JPH09167698A - Manufacturing device of semiconductor and tft-lcd - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体及びTFT
−LCDの製造装置に係る。より詳細には、平行平板型
の電極間に生起されたプラズマ中の反応副生成物ガス量
を低減可能な半導体及びTFT−LCDの製造装置に関
する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor and a TFT.
-Relating to LCD manufacturing equipment. More specifically, the present invention relates to a semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus capable of reducing the amount of reaction by-product gas in plasma generated between parallel plate electrodes.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、DRAMやMPUなどのULSI
のチップサイズの大型化に伴い、その基体として用いら
れるシリコン基板も大ロ径化する傾向にある。その際、
ウエハ面内の膜厚あるいは膜質の均一性を確保する目的
から、プラズマを用いて、基体上に成膜又は基体上をエ
ッチングする半導体及びTFT−LCDの製造装置は、
従来多用されたバッチ式から枚葉式へと移行しつつあ
る。同時に、製品の低コスト化を図る目的から、スルー
プットのさらなる向上が望まれており、例えば、最低で
も1時間あたり60枚程度のウエハ処理を実現する必要
がある。具体的には、60枚/時間でウエハに膜厚が1
μmの薄膜を形成する工程が必要とした場合、ウエハの
搬入搬出及び条件設定に30秒かかるとすると、成膜に
使用できる時間は30秒となる。その結果、毎分2μm
の成膜速度が可能なプロセスを構築しなければならな
い。2. Description of the Related Art Recently, ULSI such as DRAM and MPU
With the increase in the chip size, the silicon substrate used as the substrate tends to have a large diameter. that time,
For the purpose of ensuring the uniformity of the film thickness or film quality on the wafer surface, a semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus for forming a film on a substrate or etching the substrate using plasma is
The batch type, which has been frequently used, is shifting to the single-wafer type. At the same time, for the purpose of reducing the cost of the product, further improvement in throughput is desired, and for example, it is necessary to realize at least about 60 wafers per hour. Specifically, the film thickness is 1 on the wafer at 60 wafers / hour.
If it takes 30 seconds to carry in and out the wafer and set the conditions when the step of forming a thin film of μm is required, the time that can be used for film formation is 30 seconds. As a result, 2 μm per minute
We must build a process that enables the film formation speed.
【0003】しかしながら、このような超高速プロセス
を実現した場合、従来の半導体及びTFT−LCDの製
造装置では、電極間に生起されたプラズマは、多量の原
料ガス中に反応副生成物ガスが大量に発生するという問
題がある。However, when such an ultra-high-speed process is realized, in the conventional semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus, the plasma generated between the electrodes contains a large amount of reaction by-product gas in a large amount of raw material gas. There is a problem that occurs.
【0004】以下では、これらのガスが発生するメカニ
ズムについて説明する。例えば、シランガス(Si
H4)を用いてシリコン(Si)膜を形成する場合を考
える。SiH4からSiを成膜するプロセスは次式で表
すことができる。The mechanism by which these gases are generated will be described below. For example, silane gas (Si
Consider the case of forming a silicon (Si) film using H 4 ). The process of forming Si from SiH 4 can be expressed by the following equation.
【0005】SiH4=Si+2H2 すなわち、シリコン(Si)を1個成膜するごとに水素
(H2)が2個発生することになる。Si結晶の密度は
5×1022cm-3であるから、毎分2μmの速度で成膜
するということは1×1019cm-2min-1のSiが必
要になる。従って、同時に発生するH2は2×1019c
m-2min-1となる。例えば、基体として直径が300
mm,500mmのシリコン基板を用いた場合、発生す
るH2はそれぞれ526cc/min,1461cc/
minとなり、大量の反応副生成物がガスとして発生す
ることが分かる。SiH 4 = Si + 2H 2, that is, two hydrogen (H 2 ) are generated every time one silicon (Si) film is formed. Since the density of Si crystal is 5 × 10 22 cm −3 , 1 × 10 19 cm −2 min −1 of Si is required to form a film at a rate of 2 μm / min. Therefore, H 2 generated at the same time is 2 × 10 19 c
It becomes m -2 min -1 . For example, the substrate has a diameter of 300
When a silicon substrate of mm and 500 mm is used, H 2 generated is 526 cc / min and 1461 cc / min, respectively.
It becomes min, and it can be seen that a large amount of reaction by-products are generated as a gas.
【0006】この反応副生成物ガスは、目的とする反応
(この場合は成膜)には関係ないばかりでなく、チャン
バ内壁に付着してプラズマ状態を変化させたり、さらに
はパーティクルや不純物となってプロセスに悪影響を及
ぼすため、速やかにウエハ面上から取り除く必要があ
る。同時に、成膜あるいはエッチングが行われるウエハ
面内の均一性を確保するために、ウエハ面上から均等に
反応副生成物ガスを取り除く必要もある。This reaction by-product gas is not related to the desired reaction (film formation in this case), but also adheres to the inner wall of the chamber to change the plasma state, and further becomes particles and impurities. As it adversely affects the process, it is necessary to remove it from the wafer surface promptly. At the same time, it is also necessary to uniformly remove the reaction by-product gas from the wafer surface in order to ensure uniformity within the wafer surface where film formation or etching is performed.
【0007】さらに原料として供給するSiH4の必要
最低量が、実際に堆積膜となる量の20倍程度と仮定す
ると、300mmウエハの場合は5260cc/mi
n,500mmウエハの場合は14610cc/min
となる。すなわち、これだけの大流量ガスを排気する手
段が必要となる。Further, assuming that the required minimum amount of SiH 4 supplied as a raw material is about 20 times the actual amount of a deposited film, in the case of a 300 mm wafer, it is 5260 cc / mi.
14610 cc / min for n and 500 mm wafers
Becomes That is, a means for exhausting such a large flow rate gas is required.
【0008】以下では、現在、成膜又はエッチングなど
のプロセスで用いられているプラズマプロセスチャンバ
について考察する。In the following, a plasma process chamber currently used in processes such as film formation or etching will be considered.
【0009】好適なプラズマ源としては、ECR,IC
P,ヘリコンなどが挙げられ、様々なプロセスで用いら
れている。これらのプラズマ源の特微は、高密度のプラ
ズマをウエハから離れた空間で生成し、プラズマを長い
距離拡散させることでウエハ面内均一性を実現する方式
である。Suitable plasma sources include ECR, IC
P, helicon, etc. are used in various processes. A feature of these plasma sources is a method of generating high-density plasma in a space apart from the wafer and diffusing the plasma for a long distance to achieve uniformity within the wafer surface.
【0010】しかしながら、これらの方式では、プロセ
スチャンバの内容積が大きくなってしまい、反応副生成
物ガスがチャンバ内部に拡散してしまうため、反応副生
成物ガスを速やかに排気することが難しく、チャンバ内
に留まってしまうという問題点がある。その結果、反応
副生成物ガスはチャンバ内壁に付着してプラズマに影響
を及ぼしたり、あるいはパーティクルとなってプロセス
自体に悪影響を及ぼしてしまう。こうした形状はガラス
基板上にアモルファスSi、ポリSiを堆積してTFT
とするTFT−LCD製造においても同様である。TF
T−LCDでは、現在55×65cm2の基板が使われ
ているが、次世代では100×100cm2基板の導入
が予定されている。However, in these methods, the inner volume of the process chamber becomes large and the reaction by-product gas diffuses into the chamber, which makes it difficult to quickly exhaust the reaction by-product gas. There is a problem that it stays in the chamber. As a result, the reaction by-product gas adheres to the inner wall of the chamber and affects the plasma, or becomes particles and adversely affects the process itself. Such a shape can be obtained by depositing amorphous Si and poly Si on a glass substrate
The same applies to TFT-LCD manufacturing. TF
A substrate of 55 × 65 cm 2 is currently used in the T-LCD, but a 100 × 100 cm 2 substrate is planned to be introduced in the next generation.
【0011】一方、上述したプラズマ源に比べて、小さ
なプラズマ領域を利用するプラズマ生成方法としては、
例えば、平行平板電極型が挙げられる。On the other hand, as a plasma generation method utilizing a smaller plasma region than the above-mentioned plasma source,
For example, a parallel plate electrode type may be mentioned.
【0012】しかしながら、基体として大口径のシリコ
ン基板又はガラス基板などを用いる場合、対向する電極
の面積が大きくなってしまうため、チャンバ壁の影響は
殆ど現れず、プラズマ電位が高くなってしまい、シリコ
ン基板やガラス基板、及び電極にダメージを与えたり、
チャンバ内壁をスパッタしてしまい金属汚染が発生する
という問題点がある。However, when a large-diameter silicon substrate or glass substrate is used as the substrate, the area of the electrodes facing each other becomes large, so that the influence of the chamber wall hardly appears, and the plasma potential becomes high, and the silicon potential is increased. Damage the substrate, glass substrate, and electrodes,
There is a problem that metal contamination occurs due to sputtering of the chamber inner wall.
【0013】また、大面積の平行平板電極型の場合、基
板の中心部と周辺部においてプロセスガスや反応副生成
物ガスの密度が異なってしまうため、成膜あるいはエッ
チングの面内均一性が劣化するという問題点もある。Further, in the case of a large-area parallel plate electrode type, since the density of the process gas and the reaction by-product gas is different between the central part and the peripheral part of the substrate, the in-plane uniformity of film formation or etching is deteriorated. There is also the problem of doing.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極間に生
起されたプラズマ中の反応副生成物ガスを速やかに除去
でき、かつ、チャンバ内壁からの反応副生成物ガスの取
り込みが少ない半導体及びTFT−LCDの製造装置を
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a reaction by-product gas in plasma generated between electrodes can be quickly removed, and a reaction by-product gas taken in from an inner wall of a chamber is small. An object of the present invention is to provide a TFT-LCD manufacturing apparatus.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体及びTF
T−LCDの製造装置は、プラズマを用いて、基体上に
成膜又は基体上をエッチングする半導体及びTFT−L
CDの製造装置において、プラズマ励起機能を有する電
極Iと基板保持機能を有する電極IIとの間隔Dが、プ
ラズマが生起可能な最小値以上、30mm以下であり、
かつ、前記電極Iと前記電極IIの配置が平行平板型で
あることを特徴とする。Means for Solving the Problems Semiconductor and TF of the present invention
A manufacturing apparatus of a T-LCD includes a semiconductor and a TFT-L for forming a film on a substrate or etching the substrate using plasma.
In a CD manufacturing apparatus, a distance D between an electrode I having a plasma excitation function and an electrode II having a substrate holding function is at least a minimum value at which plasma can occur and 30 mm or less,
Further, the arrangement of the electrodes I and II is a parallel plate type.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下では、本発明に係る各請求項
の作用に関して説明する。請求項1に係る発明では、プ
ラズマ励起機能を有する電極Iと基板保持機能を有する
電極IIとの間隔Dが、プラズマが生起可能な最小値以
上、30mm以下であり、かつ、前記電極Iと前記電極
IIの配置が平行平板型であるため、電極間に生起され
たプラズマ中に存在する反応副生成物ガスを、現在一般
的に使われている電極間隔(50mm以上)の場合と比
較して10%以上低減することができる。また、請求項
2に係る発明では、前記Dの上限を20mm以下とする
ことで、前記反応副生成物ガスを50%以上低減するこ
とができる。さらに、請求項3に係る発明では、前記D
の上限を15mm以下とすることで、前記反応副生成物
ガスを90%以上低減することができる。この反応副生
成物ガスの低減により、良好な特性および形状を有する
半導体及びTFT−LCDを形成することが可能な製造
装置が得られる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The operation of each claim according to the present invention will be described below. In the invention according to claim 1, the distance D between the electrode I having a plasma excitation function and the electrode II having a substrate holding function is not less than the minimum value at which plasma can occur and not more than 30 mm, and the electrode I and the electrode I Since the arrangement of the electrodes II is a parallel plate type, the reaction by-product gas existing in the plasma generated between the electrodes is compared with the case where the electrode spacing (50 mm or more) which is commonly used at present is used. It can be reduced by 10% or more. Further, in the invention according to claim 2, by setting the upper limit of D to be 20 mm or less, the reaction by-product gas can be reduced by 50% or more. Further, in the invention according to claim 3, the D
By setting the upper limit of 15 mm or less, the reaction by-product gas can be reduced by 90% or more. By reducing the reaction by-product gas, a manufacturing apparatus capable of forming a semiconductor and a TFT-LCD having good characteristics and shapes can be obtained.
