JPS63240022A - Plasma processor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体加工装置であるプラズマ処理装置、
特に電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズマを発生さ
せ、広い領域にわたって基板に均一なプラズマ処理が可
能となるプラズマ処理装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a plasma processing apparatus which is a semiconductor processing apparatus;
In particular, the present invention relates to a plasma processing apparatus that generates plasma using electron cyclotron resonance and can perform uniform plasma processing on a substrate over a wide area.
＠９図は５例えば特開昭５７−７９６２１号公報に記載
される従来のプラズマ処理装置を示す断面構成図であり
、図において、（１月よプラズマ発生部、（２）はステ
ージ、（３）は基板、（４）は高周波導波管、（５）は
マグネトロン％（６）は駆動電源、（７）はソレノイド
コイル、（８）はプラズマ反応部、（９）はガス供給ｆ
、ＧＯは排気管、ａ乃はブフズマ発生用ガフヌ管、＠ハ
直流電源、側はプラズマ流でアル。@9 Figure 5 is a cross-sectional configuration diagram showing a conventional plasma processing apparatus described in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-79621. ) is the substrate, (4) is the high frequency waveguide, (5) is the magnetron%, (6) is the drive power source, (7) is the solenoid coil, (8) is the plasma reaction section, (9) is the gas supply f
, GO is the exhaust pipe, a is the Gafnu tube for Buchsma generation, @ is the DC power supply, and the side is the plasma flow.
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
プラズマ発生部（１）は、軸方向（図におけるＺ方向〕
に不均一な静磁界を発生させるコイ〃、この場合はソレ
ノイドコイｔｖ （７）と、軸方向に垂直な高周波電界
を発生する高周波電界形成手段、この場合は高周波導波
管（４）と、プラズマ発生用ガラス管αηとを有してお
り、高周波導波管（４）への高周波電力の供給はマグネ
トロン（５）により行なわれ、プラズマ発生用ガラス管
（ロ）への反応ガスの供給はガス供給管（９）を通して
行なわれるようになっている。The plasma generation part (1) is oriented in the axial direction (Z direction in the figure)
A carp that generates a non-uniform static magnetic field, in this case a solenoid carp tv (7), and a high frequency electric field forming means that generates a high frequency electric field perpendicular to the axial direction, in this case a high frequency waveguide (4), A magnetron (5) supplies high-frequency power to the high-frequency waveguide (4), and a reactive gas is supplied to the plasma-generating glass tube (b). This is done through a gas supply pipe (9).
プラズマの形成は電子サイクロトロン共鳴により行なわ
れるが１次に電子す゛イクロトロン共鳴について説明す
る。Plasma is formed by electron cyclotron resonance, and first-order electron cyclotron resonance will be explained.
今、軸方向（Ｚ方向）の不均一な静磁界の強度をＢ （
ｚ）とする。マグネトロン（５）により高周波導波管（
４）内に供給される高周波は、その高周波の周波数に応
じて共振するように作られた形状のプラズマ発生部（１
）内に不均一な高周波電界Ｅｒｆ（ｚ）を発生する。プ
ラズマ発生部（υ内で高周波電界Ｅｒｆ（ｚ）と電子サ
イクロトロン共鳴を起こす２方向の静磁界の強度は、プ
ラズマ発生部（１）内で第１Ｏ図に示す領域である。第
１０図はプラズマ発生部（１］の中心から側壁面までの
径方向（ｒ）と、プラズマ発生部（１）の上部壁面から
下部の軸方向（ｚ）における共鳴点を示す分布図である
。点囚から点（６）への曲線はＺ方向の静磁界強度Ｂ
ｚ （ｚ）がｎ周波電界Ｅｒｆ（ｚ）と共鳴を起こす磁
界強度の点を結んだものである。Now, the strength of the non-uniform static magnetic field in the axial direction (Z direction) is B (
z). A high frequency waveguide (
4) The high frequency supplied to the plasma generator (1) is shaped to resonate according to the frequency of the high frequency.
) generates a non-uniform high frequency electric field Erf(z). The intensity of the static magnetic field in two directions that causes electron cyclotron resonance with the high-frequency electric field Erf (z) in the plasma generation part (υ) is the area shown in Figure 1O in the plasma generation part (1). Figure 10 shows the plasma It is a distribution diagram showing resonance points in the radial direction (r) from the center to the side wall surface of the plasma generation section (1) and in the axial direction (z) from the upper wall surface to the lower part of the plasma generation section (1). The curve to (6) is the static magnetic field strength B in the Z direction.
z (z) connects points of magnetic field strength that cause resonance with the n-frequency electric field Erf (z).
