JPS61166976A - Surface treatment - Google Patents

Surface treatment

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JPS61166976A
JPS61166976A JP60006616A JP661685A JPS61166976A JP S61166976 A JPS61166976 A JP S61166976A JP 60006616 A JP60006616 A JP 60006616A JP 661685 A JP661685 A JP 661685A JP S61166976 A JPS61166976 A JP S61166976A
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JP
Japan
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plasma
surface treatment
lte
gas
substrate
Prior art date
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Application number
JP60006616A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Sekiguchi
敦 関口
Hideo Mito
三戸 英夫
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Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
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Publication date
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Publication of JPS61166976A publication Critical patent/JPS61166976A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain stable radiation light having luminance and active seed and make various effective surface treatments with good quality by using a light source for which high-frequency LTE plasma discharge is used and an active seed source. CONSTITUTION:The 1st gas such as nitrogen is introduced into a discharge tube 6 of a plasma generating mechanism 10. The high-frequency glow discharge arises first then LTE plasma 3 is generated when the impressed high-frequency electric power is increased. This plasma 3 has the high luminance and exhibits the spectral pattern different from the spectral pattern of the DC glow discharge and the many active seeds 18 exist. The radiation light 17 from the LTE plasma 3 and the active seeds 18 are introduced through an electrode 30 into a treating chamber 7. A prescribed reactive material such as gaseous silane is conducted via a valve 11 to an introducing ring 13 and is supplied into the chamber 7 where the material is brought into reaction with the LTE plasma 3. An SiN film, etc., are thereby formed on a base body 16. This method is applicable to etching, optical cleaning, surface reforming, etc., in addition to the film formation.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、所定、の放射光および活性種を制御性良く
作成し、これらを用いることによって、殊に半導体デバ
イスの絶縁体膜、半導体膜、金属膜の膜生成、エツチン
グ、表面クリーニング、表面改質等の表面処理を行なう
表面処理方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Industrial application field The present invention produces a predetermined amount of synchrotron radiation and active species with good control, and by using these, in particular, insulator films of semiconductor devices, semiconductor The present invention relates to a surface treatment method for surface treatment such as film formation, etching, surface cleaning, surface modification, etc. of films and metal films.

(ロ)従来の技術 気体を光化学的反応により活性化し、基体表面に目的と
する物質を堆積させ薄膜化したり、エツチング、表面改
質等の処理をする方法は、処理が低温で可能であること
、荷電粒子の衝撃による損傷がないこと、光化学的選択
性により従来にない処理が可能となること、反応過程の
選択及び成膜の制御が容易であることなどから近年急速
な進展をみせている。
(b) Conventional technology The method of activating a gas through a photochemical reaction and depositing a target substance on the surface of a substrate to form a thin film, etching, surface modification, etc. can be performed at low temperatures. , has shown rapid progress in recent years due to the fact that it is not damaged by the impact of charged particles, its photochemical selectivity enables unprecedented processing, and it is easy to select the reaction process and control film formation. .

従来から知られている光化学的表面処理方法は、大別し
て2つに分けられる。一つは光源として放電ランプを用
し゛)る方法であり、他の方法は光源としてレーザを用
いる方法である。放電ランプを用いる方法では、一般的
に放射光の輝度が小さく、レーザを用いる方法では、レ
ーザ本体が高価につく。
Conventionally known photochemical surface treatment methods can be roughly divided into two types. One method uses a discharge lamp as a light source, and the other method uses a laser as a light source. In a method using a discharge lamp, the luminance of the emitted light is generally low, and in a method using a laser, the laser itself is expensive.

また通常の場合、処理装置は光源と処理室が窓によって
分離されており、特に光CVD等の場合にはこの窓上に
異物が堆積しこNで放射光が減衰する問題が生じる。こ
れを改善する発明として、特開昭59−16966号公
報所載の発明が存在する。この発明は、光源部と処理部
とを同一容器内に設置することを特徴としているが、そ
の明細書の説明より、光源として熱陰極放電あるいはA
IC放電または直流放電を用いていることは明らかであ
る。そのためその構成は、電極の保護用ガスを供給し、
放電の安定化すなわち光源の安定化を7はかる内容とな
っている。しかしこのような構成にしたことから装置構
造が複雑になるとともに表面処理に直接関係のない気体
を処理系内に導入するため、これが表面処理の種類を制
限し又は処理に悪影響をあたえるという欠点がある。
In addition, normally, in a processing apparatus, a light source and a processing chamber are separated by a window, and especially in the case of optical CVD, etc., there is a problem in that foreign matter accumulates on this window and the emitted light is attenuated by the N. As an invention to improve this, there is an invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 16966/1983. This invention is characterized in that the light source section and the processing section are installed in the same container.
It is clear that IC discharge or DC discharge is used. Therefore, its configuration supplies a protective gas for the electrodes,
The contents are aimed at stabilizing the discharge, that is, stabilizing the light source. However, this configuration complicates the device structure and introduces gases that are not directly related to surface treatment into the treatment system, which has the disadvantage of limiting the types of surface treatment or adversely affecting the treatment. be.