【0017】請求項4に係る発明では、前記電極I又は
/及び前記電極IIは、独立して電力、周波数、又は周
波数と電力を制御できる機構Aに接続してあるため、2
つの電極を個別に制御することができる。何れか一方の
電極のみ制御する場合に加えて、両電極とも同時に制御
しても構わない。In the invention according to claim 4, since the electrode I or / and the electrode II are independently connected to the power, the frequency, or the mechanism A capable of controlling the frequency and the power, 2
The two electrodes can be controlled individually. In addition to controlling only one of the electrodes, both electrodes may be controlled simultaneously.
【0018】請求項5に係る発明では、前記機構Aは、
交流又は/及び直流の電源としたため、電極に接続して
プラズマ制御する電源としては、何れか一方の電極に交
流電源や直流電源を単独又は両方接続しても良いし、両
方の電極に電源を同時に用いても構わない。In the invention according to claim 5, the mechanism A is
Since an AC or / and DC power supply is used, as a power supply for controlling plasma by connecting to the electrodes, either one or both of the AC power supply and the DC power supply may be connected, or both of the electrodes may be connected to the power supply. They may be used at the same time.
【0019】請求項6に係る発明では、前記電極Iと前
記電極IIの間の空間に、反応副生成ガスを排気する手
段αを有するため、電極間に生起されたプラズマ中の反
応副生成ガスを、電極面内において均一に除去すること
ができる。その結果、面内分布の小さな成膜およびエッ
チングが可能となる。特に、請求項7に係る発明では、
前記手段αが前記電極Iに設けてあるため、その除去効
果を高くすることができる。In the invention according to claim 6, since the means α for exhausting the reaction byproduct gas is provided in the space between the electrode I and the electrode II, the reaction byproduct gas in the plasma generated between the electrodes is formed. Can be uniformly removed within the electrode surface. As a result, film formation and etching with a small in-plane distribution are possible. Particularly, in the invention according to claim 7,
Since the means α is provided on the electrode I, its removal effect can be enhanced.
【0020】請求項8に係る発明では、前記電極Iと前
記電極IIの間の空間に、プロセスガスを導入する手段
βを有するため、電極間に生起されたプラズマ中に原料
ガスを、電極面内において均一に供給することができ
る。その結果、プラズマ密度の空間分布を小さくするこ
とが可能となる。特に、請求項9に係る発明では、前記
手段βが前記電極Iに設けてあるため、その分布をより
小さくすることができる。In the invention according to claim 8, since the means β for introducing the process gas is provided in the space between the electrode I and the electrode II, the source gas is introduced into the plasma generated between the electrodes, It can be evenly supplied inside. As a result, the spatial distribution of plasma density can be reduced. Particularly, in the invention according to claim 9, since the means β is provided in the electrode I, its distribution can be made smaller.
【0021】請求項10に係る発明では、前記電極Iと
前記電極IIの間の空間に、両電極と平行な水平磁揚を
導入する手段γを有するため、電極間に発生したプラズ
マ電位を低く抑えることができる。その結果、基体及び
電極がプラズマから受けるダメージを低減でき、並びに
チャンバ内壁がスパッタされて金属汚染を引き起こす問
題を回避することが可能となる。According to the tenth aspect of the invention, the space between the electrode I and the electrode II has means γ for introducing horizontal magnetic excitation parallel to both electrodes, so that the plasma potential generated between the electrodes can be lowered. Can be suppressed. As a result, it is possible to reduce the damage to the substrate and the electrode from the plasma, and to avoid the problem that the inner wall of the chamber is sputtered and causes metal contamination.
【0022】請求項11に係る発明では、前記手段γ
が、両電極の周囲に配置した複数の磁石であるため、前
記水平磁揚を形成する際に、その方向、強さ、及び分布
を制御することができる。また、その設定を変更した
り、メンテナスする場合の柔軟性を併せもつことが可能
となる。In the invention according to claim 11, the means γ
However, since it is a plurality of magnets arranged around both electrodes, it is possible to control the direction, strength, and distribution when forming the horizontal magnetic levitation. In addition, it is possible to have flexibility in changing the settings and maintaining the settings.
【0023】請求項12に係る発明では、前記磁石が電
磁石であるため、電磁石に流れる電流を制御することに
より、磁場の方向及び強さを制御することができる。電
磁石を使用した場合は、機械的に回転させる機構を備え
る必要がないため、機械的な故障、及び回転に伴う振動
を回避することが可能となる。In the invention according to claim 12, since the magnet is an electromagnet, the direction and strength of the magnetic field can be controlled by controlling the current flowing through the electromagnet. When an electromagnet is used, it is not necessary to provide a mechanism for mechanically rotating it, so it is possible to avoid mechanical failure and vibration associated with rotation.
【0024】請求項13に係る発明では、前記磁石が永
久磁石であるため、電磁石に比べて小型の設備で良い。
特に、電磁石の場合にいる磁石の冷却機構を備える必要
がないため、省エネルギー型のシステムを構築すること
ができる。In the thirteenth aspect of the present invention, since the magnet is a permanent magnet, the equipment may be smaller than the electromagnet.
In particular, since it is not necessary to provide a magnet cooling mechanism that is used in the case of an electromagnet, it is possible to build an energy-saving system.
【0025】請求項14に係る発明では、前記手段γ
は、発生した水平磁場を電極と平行な位置関係に保持し
たまま、回転させることが可能な機構Bを有するため、
電極間に導入した水平磁場の方向を回転させることがで
きる。その結果、E×Bドリフトによってプラズマが片
側に偏る現象を回避し、電極間に均一なプラズマを形成
することができる。また、プラズマ電位及び基体表面電
位も均一化する。したがって、基体全面に渡って均一な
プロセスが実現できる。In the invention according to claim 14, the means γ
Has a mechanism B capable of rotating while maintaining the generated horizontal magnetic field in a positional relationship parallel to the electrodes,
The direction of the horizontal magnetic field introduced between the electrodes can be rotated. As a result, the phenomenon that the plasma is biased to one side due to the E × B drift can be avoided, and uniform plasma can be formed between the electrodes. Also, the plasma potential and the substrate surface potential are made uniform. Therefore, a uniform process can be realized over the entire surface of the substrate.
【0026】請求項15に係る発明では、前記機構B
は、前記磁石として電磁石を用いる場合、各電磁石に流
れる電流の振幅及び位相制御機構であるため、各電磁石
に流れる電流を制御することにより、順次磁場の方向を
変化させることができるため、見掛け上磁場を回転させ
ることができる。その結果、電極間に均一なプラズマを
得ることが可能になる。In the invention according to claim 15, the mechanism B is
When an electromagnet is used as the magnet, since it is a mechanism for controlling the amplitude and phase of the current flowing through each electromagnet, the direction of the magnetic field can be sequentially changed by controlling the current flowing through each electromagnet. The magnetic field can be rotated. As a result, uniform plasma can be obtained between the electrodes.
【0027】請求項16に係る発明では、前記電磁石は
コイルからなり、前記コイルを複数個組み合わせて、さ
らに各コイルに流れる電流を制御することにより、回転
水平磁場を形成するため、電磁石を物理的に回転させる
ことなく、均一な密度、プラズマ電位及び電極電位を実
現することが可能となる。In the sixteenth aspect of the present invention, the electromagnet comprises a coil, and a plurality of the coils are combined to control a current flowing through each coil to form a rotating horizontal magnetic field. It is possible to realize a uniform density, plasma potential, and electrode potential without rotating the same.
【0028】請求項17に係る発明では、前記コイルが
矩形状であるため、電磁石を物理的に回転させることな
く、均一な密度、プラズマ電位及び電極電位を実現で
き、また、コイルの巻き方を工夫することにより磁場の
方向に垂直な方向に水平強度をもたせることも可能とな
る。In the seventeenth aspect of the present invention, since the coil is rectangular, uniform density, plasma potential and electrode potential can be realized without physically rotating the electromagnet, and the winding method of the coil can be changed. By devising it, it is possible to have horizontal strength in the direction perpendicular to the direction of the magnetic field.
【0029】請求項18に係る発明では、前記機構B
は、前記磁石として永久磁石を用いる場合、各永久磁石
を両電極の回りで回転させる機構であるため、電極間に
導入した水平磁場の方向を回転させることができる。そ
の結果、E×Bドリフトによってプラズマが片側に偏る
現象を回避し、電極間に均一なプラズマを形成すること
ができる。したがって、基体全面に渡って均一なプロセ
スが実現できる。In the invention according to claim 18, the mechanism B is
When a permanent magnet is used as the magnet, since it is a mechanism for rotating each permanent magnet around both electrodes, the direction of the horizontal magnetic field introduced between the electrodes can be rotated. As a result, the phenomenon that the plasma is biased to one side due to the E × B drift can be avoided, and uniform plasma can be formed between the electrodes. Therefore, a uniform process can be realized over the entire surface of the substrate.
【0030】請求項19に係る発明では、前記永久磁石
は、直方体であり、かつ、異なった方向に励磁してある
ため、この永久磁石を複数個配置することにより、磁場
の方向に垂直な方向に水平磁場強度を分布させ、均一な
密度、プラズマ電位及び電極電位を実現することが可能
となる。In the nineteenth aspect of the present invention, the permanent magnet is a rectangular parallelepiped and is excited in different directions. Therefore, by disposing a plurality of the permanent magnets, a direction perpendicular to the magnetic field direction can be obtained. It is possible to distribute the horizontal magnetic field strength to realize uniform density, plasma potential and electrode potential.
【0031】請求項20に係る発明では、前記永久磁石
は、円筒形であり、かつ、半径方向に励磁してあるた
め、その磁化強度の異なる複数個の永久磁石を複数個周
辺に配置することにより、磁場の方向に垂直な方向に水
平磁場強度を分布させ、均一な密度、プラズマ電位及び
電極電位を実現することが可能となる。In the invention according to claim 20, since the permanent magnet is cylindrical and is excited in the radial direction, a plurality of permanent magnets having different magnetization intensities should be arranged in the periphery. As a result, it becomes possible to distribute the horizontal magnetic field strength in the direction perpendicular to the direction of the magnetic field and realize a uniform density, plasma potential and electrode potential.
【0032】請求項21に係る発明では、前記永久磁石
は、前記半導体及びTFT−LCDの製造装置のチャン
バ外周部に配置されたリング状であるため、毎分数十回
転で円周方向に回転できるため、より一層の均一効果が
可能となる。According to the twenty-first aspect of the invention, since the permanent magnet has a ring shape arranged on the outer peripheral portion of the chamber of the semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus, it rotates in the circumferential direction at several tens of revolutions per minute. Therefore, a more uniform effect can be achieved.