電子は静磁界Ｂ中ではよく知られたサイクロトロン運動
をし、サイクロトロン角周波数ωＣはωｃｍｅＢ／ｍで
表わされる。（ただし１ｍは電子の質量である。）プラ
ズマ発生部（υ内の高周波電界Ｅｒｆ（ｚ）の角周波数
をωとし、ω＝ωＣのサイクロトロン共鳴条件が成立す
れば、高周波のエネルギーは電子に連続的に供給されて
電子のエネルギーが増大する。Electrons perform the well-known cyclotron motion in the static magnetic field B, and the cyclotron angular frequency ωC is expressed as ωcmeB/m. (However, 1 m is the mass of the electron.) If the angular frequency of the high-frequency electric field Erf (z) in the plasma generation part (υ is ω) and the cyclotron resonance condition of ω = ωC is established, the high-frequency energy is continuous with the electron. This increases the energy of the electrons.
このようなサイクロトロン共鳴条件下で、ガス供給管（
９）内に適当なガス圧のガスを導入すると。Under such cyclotron resonance conditions, the gas supply pipe (
9) Introducing gas at an appropriate pressure into the chamber.
予備放電状態で発生した電子は、高周波から連続的ニｘ
＊ ｔｖ キーを供給されて高いエネルギー状態にな
り、衝突過程を通してプラズマが発生し、この発生した
プラズマにさらに共鳴条件のもとて高周波電力が注入さ
れる。The electrons generated in the preliminary discharge state are continuously
* A high energy state is achieved by supplying the tv key, a plasma is generated through the collision process, and high frequency power is further injected into the generated plasma under resonance conditions.
従って１例えばガス供給管（９）に導入するガスをＳｌ
山とすると、ガスの圧力以外に高周波の電力を適当に調
整することにより、 Ｓｉ”、 ＳｉＨ＋、 ＳｉＨ２
”。Therefore, 1, for example, the gas introduced into the gas supply pipe (9) is
In addition to the gas pressure, by appropriately adjusting the high-frequency power, Si", SiH+, SiH2
”.
ＳｉＨ３＋などのイオンおよびそれぞれのイオンの種類
、濃度あるいはそのエネルギーを制御できると同時に、
Ｓｌ、５ｉＨｘ なとのフジ力〃の種類、濃度あるい
はそのエネルギーを制御できる。At the same time, it is possible to control ions such as SiH3+ and the type, concentration, or energy of each ion.
It is possible to control the type, concentration, or energy of the Fuji force such as Sl and 5iHx.
−万、不均一な静磁界Ｂ（ｚ）と不均一な電界Ｅｒｆ（
ｚ）の間では、電子には次式で与えられるような軸方向
の力Ｆｚが作用し、電子は軸方向に加速される。-10,000, non-uniform static magnetic field B(z) and non-uniform electric field Erf(
z), an axial force Fz given by the following equation acts on the electrons, and the electrons are accelerated in the axial direction.
（１＋−）
ただし、μは磁気モーメント、ω０は電子の円運動のエ
ネルギーＳ Ｂ、はプラズマ発生部での磁束密度１Ｍは
イオンの質量である。(1+-) where μ is the magnetic moment, ω0 is the energy of circular motion of electrons S B, and 1M is the magnetic flux density at the plasma generation part is the mass of the ions.
従って、第９図に示すプラズマ発生部（１）で発生した
プラズマ中の電子がプラズマ反応部（８）に向は軸方向
に加速され、このためにプラズマ中にはイオンを加速す
る静電界＆（２）が軸方向に形成される。Therefore, the electrons in the plasma generated in the plasma generation section (1) shown in FIG. (2) is formed in the axial direction.
この静電界Ｅｏ（ｚ）によってプラズマは全体として軸
方向に加速されることになり、プラズマ反応部（８］に
軸方向に沿うプラズマ流口が発生する。ソレノイドコイ
Ａ／ （７）によってつくられた磁力線が、プラズマ反
応部（８）では径方向（γ方向）成分をもつようになる
ので、プラズマ流Ｑは磁力線に沿って拡がってゆく。The plasma as a whole is accelerated in the axial direction by this electrostatic field Eo(z), and a plasma flow opening along the axial direction is generated in the plasma reaction section (8). Since the magnetic lines of force have a radial direction (γ direction) component in the plasma reaction section (8), the plasma flow Q spreads along the magnetic lines of force.
コノようなプラズマ処理装置は、プラズマエツチング、
プラズマＣＶＤ 、プラズマ酸化をはじめとする各種表
面処理に応用でき、これらの処理を効果的に行なうこと
ができる。Plasma processing equipment like Kono is capable of plasma etching,
It can be applied to various surface treatments such as plasma CVD and plasma oxidation, and these treatments can be performed effectively.