ところで、現在プラズマを用いたプロセス技術は、半導
体デバイスの作成過程において必要不可欠なものとなっ
ている。それは次のような理由からである。
Nowadays, process technology using plasma has become indispensable in the process of manufacturing semiconductor devices. This is because of the following reasons.

一般に活性種は、物質に光あるいは電子等を照射するこ
とによって作成することができるが、光によって作成で
きる活性状態は、光遷移が禁止されていない状態か、そ
の禁止されていない状態から項間交差あるいは緩和によ
って生じた活性状態のみであるにも拘らず、プラズマ内
部や電子ビームなどで電子衝突により生じる活性状態は
、光遷移が禁止されている状態へも容易に遷移し、光と
は異った活性種を作り出すことができるからである。し
かしながらプラズマによって成膜を行なう従来の技術の
殆んどがプラズマに基体が直接液するものであるためプ
ラズマ中の荷電粒子が基体に衝撃を与え、半導体デバイ
スの電気的特性を劣化させる欠点がある。このような劣
化は、たとえばMOSでは、vthの変動、バイポーラ
ではhfeの変動等に表われる。そして、昨今のように
半導体デバイスの集積度が極めて大きいものになると、
微少の荷電粒子の衝撃によっても電気的特性の劣化がい
ちじるしくなるため、無損傷、プロセスの開発が特に望
まれるようになっている。
In general, active species can be created by irradiating a substance with light or electrons, but the active state that can be created by light is either a state in which phototransition is not prohibited, or an interstitial state from the state in which it is not prohibited. Although only active states are generated by crossing or relaxation, active states generated by electron collisions inside plasma or electron beams easily transition to states where optical transition is prohibited, and are different from light. This is because it is possible to produce active species that However, in most of the conventional techniques for film formation using plasma, the substrate is directly immersed in the plasma, which has the disadvantage that charged particles in the plasma impact the substrate, deteriorating the electrical characteristics of semiconductor devices. . Such deterioration is manifested in, for example, variations in vth in MOS, variations in hfe in bipolar, and the like. And as the degree of integration of semiconductor devices has become extremely large as in recent years,
Because even the impact of minute charged particles can cause significant deterioration of electrical properties, there is a particular desire to develop a process that does not cause damage.

(ハ)発明の目的 この発明は、表面処理に有用な放射光および活性種を安
定して作成し、これらを用いることによって、表面処理
の種類に制限なく良質で有効的な表面処理を行なう新規
な表面処理方法の提供を目的とする。
(c) Purpose of the Invention The present invention is a novel method for stably producing synchrotron radiation and active species useful for surface treatment, and by using these, high-quality and effective surface treatment can be performed regardless of the type of surface treatment. The purpose is to provide a surface treatment method.

(ニ)発明の構成 この発明は、誘導結合もしくは容量結合された高周波電
力空間に、少くとも所定の波長の放射光を発するガスを
流すことによってLTEプラズマを発生せしめ、このL
TEプラズマを放射光源および活性種源とし、表面処理
室において、当該LTEプラズマと他の物質とを反応さ
せることによって、所定の基体の表面処理を行なうよう
に構成6  している。
(d) Structure of the Invention This invention generates LTE plasma by flowing a gas that emits radiation of at least a predetermined wavelength into a high-frequency power space that is inductively coupled or capacitively coupled, and
The present invention is configured to use TE plasma as a radiation light source and an active species source, and to perform surface treatment on a predetermined substrate by reacting the LTE plasma with another substance in a surface treatment chamber.

(ホ)実施例 第1図は、この発明の実施例に使用する装置を示したも
のである。10は、プラズマ発生機構であり、2oは、
処理機構である。
(E) Embodiment FIG. 1 shows an apparatus used in an embodiment of the present invention. 10 is a plasma generation mechanism, 2o is
It is a processing mechanism.

まずプラズマ発生機構10について説明する。First, the plasma generation mechanism 10 will be explained.

