JPH10241899A - Plasma treatment device - Google Patents
Plasma treatment deviceInfo
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- JPH10241899A JPH10241899A JP9045836A JP4583697A JPH10241899A JP H10241899 A JPH10241899 A JP H10241899A JP 9045836 A JP9045836 A JP 9045836A JP 4583697 A JP4583697 A JP 4583697A JP H10241899 A JPH10241899 A JP H10241899A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
に係る。より詳細には、プラズマ密度が高く、均一で大
面積なプラズマを形成でき、かつ、被処理体に対するプ
ラズマダメージの少ないプラズマ処理装置に関する。[0001] The present invention relates to a plasma processing apparatus. More specifically, the present invention relates to a plasma processing apparatus which has a high plasma density, can form a uniform and large-area plasma, and has little plasma damage to an object to be processed.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のコンデンサ型プラズマ処理装置で
は、被処理体たとえば半導体ウェハに形成されている半
導体素子に電気的なダメージを与えてしまうという問題
と、電極板上に載置される被処理体の配置の仕方等によ
ってプラズマ処理のバラツキが生じ、良質でかつバラツ
キの少ないプラズマCVD膜やプラズマエッチングを行
うことができないという問題があった。2. Description of the Related Art In a conventional capacitor-type plasma processing apparatus, there is a problem that an object to be processed, for example, a semiconductor element formed on a semiconductor wafer is electrically damaged, and a processing object mounted on an electrode plate. There is a problem in that the plasma processing varies depending on the arrangement of the body and the like, and a plasma CVD film or plasma etching with good quality and little variation cannot be performed.
【0003】特公昭61−6536号公報では、上記2
つの問題点を解決する非晶質薄膜形成装置として、被処
理体に均一なプラズマ励起された反応ガスを供給するた
めに反応ガス供給口を被処理体上に設け、その反応ガス
供給口下に必要に応じて反応ガスを均一分布拡散させる
ガス離散作用体を介在させて、反応ガスをプラズマ励起
するコンデンサ形電極板を設置し、この電極下に被処理
体を配設し、その電極によってプラズマ励起された反応
ガスをもってプラズマ処理を行うようにしたコンデンサ
形プラズマ処理装置が開示されている。In Japanese Patent Publication No. 61-6536, the above-mentioned 2
As an amorphous thin film forming apparatus that solves the two problems, a reaction gas supply port is provided on the object to supply a uniform plasma-excited reaction gas to the object, and below the reaction gas supply port If necessary, a capacitor-type electrode plate that excites the reaction gas with plasma is installed with a gas discrete acting body that evenly distributes and diffuses the reaction gas, and the object to be processed is arranged under this electrode. There is disclosed a capacitor type plasma processing apparatus that performs a plasma process using an excited reaction gas.
【0004】特に、このコンデンサ形電極板は、複数の
電極板から構成されており、高周波電力が印加される電
極板とアースされる電極板とが交互に対向して配置され
ている点が特徴である。このようなコンデンサ形電極板
としては、平板を組み合わせたタイプと円筒形を組み合
わせたタイプが上記公報において図説されている。[0004] In particular, this capacitor-type electrode plate is composed of a plurality of electrode plates, and is characterized in that electrode plates to which high-frequency power is applied and electrode plates to be grounded are alternately arranged. It is. As such a capacitor-type electrode plate, a type combining a flat plate and a type combining a cylindrical shape are illustrated in the above publication.
【0005】しかしながら、本発明者は、特公昭61−
6536号公報に記載された装置には、以下に示す点に
おいて課題があることを見出した。 (1)隣接し対向する電極板には単一高周波電源から電
力が印加されているため、高いプラズマ密度が得られに
くかった。 (2)高周波電力が印加される電極板とアースされる電
極板とが交互に対向して配置された複数の電極板を用い
ているため、各電極間にプラズマの疎密領域が発生す
る。この疎密領域の影響によりプラズマの均一性が低下
するため、大面積で均一な薄膜形成やエッチングが得ら
れにくいという問題があった。 (3)電極板が全て絶縁物の棒で繋がっているため、こ
の棒に膜が堆積して電気的ショートが発生するという不
具合もあった。[0005] However, the present inventor has disclosed a technique disclosed in
It has been found that the device described in Japanese Patent No. 6536 has problems in the following points. (1) Since electric power is applied from a single high-frequency power supply to adjacent and opposed electrode plates, it was difficult to obtain a high plasma density. (2) Since a plurality of electrode plates, in which electrode plates to which high-frequency power is applied and electrode plates to be grounded are alternately arranged, are used, a plasma dense / dense region is generated between the electrodes. Since the uniformity of the plasma is reduced due to the influence of the sparse / dense region, there is a problem that it is difficult to form a uniform thin film or etch over a large area. (3) Since all the electrode plates are connected by insulating rods, there is a problem that a film is deposited on the rods and an electric short circuit occurs.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとしている課題】本発明は、反応ガ