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の電子サイクロトロン共鳴を使ったプラズマ処理装
置は以上のように構成されているので、高周波電界Ｅｒ
ｆ（ｚ）と共鳴をおこす静磁界の２方向成分１３ｚ（Ｚ
）は、第１Ｏ図に示されるように、プラズマ発生部の径
方向全般を覆っていないため、プラズマＣＶＤによる成
膜を例にとれば、特に大口径の基板の場合、第１１図に
示すようになる。第１１図は横軸に基板（３）の中心か
らの径方向（ｒ）の距離、縦軸に膜厚分布を示すもので
、このように膜厚分布が不均一になる等、一般にプラズ
マ処理の均一性が得られにくいという問題点があった。[Problems to be solved by the invention] Since the conventional plasma processing apparatus using electron cyclotron resonance is configured as described above, the high frequency electric field Er
The two-directional component 13z(Z) of the static magnetic field that resonates with f(z)
) does not cover the entire radial direction of the plasma generation area, as shown in Figure 1O, so if we take film formation by plasma CVD as an example, especially in the case of a large diameter substrate, as shown in Figure 11. become. In Figure 11, the horizontal axis shows the distance in the radial direction (r) from the center of the substrate (3), and the vertical axis shows the film thickness distribution. There was a problem in that it was difficult to obtain uniformity.
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、大口径の基板にもプラズマ処理が均一に行な
えるプラズマ処理装置を得ることを目的とでる。This invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide a plasma processing apparatus that can uniformly perform plasma processing even on large-diameter substrates.
この発明に係るプラズマ処理装置は１反応ガス雰囲気中
で磁界を発生するコイ／Ｌ／、上記磁界に垂直な高周波
電界を発生する高周波電界形成手段。The plasma processing apparatus according to the present invention includes (1) a coil/L/ which generates a magnetic field in a reaction gas atmosphere, and a high-frequency electric field forming means which generates a high-frequency electric field perpendicular to the magnetic field.
及びコイルとプラズマ処理される基板間の上記磁界と交
差し、かつ運動する磁界を発生する電磁石を備え１こも
のである。and an electromagnet that generates a moving magnetic field that intersects with the magnetic field between the coil and the substrate to be plasma processed.
この発明における電磁石は、コイルが発生する磁界と交
差する運動磁界を発生し、プラズマ流は運動磁界と共に
運動して、プラズマを広い領域に引き出すことができ、
大口径な基板に均一なプラズマ処理を行なうことができ
る。The electromagnet in this invention generates a kinetic magnetic field that intersects the magnetic field generated by the coil, and the plasma flow moves together with the kinetic magnetic field, making it possible to draw out the plasma over a wide area.
Uniform plasma processing can be performed on large-diameter substrates.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図において、ａ４は基板（３）とコイＡ／ （７）
間のプラズマ発生部（１）の周囲に配置されたＮ極、Ｓ
極を構成する一対あるいは複数個の対の電磁石で、この
実施例では４対設けている。（至）は８個の対の電磁石
Ｑ４に位相の異なる電流を順次流すための電源である。In Figure 1, a4 is the substrate (3) and carp A/ (7)
N pole, S located around the plasma generating part (1) between
One or more pairs of electromagnets constitute poles, and in this embodiment, four pairs are provided. (to) is a power source for sequentially flowing currents with different phases to the eight pairs of electromagnets Q4.
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
プラズマ発生部（１）は、軸方向に不均一な静磁界を発
生させるソレノイドコイ／Ｌ’ （７）と、ソレノイド
コイル（７）と直角にプラズマ発生部（１）の周囲に配
置されたＮ極、５ｔａｊを構成する４対の電磁石側と軸
方向に垂直な高周波電界を導入する高周波導波管（４）
を有する。高周波導波管（４）への高周波電力の供給は
マグネトロン（５）により行なわれ、プラズマ発生用ガ
ラス管０へのガスの供給はガス供給管（９）を通して行
なわれる。The plasma generating section (1) consists of a solenoid coil/L' (7) that generates a non-uniform static magnetic field in the axial direction, and a solenoid coil (N) arranged around the plasma generating section (1) at right angles to the solenoid coil (7). A high-frequency waveguide (4) that introduces a high-frequency electric field perpendicular to the axial direction of the four pairs of electromagnets that make up the pole and 5taj.
has. High frequency power is supplied to the high frequency waveguide (4) by a magnetron (5), and gas is supplied to the plasma generating glass tube 0 through a gas supply pipe (9).
プラズマの形成は電子サイクロトロン共鳴によす行すわ
れるが、電子サイクロトロン共鳴は高周波１［界Ｅｒｆ
（Ｚ）と、ソレノイドコイ１ｖ（７）と４対の電磁石ａ
◆の合成磁界Ｂ ｚ （Ｚ）により生ずる。Plasma is formed by electron cyclotron resonance, which is caused by high frequency 1 [field Erf].
(Z), solenoid coil 1v (7) and 4 pairs of electromagnets a
It is generated by the composite magnetic field B z (Z) of ◆.
