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JPS61281882A - Dry thin film processing equipment - Google Patents

Dry thin film processing equipment

Info

Publication number
JPS61281882A
JPS61281882A JP12386085A JP12386085A JPS61281882A JP S61281882 A JPS61281882 A JP S61281882A JP 12386085 A JP12386085 A JP 12386085A JP 12386085 A JP12386085 A JP 12386085A JP S61281882 A JPS61281882 A JP S61281882A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
magnetic flux
magnetic
microwaves
thin film
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.)
Pending
Application number
JP12386085A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Nagao
長尾 泰明
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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 Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP12386085A priority Critical patent/JPS61281882A/en
Publication of JPS61281882A publication Critical patent/JPS61281882A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

成長させ、または基板上の薄膜をエツチングするfl膜
加工装置であって、マイクロ波を発生する手段と、この
マイクロ波を伝達する手段と、このマイクロ波伝達手段
と結合されて前S己マイクロ波が導入されるとともにこ
のマイクロ波との共鳴効果によりガスをプラズマ化して
活性な原子1分子またはイオンを生ずる磁力線を発生す
る手段を備えかつ軸線が該磁力線発生手段が生ずる磁力
線束の中心軸と一致する開口を前記マイクロ波伝達手段
と対向する側に育する金属容器と、この金属容器と前記
開口を介して結合され該開口から前記磁力線束に沿って
流出する前記活性な原子1分子またはイオンにより表面
に薄膜が生成されまたはエツチングが施される基板が前
記磁力線束の中心軸と垂直に交差して配される反応槽と
を備えた乾式薄膜加工装置に関するものである。
A FL film processing apparatus for growing or etching a thin film on a substrate, the apparatus comprising: a means for generating microwaves; a means for transmitting the microwaves; is introduced, and is provided with means for generating magnetic lines of force that turn gas into plasma through the resonance effect with the microwaves to produce one active atom molecule or ion, and whose axis line coincides with the central axis of the magnetic flux generated by the magnetic line of force generating means. a metal container having an opening on a side facing the microwave transmission means; and a metal container that is coupled to the metal container through the opening and flows out from the opening along the magnetic flux by one molecule of the active atom or ion. The present invention relates to a dry thin film processing apparatus including a reaction tank in which a substrate on which a thin film is formed or etched is disposed perpendicularly intersecting the central axis of the magnetic flux.

【従来技術とその問題点】[Prior art and its problems]