スの流し方による影響が少なく、電極間に発生するプラ
ズマに明確な疎密領域が発生せず、かつ、電極板におけ
る電気的なショートが発生しない、プラズマ処理装置を
提供することを目的とする。その結果、プラズマ密度が
高く、均一で大面積なプラズマが形成でき、被処理体に
対してプラズマダメージの少ないプラズマ処理装置がえ
られる。According to the present invention, the influence of the flow of the reaction gas is small, the plasma generated between the electrodes does not have a clear sparse / dense region, and an electric short circuit occurs in the electrode plate. It is another object of the present invention to provide a plasma processing apparatus. As a result, a uniform plasma having a high plasma density and a large area can be formed, and a plasma processing apparatus with less plasma damage to an object to be processed can be obtained.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明では、真空容器内
に対向する一対の電極母体のそれぞれから交互に対向す
る電極母体に向けて延びる平板状電極体を所定間隔をあ
けて複数並設し、前記複数の平板状電極体の並設方向に
形成される電界に対して交差する方向に磁界を加える手
段を備え、隣り合う前記平板状電極体のそれぞれに異な
る位相を有する交流電力を印加するよう交流電源が前記
一対の電極母体のそれぞれに接続されたことにより、均
一でかつ高いプラズマ密度が実現できるプラズマ処理装
置がえられる。According to the present invention, a plurality of plate-like electrode members extending from each of a pair of electrode members facing each other in a vacuum vessel to alternately facing electrode members are arranged in parallel at a predetermined interval. Means for applying a magnetic field in a direction intersecting an electric field formed in a direction in which the plurality of plate-shaped electrode bodies are arranged, and applying AC power having a different phase to each of the adjacent plate-shaped electrode bodies. By connecting the AC power supply to each of the pair of electrode bodies, a plasma processing apparatus capable of realizing uniform and high plasma density can be obtained.
【0008】以下、本発明の作用に関して詳細に述べ
る。 (1)隣り合う位置に配置された平板状電極体に、異な
る位相を有する交流電力を印加したため、平板状電極体
間で交流放電によりプラズマを発生させることができ
る。Hereinafter, the operation of the present invention will be described in detail. (1) Since alternating-current power having different phases is applied to the plate-like electrode members arranged at adjacent positions, plasma can be generated between the plate-like electrode members by AC discharge.
【0009】(2)プラズマ中の荷電粒子は、放電電界
より与えられたクーロン力により初速を得る。さらに、
プラズマ中の荷電粒子には、放電用電界と直交する向き
の磁界の作用によりローレンツ力が働き、電界と磁界の
直交する平面上でいわゆるE×Bドリフト運動を起こ
す。(2) The charged particles in the plasma obtain an initial velocity by the Coulomb force given by the discharge electric field. further,
The Lorentz force acts on the charged particles in the plasma by the action of the magnetic field in the direction orthogonal to the electric field for discharge, causing so-called E × B drift motion on the plane orthogonal to the electric field and the magnetic field.
【0010】(3)このE×Bドリフト運動により電荷
粒子が電極に衝突せずに空間中を飛行する距離が伸びる
ため、空間中の中性粒子と衝突して中性粒子をイオン化
させる確率が増加する。(3) The distance that the charged particles fly in space without colliding with the electrodes is extended by the E × B drift motion, so that the probability of collision with neutral particles in space to ionize the neutral particles is high. To increase.
【0011】その結果、空間中のプラズマ密度が増大す
る。荷電粒子はE×Bドリフト運動によって右または左
に移動するが、向かい合った平板状電極体間でE×Bド
リフトの方向が反対になるため、全体として、E×Bド
リフトによる密度の偏りは緩和される。As a result, the plasma density in the space increases. The charged particles move right or left due to the E × B drift motion, but the direction of the E × B drift is opposite between the opposed plate-shaped electrode bodies, so that the bias of the density due to the E × B drift is reduced as a whole. Is done.
【0012】発生したプラズマは平板状電極体と対向す
る位置に設置されるガラス基板等の被処理体に対して平
板状電極体の長さや枚数はいくらでも増やすことが可能
なため、上記作用により大面積の高密度プラズマを均一
性よく発生させることができる。[0012] The generated plasma can increase the length and the number of the plate-shaped electrode bodies as much as possible with respect to the object to be processed such as a glass substrate provided at a position opposed to the plate-shaped electrode body. High-density plasma having an area can be generated with good uniformity.
【0013】また本発明では、前記磁界を加える手段が
コイルであるため、プラズマ処理装置の外部はもとよ
り、内部にも容易に設置することができ、安価なシステ
ムの構築が可能となる。Further, in the present invention, since the means for applying the magnetic field is a coil, it can be easily installed not only outside the plasma processing apparatus but also inside the plasma processing apparatus, and a low-cost system can be constructed.
