JPH0635663B2 - Surface treatment method and apparatus - Google Patents

Surface treatment method and apparatus

Info

Publication number
JPH0635663B2
JPH0635663B2 JP61310682A JP31068286A JPH0635663B2 JP H0635663 B2 JPH0635663 B2 JP H0635663B2 JP 61310682 A JP61310682 A JP 61310682A JP 31068286 A JP31068286 A JP 31068286A JP H0635663 B2 JPH0635663 B2 JP H0635663B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
magnetic field
lte
plasma
surface treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61310682A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63166971A (en
Inventor
敦 関口
英夫 三戸
立男 麻蒔
澄雄 森
京植 金
弘二 野間
信二 高城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anelva Corp filed Critical Anelva Corp
Priority to JP61310682A priority Critical patent/JPH0635663B2/en
Publication of JPS63166971A publication Critical patent/JPS63166971A/en
Publication of JPH0635663B2 publication Critical patent/JPH0635663B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、プラズマによって所定の放射光や反応活性種
を作成し、これを利用して、センサー、光学部品、音響
製品、半導体デバイス等に用いられる絶縁体膜、保護
膜、半導体膜、金属膜等の膜生成、エッチング、表面ク
リーニング、表面改質等の表面処理や、刃物、バイト等
の表面硬化処理を行う、表面処理方法およびその装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention creates predetermined radiant light and reactive species by plasma and uses them to produce sensors, optical parts, acoustic products, semiconductor devices, etc. Surface treatment method and apparatus for performing surface treatment such as film formation such as insulator film, protective film, semiconductor film, metal film, etching, surface cleaning, surface modification, etc., and surface hardening treatment for blades, cutting tools, etc. Regarding

(従来の技術とその問題点) 気体を光化学反応または活性種を用いる反応により活性
化し、基体表面に目的とする物質を堆積させて薄膜化し
たり、エッチング、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、光化学的選択性または活性
種による選択性により従来にない処理が可能となること
などから近年急速な進展をみせている。
(Prior art and its problems) A method of activating a gas by a photochemical reaction or a reaction using an active species, depositing a target substance on the surface of a substrate to form a thin film, or performing a treatment such as etching or surface modification is In recent years, rapid progress has been made due to the fact that the treatment can be carried out at a low temperature and the photochemical selectivity or the selectivity by the active species enables the treatment which has not been hitherto available.

ここで活性種とは、遊離種(ラジカル)、励起種、電
子、イオン、プラズマまたはこれらの混合物を言うもの
とする。
Here, the active species refers to free species (radicals), excited species, electrons, ions, plasma, or a mixture thereof.

従来の光化学的表面処理方法は、大別して2つに分けら
れる。一つは光源とて放電ランプを用いる方法であり、
他の一つは光源としてレーザーを用いる方法である。
The conventional photochemical surface treatment methods are roughly classified into two. One is to use a discharge lamp as the light source,
The other is a method using a laser as a light source.

しかし、放電ランプを用いる方法は、一般的に放射光の
輝度が小さく、レーザーを用いる方法はレーザー本体が
高価につく。
However, the method using a discharge lamp generally has a low brightness of radiated light, and the method using a laser requires an expensive laser body.

また通常の場合、それらの処理装置は、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て、ここで放射光が減衰するな
どの問題が生じる。
Further, in the usual case, in those processing apparatuses, the light source and the processing chamber are separated by a window, and especially in the case of photo CVD or the like, foreign matter is deposited on this window and the emitted light is attenuated. The problem arises.

これを改善する発明として、特開昭59−16966号
公報所載の発明と特開昭60−24373号公報所載の
発明が存在する。
As inventions for improving this, there are inventions disclosed in JP-A-59-16966 and JP-A-60-24373.

前者の発明は、光源部と処理部とを同一容器内に設置
し、光源としては、その明細書より推量できるように、
熱陰極放電あるいはAC放電または直流放電によるグロ
ー放電光を用い、放電用電極の周囲に電極の保護のため
の保護用ガスを供給し、放電の安定化すなはち光源の安
定化をはかる内容となっている。しかしこの構成は装置
の構造を複雑にするとともに、表面処理に直接関係のな
い気体を処理系内に導入することになるため、これが表
面処理の性質を制限し又は処理に悪影響を与えるという
欠点を生んでいる。
In the former invention, the light source unit and the processing unit are installed in the same container, and as the light source, so that it can be estimated from the specification,
Glow discharge light from hot cathode discharge, AC discharge or DC discharge is used to supply a protective gas around the discharge electrode to protect the electrode, thereby stabilizing the discharge or stabilizing the light source. ing. However, this configuration complicates the structure of the apparatus and introduces a gas that is not directly related to the surface treatment into the treatment system, which limits the properties of the surface treatment or adversely affects the treatment. Is born.

後者の発明は、中空陰極放電の放電光を光源として活用
するもので本願の出願人の出願になるものであり、その
明細書に記載の通り極めて良質のアモルファス水素化シ
リコン膜を生むなどの大きい効果があるが、その反面、
成膜速度などの処理速度が極端に遅く、到底これを実用
に供することが出来ないことがその後の実験で判明して
いる。
The latter invention utilizes the discharge light of the hollow cathode discharge as a light source, and is an application of the applicant of the present application. As described in the specification, it produces a very good quality amorphous silicon hydride film, and so forth. Although effective, on the other hand,
Subsequent experiments have revealed that the processing speed such as the film forming speed is extremely slow and cannot be put to practical use.

また一般に活性種は、物質に光あるいは電子等を照射す
ることによって作成できるが、光によって作成される活
性状態は、光遷移が禁止されていない活性状態か、その
禁止されていない活性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のに対し、プラズマ内
部や電子ビームなどで粒子の衝突によって生ずる活性状
態は、上記に限定されず、光遷移が禁止されている活性
状態でも容易に遷移が拡大し、そのため光の場合と違っ
て雑多な、有害な不純物を含んだ活性種を作りだす。プ
ラズマによって成膜を行なう従来の技術の殆どは、プラ
ズマに基体が直接接触するものであるためプラズマ中の
これら有害な不純物や荷電粒子が基体に衝撃を与えて損
傷を生じ、基体に不純物を添加して、例えばこの基体上
に作られた半導体デバイスの電気的特性を劣化させるな
どの欠点がある。このような劣化は、例えばMOS型半
導体デバイスではVthの変動、バイポーラ型半導体でh
feの変動等に強く現れる。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
電粒子の衝撃等によっても著しい電気的特性の劣化を招
くことになるため、不純物の少ない活性種を使用した
り、衝撃のない光を利用したりする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, electrons, etc., but the active state created by light is an active state in which optical transition is not prohibited, or an active state in which the light transition is not prohibited. While the active state is generated only by the crossing or relaxation, the active state generated by the collision of particles in the plasma or electron beam is not limited to the above, and the active state in which optical transition is prohibited can be easily generated. The transition expands, which creates a variety of active species containing harmful impurities, unlike the case of light. Since most of the conventional techniques for forming a film by plasma directly contact the plasma with the substrate, these harmful impurities and charged particles in the plasma impact the substrate to cause damage, and the impurity is added to the substrate. Then, for example, there is a defect that the electrical characteristics of the semiconductor device formed on this substrate are deteriorated. Such deterioration may be caused by, for example, a change in Vth in a MOS semiconductor device or h in a bipolar semiconductor device.
It strongly appears in the fluctuation of fe. When the degree of integration of semiconductor devices becomes extremely large as in recent years, the impact of minute charged particles may cause a significant deterioration in electrical characteristics. The development of damage-free processes, such as the use of light without light, has become particularly desirable.

一方、刃物、バイト等の硬化を目的とした表面処理にお
いては、ダイアモンドライク膜やBN膜の作成を高速で
行なう必要性を生じている。このため遊離種、励起種、
イオン、プラズマ等の活性種の濃度が上がった場所に基
体を設置し高速な表面処理を行なう装置の開発が望まれ
るようになっている。
On the other hand, in the surface treatment for the purpose of hardening blades, cutting tools, etc., it is necessary to form the diamond-like film and the BN film at high speed. Therefore, free species, excited species,
It has been desired to develop an apparatus for performing a high-speed surface treatment by placing a substrate on a place where the concentration of active species such as ions and plasma is increased.

このような無損傷プロセスや高速表面処理プロセスを実
現した発明に、特開昭61−222534や特願昭61
−069646の発明がある。
The invention that realizes such a damage-free process and a high-speed surface treatment process is disclosed in JP-A-61-2222534 and Japanese Patent Application No.
There is an invention of 0696646.

両発明とも、本願の出願人の出願になるものであり、そ
の明細書に記載された通り極めて良質の表面処理を行な
うことが可能である。
Both of the inventions are filed by the applicant of the present application, and as described in the specification thereof, it is possible to perform extremely high quality surface treatment.

また特開昭61−222534の発明の装置はJ.Vac Sc
i.Technol.A4(3)(1986)のP.475〜P.479に記載されてい
るように半導体デバイス用薄膜作成装置として重要であ
る。
Also, the device of the invention of JP-A-61-2222534 is J. Vac Sc
It is important as a thin film forming apparatus for semiconductor devices as described in P.475 to P.479 of i.Technol.A4 (3) (1986).

しかし、この両発明とも、大電力の交番電力電源および
電力供給系が必要であり、装置が大型化し、高コストで
あり、動作時の消費電力も大きく、表面処理の原価が高
くなる欠点がある。また大電力の伝送損失および電力投
入部の部品の消耗も大きく、メンテナンスに時間がかか
る欠点がある。
However, both of these inventions require a high-power alternating power source and a power supply system, and thus have the disadvantages that the device becomes large, the cost is high, the power consumption during operation is large, and the cost of the surface treatment is high. . In addition, there is a drawback that a large power transmission loss and a large amount of power consumption parts are consumed, and that maintenance takes time.

(発明の目的) 本発明は、表面処理に有用、かつ強力な放射光および/
または活性種を安定して作成し、良質で有効な表面処理
を行なうことの出来る表面処理方法およびその装置を、
低電力化、小型化、低コスト化、低メンテナンス化する
ことを目的とする。
(Object of the Invention) The present invention is useful for surface treatment and has a strong synchrotron radiation and / or
Alternatively, a surface treatment method and apparatus capable of stably producing active species and performing high-quality and effective surface treatment,
The objective is to achieve low power consumption, downsizing, cost reduction, and low maintenance.