また、［Ｅ子に作用する軸方向の力Ｆｚは１合成磁界Ｂ
ｚが不均一な磁界であれば作用するので。In addition, [the axial force Fz acting on the E element is 1 composite magnetic field B
It will work if z is a non-uniform magnetic field.
−〇−
の力が働く。従って、第１図のプラズマ発生部ｔ１）テ
発生しｆ：プラズマ中の電子がプラズマ反応部（８）に
向は軸方向に加速され、このためにプラズマ中にはイオ
ンを加速する電界Ｆｏ （Ｚ）が軸方向に形成される。−〇− force works. Therefore, electrons in the plasma are accelerated in the axial direction toward the plasma reaction part (8), and therefore an electric field Fo ( Z) is formed in the axial direction.
この電界Ｅｏ （Ｚ）によってプラズマは全体として軸
方向に加速されることになり、プラズマ反応部（８）に
軸方向に沿うプラズマ流（至）が発生する。The plasma as a whole is accelerated in the axial direction by this electric field Eo (Z), and a plasma flow along the axial direction is generated in the plasma reaction section (8).
第２図はこの発明の一実施例に係る電磁石の配置を示す
平面構成図であり、４対の電磁石（ｔａａ）。FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of electromagnets according to an embodiment of the present invention, including four pairs of electromagnets (TAA).
（１４ａ’）、 （１４ｂ）、 （１４ｂ’） 、（１
４ｃ） 、 （１４ｃ’） 、 （１４ｄ）、（１４ｄ
’） Ｇ；ｆ。(14a'), (14b), (14b'), (1
4c), (14c'), (14d), (14d
') G; f.
プラズマ発生部（１）の周囲に、例えば互いに４６°の
角度をなすように配置されている。第８図は４対の電磁
石（１４ａ）、（１４ａ’）、（１４ｂ）、（１４ｂ’
）、（１４ｃ）、（１４（’）。They are arranged around the plasma generating part (1) so as to form an angle of 46° with each other, for example. Figure 8 shows four pairs of electromagnets (14a), (14a'), (14b), (14b'
), (14c), (14(').
（１４ｄ）、（１４ｄ’）に流す電流波形の関連を示し
、横軸に時間、縦軸に電流を示す。また、第４図（ａ）
〜（ｄ）の矢印ＨＲはそれぞれ電磁石（１４ａ）、（１
４ａ’）、（１４ｂ）。(14d) and (14d') show the relationship between the current waveforms, the horizontal axis shows time and the vertical axis shows current. Also, Fig. 4(a)
Arrows HR in ~(d) indicate electromagnets (14a) and (1), respectively.
4a'), (14b).
（１４ｂ’）ｌ（１４Ｃ）−（１４Ｃ’）・（１４ｄ）
−（１４ｄ’）に第８図（イ）〜に）に示す電流ｉ、・
ｉｂ・ｉｃ＊ ｉ（１をそれぞれ流した時に発生する磁
界を示すものである。(14b')l(14C)-(14C')・(14d)
- (14d') the current i shown in Figure 8 (a) ~),
This shows the magnetic field generated when ib·ic*i(1) is applied.
まず、第８図（イ）に示す電流ｉ８を電磁石（１４ａ
） 。First, the current i8 shown in FIG. 8(a) is applied to the electromagnet (14a
).
（１４ａ’）に流し、他の電磁石（１４ｂ）、（１４ｂ
’）、（１４Ｃ）。(14a') and other electromagnets (14b), (14b
'), (14C).
（１４Ｃ’）、 （１４ｄ）、（１４ｄつは電流ＯＦＦ
にしておくと、第４図（ａ）に示す方向に磁界ＨＲが発
生する。次に第８図（に）に示す電流ｉ）を電磁石（１
４ｂ）、（１４ｂ’）に流し。(14C'), (14d), (14d is current OFF
, a magnetic field HR is generated in the direction shown in FIG. 4(a). Next, the current i) shown in Figure 8(a) is applied to the electromagnet (1
4b), (14b').
他の電磁石（１４ａ）−（１４ａ’）、（１４ｃ）、（
１４ｃ’）、（１４ｄ）。Other electromagnets (14a)-(14a'), (14c), (
14c'), (14d).
（１４ｄ’）は電流ＯＦＦにしておくと、第４図（ｂ）
に示す方向に磁界ＨＲが発生し、電磁石（１４ａ）、（
１４ａ’）による磁界ＨＲの方向から４５°回転する。(14d') is shown in Fig. 4(b) when the current is turned off.
A magnetic field HR is generated in the direction shown in , and the electromagnet (14a), (
14a') from the direction of the magnetic field HR.
同時に、第８図１／１ 、に）に示す電流１ｃｅｉ（１
’／［磁石（１４Ｃ）−（１４ｃつ。At the same time, the current 1cei (1cei) shown in Fig. 8 1/1,
'/[Magnet (14C) - (14c.