【0033】請求項22に係る発明では、前記両電極の
周囲に配置した永久磁石のうち、ある1つ永久磁石aを
0度に配置された磁石と定義したとき、前記永久磁石a
及び前記永久磁石aと180度ずれて対向した位置にあ
る永久磁石dの磁化してある方向が、平行平板電極の中
心を通る1つの方向に向かっている場合、前記永久磁石
aから時計回り又は反時計回りに90度だけずれて配置
された永久磁石b及び永久磁石cの磁化してある方向
が、前記永久磁石a及び前記永久磁石dと逆向きであ
り、かつ、前記永久磁石aと前記永久磁石b又は前記永
久磁石bと前記永久磁石dの間に配置される各永久磁石
Lの磁化してある方向は、順次右周りにずれるように配
置され、前記永久磁石aと前記永久磁石c又は前記永久
磁石cと前記永久磁石dの間に配置される各永久磁石R
の磁化してある方向は、順次左周りにずれるように配置
してあるため、水平磁場強度を磁場の方向の垂直方向に
分布させることができ、E×Bのドリフトを押さえプラ
ズマの均一化が可能となる。In the twenty-second aspect of the present invention, among the permanent magnets arranged around the both electrodes, when one permanent magnet a is defined as a magnet arranged at 0 degrees, the permanent magnet a is
And when the magnetized direction of the permanent magnet d at a position opposite to the permanent magnet a by 180 degrees is toward one direction passing through the center of the parallel plate electrodes, the clockwise direction from the permanent magnet a or The magnetized directions of the permanent magnets b and c arranged counterclockwise by 90 degrees are opposite to those of the permanent magnets a and d, and the permanent magnets a and The magnetized directions of the permanent magnets b or the permanent magnets L disposed between the permanent magnets b and the permanent magnets d are sequentially shifted clockwise, and the permanent magnet a and the permanent magnet c are arranged. Alternatively, each permanent magnet R arranged between the permanent magnet c and the permanent magnet d.
Since the magnetized directions of are sequentially shifted to the left, the horizontal magnetic field strength can be distributed in the vertical direction of the magnetic field direction, and the E × B drift can be suppressed to make the plasma uniform. It will be possible.
【0034】以下、図面を参照して本発明の実施態様例
を説明する。 (プラズマ)本発明に係るプラズマとは、減圧化された
チャンバ内に設置された平行平板型の電極間に適当なガ
スを導入し、かつ、少なくとも一方の電極に電力を印加
することにより、前記ガスを構成する分子もしくは原子
を励起状態としたものを指す。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Plasma) The plasma according to the present invention means that a suitable gas is introduced between parallel plate type electrodes installed in a depressurized chamber, and electric power is applied to at least one of the electrodes. It refers to molecules or atoms that make up gas in an excited state.
【0035】この励起された分子もしくは原子のイオン
化された集団である「プラズマ」は、前記ガスの種類を
によって、基体上に成膜又は基体上をエッチングするこ
とができる。The "plasma", which is an ionized population of excited molecules or atoms, can be deposited on the substrate or etched on the substrate depending on the kind of the gas.
【0036】スパッタ法による成膜とは、例えば、形成
する膜材料からなるターゲットがプラズマ側に配置さ
れ、プラズマ励起機能を有する電極Iと、基板保持機能
を有する電極IIとの間に、不活性ガスであるAr,K
r,Xe等のガスを導入し、電極Iに直流あるいは高周
波電源から電力を印加することで、前記ガスをイオン化
し、そのイオンをターゲットに照射することにより、基
体上への膜を形成する方法である。一方、スパッタ法に
よるエッチングは、上記成膜では電極IIに配置した基
体を電極Iに設け、不活性ガスの代わりに反応性ガス
(例えば、H2ガスとCF4ガスの混合ガス)を導入する
ことで行われる。また、CVD法による成膜とは、形成
する膜の母材として、スパッタ法がターゲット(固体)
を用いるのに対して、ガスを利用する点が大きな違いで
ある。The film formation by the sputtering method means that, for example, a target made of a film material to be formed is arranged on the plasma side, and an inert gas is formed between an electrode I having a plasma excitation function and an electrode II having a substrate holding function. Ar and K which are gases
A method of forming a film on a substrate by introducing a gas such as r or Xe and applying a power from a direct-current or high-frequency power source to the electrode I to ionize the gas and irradiate the target with the ions. Is. On the other hand, in the case of etching by the sputtering method, in the above film formation, the substrate placed on the electrode II is provided on the electrode I, and a reactive gas (for example, a mixed gas of H 2 gas and CF 4 gas) is introduced instead of the inert gas. It is done by that. Further, the film formation by the CVD method means that the sputtering method is a target (solid) as a base material of the film to be formed.
The major difference is that gas is used, as compared with
【0037】しかしながら、上述した成膜およびエッチ
ングは、プラズマが関与して初めて行うことのできるプ
ロセスである。本発明者は、プラズマ中に存在する反応
副生成物ガスが、成膜およびエッチングする際に悪影響
を与えること見出し、その回避方法を検討した結果、本
発明を考案するに至った。However, the above-mentioned film formation and etching are processes that can be performed only when plasma is involved. The present inventor has found that the reaction by-product gas present in plasma has an adverse effect on film formation and etching, and as a result of studying a method for avoiding it, the present invention has been devised.
【0038】すなわち、本発明では、成膜およびエッチ
ングする際に悪影響を与える反応副生成物ガスを、プラ
ズマ中から低減するため、電極間隔を狭め、プロセスガ
スの排気及び導入の手段、並びに、水平磁場を導入する
手段、などを工夫した。その結果、大面積な基体(例え
ば、直径が8インチ以上のウエハ)に対しても、高速度
で良質な成膜およびエッチングが可能となった。That is, in the present invention, in order to reduce the reaction by-product gas, which adversely affects film formation and etching, from the plasma, the electrode interval is narrowed, the means for exhausting and introducing the process gas, and the horizontal direction. We devised a means to introduce a magnetic field. As a result, high-quality film formation and etching can be performed at high speed even on a large-area substrate (for example, a wafer having a diameter of 8 inches or more).
【0039】(基体)本発明に係る基体の電気的性質
は、導電性でも絶縁性でもよい。導電性の基体として
は、例えば、Si及びGaAs等からなるウエハ、Al
やステンレスに代表される各種金属及びその合金等から
なる基板が挙げられる。絶縁性の基体としては、例え
ば、ガラス及びセラミックス等からなる基板、前記導電
性の基体上に絶縁性コーティングがされた基板が挙げら
れる。中でもSi及びGaAs等からなるウエハは、半
導体素子を形成する基体として好適に用いられる。ま
た、上述した各種基体の上に、前もって何らかの膜が設
けてあるものを用いても構わない。(Substrate) The electrical property of the substrate according to the present invention may be conductive or insulating. As the conductive substrate, for example, a wafer made of Si and GaAs, Al
Substrates made of various metals such as stainless steel and their alloys, and the like. Examples of the insulating base include a substrate made of glass, ceramics or the like, and a substrate having an insulating coating on the conductive base. Among them, a wafer made of Si, GaAs or the like is preferably used as a base body for forming a semiconductor element. Further, it is also possible to use the above-mentioned various substrates on which some kind of film is provided in advance.
【0040】(基体上に成膜又は基体上をエッチングす
る半導体及びTFT−LCDの製造装置)本発明に係る
半導体及びTFT−LCDの製造装置とは、基体上に成
膜又は基体上をエッチングする機能を有する装置であ
る。特に、少なくとも1対の平行平板型の電極を有し、
電極間にプラズマ生起させて前記機能を実現する装置を
指す。通常、前記電極は、チャンバと呼称する空間内に
設けられ、チャンバ内は大気圧より減圧した状態で用い
られる。また、チャンバ内には適当なガスが導入され、
電極に電力を印加することにより、電極間にプラズマを
生起し、成膜又はエッチングが適宜行われることを特徴
としている。(Semiconductor and TFT-LCD Manufacturing Apparatus for Forming Film on Substrate or Etching Substrate) The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to the present invention is for forming a film on a substrate or etching a substrate. It is a device having a function. In particular, having at least one pair of parallel plate type electrodes,
This refers to a device that realizes the above function by generating plasma between electrodes. Usually, the electrode is provided in a space called a chamber, and the inside of the chamber is used at a pressure lower than atmospheric pressure. In addition, an appropriate gas is introduced into the chamber,
By applying electric power to the electrodes, plasma is generated between the electrodes, and film formation or etching is performed appropriately.
【0041】具体的な半導体及びTFT−LCDの製造
装置としては、各種のプラズマCVD装置、プラズマエ
ッチング装置、及びスパッタ装置などが挙げられる。但
し、後述する理由から対向する電極は平行平板型が好ま
しい。Specific examples of the semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus include various plasma CVD apparatuses, plasma etching apparatuses, and sputtering apparatuses. However, the parallel electrodes are preferably used as the opposing electrodes for the reason described below.
【0042】(電極)本発明に係る電極としては、例え
ば、プラズマ励起機能を有する電極Iと基板保持機能を
有する電極IIが挙げられる。また、電極Iと電極II
の配置を平行平板型とすることにより、容易かつ正確に
電極間隔を制御できる。半導体及びTFT−LCDの製
造装置のチャンバ内への電極Iと電極IIの配置は、両
電極の対向する面が、重力に対して垂直でも水平でも構
わない。図1は、前者の場合、すなわち、両電極の対向
する面が重力に対して垂直な場合の半導体及びTFT−
LCDの製造装置を示した。したがって、図1における
上部電極は電極Iを、下部電極は電極IIを意味する。
このような両電極の材料としては、例えば、冷却効果の
優れたアルミニウム、耐腐食性の高いSUSなどが挙げ
られ、適宜選択される。(Electrode) Examples of the electrode according to the present invention include an electrode I having a plasma excitation function and an electrode II having a substrate holding function. Also, the electrode I and the electrode II
If the arrangement is a parallel plate type, the electrode interval can be controlled easily and accurately. The electrodes I and II may be arranged in the chamber of the semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus such that the opposing surfaces of both electrodes are vertical or horizontal with respect to gravity. FIG. 1 shows the former case, that is, the semiconductor and the TFT-in which the opposing surfaces of both electrodes are perpendicular to gravity.
An LCD manufacturing apparatus is shown. Therefore, the upper electrode in FIG. 1 means the electrode I and the lower electrode means the electrode II.
Examples of such materials for both electrodes include aluminum having an excellent cooling effect, SUS having high corrosion resistance, and the like, and are appropriately selected.
【0043】本発明では、両電極の間隔を、市販されて
通常使用されている40mm〜60mmより接近させて
用いる。特に、両電極の間隔が40mm〜60mmの時
に観測される「プラズマ中に存在する反応副生成物ガス
の量」で規格化した場合、両電極の間隔の上限値を、3
0mm以下としたときには0.9に、20mm以下とし
たときには0.5に、15mm以下としたときには0.
1に、その値を低減することが可能である。また、両電
極の間隔の下限値は、プラズマが生起可能な最小値以上
とする必要がある。In the present invention, the distance between both electrodes is set to be closer than 40 mm-60 mm which is usually used in the market. In particular, when standardized by the “amount of reaction by-product gas present in plasma” observed when the distance between both electrodes is 40 mm to 60 mm, the upper limit value of the distance between both electrodes is 3
When it is less than 0 mm, it is 0.9, when it is less than 20 mm, it is 0.5, and when it is less than 15 mm, it is 0.
It is possible to reduce the value to 1. Further, the lower limit value of the distance between both electrodes needs to be equal to or larger than the minimum value at which plasma can be generated.
【0044】電極へ電力を印加する方法としては、以下
に示すような組み合わせが挙げられる。As a method of applying electric power to the electrodes, the following combinations may be mentioned.
【0045】プラズマCVD装置を用いた成膜の場合、
例えば、基体と対向する電極Iに直流又は交流の電源か
ら電力が供給され、基体を設けた電極IIはアース電位
とする。また、電極Iと電極IIを、独立して電力、周
波数、又は周波数と電力を制御できる機構A(交流又は
/及び直流の電源)に接続することで、基体へ入射する
イオンエネルギを制御しても構わない。例えば、基体又
はその上に設けた膜が、導電性の場合には直流を、絶縁
性の場合には交流を印加する。In the case of film formation using a plasma CVD device,
For example, electric power is supplied to the electrode I facing the substrate from a DC or AC power source, and the electrode II provided with the substrate is set to the ground potential. Further, the electrode I and the electrode II are independently connected to a power A, a frequency A, or a mechanism A (AC or / and DC power supply) capable of controlling the frequency and the power to control the ion energy incident on the substrate. I don't mind. For example, when the substrate or the film provided thereon is conductive, direct current is applied, and when it is insulating, alternating current is applied.
