe, 29: gas supply pipe,
30 ... Buffer chamber, 31 ... Gas injection port, 32 ... Waveguide, 33 ... Central conductor,
33a ... Central conductor, 34 ... Gas supply system, 35 ... Gas exhaust system, 36 ... Electromagnetic wave generation means, 37 ... Electromagnetic wave reflection plate, 38 ... Ring-shaped electromagnetic wave emission port.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｃ 21/31 Ｈ０１Ｐ 1/08 Ｈ０１Ｐ 1/08 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者 手束 勉 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 臼井 建人 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 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 吉岡 健 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 金井 三郎 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 (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/3065 H01L 21/31 C 21/31 H01P 1/08 H01P 1/08 H01L 21/302 B (72) Inventor Tsutomu Tezuka 502 Jinritsucho Machinery Research Center, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Inside the Mechanical Research Laboratory, Hiritsu Seisakusho Co., Ltd. ) Inventor Tetsunori Kaji 794 Higashi-Toyoi, Kumamatsu City, Yamaguchi Prefecture Inside the Kasado Plant, Hitachi Ltd. (72) Ken Ken Yoshioka, 794, Higashi-Toyoi, Kumamatsu City, Yamaguchi Prefecture Hitachi Ltd. 72) Inventor Saburo Kanai No. 794 Higashi-Toyoi, Kudamatsu City, Yamaguchi Prefecture Stock company Hitachi Kasado factory
Claims (23)
した電磁波により生じたプラズマを保持する放電室を区
画する放電室容器と、該電磁波発生源と放電室容器間に
設けられた電磁波伝送部とを備えたプラズマ生成装置に
おいて、 前記電磁波伝送部と前記放電室間を隔離する誘電体窓を
前記電磁波伝送部に設け、この誘電体窓の放電室側に電
磁波反射板を設けたことを特徴とするプラズマ生成装
置。1. An electromagnetic wave generation source, a discharge chamber container for partitioning a discharge chamber holding plasma generated by the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation source, and electromagnetic wave transmission provided between the electromagnetic wave generation source and the discharge chamber container. In the plasma generation device including a section, a dielectric window that separates the electromagnetic wave transmission section and the discharge chamber is provided in the electromagnetic wave transmission section, and an electromagnetic wave reflection plate is provided on the discharge chamber side of the dielectric window. Characteristic plasma generator.
軸導波管を含むことを特徴とする請求項１記載のプラズ
マ生成装置。2. The plasma generation device according to claim 1, wherein the electromagnetic wave transmission unit includes a coaxial waveguide having a central conductor.
て配置した前記中心導体と前記電磁波反射板とを接続し
たことを特徴とする請求項２記載のプラズマ生成装置。3. The plasma generator according to claim 2, wherein the dielectric window has a hole, and the central conductor arranged through the hole is connected to the electromagnetic wave reflecting plate.
に、伝送路結合器を設けたことを特徴とする請求項１に
記載のプラズマ生成装置。4. The plasma generating apparatus according to claim 1, wherein a transmission line coupler is provided at an end of the electromagnetic wave transmission line on the side of the dielectric window.
合器であることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ
生成装置。5. The plasma generating apparatus according to claim 4, wherein the transmission line coupler is a quarter wavelength waveguide coupler.
た凹部に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の
プラズマ生成装置。6. The plasma generator according to claim 1, wherein the electromagnetic wave reflection plate is attached to a recess provided in the dielectric window.
側表面を実質的に同一平面としたことを特徴とする請求
項６に記載のプラズマ生成装置。7. The plasma generator according to claim 6, wherein the electromagnetic wave reflector and the surface of the dielectric window on the discharge chamber side are substantially flush with each other.
で覆われていることを特徴とする請求項１に記載のプラ
ズマ生成装置。8. The plasma generator according to claim 1, wherein the surface of the electromagnetic wave reflection plate on the discharge chamber side is covered with a dielectric.
け角部に半径０．５ｍｍ以上の丸みが形成されているこ
とを特徴とする請求項６に記載のプラズマ生成装置。9. The plasma generating apparatus according to claim 6, wherein a corner having a radius of 0.5 mm or more is formed at a corner portion where the electromagnetic wave reflection plate is attached to the dielectric window.