（１４ｄ）、（１４ｄ’）に順次流すと、第４図（ｃ）
−（ｄ）の矢印に示すように磁界ＨＲの方向は４５°
ずつ回転する。(14d) and (14d') in sequence, Figure 4(c)
- The direction of the magnetic field HR is 45° as shown by the arrow in (d)
Rotate by increments.
さらに第８図（ホ）〜（イ）に示した電流波形（ｉｓ・
＋１−ｘｇ 、ｔｈ ）をそれぞれ電磁石Ｕ４ａ）、
（１４ａ’）、（１４ｂ〕。Furthermore, the current waveforms (is・
+1-xg, th) respectively, are electromagnets U4a),
(14a'), (14b].
（１４ｂ’）、（１４Ｃ）、（１４Ｃ’）、（１４ｄ）
、（１４ｄ’）に順次流すと発生ずる磁界ＨＲは同じ回
転方向に１８０°回転してゆく。(14b'), (14C), (14C'), (14d)
, (14d'), the generated magnetic field HR rotates 180° in the same rotational direction.
このように第８図に示した電流波形をそれぞれ流しつづ
けると磁界ＨＲは回転しつづける。If the current waveforms shown in FIG. 8 continue to flow in this manner, the magnetic field HR continues to rotate.
ソレノイドコイｖ（７）に電流を流し、電磁石Ｑ４に電
流を流さないとき、第６図におけるブフズマ生成部（υ
の点Ｐのところでの磁界の強さと方向を図示したのが第
６図（ａ）である。点Ｐでの磁界の強さＨは、Ｚ＠方向
の磁界の弛さＨｚとｒ方向の磁界の強さＨｒとの合成磁
界である。ソレノイドコイル（７）に電流を流し、４対
の電磁石（１４ａ）、（１４ａ’）・（１４ｂ）−（１
４ｂ’）、（１４Ｃ）・（１４Ｃ’）、（１４ｄ）・（
１４ｄつのうち１対の電磁石（１４ｂ）、（１４０’）
に環流を減すと、ソレノイドコイ／ｌ／ （７）によっ
てつくられる磁界の他に、１対の電磁石（１４ｆｉ）、
（１４ｂ’）によってつくられる磁界ＨＲとの合成にな
り、これを第６図（ｂ）に示す。When a current is applied to the solenoid carp v(7) and no current is applied to the electromagnet Q4, the Buchsma generator (υ
FIG. 6(a) illustrates the strength and direction of the magnetic field at point P. The magnetic field strength H at point P is a composite magnetic field of the magnetic field relaxation Hz in the Z@ direction and the magnetic field strength Hr in the r direction. A current is passed through the solenoid coil (7), and four pairs of electromagnets (14a), (14a'), (14b) - (1
4b'), (14C)・(14C'), (14d)・(
1 pair of electromagnets (14b), (140') out of 14d
When the circulation is reduced to , in addition to the magnetic field created by the solenoid coil /l/ (7), there is
(14b'), and this is shown in FIG. 6(b).
第６図（ｂ）に示されているように、Ｚ軸方向の磁界の
強さＨｚは変わらないが、ｒ方向の磁界の強さはＨｒの
他に１対の電磁石（１４ｆｉ）、（１４ｂつでつくられ
た磁界ＨＲが加わることになり、磁界の方向も第６図（
ａ）に比べてｒ方向に向くようになる。ここでは。As shown in FIG. 6(b), the strength of the magnetic field in the Z-axis direction (Hz) remains the same, but the strength of the magnetic field in the r-direction is increased by the addition of a pair of electromagnets (14fi) and (14b) in addition to Hr. The direction of the magnetic field is also changed as shown in Figure 6 (
It will now face in the r direction compared to a). here.
＠５図のｘ＝ Ｐについて説明しｒ：が、１対の電磁石
（１４ｂ）、（１４ｂ’）によって発生した磁界が存在
する領域では、上記に示した磁界の合成による磁力線の
向きの変化が生ずる。@Explain x = P in Figure 5. In the region where the magnetic field generated by the pair of electromagnets (14b) and (14b') exists, the direction of the magnetic field lines changes due to the combination of the magnetic fields shown above. arise.
第７図は１対の電磁石の発生する磁界によって磁力線が
実線から点線へ径方向に曲げられ、磁力線分布が変化し
ていることを示している。図において、横方向は径方向
（ｒ方向）、縦方向は軸方向（２方向］である。このよ
うに、４対の電磁石（１４ａ） 、（１４ａ’） １（
１４ｂ） 、 （１４ｂ’） −（１４ｃ） 、 （１
４ｃ’）、 （１４ｄ） 。FIG. 7 shows that the lines of magnetic force are bent in the radial direction from the solid line to the dotted line by the magnetic field generated by the pair of electromagnets, and the distribution of the lines of magnetic force is changing. In the figure, the horizontal direction is the radial direction (r direction), and the vertical direction is the axial direction (two directions).In this way, four pairs of electromagnets (14a), (14a') 1 (
14b), (14b') - (14c), (1
4c'), (14d).
