JPS61220331A - エツチング装置 - Google Patents
エツチング装置Info
- Publication number
- JPS61220331A JPS61220331A JP60062764A JP6276485A JPS61220331A JP S61220331 A JPS61220331 A JP S61220331A JP 60062764 A JP60062764 A JP 60062764A JP 6276485 A JP6276485 A JP 6276485A JP S61220331 A JPS61220331 A JP S61220331A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- disk
- etching
- sample
- ion beam
- rotation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、イオンビームを用いて試料をエツチングす
るエツチング装置に関する。
るエツチング装置に関する。
第4図は、従来のエツチング装置を示す概略図である。
このエツチング装置は、真空容器4内のホルダ3に、エ
ツチングすべき試料としてのウェハ2を取り付け、この
ウェハ2に対してイオン源6からイオンビーム16を照
射する構成となっている。イオン源6は、例えばECR
形イオン源であり、ガス供給源10から活性ガスが供給
され、マイクロ波発振器8からマイクロ波、電力が供給
されると共に、引出し電極61に対して引出し電源12
から引出し電圧が印加される。これによって当該イオン
源6から、反応性イオン(例えばF“、CFx’ 、F
”等)から成るイオンビーム16が引き出される。ウェ
ハ2は、例えば第5図に示すように、例えばシリコン等
から成る基板21の表面を例えば酸化シリコン、多結晶
シリコン等から成る被エツチング材22で覆い、更にそ
の上を所望のパターンをしたレジスト23で覆ったもの
である。このようなウェハ2に上述のイオンビーム16
を照射することによって、レジスト23のパターンに従
って被エツチング材22がエツチングされる。尚、エツ
チングの際の真空容器4内は、単に真空に排気するだけ
の場合の他に、そこに少量の反応性ガスあるいは反応促
進ガスを加える場合もある。
ツチングすべき試料としてのウェハ2を取り付け、この
ウェハ2に対してイオン源6からイオンビーム16を照
射する構成となっている。イオン源6は、例えばECR
形イオン源であり、ガス供給源10から活性ガスが供給
され、マイクロ波発振器8からマイクロ波、電力が供給
されると共に、引出し電極61に対して引出し電源12
から引出し電圧が印加される。これによって当該イオン
源6から、反応性イオン(例えばF“、CFx’ 、F
”等)から成るイオンビーム16が引き出される。ウェ
ハ2は、例えば第5図に示すように、例えばシリコン等
から成る基板21の表面を例えば酸化シリコン、多結晶
シリコン等から成る被エツチング材22で覆い、更にそ
の上を所望のパターンをしたレジスト23で覆ったもの
である。このようなウェハ2に上述のイオンビーム16
を照射することによって、レジスト23のパターンに従
って被エツチング材22がエツチングされる。尚、エツ
チングの際の真空容器4内は、単に真空に排気するだけ
の場合の他に、そこに少量の反応性ガスあるいは反応促
進ガスを加える場合もある。
ウェハ2のエツチング状態は、エツチングモニタ14に
よってモニタされており、これによってエツチングの終
了を確認している。即ち、エツチングモニタ14は検出
器141と検出回路142とを備えており、検出器14
1によってラジカル(励起原子)が発する光を検出し、
検出回路142によってそのスペクトル分析を行うこと
によって例えばF″ (フッ素ラジカル)の発光強度の
変化を測定している。例えば第6図に示すように、エツ
チングが始まるとエツチングにFlが使用されてその発
光強度は減少する。そしてエツチングが終了間近になる
と、tlの消費量は減少してその発光強度は増加し、エ
ツチングが終了するとF“の発光強度の変化はなくなる
。
よってモニタされており、これによってエツチングの終
了を確認している。即ち、エツチングモニタ14は検出
器141と検出回路142とを備えており、検出器14
1によってラジカル(励起原子)が発する光を検出し、
検出回路142によってそのスペクトル分析を行うこと
によって例えばF″ (フッ素ラジカル)の発光強度の
変化を測定している。例えば第6図に示すように、エツ
チングが始まるとエツチングにFlが使用されてその発
光強度は減少する。そしてエツチングが終了間近になる
と、tlの消費量は減少してその発光強度は増加し、エ
ツチングが終了するとF“の発光強度の変化はなくなる
。
上述のようなエツチング装置においては、ウェハ2はホ
ルダ3に取り付けられて固定されているため、当該ウェ
ハ2のエツチングの均一性はイオンビーム16の均一性
に依存する。所がウェハ2の大きさは大口径化する傾向
にあり、大口径のウェハ2の全面にわたって均一な電流