(発明の構成) 本願第1の発明は、交番電力の印加された空間に所定の
気体を導入することによってLTE放電を発生せしめ、
このLTE放電のプラズマで生ずる放射光と活性種の少
なくとも一方を、そのLTE放電の中または近傍に置か
れた基体の表面に導くことによって、該基体の表面に所
定の処理を施す表面処理方法において、前記LTE放電
を磁場内で作成または維持する方法により前記目的を達
成したものである。
(Structure of the Invention) In the first invention of the present application, LTE discharge is generated by introducing a predetermined gas into a space to which alternating electric power is applied,
In a surface treatment method, in which at least one of radiant light and active species generated by the plasma of the LTE discharge is guided to the surface of the substrate placed in or near the LTE discharge to perform a predetermined treatment on the surface of the substrate. The above object is achieved by a method of creating or maintaining the LTE discharge in a magnetic field.

また本願第2の発明は、この第1の発明を用いて、工業
的に利用可能な装置を次の構成によって実現するもので
ある。即ちそれは、被処理気体を収容する反応室と、交
番電力電源と、誘導結合,容量結合または空洞共振によ
って前記交番電力が印加される放電用空間をそなえた放
電室と、前記放電用空間に所定の気体を導入する手段
と、前記放電用空間の放電プラズマに生じた放射光と活
性種の少なくとも一方を、前記反応室の前記被処理基体
の表面に導く照射手段と、をそなえ、LTE放電を作成
または維持するに十分な強度の交番電力および磁場を有
するような構成で前記方法を装置化したものである。
In addition, a second invention of the present application is to realize an industrially usable device with the following configuration by using the first invention. That is, it is a reaction chamber containing the gas to be treated, an alternating power source, a discharge chamber having a discharge space to which the alternating power is applied by inductive coupling, capacitive coupling or cavity resonance, and a predetermined discharge space. Means for introducing the gas and an irradiation means for guiding at least one of the radiant light generated in the discharge plasma of the discharge space and the active species to the surface of the substrate to be treated in the reaction chamber, thereby performing the LTE discharge. The method is instrumented in a configuration such that it has an alternating power and magnetic field of sufficient strength to create or maintain.

また本願の第3の発明は、第1の発明の方法を用いて、
工業的に利用可能な装置を、第2の発明とは異なった次
の構成によって実現するものである。即ちそれは、交番
電力電源と、誘導結合,容量結合または空洞共振によっ
て前記交番電力が印加される放電用空間をそなえた放電
処理室と、 前記放電用空間に所定の気体を導入する手段と、前記放
電用空間の放電プラズマ内に被処理基体を収容し、前記
被処理基体の表面に処理を行なう手段を有し、前記放電
用空間にLTE放電を作成または維持できる強度の交番
電力及び磁場を有するような構成で前記方法を装置化し
たものである。
A third invention of the present application uses the method of the first invention,
The industrially usable device is realized by the following configuration different from the second invention. That is, it is an alternating power source, a discharge treatment chamber having a discharge space to which the alternating power is applied by inductive coupling, capacitive coupling or cavity resonance, a means for introducing a predetermined gas into the discharge space, and A means for accommodating a substrate to be treated in the discharge plasma of the discharge space, a means for treating the surface of the substrate, and an alternating electric power and a magnetic field having a strength capable of creating or maintaining an LTE discharge in the discharge space are provided. The above method is implemented by a device having such a configuration.

(作用) LTE放電が作成および維持される放電用空間に磁界を
作成することによって交番電力電源の出力が小さくまた
小型化出来る。
(Operation) By creating a magnetic field in the discharge space in which the LTE discharge is created and maintained, the output of the alternating-current power supply can be reduced and the size can be reduced.

このことから、消費電力も少なく、部品の消耗も少な
く、低コストの表面処理が可能となる。またメンテナン
ス時間も短くてすむ。
As a result, low power consumption, low component consumption, and low cost surface treatment are possible. Also, maintenance time is short.

(実施例) 第1図は、本発明の第1の発明の方法を実現する第2の
発明の装置の実施例の表面処理装置を示したものであ
る。10は放電室、20は反応室である。放電室10は
高周波(数kHz〜数百MHz)の電源1、スイッチ2、コ
イル3、放電管11および磁場発生機構としてのマグネ
ット4で構成されており、電源1の高周波電圧がコイル
3に印加されると、放電管11の内部の高周波誘導結合
された放電用空間15に放電が生じる。スイッチ2によ
りコイル3の一方の端を選択して接地することが出来
る。マグネット4によって放電用空間15内に、Bの方
向に所定の強さの磁場を作成出来る。
(Embodiment) FIG. 1 shows a surface treatment apparatus of an embodiment of the apparatus of the second invention for realizing the method of the first invention of the present invention. Reference numeral 10 is a discharge chamber, and 20 is a reaction chamber. The discharge chamber 10 is composed of a high frequency (several kHz to several hundred MHz) power source 1, a switch 2, a coil 3, a discharge tube 11 and a magnet 4 as a magnetic field generating mechanism, and a high frequency voltage of the power source 1 is applied to the coil 3. Then, a discharge is generated in the discharge space 15 that is inductively coupled to the high frequency inside the discharge tube 11. One end of the coil 3 can be selected and grounded by the switch 2. A magnetic field having a predetermined strength can be created in the direction B in the discharge space 15 by the magnet 4.

……なお、コイルの代わりに、放電管11を挟む一対の
板状電極を設け、これに電力を印加して容量結合された
放電用空間15を作るのでもよい。
.. Note that instead of the coils, a pair of plate electrodes sandwiching the discharge tube 11 may be provided, and electric power may be applied to the plate electrodes to form the capacitively coupled discharge space 15.

また、マイクロ波領域(GHzオーダー)の高周波電力を
用いる場合は、コイルの代わりに、放電管11をとり囲
むようにマイクロ波キャビティを設置する。このときは
空洞共振の放電用空間15を利用することになる。
When using high-frequency power in the microwave region (GHz order), a microwave cavity is installed so as to surround the discharge tube 11 instead of the coil. At this time, the cavity resonance discharge space 15 is used.

さらに、磁場の方向は、図の矢印に垂直な方向であって
もよく、その磁界も、静磁界でなくてもよく、例えば、
交番磁界、回転磁界などの動磁界(時間に対して磁界の
強さ、方向が変化するもの)を用いてもよい。…… そして上記のように放電が生じた放電管11の内部に放
電用ガスを流れ13の方向からバルブ12を介して導入
する。
Further, the direction of the magnetic field may be perpendicular to the arrow in the figure, and the magnetic field may not be a static magnetic field, for example,
A dynamic magnetic field such as an alternating magnetic field or a rotating magnetic field (one whose magnetic field strength and direction change with time) may be used. ... Then, the discharge gas is introduced from the direction of the flow 13 through the valve 12 into the discharge tube 11 in which the discharge has occurred as described above.

放電管11は通常絶縁物で作成され、材質は、石英ガラ
ス、サファイア、セラミックス等が有効である。石英ガ
ラスを用いた場合は放電プラズマの高温化によって石英
ガラスが溶融するおそれがあるため、放電管11を石英
ガラスの2重管とし、内外の管の間に冷却水を流すこと
がある。他の材質の場合においても同様の理由で空冷や
水冷を行なうことがある。
The discharge tube 11 is usually made of an insulating material, and its material is preferably quartz glass, sapphire, ceramics, or the like. When quartz glass is used, the quartz glass may melt due to the high temperature of the discharge plasma. Therefore, the discharge tube 11 may be a double tube of quartz glass, and cooling water may flow between the inner and outer tubes. Even if other materials are used, air cooling or water cooling may be performed for the same reason.

本発明の特徴は、放電用空間15に所定の強さの磁場を
設けてLTEプラズマの作成または維持を容易にするこ
とである。
A feature of the present invention is to provide a magnetic field of a predetermined strength in the discharge space 15 to facilitate the creation or maintenance of LTE plasma.

磁場の効果を記述する前に磁場を用いない場合のLTE
プラズマの作成・維持の条件について先ず述べる。
Before describing the effect of magnetic field, LTE without magnetic field
First, the conditions for creating and maintaining plasma will be described.

この場合を示す第1図の装置では、印加する高周波電力
を大きくしてゆくにしたがって先ず高周波グロー放電を
生ずるが、さらに大きい電力を加えるときはプラズマか
らの発光が飛躍的に増大してLTE(Local Termal Equ
ilibrium局所熱平衡)(厳密には「準熱平衡状態」であ
るが、適当な学術用語がない)プラズマ5の生ずるのが
観測される。LTEプラズマの発生は多くの場合ヒステ
リシス的(詳細後述)である。プラズマ5は非常に輝度
が高く、多くの場合通常の直流グロー放電とは違ったス
ペクトルパターンを示す。例えば、前記した導入ガスが
水素であったとして、水素の場合で述べると、通常の直
流グロー放電あるいは高周波グロー放電のときには先ず
水素分子に起因する可視領域から紫外光域に達する連続
スペクトルが存在し、これに加えた形で、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
ることが出来る。しかしこのときのこれら系列の発光は
比較的弱くそのため放射光の色は白紫色となっている。
In the apparatus of FIG. 1 showing this case, the high frequency glow discharge is first generated as the applied high frequency power is increased, but when the higher power is applied, the light emission from the plasma dramatically increases and the LTE ( Local Termal Equ
ilibrium local thermal equilibrium) (strictly speaking, "quasi-thermal equilibrium state", but there is no appropriate scientific term) Plasma 5 is observed to occur. The generation of LTE plasma is often hysteretic (described later in detail). The plasma 5 is very bright and often exhibits a spectral pattern different from the normal DC glow discharge. For example, assuming that the introduced gas is hydrogen, in the case of hydrogen, in the case of normal DC glow discharge or high frequency glow discharge, first, there is a continuous spectrum from the visible region to the ultraviolet region due to hydrogen molecules. In addition to this, it is possible to observe the Balmer series and Lyman series luminescence due to the hydrogen atom. However, the emission of these series at this time is relatively weak, and therefore the color of the emitted light is white purple.