この発明の属する技術分野において、最近EcRプラズ
マを用いたプロセス技術が注目されている。ECRとは
[!1ectron Cyclotron Re5on
ance(電子サイクロトロン共鳴)の略号であり、磁
場とマイクロ波との共鳴効果を用いて電子を加速し、こ
の電子の運動エネルギを用いてガスを電離せしめプラズ
マを得るものである。マイクロ波に励振された電子は磁
力線のまわりを円運動し、その際、遠心力とローレンツ
力とがバランスする条件がECR条件と呼ばれる。遠心
力を−rω2.ローレンッ力を−qrωBで表わすと、
これらがバランスする条件はω/B=q/鯖である。こ
こでωはマイクロ波の角速度、Bは磁束密度、q/−は
電子の比電荷である。マイクロ波周波数は工業用に認め
られている2)45GH2が一般に用いられ、その場合
0.08757が共鳴磁束密度である。 ECR条件下における電子のふるまいは次のとうりであ
る。 第3図に示すように、交番電界Eがy方向、静磁界Bが
2方向に加えられるものとしよう、この場合の運動方程
式は(ωc =q/m Bとおいて)、X−−ω、t 
−・−−−−−・−・■ql! 9−− sinωc1+ωC大・−−−m−−・・■上
式をt−o′T!太−u、 −u N、 、  7−u
、 −u、。 として解くと、 太11++ 1J Ifm uII・(Q3 ωct 
 uyoNn ωct2ωC Y ” ’ y ” u wo3anωc L + u
yoeo! ωetさらにt−QでX = ” o、Y
 −Y oとして上式を積分すると、 1    qE7m xmx、+−5lnωcl+   (uy。+ −) 
(cosωct−1)aICQCtdC 2ω。 ωCωc2ωC 2ωC 上式の最後の項は、十分時間がたっと主要項となり、荷
電粒子は半径を増大しながら円軌道を描く、完全真空中
では電子速度は連続的に増加する。 実際上は電子は他の粒子と衝突するので電子の半径が無
限大になることはないが、衝突は確率過程によって生じ
るので、電子のエネルギは非常に広い範囲にわたって分
布し、少数の高エネルギ電子が不可避的に混在する結果
となる0回転する電子は磁気モーメントμ−qr冨 ω
/2を持ち、F、−Z 衝突し、活性種とあいまって基板加工を生じるわけであ
るが、電子があまりに大きいエネルギを所有していると
、当然基板上の薄膜に損傷を生じることとなる。 ECRプラズマ装復としてこれまでに知られている例と
して、第4図に示すごとき装置を第5図に示すごとき磁
場分布で運転する方法が知られている。この装置では、
金属容器39反応槽9を真空排気しておき、ガス人口4
からhガスを金属容器3へ流したところへ、マイクロ波
を導波管l。 真空窓2を介して金属容器3へ送り込む、金属容器3の
下部には中心に大口径の孔を持った金属板7が取り付け
られており、この金属板と金属容器3とで半開放のマイ
クロ波共振器を構成している。 この共振器の外部にはソレノイド6が配置され、共振器
内に第5図に示す磁束密度断面分布を持つ磁場を発生し
ているため、ECRプラズマが発生する。このプラズマ
が反応槽9に押し出され試料台10へ向かう空間内にガ
ス人口12からシランガス(SLlle)を送りこんで
、このガスを上記プラズマにより活性化すると、発生し
た活性種が基板11と反応して基板11の表面に薄膜が
形成される。 ガス人口4からN富ガスの代わりにエツチング用ガスを
流しこむことにより、この装置は基板のエツチング加工
用にも用いることが出来る。 この従来装置で金属板7の大口径孔からプラズマが送り
出されるメカニズムは先に述べたごとく、磁気ダイポー
ルモーメントと磁場との相互作用に Z 以上から明らかなごとく、この従来装置は大きい欠点と
してμΦ値が不定である問題を育しており、それゆえ、
電子の並進エネルギは、極めて大きい値を確率的に持つ
ことになり、基板上の半導体回路素子に損傷を与える欠
点があった。 ECRプラズマ装置としてこれまでに知られている他の
例として第6図に示すごとき装置を第7図に示すごとき
磁束分布で運転する方法が知られている。この方法では
マグネトロン41により発生したマイクロ波を導波管4
2.43を介して石英管44の内部へ注入する0石英管
449反応槽47の内部はあらかじめ真空排気しておき
、ここへガス入口46を介し原料ガスを流しておく、ソ
レノイド45により、第7図に示すごとき磁束密度断面
分布を有する磁力線が石英管の内部に生じ、マイクロ波
との相互作用によりガスがプラズマ化する。このプラズ
マが基板49の表面に到達し、このプラズマ中の活性種
が基板49の表面と反応し、エツチングが進行する。 この従来方法においてもECR条件に一敗する面内でμ
の値が不定となり、それゆえ、電子の並進エネルギは極
めて大きいエネルギを確率的に持ち、基板上に加工中の
半導体回路素子に損傷を与える欠点があるのみならず、
この従来装置においては石英管の内部のほとんどの部分
で磁束密度がECR条件よりはるかに大きく、それゆえ
、後に明らかにするように、電子の加熱が効率良く行わ
れえず、その結果エツチング速度はいちじるしく低いも
のとなっているという欠点があった。
In the technical field to which this invention pertains, process technology using EcR plasma has recently attracted attention. What is ECR [! 1ectron Cyclotron Re5on
ance (electron cyclotron resonance), which accelerates electrons using the resonance effect of a magnetic field and microwaves, and uses the kinetic energy of the electrons to ionize gas to obtain plasma. Electrons excited by microwaves move circularly around magnetic lines of force, and the condition where centrifugal force and Lorentz force are balanced is called the ECR condition. The centrifugal force is −rω2. If we express the Lorent force by -qrωB, then
The condition for these to be balanced is ω/B=q/mackerel. Here, ω is the angular velocity of the microwave, B is the magnetic flux density, and q/− is the specific charge of the electron. The microwave frequency generally used is 2)45GH2, which is accepted for industrial use, and in that case, the resonant magnetic flux density is 0.08757. The behavior of electrons under ECR conditions is as follows. As shown in Fig. 3, let us assume that an alternating electric field E is applied in the y direction and a static magnetic field B is applied in two directions. In this case, the equation of motion is (with ωc = q/m B), t
−・−−−−−・−・■ql! 9-- sin ωc1 + ωC large・---m−-・■The above equation is t-o′T! Thick-u, -u N, , 7-u
, -u,. Solving as, Thick 11++ 1J Ifm uII・(Q3 ωct
uyoNn ωct2ωC Y ” ' y ” u wo3anωc L + u
yoeo! ωet Furthermore, at t-Q, X = ” o, Y
Integrating the above equation as -Y o, 1 qE7m xmx, +-5lnωcl+ (uy.+ -)