このプラズマ発生機構1oは、高周波(数KHz〜数百
M Hz )の電源1.コイル2及び放電管6から構成
されており、電11から発する高周波電圧が、コイル2
に印加されると高周波誘導結合により放電管6の内部に
放電が生じる。高周波としてマイクロ波領域(GHzオ
ーダー)の周波数を用いる場合は、マイクロ波キャビテ
ィをコイル2のかわりに放電管6をとり囲む様に設置す
る。そして、上記のように放電が生じた放電管6の内部
に第1のガスを、ガスの流れ5の方向からバルブ4を介
して導入する。また、放電管6は通常絶縁物で作成され
、その材質としては石英ガラスまたはセラミクス等が有
効である。石英ガラスを用いた場合はプラズマの高温化
にともなって石英ガラスが溶融するおそれがあるため、
放電管6を石英ガラスの2重管とし、内外2つの管の間
に冷却水を流すことがある。
This plasma generation mechanism 1o uses a high frequency (several KHz to several hundred MHz) power source 1. It is composed of a coil 2 and a discharge tube 6, and the high frequency voltage emitted from the electric current 11 is transmitted to the coil 2.
When applied, a discharge occurs inside the discharge tube 6 due to high frequency inductive coupling. When using a frequency in the microwave region (GHz order) as the high frequency, a microwave cavity is installed to surround the discharge tube 6 instead of the coil 2. Then, the first gas is introduced through the valve 4 from the direction of the gas flow 5 into the discharge tube 6 where the discharge has occurred as described above. Further, the discharge tube 6 is usually made of an insulating material, and effective materials include quartz glass or ceramics. If quartz glass is used, there is a risk that the quartz glass will melt as the plasma temperature increases.
The discharge tube 6 may be a double tube made of quartz glass, and cooling water may flow between the two tubes, the inner and outer tubes.

印加する高周波電力を大きくするにしたがって先づ高周
波グロー放電を生じるが、さらに大きい電力を加えると
きヒステリシス的にプラズマがピンチされてL T E
 (Local T’herm、al E quili
br−iu+m局所熱平衡)プラズマ3が生じるのが観
測される。このプラズマは非常に輝度が高く、多くの場
合通常め直流グロー放電とは異ったスペクトルパターン
を示す。たとえば水素の放電の場合、通常の直流グロー
放電あるいは高周波グロー放電では、水素分子に起因す
る可視光域から紫外光域に達する連続スペクトルが存在
し、それに加えて。
As the applied high-frequency power is increased, a high-frequency glow discharge is first generated, but when even higher power is applied, the plasma is pinched hysterically and L T E
(Local T'herm, al E quili
(br-iu+m local thermal equilibrium) plasma 3 is observed to be generated. This plasma is very bright and often exhibits a different spectral pattern than a normal DC glow discharge. For example, in the case of hydrogen discharge, in normal DC glow discharge or high-frequency glow discharge, there is a continuous spectrum from the visible light range to the ultraviolet light range caused by hydrogen molecules, and in addition to that.

水素原子に起因するバルマー系列およびライマン系列の
発光を観測することができる。しかしこの場合、水素原
子による発光は比較的弱く、そのため放射光の色は白票
色となっている。ところが、LTEプラズマ3では放射
光の色は輝度の非常に高い赤色となっている。そしてそ
れは水素原子の発光のバルマー系の輝度が非常に高くな
った結果であることを知る。同時に可視部にないため直
接口には見えないが、ライマン系の輝度も非常に高くな
っている。ライマンα光は121.6r+I11の波長
をもっており、周知のようにこの波長の光を用いるとき
はシラン、ジシランの直接分解が可能となる上、MgF
、、LiF等の光学透過材料およびMgF、コーティン
グのAQリフレクタ−の使用できる長所もあり光学系を
組むことが極めて容易になって非常に有用である。これ
までは、このライマンα光の高譚度のものを取り出すこ
とのできる光源がなかったために、この光があまり利用
されていなかったものである。上記した本発明の高周波
LTEプラズマ光源はこの点を満足する。なお上記第1
のガスとしては窒素、アルゴン、ヘリウム、水銀等の気
体およびこれらの混合気体も水素と同様に有用である。
Balmer series and Lyman series emission caused by hydrogen atoms can be observed. However, in this case, the light emitted by hydrogen atoms is relatively weak, so the color of the emitted light is white. However, in LTE plasma 3, the color of the emitted light is red with extremely high brightness. And we know that this is the result of the extremely high brightness of the Balmer system of light emitted by hydrogen atoms. At the same time, although it is not in the visible region and cannot be seen directly in the mouth, the Lyman luminance is also extremely high. Lyman α light has a wavelength of 121.6r+I11, and as is well known, when using light of this wavelength, it is possible to directly decompose silane and disilane, and it is also possible to decompose MgF
It also has the advantage of being able to use optically transparent materials such as LiF and AQ reflectors coated with MgF, making it extremely easy to assemble an optical system, which is very useful. Until now, there was no light source that could extract high-quality Lyman-α light, so this light had not been used much. The high frequency LTE plasma light source of the present invention described above satisfies this point. Note that the first
Gases such as nitrogen, argon, helium, mercury, and mixtures thereof are also useful as well as hydrogen.

