JPH0434826A - semiconductor manufacturing equipment - Google Patents
semiconductor manufacturing equipmentInfo
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- JPH0434826A JPH0434826A JP14215490A JP14215490A JPH0434826A JP H0434826 A JPH0434826 A JP H0434826A JP 14215490 A JP14215490 A JP 14215490A JP 14215490 A JP14215490 A JP 14215490A JP H0434826 A JPH0434826 A JP H0434826A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、電子サイクロトロン共鳴(ECR)を利用
してプラズマを発生させる半導体製造装置において、特
にプラズマのちらつき等の不安定性を防止することに関
するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention particularly relates to preventing instability such as plasma flickering in semiconductor manufacturing equipment that generates plasma using electron cyclotron resonance (ECR). It is something.
第3図(a)は、従来の半導体製造装置を示す図であり
、図中、lは磁界発生用のコイル、2は2.45GHz
の発振周波数をもつマグネトロン、10はマイクロ波、
4はECR共鳴点、5は磁力線、6は放電室、7は反応
性ガスの導入口、8はマイクロ波導入口、9は導波管を
それぞれ示す。FIG. 3(a) is a diagram showing a conventional semiconductor manufacturing apparatus. In the figure, l is a coil for generating a magnetic field, and 2 is a 2.45 GHz
a magnetron with an oscillation frequency of , 10 is a microwave,
4 is an ECR resonance point, 5 is a magnetic field line, 6 is a discharge chamber, 7 is a reactive gas inlet, 8 is a microwave inlet, and 9 is a waveguide.
また、第3図(ロ)は放電室6の中央部の磁界強度の分
布を、また第4図はプラズマ中をマイクロ波が磁場に沿
って伝搬する場合のマイクロ波の分散関係をそれぞれ示
している。Furthermore, Fig. 3 (b) shows the distribution of the magnetic field strength in the center of the discharge chamber 6, and Fig. 4 shows the dispersion relationship of microwaves when they propagate along the magnetic field in the plasma. There is.
以下、これらの図に従って従来の半導体製造装置におけ
るプラズマの発生機構を説明する。Hereinafter, a plasma generation mechanism in a conventional semiconductor manufacturing apparatus will be explained with reference to these figures.
まず、第3図(a)において、マグネトロン2で2゜4
5GHzのマイクロ波10を発生させ、導波管9゜マイ
クロ波導入口8より放電室6内へ導入する。First, in Fig. 3(a), the magnetron 2
A 5 GHz microwave 10 is generated and introduced into the discharge chamber 6 through a microwave inlet 8 in a waveguide 9°.
同時にコイル1に電流を流すことにより放電室6内に磁
界5を発生させる。この時、
ωc=eB/m。At the same time, by passing a current through the coil 1, a magnetic field 5 is generated within the discharge chamber 6. At this time, ωc=eB/m.
(但し、ωCはマイクロ波周波数(を子サイクロトロン
共鳴周波数)、eは電気素量、m、は電子の質量)
を満たすように磁界強度Bをコイル電流により調整する
ことで、電子のサイクロトロン運動とマイクロ波が共鳴
し、プラズマが発生する。電子サイクロトロン共鳴条件
を満たす磁界強度は、マイクロ波の周波数が2.45G
Hzの場合には、875 Gaussである。一般にコ
イルにより発生する磁界強度は放電室内部で均一でな(
、例えば放電室内部中央ではX方向に対し、第3図(b
)に示す分布を示す。(However, ωC is the microwave frequency (child cyclotron resonance frequency), e is the elementary charge, and m is the mass of the electron.) By adjusting the magnetic field strength B using the coil current to satisfy The microwaves resonate and plasma is generated. The magnetic field strength that satisfies the electron cyclotron resonance condition is when the microwave frequency is 2.45G.
In the case of Hz, it is 875 Gauss. Generally, the magnetic field strength generated by a coil is not uniform inside the discharge chamber (
, for example, at the center of the discharge chamber in the X direction,
) shows the distribution shown in
また、電子サイクロトロン周波数を満足させる磁界強度
の位置は第3図(a)中のECR共鳴点4に示すように
なる。Further, the position of the magnetic field strength that satisfies the electron cyclotron frequency is shown at ECR resonance point 4 in FIG. 3(a).