(cosωct-1) aICQCtdC 2ω. ωCωc2ωC 2ωC The last term in the above equation becomes the main term after enough time, the charged particles draw a circular orbit while increasing the radius, and the electron velocity increases continuously in a complete vacuum. In reality, electrons collide with other particles, so the radius of the electron never becomes infinite. However, since collisions occur through stochastic processes, the energy of the electron is distributed over a very wide range, and a small number of high-energy electrons The zero-rotating electron that results in the unavoidable mixture of magnetic moments μ−qr ω
/2, F, -Z Collisions and, together with active species, causes substrate processing, but if the electrons possess too much energy, it will naturally cause damage to the thin film on the substrate. . A known example of ECR plasma restoration is a method in which a device as shown in FIG. 4 is operated with a magnetic field distribution as shown in FIG. 5. With this device,
The metal container 39 reaction tank 9 is evacuated and the gas population is 4.
The microwave is passed through the waveguide l to where the gas from h flows into the metal container 3. A metal plate 7 with a large-diameter hole in the center is attached to the lower part of the metal container 3, which is fed into the metal container 3 through the vacuum window 2, and this metal plate and the metal container 3 combine to form a semi-open micro It constitutes a wave resonator. A solenoid 6 is disposed outside this resonator and generates a magnetic field having a magnetic flux density cross-sectional distribution shown in FIG. 5 within the resonator, so that ECR plasma is generated. Silane gas (SLlle) is sent from the gas population 12 into the space where this plasma is pushed out to the reaction tank 9 and goes toward the sample stage 10, and when this gas is activated by the plasma, the generated active species react with the substrate 11. A thin film is formed on the surface of the substrate 11. This apparatus can also be used for etching substrates by flowing an etching gas from gas population 4 instead of the N-rich gas. As mentioned above, the mechanism by which plasma is sent out from the large diameter hole of the metal plate 7 in this conventional device is due to the interaction between the magnetic dipole moment and the magnetic field. is fostering problems that are indeterminate, and therefore,
The electron translational energy stochastically has an extremely large value, which has the disadvantage of damaging semiconductor circuit elements on the substrate. Another known example of an ECR plasma apparatus is a method in which an apparatus as shown in FIG. 6 is operated with a magnetic flux distribution as shown in FIG. 7. In this method, microwaves generated by a magnetron 41 are transferred to a waveguide 4.
The inside of the quartz tube 449 reaction tank 47 is injected into the quartz tube 44 through the gas inlet 46, and the inside of the reaction tank 47 is evacuated in advance. Magnetic lines of force having a magnetic flux density cross-sectional distribution as shown in Fig. 7 are generated inside the quartz tube, and gas is turned into plasma by interaction with microwaves. This plasma reaches the surface of the substrate 49, active species in this plasma react with the surface of the substrate 49, and etching progresses. Even in this conventional method, μ
The value of is indeterminate, and therefore the translational energy of electrons has a probability of being extremely large, which not only has the disadvantage of damaging the semiconductor circuit elements being processed on the substrate.
In this conventional device, the magnetic flux density in most parts of the interior of the quartz tube is much higher than that under ECR conditions, and therefore, as will be revealed later, electron heating cannot be performed efficiently, and as a result, the etching rate decreases. The drawback was that it was extremely low.