また上記第1のガスが水素の場合、LTEプラズマ内に
は1通常の高周波グロー放電に比較して、その発光分光
分析により分子の解離した水素原子および水素分子の励
起状態、水素ラジカル、イオン等の活性種が多く存在す
る。
Furthermore, when the first gas is hydrogen, the LTE plasma contains dissociated hydrogen atoms and excited states of hydrogen molecules, hydrogen radicals, ions, etc. compared to normal high-frequency glow discharge. There are many active species of

第2図及び第3図は、窒素の真空紫外発光分光分析の結
果を示したものであり、第2図は、LTEプラズマ状態
の発光分析、第3図は高周波グロープラズマ状態の発光
分析である。面状態の作成条件は、13.56MHz、
2.5kW、圧カフ00mTorr、 N2流量30s
cc11と一定にしている。この作成条件付近では、L
TEと高周波グローの二つの状態がヒステリシス的にな
っているため、同一条件でLTEと高周波グローの状態
を比較できる0発光強度は、両図とも任意単位となって
いるが、120nInの光の強度で比較すると、LTE
の方が高周波グローに比較して120倍の発光強度があ
る。水素同様窒素でもLTEプラズマは短波長光の輝度
が強く、またこのスペクトルは、窒素原子からの発光に
帰属できるためLTEプラズマ内部に活性種、特に窒素
ラジカルが多く含まれることが明らかである。窒素のみ
ならず酸素についても同様な結果を得ている。そして高
周波グロー放電と高周波LTEプラズマ放電とを比較す
ると。
Figures 2 and 3 show the results of vacuum ultraviolet emission spectrometry analysis of nitrogen. Figure 2 shows the emission analysis in the LTE plasma state, and Figure 3 shows the emission analysis in the high-frequency glow plasma state. . The conditions for creating the surface state are 13.56MHz,
2.5kW, pressure cuff 00mTorr, N2 flow rate 30s
It is kept constant at cc11. Around this creation condition, L
Since the two states of TE and high-frequency glow have hysteresis, the zero emission intensity that allows you to compare the states of LTE and high-frequency glow under the same conditions is in arbitrary units in both figures, but the light intensity of 120 nIn When compared with LTE
The luminous intensity is 120 times higher than that of high-frequency glow. Like hydrogen, the LTE plasma has a strong short-wavelength light, and this spectrum can be attributed to light emission from nitrogen atoms, so it is clear that the LTE plasma contains many active species, especially nitrogen radicals. Similar results were obtained not only for nitrogen but also for oxygen. And when comparing high frequency glow discharge and high frequency LTE plasma discharge.

両者の間には、次のような違いがある。There are the following differences between the two.

(a)高周波グロー放電は発光部が広くひろがる傾向に
あり、高周波LTEプラズマ放電では発光はそのスペク
トルパターンが異なっている。このプラズマ放電では高
周波グロー放電と較べて振動および回転モードの励起が
しばしば観測される。
(a) In high frequency glow discharge, the light emitting area tends to spread widely, and in high frequency LTE plasma discharge, the light emission has a different spectral pattern. In this plasma discharge, excitation of vibrational and rotational modes is often observed compared to high-frequency glow discharge.

(c)高周波グロー放電状態と高周波LTEプラズマ放
電状態とは、放電電力、放電圧力等をパラメータとして
、しばしばヒステリシス的に遷移し、放電インピーダン
スは面放電間で大きく異なることが多い。
(c) The high-frequency glow discharge state and the high-frequency LTE plasma discharge state often transition in a hysteretic manner using discharge power, discharge pressure, etc. as parameters, and discharge impedance often differs greatly between surface discharges.

