JP2002313736A - Plasma treating equipment - Google Patents

Plasma treating equipment

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JP2002313736A
JP2002313736A JP2001116088A JP2001116088A JP2002313736A JP 2002313736 A JP2002313736 A JP 2002313736A JP 2001116088 A JP2001116088 A JP 2001116088A JP 2001116088 A JP2001116088 A JP 2001116088A JP 2002313736 A JP2002313736 A JP 2002313736A
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Japan
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cathode
plasma
processing apparatus
anode
plasma processing
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JP2001116088A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisao Morooka
久雄 師岡
Shuichi Takamura
秀一 高村
Yoshihiko Uesugi
喜彦 上杉
Tetsuyasu Ono
哲靖 大野
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide plasma treating equipment wherein treatment of high quality is enabled at a high speed. SOLUTION: This plasma treating equipment is provided with a cathode 2, a high frequency power source 5 connected with the cathode 2, and a magnetron magnetic field generating means (magnet 20) which is arranged in the vicinity of the cathode 2. At least the surface of the cathode 2 whose surface facing the plasma (grow region 6) is composed of metal containing at lest one kind out of W, Ta, Mo, Ti and Zr, or alloy.

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、プラズマCVDや
プラズマエッチング等のプラズマ処理を行うための装置
に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an apparatus for performing plasma processing such as plasma CVD and plasma etching.

【0002】[0002]

【従来の技術】Si薄膜やDLC(Diamond Like Carbo
n)薄膜の形成には、プラズマCVDが利用されてい
る。また、半導体素子等の製造に必要とされる微細パタ
ーンの形成には、プラズマエッチングが利用されてい
る。プラズマCVDは、原料ガスをプラズマ化し、この
プラズマ中のイオン、ラジカル等の電離・解離種を、基
体の表面に堆積させることにより膜形成を行う方法であ
る。一方、プラズマエッチングは、プラズマ中の電離・
解離種を被処理体に衝突させてエッチングを行う方法で
ある。
2. Description of the Related Art Si thin films and DLC (Diamond Like Carbo)
n) Plasma CVD is used to form a thin film. In addition, plasma etching is used to form a fine pattern required for manufacturing a semiconductor element or the like. Plasma CVD is a method of forming a film by converting a raw material gas into plasma and depositing ionized and dissociated species such as ions and radicals in the plasma on the surface of a substrate. On the other hand, plasma etching uses ionization and
This is a method of performing etching by causing a dissociated species to collide with an object to be processed.

【0003】プラズマCVDやプラズマエッチング等の
プラズマ処理に用いるプラズマ発生源としては、例え
ば、13.56MHzの周波数を用いた容量結合型高周波
プラズマ源や、特開昭64−65843号公報に開示さ
れているようなエレクトロン・サイクロトロン・レゾナ
ンス(ECR)を利用したものがある。このうち容量結
合型高周波プラズマ源は、大面積処理および安定放電が
可能で、かつ、ECRプラズマ発生源に比べ安価に製造
できる。
As a plasma generation source used for plasma processing such as plasma CVD and plasma etching, for example, a capacitively-coupled high-frequency plasma source using a frequency of 13.56 MHz and Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-65843 are disclosed. Some of them use electron cyclotron resonance (ECR). Among them, the capacitively-coupled high-frequency plasma source can perform large-area processing and stable discharge, and can be manufactured at a lower cost than an ECR plasma source.

【0004】容量結合型高周波プラズマ処理装置は、高
周波電極と接地電極との間にプラズマを発生させる方式
であり、結合コンデンサを介して高周波電極に高周波電
圧を印加する。このとき、自己バイアス効果により平均
的に負の深いバイアスが形成されるので、高周波電極は
陰極として機能する。そして、高周波電極と接地電極と
の間には、グロー領域が生じる。本明細書では、高周波
電極を陰極と呼び、接地電極を陽極と呼ぶ。
The capacitively coupled high-frequency plasma processing apparatus generates plasma between a high-frequency electrode and a ground electrode, and applies a high-frequency voltage to the high-frequency electrode via a coupling capacitor. At this time, a deep negative bias is formed on average by the self-bias effect, so that the high-frequency electrode functions as a cathode. Then, a glow region is generated between the high-frequency electrode and the ground electrode. In this specification, the high-frequency electrode is called a cathode, and the ground electrode is called an anode.