【0014】さらに本発明では、前記磁界を加える手段
が平板状の磁性体の側面周りをコイルで囲んだ構造体か
らなるため、磁束密度が高く、均一な磁場を形成でき
る。その結果、平板状電極体を挟んで磁界を加える手段
と反対側の空間に、平板状電極体で発生したプラズマを
均一に引き出すことができる。また、磁性体の透磁率は
真空の約104倍であるから、コイルの中に磁性体を導
入することで、コイルに流す電流値が少なくても強い磁
場が形成可能となる。Further, in the present invention, since the means for applying the magnetic field comprises a structure in which the side surface of the flat magnetic body is surrounded by a coil, a high magnetic flux density and a uniform magnetic field can be formed. As a result, it is possible to uniformly extract the plasma generated by the flat electrode body into a space opposite to the means for applying a magnetic field across the flat electrode body. In addition, since the magnetic permeability of the magnetic material is about 10 4 times that of vacuum, the introduction of the magnetic material into the coil makes it possible to form a strong magnetic field even with a small current flowing through the coil.
【0015】さらにまた本発明では、同じ位相を有する
交流電力が印加される前記平板状電極体は片端で接続さ
れているため、隣接し対向して配置され、異なる位相が
印加される平板状電極体同士を、空間によって確実に離
間して設けることができる。その結果、異なる位相が印
加される平板状電極体同士が、電気的にショートする問
題が解消できる。Still further, according to the present invention, since the plate-like electrode bodies to which AC power having the same phase is applied are connected at one end, the plate-like electrode bodies are arranged adjacent to and opposed to each other, and different phases are applied. The bodies can be reliably separated by a space. As a result, the problem that the plate-shaped electrode bodies to which different phases are applied are electrically short-circuited can be solved.
【0016】本発明では、前記磁界を加える手段が形成
する磁界の方向に沿って、前記平板状電極体の外側に、
磁性体を配置したため、磁界を加える手段が発生した磁
界を、前記平板状電極体の外側に配置した磁性体より内
側に閉じ込めることができる。その結果、プラズマ処理
装置の内部に生成したプラズマの利用効率が向上する。
また、磁界を加える手段が発生した磁界がプラズマ処理
装置の外に漏れることがないため、プラズマ処理装置の
外部に設けられる電子機器への影響が回避できる。According to the present invention, along the direction of the magnetic field formed by the means for applying the magnetic field, outside the flat electrode body,
Since the magnetic body is arranged, the magnetic field generated by the means for applying the magnetic field can be confined inside the magnetic body arranged outside the flat electrode body. As a result, the utilization efficiency of the plasma generated inside the plasma processing apparatus is improved.
Further, since the magnetic field generated by the means for applying a magnetic field does not leak out of the plasma processing apparatus, it is possible to avoid affecting electronic devices provided outside the plasma processing apparatus.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】本発明に係るプラズマ処理装置と
しては、例えば図1〜図7に示すものが挙げられる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A plasma processing apparatus according to the present invention includes, for example, those shown in FIGS.
【0018】図1は、プラズマ処理装置の一例であり、
正面からみた模式的な断面図である。図1のプラズマ処
理装置は、磁界を加える手段として平板状電極体の外側
に配置されたコイルを用いた場合である。図2は、図1
のA−A’部分の模式的な断面図である。FIG. 1 shows an example of a plasma processing apparatus.
It is the typical sectional view seen from the front. The plasma processing apparatus shown in FIG. 1 uses a coil disposed outside a flat electrode body as a means for applying a magnetic field. FIG. 2 shows FIG.
3 is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
【0019】図3は、プラズマ処理装置の他の一例であ
り、正面からみた模式的な断面図である。図3のプラズ
マ処理装置では、磁界を加える手段として平板状の磁性
体の側面周りをコイルで囲んだ構造体を用い、かつ、磁
界を加える手段が形成する磁界の方向に沿って、平板状
電極体の外側に磁性体を配置した場合である。図4は、
図3のB−B’部分の模式的な断面図である。FIG. 3 shows another example of the plasma processing apparatus, and is a schematic sectional view seen from the front. In the plasma processing apparatus shown in FIG. 3, a structure in which a side surface of a flat magnetic material is surrounded by a coil is used as a means for applying a magnetic field, and a flat electrode is formed along the direction of the magnetic field formed by the means for applying a magnetic field. This is a case where a magnetic body is arranged outside the body. FIG.
FIG. 4 is a schematic sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 3.
【0020】図5は、図1又は図3に示した電極母体お
よび平板状電極体の斜視図である。図6は、図5の電極
母体および平板状電極体を図1又は図3の装置上方から
みた模式的な平面図である。図7は、平板状電極体間に
生成するプラズマ密度の濃淡を説明した模式図である。FIG. 5 is a perspective view of the electrode base and the plate-like electrode shown in FIG. 1 or FIG. FIG. 6 is a schematic plan view of the electrode base body and the plate-like electrode body of FIG. 5 as viewed from above the device of FIG. 1 or FIG. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the density of the plasma density generated between the flat electrode bodies.