ところがLTEプラズマ5を生じたときは、放射光の色
は目視では輝度の非常に高い赤色となっていて、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
せいであることを知る。同時に、可視部にないため直接
目には見えないが、ライマン系の輝度も非常に高くなっ
ているのが測定で確認出来る。この輝度の高まる様子を
図示すると第2図のようになる。(LTE放電を発生せ
しめたときの発光の波長は、プラズマ発生に用いた気体
の種類によって定まる。この発光はLTE放電の大きい
特徴の1つである。) ここで、第2図のAをLTE放電作成電力、BをLTE
放電維持電力ということにする。
However, when the LTE plasma 5 is generated, the color of the radiated light is red, which has a very high brightness by visual observation, and it is known that this is because the brightness of the Balmer system of the emission of hydrogen atoms is very high. . At the same time, it is not visible in the visible part because it is not in the visible part, but it can be confirmed by measurement that the brightness of the Lyman system is also very high. The manner in which the brightness is increased is shown in FIG. (The wavelength of the light emission when the LTE discharge is generated is determined by the type of gas used for plasma generation. This light emission is one of the great features of the LTE discharge.) Here, A in FIG. Discharge created power, B LTE
Discharge sustaining power.

ライマンα光は121.6nmの波長を持っており、周
知のようにこの波長を用いるときはシラン、ジシランの
直接分解が可能である。その上、この光の場合は、Mg
、LiF等の光学透過材料およびMgFコーティ
ングのAlリフレクターが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光の高輝度のものを取り出
すことの出来る良い光源がなかったために、この波長光
はあまり利用されていなかったものである。上記した高
周波LTEプラズマ光は、この意味で光源として貴重で
ある。
Lyman α light has a wavelength of 121.6 nm, and as is well known, when this wavelength is used, silane and disilane can be directly decomposed. Moreover, in the case of this light, Mg
There is also an advantage that an optically transparent material such as F 2 or LiF and an Al reflector having a MgF 2 coating can be used, and it is extremely useful because an optical system is extremely easy to assemble.
So far, this wavelength light has not been used so much because there is no good light source that can take out the high brightness of the Lyman α light. The high frequency LTE plasma light described above is valuable as a light source in this sense.

なお上記の導入ガスとしては水素のほかに窒素、アルゴ
ン、ヘリウム、水銀等のあらゆる気体およびこれらの混
合気体も有用で、高輝度の有用光を放射するLTE放電
プラズマを生ずる。
In addition to hydrogen, any gas such as nitrogen, argon, helium, mercury, and the like, or a mixed gas thereof is also useful as the above-mentioned introduced gas, and produces an LTE discharge plasma that emits useful light of high brightness.

更に続けると、上記の導入ガスが水素の場合にはLTE
プラズマ内には、通常の高周波グロー放電と比較して極
めて多量の水素原子および水素分子の励起状態、水素ラ
ジカル、イオン等の活性種の存在するのが発光分光分析
で確認できる。LTE放電プラズマで多量の活性種の生
まれることは、他のガス例えば窒素の場合も同じであっ
て、第3図および第4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る。第3図は、LTEプラズ
マの発光分析、第4図は高周波グロープラズマの発光分
析である。両プラズマは同じ装置を使ってともに、1
3.56MHz、3.2kw、圧力70mTorr、N
量30sccmの条件下で得られたものである。この装
置のこの作成条件では、丁度、LTEと高周波グローの
2つの状態が、互いに他にヒステリシス的に移行するた
め、同一条件でLTEと高周波グローの2つの状態を作
りだし比較することが出来る。これは水素の場合と同様
であり、第2図を参照できる。発光強度を示す縦軸は、
第3,4図とも任意単位となっているが、LTEの第3
図のグラフの縦軸の目盛りは、グロー放電の第4図のグ
ラフの縦軸の目盛りの100倍近くにまで目盛りが強度
に縮められており、120nm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。そして先述の水素の場合と同様にこの窒
素の場合でもLTEプラズマは短波長光の輝度が強く、
そのスペクトルは、窒素原子からの発光に属することか
ら、LTEプラズマの内部に活性種、特に窒素ラジカル
が多く含まれることが明かである。(参考文献:J.Vac.
Sci.Technol.A4(3)(1986)475-479) なお、水素、窒素のみならず酸素やそのほかのガスにつ
いても同様な結果が得られる。高周波グロー放電と高周
波LTEプラズマ放電を比較すると、両者の間には、次
のa,b,c,dのような違いがあり、これらa,b,
c,dの条件の一,二を欠いた場合でもその残部から両
者は判然と区別出来る。
Continuing further, if the above introduced gas is hydrogen, LTE
It can be confirmed by emission spectroscopic analysis that an extremely large amount of excited states of hydrogen atoms and hydrogen molecules and active species such as hydrogen radicals and ions are present in the plasma, as compared with normal high frequency glow discharge. The production of a large amount of active species in the LTE discharge plasma is the same in the case of other gases such as nitrogen, and FIGS. 3 and 4 show the results of vacuum ultraviolet emission spectroscopy analysis of nitrogen. . FIG. 3 is an emission analysis of LTE plasma, and FIG. 4 is an emission analysis of high frequency glow plasma. Both plasmas use the same device
It was obtained under the conditions of 3.56 MHz, 3.2 kw, pressure of 70 mTorr, and N 2 flow rate of 30 sccm. Under the conditions for making this device, since the two states of LTE and high frequency glow shift to each other in a hysteresis manner, it is possible to create and compare two states of LTE and high frequency glow under the same conditions. This is similar to hydrogen, see FIG. The vertical axis indicating the emission intensity is
3 and 4 are arbitrary units, but LTE 3rd
The scale on the vertical axis of the graph in the figure is reduced to 100 times the intensity of the scale on the vertical axis of the graph in FIG. 4 for glow discharge. When comparing with the light intensity of 120 nm, the LTE Has an emission intensity 120 times that of a high frequency glow. And in the case of nitrogen as well as in the case of hydrogen described above, the LTE plasma has a strong brightness of short wavelength light,
Since the spectrum belongs to light emission from nitrogen atoms, it is clear that the LTE plasma contains a large amount of active species, particularly nitrogen radicals. (Reference: J. Vac.
Sci.Technol.A4 (3) (1986) 475-479) Similar results are obtained not only for hydrogen and nitrogen but also for oxygen and other gases. Comparing the high frequency glow discharge and the high frequency LTE plasma discharge, there are the following differences a, b, c, d between them.
Even if conditions 1 and 2 of c and d are omitted, the two can be clearly distinguished from the rest.

(a)高周波グロー放電は発光部が広がる傾向にあり、
高周波LTEプラズマ放電では逆に発光部が局所に集ま
る傾向にある。
(A) The high frequency glow discharge tends to spread the light emitting part,
On the contrary, in the high frequency LTE plasma discharge, the light emitting portions tend to be locally concentrated.

(b)LTEプラズマ放電と高周波グロー放電の両放電
の発光はそのスペクトルパターンが異なっている。この
スペクトルの相違によっても、電子状態に相違のあるこ
とが判然とする。ガスが多原子分子の場合には、高周波
LTEプラズマ放電では、高周波グロー放電では見られ
なかった振動および回転モードの励起がしばしば観測さ
れる。
(B) The emission patterns of both LTE plasma discharge and high-frequency glow discharge have different spectral patterns. It is clear that the electronic states also differ due to the difference in the spectra. When the gas is a polyatomic molecule, in the high frequency LTE plasma discharge, vibrational and rotational mode excitations that are not seen in the high frequency glow discharge are often observed.

(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、前記したように、放電電力、放電圧力等を
パラメーターとして、しばしばヒステリシスループを描
いて互いに他に遷移し、放電インピーダンスは両放電間
で大きく異なる。この遷移は電源から放電室に投入され
る放電電力の強度に最も大きく依存する。これに関して
はさらに後述する。
(C) As described above, the high-frequency glow discharge state and the high-frequency LTE plasma discharge state often transit to each other by drawing a hysteresis loop with the discharge power, the discharge pressure, etc. as parameters, and the discharge impedance between the two discharges. to differ greatly. This transition is most dependent on the intensity of the discharge power supplied from the power supply to the discharge chamber. This will be described further below.

(d)高周波LTEプラズマ放電は高周波グロー放電プ
ラズマに比べて非常に輝度が高い。その差は格段であ
る。
(D) The high frequency LTE plasma discharge has much higher brightness than the high frequency glow discharge plasma. The difference is remarkable.

例えばヘリウム等のようなガスの場合は、放電インピー
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LTEプラズ
マの間の移行を判別し難いが、高周波LTEプラズマ放
電状態になると高輝度のプラズマが局在化されるのが認
められ、目視によって両放電を識別することが出来る。
For example, in the case of a gas such as helium, the discharge impedance does not change in a hysteresis manner, so it is difficult to determine the transition between the high frequency glow discharge and the high frequency LTE plasma from the impedance alone, but it becomes high when the high frequency LTE plasma discharge state is reached. It was observed that a bright plasma was localized and both discharges could be visually discerned.

また放電室10の大きさによってもヒステリシスが消失
することがある。この現象は同じ窒素の放電であっても
圧力領域により異なるが、放電室の内径が約8cm以上で
はヒステリシス特性が消失する。このようにヘリウムや
窒素等でヒステリシスが消失した場合においても高周波
グロー放電状態とLTE放電状態の区別は容易につく。
In addition, the hysteresis may disappear depending on the size of the discharge chamber 10. This phenomenon varies depending on the pressure region even when the same nitrogen discharge is used, but the hysteresis characteristic disappears when the inner diameter of the discharge chamber is about 8 cm or more. In this way, even when the hysteresis disappears due to helium, nitrogen, etc., the high frequency glow discharge state and the LTE discharge state can be easily distinguished.

窒素分子のCIIu−BIIg遷移に起因する337.
1nm光の発光強度の電力による変化を第5図に示し
た。ここのA,Bは第2図と同様のものと定義する。第
2図と比較して第5図には明確なヒステリシスは存在し
ないものの、LTEプラズマ化により発光強度が増大
し、両状態の区別は明確である。(参考文献:第26回
真空に関する連合講演会講演予稿集P74−P75)。
337. due to the C 3 IIu-B 3 IIg transition of the nitrogen molecule.
The change in the emission intensity of 1 nm light with power is shown in FIG. Here, A and B are defined as the same as those in FIG. Although there is no clear hysteresis in FIG. 5 as compared with FIG. 2, the emission intensity increases due to the formation of LTE plasma, and the distinction between the two states is clear. (Reference: Proceedings of the 26th Joint Lecture Meeting on Vacuum P74-P75).

ちなみに、窒素分子の発光強度の曲線は第5図に示す通
り上に凸の変化を示すが、窒素原子の発光は下に凸の変
化を示す。
By the way, the curve of the emission intensity of the nitrogen molecule shows an upward convex change as shown in FIG. 5, but the emission of the nitrogen atom shows a downward convex change.