さて、これまでは電子サイクロトロン共鳴によるプラズ
マ発生の機構を定性的に説明したが、度プラズマが発生
するとプラズマ(放電)の維持にはプラズマ中のマイク
ロ波の伝搬も考慮しなければならない。So far, we have qualitatively explained the mechanism of plasma generation by electron cyclotron resonance, but once plasma is generated, the propagation of microwaves in the plasma must also be considered in order to maintain the plasma (discharge).
従来型の半導体製造装置では、2.45G&のマイクロ
波を用いているため、プラズマ中のマイクロ波の伝搬を
考えた場合、不安定であり、プラズマの不安定性(プラ
ズマ密度が変動、ちらつき)、を招き、ひいては従来の
半導体製造装置を用いてドライエツチングやP−CVD
を行う場合の均一性、再現性を悪化させることなる。Conventional semiconductor manufacturing equipment uses 2.45G microwaves, which is unstable when considering the propagation of microwaves in plasma, resulting in plasma instability (fluctuations in plasma density, flickering), This may lead to dry etching and P-CVD using conventional semiconductor manufacturing equipment.
This will deteriorate the uniformity and reproducibility of the process.
以下に、2.45GHzのマイクロ波を用いた場合にプ
ラズマが不安定になる理由について説明する。The reason why plasma becomes unstable when 2.45 GHz microwaves are used will be explained below.
一般に電磁波が磁界に平行方向にプラズマ中を伝搬する
場合、電磁波はR波とL波に分かれ、それぞれの分散関
係は第4図に示すようになる0図中、ω0はサイクロト
ロン共鳴周波数、ω1.ω1はそれぞれL波、R波のカ
ットオフ周波数であり、以下で示す式で定義される。Generally, when electromagnetic waves propagate in plasma in a direction parallel to the magnetic field, the electromagnetic waves are divided into R waves and L waves, and their dispersion relationships are as shown in Figure 4.In Figure 4, ω0 is the cyclotron resonance frequency, ω1. ω1 is the cutoff frequency of the L wave and the R wave, respectively, and is defined by the formula shown below.
ここで、ω9はωp = (n e ” / E6 m
@ ) ””で定義されるプラズマ周波数、また、nは
プラズマ密度、Eoは真空中の誘電率、eは電気素量、
m、は電子の質量をそれぞれ示す。Here, ω9 is ωp = (ne ” / E6 m
@) "" is the plasma frequency defined, n is the plasma density, Eo is the dielectric constant in vacuum, e is the elementary charge,
m and each indicate the mass of the electron.
また第4図中、ω”/c”k”< 0はマイクロ波の非
伝搬領域で、ω”/c”k”> Oはマイクロ波の伝搬
領域に相当する。Further, in FIG. 4, ω"/c"k"<0 corresponds to a microwave non-propagation region, and ω"/c"k">O corresponds to a microwave propagation region.
第4図から明らかなように、電子サイクロトロン共鳴は
R波でしか起きないが、プラズマ−維持にはプラズマ中
を伝搬するマイクロ波の吸収も考慮しなければならない
。まず、R波ではマイクロ波周波数(ω)〈ω。の領域
に伝搬領域が存在し、これは第3図(a)の放電室6で
マイクロ波導入口8からECR共鳴点4の間の領域(こ
の領域では、第3図(ロ)に示すように(1)C= e
B /no >2.45GHz)に相当するため、R
波の伝搬にはプラズマ密度の影響はない。As is clear from FIG. 4, electron cyclotron resonance occurs only with R waves, but for plasma maintenance, absorption of microwaves propagating in the plasma must also be taken into consideration. First, in the R wave, the microwave frequency (ω) <ω. There is a propagation region in the region between the microwave inlet 8 and the ECR resonance point 4 in the discharge chamber 6 of FIG. 3(a) (in this region, as shown in FIG. 3(b) (1) C=e
B /no >2.45GHz), so R
Wave propagation is not affected by plasma density.
一方、L波については、カットオフ周波数ω。On the other hand, for the L wave, the cutoff frequency ω.
が式(1)に示すようにプラズマ密度の影響を受ける。is affected by the plasma density as shown in equation (1).
一般に電子サイクロトロン共鳴を用いたプラズマの密度
は条件により異なるが、lXl0”〜IX 10 ”/
cd (参考文献、第25回半導体専門講習会予稿集、
SiOマイクロ波プラズマエツチング、鈴木他、 P
117〜147)の範囲にある。二のプラズマ密度の領
域において、ω、はωc=2.45G七として1.87
Gル〈ωt <7.86G七と変化する。In general, the density of plasma using electron cyclotron resonance varies depending on the conditions, but it is between lXl0'' and IX10''/
cd (References, Proceedings of the 25th Semiconductor Specialized Seminar,
SiO microwave plasma etching, Suzuki et al., P
117-147). In the region of plasma density of 2, ω is 1.87 as ωc = 2.45G7
G le〈ωt <7.86G7.