【0021】図1〜図7において、1は真空容器、1’
は真空容器1の側壁部、2A及び2Bは真空容器1内に
対向する一対の電極母体、2a及び2bは一対の電極母
体2A及び2Bのそれぞれから交互に対向する電極母体
に向けて延び、所定間隔をあけて複数並設した平板状電
極体、3は複数の平板状電極体の並設方向に形成される
電界に対して交差する方向に磁界を加える手段、4は略
四角形の平板状の磁性体、5は磁性体4の外側に配置し
たコイル、6及び7は隣り合う平板状電極体2a及び2
bのそれぞれに異なる位相を有する交流電力を印加する
ように、一対の電極母体2A及び2Bのそれぞれに接続
された交流電源、8は被処理体、9は被処理体8を載置
するサセプタ、10はサセプタ9を介して被処理体8に
交流電力を印加する交流電源、11は反応ガスの導入手
段、12はシャワーヘッド、13は排気手段、14、1
5、16は絶縁体、17は磁界を加える手段3が形成す
る磁界の方向に沿って平板状電極体2a及び2bの外側
に配置された磁性体である。1 to 7, reference numeral 1 denotes a vacuum vessel, 1 '
Is a side wall portion of the vacuum vessel 1, 2A and 2B are a pair of electrode bases facing each other in the vacuum vessel 1, 2a and 2b are respectively extended from the pair of electrode bases 2A and 2B toward the opposing electrode bases, and A plurality of plate-shaped electrode bodies arranged in parallel at intervals are means for applying a magnetic field in a direction intersecting an electric field formed in the direction in which the plurality of plate-shaped electrode bodies are arranged in parallel. The magnetic material, 5 is a coil arranged outside the magnetic material 4, 6 and 7 are the adjacent plate-shaped electrode bodies 2a and 2
b, an AC power supply connected to each of the pair of electrode bases 2A and 2B so as to apply AC power having a different phase to each of the electrodes b, 8 to be processed, 9 to be a susceptor for mounting the processed object 8, Reference numeral 10 denotes an AC power supply for applying AC power to the target object 8 via the susceptor 9, reference numeral 11 denotes a reactant gas introducing unit, reference numeral 12 denotes a shower head, reference numeral 13 denotes an exhaust unit,
Reference numerals 5 and 16 denote insulators, and reference numeral 17 denotes a magnetic body disposed outside the plate-like electrode bodies 2a and 2b along the direction of the magnetic field formed by the means 3 for applying a magnetic field.
【0022】本発明に係るプラズマ処理装置(図1又は
図3)では、グロー放電プラズマを発生させる平板電極
として、一対の電極母体2A及び2Bのそれぞれから交
互に対向する電極母体に向けて延びる平板状電極体2a
及び2bを、所定間隔をあけて計7枚並設配置(図5)
したものを用いた。そして、隣り合う平板状電極体2a
及び2bのそれぞれに異なる位相を有する交流電力を印
加するように、一対の電極母体2A及び2Bのそれぞれ
に交流電源6、7を接続した(図2又は図4)。さら
に、磁界を加える手段3を用いて、隣り合う平板状電極
体2a及び2bの間に発生する放電用電界と直交する向
きに磁界を発生させた。このとき、同じ位相を有する交
流電力が印加される平板状電極体2a及び2bはそれぞ
れ一対の電極母体2A及び2Bと片端で接続し、真空容
器1との間には絶縁体15、16を設けた(図5、図
6)。In the plasma processing apparatus (FIG. 1 or FIG. 3) according to the present invention, a flat plate extending from each of a pair of electrode bases 2A and 2B to an oppositely facing electrode base is used as a flat electrode for generating glow discharge plasma. Electrode body 2a
And 2b are arranged side by side at predetermined intervals in total of seven (Fig. 5).
What was done was used. Then, the adjacent plate-like electrode body 2a
AC power supplies 6 and 7 were connected to the pair of electrode bases 2A and 2B, respectively, so that AC powers having different phases were applied to the electrodes 2 and 2b (FIG. 2 or FIG. 4). Further, a magnetic field was generated using the means 3 for applying a magnetic field in a direction orthogonal to the electric field for discharge generated between the adjacent plate-like electrode bodies 2a and 2b. At this time, the plate-shaped electrode bodies 2a and 2b to which AC power having the same phase is applied are connected to the pair of electrode bases 2A and 2B at one end, respectively, and insulators 15 and 16 are provided between the electrode bodies 2A and 2B. (FIGS. 5 and 6).
【0023】図1のプラズマ処理装置では、複数の平板
状電極体の並設方向に形成される電界に対して交差する
方向に磁界を加える手段3として、平板状電極体の外側
に配置されたコイルを用いた場合である。コイルに流す
電流の向きによって磁界の向きを、またコイルに流す電
流量によって磁界の強さを、それぞれ制御できる。この
ように磁界を加える手段3としてコイルのみを用いた場
合には、プラズマ処理装置の外部はもとより、内部にも
容易に設置することができ、安価なシステムがえられ
る。In the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, a means 3 for applying a magnetic field in a direction intersecting an electric field formed in a direction in which a plurality of plate-shaped electrode bodies are arranged is disposed outside the plate-shaped electrode body. This is a case where a coil is used. The direction of the magnetic field can be controlled by the direction of the current flowing through the coil, and the strength of the magnetic field can be controlled by the amount of current flowing through the coil. When only a coil is used as the means 3 for applying a magnetic field as described above, it can be easily installed not only outside the plasma processing apparatus but also inside the plasma processing apparatus, and an inexpensive system can be obtained.