密度分布をしているイオンビーム16を得ることは困難
である。
ルダ3に取り付けられて固定されているため、当該ウェ
ハ2のエツチングの均一性はイオンビーム16の均一性
に依存する。所がウェハ2の大きさは大口径化する傾向
にあり、大口径のウェハ2の全面にわたって均一な電流
密度分布をしているイオンビーム16を得ることは困難
である。
そのため、エツチングの均一性が必ずしも良くな 。
いという問題がある。
また、スルーブツトを向上させる等のために1枚のウェ
ハ2に大きな、例えば100W程度のビーム電力が供給
されるため、ウェハ2の温度は例えば200℃近くにま
で上昇する。この熱によってウェハ2に反りが発生し、
超微細加工におけるレジストパターンの熱によるダレ等
の問題もある。
ハ2に大きな、例えば100W程度のビーム電力が供給
されるため、ウェハ2の温度は例えば200℃近くにま
で上昇する。この熱によってウェハ2に反りが発生し、
超微細加工におけるレジストパターンの熱によるダレ等
の問題もある。
更に、エツチングが被エツチング材22と基板21との
境界付近にまで進んだ時、オーバーエツチングが発生し
て基板21が損傷を受けるという問題もある。
境界付近にまで進んだ時、オーバーエツチングが発生し
て基板21が損傷を受けるという問題もある。
それゆえこの発明の主たる目的は、エツチングの均一性
を高めると共に試料の温度上昇を抑えることであり、他
の目的は試料の基板への損傷を抑えることである。
を高めると共に試料の温度上昇を抑えることであり、他
の目的は試料の基板への損傷を抑えることである。
この発明のエツチング装置は、真空容器内に設けられて
いて複数の試料が装着されるディスクと、ディスク上の
各試料にイオンビームが照射されるようにディスクを回
転及び並進させる駆動手段とを備えている。
いて複数の試料が装着されるディスクと、ディスク上の
各試料にイオンビームが照射されるようにディスクを回
転及び並進させる駆動手段とを備えている。
駆動手段によってディスクを回転及び並進させることに
よって、それに装着された試料に均一にイオンビームが
照射される。これによってエツチングの均一性が高めら
れる。また、イオンビームのビーム電力は、ディスクの
ドーナツ状の面積に分散されてその密度が下がるため、
試料の温度上昇が抑制される。
よって、それに装着された試料に均一にイオンビームが
照射される。これによってエツチングの均一性が高めら
れる。また、イオンビームのビーム電力は、ディスクの
ドーナツ状の面積に分散されてその密度が下がるため、
試料の温度上昇が抑制される。
また、試料のエツチング状態を検出する検出手段と、そ
れに応答してイオン源から引き出すイオンビームのビー
ム電力を制御する制御手段とを更に設けると、試料のエ
ツチング速度を制御することができ、これによって試料
に用いられている基板への損傷が抑制される。
れに応答してイオン源から引き出すイオンビームのビー
ム電力を制御する制御手段とを更に設けると、試料のエ
ツチング速度を制御することができ、これによって試料
に用いられている基板への損傷が抑制される。
第1図は、この発明の一実施例に係るエツチング装置を
示す概略図である。第4図と同等部分には同一符号を付
してその説明を省略する。
示す概略図である。第4図と同等部分には同一符号を付
してその説明を省略する。
このエツチング装置においては、真空容器4内に、例え
ば表面の同一半径上に複数枚のウェハ(試料)2が装着
されるディスク18が設けられており、当該ディスク1
8はディスク回転・並進機構24によって、例えば矢印
Aのように高速回転させられると共に矢印Bのように並
進させらる。
ば表面の同一半径上に複数枚のウェハ(試料)2が装着
されるディスク18が設けられており、当該ディスク1
8はディスク回転・並進機構24によって、例えば矢印
Aのように高速回転させられると共に矢印Bのように並
進させらる。
ディスク回転・並進機構24は、ステッピングモータ2
41、機構部242及びインダクションモータ243を
備えており、インダクションモータ243の回転によっ
て回転軸20を回転させてディスク18を回転させると
共に、ステッピングモータ241の回転を機構部242
によってその並進運動に変換し、これによってインダク
ションモータ243、回転軸20及びディスク18を一
体として並進させる。この場合回転輪20と真空容器4
との間は、真空シール部22によって回転及び並進可能
状態で真空シールされている。
41、機構部242及びインダクションモータ243を
備えており、インダクションモータ243の回転によっ
て回転軸20を回転させてディスク18を回転させると
共に、ステッピングモータ241の回転を機構部242
によってその並進運動に変換し、これによってインダク
ションモータ243、回転軸20及びディスク18を一
体として並進させる。この場合回転輪20と真空容器4
との間は、真空シール部22によって回転及び並進可能
状態で真空シールされている。
またイオンビーム16のビーム電流■を測定するために
、電流計26が例えば機構部242に接続されており、