とを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成装置。10. The plasma generator according to claim 1, wherein the electromagnetic wave reflection plate is electrically connected to ground.
波伝送部に連通するガスの吹き出し口を設けたことを特
徴とする請求項１記載のプラズマ生成装置。11. The plasma generating apparatus according to claim 1, wherein a gas outlet communicating with the electromagnetic wave transmitting portion is provided on the discharge chamber side of the electromagnetic wave reflecting plate.
を特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成装置。12. The plasma generator according to claim 1, wherein the electromagnetic wave reflection plate includes a cooling unit.
電体により構成することを特徴とする請求項１に記載の
プラズマ生成装置。13. The plasma generator according to claim 1, wherein the dielectric window is formed of a plurality of dielectrics having different permittivities.
ら前記放電室に向けてテーパー状に拡大する空間を形成
していることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ生
成装置。14. The plasma generating apparatus according to claim 2, wherein the coaxial waveguide forms a space that expands in a taper shape from the electromagnetic wave transmitting portion toward the discharge chamber.
されていることを特徴とする請求項１４に記載のプラズ
マ生成装置。15. The plasma generator according to claim 14, wherein the central conductor and the electromagnetic wave reflection plate are connected to each other.
生した電磁波により生じたプラズマを保持する放電室容
器と、該電磁波発生源と放電室間に設けられた電磁波伝
送部とを備え、前記電磁波伝送部と前記放電室間を隔離
する誘電体窓を前記電磁波伝送部に有し、この誘電体窓
の放電室側に電磁波反射板を取り付けたプラズマ生成装
置内に配設され、該装置が生成したプラズマを照射した
ことを特徴とする半導体素子。16. An electromagnetic wave generation source, a discharge chamber container for holding plasma generated by the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation source, and an electromagnetic wave transmission section provided between the electromagnetic wave generation source and the discharge chamber. The electromagnetic wave transmission part has a dielectric window for isolating the electromagnetic wave transmission part from the discharge chamber, and the electromagnetic wave reflection plate is attached to the discharge chamber side of the dielectric window. A semiconductor element characterized by being irradiated with the generated plasma.
て半導体素子の表面を処理する半導体素子の製造方法に
おいて、 電磁波発生源で発生した電磁波を誘電体窓を介して電磁
波反射板と容器間に形成された空隙を通って放電室に導
き、前記電磁波により放電室内に導入した処理ガスから
プラズマを生成し、生成されたこのプラズマを前記放電
室で保持し前記放電室内に配設された前記半導体素子に
処理することを特徴とする半導体素子の製造方法。17. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a surface of a semiconductor device is treated using plasma generated by electromagnetic waves, wherein electromagnetic waves generated by an electromagnetic wave generation source are formed between an electromagnetic wave reflection plate and a container through a dielectric window. The semiconductor element disposed in the discharge chamber by generating plasma from the processing gas introduced into the discharge chamber by the electromagnetic waves and holding the generated plasma in the discharge chamber. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises:
生した電磁波により生じたプラズマを保持する放電室容
器と、該電磁波発生源と該放電室容器間に設けられた電
磁波伝送部とを備えたプラズマ生成装置において、 前記電磁波伝送部の一端部近傍には前記電磁波発生源
が、前記電磁波伝送部の他端部には伝送路結合器がそれ
ぞれ設けられ、前記伝送路結合器の前記電磁波伝送部と
は反対側には前記伝送路結合器と前記放電室容器間を区
画する誘電体窓が配設され、前記放電室容器には該容器
内にガスを導入するガス導入手段と、該容器には電子サ
イクロトロン共鳴を形成する電磁コイルとがそれぞれ設
けられ、前記誘電体窓の放電室容器側にはリング状の電
磁波路を形成する電磁波反射板を該窓のほぼ中心部に設
けたことを特徴とするプラズマ生成装置。18. An electromagnetic wave generation source, a discharge chamber container for holding plasma generated by the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation source, and an electromagnetic wave transmission section provided between the electromagnetic wave generation source and the discharge chamber container. In the plasma generation device, the electromagnetic wave generation source is provided near one end of the electromagnetic wave transmission unit, and a transmission line coupler is provided at the other end of the electromagnetic wave transmission unit, and the electromagnetic wave transmission of the transmission line coupler is performed. A dielectric window that partitions the transmission line coupler and the discharge chamber container is provided on the side opposite to the section, and the discharge chamber container is provided with gas introducing means for introducing gas into the container, and the container. And an electromagnetic coil for forming electron cyclotron resonance, respectively, and an electromagnetic wave reflection plate for forming a ring-shaped electromagnetic wave path on the side of the discharge window container of the dielectric window is provided substantially at the center of the window. Features Plasma generator.