次に本発明の最大の特徴の磁場効果について記述する。Next, the magnetic field effect, which is the greatest feature of the present invention, will be described.

効果の第1点は、放電用空間15に所定の強さの磁場を
作ることで、第2図に示したLTE放電作成電力Aおよ
びLTE放電維持電力Bの位置が変化することである。
The first point of the effect is that the positions of the LTE discharge creation power A and the LTE discharge sustaining power B shown in FIG. 2 are changed by creating a magnetic field of a predetermined strength in the discharge space 15.

通常、磁場が強くなるとLTE放電作成電力AおよびL
TE放電維持電力Bは低電力側へシフトし、大電力を投
入しなくともLTEプラズマ5の作成および維持が可能
となる。
Normally, when the magnetic field becomes strong, the LTE discharge creation powers A and L
The TE discharge maintaining power B shifts to the low power side, and the LTE plasma 5 can be created and maintained without applying large power.

前記の通りLTEプラズマ5は、高周波グロー放電状態
と比較してインピーダンスの低いことが多い。このた
め、大電流を流しうる電源、ケーブル(導波管)、イン
ピーダンス整合回路等が必要であるが、そのうち特に、
電源およびインピーダンス整合回路は空間的に大きい容
積を占め、価格的にも高価なものとなる。この問題は、
同じ圧力下にて、前記の通り放電用空間15内に磁場を
作成することでかなり解消される。
As described above, the LTE plasma 5 often has a lower impedance than that in the high frequency glow discharge state. For this reason, a power source capable of passing a large current, a cable (waveguide), an impedance matching circuit, etc. are required.
The power supply and the impedance matching circuit occupy a large volume in space and are expensive in price. This problem,
Under the same pressure, as described above, a magnetic field is created in the discharge space 15 to substantially eliminate the magnetic field.

効果の第2点は放電圧力を下げうることである。即ち放
電用空間15に磁場が存在しない場合の放電可能な圧力
は10−3Torrが極限である。しかし、放電用空間
15内に約500ガウス以上の磁場を作成すると10
−5Torrの低圧下でも放電し、放電の維持が可能と
なる。
The second effect is that the discharge pressure can be lowered. That is, the maximum dischargeable pressure when the magnetic field does not exist in the discharge space 15 is 10 −3 Torr. However, if a magnetic field of about 500 Gauss or more is created in the discharge space 15,
Discharge is possible even under a low pressure of -5 Torr, and the discharge can be maintained.

低圧下で放電が作成、維持可能になると、次の利点を生
ずる。
Being able to create and maintain a discharge under low pressure has the following advantages.

(a)平均自由工程が長いため、活性種の寿命が長く、
活性種を利用しやすい。
(A) Since the mean free path is long, the life of the active species is long,
Easy to use active species.

(b)圧力が下がると、低電力でLTEプラズマ化が可
能となる。
(B) When the pressure is reduced, it becomes possible to generate the LTE plasma with low power.

(ただし、学術的に完全な熱平衡状態…LTE状態…
は、圧力の高い場合の方が得易い。しかし、前記の通
り、本発明では準LTE放電をも含めて……表現する適
当な学術用語がないために……前記の判定基準でLTE
プラズマを定義している。) (c)活性種の方向性を制御しやすいため異方性エッチ
ングの処理等に有利である。
(However, academically perfect thermal equilibrium state ... LTE state ...
Is easier to obtain when the pressure is high. However, as described above, in the present invention, since there is no appropriate scientific term to be expressed, including quasi-LTE discharge, the LTE is based on the above-mentioned criteria.
It defines the plasma. (C) Since it is easy to control the directionality of the active species, it is advantageous for anisotropic etching and the like.

(d)処理に必要な気体の導入量が少量ですむので、製
造原価が下がるとともに、表面処理に必須ではあるが漏
洩すると有害かつ危険であるようなガスの公害を防止す
る除害装置が小型のものでよくなる。
(D) Since the amount of gas required for treatment is small, the manufacturing cost is reduced and the abatement device that is essential for surface treatment but is harmful and dangerous if leaked is small in size. Things get better.

上記のように磁場を備えた装置を用いると、装置全体を
小型、低価格化することが可能となり、使用圧力範囲を
低真空方向へ拡大した制御性の良い表面処理が可能にな
る。
When the apparatus having the magnetic field as described above is used, the apparatus as a whole can be reduced in size and price, and the surface treatment with good controllability can be achieved by expanding the working pressure range in the low vacuum direction.

次に、第1図の装置の反応室20について説明すると、
反応室20は、必要ならば気密に保つことが出来る反応
容器21とその中に設けられた反応気体を導入するため
の導入リング22、基体31を設置するための基体ホル
ダー32で構成されている。そして反応室20と放電室
10の間には、放電室10内に発生したLTEプラズマ
5からの活性種41または放射光42を反応室20の基
体31の表面に導入するメッシユ状の電極14が設けら
れている。所定の反応ガスはバルブ24を介してながれ
の方向25から中空の導入リング22内に導かれ、リン
グの内側に多数設けられた小穴23から基体31の表面
に吹き出され、反応容器21の内部に供給される。基体
ホルダー32には温度コントロール33が設置されてお
り、必要に応じて基体31の温度を調節できる。
Next, the reaction chamber 20 of the apparatus shown in FIG. 1 will be described.
The reaction chamber 20 is composed of a reaction container 21 which can be kept airtight if necessary, an introduction ring 22 for introducing a reaction gas provided therein, and a substrate holder 32 for installing a substrate 31. . Between the reaction chamber 20 and the discharge chamber 10, there is a mesh-shaped electrode 14 for introducing the active species 41 or the radiated light 42 from the LTE plasma 5 generated in the discharge chamber 10 to the surface of the substrate 31 of the reaction chamber 20. It is provided. A predetermined reaction gas is introduced into the hollow introduction ring 22 from a flow direction 25 via a valve 24, and is blown to the surface of the substrate 31 through a large number of small holes 23 provided inside the ring, and is introduced into the reaction vessel 21. Supplied. A temperature control 33 is installed on the substrate holder 32, and the temperature of the substrate 31 can be adjusted as necessary.

前記した放電室の導入ガスおよび反応室に導かれる反応
ガスはバルブ34を介してガスの流れ35の方向に排気
される。放電室10および反応室20を大きく連通させ
た場合には、圧力が数Torr以下の領域では、高周波
LTEプラズマの周囲に広がるグロー状プラズマがしば
しば反応室20の内部にまで広がってくる。上記のメッ
シユ状電極14には、これを防止するとか、これを助長
するなどの調整機能をもたせることが出来る。
The introduced gas in the discharge chamber and the reaction gas introduced into the reaction chamber are exhausted in the direction of the gas flow 35 via the valve 34. When the discharge chamber 10 and the reaction chamber 20 are largely communicated with each other, the glow-like plasma spreading around the high frequency LTE plasma often spreads to the inside of the reaction chamber 20 when the pressure is several Torr or less. The above-mentioned mesh-shaped electrode 14 can be provided with an adjusting function such as preventing it or promoting it.

なお、この電極14の構造、形状、材質は、グロー状プ
ラズマが反応室20内に広がるのを調整するとか、前記
したように活性種41または放射光42を基体31の表
面に導入するものであれば良く、必ずしもメッシユ状の
もの等に限定されるものではない。この電極14に電圧
を印加することでプラズマのシールド効果を高めたり、
逆にプラズマから荷電粒子を反応室20内部に引き出し
て表面処理に積極的に利用したりの調整ができる。また
電極14と接地電位との間に適宜の容量のコンデンサー
を設置し、高周波的には接地電位とし、直流的には浮遊
電位とすることも出来る。この場合には異常放電を少な
くしてシールド効果が大きくなる。同様に電極14と接
地電位との間にバンドパスフィルターを用いてもよい。
The structure, shape, and material of the electrode 14 are for adjusting the spread of the glow-like plasma into the reaction chamber 20, or for introducing the active species 41 or the radiant light 42 to the surface of the substrate 31 as described above. It does not have to be limited to a mesh-shaped one and the like. Applying a voltage to this electrode 14 enhances the plasma shield effect,
On the contrary, the charged particles can be extracted from the plasma into the reaction chamber 20 and actively used for the surface treatment. It is also possible to install a capacitor having an appropriate capacity between the electrode 14 and the ground potential so that the high frequency serves as the ground potential and the direct current serves as the floating potential. In this case, the abnormal discharge is reduced and the shield effect is increased. Similarly, a bandpass filter may be used between the electrode 14 and the ground potential.

また電極14の代わりにここに磁場を設定して同様の荷
電粒子調整効果をもたせることも可能である。
It is also possible to set a magnetic field here instead of the electrode 14 so as to have a similar charged particle adjusting effect.

なお電極14を除去して、反応室20内に広がってくる
グロー状プラズマを積極的に利用することも出来る。基
体31をメッシユ14よりもLTEプラズマ5に近い位
置あるいはLTEプラズマ5の内部に置くことも出来
る。
It is also possible to remove the electrode 14 and positively utilize the glow-like plasma spreading in the reaction chamber 20. The substrate 31 can be placed at a position closer to the LTE plasma 5 than the mesh 14 or inside the LTE plasma 5.

第1図の装置を使用し放電室10の導入ガスとして窒素
を用い、反応室20に導入するガスとしてシランガスを
用いたとき、基体31の上にSiN膜が作成出来た。
When nitrogen was used as the introduction gas of the discharge chamber 10 and silane gas was used as the gas introduced into the reaction chamber 20 using the apparatus of FIG. 1, a SiN film could be formed on the substrate 31.

成膜に関して磁場の効果を述べると、屈折率が1.98
〜2.00のSiN膜をSiH流量10sccmで、
成膜条件一定(100Å/min)条件下で作成すると
き、磁場がない場合には13.56MHzの高周波が4.
5kw必要であるが、約1000ガウスの磁場を用いた場
合は、13.56MHzの高周波が0.6kwですむように
なった。
The effect of a magnetic field on film formation is 1.98.
˜2.00 SiN film with SiH 4 flow rate 10 sccm,
When a film is formed under constant film forming conditions (100 Å / min), a high frequency of 13.56 MHz is generated in the absence of a magnetic field.
Although it requires 5 kW, when a magnetic field of about 1000 Gauss is used, a high frequency of 13.56 MHz becomes 0.6 kW.