従って、第3図(a)中、マイクロ波導入口8からEC
R共鳴点4までの領域において近似的にωC〜2.45
GHzとし、マイクロ波の周波数ωが2.45G七とす
ると、ω、は第4図に示すようにプラズマ密度の若干の
変動に伴い、ω〉ωL (L波は放電室内に侵入できな
い非伝搬領域)の状態やω〈ωL(L波が放電室内に伝
搬する伝搬領域)の状態になり得る。Therefore, in FIG. 3(a), from the microwave inlet 8 to the EC
Approximately ωC ~ 2.45 in the region up to R resonance point 4
GHz and the frequency ω of the microwave is 2.45G7, then ω, as shown in Figure 4, changes due to slight fluctuations in plasma density, ω〉ωL (the L wave is in the non-propagation region where it cannot enter the discharge chamber). ) or ω<ωL (a propagation region in which the L wave propagates into the discharge chamber).
ω0〈ω、ではL波がプラズマ中に侵入できないため、
プラズマ密度が低下する。プラズマ密度が低下すると、
(1)式よりω1は小さくなるから、逆にω、〉ω、の
状態となる。ω。〉ω、の状態ではL波がプラズマ中に
侵入し、プラズマ密度を増大させるので、再びωLが大
きくなり、ω0〈ωLの状態になる。この繰り返しによ
りプラズマにちらつき等の不安定性が生じる。At ω0〈ω, the L wave cannot penetrate into the plasma, so
Plasma density decreases. When the plasma density decreases,
According to equation (1), ω1 becomes smaller, so conversely, the state becomes ω, >ω. ω. In the state of >ω, the L wave enters the plasma and increases the plasma density, so that ωL becomes large again, resulting in the state of ω0<ωL. This repetition causes instability such as flickering in the plasma.
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のように従来の電子サイクロトロン共鳴を用いた半
導体製造装置では、2.45GHzのマイクロ波を用い
ていたため、プラズマ中のL波の伝搬が不安定となりプ
ラズマの不安定性(ちらつき)を引き起こし、ひいては
このプラズマを用いたエツチング、CVDの均一性、再
現性を悪化させるという問題点があった。[Problems to be solved by the invention] As described above, since the conventional semiconductor manufacturing equipment using electron cyclotron resonance uses 2.45 GHz microwave, the propagation of the L wave in the plasma becomes unstable and the plasma There is a problem in that it causes instability (flickering), which in turn deteriorates the uniformity and reproducibility of etching and CVD using this plasma.
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、プラズマの不安定性を防止でき、ひいてはエ
ツチング、CVD0高均一性を実現でき、再現性のよい
半導体製造装置を得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a semiconductor manufacturing device that can prevent plasma instability, achieve high uniformity in etching and CVD0, and have good reproducibility. shall be.
この発明にかかる半導体製造装置は、磁場と電磁波を用
いて、プラズマを発生させるものにおいて、電磁波の周
波数を1.9GHz以下としたものである。A semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention generates plasma using a magnetic field and electromagnetic waves, and the frequency of the electromagnetic waves is 1.9 GHz or less.
本発明に係る半導体製造装置は、マイクロ波の周波数を
1.9GHz以下としたので、プラズマ中を進行する電
磁波のうち、L波の伝搬がカットされ、プラズマの不安
定性が抑制される。In the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, the frequency of the microwave is set to 1.9 GHz or less, so that among the electromagnetic waves traveling in the plasma, the propagation of the L wave is cut, and the instability of the plasma is suppressed.
以下、本発明の一実施例を図について説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例による半導体製造装置を示す
断面図であり、図中、第3図(a)と同一符号は同一部
分を示しており、これは従来例で用いた第3図(a)の
ものと同様の構成であるが、マイクロ波3の周波数とし
て1.9GHz以下のものを用いている点が異なってい
る。FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. The configuration is similar to that in FIG. 3(a), but the difference is that the frequency of the microwave 3 is 1.9 GHz or less.