（１４ｄ’）に順次電流を流してゆくと、磁界ＨＲが回
転するので磁力線の向きの変化が生ずる部分もそれに伴
なって回転し、磁力線分布も回転する。When current is sequentially passed through (14d'), the magnetic field HR rotates, so the portion where the direction of the magnetic lines of force changes also rotates, and the distribution of the lines of magnetic force also rotates.
従って、プラズマ発生部（υで発生したプラズマは、高
周波電界Ｅｏ（Ｚ）によってプラズマ反応部（８）に引
き出されるが、プラズマ反応部（８）ではプラズマ流Ｑ
は４対の電磁石（１４ａ）、（１４ａ’）、（１４ｂ）
、（１４ｂ’）。Therefore, the plasma generated at the plasma generation section (υ) is drawn out to the plasma reaction section (8) by the high frequency electric field Eo (Z), but in the plasma reaction section (8), the plasma flow Q
are four pairs of electromagnets (14a), (14a'), (14b)
, (14b').
（１４Ｃ）・（１４Ｃ’）・（１４ｄ）・（１４ｄ’）
で形成される磁界の影響を受け、＠１図に示しＴこよう
に、プラズマ処理の中心はソレノイドコイ／Ｉ／ （７
）の中心軸から逸脱する。４対の電磁石（１４ａ）、（
１４ａ’）、（１４ｂ）、（１４ｂ’）。(14C)・(14C')・(14d)・(14d')
Under the influence of the magnetic field formed by the solenoid carp /I/ (7
) deviates from the central axis. 4 pairs of electromagnets (14a), (
14a'), (14b), (14b').
（１４ｃ）、（１４ｃ’）−（１４ｄ）・（１４ｄ’）
により形成される磁界は回転するので、プラズマ流口も
磁界の回転と同じ直径、速度でもってＺ軸を中心に回転
を行なう。(14c), (14c')-(14d)・(14d')
Since the magnetic field formed by the magnetic field rotates, the plasma flow port also rotates about the Z axis with the same diameter and speed as the rotation of the magnetic field.
この動作は、プラズマ流−が基板（３）の広い範囲にわ
たって形成されることになり、広い範囲のプラズマ処理
が行なえることを可能にし、また均一なプラズマ処理を
行なうことを可能にする。This operation causes a plasma flow to be formed over a wide range of the substrate (3), making it possible to perform plasma processing over a wide range and uniform plasma processing.
従って１例えばガス供給管（９）に導入するガスをＳｉ
Ｈ，とすると、ｇ子すイクロトロン共鳴によりＳｉ”
、 ＳｉＨ” 、ＳｉＨ２” 、 ＳｉＨ３＋などのイ
オンおよび・＊
Ｓｌ、５ｉＨｘ＊ などのラジカ〃がプラズマ発生部
（１）で生じ、そのプラズマは高周波電界Ｅｏ（Ｚ）に
よって軸方向に加速され、さらに回転磁界によりプラズ
マ流側は回転するので、プラズマ反応部（８）では大口
径な基板（３）の上に均一な膜厚分布をもったア七μフ
ァス・シリコン膜が形成される。Therefore, 1, for example, the gas introduced into the gas supply pipe (9) is
H, then Si” due to g-microtron resonance
, SiH'', SiH2'', SiH3+, etc., and radicals such as *Sl, 5iHx* are generated in the plasma generation section (1), and the plasma is accelerated in the axial direction by the high frequency electric field Eo (Z) and further rotated. Since the plasma flow side is rotated by the magnetic field, an a7μ fast silicon film with a uniform thickness distribution is formed on the large diameter substrate (3) in the plasma reaction section (8).
第８図はこの発明の他の実施例によるプラズマ処理装置
を示す断面構成図であり、電磁石Ｑ４が基板（３）とコ
イＡ／ （７）間のプラズマ反応部（８）の周囲に設け
られている。FIG. 8 is a cross-sectional configuration diagram showing a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention, in which an electromagnet Q4 is provided around the plasma reaction part (8) between the substrate (3) and the carp A/(7). ing.
けられている。I'm being kicked.
この実施例でも、上記実施例と同様の効果を奏する。即
ち、プラズマ発生部（１］で発生したプラズマは、高周
波電界Ｅｏ（Ｚ）によってプラズマ反応部１Ｂ）に引き
出されるが、プラズマ反応部（８）ではプラズマ流口は
４対の電磁石（１４ａ）、（１４ａつ、（１４ｂ）、（
１４ｂつ。This embodiment also provides the same effects as the above embodiment. That is, the plasma generated in the plasma generation part (1) is drawn out to the plasma reaction part 1B) by the high-frequency electric field Eo (Z), but in the plasma reaction part (8), the plasma flow opening is connected to four pairs of electromagnets (14a), (14a, (14b), (
14b.