(d)高周波LTEプラズマ放電は非常に輝度が塩イン
ピーダンスがヒステリシス的に変化せず、そのためイン
ピーダンスのみからは、高周波グロー放電と高周波LT
Eプラズマ放電とを区別し難いが、高周波LTEプラズ
マ放電状態になるとプラズマがピンチされる傾向を示し
、目視によって両放電を識別することができる。
(d) High-frequency LTE plasma discharge has very high brightness; the impedance does not change hysterically; therefore, from the impedance alone, high-frequency glow discharge and high-frequency LT
Although it is difficult to distinguish between E plasma discharge and high frequency LTE plasma discharge, the plasma tends to be pinched when it enters a high frequency LTE plasma discharge state, and both discharges can be visually distinguished.

次に処理機構2oについて説明する。処理機構20は、
必要ならば気密に保つことができる処理室7、該処理室
7内に設けた反応気体を導入する導入リング13、基体
16を設置するための基体ホルダ8、上記放電管6と該
処理室7との間に設けたプラズマシールド用のメツシュ
状の電極3゜とから構成されている。そして放電管6内
に発生したLTEプラズマ3からの放射光17および活
性種18が上記電極30を介して処理室7の内部に導入
される構造となっている。所定の反応物質はバルブ1.
1を介して流れの方向12から導入リング13に導かれ
、導入リング13によって処理室7の内部に供給される
。基体ホルダー8には温度コントローラー9が設置され
ており必要に応じて基体16の温度を調節できる。
Next, the processing mechanism 2o will be explained. The processing mechanism 20 is
A processing chamber 7 that can be kept airtight if necessary, an introduction ring 13 provided in the processing chamber 7 for introducing a reaction gas, a substrate holder 8 for installing a substrate 16, the discharge tube 6 and the processing chamber 7. and a mesh-like electrode 3° for plasma shielding provided between the two. The structure is such that radiation light 17 and active species 18 from the LTE plasma 3 generated within the discharge tube 6 are introduced into the processing chamber 7 via the electrode 30. A given reactant is supplied to valve 1.
1 from the direction of flow 12 to the inlet ring 13 and is supplied by the inlet ring 13 into the interior of the processing chamber 7 . A temperature controller 9 is installed in the substrate holder 8, and the temperature of the substrate 16 can be adjusted as necessary.

該第1のガスおよび該所定の反応物質はバルブ14を介
してガスの流れ15の方向に排気される。
The first gas and the predetermined reactants are vented via valve 14 in the direction of gas flow 15 .

プラズマ発生機構10および処理機構20を同一容器内
に設置した場合、圧力が数Torr以下の領域では、高
周波LTEプラズマの周囲にグロー状プラズマが広がっ
ており、圧力が低い領域では、しばしばこのグロー状プ
ラズマが処理室7の内部にまで広がってくる。上記電極
30は、これを防止するために設けたものである。
When the plasma generation mechanism 10 and the processing mechanism 20 are installed in the same container, a glow-like plasma spreads around the high-frequency LTE plasma in areas where the pressure is several Torr or less, and this glow-like plasma often spreads in areas where the pressure is low. The plasma spreads to the inside of the processing chamber 7. The electrode 30 is provided to prevent this.

なお、この電極30は、グロー状プラズマの広がりを防
止することができる部材であれば良く。
Note that this electrode 30 may be any member as long as it can prevent the spread of glow-like plasma.

必ずしもメツシュ状のものに限定されるものではないこ
と当然である。この電極30に電圧を印加すると、プラ
ズマのシールドがより効果的に行なえるとともに、プラ
ズマからの荷電粒子を処理機構20内部に引き出し荷電
粒子を表面処理に積極的に利用することもできる。
Of course, it is not necessarily limited to mesh-like ones. When a voltage is applied to this electrode 30, plasma shielding can be performed more effectively, and charged particles from the plasma can be drawn into the processing mechanism 20 and the charged particles can be actively used for surface treatment.

第1図に示した装置を使用した実施例を以下に示す。第
1のガスとして窒素を用い、処理室7における反応物質
としてシランガスを用いたとき、基体16の上にSiN
膜が作成できた。このSiN膜は、基体温度200℃、
圧カフ 00mTorr。
An example using the apparatus shown in FIG. 1 is shown below. When nitrogen is used as the first gas and silane gas is used as the reactant in the processing chamber 7, SiN
The membrane was created. This SiN film has a substrate temperature of 200°C,
Pressure cuff 00mTorr.