【0024】一方、図3のプラズマ処理装置では、複数
の平板状電極体の並設方向に形成される電界に対して交
差する方向に磁界を加える手段3として、磁性体4の側
面周りにコイル5を巻いたものを用いており、電極母体
2A及び2B並びに平板状電極体2a及び2bを挟むよ
うに上下に配置した。また、磁界を加える手段が形成す
る磁界の方向に沿って、平板電極の外側に磁性体17を
設けた。その結果、図3のプラズマ処理装置は、図1の
装置に比べて、磁束密度が高く、均一な磁場を形成でき
るとともに、磁界を加える手段3が発生した磁界を、平
板状電極体2a及び2bの外側に配置した磁性体より内
側に閉じ込めることが可能となる。図3のプラズマ処理
装置では、平板状電極体2a、2bにより形成された電
界に対して垂直な方向に磁界を加える手段3として、磁
性体4の側面周りにコイル5を巻いたものを用い、平板
電極を挟むように上下に配置したが、上下いづれか片方
のみ設けても構わない。On the other hand, in the plasma processing apparatus shown in FIG. 3, as means 3 for applying a magnetic field in a direction intersecting an electric field formed in a direction in which a plurality of plate-shaped electrode bodies are arranged in parallel, a coil 5 are used, and are arranged vertically so as to sandwich the electrode base bodies 2A and 2B and the plate-shaped electrode bodies 2a and 2b. Further, a magnetic body 17 was provided outside the plate electrode along the direction of the magnetic field formed by the means for applying a magnetic field. As a result, the plasma processing apparatus of FIG. 3 has a higher magnetic flux density than that of the apparatus of FIG. 1 and can form a uniform magnetic field, and the magnetic field generated by the magnetic field applying means 3 is applied to the plate-like electrode bodies 2a and 2b. Can be confined inside the magnetic body disposed outside the. In the plasma processing apparatus shown in FIG. 3, as a means 3 for applying a magnetic field in a direction perpendicular to the electric field formed by the plate-like electrode bodies 2a and 2b, a means in which a coil 5 is wound around a side surface of a magnetic body 4 is used. Although they are arranged vertically so as to sandwich the plate electrode, only one of them may be arranged.
【0025】グロー放電プラズマを発生させるために用
いるガスは、真空容器1の上部から反応ガスの導入手段
11により供給される。真空容器1の内部に導入された
ガスは、シャワーヘッド12を介して柵状に設けられた
複数枚の平板状電極体2a、2bへ供給される(図1又
は図3)。A gas used to generate glow discharge plasma is supplied from the upper portion of the vacuum vessel 1 by a reaction gas introducing means 11. The gas introduced into the vacuum vessel 1 is supplied to a plurality of plate-like electrode bodies 2a and 2b provided in a fence shape via a shower head 12 (FIG. 1 or FIG. 3).
【0026】また、被処理体8を載置するサセプタ9に
は、サセプタ9を介して被処理体8に交流電力を印加す
る交流電源10(周波数:数百kHz〜数十MHz)を
接続した。これにより、平板状電極体2a、2bで発生
したイオンを被処理体8の方向に引き込むことが可能と
なった。The susceptor 9 on which the object 8 is placed is connected to an AC power supply 10 (frequency: several hundred kHz to several tens MHz) for applying AC power to the object 8 via the susceptor 9. . As a result, ions generated in the plate-like electrode bodies 2a and 2b can be drawn in the direction of the object 8 to be processed.
【0027】本発明に係るプラズマ処理装置では、 プ
ラズマ中の荷電粒子は、放電電界より与えられたクーロ
ン力により初速を得る。さらに、放電用電界と交差する
向きの磁界の作用によりローレンツ力が働き、電界と磁
界の直交する平面上でいわゆるE×Bドリフト運動を起
こす。このE×Bドリフト運動により電荷粒子が電極に
衝突せずに空間中を飛行する距離が伸びるため、空間中
の中性粒子と衝突して中性粒子をイオン化させる確率を
増す。その結果、空間中のプラズマ密度が増大する。荷
電粒子はE×Bドリフト運動によって右または左に移動
するが、向かい合った平板状電極体間でE×Bドリフト
の方向が反対になるため、全体として、E×Bドリフト
による密度の偏りは緩和される(図7)。In the plasma processing apparatus according to the present invention, the charged particles in the plasma obtain the initial velocity by the Coulomb force given by the discharge electric field. Furthermore, the Lorentz force acts by the action of the magnetic field in the direction crossing the electric field for discharge, causing so-called E × B drift motion on a plane perpendicular to the electric field and the magnetic field. This E × B drift motion increases the distance that the charged particles fly in space without colliding with the electrodes, thereby increasing the probability of colliding with neutral particles in space and ionizing the neutral particles. As a result, the plasma density in the space increases. The charged particles move right or left due to the E × B drift motion, but the direction of the E × B drift is opposite between the opposed plate-shaped electrode bodies, so that the bias of the density due to the E × B drift is reduced as a whole. (FIG. 7).