また、本実施例における電子サイクロトロン共鳴を用い
たプラズマ中を磁場に平行方向に進行するマイクロ波の
分散関係は第2図に示すようになり、プラズマ密度1×
101〜1×101!/c4の領域では、ω〈ω1が常
に成り立ち、L波は伝搬しない。Furthermore, the dispersion relationship of microwaves propagating in the plasma parallel to the magnetic field using electron cyclotron resonance in this example is as shown in Figure 2, and the plasma density is 1×
101~1×101! /c4, ω<ω1 always holds, and the L wave does not propagate.
このように、1.9GHz以下のマイクロ波3を用いた
ことにより、1×10目〜1×10′!/c4のプラズ
マ密度において、常にω〈ω、が成り立つようになる。In this way, by using microwave 3 of 1.9 GHz or less, 1 x 10th to 1 x 10'! At a plasma density of /c4, ω<ω always holds true.
即ち、
より、この不等式を解くと、
ω〈ω、八へ 〜1.97G班
(プラズマ密度; I X 10 ”/csff)従っ
て、L波はプラズマ密度の変動(IXIO””−I X
10 ”/crI)に依存せず、フラスマ中ヲ伝搬し
なくなる。従って、従来問題となっていたプラズマのち
らつき等の不安定性は抑制され、電子サイクロトロン共
鳴を用いたプラズマによるエツチングやCVDの均一性
や再現性が向上する。That is, if we solve this inequality, we get ω〈ω, 8 ~ 1.97G unit (plasma density; I
10"/crI) and does not propagate through the flask. Therefore, instability such as plasma flickering, which was a problem in the past, is suppressed, and the uniformity of plasma etching and CVD using electron cyclotron resonance is improved. and reproducibility are improved.
以上のように、本発明によれば、マイクロ波の周波数と
して1.9GHz以下のものを用いたことにより、プラ
ズマ中を進行する電磁波のうち、L波の伝搬をカットで
きるので、プラズマの不安定性を抑制でき、さらにはこ
のプラズマを用いたエツチングやCVDの均一性、再現
性を向上することが可能になるという効果がある。As described above, according to the present invention, by using a microwave frequency of 1.9 GHz or less, it is possible to cut the propagation of the L wave among the electromagnetic waves traveling in the plasma, thereby reducing the instability of the plasma. This has the effect that it is possible to suppress this and further improve the uniformity and reproducibility of etching and CVD using this plasma.
第1図はこの発明の一実施例による半導体製造装置を示
す図、第2図は本発明による半導体製造装置のプラズマ
中と磁場に平行方向に進行するマイクロ波(電磁波)の
分散関係を示す図、第3図は従来の半導体製造装置及び
該半導体製造装置の放電室内における磁界強度分布を示
す図、第4図は従来の半導体製造装置のプラズマ中を磁
場に平行方向に進行するマイクロ波(電磁波)の分散関
係を示す図である。
図中、1はコイル、2はマグネトロン、3は1.9GH
z以下のマイクロ波、4はECR共鳴点、5は磁力線、
6は放電室、7は反応性ガスの導入口、8はマイクロ波
導入口、9は導波管である。
なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the dispersion relationship of microwaves (electromagnetic waves) traveling in the plasma of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention and in a direction parallel to the magnetic field. , FIG. 3 is a diagram showing a conventional semiconductor manufacturing device and the magnetic field strength distribution in the discharge chamber of the semiconductor manufacturing device, and FIG. ) is a diagram showing the dispersion relationship of . In the diagram, 1 is a coil, 2 is a magnetron, and 3 is a 1.9GH
Microwave below z, 4 is ECR resonance point, 5 is magnetic field line,
6 is a discharge chamber, 7 is a reactive gas inlet, 8 is a microwave inlet, and 9 is a waveguide. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
導体製造装置において、 上記電磁波の周波数を1.9GHz以下としたことを特
徴とする半導体製造装置。(1) A semiconductor manufacturing apparatus that generates plasma using a magnetic field and electromagnetic waves, characterized in that the frequency of the electromagnetic waves is 1.9 GHz or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14215490A JPH0434826A (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | semiconductor manufacturing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14215490A JPH0434826A (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | semiconductor manufacturing equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434826A true JPH0434826A (en) | 1992-02-05 |
Family
ID=15308619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14215490A Pending JPH0434826A (en) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | semiconductor manufacturing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0434826A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2012300179B2 (en) * | 2011-08-20 | 2017-08-03 | Zydex Pty Ltd | Apparatus and method for making an object |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP14215490A patent/JPH0434826A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2012300179B2 (en) * | 2011-08-20 | 2017-08-03 | Zydex Pty Ltd | Apparatus and method for making an object |
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