【0046】プラズマエッチング装置を用いたエッチン
グの場合、例えば、基体と対向する電極Iはアース電位
とし、基体を設けた電極IIに直流又は交流の電源から
電力を供給する。また、電極Iをフローティングとする
場合もある。In the case of etching using a plasma etching apparatus, for example, the electrode I facing the substrate is set to ground potential, and power is supplied to the electrode II provided with the substrate from a DC or AC power source. In addition, the electrode I may be floating.
【0047】スパッタ法による成膜の場合、例えば、タ
ーゲットを設けた電極Iに直流又は交流の電源から電力
が供給され、基体を設けた電極IIはアース電位とす
る。また、電極IIを直流又は交流の電源に接続し、基
体にバイアス電位を印加する場合もある。In the case of film formation by the sputtering method, for example, electric power is supplied to the electrode I provided with the target from a DC or AC power source, and the electrode II provided with the substrate is set to the ground potential. In some cases, the electrode II is connected to a DC or AC power source to apply a bias potential to the substrate.
【0048】(反応副生成物ガス)本発明における「プ
ラズマ中に存在する反応副生成物ガスの量」とは、チャ
ンバ内の空間(電極間も含む)に導入されたプロセスガ
スが基体上で所定の反応を起こした結果として放出され
たガスと、そのガスがチャンバ内壁に吸着して再びチャ
ンバ内壁から放出されて電極間のプラズマ中に飛び込ん
できたものとを合計した反応副生成物ガスの量を意味す
る。(Reaction By-product Gas) The “amount of the reaction by-product gas existing in the plasma” in the present invention means that the process gas introduced into the space (including the electrodes) in the chamber is on the substrate. The reaction by-product gas, which is the sum of the gas released as a result of the prescribed reaction and the gas adsorbed on the chamber inner wall, released again from the chamber inner wall, and jumped into the plasma between the electrodes Means quantity.
【0049】本発明における反応副生成物ガスの定義
を、プロセスガスとしてシラン(SiH4)ガスを用い
てシリコン(Si)膜を堆積させる、プラズマCVD法
を例として説明する。SiH4からSiを形成する課程
は、次式で表すことができる。The definition of the reaction by-product gas in the present invention will be described with reference to a plasma CVD method in which a silicon (Si) film is deposited using silane (SiH 4 ) gas as a process gas. The process of forming Si from SiH 4 can be expressed by the following equation.
【0050】SiH4 = Si + 2H2 この場合、SiH4がプロセスガス、Siが原料ガス、
H2が反応副生成物ガスと定義する。SiH 4 = Si + 2H 2 In this case, SiH 4 is the process gas, Si is the source gas,
H 2 is defined as a reaction by-product gas.
【0051】また、プロセスガスとしてCF4を用い
て、SiO2膜をプラズマエッチングする場合、反応副
生成物ガスとしては、SiF4が挙げられ、これを電極
間のプラズマ中から速やかに除去することで良質のエッ
チング、例えば、高アスペクト比、高い異方性が達成で
きる。When plasma etching the SiO 2 film using CF 4 as the process gas, SiF 4 may be mentioned as the reaction by-product gas, which should be promptly removed from the plasma between the electrodes. Thus, high quality etching, for example, high aspect ratio and high anisotropy can be achieved.
【0052】上述したシリコン(Si)膜を堆積させる
プラズマCVD法を例にとると、反応副生成物ガスであ
るH2の量は、レーザとマルチチャンネル分光器を用い
たLIF(Laser Induced Fluoresces)法を使って、プ
ラズマ中のH原子の量とその空間分布を測定することか
ら求めた。Taking the plasma CVD method for depositing the above-mentioned silicon (Si) film as an example, the amount of H 2 which is a reaction byproduct gas is LIF (Laser Induced Fluoresces) using a laser and a multi-channel spectroscope. It was determined by measuring the amount of H atoms in plasma and its spatial distribution using the method.
【0053】図1は、上記測定に用いたプラズマCVD
装置の概略図である。図1(a)は、プラズマCVD装
置100の模式的な断面図を示している。図1(b)
は、図1(a)のプラズマCVD装置100を上部電極
102側からみた模式的な平面図である。FIG. 1 shows the plasma CVD used in the above measurement.
It is the schematic of an apparatus. FIG. 1A shows a schematic sectional view of the plasma CVD apparatus 100. FIG. 1 (b)
FIG. 2 is a schematic plan view of the plasma CVD apparatus 100 of FIG. 1A as viewed from the upper electrode 102 side.
【0054】図1に示すとおり、この測定ではチャンバ
101内に、ある特定の波長(この場合は205nm)
のレーザ光116を照射し、レーザ光116が通過する
空間に存在するH原子を励起させ、下の準位に放射遷移
によって発する蛍光(この場合は656nm)を、石英
レンズ113によって集光し、その発光強度をマルチチ
ャンネル分光器115を用いて測定した。レーザ光11
6の発生には、波長を選択して励起するため、色素レー
ザ120と非線形光学結晶119を用いた。また、色素
レーザ120の励起には、エキシマレーザ121を用い
た。As shown in FIG. 1, in this measurement, a specific wavelength (205 nm in this case) was set in the chamber 101.
Of the laser light 116 to excite the H atoms existing in the space through which the laser light 116 passes, and the fluorescence emitted by the radiative transition to the lower level (656 nm in this case) is condensed by the quartz lens 113, The emission intensity was measured using a multichannel spectroscope 115. Laser light 11
In order to generate No. 6, the dye laser 120 and the nonlinear optical crystal 119 were used in order to select and excite the wavelength. An excimer laser 121 was used to excite the dye laser 120.
【0055】測定位置は、両電極(電極は円盤状、直径
25cm)の軸上で、両電極間の中心(例えば、両電極
の間隔Dが5cmの場合は両電極から2.5cm離れた
位置)とした。また、プラズマ中のH原子の空間分布を
測定する場合は、上述した測定位置を原点として、両電
極の軸方向に2mm間隔、両電極の直径方向に5mm間
隔、からなるメッシュを想定し、その交点で同様の観測
を行い、この観測結果を空間分布とした。The measurement position is on the axis of both electrodes (the electrode is disk-shaped, the diameter is 25 cm), and the center between the electrodes (for example, a position 2.5 cm away from both electrodes when the distance D between the electrodes is 5 cm). ). When measuring the spatial distribution of H atoms in plasma, a mesh consisting of 2 mm intervals in the axial direction of both electrodes and 5 mm intervals in the diametrical direction of both electrodes is assumed with the above-mentioned measurement position as the origin. Similar observations were made at the intersections, and the observation results were used as the spatial distribution.
【0056】本発明者は、電極間隔を狭めたとき、特に
30mm以下としたとき、上述した反応副生成物ガスの
量が著しく減少するのは、次の理由によるものと考え
た。The present inventor considered that the reason why the amount of the reaction by-product gas described above remarkably decreases when the electrode interval is narrowed, particularly 30 mm or less, is as follows.
【0057】電極間隔が小さくなると、チャンバ内壁か
ら放出されて電極間のプラズマ中に飛び込むことの可能
な反応副生成物ガスが存在しえるチャンバ内壁に占める
面積が激減する。その結果、電極間で観測される反応副
生成物ガスの量も、著しく減少する。When the electrode spacing is reduced, the area occupied by the reaction chamber by-product gas, which can be emitted from the chamber inner wall and jumped into the plasma between the electrodes, can be drastically reduced. As a result, the amount of reaction by-product gas observed between the electrodes is also significantly reduced.
【0058】この測定量が、実際に観測される「プラズ
マ中に存在する反応副生成物ガスの量」であると推定し
た。It was estimated that this measured amount was the actually observed amount of the reaction by-product gas present in the plasma.
【0059】(反応副生成ガスを排気する手段α)本発
明に係る反応副生成ガスを排気する手段αとしては、パ
イプ状の管が好適に用いられる。プラズマ中から積極的
に反応副生成ガスを排気するため、電極間の空間又は前
記空間の近傍に設ける。また、電極間に生起したプラズ
マの乱れや、反応副生成ガスの局所的な分布を防止する
目的から、手段αを電極Iに設けても良い。この場合の
手段αは、電極IIと対向する電極Iの平面に、単位面
積あたり均一に配置されるように、複数個設ける方が好
ましい。(Means α for Evacuating Reaction By-product Gas) As the means α for exhausting the reaction by-product gas according to the present invention, a pipe tube is preferably used. Since the reaction by-product gas is actively exhausted from the plasma, it is provided in the space between the electrodes or in the vicinity of the space. Further, the means α may be provided in the electrode I for the purpose of preventing the disturbance of the plasma generated between the electrodes and the local distribution of the reaction by-product gas. In this case, it is preferable to provide a plurality of means α so as to be uniformly arranged per unit area on the plane of the electrode I facing the electrode II.
【0060】(プロセスガスを導入する手段β)本発明
に係る反応副生成ガスを導入する手段βとしては、パイ
プ状の管が好適に用いられる。プラズマ中から積極的に
反応副生成ガスを導入するため、電極間の空間又は前記
空間の近傍に設ける。また、電極間に生起したプラズマ
の乱れや、反応副生成ガスの局所的な分布を防止する目
的から、手段βを電極Iに設けても良い。この場合の手
段βは、電極IIと対向する電極Iの平面に、単位面積
あたり均一に配置されるように、複数個設ける方が好ま
しい。(Means β for Introducing Process Gas) As the means β for introducing the reaction by-product gas according to the present invention, a pipe tube is preferably used. In order to positively introduce the reaction byproduct gas from the plasma, it is provided in the space between the electrodes or in the vicinity of the space. Further, the means β may be provided in the electrode I for the purpose of preventing the disturbance of the plasma generated between the electrodes and the local distribution of the reaction byproduct gas. In this case, it is preferable to provide a plurality of means β so as to be uniformly arranged per unit area on the plane of the electrode I facing the electrode II.
【0061】(両電極と平行な水平磁揚を導入する手段
γ)本発明に係る両電極と平行な水平磁揚を導入する手
段γとしては、電磁石又は永久磁石が好適に用いられ
る。電極間に生起しているプラズマ空間に対して、両電
極と平行な水平磁揚を導入することで、電極間に発生し
たプラズマ電位を低く抑えることができる。その結果、
基体及び電極がプラズマから受けるダメージを低減で
き、並びに、チャンバ内壁がスパッタされて金属汚染を
引き起こす問題を回避することができる。手段γにより
導入される両電極と平行な水平磁揚としては、1G以上
500G以下程度が好適に用いられる。(Means γ for introducing horizontal magnetic field parallel to both electrodes) As means γ for introducing horizontal magnetic field parallel to both electrodes according to the present invention, an electromagnet or a permanent magnet is preferably used. The plasma potential generated between the electrodes can be suppressed to a low level by introducing horizontal magnetic excitation parallel to both electrodes into the plasma space generated between the electrodes. as a result,
It is possible to reduce the damage that the substrate and the electrode receive from the plasma, and to avoid the problem that the inner wall of the chamber is sputtered and causes metal contamination. As the horizontal magnetic field parallel to both electrodes introduced by the means γ, about 1 G or more and 500 G or less is preferably used.