【発明の目的】[Purpose of the invention]

この発明は上述のマイクロ波ECRプラズマの従来装置
の欠点を除去し、大口径で速度均一なプラズマ流を実現
し、損傷がなく、かつ反応速度も大きいエツチング装置
または薄膜成長装置を提供することを目的とする。
The present invention aims to eliminate the drawbacks of the conventional microwave ECR plasma apparatus described above, and to provide an etching apparatus or thin film growth apparatus that realizes a large-diameter, uniform-velocity plasma flow, is free from damage, and has a high reaction rate. purpose.

【発明の要点】 本発明は、マイクロ波を発生する手段と、このマイクロ
波を伝達する手段と、このマイクロ波伝達手段と結合さ
れて前記マイクロ波が導入されるとともにこのマイクロ
波との共鳴効果によりガスをプラズマ化して活性な原子
1分子またはイオンを生ずる磁力線を発生する手段を備
えかつ軸線が該磁力線発生手段が生ずる磁力線束の中心
軸と一敗する開口を前記マイクロ波伝達手段と対向する
側に有する金属容器と、この金属容器と前記開口を介し
て結合され該開口から前記磁力線束に沿って流出する前
記活性な原子1分子またはイオンにより表面に薄膜が生
成されまたはエツチングが施される基板が前記磁力線束
の中心軸と垂直に交差して配される反応槽とを備えた乾
式薄膜加工装置において、前記反応槽が、前記基板を取
り囲み該基板表面とほぼ垂直に交わる磁力線を前記磁力
線発生手段と協力して生ゼしめるソレノイドを備えると
ともに、前記反応槽内の前記開口位置と前記基板表面位
置との間および前記金属容器内に存在する磁力線の磁束
密度を前記マイクロ波と共鳴する磁束密度未満とするこ
とにより、前記の目的を達成しようとするものである。 以下、この根櫨につき詳細に説明する。 いま、マイクロ波の周波数がE C,R条件からはずれ
た場合の電子の運動を考えてみよう、静磁界Bおよび交
番電界Eが第3図に示される方向に加えられるものとす
る、この場合、運動方程式は父−−ωc9  ・・−・
−・・・・・・・−・・■E 9wz−sin   ω t + ω。  大   ・
−・−−−・■ここでωCは与えられた静磁界Bと共鳴
するマイクロ波の周波数、ωはこの静磁界中へ注入され
るマイクロ波の周波数である。上式を1−0で太−u 
x ” u”’  少−u、a u、。として解くと、
u 、m u 、、cosωc t −uyo sin
ωc1−・・−・・−・−・−・−■ u v  ” u x@sin  ωc  j’  +
 u yecOa  IJ c  を上式をさらにt−
0で1−Xo+Y−Toとして積ω。        
ω。             ωωCω。     
  ωCω2−ωc1 sina+ct   alnωt x (−−−−→  −−−・[相] ωCω 上式において主要項は最後の項だけであるからここで、
ωC/ω−1−δとおくと、上式から−・−・−・−・
[相] もし、ω夕ω、でδ<1とすると、上式は第2項を無視
して x 5in−(63+(13c) t  −・−=−4
xcos(ω+ωc) t  ”−’−・・−・・−[
相]となる、上式により記述される軌跡は高い方の周波
数(ω÷ω、)/4πで回転し、その半径が低い方の周
波数(ω−ωc)/4πで正弦波的に変化する円軌道で
ある。この円軌道の半径の最大値は ある。 他方、ω/ωc<<1とすると、0式よりωC求 qtl/m 沼□可ωt  ・・−−−・−・虐 ωωC また[相]式より ωC冨 qH/m 沼□sinω1 −・−・[有] ωC8 したがってこの場合には角周波数ωでX軸方向に主軸を
持つ楕円となる。短軸と長軸との比はω/ω。であり、
この楕円運動にサイクロトロン角周波数ω、を持つリプ
ルが重ね合わされる。これは磁束密度がECR条件より
十分大きい場合に相当し、このとき電子軌道半径は不定
とはならないが、値は小さい。 最後に、ωC/ωぐ1の場合には、0式よりω”(1−
−) ω3 ωωC また、0式より ω1(1−−”) ω8 ωωに の場合の主運動は低い周波数ω。の円運動であり、さら
に周波数ω。の楕円運動が重ね合わされω ω C ωCである。これは磁束密度がECR条件より十分小な
る場合に相当し、このときの回転半径は小さい、このよ
うにωがωGから大きくはずれると電子がマイクロ波を
吸収して回転エネルギを増す効果がいちじるしく制限さ
れる。 以上の議論により電子の運動半径を考察すると、電子が
有効に加熱されるためには、ωユω。すなわちマイクロ
波の周波数と磁束密度の大きさがECR条件:ω/ B
 −e / mをほぼ満たしていることが条件となるこ
とが分かる。こうして発生した電子は最大、μ(B□x
−Bo)の並進エネルギを持って基板に衝突する。ここ
でB、1.はプラズマ室の最大磁束密度、Boは基板表
面の磁束密度である。 この並進エネルギが加工速度を上げるに充分な大きさを
もちかつ損傷を生じない限度内におさまるためには、磁
束密度分布を第2図に示す形状、すなわち非対称ミラー
磁場とすることが有効である。 しかし、それでもなお、μが不定で、確率的に極めて大
きい値をとりうる、完全ECR条件を満たす磁束密度す
なわちマイクロ波の周波数2.45GII。 のとき875ガウスがプラズマ室内に存在するときには
、電子の並進エネルギも不定となり、高速電子がある確
率を持って基板に衝突することがさけられない、従って
このような現象をさけるためには、プラズマ室内のいか
なる場所においても磁束密度が完全ECR条件を満たさ
ないようにソレノイドの起磁力を制限しておけばよいこ
ととなる。
Summary of the Invention The present invention provides a means for generating microwaves, a means for transmitting the microwaves, and a means for introducing the microwaves by being coupled with the microwave transmitting means, and a resonance effect with the microwaves. means for generating magnetic lines of force that turn gas into plasma to produce one molecule of active atoms or ions, and an opening whose axis is aligned with the central axis of the flux of magnetic lines of force generated by the line of magnetic force generating means is opposite to the microwave transmitting means. A thin film is generated or etched on the surface by a metal container held on the side, and the active atom molecule or ion that is coupled to the metal container through the opening and flows out from the opening along the magnetic flux. In a dry thin film processing apparatus comprising a reaction tank in which a substrate is disposed to intersect perpendicularly to the central axis of the magnetic flux, the reaction tank surrounds the substrate and directs magnetic flux lines that intersect substantially perpendicularly to the surface of the substrate into the magnetic flux. A solenoid is provided that generates energy in cooperation with a generation means, and a magnetic flux that resonates with the microwave changes the magnetic flux density of the magnetic lines of force that exist between the opening position in the reaction tank and the substrate surface position and in the metal container. By setting the density to be less than that, the above object is attempted to be achieved. This Nezashi will be explained in detail below. Now, let's consider the movement of electrons when the microwave frequency deviates from the E C, R condition. Assume that a static magnetic field B and an alternating electric field E are applied in the directions shown in Figure 3. In this case, The equation of motion is father--ωc9...