当該電流計26は、ビーム電流■に比例した信号(例え
ばパルス信号)をビーム電力制御回路28及び並進運動
制御回路30に与える。ビーム電力制御回路28は、イ
オン源6から引き出すイオンビーム16のビーム電力を
制御するためのものであり、並進運動制御回路30はデ
ィスク18の並進運動を制御するためのものであり、い
ずれも以下に詳述する。
、電流計26が例えば機構部242に接続されており、
当該電流計26は、ビーム電流■に比例した信号(例え
ばパルス信号)をビーム電力制御回路28及び並進運動
制御回路30に与える。ビーム電力制御回路28は、イ
オン源6から引き出すイオンビーム16のビーム電力を
制御するためのものであり、並進運動制御回路30はデ
ィスク18の並進運動を制御するためのものであり、い
ずれも以下に詳述する。
まずディスク18の並進運動の制御につき説明すると、
並進運動制御回路30は例えばマイクロコンピュータを
備えており、電流計26からの信号に基づいてディスク
18の並進運動速度Vが次式を満たすようにディスク回
転・並進機構24のステッピングモータ241を制御す
る。
並進運動制御回路30は例えばマイクロコンピュータを
備えており、電流計26からの信号に基づいてディスク
18の並進運動速度Vが次式を満たすようにディスク回
転・並進機構24のステッピングモータ241を制御す
る。
V e< I / R・・・(1)
ここでRは、イオンビーム16の中心とディスク18の
中心との間の距離である(第1図参照)。
中心との間の距離である(第1図参照)。
上述の制御原理を第2図を参照して説明する。
第2図に示すような小さな長方形のイオンビーム16(
電流密度j、大きさし、×Lt、従って全電流x−jX
L、、XLx)を考える。
電流密度j、大きさし、×Lt、従って全電流x−jX
L、、XLx)を考える。
ウェハ2を装着したディスク18は角速度ωで回転し、
速度Vで並進運動を行い、ディスクの中心からrの距離
にある点Pに注入されるイオンのドーズ量をφとする。
速度Vで並進運動を行い、ディスクの中心からrの距離
にある点Pに注入されるイオンのドーズ量をφとする。
ディスクが1回転する間に点Pがビームに照射される時
間tはrω〉■とすると、 j ” L I/ rω ・・・(2
)となる。また、ディスクの並進により、点Pがビーム
のある領域を通過する間にディスクが回転する回数をn
とすると、 n=Lt 6)/2 πV ”・(3)
イオンの価数をqとするとドーズ量は、φ=(j/q)
tn =1/2πrvq −−−(4)従って
φがI、rに依存せず一定とするためには、 VにI’ / r ・・・(5
)となるようにディスクの並進運動速度Vを制御するこ
とになる。
間tはrω〉■とすると、 j ” L I/ rω ・・・(2
)となる。また、ディスクの並進により、点Pがビーム
のある領域を通過する間にディスクが回転する回数をn
とすると、 n=Lt 6)/2 πV ”・(3)
イオンの価数をqとするとドーズ量は、φ=(j/q)
tn =1/2πrvq −−−(4)従って
φがI、rに依存せず一定とするためには、 VにI’ / r ・・・(5
)となるようにディスクの並進運動速度Vを制御するこ
とになる。
この結果は、■がビームの大きさに関係しないことから
有限の大きさのビームに対しても適用することができ、
従って上記(1)式を満たすような制御を行えば、イオ
ンビーム16の大きさ、形状等に依存せず、ディスク1
8上のいかなる位置のウェハ2にも均一に正しいドーズ
量のイオンが注入できることになる。換言すれば、上記
(1)式を満たすことによって、イオンビーム16の電
流密度分布が一様でなかったり、電流密度が変化したり
した場合においても、ディスク18上の各ウェハ2に対
して均一なエツチングを行うことができる。
有限の大きさのビームに対しても適用することができ、
従って上記(1)式を満たすような制御を行えば、イオ
ンビーム16の大きさ、形状等に依存せず、ディスク1
8上のいかなる位置のウェハ2にも均一に正しいドーズ
量のイオンが注入できることになる。換言すれば、上記
(1)式を満たすことによって、イオンビーム16の電
流密度分布が一様でなかったり、電流密度が変化したり
した場合においても、ディスク18上の各ウェハ2に対
して均一なエツチングを行うことができる。
次にウェハ2の温度上昇につき説明する。上述のように
ディスク18が回転及び並進させられる結果、イオンビ
ーム16のビーム電力は、第3図のハンチング部分のよ
うにディスク18上のドーナツ状の領域に分散されて注
入される。この場合、イオンビーム16のビーム電力を
P1ウェハ201枚の面積をSI、ハンチング部分の全
面積をS!とすると、従来の装置においてはビーム電力
Pを1枚のウェハ2に注入していたためビーム電力密度
はP/SIとなる。一方この実施例においては、ビーム
電力Pを従来と同一とした場合、このビーム電力Pは面
積S2に注入されるためビーム電力密度はP/S、とな
る。当然S、<S、であるため、P/S、>P/S、と
なる。この場合、ウェハ2の温度上昇はこのビーム電力
密度に依存するため、この実施例におけるウェハ2の温