【0062】前記手段γは、例えば、両電極の周囲に複
数の磁石を配置することにより実現できる。前記磁石を
電磁石とした場合は、電磁石に流れる電流を制御するこ
とにより、磁場の方向及び強さを制御することができ
る。電磁石を使用した場合は、機械的に回転させる機構
を備える必要がないため、機械的な故障、及び回転に伴
う振動を回避することが可能となる。一方、前記磁石を
永久磁石とした場合は、電磁石に比べて小型の設備で良
い。特に、電磁石の場合にいる磁石の冷却機構を備える
必要がないため、省エネルギー型のシステムを構築する
ことができる。The means γ can be realized, for example, by disposing a plurality of magnets around both electrodes. When the magnet is an electromagnet, the direction and strength of the magnetic field can be controlled by controlling the current flowing through the electromagnet. When an electromagnet is used, it is not necessary to provide a mechanism for mechanically rotating it, so it is possible to avoid mechanical failure and vibration associated with rotation. On the other hand, when the magnet is a permanent magnet, smaller equipment than an electromagnet may be used. In particular, since it is not necessary to provide a magnet cooling mechanism that is used in the case of an electromagnet, it is possible to build an energy-saving system.
【0063】また、前記手段γは、発生した水平磁場を
電極と平行な位置関係に保持したまま、回転させること
が可能な機構Bを有するため、電極間に導入した水平磁
場の方向を回転させることができる。その結果、E×B
ドリフトによってプラズマが片側に偏る現象を回避し、
電極間に均一なプラズマを形成することができる。した
がって、基体全面に渡って均一なプロセスが実現でき
る。機構Bを用いて水平磁場を回転させる場合の速度と
しては、1rpm以上50rpm以下程度が好適に用い
られる。Further, since the means γ has a mechanism B capable of rotating the generated horizontal magnetic field while maintaining the generated horizontal magnetic field in a positional relationship parallel to the electrodes, the direction of the horizontal magnetic field introduced between the electrodes is rotated. be able to. As a result, E × B
Avoid the phenomenon that plasma is biased to one side due to drift,
A uniform plasma can be formed between the electrodes. Therefore, a uniform process can be realized over the entire surface of the substrate. The speed at which the horizontal magnetic field is rotated by using the mechanism B is preferably about 1 rpm or more and 50 rpm or less.
【0064】前記機構Bとしては、磁石として電磁石を
用いる場合、各電磁石に流れる電流の制御機構が、磁石
として永久磁石を用いる場合、各永久磁石を両電極の回
りで回転させる機構が、それぞれ好適に用いられる。As the mechanism B, when an electromagnet is used as a magnet, a mechanism for controlling a current flowing through each electromagnet is preferable, and when a permanent magnet is used as a magnet, a mechanism for rotating each permanent magnet around both electrodes is preferable. Used for.
【0065】前記電磁石としては、空芯コイル若しくは
円筒コイルからなるものが好ましく、空芯コイル若しく
は円筒コイルを複数対組み合わせて、又は各空芯コイル
若しくは各円筒コイルに流れる電流を制御することによ
り、回転水平磁場を形成する。The electromagnet is preferably composed of an air-core coil or a cylindrical coil. By combining a plurality of pairs of air-core coils or cylindrical coils, or by controlling the current flowing through each air-core coil or each cylindrical coil, Create a rotating horizontal magnetic field.
【0066】前記永久磁石としては、異なった方向に励
磁してある直方体のもの、半径方向に励磁してある円筒
形のもの、又は半導体及びTFT−LCDの製造装置の
チャンバ外周部に配置されたリング状のものが望まし
い。The permanent magnet is a rectangular parallelepiped magnet which is excited in different directions, a cylindrical magnet which is magnetized in a radial direction, or is arranged on the outer peripheral portion of the chamber of a semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus. A ring shape is desirable.
【0067】特に、永久磁石を用いて水平磁場を形成す
る場合、両電極の周囲に配置した永久磁石のうち、ある
1つ永久磁石aを0度に配置された磁石と定義したと
き、前記永久磁石a及び前記永久磁石aと180度ずれ
て対向した位置にある永久磁石dの磁化してある方向
が、平行平板電極の中心を通る1つの方向に向かってい
る場合、前記永久磁石aから時計回り又は反時計回りに
90度だけずれて配置された永久磁石b及び永久磁石c
の磁化してある方向が、前記永久磁石a及び前記永久磁
石dと逆向きであり、かつ、前記永久磁石aと前記永久
磁石b又は前記永久磁石bと前記永久磁石dの間に配置
される各永久磁石Lの磁化してある方向は、順次右周り
にずれるように配置され、前記永久磁石aと前記永久磁
石c又は前記永久磁石cと前記永久磁石dの間に配置さ
れる各永久磁石Rの磁化してある方向は、順次左周りに
ずれるように配置することにより、電極間の空間内にお
ける磁化分布を最小とすることが可能な、前記手段γを
構築することができる。In particular, when a horizontal magnetic field is formed by using permanent magnets, when one permanent magnet a among the permanent magnets arranged around both electrodes is defined as a magnet arranged at 0 degree, When the magnetized direction of the magnet a and the permanent magnet d at a position opposed to the permanent magnet a by 180 degrees is toward one direction passing through the center of the parallel plate electrodes, the clock is moved from the permanent magnet a. Permanent magnet b and permanent magnet c which are arranged to be rotated or counterclockwise by 90 degrees.
Is magnetized in the opposite direction to the permanent magnet a and the permanent magnet d, and is disposed between the permanent magnet a and the permanent magnet b or between the permanent magnet b and the permanent magnet d. The magnetized directions of the permanent magnets L are arranged so as to be sequentially shifted to the right, and the permanent magnets are arranged between the permanent magnet a and the permanent magnet c or between the permanent magnet c and the permanent magnet d. The means γ capable of minimizing the magnetization distribution in the space between the electrodes can be constructed by sequentially arranging the magnetized directions of R so as to be shifted counterclockwise.
【0068】[0068]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の半導体及びT
FT−LCDの製造装置を説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The semiconductor and T of the present invention will be described below with reference to the drawings.
An FT-LCD manufacturing apparatus will be described, but the present invention is not limited to these examples.
【0069】(実施例1)本例では、電極間に生起した
プラズマ中に観測される反応副生成ガスの量と、電極間
隔Dとの関係を調べた。電極間隔Dは、3mm〜100
mmの範囲で変えた。プロセスガスとしてはシラン(S
iH4)ガスを用い、Hラジカル(656.3nm)の
発光強度の和を反応副生成ガスの量として測定した。図
1は、本例で用いたプラズマCVD装置100の模式的
な断面図である。Example 1 In this example, the relationship between the electrode spacing D and the amount of reaction by-product gas observed in the plasma generated between the electrodes was investigated. The electrode interval D is 3 mm to 100
It changed in the range of mm. Silane (S
iH 4 ) gas was used, and the sum of the emission intensity of H radicals (656.3 nm) was measured as the amount of reaction by-product gas. FIG. 1 is a schematic sectional view of a plasma CVD apparatus 100 used in this example.
【0070】図1において、101はAlからなるチャ
ンバ、102はプラズマ励起機能を有する電極I(上部
電極)、103は基板保持機能を有する電極II(下部
電極)、104は102のアースシールド、105は1
03のアースシールド、106は基体、107はコンデ
ンサ、108は交流電源(13.56MHz)、109
はプロセスガス供給源、110バルブ、111はガス排
気手段、112はバルブ、113は石英レンズ、114
は光ファイバの受光部、115はマルチチャンネル分光
器、116はレーザ光、117は石英レンズ、118は
フィルタ、119は非線形光学結晶、120は色素レー
ザ、121はエキシマレーザ、122はビーム終点であ
る。In FIG. 1, 101 is a chamber made of Al, 102 is an electrode I (upper electrode) having a plasma excitation function, 103 is an electrode II (lower electrode) having a substrate holding function, 104 is an earth shield of 102, and 105 Is 1
03 earth shield, 106 base, 107 capacitor, 108 AC power supply (13.56 MHz), 109
Is a process gas supply source, 110 is a valve, 111 is a gas exhaust unit, 112 is a valve, 113 is a quartz lens, 114
Is a light receiving part of an optical fiber, 115 is a multi-channel spectroscope, 116 is laser light, 117 is a quartz lens, 118 is a filter, 119 is a nonlinear optical crystal, 120 is a dye laser, 121 is an excimer laser, and 122 is a beam end point. .
【0071】両電極102、103(円盤状、直径25
cm)は共にSUSで形成されており、上部電極102
は交流電源に、下部電源103はアースに接続した。基
体106としては、Siウエハ(円盤状、直径8イン
チ)を用いた。Both electrodes 102, 103 (disk shape, diameter 25
cm) are both made of SUS, and the upper electrode 102
Is connected to an AC power supply, and the lower power supply 103 is connected to ground. As the substrate 106, a Si wafer (disk shape, diameter 8 inches) was used.
【0072】以下では、実験手順にしたがって説明す
る。 (1)ガス排気手段111によりチャンバ101の内部
を減圧し、10-7Torr以下の真空度とした。The following is a description according to the experimental procedure. (1) The inside of the chamber 101 was decompressed by the gas evacuation means 111 so that the degree of vacuum was 10 −7 Torr or less.
【0073】(2)バルブ110を開けて、プロセスガ
ス供給源109からシラン(SiH 4)ガス(流量20
0sccm)をチャンバ101の内部に導入した。その
後、バルブ112の開度を調整して、チャンバの内圧を
300mTorrとした。(2) The valve 110 is opened and the process gas is
Silane (SiH Four) Gas (flow rate 20
0 sccm) was introduced into the chamber 101. That
After that, the opening of the valve 112 is adjusted to adjust the internal pressure of the chamber.
It was set to 300 mTorr.
【0074】(3)交流電源108から上部電極102
に電力(パワー密度0.3W/cm 2)を印加し、電極
間にプラズマを生起させ、Siウエハからなる基体10
6の上にSi膜(膜厚2μm)を堆積した。(3) AC power supply 108 to upper electrode 102
Power (power density 0.3 W / cm Two) Is applied to the electrode
A base 10 made of a Si wafer that generates plasma in the meantime
A Si film (film thickness 2 μm) was deposited on top of No. 6.
【0075】(4)波長205nmのレーザ光116を
プラズマに照射し、レーザ光116が通過する空間に存
在するH原子を励起させ、下の準位に放射遷移によって
発する蛍光(この場合は656nm)を、石英レンズ1
13によって集光し結ばれた蛍光の像の位置にマルチチ
ャンネル分光器115の光ファイバの受光部114を設
置し、その発光強度を測定した。(4) The plasma is irradiated with the laser beam 116 having a wavelength of 205 nm to excite the H atoms existing in the space through which the laser beam 116 passes, and the fluorescence emitted to the lower level by radiative transition (656 nm in this case). The quartz lens 1
The light receiving part 114 of the optical fiber of the multi-channel spectroscope 115 was installed at the position of the fluorescence image condensed and bound by 13, and the emission intensity thereof was measured.
【0076】レーザ光116の照射位置は、両電極(電
極は円盤状、直径25cm)の軸上で、両電極間の中心
(例えば、両電極の間隔Dが5cmの場合は両電極から
2.5cm離れた位置)である。また、蛍光の測定は、
レーザ光116の照射方向と90度異なる方向から行っ
た。The irradiation position of the laser beam 116 is on the axis of both electrodes (the electrodes are disk-shaped, the diameter is 25 cm), and the center between the electrodes (for example, when the distance D between the electrodes is 5 cm, 2. 5 cm apart). Also, the fluorescence measurement is
It was performed from a direction different from the irradiation direction of the laser light 116 by 90 degrees.
【0077】レーザ光116の発生には、波長を選択し
て励起するため、色素レーザ120と非線形光学結晶1
19を用いた。In order to generate the laser beam 116, since the wavelength is selected and the laser beam is excited, the dye laser 120 and the nonlinear optical crystal 1 are generated.
19 was used.