一方、磁場を付与した4.5kwのまゝの電力では、10
00Å/minという成膜速度が得られた。このように磁
場を用いると低電力化あるいは高速処理化に非常に有利
である。
On the other hand, with the 4.5kW electric power applied with a magnetic field, 10
A film forming rate of 00Å / min was obtained. Using a magnetic field in this way is extremely advantageous for low power consumption or high speed processing.

同じく第1図の装置を使用し、放電室10の導入ガスと
して水素を用い、反応室20の導入ガスとしてシランガ
スまたはジシランガスを用いたとき、基体31の表面に
a−Si:H膜を作成できた。この反応は、LTEプラ
ズマから発生する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され(この反応には、LTEプラ
ズマからの水素ラジカルが補助的な役割を果たす)、a
−Si:H膜の作成を促進していると考えられる。
When hydrogen is used as the introduction gas of the discharge chamber 10 and silane gas or disilane gas is used as the introduction gas of the reaction chamber 20, the a-Si: H film can be formed on the surface of the substrate 31 using the apparatus shown in FIG. It was In this reaction, silane or disilane is decomposed by Lyman series short-wavelength light generated from LTE plasma (hydrogen radicals from LTE plasma play an auxiliary role in this reaction).
It is considered that the formation of the —Si: H film is promoted.

この場合にも水素の青白い発光が、LTEプラズマ化に
より赤色に変化する。即ち、水素分子の青白発光がLT
Eプラズマにより解離して水素原子の赤色発光の生じる
のが認められる。この赤色発光は水素原子のバルマー系
列に起因するものであり、バルマー系列の輝度の増加は
同時に真空紫外光のライマン系列の輝度の増加を示して
いる。このようにa−Si:H膜の作成においてもLT
Eプラズマは、多量の水素の活性種および強力な真空紫
外光を生み出し、少なくともそのどちらか一方を利用し
て良好な膜を作成することができる。
Also in this case, the pale emission of hydrogen changes to red due to the formation of LTE plasma. That is, the blue-white emission of hydrogen molecules is LT
Dissociation by E plasma causes red emission of hydrogen atoms. This red light emission is due to the Balmer series of hydrogen atoms, and the increase in the brightness of the Ballmer series simultaneously shows the increase in the brightness of the Lyman series of vacuum ultraviolet light. Thus, even in the formation of the a-Si: H film, the LT
E-plasma produces a large amount of active species of hydrogen and strong vacuum ultraviolet light, and at least one of them can be utilized to produce a good film.

また放電室10の導入ガスとして水素を用い、反応室2
0の導入ガスとしてシランガスまたはジシランガス;お
よびゲルマンガスを用いた場合には、基体31の表面に
a−SiGe:H膜を作成できた。
Further, hydrogen is used as an introduction gas for the discharge chamber 10, and the reaction chamber 2
When silane gas or disilane gas; and germane gas were used as the introduction gas of 0, an a-SiGe: H film could be formed on the surface of the base 31.

また、放電室10の導入ガスとして水素を用い、反応室
20の導入ガスとしてシランガスまたはジシランガス;
およびメタンガスを用いた場合には基体31の表面にa
−SiC:H膜を作成できた。
Further, hydrogen is used as the introduction gas for the discharge chamber 10, and silane gas or disilane gas is used as the introduction gas for the reaction chamber 20;
And when methane gas is used, a
A SiC: H film could be created.

a−SiGe:H膜およびa−SiC:H膜は、従来、
膜の作成を活性水素中で行なうと良好な膜を作成するこ
とが出来ることが知られているが、本発明の実施例でも
成膜表面へ活性水素を供給でき非常に良質なa−SiG
e:H膜、a−SiC:H膜を作成出来た。
Conventionally, the a-SiGe: H film and the a-SiC: H film are
It is known that when a film is formed in active hydrogen, a good film can be formed, but in the embodiment of the present invention, active hydrogen can be supplied to the film formation surface, which is a very good quality a-SiG.
An e: H film and an a-SiC: H film could be created.

以上は、a−Si:H膜、a−SiGe:H膜、a−S
iC:H膜の成膜についてLTEプラズマの有効性を示
したが、この場合も磁場を用いる効果は非常に大きい。
即ちLTEプラズマによる活性水素および真空紫外光の
作成を低電力で可能とするとともに、成膜の圧力領域を
低圧側まで広げることが可能である。低圧領域での成膜
は平均自由行程が長くなるため、活性水素を活かしたま
ゝ、成膜表面へ有効に供給できる。よって本発明の装置
を用いるときは非常に良好な膜質を得ることが可能であ
る。
The above is a-Si: H film, a-SiGe: H film, a-S
Although the effectiveness of LTE plasma was shown for the formation of the iC: H film, the effect of using a magnetic field is also very large in this case.
That is, it is possible to generate active hydrogen and vacuum ultraviolet light by LTE plasma with low power, and it is possible to extend the pressure region of film formation to the low pressure side. Since the mean free path for film formation in the low-pressure region becomes long, active hydrogen can be effectively used and effectively supplied to the film formation surface. Therefore, when using the apparatus of the present invention, it is possible to obtain a very good film quality.

さらにまた同じく第1図の装置を用いて、放電室10の
導入ガスとして酸素を用い、酸素ラジカルおよびオゾン
等をLTEプラズマを用いて作成し、酸素の短波長光ま
たは酸素ラジカルまたはオゾンを用いることによって基
体表面の有機物を水と二酸化炭素に分解し、基体表面の
表面クリーニングをすることが出来る。この場合は反応
室20の導入ガスは必要なく、従って導入リング22等
は不要である。
Furthermore, using the apparatus shown in FIG. 1 as well, oxygen is used as the introduction gas of the discharge chamber 10, oxygen radicals, ozone, etc. are created using LTE plasma, and short-wavelength light of oxygen or oxygen radicals or ozone is used. The organic substance on the surface of the substrate can be decomposed into water and carbon dioxide to clean the surface of the substrate. In this case, the gas to be introduced into the reaction chamber 20 is not necessary, and therefore the introduction ring 22 or the like is unnecessary.

この場合もLTEプラズマの作成に磁場を用いるのが有
効であることは前記同様である。
Also in this case, it is effective to use a magnetic field to create the LTE plasma, as described above.

更に第1図の装置を用いて、放電室10の導入ガスとし
て三フツ化窒素(NF)を用い、フッ素の活性種をL
TEプラズマを用いて作成し、半導体デバイスのSi膜
またはSiO膜のエッチングを行なうことが出来る。
この場合も、反応室20の導入ガスおよび導入リング2
2は必要ない。磁場の有効性は同様である。
Further, using the apparatus shown in FIG. 1, nitrogen trifluoride (NF 3 ) was used as the introduction gas of the discharge chamber 10 to activate the active species of fluorine as L
By using TE plasma, the Si film or the SiO 2 film of the semiconductor device can be etched.
Also in this case, the introduction gas of the reaction chamber 20 and the introduction ring 2
2 is not necessary. The effectiveness of the magnetic field is similar.

次に、第6図には、第1図のコイル3の代わりに、ドー
ナツ状電極6、6′を用いて容量結合によりLTEプラ
ズマ5を作成する装置を示した。
Next, FIG. 6 shows an apparatus for producing the LTE plasma 5 by capacitive coupling using the doughnut-shaped electrodes 6 and 6'instead of the coil 3 of FIG.

この装置も、第1図の装置と同様に、a−Si:H膜、
a−SiGe:H膜、a−SiC:H膜の成膜や酸素プ
ラズマを用いたアッシング、表面クリーニングまたは三
フッ化窒素のプラズマを用いたSiやSiO膜のドラ
イエッチングに有能であった。第1図の装置と第6図の
装置では、放電前のインピーダンスマッチングに多少差
を生じるが、一旦放電した後ではその特性に顕著な差は
なかった。
This device also has an a-Si: H film, similar to the device of FIG.
It was effective for forming a-SiGe: H film, a-SiC: H film, ashing using oxygen plasma, surface cleaning, or dry etching of Si or SiO 2 film using nitrogen trifluoride plasma. . The device of FIG. 1 and the device of FIG. 6 have some differences in impedance matching before discharge, but there is no significant difference in their characteristics after discharge once.

磁場の有効性についても第1図の装置と同様であった。The effectiveness of the magnetic field was similar to that of the device shown in FIG.

第7図には、第1図のメッシュ状電極14を取り除いて
LTEプラズマ5から拡散したグロー状プラズマを用い
て処理を行なう装置を示した。この装置では、数Tor
r以下の圧力領域で、しばしばLTEプラズマから、反
応容器21の内部に至るまでグロー状プラズマ43が拡
散するのが認められ、各種の表面処理にこのグロー状プ
ラズマ43を併用することが出来る。
FIG. 7 shows an apparatus in which the mesh-shaped electrode 14 of FIG. 1 is removed and processing is performed using glow-shaped plasma diffused from the LTE plasma 5. In this device, several Tor
It is recognized that the glow-like plasma 43 often diffuses from the LTE plasma to the inside of the reaction vessel 21 in the pressure region of r or less, and the glow-like plasma 43 can be used together for various surface treatments.

例えば多少の荷電粒子の照射が許される表面処理におい
ては、グロー状プラズマ43を併用して表面処理速度を
上昇させることが可能である。
For example, in the surface treatment in which irradiation of some charged particles is allowed, the glow-like plasma 43 can be used together to increase the surface treatment speed.

例えば、SiN膜の作成において、第1図の装置と比較
して第7図の装置は約10倍の成膜速度を得ることがで
きる。(実際にはSiN膜の出来ていることを屈折率
1.98〜2.00で確認した。シラン流量を一定とし
ているが、第1図と第7図の装置では、この屈折率を出
すためのシランと窒素ガスの流量比が異なるため単純に
比較出来ない。) 同様に、a−Si:H膜、a−SiGe:H膜、a−S
iC:H膜の成膜においても、第7図の装置は、第1図
と比較して高速な成膜が可能となっている。またさら
に、酸素プラズマを用いアッシング、表面クリーニング
や三フッ化窒素を用いた、Si、SiO膜等のケミカ
ルドライエッチングにも有能である。
For example, in the formation of a SiN film, the apparatus shown in FIG. 7 can obtain a film forming speed about 10 times that of the apparatus shown in FIG. (In fact, it was confirmed that the SiN film was made with a refractive index of 1.98 to 2.00. Although the flow rate of silane was constant, the refractive index of the apparatus shown in FIGS. No comparison can be made simply because the flow rates of silane and nitrogen gas are different.) Similarly, a-Si: H film, a-SiGe: H film, a-S
Also in the film formation of the iC: H film, the apparatus of FIG. 7 is capable of forming a film at a higher speed than that of FIG. Further, it is also effective for ashing using oxygen plasma, surface cleaning, and chemical dry etching of Si, SiO 2 films, etc. using nitrogen trifluoride.