−・・・・・・・−・・■E 9wz−sin ω t + ω. Big ·
-・---・■ Here, ωC is the frequency of the microwave that resonates with the given static magnetic field B, and ω is the frequency of the microwave injected into this static magnetic field. The above formula is 1-0, thick-u
x ” u”' 小-u, a u,. Solving as
u , mu , , cosωc t −uyo sin
ωc1−・・−・・−・−・−・−■ u v ” u x@sin ωc j' +
u yecOa IJ c further t-
0 and the product ω as 1-Xo+Y-To.
ω. ωωCω.
ωCω2−ωc1 sina+ct alnωt x (----→ ---・[phase] ωCω In the above equation, the main term is only the last term, so here,
If we set ωC/ω-1-δ, then from the above formula -・-・−・−・
[Phase] If δ<1 at ω and ω, then the above equation ignores the second term and becomes x 5in-(63+(13c) t -・-=-4
xcos(ω+ωc) t ”−'−・・−・・−[
The locus described by the above equation, which is [phase], rotates at the higher frequency (ω÷ω,)/4π, and its radius changes sinusoidally at the lower frequency (ω-ωc)/4π. It is a circular orbit. There is a maximum radius of this circular orbit. On the other hand, if ω/ωc<<1, then from the 0 formula, ωC qtl/m Swamp □ Possible ωt ・・−−・−・ωωC Also, from the [phase] formula, ωC qH/m Swamp □ sin ω1 −・− - [Yes] ωC8 Therefore, in this case, it becomes an ellipse with the angular frequency ω and the principal axis in the X-axis direction. The ratio of the short axis to the long axis is ω/ω. and
A ripple with a cyclotron angular frequency ω is superimposed on this elliptical motion. This corresponds to a case where the magnetic flux density is sufficiently larger than the ECR condition, and in this case, the electron orbit radius is not indefinite, but its value is small. Finally, in the case of ωC/ωg1, from equation 0, ω”(1−
-) ω3 ωωC Also, from equation 0, the main motion in the case of ω1(1--”) ω8 ωω is a circular motion with a low frequency ω, and furthermore, an elliptical motion with a frequency ω is superimposed, resulting in ω ω C ωC. This corresponds to a case where the magnetic flux density is sufficiently smaller than the ECR condition, and the radius of rotation in this case is small.If ω deviates significantly from ωG in this way, electrons absorb microwaves and have the effect of increasing rotational energy. Considering the radius of motion of electrons from the above discussion, in order for electrons to be effectively heated, ωYω. In other words, the frequency of the microwave and the size of the magnetic flux density are ECR conditions: ω/B
It can be seen that the condition is that -e/m is approximately satisfied. The maximum number of electrons generated in this way is μ(B□x
-Bo) collides with the substrate with a translational energy of -Bo). Here B, 1. is the maximum magnetic flux density of the plasma chamber, and Bo is the magnetic flux density of the substrate surface. In order for this translational energy to be large enough to increase the machining speed and within limits that do not cause damage, it is effective to make the magnetic flux density distribution into the shape shown in Figure 2, that is, an asymmetric mirror magnetic field. . However, the magnetic flux density, that is, the microwave frequency of 2.45 GII, satisfies the perfect ECR condition, where μ is undefined and can take an extremely large value probabilistically. When 875 Gauss exists in the plasma chamber, the translational energy of the electrons becomes indeterminate, and it is inevitable that high-speed electrons will collide with the substrate with a certain probability. Therefore, in order to avoid such a phenomenon, it is necessary to It is sufficient to limit the magnetomotive force of the solenoid so that the magnetic flux density does not satisfy the perfect ECR condition anywhere in the room.