【0078】以下では、図2に示した蛍光の測定結果に
関して説明する。 (イ)電極間隔Dが6mmより小さいときには、プラズ
マが生起しないことが分かった。したがって、本例の場
合は、プラズマが生起可能な最小値であると判断した。 (ロ)電極間隔Dが50mm以上の場合、蛍光強度が殆
ど変化しない。 (ハ)電極間隔Dが50mm以下の場合、蛍光強度は急
激に減少傾向を示す。The measurement results of fluorescence shown in FIG. 2 will be described below. (A) It was found that plasma does not occur when the electrode distance D is smaller than 6 mm. Therefore, in the case of this example, it was determined that the minimum value at which plasma could occur. (B) When the electrode distance D is 50 mm or more, the fluorescence intensity hardly changes. (C) When the electrode distance D is 50 mm or less, the fluorescence intensity tends to decrease sharply.
【0079】特に、30mm以下では10%以上、20
mm以下では50%以上、15mm以下では90%以上
低減することが分かった。Particularly, when the length is 30 mm or less, 10% or more, 20
It was found that when the thickness was less than or equal to mm, the reduction was 50% or more, and when less than or equal to 15 mm, the reduction was 90% or more.
【0080】また、電極間隔Dを30mm以下としたと
き、毎分2μmの堆積速度でSi膜を形成できることも
別途分かった。It was also separately found that when the electrode spacing D is 30 mm or less, the Si film can be formed at a deposition rate of 2 μm / min.
【0081】したがって、従来(D=40〜60mm)
より電極間隔を適宜狭めることにより、成膜に悪影響を
与える反応副生成物ガスが低減でき、良質のSi膜が高
速度で形成可能であると判断した。Therefore, conventional (D = 40-60 mm)
It was judged that the reaction by-product gas which adversely affects the film formation can be reduced and the Si film of good quality can be formed at a high speed by appropriately narrowing the electrode interval.
【0082】(実施例2)本例では、プロセスガスとし
てSiH4ガスの代わりに(CF4/H2)ガスを用いて
SiO2膜が表面に形成されたSiウエハからなる基体
のエッチングを検討した。反応副生成物ガスとしては、
SiF4を質量分析計で測定した。Example 2 In this example, etching of a substrate made of a Si wafer having a SiO 2 film formed on the surface thereof was examined by using (CF 4 / H 2 ) gas instead of SiH 4 gas as a process gas. did. As the reaction by-product gas,
SiF 4 was measured with a mass spectrometer.
【0083】Siウエハからなる基体は、電極II(下
部電極)に設けた。また、SiO2膜の上には、OFP
R800からなるマスク(開口幅0.5μm、非開口幅
1μmのラインアンドスペースを有する)を配置した。The substrate made of Si wafer was provided on the electrode II (lower electrode). Moreover, OFP is formed on the SiO 2 film.
A mask made of R800 (having a line and space having an opening width of 0.5 μm and a non-opening width of 1 μm) was arranged.
【0084】SiF4の測定は、電極I(上部電極)と
電極II(下部電極)の中間に内径/外径が3mm/4
mmのパイプを挿入し、差動排気により真空排気されて
いる質量分析室までガスを持ってきて、そこで質量分析
を行った。SiF 4 was measured by measuring the inner diameter / outer diameter of 3 mm / 4 between the electrode I (upper electrode) and the electrode II (lower electrode).
A mm pipe was inserted, and the gas was brought to a mass spectrometry chamber that was evacuated by differential evacuation, and mass spectrometry was performed there.
【0085】その結果、反応副生成物ガスの量と電極間
隔との関係は、図2とほぼ同等であった。したがって、
従来(D=40〜60mm)より電極間隔を適宜狭める
ことにより、エッチングに悪影響を与える反応副生成物
ガスが低減できることが分かった。As a result, the relationship between the amount of reaction by-product gas and the electrode spacing was almost the same as in FIG. Therefore,
It was found that the reaction by-product gas, which adversely affects the etching, can be reduced by appropriately narrowing the electrode interval from the conventional (D = 40 to 60 mm).
【0086】(実施例3)本例では、図3に示したとお
り、電極I(上部電極)302に交流電源308を接続
し、電極II(下部電極)303には直流電源310を
接続して、さらにプロセスガスとしてジボランを添加し
たArを用いた点が実施例1と異なる。Example 3 In this example, as shown in FIG. 3, an AC power source 308 was connected to the electrode I (upper electrode) 302, and a DC power source 310 was connected to the electrode II (lower electrode) 303. Further, it is different from Example 1 in that Ar to which diborane is added is used as a process gas.
【0087】図3において、電極Iに繋いだ交流電源3
08は、周波数が100MHzであり、電力を100W
に固定した。また、基体としてSiウエハを用い、電極
IIに繋いだ直流電源310から基体に印加する直流電
圧を変化させてSi膜を形成した。In FIG. 3, an AC power source 3 connected to the electrode I
08 has a frequency of 100 MHz and power of 100 W
Fixed to. Further, a Si wafer was used as a substrate, and a DC voltage applied to the substrate from a DC power supply 310 connected to the electrode II was changed to form a Si film.
【0088】他の点は実施例1と同様とし、プラズマ中
の反応副生成物ガスの量を測定した。その結果、本例に
おけるプラズマ中の反応副生成物ガスの量は、実施例1
と同様の傾向であった。The other points were the same as in Example 1, and the amount of the reaction by-product gas in the plasma was measured. As a result, the amount of the reaction by-product gas in the plasma in this example was determined as in Example 1.
It was the same tendency as.
【0089】また、電極IIに繋いだ直流電源310の
電圧を変化させ、基体に入射するArのイオンエネルギ
を変えて、基体上にSi膜を成長させたところ、基体に
印加した直流電圧に応じて、基体上に形成されるSi膜
の結晶形態が大きく変化することが分かった。すなわ
ち、基体に入射するイオンエネルギが小さいときには欠
陥を含む単結晶Si膜、多結晶Si膜、又はアモルファ
スSi膜が成長し、逆にイオンエネルギが大きすぎると
アモルファスSi膜しか成長しなかった。また、これら
の中間領域では、単結晶Si膜が得られた。When the voltage of the DC power supply 310 connected to the electrode II was changed to change the ion energy of Ar incident on the substrate to grow the Si film on the substrate, the DC voltage applied to the substrate was changed. It was found that the crystal morphology of the Si film formed on the substrate changed significantly. That is, when the ion energy incident on the substrate is small, a single crystal Si film, a polycrystalline Si film, or an amorphous Si film containing defects grows. On the contrary, when the ion energy is too large, only the amorphous Si film grows. In addition, in these intermediate regions, a single crystal Si film was obtained.
【0090】上述した結果から、基体に入射するイオン
エネルギを適宜制御することにより、同じ装置で任意の
結晶形態を有するSi膜を形成可能なことが分かった。From the above results, it was found that a Si film having an arbitrary crystal form can be formed by the same apparatus by appropriately controlling the ion energy incident on the substrate.
【0091】(実施例4)本例では、図4に示したとお
り、電極Iと電極IIの間の空間又は前記空間の近傍
に、反応副生成ガスを排気する手段αを設けた点が実施
例1と異なる。(Embodiment 4) In this embodiment, as shown in FIG. 4, a means α for exhausting a reaction byproduct gas is provided in the space between the electrodes I and II or in the vicinity of the space. Different from Example 1.
【0092】図4(a)は、排気する手段αとして、前
記空間から2cm離して、45度間隔で、不図示のガス
排気系に接続した配管421を設けた場合である。図4
(b)は、排気する手段αとして、前記空間の中心に排
気口がくるように、不図示のガス排気系に接続した配管
422を設けた場合である。ここで、配管としては、S
US316Lからなり、内径/外径が10mm/11m
mのものを用いた。他の点は、実施例1と同様とした。FIG. 4A shows a case where a pipe 421 connected to a gas exhaust system (not shown) is provided as an exhausting means α at a distance of 2 cm from the space and at an interval of 45 degrees. FIG.
(B) is a case where a pipe 422 connected to a gas exhaust system (not shown) is provided as the exhausting means α so that the exhaust port is located at the center of the space. Here, as piping, S
Made of US316L, inner diameter / outer diameter 10mm / 11m
m. Other points were the same as in Example 1.
【0093】その結果、図4(a)の場合は、両電極の
直径方向における発光スペクトルの空間分布が、実施例
1の3分の1以下となっていることが分かった。また、
図4(b)の場合は、発光スペクトルの強度を5分の1
以下とすることができた。As a result, in the case of FIG. 4A, it was found that the spatial distribution of the emission spectrum in the diametrical direction of both electrodes was one third or less of that in Example 1. Also,
In the case of FIG. 4B, the intensity of the emission spectrum is reduced to 1/5.
We could do the following:
【0094】したがって、これらの手段αを適宜用いる
ことで、より反応副生成ガスの少ない半導体及びTFT
−LCDの製造装置が得られた。Therefore, by appropriately using these means α, the semiconductor and the TFT with less reaction by-product gas can be obtained.
An LCD manufacturing device is obtained.
【0095】(実施例5)本例では、図5に示したとお
り、電極Iに反応副生成ガスを排気する手段αを設けた
点が実施例1と異なる。電極Iに設ける排気する手段α
は、10cm2あたり4個程度とした。(Embodiment 5) This embodiment is different from Embodiment 1 in that the electrode I is provided with a means α for exhausting the reaction byproduct gas as shown in FIG. Exhaust means α provided on the electrode I
Was about 4 per 10 cm 2 .
【0096】排気する手段αは、電極I502を貫通
し、不図示のガス排気系に接続した複数の配管523で
ある。配管としては、SUS316Lからなり、内径/
外径が2mm/3mmのものを用いた。ただし、配管
は、電極Iとは電気的に絶縁状態とした。他の点は、実
施例1と同様とした。The means α for evacuating is a plurality of pipes 523 that penetrate the electrode I502 and are connected to a gas exhaust system (not shown). The pipe is made of SUS316L and has an inner diameter /
An outer diameter of 2 mm / 3 mm was used. However, the pipe was electrically insulated from the electrode I. Other points were the same as in Example 1.
【0097】その結果、発光スペクトルの強度を5分の
1以下とすることができ、かつ、両電極の直径方向にお
ける発光スペクトルの空間分布は、実施例1の4分の1
以下となっていた。また同時に、両電極の軸方向におけ
る発光スペクトルの空間分布も、実施例1の5分の1以
下であることが分かった。As a result, the intensity of the emission spectrum can be reduced to 1/5 or less, and the spatial distribution of the emission spectrum in the diameter direction of both electrodes is 1/4 of that of the first embodiment.
It was as follows. At the same time, it was also found that the spatial distribution of the emission spectrum of both electrodes in the axial direction was not more than one fifth of that of Example 1.
【0098】したがって、本例に示した手段αを用いた
場合、プラズマ内における反応副生成ガスの絶対値が減
少でき、かつ、その空間分布も小さな半導体及びTFT
−LCDの製造装置が得られた。Therefore, when the means α shown in this example is used, the absolute value of the reaction by-product gas in the plasma can be reduced, and the spatial distribution of the semiconductor and the TFT is small.
An LCD manufacturing device is obtained.
【0099】(実施例6)本例では、図6に示したとお
り、電極Iと電極IIの間の空間又は前記空間の近傍
に、プロセスガスを導入する手段βを設けた点が実施例
1と異なる。(Embodiment 6) In this embodiment, as shown in FIG. 6, Embodiment 1 is that a means β for introducing a process gas is provided in the space between the electrodes I and II or in the vicinity of the space. Different from
【0100】図6(a)は、導入する手段βとして、前
記空間から2cm離して、45度間隔で、不図示のガス
供給系に接続した配管621を設けた場合である。図6
(b)は、導入する手段βとして、前記空間の中心に供
給口がくるように、不図示のガス供給系に接続した配管
622を設けた場合である。ここで、配管としては、S
US316Lからなり、内径/外径が2mm/3mmの
ものを用いた。他の点は、実施例1と同様とした。FIG. 6 (a) shows a case where a pipe 621 connected to a gas supply system (not shown) is provided at an interval of 45 degrees at a distance of 2 cm from the space as the introducing means β. FIG.