磁場の効果は第1図または第6図の装置と同様に有効で
ある。
The effect of the magnetic field is as effective as the device of FIG. 1 or FIG.

第8図はマイクロ波を用いた実施例を示す。7はマイク
ロ波電源、8は導波管、9はマイクロ波導入窓、44は
LTEプラズマ5から拡散した拡散プラズマである。4
5は拡散プラズマ44を絞り込む引出し窓である。
FIG. 8 shows an embodiment using microwaves. Reference numeral 7 is a microwave power source, 8 is a waveguide, 9 is a microwave introduction window, and 44 is diffusion plasma diffused from the LTE plasma 5. Four
Reference numeral 5 is an extraction window for narrowing down the diffusion plasma 44.

ここでマイクロ波周波数を2.45GHz、磁場の強度を
875ガウス付近とすると、電子サイクロトロン共鳴
(ECR)が生じる。この付近の磁場強度では一層のL
TEプラズマ化が可能である。第8図の装置で、放電用
空間15に単一モードのマイクロ波電力を供給しても、
放電室10の微細な形状・構造の変化によって放電室1
0の内部には多数のマイクロ波モードが生じてくる。ま
たLTEプラズマ5が生じた場合にはそのプラズマによ
ってマイクロ波モードがさらに変化する。
Here, when the microwave frequency is 2.45 GHz and the magnetic field strength is around 875 Gauss, electron cyclotron resonance (ECR) occurs. In the magnetic field strength near this, L
It is possible to make TE plasma. In the apparatus shown in FIG. 8, even if a single mode microwave power is supplied to the discharge space 15,
Due to the minute changes in the shape and structure of the discharge chamber 10, the discharge chamber 1
Many microwave modes occur inside 0. When the LTE plasma 5 is generated, the microwave mode is further changed by the plasma.

放電用空間15にマグネット4により磁場を作成するの
であるが、この磁場強度を放電用空間15内に均一に作
成することは非常に困難である。
Although a magnetic field is created in the discharge space 15 by the magnet 4, it is very difficult to create a uniform magnetic field strength in the discharge space 15.

以上のように、放電用空間15内に多数のマイクロ波モ
ードが存在することと、磁場が多少不均一になっている
ためとで、共鳴を起こす点は磁場の強度分布により数点
存在することになり、共鳴を起こす点の空間的位置は異
なる。上記の理由で、最も有効な共鳴条件は個々の装置
により異なり、通常は現物合せで求める必要がある。
As described above, due to the presence of many microwave modes in the discharge space 15 and the fact that the magnetic field is somewhat non-uniform, there are several points at which resonance occurs due to the intensity distribution of the magnetic field. , The spatial positions of the points that cause resonance are different. For the above reasons, the most effective resonance condition depends on the individual device and usually needs to be determined by actual matching.

ある場合には磁場の方向Bは図とは反対向きであっても
良い。この場合、理由は明確でないが、引出し窓45で
反射したマイクロ波と磁場が共鳴すると考えられる。
In some cases, the direction B of the magnetic field may be opposite to that shown in the figure. In this case, although the reason is not clear, it is considered that the microwave reflected by the extraction window 45 and the magnetic field resonate with each other.

このような第8図の装置ではLTEプラズマ化は容易で
ある。例えば放電室10の導入ガスとして窒素を用いる
と、低電力で窒素分子が解離した窒素原子に起因する発
光のピークが観察される。
In such a device of FIG. 8, it is easy to make an LTE plasma. For example, when nitrogen is used as the introduction gas of the discharge chamber 10, a peak of light emission due to nitrogen atoms dissociated from nitrogen molecules at low power is observed.

特にこの第8図の装置では、第1図に示した実施例と比
較して窒素分子の解離に特徴がみとめられた。LTEプ
ラズマからの発光の分光分析の結果から、窒素原子に起
因する 2pP)3p()→2p3s(P) 745nm付近の3つに分裂したピークが強度的に非常
に強くなっていることが確認できた。しかしながら、第
8図の装置と第1図の装置では 2pP)3p()→2p3s(P) 821nm付近の7つに分裂したピークはあまり変化が
なかった。
In particular, the apparatus shown in FIG. 8 was characterized by dissociation of nitrogen molecules as compared with the embodiment shown in FIG. From the result of the spectroscopic analysis of the light emission from the LTE plasma, the peak split into three in the vicinity of 2p 2 ( 3 P) 3p ( 4 S 0 ) → 2p 2 3s ( 4 P) 745 nm due to the nitrogen atom is strongly indicated. It was confirmed that it became very strong. However, in the device of FIG. 8 and the device of FIG. 1, the peaks split into 7 in the vicinity of 2p 2 ( 3 P) 3p ( 4 P 0 ) → 2p 2 3s ( 4 P) 821 nm did not change much.

このことから第8図の装置では第1図の装置と比較して
窒素原子の2pP)3p()状態が多く生
ずることが明確である。また、窒素原子の2p
P)3p()状態は、その量があまり変わ
らず第1図の装置以上の効果は期待出来ない。
From this, it is clear that in the apparatus of FIG. 8, more 2p 3 ( 3 P) 3p ( 4 S 0 ) states of nitrogen atoms occur than in the apparatus of FIG. Also, 2p of nitrogen atom
2 (3 P) 3p (4 P 0) state, device or of the effect of Figure 1 does not change the amount is too can not be expected.

第8図の装置を用いて放電室10の導入ガスとして窒素
を用い、反応室20に導入するガスとしてシランガスを
用いたとき、基体31の上にSiN膜が作成出来た。こ
の場合第1図の装置に比較して第8図の装置では前記の
通り、2pP)3p()状態が多く存在す
るが、SiN膜の作成時においては、2pP)3
p()状態の寿命が短いため、この状態から緩和
した窒素原子の基底状態、即ち、2s2pS)
状態が有効に作用するものと考えられる。
When nitrogen was used as the introduction gas of the discharge chamber 10 and silane gas was used as the gas introduced into the reaction chamber 20 using the apparatus of FIG. 8, a SiN film could be formed on the base 31. The street in this case device of the FIG. 8 as compared with the apparatus of FIG. 1, 2p 2 (3 P) 3p (4 S 0) is the state there are many, at the time of creation of the SiN film, 2p 2 ( 3 P) 3
Since the p ( 4 S 0 ) state has a short lifetime, the ground state of the nitrogen atom relaxed from this state, that is, 2s 2 2p 3 ( 4 S)
It is considered that the condition works effectively.

第8図の装置により作成したLTEプラズマ内の、窒素
原子の他の励起状態については、現時点では解析を行な
っていないが、緩和して準安定な窒素原子(例えば2s
2PD)や、例えば、2s2pP))
が生ずるような励起も促進されている可能性が多分にあ
り、この場合には準安定な窒素原子もSiN膜の成膜に
寄与している。
Other excited states of nitrogen atoms in the LTE plasma created by the apparatus of FIG. 8 have not been analyzed at this time, but relaxed and metastable nitrogen atoms (for example, 2s
2 2P 3 ( 2 D) or, for example, 2s 2 2p 3 ( 2 P))
There is a possibility that the excitation that causes the occurrence of is also promoted, and in this case, metastable nitrogen atoms also contribute to the formation of the SiN film.

また、窒素原子からの真空紫外光の強さも、第8図の装
置の方が非常に強力となった。
Further, the intensity of vacuum ultraviolet light from nitrogen atoms was also much stronger in the device of FIG.

SiN膜の成膜に関して言えば、LTEプラズマの作成
方法が第1図の装置と同様である第7図の装置と、EC
Rを用いた第8図の装置とを比較するとき、第8図の装
置の方が窒素原子への解離がより多く進んでおり、Si
N膜が高速で作成出来ることが明かとなった。
Regarding the formation of the SiN film, the apparatus of FIG. 7 in which the method of creating the LTE plasma is the same as that of the apparatus of FIG.
When comparing with the device of FIG. 8 using R, the device of FIG. 8 shows more dissociation into nitrogen atoms,
It became clear that the N film can be produced at high speed.

同じく第8図の装置を使用し、放電室10の導入ガスと
して水素を用い、反応室20の導入ガスとしてシランガ
スまたはジシランガスを用いたときは、基体31の表面
にa−Si:H膜を作成できた。
Similarly, using the apparatus of FIG. 8 and using hydrogen as the introduction gas of the discharge chamber 10 and silane gas or disilane gas as the introduction gas of the reaction chamber 20, an a-Si: H film is formed on the surface of the substrate 31. did it.

この場合においても水素分子の解離は第1図、第7図の
装置と比較して第8図の装置がより有能であり、多量の
水素原子および強い真空紫外光またはそのどちらか一方
を一層有効に利用できる。
Even in this case, the dissociation of hydrogen molecules is more effective in the device shown in FIG. 8 as compared with the devices shown in FIGS. 1 and 7, and a large amount of hydrogen atoms and strong vacuum ultraviolet light or either one of them is further added. It can be used effectively.

この水素系活性種は、第1図の装置同様以上にa−S
i:H膜、a−SiGe:H膜、a−SiC:H膜の成
膜に利用出来る。
This hydrogen-based active species is aS
It can be used for forming an i: H film, an a-SiGe: H film, and an a-SiC: H film.

また酸素プラズマを用いたアッシング、表面クリーニン
グ、表揚酸化、または三フッ化窒素プラズマを用いたS
iやSiO膜のドライエッチング、表面クリーニング
等にも、第1図、第7図の装置以上の効果が得られた。
In addition, ashing using oxygen plasma, surface cleaning, surface oxidation, or S using nitrogen trifluoride plasma
Even in the dry etching of i and the SiO 2 film, the surface cleaning, and the like, the effects of the devices shown in FIGS. 1 and 7 can be obtained.

第8図の装置に多少の構造変化を与えた装置も有用であ
る。
A device in which the structure of FIG. 8 is slightly modified is also useful.

即ち、拡散プラズマ44を絞り込む必要がない処理、例
えば、基体31の表面クリーニング、ドライエッチング
等では、引出し窓45を取り除いても良い。
That is, the extraction window 45 may be removed by a process that does not require narrowing down the diffusion plasma 44, such as surface cleaning of the substrate 31 or dry etching.