生した電磁波により生じたプラズマを保持する放電室を
区画する放電室容器と、該電磁波発生源と該放電室間に
設けた電磁波伝送部とを備えたプラズマ生成装置におい
て、 前記電磁波伝送部と前記放電室間を隔離し電磁波発生源
で発生したマイクロ波を共振させる誘電体窓を前記電磁
波伝送部に設け、この誘電体窓の前記放電室側にマイク
ロ波の前記放電室への入射位置を限定する限定手段を設
けたことを特徴とするプラズマ生成装置。19. An electromagnetic wave generation source, a discharge chamber container for partitioning a discharge chamber holding plasma generated by the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation source, and an electromagnetic wave transmission section provided between the electromagnetic wave generation source and the discharge chamber. In the plasma generation device including, a dielectric window that isolates the electromagnetic wave transmission section and the discharge chamber and resonates the microwave generated by the electromagnetic wave generation source is provided in the electromagnetic wave transmission section, and the discharge of the dielectric window is performed. A plasma generating apparatus characterized in that a limiting means for limiting an incident position of microwaves on the discharge chamber is provided on the chamber side.
成するものであることを特徴とする請求項１９に記載の
プラズマ生成装置。20. The plasma generation device according to claim 19, wherein the limiting means generates a ring-shaped plasma.
生した電磁波により生じたプラズマを保持する放電室を
区画する放電室容器と、この放電室容器を真空排気する
ガス排気手段と、前記電磁波発生源と放電室容器間に設
けられた電磁波伝送部とを備えたプラズマ生成装置にお
いて、 前記電磁波発生源から発生した電磁波の通路中であって
真空排気される前記放電室容器内に、金属性の板状部材
を配設したことを特徴とするプラズマ生成装置。21. An electromagnetic wave generating source, a discharge chamber container for partitioning a discharge chamber holding plasma generated by the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generating source, a gas exhaust means for evacuating the discharge chamber container, and the electromagnetic wave. In a plasma generation device comprising an electromagnetic wave transmission section provided between a source and an electric discharge chamber container, in the electric discharge chamber container being evacuated in the passage of the electromagnetic wave generated from the electromagnetic wave source, metallic 2. A plasma generation device characterized in that the plate-shaped member of FIG.
手段はアースに導通していることを特徴とする請求項２
１に記載のプラズマ生成装置。22. The arranging means for arranging the plate member in the discharge chamber is electrically connected to the ground.
1. The plasma generation device according to 1.
場強度を、８７５ガウスから９５０ガウスの間にしたこ
とを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成装置。23. The plasma generator according to claim 1, wherein the magnetic field intensity of the surface of the dielectric window on the inner side of the container is set between 875 gauss and 950 gauss.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304061A JPH09148097A (en) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | Plasma producing device, manufacture of semiconductor element using it, and semiconductor element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304061A JPH09148097A (en) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | Plasma producing device, manufacture of semiconductor element using it, and semiconductor element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148097A true JPH09148097A (en) | 1997-06-06 |
Family
ID=17928570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7304061A Pending JPH09148097A (en) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | Plasma producing device, manufacture of semiconductor element using it, and semiconductor element |
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|---|---|
| JP (1) | JPH09148097A (en) |
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-
1995
- 1995-11-22 JP JP7304061A patent/JPH09148097A/en active Pending
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