(B) is a case where a pipe 622 connected to a gas supply system (not shown) is provided as the introducing means β so that the supply port is located at the center of the space. Here, as piping, S
It was made of US316L and had an inner diameter / outer diameter of 2 mm / 3 mm. Other points were the same as in Example 1.
【0101】その結果、図6(a)の場合は、両電極の
直径方向における発光スペクトルの空間分布が、実施例
1の4分の1以下となっていることが分かった。また、
図6(b)の場合は、両電極の直径方向における発光ス
ペクトルの空間分布が、実施例1の2分の1以下とする
ことができた。As a result, in the case of FIG. 6A, it was found that the spatial distribution of the emission spectrum in the diametrical direction of both electrodes was one-fourth or less of that in Example 1. Also,
In the case of FIG. 6B, the spatial distribution of the emission spectrum in the diametrical direction of both electrodes could be set to half or less of that in Example 1.
【0102】したがって、これらの手段βを適宜用いる
ことで、より反応副生成ガスの少ない半導体及びTFT
−LCDの製造装置が得られた。Therefore, by appropriately using these means β, the semiconductor and the TFT with less reaction by-product gas can be obtained.
An LCD manufacturing device is obtained.
【0103】(実施例7)本例では、図7に示したとお
り、電極Iにプロセスガスを導入する手段βを設けた点
が実施例1と異なる。電極Iに設けるプロセスガスを導
入する手段βは、10cm2あたり1個程度とした。(Embodiment 7) This embodiment is different from Embodiment 1 in that a means β for introducing a process gas is provided in the electrode I as shown in FIG. The number of means β for introducing the process gas provided in the electrode I was set to about 1 per 10 cm 2 .
【0104】導入する手段βは、電極I701を貫通
し、不図示のガス供給系に接続した複数の配管723で
ある。配管としては、SUS316Lからなり、内径/
外径が2mm/3mmのものを用いた。ただし、配管
は、電極Iとは電気的に絶縁状態とした。他の点は、実
施例1と同様とした。The means β for introducing is a plurality of pipes 723 penetrating the electrode I701 and connected to a gas supply system (not shown). The pipe is made of SUS316L and has an inner diameter /
An outer diameter of 2 mm / 3 mm was used. However, the pipe was electrically insulated from the electrode I. Other points were the same as in Example 1.
【0105】その結果、発光スペクトルの強度を5分の
1以下とすることができ、かつ、両電極の直径方向にお
ける発光スペクトルの空間分布は、実施例1の4分の1
以下となっていた。また同時に、両電極の軸方向におけ
る発光スペクトルの空間分布も、実施例1の4分の1以
下であることが分かった。As a result, the intensity of the emission spectrum can be reduced to ⅕ or less, and the spatial distribution of the emission spectrum in the diameter direction of both electrodes is ¼ of that of the first embodiment.
It was as follows. At the same time, it was also found that the spatial distribution of the emission spectrum of both electrodes in the axial direction was one-fourth or less of that in Example 1.
【0106】したがって、本例に示した手段βを用いた
場合、プラズマ内における反応副生成ガスの絶対値が減
少でき、かつ、その空間分布も小さな半導体及びTFT
−LCDの製造装置が得られた。Therefore, when the means β shown in this example is used, the absolute value of the reaction by-product gas in the plasma can be reduced and the spatial distribution of the semiconductor and the TFT can be small.
An LCD manufacturing device is obtained.
【0107】(実施例8)本例では、図8に示したとお
り、電極I(上部電極)と電極II(下部電極)の間の
空間に、両電極と平行な水平磁揚を導入する手段γを設
けた点が実施例1と異なる。手段γの効果を検討するた
めに、電極Iには交流電源(励起周波数一定、100M
Hz)を、基体を設けた電極IIにはDCバイアスを接
続し、DCバイアスを−200Vから+100Vまで小
刻みに変化させ、そのとき電極IIに流れる電流値及び
電極Iの電位を測定した。電極間隔Dは15mmに固定
した。(Embodiment 8) In this embodiment, as shown in FIG. 8, means for introducing a horizontal magnetic excitation parallel to both electrodes I (upper electrode) and electrode II (lower electrode). The difference from Example 1 is that γ is provided. In order to study the effect of the means γ, an alternating current power supply (excitation frequency constant, 100 M
DC) was connected to the electrode II provided with the substrate, the DC bias was changed in small steps from −200 V to +100 V, and the current value flowing through the electrode II and the potential of the electrode I at that time were measured. The electrode interval D was fixed at 15 mm.
【0108】図8(a)は、導入する手段γとして、対
向する2対をなす4個の電磁石831を両電極の周囲に
配置した場合である。図8(b)は、導入する手段γと
して、16個の永久磁石832を両電極の周囲に配置し
た場合である。FIG. 8 (a) shows a case where four electromagnets 831 forming two pairs facing each other are arranged around both electrodes as the introducing means γ. FIG. 8B shows a case where 16 permanent magnets 832 are arranged around both electrodes as the introducing means γ.
【0109】電磁石831としては、空芯コイルからな
るものを用いた。また、永久磁石832としては、直方
体であり、かつ、異なった方向に励磁してあるものを用
いた。As the electromagnet 831, an air core coil was used. As the permanent magnet 832, a rectangular parallelepiped magnet that is excited in different directions was used.
【0110】図8(a)、図8(b)の何れの場合も、
少なくともSiウエハ(直径8インチ)からなる基体上
で、かつ、電極の中間に位置する平面内において、20
0±20Gとなるように、各磁石における磁化の大きさ
と方向を調節した。他の点は、実施例1と同様とした。In both cases of FIG. 8 (a) and FIG. 8 (b),
20 at least on a substrate made of a Si wafer (8 inches in diameter) and in a plane located in the middle of the electrodes.
The magnitude and direction of the magnetization in each magnet was adjusted so as to be 0 ± 20 G. Other points were the same as in Example 1.
【0111】図9は、電極IIに印加したDCバイアス
と、電極IIに流れる電流値及び電極Iの電位との関係
を測定した結果である。FIG. 9 shows the results of measuring the relationship between the DC bias applied to the electrode II and the value of the current flowing through the electrode II and the potential of the electrode I.
【0112】図9において、DCバイアスが負のとき電
極IIに流れるのは、大部分がプラズマ中で発生した正
の電荷を持った粒子、つまりイオン電流である。DCバ
イアスを徐々に正側にシフトさせていくと負の電荷を持
った粒子、つまり電子電流も流れ始め、ある電圧のとこ
ろで両者が釣り合い、電極IIに流れる電流値が零にな
る。この点が電極IIのフローティングポテンシャル、
すなわち電極IIの電位であり、図9では約+15Vで
ある。In FIG. 9, most of the particles having a positive charge, that is, the ion current generated in the plasma, flow to the electrode II when the DC bias is negative. When the DC bias is gradually shifted to the positive side, particles having a negative charge, that is, an electron current also starts to flow, the two are balanced at a certain voltage, and the current value flowing to the electrode II becomes zero. This point is the floating potential of electrode II,
That is, the potential of the electrode II, which is about +15 V in FIG.
【0113】ここまでは、電極Iの電位は変化が無い。
しかし、電極IIに印加するDCバイアスをさらに大き
くすると、電極Iの電位が正に増えはじめる。この増え
はじめた電極Iの電位を「プラズマ電位」と定義する。
実際は電極Iの電位とプラズマ電位は異なっているが、
プラズマ電位が十分に持ち上がっている場合は、両者は
ほぼ等しいと仮定した。Up to this point, the potential of the electrode I has not changed.
However, when the DC bias applied to the electrode II is further increased, the potential of the electrode I starts to increase positively. The potential of the electrode I that has started to increase is defined as "plasma potential".
Actually, the potential of the electrode I and the plasma potential are different,
When the plasma potential was sufficiently raised, it was assumed that the two were almost equal.
【0114】図9から本例のプラズマ電位は約18Vで
ある。一方、両電極と平行な水平磁揚を導入する手段γ
を持たない実施例1のプラズマ電位は40V以上であっ
た。これらの結果から、手段γを用いることで、プラズ
マ電位を小さくできることが分かった。From FIG. 9, the plasma potential of this example is about 18V. On the other hand, means γ for introducing horizontal magnetic exciter parallel to both electrodes
The plasma potential of Example 1 which did not have was 40 V or more. From these results, it was found that the plasma potential can be reduced by using the means γ.
【0115】したがって、本例で示した手段γを用いる
ことで、プラズマ電位が高いことによる、基体や電極の
ダメージ発生や、チャンバ内壁がスパッタされて発生す
る金属汚染を著しく低減できる半導体及びTFT−LC
Dの製造装置が得られた。Therefore, by using the means γ shown in this example, it is possible to remarkably reduce the damage of the substrate and the electrode due to the high plasma potential and the metal contamination caused by the sputtering of the inner wall of the chamber. LC
The manufacturing apparatus of D was obtained.
【0116】上述した本例の効果は、空芯コイルの代わ
りに円筒コイルからなる電磁石を用いても同じである。
また、永久磁石の場合は、直方体で異なった方向に励磁
してあるものの代わりに、円筒形で半径方向に励磁して
あるものを用いても良い。The above-described effects of this example are the same even when an electromagnet consisting of a cylindrical coil is used instead of the air-core coil.
Further, in the case of a permanent magnet, instead of a rectangular parallelepiped magnet that is excited in different directions, a cylindrical magnet that is excited in the radial direction may be used.
【0117】(実施例9)本例では、図8に示した手段
γが、発生した水平磁場を電極と平行な位置関係に保持
したまま、回転させることが可能な機構Bを設けた点が
実施例8と異なる。(Embodiment 9) In this embodiment, the means γ shown in FIG. 8 is provided with a mechanism B capable of rotating the generated horizontal magnetic field while maintaining the horizontal magnetic field in parallel with the electrodes. Different from Example 8.
【0118】複数の磁石として電磁石を用いた場合の機
構Bとは、各電磁石に流れる電流を制御するにより、見
掛け上磁場が回転しているようにする手段である。ま
た、複数の磁石として永久磁石を用いた場合の機構Bと
は、各永久磁石の配置は変えずに、各永久磁石を両電極
の周囲を機械的に回転させる手段である。The mechanism B in the case of using electromagnets as a plurality of magnets is a means for controlling the current flowing through each electromagnet so that the magnetic field appears to rotate. Further, the mechanism B when using permanent magnets as a plurality of magnets is a means for mechanically rotating each permanent magnet around both electrodes without changing the arrangement of each permanent magnet.
【0119】何れの手段においても、水平磁場が20r
pmで回転するように調節した。他の点は、実施例7と
同様とした。In any means, the horizontal magnetic field is 20r.
Adjusted to rotate in pm. The other points were the same as in Example 7.
【0120】その結果、E×Bドリフトによるプラズマ
が片側に偏るという現象を回避することができた。すな
わち、電極間に均一で対称的なプラズマを生起できるた
め、基体全面に渡って均一な成膜やエッチングを行うこ
とができる半導体及びTFT−LCDの製造装置が得ら
れた。As a result, it was possible to avoid the phenomenon that the plasma was biased to one side due to the E × B drift. That is, since a uniform and symmetrical plasma can be generated between the electrodes, a semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus capable of performing uniform film formation and etching over the entire surface of the substrate was obtained.
【0121】[0121]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
良質かつ高速度な成膜およびエッチングが、大口径の基
体全面において可能な半導体及びTFT−LCDの製造
装置が得られる。As described above, according to the present invention,
It is possible to obtain a semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus capable of performing high-quality film formation and etching at a high speed over the entire surface of a large-diameter substrate.
【0122】また、上記の半導体及びTFT−LCDの
製造装置を用いることで、歩留まりの高い半導体製造ラ
インが構築できる。By using the above semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus, a semiconductor manufacturing line with high yield can be constructed.