また、引出し窓45の代わりに、第1図の装置の電極1
4に相当する部品を設置しても良い。この電極14の効
果は第1図の装置と同様のものが期待できる。
Also, instead of the extraction window 45, the electrode 1 of the device of FIG.
You may install the component equivalent to 4. The effect of this electrode 14 can be expected to be the same as that of the device of FIG.

次には、第8図の装置における磁場の効果を特記した
い。
Next, the effect of the magnetic field in the apparatus shown in FIG. 8 will be noted.

第8図の装置で放電室10の導入ガスとしてアルゴンを
用いた場合、磁場無しの条件で2.45GHzのマイクロ
波を1.5kw導入する。この場合アルゴンの色は赤白
い。即ちアルゴンの原子の発光である。ところが磁場強
度を上げていくとある点からLTEプラズマ化が始まり
放電が青色化する。これはアルゴンイオンの色である。
磁場の付与によりLTEプラズマ化が低電力で進行した
のである。通常は磁場強度を変化させてもLTEプラズ
マ5の色が青色(アルゴンがイオン化している)となる
のみで拡散プラズマ44は依然赤白色(アルゴン原子)
で、大した変化がない。
When argon is used as the introduction gas in the discharge chamber 10 in the apparatus shown in FIG. 8, 1.5 kW of 2.45 GHz microwave is introduced under the condition of no magnetic field. In this case, the color of argon is red-white. That is, it is the light emission of the atom of argon. However, when the magnetic field strength is increased, LTE plasma formation starts from a certain point and the discharge turns blue. This is the color of argon ions.
By applying the magnetic field, the conversion to LTE plasma proceeded with low power. Normally, even if the magnetic field strength is changed, the color of the LTE plasma 5 only becomes blue (argon is ionized), and the diffusion plasma 44 is still red-white (argon atom).
And there is not much change.

しかし、ある磁場強度付近では、拡散プラズマ44もま
た青色となりアルゴンイオンが基体31の表面に引き出
されていることが明確となる。この点にも、第8図の装
置に対する磁場付近の特徴が強く現れる。拡散プラズマ
44が青色化する磁場強度は、前記のとおり、マイクロ
波のモードとの関係が考えられ、装置の微細な形状・構
造の変化が微妙に変わるので、磁場の強さ等は現物合せ
で決定する必要がある。
However, in the vicinity of a certain magnetic field strength, the diffused plasma 44 also becomes blue, and it becomes clear that argon ions are extracted to the surface of the base 31. In this respect also, the characteristic near the magnetic field for the device of FIG. 8 appears strongly. As described above, the magnetic field strength that causes the diffused plasma 44 to turn blue has a relationship with the microwave mode, and changes in the minute shape and structure of the device may change subtly. Need to decide.

拡散プラズマ44によりイオンが有効に基体31の表面
に供給される条件下で 第8図の装置の放電室10に水
素希釈のメタンガスを導入すると、基体31の表面にダ
イアモンドライクカーボン膜がコーティングされる。ダ
イアモンドライクカーボン膜の作成には多量の活性水素
とメチルカチオンが必要であることが知られている。第
8図の装置はこの点最も適しており、LTEプラズマで
生まれた活性水素と、磁界により引き出された拡散プラ
ズマ44とメチルカチオンが基体31の表面に輸送され
る。こうして第8図の装置を用いて有効にダイアモンド
ライクカーボン膜のコーティング処理を行なうことが出
来る。
When methane gas diluted with hydrogen is introduced into the discharge chamber 10 of the apparatus of FIG. 8 under the condition that the ions are effectively supplied to the surface of the substrate 31 by the diffusion plasma 44, the surface of the substrate 31 is coated with the diamond-like carbon film. . It is known that a large amount of active hydrogen and methyl cations are required to form a diamond-like carbon film. The apparatus shown in FIG. 8 is most suitable in this respect, and the active hydrogen generated by the LTE plasma, the diffusion plasma 44 and the methyl cations extracted by the magnetic field are transported to the surface of the substrate 31. Thus, the diamond-like carbon film can be effectively coated using the apparatus shown in FIG.

以上のようにECR条件を用いるとLTEプラズマの有
用性が拡大し、多くの種類の表面処理に新しく道が開け
た。
As described above, the use of ECR conditions has expanded the usefulness of the LTE plasma and opened new avenues for many kinds of surface treatments.

本実施例ではECR条件として2.45GHz、875ガ
ウスを用いたが、他に、5.8GHzと2071ガウス、
40.68MHzと14.5ガウス、27.12MHzと
9.7ガウス、さらに13.56MHzと4.8ガウス等
の条件を用いることが可能である。
In this embodiment, 2.45 GHz and 875 Gauss were used as the ECR conditions, but in addition, 5.8 GHz and 2071 Gauss,
It is possible to use conditions such as 40.68 MHz and 14.5 Gauss, 27.12 MHz and 9.7 Gauss, and 13.56 MHz and 4.8 Gauss.

また第8図の装置の引き出し窓45の代わりに、あるい
は第1図の装置の電極14の代わりに、MgF,Ca
,LiF,サファイア,石英ガラス等の窓を設置
し、放電室10と反応室20を別々の真空室にして、そ
れぞれにて気体の導入・排気を行なうときは、LTEプ
ラズマからの放射光(特にLTEプラズマから発する強
力な真空紫外光)を利用して表面処理を行なうことも可
能である。
Further, instead of the extraction window 45 of the device of FIG. 8 or the electrode 14 of the device of FIG. 1, MgF 2 , Ca
When a window made of F 2 , LiF, sapphire, quartz glass, or the like is installed, and the discharge chamber 10 and the reaction chamber 20 are separate vacuum chambers, and gas is introduced and exhausted in each, radiated light from the LTE plasma is used. It is also possible to perform the surface treatment using (in particular, strong vacuum ultraviolet light emitted from LTE plasma).

次に、第9図は本発明の第3の発明の実施例の表面処理
装置である。30は放電反応室であり、単一の放電反応
容器29で構成され、これは、先述した第2の発明の装
置の、放電室10と反応室20の両方の機能を有する。
第2の発明と異なり第3の発明の装置は、基体31の処
理表面がLTEプラズマと直接接している。
Next, FIG. 9 shows a surface treatment apparatus according to a third embodiment of the present invention. Reference numeral 30 denotes a discharge reaction chamber, which is composed of a single discharge reaction container 29, and has the functions of both the discharge chamber 10 and the reaction chamber 20 of the apparatus of the second invention described above.
Unlike the second invention, in the apparatus of the third invention, the treated surface of the substrate 31 is in direct contact with the LTE plasma.

このような装置では、LTEプラズマ5により作成され
た短寿命活性種を有効に活用でき、基体の高速表面処理
または高温安定化物質の作成等に利用できる。能率よく
LTEプラズマ5を作成するために付与する磁場の効果
は第2の発明の場合と同様でありECR放電を用いるこ
との有用性も第2の発明の場合と同様である。
In such a device, the short-lived active species produced by the LTE plasma 5 can be effectively utilized, and can be utilized for the high-speed surface treatment of the substrate or the production of the high temperature stabilizing substance. The effect of the magnetic field applied to efficiently create the LTE plasma 5 is the same as in the case of the second invention, and the usefulness of using ECR discharge is also the same as in the case of the second invention.

第9図の装置を用いて、バルブ12を通して13の方向
から水素希釈のジボランガスとアンモニアガスを導入す
ると、基体31の表面にボロンナイトライド膜を作成す
ることが出来た。
By using the apparatus of FIG. 9 and introducing diborane gas and ammonia gas diluted with hydrogen from the direction of 13 through the valve 12, a boron nitride film could be formed on the surface of the base 31.

また第9図の装置を用いて、バルブ12を通して13の
方向から水素希釈のメタンガスを導入すると、基体31
の表面にダイアモンドライクカーボン膜を作成できた。
Further, when methane gas diluted with hydrogen is introduced from the direction of 13 through the valve 12 using the apparatus of FIG.
A diamond-like carbon film could be created on the surface of.

さらに第9図を用いて、同様に酸素気体を導入すると、
シリコンウェハーの基体31の表面が酸化され、低温酸
化膜を得ることが出来た。
Further, using FIG. 9, similarly introducing oxygen gas,
The surface of the base 31 of the silicon wafer was oxidized and a low temperature oxide film could be obtained.

また第9図の装置を用いて同様に三フッ化窒素を導入す
ると、基体31の表面のSi,SiO膜等の高速エッ
チングが可能となった。
Further, when nitrogen trifluoride was similarly introduced using the apparatus shown in FIG. 9, it became possible to perform high-speed etching of the Si, SiO 2 film or the like on the surface of the base 31.

第10図はマイクロ波を用いた第3の発明の実施例であ
る。第8図と同様磁場の強さを可変出来、ECR放電を
行なうことが出来る。
FIG. 10 shows an embodiment of the third invention using microwaves. Similar to FIG. 8, the strength of the magnetic field can be changed and ECR discharge can be performed.

磁場の効果は第8図の装置と同様であり、また第9図と
同様の表面処理をより一層有効に実現出来た。
The effect of the magnetic field is similar to that of the apparatus shown in FIG. 8, and the surface treatment similar to that shown in FIG. 9 can be realized more effectively.

第1図から第10図に示した実施例において、ここに示
された磁場の代わりにミラー型磁場を用いてもよく、ま
た両者を併用しても良い。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 10, a mirror type magnetic field may be used instead of the magnetic field shown here, or both may be used in combination.

さらにまた、基体31および基体ホルダー32もしくは
どちらか一方にDC,ACまたはRFのバイアスを併用
しても良い。この場合、成膜時においては段差被覆性の
良好な膜が得られ、条件によっては平坦化も可能であっ
た。またエッチング時においては異方性エッチングの得
られる利点がある。
Furthermore, a bias of DC, AC or RF may be used in combination with the base 31 and / or the base holder 32. In this case, a film with good step coverage was obtained during film formation, and planarization was possible depending on the conditions. Further, there is an advantage that anisotropic etching can be obtained during etching.