（１４Ｃ）・（１４ｃ’）、（１４ｄ）、（１４ｄ’）
で形成される磁界の影響を受け、＠８図に示したように
、プラズマ流口の中心はソレノイドコイＡ／ （７）の
中心軸から逸脱する。４対の電磁石（１４ａ）、（１４
ａ’）、（１４ｂ）、（１４ｂ’）。(14C)・(14c'), (14d), (14d')
As shown in Figure @8, the center of the plasma outlet deviates from the central axis of the solenoid carp A/ (7). 4 pairs of electromagnets (14a), (14
a'), (14b), (14b').
（１４Ｃ）、（１４Ｃ’）、（１４ｄ）、（１４ｄ’）
により形成される磁界は回転するので、プラズマ流口も
磁界の回転と同じ直径、速度でもってＺ軸を中心に回転
を行なう。(14C), (14C'), (14d), (14d')
Since the magnetic field formed by the magnetic field rotates, the plasma flow port also rotates about the Z axis with the same diameter and speed as the rotation of the magnetic field.
この動作は、上記実施例と同様にプラズマ流口が広い範
囲にわたってプラズマ処理が行なえることを可能にし、
また均一なプラズマ処理を行なうことを可能にする。This operation allows plasma processing to be performed over a wide range of plasma flow ports, as in the above embodiment,
It also makes it possible to perform uniform plasma processing.
なお、上記実施例では回転磁界を発生させるのに、４対
の電磁石（１４ａ）−（１４ａ’）、（１４ｂ）−（１
４ｂ’Ｌ（１４ｃ）、（１４ｃ’）、（１４ｄ）、（１
４ｄ’）に第８図に示した電流を流しに例を示したが、
電磁石の個数は１対以上であればよい。ただし、１対の
場合は軸方向の磁界は直線運動をし、２対以上の時１回
転運動をする。In the above embodiment, four pairs of electromagnets (14a)-(14a'), (14b)-(1) are used to generate the rotating magnetic field.
4b'L (14c), (14c'), (14d), (1
4d') shows an example in which the current shown in Figure 8 is applied.
The number of electromagnets may be one or more pairs. However, when there is one pair, the axial magnetic field moves linearly, and when there are two or more pairs, it moves one rotation.
電流波形も第８図に示した電流波形以外に、交流半波や
三角波、パルス波の電流波形を電磁石に順次流しても、
上記実施例と同様の効果を奏する。In addition to the current waveform shown in Figure 8, even if AC half-wave, triangular wave, or pulse wave current waveforms are sequentially passed through the electromagnet,
The same effects as in the above embodiment are achieved.
さらに１位相の異なる電流を順次電磁石に流す時、隣合
う電磁石で電流の重なりが存在してもよく。Furthermore, when currents with different phases are sequentially passed through the electromagnets, the currents may overlap between adjacent electromagnets.
発生する磁界を運動させるように電流を流せばよい。All you have to do is pass a current to move the generated magnetic field.
この発明によるプラズマ処理装置は、ブフズマエッチン
グ、ブフズマＣＶＤ 、プラズマ酸化をはじめとする各
種表面処理に応用でき、広範囲に均一な処理を行なうこ
とができる。The plasma processing apparatus according to the present invention can be applied to various surface treatments such as Buchsma etching, Buchsma CVD, and plasma oxidation, and can perform uniform treatments over a wide range.
以上のように、この発明によれば、反応ガス雰囲気中で
磁界を発生するコイＭ、上記磁界に垂直な高周波電界を
発生する高周波電界形成手段、及びコイルとプラズマ処
理される上記基板間の上記磁界と交差し、かつ運動する
磁界を発生する電磁石を備えたことにより、プラズマ流
を運動させることができ、大口径の基板にも均一なプラ
ズマ処理が行なえるプラズマ処理装置を得ることができ
る効果がある。As described above, according to the present invention, the coil M generates a magnetic field in a reactive gas atmosphere, the high frequency electric field forming means generates a high frequency electric field perpendicular to the magnetic field, and the Equipped with an electromagnet that generates a magnetic field that intersects with the magnetic field and moves, the plasma flow can be moved and a plasma processing apparatus can be obtained that can perform uniform plasma processing even on large-diameter substrates. There is.