【発明の実施例】[Embodiments of the invention]

第1図はこの発明に基づいて構成された乾式薄膜加工装
置の要部の実施例を示すものであって、第4図に示した
従来方法の構成に加えて基板72をとり壱き反応槽69
の外周側にソレノイド73を配し、このソレノイド73
の位置と従来の磁力線発生手段であるソレノイド66の
位置との間にある反応槽内に、プラズマの閉じ込め作用
を有するミラー磁場が形成されるようにする。この場合
、ソレノイド66の起磁力による金属容器63内の磁束
密度は、第2図に示すように、ECR条件には近いがE
CR条件を満たす磁束密度よりも小さくする。ソレノイ
ド73に励磁電流を供給して基板表面に磁力線を発生せ
しめ、この磁力線とソレノイド66による磁力線とのベ
クトル和が基板表面において垂直となるように前記励磁
電流を調整する。このときの基板表面の磁束密度は、磁
力線を基板に垂直に維持しながら、ソレノイド66.7
3のそれぞれの励磁電流の大きさ、金属容器63の開口
63aから基板表面までの距離、または基板72に対す
るソレノイド73の軸方向相対位置あるいはこれらの組
合わせを調整するとともに、金属容器63内の磁束密度
よりも適当に小とし、プラズマが適正なエネルギをもっ
て基板表面に入射されるようにする。
FIG. 1 shows an embodiment of the main parts of a dry thin film processing apparatus constructed based on the present invention, in which, in addition to the configuration of the conventional method shown in FIG. 69
A solenoid 73 is arranged on the outer circumferential side of the solenoid 73.
A mirror magnetic field having a plasma confinement effect is formed in the reaction tank between the position of the solenoid 66 and the position of the solenoid 66, which is a conventional magnetic line generating means. In this case, the magnetic flux density inside the metal container 63 due to the magnetomotive force of the solenoid 66 is close to the ECR condition, as shown in FIG.
Make the magnetic flux density smaller than the one that satisfies the CR condition. An excitation current is supplied to the solenoid 73 to generate magnetic lines of force on the substrate surface, and the excitation current is adjusted so that the vector sum of the magnetic lines of force and the lines of magnetic force generated by the solenoid 66 is perpendicular to the substrate surface. At this time, the magnetic flux density on the substrate surface is determined by the solenoid 66.7 while maintaining the magnetic field lines perpendicular to the substrate.
3, the distance from the opening 63a of the metal container 63 to the substrate surface, or the relative axial position of the solenoid 73 with respect to the substrate 72, or a combination thereof, and also adjust the magnetic flux within the metal container 63. The plasma density is set to be appropriately smaller than the density so that the plasma is incident on the substrate surface with appropriate energy.