(発明の効果) 本発明は、純度の高い強力な放射光および活性種または
その一方を、低電力で安定して作成し、これを用いるこ
とによって、高速で良質な表面処理を行なうことのでき
る表面処理方法および装置を提供出来る効果がある。
(Effects of the Invention) The present invention enables stable production of high-purity strong synchrotron radiation and / or active species at low power, and by using this, high-speed and high-quality surface treatment can be performed. There is an effect that a surface treatment method and apparatus can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1,6、7、8図は、本願の第1,第2の発明の実施
例の正面断面図である。 第2図は水素のLTE放電の注入電力と発光強度の関係
を示す図。 第3図は、LTEプラズマからの真空紫外発光分光分析
の結果を示したグラフ。 第4図は、グロープラズマからの真空紫外発光分光分析
の結果を示したグラフである。 第5図は、窒素のLTE放電の注入電力と発光強度の関
係を示す図である。 第9、10図は、本願第1、第3の発明の実施例の正面
断面図である。 1……電源、3……コイル、4……マグネット、 5……LTEプラズマ、7……マイクロ波電源、 10……放電室、11……放電管、15……放電用空
間、 20……反応室、21……反応容器、 29……放電反応容器、30……放電反応室、 31……基体、32……基体ホルダー。
FIGS. 1, 6, 7, and 8 are front sectional views of embodiments of the first and second inventions of the present application. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the injection power and the emission intensity of the LTE discharge of hydrogen. FIG. 3 is a graph showing the results of vacuum ultraviolet emission spectroscopic analysis from LTE plasma. FIG. 4 is a graph showing the results of vacuum ultraviolet emission spectroscopic analysis from glow plasma. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the injection power of nitrogen LTE discharge and the emission intensity. 9 and 10 are front sectional views of the first and third embodiments of the present invention. 1 ... Power supply, 3 ... Coil, 4 ... Magnet, 5 ... LTE plasma, 7 ... Microwave power supply, 10 ... Discharge chamber, 11 ... Discharge tube, 15 ... Discharge space, 20 ... Reaction chamber, 21 ... Reaction vessel, 29 ... Discharge reaction vessel, 30 ... Discharge reaction chamber, 31 ... Substrate, 32 ... Substrate holder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 京植 東京都府中市四谷5−8−1 日電アネル バ株式会社内 (72)発明者 野間 弘二 東京都府中市四谷5−8−1 日電アネル バ株式会社内 (72)発明者 高城 信二 東京都府中市四谷5−8−1 日電アネル バ株式会社内 審査官 木梨 貞男 (56)参考文献 特開 昭61−222534(JP,A) 特開 昭61−166976(JP,A) 特開 昭54−83376(JP,A) 特開 昭55−23085(JP,A) 特開 昭59−159167(JP,A) 特開 昭54−35172(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kim Kyoue 5-8-1 Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo Nichiden Anelva Ltd. (72) Koji Noma 5-8-1 Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo Tokyo Anel Ba Incorporated (72) Inventor Shinji Takashiro 5-8-1 Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo NIDEC ANELVA Incorporated Sadao Kinashi (56) Reference JP 61-222534 (JP, A) JP Sho 61-166976 (JP, A) JP-A-54-83376 (JP, A) JP-A-55-23085 (JP, A) JP-A-59-159167 (JP, A) JP-A-54-35172 (JP, A) A)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】交番電力の印加された空間に所定の気体を
導入することによってLTE放電を発生せしめ、該LT
E放電のプラズマによって生ずる放射光と活性種の少な
くとも一方を、該LTE放電の中またはその近傍に置か
れた基体の表面に導くことによって、該基体の表面に所
定の処理を施す表面処理方法において、前記LTE放電
を磁場内で作成または維持することを特徴とする表面処
理方法。
1. An LTE discharge is generated by introducing a predetermined gas into a space to which alternating electric power is applied, and the LT discharge is generated.
A surface treatment method for performing a predetermined treatment on the surface of a substrate placed in or near the LTE discharge by introducing at least one of synchrotron radiation generated by plasma of E discharge and active species. A surface treatment method, wherein the LTE discharge is created or maintained in a magnetic field.
【請求項2】該磁場がECR共鳴が生ずる近傍の磁場強
度であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
表面処理方法。
2. The surface treatment method according to claim 1, wherein the magnetic field has a magnetic field strength in the vicinity of where ECR resonance occurs.
【請求項3】被処理気体を収容する反応室と、 交番電力電源と、 誘導結合,容量結合または空洞共振によって前記電源の
交番電力が印加される放電用空間をそなえた放電室と、 前記放電用空間に所定の気体を導入する手段と、 前記放電用空間のLTE放電に生じた放射光と活性種の
少なくとも一方を、前記反応室の前記被処理基体の表面
に導く照射手段とをそなえた表面処理装置において、 該放電用空間に磁場を設定できる磁場発生機構をそなえ
たことを特徴とする表面処理装置。
3. A discharge chamber having a reaction chamber containing a gas to be treated, an alternating power source, a discharge chamber to which an alternating power of the power source is applied by inductive coupling, capacitive coupling or cavity resonance, and the discharge. A means for introducing a predetermined gas into the working space, and an irradiation means for guiding at least one of radiant light and active species generated in the LTE discharge of the discharge space to the surface of the substrate to be treated in the reaction chamber. A surface treatment apparatus comprising a magnetic field generation mechanism capable of setting a magnetic field in the discharge space.
【請求項4】該磁場発生機構がECR共鳴が生ずる近傍
の磁場強度を作成することを特徴とする特許請求の範囲
第3項記載の表面処理装置。
4. The surface treatment apparatus according to claim 3, wherein the magnetic field generating mechanism creates a magnetic field strength in the vicinity where ECR resonance occurs.
【請求項5】交番電力電源と、 誘導結合,容量結合または空洞共振によって前記電源の
交番電力が印加される放電用空間をそなえた放電処理室
と、 前記放電用空間に所定の気体を導入する手段と、 前記放電用空間のLTE放電内に被処理基体を収容し、
前記被処理基体の表面に処理を行なう表面処理装置にお
いて、 該放電用空間に磁場を設定できる磁場発生機構をそなえ
たことを特徴とする表面処理装置。
5. An alternating power supply, a discharge treatment chamber having a discharge space to which alternating power of the power supply is applied by inductive coupling, capacitive coupling or cavity resonance, and a predetermined gas is introduced into the discharge space. Means for accommodating a substrate to be treated in the LTE discharge of the discharge space,
A surface treatment apparatus for treating the surface of a substrate to be treated, comprising a magnetic field generation mechanism capable of setting a magnetic field in the discharge space.
【請求項6】該磁場発生機構がECR共鳴が生ずる近傍
の磁場強度を作成することを特徴とする特許請求の範囲
第5項記載の表面処理装置。
6. The surface treatment apparatus according to claim 5, wherein the magnetic field generation mechanism creates a magnetic field strength in the vicinity where ECR resonance occurs.
JP61310682A 1986-12-27 1986-12-27 Surface treatment method and apparatus Expired - Lifetime JPH0635663B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61310682A JPH0635663B2 (en) 1986-12-27 1986-12-27 Surface treatment method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61310682A JPH0635663B2 (en) 1986-12-27 1986-12-27 Surface treatment method and apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63166971A JPS63166971A (en) 1988-07-11
JPH0635663B2 true JPH0635663B2 (en) 1994-05-11

Family

ID=18008183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61310682A Expired - Lifetime JPH0635663B2 (en) 1986-12-27 1986-12-27 Surface treatment method and apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0635663B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9850955B2 (en) 2012-05-24 2017-12-26 Ntn Corporation Outer race rotation bearing

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07111261A (en) * 1993-08-16 1995-04-25 Canon Sales Co Inc Film forming apparatus and film forming method
DE19943064B4 (en) * 1999-09-09 2013-01-31 Robert Bosch Gmbh A method of epitaxially depositing atoms or molecules from a reactive gas on a deposition surface of a substrate
JP2013214452A (en) * 2012-04-03 2013-10-17 Ulvac Japan Ltd Method and apparatus for producing barrier film
US20170241019A1 (en) * 2016-02-22 2017-08-24 Ultratech, Inc. Pe-ald methods with reduced quartz-based contamination

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5915982B2 (en) * 1977-08-24 1984-04-12 日電アネルバ株式会社 Electric discharge chemical reaction device
JPS5483376A (en) * 1977-12-16 1979-07-03 Fujitsu Ltd Plasma treatment equipment
JPS5523085A (en) * 1979-04-27 1980-02-19 Mitsubishi Electric Corp Production of silicon film
JPS59159167A (en) * 1983-03-01 1984-09-08 Zenko Hirose Manufacture of amorphous silicon film
JPS61166976A (en) * 1985-01-17 1986-07-28 Anelva Corp Surface treatment
JPS61222534A (en) * 1985-03-28 1986-10-03 Anelva Corp Method and apparatus for surface treatment
JPS62227089A (en) * 1986-03-27 1987-10-06 Anelva Corp Method and device for treating surface

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9850955B2 (en) 2012-05-24 2017-12-26 Ntn Corporation Outer race rotation bearing

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63166971A (en) 1988-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4664747A (en) Surface processing apparatus utilizing local thermal equilibrium plasma and method of using same
US4918031A (en) Processes depending on plasma generation using a helical resonator
US5980999A (en) Method of manufacturing thin film and method for performing precise working by radical control and apparatus for carrying out such methods
KR100921871B1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JPH02503614A (en) Etching method using gas plasma
JPH07161702A (en) Method for plasma etching of oxide
US6177147B1 (en) Process and apparatus for treating a substrate
US5302226A (en) Apparatus for microwave processing in a magnetic field
JP3951003B2 (en) Plasma processing apparatus and method
US5246529A (en) Plasma processing method
US5696428A (en) Apparatus and method using optical energy for specifying and quantitatively controlling chemically-reactive components of semiconductor processing plasma etching gas
JPH09185999A (en) Radical control method
JP3631269B2 (en) Excited oxygen supply method
JPH0635663B2 (en) Surface treatment method and apparatus
JPH0488174A (en) Method and device for surface treatment
Akimoto et al. Reactive ion etching lag on high rate oxide etching using high density plasma
JPH0558072B2 (en)
JPH08330278A (en) Surface treatment method and surface treatment apparatus
Yamaguchi et al. Spatial distributions of electron, CF, and CF2 radical densities and gas temperature in DC-superposed dual-frequency capacitively coupled plasma etch reactor employing cyclic-C4F8/N2/Ar gas
JPS61166976A (en) Surface treatment
JP4086979B2 (en) Carbon atom light generator for measuring carbon atom radicals in plasma processing equipment
JPH09306900A (en) Microwave plasma processing apparatus and plasma processing method
JPH06349776A (en) Semiconductor manufacturing apparatus
JPS6165420A (en) High-frequency discharge device and discharge reaction device utilizing it
JPS591673A (en) Forming device for thin film

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term