【0028】上述した平板状電極体2a、2bの長さや
枚数はいくらでも増やすことが可能なため、上記作用に
より大面積の高密度プラズマを均一性よく発生させるこ
とができる。Since the length and number of the above-mentioned plate-like electrode bodies 2a and 2b can be increased arbitrarily, a large-area high-density plasma can be generated with high uniformity by the above-described operation.
【0029】[0029]
【実施例】以下、本発明を図3及び図4に示す一実施例
の装置に基づき説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to one embodiment of the apparatus shown in FIGS.
【0030】本例のプラズマ処理装置は、反応容器1の
中にグロー放電を発生させるための平板状電極体2a、
2bを柵状に配置した。平らな略四角形の磁性体4が反
応容器1の外部に柵状の平板状電極体2a、2bを挟む
ように設置してあり、磁性体4の周りにはコイル5を巻
いた。コイル5は、不図示の直流電源に接続した。平板
状電極体2a、2bの材料としては、アルマイトをコー
ティングしたアルミニウムを用いた。The plasma processing apparatus according to the present embodiment has a flat electrode body 2 a for generating a glow discharge in the reaction vessel 1.
2b was arranged in a fence shape. A flat and substantially rectangular magnetic body 4 is provided outside the reaction vessel 1 so as to sandwich the fence-shaped plate-like electrode bodies 2a and 2b, and a coil 5 is wound around the magnetic body 4. The coil 5 was connected to a DC power supply (not shown). Aluminum coated with alumite was used as a material of the plate-like electrode bodies 2a and 2b.
【0031】高周波電源6、7から、電極母体2A及び
2Bを介して平板状電極体2a、2bへそれぞれ電力を
供給した。本例では、高周波電源6、7としては周波数
13.56MHzのものを用いた。但し、平板状電極体
2aと平板状電極体2bに印加される電力の位相が、1
80度異なるように接続した。Electric power was supplied from the high-frequency power supplies 6 and 7 to the plate-like electrode bodies 2a and 2b via the electrode bases 2A and 2B, respectively. In this example, the high-frequency power supplies 6 and 7 used were those having a frequency of 13.56 MHz. However, the phase of the electric power applied to the flat electrode body 2a and the flat electrode body 2b is 1
Connections were made to differ by 80 degrees.
【0032】反応ガスの導入手段11は、反応容器1の
内部に水素・アルゴン・キセノンなどのガスを供給する
ものである。反応容器1の内部を排気する手段13とし
ては、真空ポンプ13を用いた。The reaction gas introducing means 11 supplies a gas such as hydrogen, argon or xenon into the reaction vessel 1. A vacuum pump 13 was used as means 13 for exhausting the inside of the reaction vessel 1.
【0033】真空ポンプ13を駆動して反応容器1の内
部を真空に引いた後、反応容器1内に反応ガスの導入手
段11を用いてアルゴンガスを導入し、反応容器1内の
圧力を〜10mTorrに保った。ところで、反応容器
1内の圧力はグロー放電が発生する圧力範囲であればい
くらでも構わないが、0.01Torr〜2Torrの
範囲に設定することが望ましい。After the inside of the reaction vessel 1 is evacuated by driving the vacuum pump 13, argon gas is introduced into the reaction vessel 1 using the reaction gas introduction means 11, and the pressure in the reaction vessel 1 is reduced to It was kept at 10 mTorr. By the way, the pressure inside the reaction vessel 1 may be any pressure as long as a glow discharge is generated, but is preferably set in a range of 0.01 Torr to 2 Torr.
【0034】平板状電極体2aと平板状電極体2bとの
間にグロー放電を発生させるために、高周波電源6、7
から電圧を印加した。本例では13.56MHzの高周
波電源を用いたが、より高周波の電源でもよく、逆によ
り低周波の電源でも構わない。In order to generate a glow discharge between the plate-like electrode body 2a and the plate-like electrode body 2b, the high-frequency power sources 6, 7
Was applied. In this example, a 13.56 MHz high frequency power supply is used. However, a higher frequency power supply may be used, or a low frequency power supply may be used.
【0035】磁性体4にはFe(鉄)を用い、磁性体4
の周囲を囲むコイル5には接続した直流電源(不図示)
から電流を流した。磁性体4の影響により、コイル5の
内部には均一かつ、真空の場合に比べて約1万倍強力な
磁場を発生させることができた。このようにして、柵状
の平板状電極体2a、2bの間に発生する電界Eに直交
する磁界Bを発生させた。なお、このときの磁界の強度
はコイルの電流値を調節することにより最大0.5Tま
で変化させることができた。The magnetic material 4 is made of Fe (iron).