【0123】さらに、本発明に係る技術思想は、プラズ
マCVD装置、プラズマエッチング装置、スパッタ装置
など全てのプラズマプロセスに対応可能である。したが
って、本発明の技術思想を各装置に共通して導入するこ
とで、半導体及びTFT−LCDの製造装置の製作コス
トを大幅に低減することが可能となる。Further, the technical idea according to the present invention can be applied to all plasma processes such as a plasma CVD apparatus, a plasma etching apparatus and a sputtering apparatus. Therefore, by introducing the technical idea of the present invention into each device in common, the manufacturing cost of the semiconductor and TFT-LCD manufacturing device can be significantly reduced.
【図1】本発明の実施例1に係るプラズマCVD装置の
概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例1に係る蛍光強度の測定結果を
示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing a measurement result of fluorescence intensity according to Example 1 of the present invention.
【図3】本発明の実施例3に係るプラズマCVD装置の
概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a plasma CVD apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例4に係るプラズマCVD装置の
概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a plasma CVD apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例5に係るプラズマCVD装置の
概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a plasma CVD apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施例6に係るプラズマCVD装置の
概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a plasma CVD apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施例7に係るプラズマCVD装置の
概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a plasma CVD apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施例8に係るプラズマCVD装置の
概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a plasma CVD apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
【図9】本発明の実施例8に係る、電極IIに印加した
DCバイアスと、電極IIに流れる電流値及び電極Iの
電位との関係を測定した結果を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the results of measuring the relationship between the DC bias applied to the electrode II and the current value flowing through the electrode II and the potential of the electrode I according to Example 8 of the present invention.
100 プラズマCVD装置、 101、301、401、501、601、701、8
01 チャンバ、 102、302、402、502、602、702、8
02 プラズマ励起機能を有する電極I(上部電極)、 103、303 基板保持機能を有する電極II(下部
電極)、 104、105 アースシールド、 106 基体、 107、307 コンデンサ、 108、308 交流電源、 109 プロセスガス供給源、 110 バルブ、 111 ガス排気手段、 112 バルブ、 113 石英レンズ、 114 光ファイバの受光部、 115 マルチチャンネル分光器、 116 レーザ光、 117 石英レンズ、 118 フィルタ、 119 非線形光学結晶、 120 色素レーザ、 121 エキシマレーザ、 122 ビーム終点、 309、310 直流電源、 421、422、523 ガス排気系に接続した配管、 621、622、723 ガス供給系に接続した配管、 831 電磁石、 832 永久磁石。100 plasma CVD apparatus, 101, 301, 401, 501, 601, 701, 8
01 chamber, 102, 302, 402, 502, 602, 702, 8
02 electrode I having plasma excitation function (upper electrode), 103, 303 electrode II having substrate holding function (lower electrode), 104, 105 earth shield, 106 substrate, 107, 307 capacitor, 108, 308 AC power supply, 109 process Gas supply source, 110 bulb, 111 gas exhausting means, 112 bulb, 113 quartz lens, 114 optical fiber light receiving part, 115 multi-channel spectroscope, 116 laser light, 117 quartz lens, 118 filter, 119 nonlinear optical crystal, 120 dye Laser, 121 excimer laser, 122 beam end point, 309, 310 DC power supply, 421, 422, 523 pipe connected to gas exhaust system, 621, 622, 723 pipe connected to gas supply system, 831 electromagnet, 832 permanent magnet.
Claims (22)
体上をエッチングする半導体及びTFT−LCDの製造
装置において、 プラズマ励起機能を有する電極Iと基板保持機能を有す
る電極IIとの間隔Dが、プラズマが生起可能な最小値
以上、30mm以下であり、かつ、前記電極Iと前記電
極IIの配置が平行平板型であることを特徴とする半導
体及びTFT−LCDの製造装置。1. In a semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus for forming a film on a substrate or etching a substrate using plasma, a distance D between an electrode I having a plasma excitation function and an electrode II having a substrate holding function. Is a minimum value that can generate plasma and is 30 mm or less, and the electrode I and the electrode II are arranged in a parallel plate type. A semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus.
以上、20mm以下であることを特徴とする請求項1に
記載の半導体及びTFT−LCDの製造装置。2. The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the D is equal to or larger than a minimum value capable of generating plasma and is equal to or smaller than 20 mm.
以上、15mm以下であることを特徴とする請求項1に
記載の半導体及びTFT−LCDの製造装置。3. The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the D is not less than a minimum value capable of generating plasma and not more than 15 mm.
独立して電力、周波数、又は周波数と電力を制御できる
機構Aに接続してあることを特徴とする請求項1乃至3
のいずれか1項に記載の半導体及びTFT−LCDの製
造装置。4. The electrode I or / and the electrode II are
4. The device is connected to a mechanism A capable of independently controlling electric power, frequency, or frequency and electric power.
2. The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to any one of 1.
源であることを特徴とする請求項4に記載の半導体及び
TFT−LCDの製造装置。5. The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the mechanism A is an AC or / and DC power source.
は前記空間の近傍に、反応副生成物ガスを排気する手段
αを有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか
1項に記載の半導体及びTFT−LCDの製造装置。6. A means α for exhausting a reaction by-product gas is provided in a space between the electrode I and the electrode II or in the vicinity of the space. 2. A semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus as described in 1.
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体及びTFT−
LCDの製造装置。7. The semiconductor and TFT- according to claim 6, wherein the means α is provided on the electrode I.
LCD manufacturing equipment.
は前記空間の近傍に、プロセスガスを導入する手段βを
有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項
に記載の半導体及びTFT−LCDの製造装置。8. The method according to claim 1, further comprising means β for introducing a process gas in a space between the electrodes I and II or in the vicinity of the space. Semiconductor and TFT-LCD manufacturing equipment.
ことを特徴とする請求項8に記載の半導体及びTFT−
LCDの製造装置。9. The semiconductor and TFT- according to claim 8, wherein the means β is provided in the electrode I.
LCD manufacturing equipment.
に、両電極と平行な水平磁揚を導入する手段γを有する
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載
の半導体及びTFT−LCDの製造装置。10. The space between the electrode I and the electrode II is provided with a means γ for introducing horizontal magnetic excitement parallel to both electrodes, according to any one of claims 1 to 9. Semiconductor and TFT-LCD manufacturing equipment.
た1つ以上の磁石であることを特徴とする請求項10に
記載の半導体及びTFT−LCDの製造装置。11. The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to claim 10, wherein the means γ is one or more magnets arranged around both electrodes.
とする請求項11に記載の半導体及びTFT−LCDの
製造装置。12. The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to claim 11, wherein the magnet is an electromagnet.
徴とする請求項11に記載の半導体及びTFT−LCD
の製造装置。13. The semiconductor and TFT-LCD according to claim 11, wherein the magnet is a permanent magnet.
Manufacturing equipment.
極と平行な位置関係に保持したまま、回転させることが
可能な機構Bを有することを特徴とする請求項1乃至1
3のいずれか1項に記載の半導体及びTFT−LCDの
製造装置。14. The means γ has a mechanism B capable of rotating the generated horizontal magnetic field while maintaining the generated horizontal magnetic field in a positional relationship parallel to the electrodes.
4. The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to any one of 3 above.
を用いる場合、各電磁石に流れる電流の制御機構である
ことを特徴とする請求項14記載の半導体及びTFT−
LCDの製造装置。15. The semiconductor and TFT-device according to claim 14, wherein the mechanism B is a mechanism for controlling a current flowing through each electromagnet when an electromagnet is used as the magnet.
LCD manufacturing equipment.
イルを複数個組み合わせて、さらに各コイルに流れる電
流を制御することにより、回転水平磁場を形成すること
を特徴とする請求項15に記載の半導体及びTFT−L
CDの製造装置。16. The semiconductor according to claim 15, wherein the electromagnet comprises a coil, and a rotating horizontal magnetic field is formed by combining a plurality of the coils and controlling a current flowing in each coil. And TFT-L
CD manufacturing equipment.
とする請求項16に記載の半導体及びTFT−LCDの
製造装置。17. The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to claim 16, wherein the coil has a rectangular shape.
石を用いる場合、各永久磁石を両電極の回りで回転させ
る機構であることを特徴とする請求項14に記載の半導
体及びTFT−LCDの製造装置。18. The semiconductor and TFT-LCD of claim 14, wherein the mechanism B is a mechanism for rotating each permanent magnet around both electrodes when a permanent magnet is used as the magnet. Manufacturing equipment.
つ、異なった方向に励磁してあることを特徴とする請求
項18に記載の半導体及びTFT−LCDの製造装置。19. The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to claim 18, wherein the permanent magnet is a rectangular parallelepiped and is excited in different directions.
つ、半径方向に励磁してあることを特徴とする請求項1
8に記載の半導体及びTFT−LCDの製造装置。20. The permanent magnet has a cylindrical shape and is excited in the radial direction.
8. A semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to item 8.
T−LCDの製造装置のチャンバ外周部に配置されたリ
ング状であることを特徴とする請求項18に記載の半導
体及びTFT−LCDの製造装置。21. The permanent magnet comprises the semiconductor and TF.
The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to claim 18, wherein the manufacturing apparatus has a ring shape and is arranged on the outer peripheral portion of the chamber of the T-LCD manufacturing apparatus.
のうち、ある1つ永久磁石aを0度に配置された磁石と
定義したとき、 前記永久磁石a及び前記永久磁石aと180度ずれて対
向した位置にある永久磁石dの磁化してある方向が、平
行平板電極の中心を通る1つの方向に向かっている場
合、前記永久磁石aから時計回り又は反時計回りに90
度だけずれて配置された永久磁石b及び永久磁石cの磁
化してある方向が、前記永久磁石a及び前記永久磁石d
と逆向きであり、かつ、 前記永久磁石aと前記永久磁石b又は前記永久磁石bと
前記永久磁石dの間に配置される各永久磁石Lの磁化し
てある方向は、順次右周りにずれるように配置され、 前記永久磁石aと前記永久磁石c又は前記永久磁石cと
前記永久磁石dの間に配置される各永久磁石Rの磁化し
てある方向は、順次左周りにずれるように配置してある
ことを特徴とする請求項18乃至20のいずれか1項に
記載の半導体及びTFT−LCDの製造装置。22. Among the permanent magnets arranged around the both electrodes, when one permanent magnet a is defined as a magnet arranged at 0 degrees, the permanent magnet a and the permanent magnet a are shifted by 180 degrees. When the magnetized direction of the permanent magnet d in the opposite position is toward one direction passing through the center of the parallel plate electrode, the permanent magnet 90 is rotated clockwise or counterclockwise from the permanent magnet a.
The magnetized directions of the permanent magnets b and c, which are arranged with a degree of deviation, are the permanent magnets a and d.
And the direction of magnetization of each permanent magnet L arranged between the permanent magnet a and the permanent magnet b or between the permanent magnet b and the permanent magnet d is sequentially shifted to the right. The permanent magnets a and c, or the permanent magnets R between the permanent magnets c and d, are magnetized in such a manner that the magnetized directions thereof are sequentially shifted counterclockwise. The semiconductor and TFT-LCD manufacturing apparatus according to any one of claims 18 to 20, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7276046A JPH09167698A (en) | 1995-10-13 | 1995-10-24 | Manufacturing device of semiconductor and tft-lcd |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-265171 | 1995-10-13 | ||
| JP26517195 | 1995-10-13 | ||
| JP7276046A JPH09167698A (en) | 1995-10-13 | 1995-10-24 | Manufacturing device of semiconductor and tft-lcd |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09167698A true JPH09167698A (en) | 1997-06-24 |
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|---|---|---|---|
| JP7276046A Pending JPH09167698A (en) | 1995-10-13 | 1995-10-24 | Manufacturing device of semiconductor and tft-lcd |
Country Status (1)
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| JP (1) | JPH09167698A (en) |
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