【0005】図2に、容量結合型プラズマ処理装置の主
要部断面図と、この処理装置内における電位分布とを示
す。図2に示す装置では、陰極2と陽極3とが対向して
配置され、陰極2には、結合コンデンサ4を介して高周
波電源5が接続され、陽極3は接地されている。陰極2
に高周波電圧が印加されると、両電極の間には、高密度
プラズマ領域であるグロー領域6が生じると共に、陰極
2の前面(プラズマに対向する面)には陰極シースが形
成され、陽極3の前面(プラズマと対向する面)には陽
極シースが形成される。陰極シースおよび陽極シースは
共に発光の弱い領域である。
FIG. 2 is a sectional view showing a main part of a capacitively coupled plasma processing apparatus and a potential distribution in the processing apparatus. In the device shown in FIG. 2, a cathode 2 and an anode 3 are arranged to face each other, a high frequency power supply 5 is connected to the cathode 2 via a coupling capacitor 4, and the anode 3 is grounded. Cathode 2
When a high-frequency voltage is applied to the electrodes, a glow region 6 that is a high-density plasma region is generated between the two electrodes, and a cathode sheath is formed on the front surface (the surface facing the plasma) of the cathode 2 and the anode 3 An anode sheath is formed on the front surface (surface facing the plasma). Both the cathode sheath and the anode sheath are regions where light emission is weak.

【0006】陰極シース中には大きな電位差が現れ、プ
ラズマ中のイオンはこの電位差で加速されて陰極2に大
きなエネルギーをもって衝突し、γ作用により陰極2表
面から2次電子(γ電子)を放出させる。放出されたγ
電子は、陰極シース中の電位勾配によって加速されてグ
ロー領域6中に大きなエネルギーをもって入射し、その
α作用によって気体分子を電離するので、放電が維持さ
れる。陰極シースが暗いのは、陰極2から放出されたγ
電子が、気体分子の最低励起エネルギーに加速されるま
で気体分子を励起できないためである。
[0006] A large potential difference appears in the cathode sheath, and ions in the plasma are accelerated by this potential difference and collide with the cathode 2 with a large energy, and secondary electrons (γ electrons) are emitted from the surface of the cathode 2 by the γ action. . Released γ
The electrons are accelerated by the potential gradient in the cathode sheath and enter the glow region 6 with a large energy, and ionize the gas molecules by the α action, so that the discharge is maintained. The darkness of the cathode sheath is caused by the γ emitted from the cathode 2.
This is because the gas molecules cannot be excited until the electrons are accelerated to the lowest excitation energy of the gas molecules.

【0007】一方、陽極3近傍では、通常、陽極3への
電子電流密度が乱雑粒子束に伴う電流密度より小さい場
合が多いので、その分だけ電子を追い返すために陽極電
位はプラズマ電位より低くなって、図示するような電位
勾配をもつ陽極シースが形成される。ただし、陽極の面
積が小さく、電子電流密度が乱雑粒子束に伴う電流密度
以上になると、陽極はプラズマ電位より高くなり、一部
電離を伴う電子シースが形成されることがある。なお、
図示例のようにプラズマ電位より陽極電位が低い場合、
陽極シースはイオンシースである。
On the other hand, in the vicinity of the anode 3, the electron current density to the anode 3 is usually smaller than the current density associated with the random particle flux, so that the anode potential becomes lower than the plasma potential in order to repel electrons by that much. Thus, an anode sheath having a potential gradient as shown is formed. However, when the area of the anode is small and the electron current density is equal to or higher than the current density associated with the random particle flux, the anode becomes higher than the plasma potential, and an electron sheath with partial ionization may be formed. In addition,
When the anode potential is lower than the plasma potential as in the example shown,
The anode sheath is an ion sheath.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】プラズマ処理装置にお
いて処理速度を向上させるためには、プラズマ密度を高
くすることが有効である。プラズマ密度を高くできる薄
膜形成手段としては、例えばマグネトロンスパッタ法が
知られている。マグネトロンスパッタ法では、陰極とし
て機能するターゲット近傍において、直交する電場と磁
場との作用により電子がサイクロイド状の軌道を描く。
その結果、電子がプラズマガスとより多く衝突を繰り返
し、高密度のプラズマが生成される。そのため、ターゲ
ットのスパッタ効率が高くなって、高速な膜形成が可能
となる。
To increase the processing speed in a plasma processing apparatus, it is effective to increase the plasma density. As a thin film forming means capable of increasing the plasma density, for example, a magnetron sputtering method is known. In the magnetron sputtering method, electrons draw a cycloidal trajectory in the vicinity of a target functioning as a cathode by the action of orthogonal electric and magnetic fields.
As a result, the electrons repeatedly collide with the plasma gas, and a high-density plasma is generated. Therefore, the sputtering efficiency of the target is increased, and a high-speed film can be formed.