【発明の効果】【Effect of the invention】

以上に述べたように、本発明によれば、従来のマイクロ
波ECRプラズマを用いた乾式薄膜加工装置に加えて反
応槽に新たにソレノイド73を配し、金属容器端部の開
口位置と基板表面位置との間に、プラズマ閉込め作用を
有するミラー磁場を形成させるとともに、基板位置、ソ
レノイド66.73の励磁電流、または基板とソレノイ
ド73との軸方向相対位置を調整して基板表面における
磁力線を基板と垂直にかつ適正な値をもって交差せしめ
、かつ、磁束密度がいかなる場所においてもECR条件
の磁束密度より小となるように設定したため、完全EC
R条件下で生じうる高エネルギ電子の発生を抑制するこ
とができ、この結果、磁束密度の縦方向成分の変化によ
る電子の縦方向シフトの速度が制御可能となり、かつ、
プラズマが適正な速度をもって基板表面に入射しうるた
め、基板の損傷がなく、加工速度の大きい薄膜加工装置
が可能となった。
As described above, according to the present invention, in addition to the conventional dry thin film processing apparatus using microwave ECR plasma, a solenoid 73 is newly arranged in the reaction tank, and the opening position of the end of the metal container and the substrate surface are A mirror magnetic field having a plasma confinement effect is formed between the substrate position and the magnetic field lines on the substrate surface by adjusting the substrate position, the excitation current of the solenoids 66 and 73, or the relative axial position of the substrate and the solenoid 73. It intersects the board perpendicularly and at an appropriate value, and the magnetic flux density is set to be smaller than the magnetic flux density of the ECR condition at any location, so complete EC is achieved.
The generation of high-energy electrons that can occur under R conditions can be suppressed, and as a result, the speed of longitudinal shift of electrons due to changes in the longitudinal component of magnetic flux density can be controlled, and
Since the plasma can be incident on the substrate surface at an appropriate speed, a thin film processing device that does not damage the substrate and has a high processing speed has become possible.