SiH,流量25scc+i、 N、流量200 sc
cm、電力3.5kW (13,56MH,)(7)条
件下、約80人/+*inの速度で成膜ができるが、こ
の成膜速度は、窒素とシランの流量比を一定にした総流
量に比例して増加する。現時点では、この成膜速度がど
こまで高速化できるか明らかではない。
SiH, flow rate 25 sc + i, N, flow rate 200 sc
cm, power 3.5 kW (13,56 MH,) (7) Under the conditions, film formation can be performed at a rate of about 80 people/+*in. Increases proportionally to total flow rate. At present, it is not clear to what extent this film formation rate can be increased.

このSiN膜の成膜メカニズムは、LTEプラズマによ
り生成した窒素ラジカルとLTEプラズマからの短波長
光により活性化(励起および分解)したシランとが反応
したものと考えられる。
The formation mechanism of this SiN film is considered to be a reaction between nitrogen radicals generated by the LTE plasma and silane activated (excited and decomposed) by short wavelength light from the LTE plasma.

第1図の装置を用いた他の実施例は、該第1のガスとし
て水素を用い、該反応物質としてシランガスまたはジシ
ランガスを用いたとき、基体16の表面にa−8i:H
膜を作成できた。この反応メカニズムは、LTEプラズ
マからのライマン系列の短波長光によりシランまたはジ
シランが分解しa−5i: H膜が生成したものと考え
られるが、この反応にLTEプラズマからの水素ラジカ
ルが補助的な効果を発輝してシランまたはジシランおよ
びそれらの分解物から水素原子を引き抜き、a−5i:
H膜の作成を促進されていることも考えられる。
In another embodiment using the apparatus of FIG. 1, when hydrogen is used as the first gas and silane gas or disilane gas is used as the reactant, a-8i:H
We were able to create a membrane. The reaction mechanism is thought to be that silane or disilane is decomposed by Lyman series short wavelength light from the LTE plasma and an a-5i:H film is produced, but hydrogen radicals from the LTE plasma are auxiliary to this reaction. a-5i: a-5i:
It is also possible that the formation of H film is promoted.

また第1図の装置を用いた他の実施例を示す。Further, another embodiment using the apparatus shown in FIG. 1 will be shown.

該第1のガスとして酸素を用いた場合、酸素ラジカルお
よびオゾン等の作成にLTEプラズマを用いることがで
きる。酸素の短波長光と酸素ラジカルまたはオゾンを用
いると、基体表面の有機物を水と二酸化炭素に分解し、
基体表面の表面クリ−リングをすることができる。この
場合、導入リング13等は不用であることは言うまでも
ない。
When oxygen is used as the first gas, LTE plasma can be used to create oxygen radicals, ozone, and the like. Using short wavelength oxygen light and oxygen radicals or ozone, organic matter on the surface of the substrate is decomposed into water and carbon dioxide,
Surface cleaning of the substrate surface can be performed. In this case, it goes without saying that the introduction ring 13 and the like are unnecessary.

また該第1のガスとして酸素を用いればある種の基体に
ついてその表面の酸化が可能であり、水素を用いれば還
元が可能であり、また窒素を用いれば窒化が可能である
ことは言うまでもない。
It goes without saying that if oxygen is used as the first gas, the surface of a certain type of substrate can be oxidized, if hydrogen is used it can be reduced, and if nitrogen is used it can be nitrided.

第4図は、この発明の他の実施例に使用する装置を示し
たものである。当該装置は、第1図に示した装置にプラ
ズマ発生機構10’ を付加したちのである。すなわち
当該装置は、2つのプラズマ発生機構10.10′及び
処理機構20から構成されている。
FIG. 4 shows an apparatus used in another embodiment of the invention. This device is the same as the device shown in FIG. 1 by adding a plasma generation mechanism 10'. That is, the apparatus is composed of two plasma generation mechanisms 10 and 10' and a processing mechanism 20.

なお、このプラズマ発生機構10’の構成及びプラズマ
発生機構10′におけるLTEプラズマの生成過程は第
1図において説明したプラズマ発生機構10の場合と同
様であるのでそれらの説明は省略する。そしてプラズマ
発生機構10’ において生成されたLTEプラズマ3
′からの放射光17′および活性種18′は電!30’
 を介して処理室7の内部に導入され、所定の反応物質
と反応する。
Note that the configuration of this plasma generation mechanism 10' and the LTE plasma generation process in the plasma generation mechanism 10' are the same as those of the plasma generation mechanism 10 described in FIG. 1, so a description thereof will be omitted. The LTE plasma 3 generated in the plasma generation mechanism 10'
The emitted light 17' and the active species 18' from ' are electric! 30'
is introduced into the processing chamber 7 through the reactor and reacts with a predetermined reactant.