第１図はこの発明の一実施例によるプラズマ処理装置を
示す断面構成図、＠２図はこの発明の一実施例に係る電
磁石の配置を示す平面構成図、第３図はこの発明の一実
施例に係る複数の電磁石に流す電流の時間変化を示す波
形図、第４図（ａ）〜（ｄ）は電磁石に順次電流を流し
たときに磁界が回転する様子を示す平面図、第５図はプ
ラズマ処理装置内の１点Ｐを示すためのプラズマ処理装
置の断面構成図、第６図（ａ） 、 （ｂ）は１点Ｐで
の電磁石に電流が流れていないときの合成磁界ベクトル
図、及び電磁石の１対に電流が流れているときの合成磁
界ベクトル図、＠７図は電磁石によってつくられる磁界
によって磁力線分布が変化させられることを示す説明図
、第８図はこの発明の他の実施例によ・るプラズマ処理
装置を示す断面構成図、第９図は従来のプラズマ処理装
置を示す断面構成図、第１０図は従来のプラズマ処理装
置において、電子サイクロトロン共鳴を起こｆＺ軸方向
の静磁界強度Ｂ ｚ （Ｚ）を示す分布図、第１１図は
従来のプラズマ処理装置により形成される薄膜の膜厚分
布を示す分布図である。
＋１７・・・プラズマ発生部、（３）・・・基板、（４
）・・・高周波電界形成手段、（７）・・・コイル、（
８）・・・プラズマ反応部、ｈ ・・・プラズマ流、
Ｑ４１ 、 （１４ａ）、（１４ａ’）、（１４ｂ）・
（１４ｂ’）。
（１４Ｃ）・（１４ｃ’）、（１４ｄ）、（１４ｄ’）
・・・電磁石。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分をホす。Figure 1 is a cross-sectional configuration diagram showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan configuration diagram showing the arrangement of electromagnets according to an embodiment of the invention, and Figure 3 is an embodiment of the invention. A waveform diagram showing temporal changes in the current flowing through a plurality of electromagnets according to the example, FIG. 6 is a cross-sectional configuration diagram of the plasma processing apparatus showing one point P in the plasma processing apparatus, and FIGS. 6(a) and 6(b) are composite magnetic field vector diagrams when no current is flowing through the electromagnet at one point P. , and a composite magnetic field vector diagram when current flows through a pair of electromagnets, Figure @7 is an explanatory diagram showing that the magnetic field line distribution is changed by the magnetic field created by the electromagnets, and Figure 8 is another diagram of this invention. FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram showing a plasma processing apparatus according to an embodiment, FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram showing a conventional plasma processing apparatus, and FIG. 10 is a conventional plasma processing apparatus in which electron cyclotron resonance occurs and FIG. 11 is a distribution chart showing the static magnetic field strength B z (Z), and FIG. 11 is a distribution chart showing the film thickness distribution of a thin film formed by a conventional plasma processing apparatus. +17...Plasma generation part, (3)...Substrate, (4
)... High frequency electric field forming means, (7)... Coil, (
8)...Plasma reaction part, h...Plasma flow,
Q41, (14a), (14a'), (14b)・
(14b'). (14C)・(14c'), (14d), (14d')
···electromagnet. In addition, in the figures, the same reference numerals refer to the same or corresponding parts.
Claims (3)
のプラズマを用いて基板をプラズマ処理するものにおい
て、反応ガス雰囲気中で磁界を発生するコイル、上記磁
界に垂直な高周波電界を発生する高周波電界形成手段、
及び上記コイルとプラズマ処理される上記基板間の上記
磁界と交差し、かつ運動する磁界を発生する電磁石を備
えたプラズマ処理装置。(1) In a device that plasma-processes a substrate using reactive gas plasma generated by electron cyclotron resonance, a coil that generates a magnetic field in a reactive gas atmosphere, a high-frequency electric field generating means that generates a high-frequency electric field perpendicular to the magnetic field,
and a plasma processing apparatus, comprising an electromagnet that generates a moving magnetic field that intersects with the magnetic field between the coil and the substrate to be plasma processed.
界を発生するものであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のプラズマ処理装置。(2) The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the electromagnet generates a magnetic field in a plasma generating section between the coil and the substrate.
界を発生するものであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のプラズマ処理装置。(3) The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the electromagnet generates a magnetic field in the plasma reaction section between the coil and the substrate.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7511687A JPS63240022A (en) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | Plasma processor |
| DE3810197A DE3810197A1 (en) | 1987-03-27 | 1988-03-25 | PLASMA MACHINING DEVICE |
| US07/173,147 US4947085A (en) | 1987-03-27 | 1988-03-25 | Plasma processor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7511687A JPS63240022A (en) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | Plasma processor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63240022A true JPS63240022A (en) | 1988-10-05 |
Family
ID=13566897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7511687A Pending JPS63240022A (en) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | Plasma processor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63240022A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02105523A (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-18 | Fuji Electric Co Ltd | Plasma treatment device |
| JP2015220352A (en) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing apparatus |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP7511687A patent/JPS63240022A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02105523A (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-18 | Fuji Electric Co Ltd | Plasma treatment device |
| JP2015220352A (en) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing apparatus |
| US10297428B2 (en) | 2014-05-19 | 2019-05-21 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| US11133157B2 (en) | 2014-05-19 | 2021-09-28 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
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