度上昇は従来の場合に比べて大幅に小さくなる。
ディスク18が回転及び並進させられる結果、イオンビ
ーム16のビーム電力は、第3図のハンチング部分のよ
うにディスク18上のドーナツ状の領域に分散されて注
入される。この場合、イオンビーム16のビーム電力を
P1ウェハ201枚の面積をSI、ハンチング部分の全
面積をS!とすると、従来の装置においてはビーム電力
Pを1枚のウェハ2に注入していたためビーム電力密度
はP/SIとなる。一方この実施例においては、ビーム
電力Pを従来と同一とした場合、このビーム電力Pは面
積S2に注入されるためビーム電力密度はP/S、とな
る。当然S、<S、であるため、P/S、>P/S、と
なる。この場合、ウェハ2の温度上昇はこのビーム電力
密度に依存するため、この実施例におけるウェハ2の温
度上昇は従来の場合に比べて大幅に小さくなる。
もっともビーム電力Pを従来と同一とした場合は、この
実施例では単位時間当たりに各ウェハ2に注入されるイ
オンのドーズ量が従来に比べて減少するため、1バフチ
当たりのエツチング時間は従来に比べて長くなる。しか
しながらこの実施例では複数枚のウェハ2が一括してエ
ツチングされるため、結局スループット(単位時間当た
りの処理能力)は従来のものと少なくとも同程度に保つ
ことができる。
実施例では単位時間当たりに各ウェハ2に注入されるイ
オンのドーズ量が従来に比べて減少するため、1バフチ
当たりのエツチング時間は従来に比べて長くなる。しか
しながらこの実施例では複数枚のウェハ2が一括してエ
ツチングされるため、結局スループット(単位時間当た
りの処理能力)は従来のものと少なくとも同程度に保つ
ことができる。
逆に、ウェハ2の温度上昇を従来と同程度許容するので
あれば、この実施例ではビーム電力Pを増大させてスル
ープットを向上させることもできる。また上記の中間を
取ることもできる。例えば、ディスク18にウェハ2を
14〜15枚程度装着し、ビーム電力Pを例えばIKW
程度にしても、各ウェハ2の温度は例えば100℃程度
に抑えられる。
あれば、この実施例ではビーム電力Pを増大させてスル
ープットを向上させることもできる。また上記の中間を
取ることもできる。例えば、ディスク18にウェハ2を
14〜15枚程度装着し、ビーム電力Pを例えばIKW
程度にしても、各ウェハ2の温度は例えば100℃程度
に抑えられる。
次にウェハ2のエツチング速度の制御につき説明する。
従来技術で説明したように、エツチングモニタ14は例
えば第6図に示したようなFlの発光強度の変化をモニ
タしており、そこからその発光強度の変化を発光強度信
号SSとして取り出すことができる。これを、例えばマ
イクロコンピュータを備えるビーム電力制御回路28に
取り込むことによって、エツチングの進捗状況を判断す
ることができる。この場合、例えば発光強度信号SSの
時々刻々の絶対値によってエツチングの状態を判断して
も良いし、ディスク18の1スキヤン毎の発光強度信号
SSの平均値を前後のスキャン間で比較することによっ
てエツチングの状態を判断しても良い。
えば第6図に示したようなFlの発光強度の変化をモニ
タしており、そこからその発光強度の変化を発光強度信
号SSとして取り出すことができる。これを、例えばマ
イクロコンピュータを備えるビーム電力制御回路28に
取り込むことによって、エツチングの進捗状況を判断す
ることができる。この場合、例えば発光強度信号SSの
時々刻々の絶対値によってエツチングの状態を判断して
も良いし、ディスク18の1スキヤン毎の発光強度信号
SSの平均値を前後のスキャン間で比較することによっ
てエツチングの状態を判断しても良い。
そしてビーム電力制御回路28によってマイクロ波発振
器8及び引出し電源12を制御して、エツチングの後期
までは引出し電極61に印加する電圧を高くしてイオン
ビーム16のエネルギーを高く (例えば500eV程
度に)し、かつマイクロ波発振器からのマイクロ波電力
を高くしてビーム電流Iも増やしてビーム電力を高(し
ておくことにより、エツチング速度を高めておく。そし
て、エツチングモニタ14からの発光強度信号SSが上
昇し始めた時点で、イオンビーム16のエネルギーを下
げるかビーム電流Iを下げるがして、あるいはその両方
によってビーム電力を下げてエツチング速度を低くし、
基板21への損傷が少ない状態でエツチングを終了させ
る。
器8及び引出し電源12を制御して、エツチングの後期
までは引出し電極61に印加する電圧を高くしてイオン
ビーム16のエネルギーを高く (例えば500eV程
度に)し、かつマイクロ波発振器からのマイクロ波電力
を高くしてビーム電流Iも増やしてビーム電力を高(し
ておくことにより、エツチング速度を高めておく。そし
て、エツチングモニタ14からの発光強度信号SSが上
昇し始めた時点で、イオンビーム16のエネルギーを下
げるかビーム電流Iを下げるがして、あるいはその両方
によってビーム電力を下げてエツチング速度を低くし、
基板21への損傷が少ない状態でエツチングを終了させ
る。
換言すれば、基板21への損傷が少ない領域でのエツチ
ング速度を高めておき、基板21への損傷が問題になる