なお、上記電極30′の形状をブラインド状にしてLT
Eプラズマ3′からの放射光17′を遮蔽し、活性種1
8・だけを処理室7の内部に導入     ゛ 1させ
るようにしても良い。
Note that the shape of the electrode 30' is made into a blind shape so that the LT
The radiation light 17' from the E plasma 3' is blocked, and the active species 1
8 may be introduced into the processing chamber 7.

第4図の示した装置を使用し、第1のガスとして水素を
用い、第2のガスとして窒素を用い、処理室7における
反応物質としてシランガスまたはシランガスを用いた場
合にも基体1Gの表面上にSiN膜が生成できた。
Even when the apparatus shown in FIG. 4 is used, hydrogen is used as the first gas, nitrogen is used as the second gas, and silane gas or silane gas is used as the reactant in the processing chamber 7, the surface of the substrate 1G is A SiN film was formed.

この生成メカニズムは、プラズマ発生機構10において
生成されるLTEプラズマからの短波長光(水素原子の
ライマン系列と考えられる)とプラズマ発生機構10′
において生成されるLTEプラズマからの窒素ラジカル
がシランと反応したものと考えられる。またプラズマ発
生機構10において生成されるLTEプラズマからの水
素ラジカルも反応に関与していることも考えられる。
This generation mechanism is based on the short wavelength light (considered to be Lyman series of hydrogen atoms) from the LTE plasma generated in the plasma generation mechanism 10 and the plasma generation mechanism 10'
It is thought that nitrogen radicals from the LTE plasma generated in the above reaction reacted with the silane. It is also conceivable that hydrogen radicals from the LTE plasma generated in the plasma generation mechanism 10 are also involved in the reaction.

以上の実施例は、高周波誘導結合型によってLTEプラ
ズマを作成した例であるが、高周波容量結合型によって
LTEプラズマを作成することもできる。
Although the above embodiment is an example in which LTE plasma is created by high frequency inductive coupling, LTE plasma can also be created by high frequency capacitive coupling.

なおこれらの実施例は、何ら限定的な意味をもつもので
はなく、本発明の表面処理方法には、この発明の主旨を
尊重した改良や組合せや既存技術の併用など多くの変形
が可能である。
These examples are not intended to be limiting in any way, and the surface treatment method of the present invention can be modified in many ways, including improvements, combinations, and combinations of existing techniques while respecting the gist of the present invention. .

(へ)発明の効果 この発明は、以上説明した通りであって、高周波LTE
プラズマ放電を用いた光源および活性種源を用いること
によって高輝度で安定した放射光および活性種を得るこ
とができる。
(f) Effects of the invention This invention is as explained above,
By using a light source and an active species source using plasma discharge, it is possible to obtain high-intensity, stable synchrotron radiation and active species.

また1表面処理の種類が半導体膜、金属膜、絶縁膜等の
成膜、ドライエツチング、光クリーニング、表面改質等
、従来と比べて極めて広範囲に渡るので半導体デバイス
の製造等に寄与するところは大であり、工業上の有為の
発明ということができる。
In addition, the types of surface treatments are much wider than conventional ones, such as the formation of semiconductor films, metal films, insulating films, etc., dry etching, optical cleaning, surface modification, etc., so the areas that contribute to the manufacture of semiconductor devices, etc. It can be said to be an industrially significant invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第4図は1本願発明の実施例の実施に使用す
る装置の正面断面図であり、第2図は、LTEプラズマ
からの真空紫外発光分光分析結果を示したグラフであり
、第3図はグロープラズマからの真空紫外発光分光分析
結果を示したグラフである。 3・3’ −−−−−LTEプラズマ 7−−−−−−処理室 10・io’−−−−プラズマ発生機構1 G−−−−
−一基体 17−−−−−−放射光 18−−−−−一括性種 20−−−一−−処理機構 30・30−−一−−−電極 特許出願人  日電アネルバ株式会社 代理人弁踵士  村 上 健 次 IGI (XJ (9’lju n ’qJ9)  妹架製剣FI0.4
1 and 4 are front cross-sectional views of an apparatus used for carrying out an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the results of vacuum ultraviolet emission spectroscopy from LTE plasma. Figure 3 is a graph showing the results of vacuum ultraviolet emission spectroscopy from glow plasma. 3・3'----LTE plasma 7-------Processing chamber 10・io'----Plasma generation mechanism 1 G-----
- One substrate 17 ---- Synchrotron radiation 18 ---- Bulk species 20 - One - Processing mechanism 30, 30 - One - Electrode Patent applicant Nichiden Anelva Co., Ltd. Attorney Heelman Kenji Murakami IGI (XJ (9'ljun 'qJ9) Sister's Sword FI0.4