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

第1図は本発明に基づいて構成された乾式薄膜加工装置
の要部の実施例を示す断面説明図、第2図は第1図の装
置における各部の磁束密度分布を示す説明図、第3図は
本発明の理論的裏付けを行う際に設定した、ECRプラ
ズマ発生のための磁界と電界とのそれぞれの方向を定義
する図、第4−図は従来の乾式薄膜加工装置の構成例を
示す要部断面図、第5図は第4図の装置における各部の
磁束密度分布を示す説明図、第6図は従来の乾式薄膜加
工装置の別の構成例を示す要部断面図、第7図は第6図
の装置における各部の磁束密度分布を示す説明図である
。 1.42.43.61  :導波管、3.63:金属容
器、3a。 63a;開口、6.45.66 :ソレノイド、9.4
7.69 +反応槽、11.49.72 : M板、7
3:ソレノイド。 マイクロシ比− 第1図 第2図 ↓ 真空系 第4図 第5図 責空爪 第6図 第7図
1 is an explanatory cross-sectional view showing an embodiment of the main parts of a dry thin film processing apparatus constructed based on the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing the magnetic flux density distribution of each part of the apparatus of FIG. 1, and FIG. The figure is a diagram defining the respective directions of the magnetic field and electric field for ECR plasma generation, which was set when theoretically supporting the present invention, and Figure 4 shows an example of the configuration of a conventional dry thin film processing apparatus. 5 is an explanatory diagram showing the magnetic flux density distribution of each part in the apparatus shown in FIG. 4; FIG. 6 is a sectional view of the main part showing another example of the configuration of the conventional dry thin film processing apparatus; FIG. 7 is an explanatory diagram showing the magnetic flux density distribution of each part in the device of FIG. 6. FIG. 1.42.43.61: Waveguide, 3.63: Metal container, 3a. 63a; opening, 6.45.66: solenoid, 9.4
7.69 + reaction tank, 11.49.72: M plate, 7
3: Solenoid. Microsimetry ratio - Fig. 1 Fig. 2 ↓ Vacuum system Fig. 4 Fig. 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)マイクロ波を発生する手段と、このマイクロ波を伝
達する手段と、このマイクロ波伝達手段と結合されて前
記マイクロ波が導入されるとともにこのマイクロ波との
共鳴効果によりガスをプラズマ化して活性な原子、分子
またはイオンを生ずる磁力線を発生する手段を備えかつ
軸線が該磁力線発生手段が生ずる磁力線束の中心軸と一
致する開口を前記マイクロ波伝達手段と対向する側に有
する金属容器と、この金属容器と前記開口を介して結合
され該開口から前記磁力線束に沿って流出する前記活性
な原子、分子またはイオンにより表面に薄膜が生成され
またはエッチングが施される基板が前記磁力線束の中心
軸と垂直に交差して配される反応槽とを備えた乾式薄膜
加工装置において、前記反応槽が、前記基板を取り囲み
該基板表面とほぼ垂直に交わる磁力線を前記磁力線発生
手段と協力して生ぜしめるソレノイドを備えるとともに
、前記反応槽内の前記開口位置と前記基板表面位置との
間および前記金属容器内に存在する磁力線の磁束密度を
前記マイクロ波と共鳴する磁束密度未満としたことを特
徴とする乾式薄膜加工装置。 2)特許請求の範囲第1項記載の装置において、基板表
面と垂直に交わりかつマイクロ波と共鳴する磁束密度未
満の磁束密度を有する磁力線が、前記基板を取り囲んで
反応槽に配されたソレノイドに供給される励磁電流と、
ガスをプラズマ化する磁力線を発生する磁力線発生手段
に供給される電力と、前記基板の前記金属容器開口から
の距離と、前記基板と該基板を取り囲んで反応槽に配さ
れた前記ソレノイドとの軸方向相対位置とのうち、少な
くともつずれか1つを変化させることにより生ぜしめら
れることを特徴とする乾式薄膜加工装置。
[Scope of Claims] 1) A means for generating microwaves, a means for transmitting the microwaves, and a means for transmitting the microwaves, which is coupled to the microwave transmitting means to introduce the microwaves, and has a resonance effect with the microwaves. A means for generating magnetic lines of force for generating active atoms, molecules or ions by turning gas into plasma is provided, and an opening whose axis coincides with the central axis of the flux of magnetic lines of force generated by the means for generating lines of magnetic force is provided on the side opposite to the microwave transmitting means. a metal container having a metal container, and a substrate on which a thin film is generated or etched by the active atoms, molecules or ions that are coupled to the metal container through the opening and flow out from the opening along the magnetic flux. In a dry thin film processing apparatus comprising a reaction tank disposed perpendicularly intersecting the central axis of the magnetic flux, the reaction tank surrounds the substrate and generates magnetic flux lines that intersect substantially perpendicularly with the surface of the substrate. and a solenoid that generates the magnetic flux density between the opening position in the reaction tank and the substrate surface position and in the metal container so that the magnetic flux density is lower than the magnetic flux density that resonates with the microwave. This dry thin film processing equipment is characterized by: 2) In the apparatus according to claim 1, magnetic lines of force that intersect perpendicularly to the surface of the substrate and have a magnetic flux density lower than the magnetic flux density that resonates with microwaves are connected to a solenoid surrounding the substrate and disposed in the reaction tank. Excitation current supplied;
The electric power supplied to the magnetic field line generating means that generates the magnetic field lines that turn gas into plasma, the distance of the substrate from the opening of the metal container, and the axis between the substrate and the solenoid surrounding the substrate and arranged in the reaction tank. 1. A dry thin film processing apparatus characterized in that the processing is performed by changing at least one of the direction and relative position.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01184827A (en) * 1988-01-13 1989-07-24 Hitachi Ltd Method and device for microwave plasma processing
JPH0222486A (en) * 1988-07-12 1990-01-25 Anelva Corp Microwave plasma treating equipment

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