領域でのエツチング速度を下げることにより、全体とし
てエツチング速度を向上させると共に基板21への損傷
を抑えることができる。
ング速度を高めておき、基板21への損傷が問題になる
領域でのエツチング速度を下げることにより、全体とし
てエツチング速度を向上させると共に基板21への損傷
を抑えることができる。
以上のようにこの発明によれば、試料に対するエツチン
グの均一性を高めることができ、かつ試料の温度上昇を
抑制することもできる。更に、試料のエツチング速度を
制御することによって、試料に用いられている基板への
損傷を抑制することもできる。
グの均一性を高めることができ、かつ試料の温度上昇を
抑制することもできる。更に、試料のエツチング速度を
制御することによって、試料に用いられている基板への
損傷を抑制することもできる。
第1図は、この発明の一実施例に係るエツチング装置を
示す概略図である。第2図は、ディスクの並進運動制御
の原理を説明するための図である。 第3図は、イオンビームの注入領域を説明するための図
である。第4図は、従来のエツチング装置を示す概略図
である。第5図は、ウェハの断面を部分的に示す図であ
る。第6図は、従来の装置におけるF3の発光強度の時
間的な変化を示す図である。
示す概略図である。第2図は、ディスクの並進運動制御
の原理を説明するための図である。 第3図は、イオンビームの注入領域を説明するための図
である。第4図は、従来のエツチング装置を示す概略図
である。第5図は、ウェハの断面を部分的に示す図であ
る。第6図は、従来の装置におけるF3の発光強度の時
間的な変化を示す図である。
Claims (2)
- (1)真空容器内に収納された試料に対してイオン源か
らイオンビームを照射して当該試料をエッチングするエ
ッチング装置において、真空容器内に設けられていて複
数の試料が装着されるディスクと、ディスク上の各試料
にイオンビームが照射されるようにディスクを回転及び
並進させる駆動手段とを備えることを特徴とするエッチ
ング装置。 - (2)真空容器内に収納された試料に対してイオン源か
らイオンビームを照射して当該試料をエッチングするエ
ッチング装置において、真空容器内に設けられていて複
数の試料が装着されるディスクと、ディスク上の各試料
にイオンビームが照射されるようにディスクを回転及び
並進させる駆動手段と、試料のエッチング状態を検出す
る検出手段と、検出手段に応答してイオン源から引き出
すイオンビームのビーム電力を制御する制御手段とを備
えることを特徴とするエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60062764A JPH0642469B2 (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | エツチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60062764A JPH0642469B2 (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | エツチング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61220331A true JPS61220331A (ja) | 1986-09-30 |
| JPH0642469B2 JPH0642469B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=13209778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60062764A Expired - Lifetime JPH0642469B2 (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | エツチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642469B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61227185A (ja) * | 1985-03-30 | 1986-10-09 | Nissin Electric Co Ltd | エツチング装置 |
-
1985
- 1985-03-26 JP JP60062764A patent/JPH0642469B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61227185A (ja) * | 1985-03-30 | 1986-10-09 | Nissin Electric Co Ltd | エツチング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0642469B2 (ja) | 1994-06-01 |
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