DC power supply (not shown) connected to coil 5 surrounding the periphery of
The current flowed from. Due to the influence of the magnetic body 4, a magnetic field that is uniform and about 10,000 times stronger than that in the case of vacuum can be generated inside the coil 5. In this manner, a magnetic field B orthogonal to the electric field E generated between the fence-shaped plate-like electrode bodies 2a and 2b was generated. The intensity of the magnetic field at this time could be changed up to 0.5T by adjusting the current value of the coil.
【0036】アルゴンイオン及び電子等の荷電粒子は電
界Eによるクーロン力F1=qEと、磁界Bの作用によ
るローレンツ力F2=q(v×B)とによって、いわゆ
るE×Bドリフト運動を起こし、平板状電極体に沿って
移動する(図5)。この移動によって荷電粒子と中性粒
子との衝突によるイオン化の確率が増大するため、平板
状電極体2aと平板状電極体2bの間に発生したプラズ
マの密度を増加させることができた。Charged particles such as argon ions and electrons cause a so-called E × B drift motion due to the Coulomb force F1 = qE due to the electric field E and the Lorentz force F2 = q (v × B) due to the action of the magnetic field B. It moves along the electrode body (FIG. 5). This movement increases the probability of ionization due to collision between charged particles and neutral particles, so that the density of plasma generated between the plate-like electrode body 2a and the plate-like electrode body 2b can be increased.
【0037】荷電粒子はE×Bドリフトにより平板状電
極体に沿って移動するが、隣り合った(向かい合った)
平板状電極体間でE×Bドリフトの移動方向が正反対に
なるため、マクロ的にはプラズマ密度の均一性が保たれ
ている。The charged particles move along the plate-shaped electrode body due to the E × B drift, but are adjacent (facing).
Since the moving direction of the E × B drift is opposite between the plate-shaped electrode bodies, the uniformity of the plasma density is maintained macroscopically.
【0038】また、磁性体4の効果により、磁界がコイ
ル内のほぼ全領域で均一となり、磁界によるプラズマ密
度の不均一を生じることなく、高いプラズマ密度(〜1
×1012/cm3)が得られた。なお、磁性体4及びコ
イル5からなる磁界を加える手段3を用いない場合のプ
ラズマ密度は〜2.4×1010/cm3が最大であっ
た。したがって、磁性体4は著しいプラズマ密度の増加
をもたらすことが分かった。その結果、平板状電極体2
a、2bを挟んで磁界を加える手段3と反対側の空間に
ある被処理体8に向けて、平板状電極体2a、2bで発
生したプラズマを均一に引き出し供給することができ
る。Also, due to the effect of the magnetic body 4, the magnetic field becomes uniform over almost the entire area within the coil, and the magnetic field does not cause the plasma density to be non-uniform.
× 10 12 / cm 3 ). When the means 3 for applying a magnetic field consisting of the magnetic material 4 and the coil 5 was not used, the maximum plasma density was up to 2.4 × 10 10 / cm 3 . Therefore, it was found that the magnetic material 4 caused a remarkable increase in plasma density. As a result, the flat electrode body 2
Plasma generated in the plate-like electrode bodies 2a and 2b can be uniformly drawn and supplied to the processing target 8 in the space opposite to the means 3 for applying a magnetic field across the electrodes a and 2b.
【0039】さらに、サセプタ9を介して被処理体8に
交流電力を印加することにより、平板状電極体2a、2
bで発生したイオンが被処理体8の方向に引き込まれる
量を制御することも可能となった。すなわち、平板状電
極体2a、2bで発生したプラズマのプラズマポテンシ
ャルに対して低い電位の空間を、平板状電極体2a、2
bの内部空間の外に形成することができた。その結果、
プラズマから被処理体8に入射するイオンエネルギーが
制御できるため、被処理体8に対するイオンアシスト効
果を得つつ、被処理体8に対するプラズマダメージを低
減できた。これにより、良質のアモルファスシリコン膜
等を低温で成膜可能となる。Further, by applying AC power to the object 8 through the susceptor 9, the plate-like electrode members 2a, 2a
The amount of ions generated in b can be controlled in the direction of the object 8 to be processed. That is, a space having a lower potential than the plasma potential of the plasma generated in the plate-like electrode bodies 2a, 2b is set in the plate-like electrode bodies 2a, 2b.
b could be formed outside the internal space. as a result,
Since the ion energy incident on the object 8 from the plasma can be controlled, plasma damage to the object 8 can be reduced while obtaining an ion assist effect on the object 8. As a result, a high-quality amorphous silicon film or the like can be formed at a low temperature.