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)誘導結合もしくは容量結合された高周波電力空間
に、少くとも所定の波長の放射光を発するガスを導入し
てLTEプラズマを発生せしめ、当該LTEプラズマを
放射光源および活性種源とし、表面処理室において当該
LTEプラズマと所定の物質とを反応させることによっ
て所定の基体の表面処理を行なうことを特徴とする表面
処理方法。
(1) Generate LTE plasma by introducing a gas that emits synchrotron radiation of at least a predetermined wavelength into an inductively coupled or capacitively coupled high-frequency power space, use the LTE plasma as a synchrotron radiation source and an active species source, and perform surface treatment. A surface treatment method comprising performing surface treatment on a predetermined substrate by causing the LTE plasma to react with a predetermined substance in a chamber.
(2)LTEプラズマと基体との間に、放射光および活
性種を透過させる一方、選択的に荷電粒子を遮蔽もしく
は透過させうる電圧印加可能な電極を配設した特許請求
の範囲第1項記載の表面処理方法。
(2) A voltage-appliable electrode is disposed between the LTE plasma and the substrate, which transmits synchrotron radiation and active species, while selectively blocking or transmitting charged particles. surface treatment method.
(3)ガスが窒素であり、所定の物質がモノシラン、ジ
シラン、およびシラン誘導体もしくはいずれか1つであ
って、基体の表面にSiN膜を作成することを特徴とす
る特許請求の範囲第1または2項記載の表面処理方法。
(3) The gas is nitrogen, the predetermined substance is monosilane, disilane, and/or a silane derivative, and the SiN film is formed on the surface of the substrate. The surface treatment method according to item 2.
(4)ガスが水素であり、所定の物質がモノシラン、ジ
シランおよびシラン誘導体もしくはいずれか1つであっ
て、基体の表面にSi膜を作成することを特徴とする特
許請求の範囲第1または2項記載の表面処理方法。
(4) Claim 1 or 2, wherein the gas is hydrogen, the predetermined substance is monosilane, disilane, and/or a silane derivative, and a Si film is created on the surface of the substrate. Surface treatment method described in section.
(5)ガスが酸素であり、所定の物質が基体の表面の有
機物であって、基体の表面をクリーニングすることを特
徴とする特許請求の範囲第1または2項記載の表面処理
方法。
(5) The surface treatment method according to claim 1 or 2, wherein the gas is oxygen, the predetermined substance is an organic substance on the surface of the substrate, and the surface of the substrate is cleaned.
(6)高周波電力空間を2ケ所以上設け、該空間に2種
類以上のガスを導入することによって2以上のLTEプ
ラズマを発生せしめたことを特徴とする特許請求の範囲
第1または2項記載の表面処理方法。
(6) According to claim 1 or 2, wherein two or more high-frequency power spaces are provided and two or more types of gas are introduced into the spaces to generate two or more LTE plasmas. Surface treatment method.
(7)発生した2以上のLTEプラズマと基体との間に
、放射光および該活性種を透過させる一方、選択的に荷
電粒子を遮蔽もしくは透過させうる電圧印加可能な電極
を配設したことを特徴とする特許請求の範囲第7項記載
の表面処理方法。
(7) An electrode capable of applying a voltage that can selectively block or transmit charged particles while transmitting synchrotron radiation and the active species is disposed between two or more generated LTE plasmas and the substrate. A surface treatment method according to claim 7, characterized in that:
(8)一方のガスが水素であり、他方のガスが窒素であ
り、所定の物質がモノシラン、ジシランおよびシラン誘
導体もしくはいずれか1つであって、基体の表面にSi
N膜を作成することを特徴とする特許請求の範囲第7ま
たは8項記載の表面処理方法。
(8) One gas is hydrogen, the other gas is nitrogen, the predetermined substance is monosilane, disilane, and/or a silane derivative, and Si is applied to the surface of the substrate.
9. A surface treatment method according to claim 7 or 8, characterized in that an N film is created.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63166971A (en) * 1986-12-27 1988-07-11 Anelva Corp Method and apparatus for surface treatment
EP0777259A1 (en) * 1995-11-29 1997-06-04 Applied Materials, Inc. Apparatus for delivering fluid to a point of use location

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