【0040】本例では、長さ30cm、幅3cmの平板
状電極体2a、2b(計7枚)を5cm間隔で配置して
柵状とした。30cm四方の領域全体でほぼ均一なプラ
ズマを生成させることができた。本例に示したプラズマ
処理装置の平板電極はその枚数を増やすことによりいく
らでも拡張でき、磁場の拡張も容易なため、さらに大面
積な領域にわたって均一で高密度なプラズマを発生させ
ることができる。In this example, the plate-like electrode bodies 2a and 2b each having a length of 30 cm and a width of 3 cm (a total of seven) were arranged at intervals of 5 cm to form a fence. Almost uniform plasma could be generated over the entire area of 30 cm square. The plate electrodes of the plasma processing apparatus shown in this example can be expanded by increasing the number thereof, and the expansion of the magnetic field is easy, so that uniform and high-density plasma can be generated over a larger area.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るプラ
ズマ処理装置によれば、プラズマ密度が高く、均一で大
面積なプラズマが形成でき、かつ、被処理体に対してプ
ラズマダメージの少ないプラズマ処理ができる。As described above, according to the plasma processing apparatus of the present invention, a plasma having a high plasma density, a uniform and large-area plasma can be formed, and the plasma to be processed is less damaged. Can be processed.
【図1】本発明に係るプラズマ処理装置の一例であり、
正面からみた模式的な断面図である。FIG. 1 is an example of a plasma processing apparatus according to the present invention,
It is the typical sectional view seen from the front.
【図2】図1のA−A’部分の模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
【図3】本発明に係るプラズマ処理装置の他の一例であ
り、正面からみた模式的な断面図である。FIG. 3 is another example of the plasma processing apparatus according to the present invention, and is a schematic cross-sectional view as viewed from the front.
【図4】図3のB−B’部分の模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line B-B 'of FIG.
【図5】図1又は図3に示した電極母体および平板状電
極体の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of the electrode base and the plate-like electrode shown in FIG. 1 or FIG. 3;
【図6】図5の電極母体および平板状電極体を図1又は
図3の装置上方からみた模式的な平面図である。6 is a schematic plan view of the electrode base body and the plate-like electrode body of FIG. 5 as viewed from above the device of FIG. 1 or FIG. 3;
【図7】平板状電極体間に生成するプラズマ密度の濃淡
を説明した模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the density of a plasma density generated between plate electrode bodies.
1 真空容器、 1’ 真空容器1の側壁部、 2A、2B 電極母体、 2a、2b 平板状電極体、 3 磁界を加える手段、 4、17 磁性体、 5 コイル、 6、7、10 交流電源、 8 被処理体、 9 サセプタ、 11 反応ガスの導入手段、 12 シャワーヘッド、 13 排気手段、 14、15、16 絶縁体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container, 1 'Side wall part of vacuum container 1, 2A, 2B electrode base material, 2a, 2b plate electrode body, 3 Means for applying a magnetic field, 4, 17 magnetic material, 5 coil, 6, 7, 10 AC power supply, Reference Signs List 8 to-be-processed object, 9 susceptor, 11 reaction gas introduction means, 12 shower head, 13 exhaust means, 14, 15, 16 insulator.
Claims (4)
それぞれから交互に対向する電極母体に向けて延びる平
板状電極体を所定間隔をあけて複数並設し、前記複数の
平板状電極体の並設方向に形成される電界に対して交差
する方向に磁界を加える手段を備え、隣り合う前記平板
状電極体のそれぞれに異なる位相を有する交流電力を印
加するよう交流電源が前記一対の電極母体のそれぞれに
接続されたことを特徴とするプラズマ処理装置。1. A plurality of plate-like electrode bodies extending from a pair of electrode bases facing each other in a vacuum vessel to alternately facing electrode bases at predetermined intervals, and the plurality of plate-like electrode bodies are arranged in parallel. Means for applying a magnetic field in a direction intersecting an electric field formed in the juxtaposed direction, wherein the AC power supply applies the AC power having a different phase to each of the adjacent plate-shaped electrode bodies. A plasma processing apparatus connected to each of the mother bodies.
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the means for applying the magnetic field is a coil.
体の側面周りをコイルで囲んだ構造からなることを特徴
とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the means for applying the magnetic field has a structure in which a side surface of a flat magnetic body is surrounded by a coil.
方向に沿って、前記平板状電極体の外側に、磁性体を配
置したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項
に記載のプラズマ処理装置。4. A magnetic body according to claim 1, wherein a magnetic body is arranged outside the plate-shaped electrode body along a direction of the magnetic field formed by the means for applying the magnetic field. The plasma processing apparatus as described in the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9045836A JPH10241899A (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | Plasma treatment device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9045836A JPH10241899A (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | Plasma treatment device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10241899A true JPH10241899A (en) | 1998-09-11 |
Family
ID=12730318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9045836A Pending JPH10241899A (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | Plasma treatment device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10241899A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001271169A (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Plsma chemical vapor deposition system having fork type electrode |
JP2007250478A (en) * | 2006-03-18 | 2007-09-27 | Nano Electronics & Micro System Technologies Inc | Plasma processing system |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP9045836A patent/JPH10241899A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001271169A (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Plsma chemical vapor deposition system having fork type electrode |
JP2007250478A (en) * | 2006-03-18 | 2007-09-27 | Nano Electronics & Micro System Technologies Inc | Plasma processing system |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
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