【0009】本発明者らは、図1に示すように、陰極2
の裏面側(図中左側)に磁石を配置することにより平板
マグネトロン型電極を構成し、これを用いてプラズマC
VD法により薄膜形成を行った。しかし、マグネトロン
スパッタの際と同様に陰極2がスパッタされてしまい、
その結果、被処理体7上に形成される薄膜に陰極構成物
質が混入する。したがって、要求水準によっても異なる
が、所望の品質の薄膜が形成できないおそれがあること
がわかった。
The present inventors, as shown in FIG.
A flat magnetron type electrode is formed by arranging a magnet on the back side (left side in the figure) of
A thin film was formed by the VD method. However, as in the case of magnetron sputtering, the cathode 2 is sputtered,
As a result, the cathode constituent material is mixed into the thin film formed on the processing target 7. Therefore, although it depends on the required level, it has been found that a thin film of desired quality may not be formed.

【0010】本発明は、高品質の処理が高速で行えるプ
ラズマ処理装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of performing high quality processing at high speed.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(3)の本発明により達成される。 (1) 陰極と、これに接続された高周波電源と、陰極
近傍にマグネトロン磁場発生手段とを有し、前記陰極の
少なくともプラズマに対向する表面が、W、Ta、M
o、TiおよびZrの少なくとも1種を含有する金属ま
たは合金から構成されるプラズマ処理装置。 (2) 前記陰極の少なくともプラズマに対向する表面
が、W、Ta、Mo、TiおよびZrの少なくとも1種
からなる金属または合金である上記(1)のプラズマ処
理装置。 (3) H2を含有するガスを用いるプラズマ処理に使
用される上記(1)または(2)のプラズマ処理装置。
This and other objects are achieved by the present invention which is defined below as (1) to (3). (1) A cathode, a high-frequency power supply connected thereto, and a magnetron magnetic field generating means near the cathode, wherein at least the surface of the cathode facing the plasma is W, Ta, M
A plasma processing apparatus comprising a metal or an alloy containing at least one of o, Ti and Zr. (2) The plasma processing apparatus according to (1), wherein at least a surface of the cathode facing the plasma is a metal or an alloy composed of at least one of W, Ta, Mo, Ti and Zr. (3) The plasma processing apparatus according to the above (1) or (2), which is used for plasma processing using a gas containing H 2 .

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1に、本発明のプラズマ処理装
置の主要部断面図と、この処理装置内における電位分布
とを示す。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a plasma processing apparatus according to the present invention and a potential distribution in the processing apparatus.

【0013】この装置において陰極2は、その裏面側に
マグネトロン磁場発生手段として磁石20が配置されて
平板マグネトロン型電極となっている。この磁石20の
構造を図4に示す。図4は、図1に示す装置において、
陽極3側から陰極2側を見たときの断面図である。ただ
し、陰極2は取り去ってあり、また、装置主要部を収容
する真空槽100を表示してある。図4に示すように、
磁石20は、通常のマグネトロンスパッタ装置と同様
に、中心磁石20Aと、これを包囲する環状の外周磁石
20Bとから構成されている。ただし、中心磁石20A
は、その中央から真空槽100内に原料ガス等の処理ガ
スを導入するために、環状構造にしてある。図1に示す
装置において磁石20以外の構成は、図2に示す従来の
装置と同様である。平板マグネトロン型電極としたとき
に陰極2がスパッタされやすいのは、高密度プラズマ中
で生じた多量のイオンが陰極シース電圧VSによって加
速され、陰極2に入射するためである。なお、陰極シー
ス電圧VSとは、図1に示されるように、プラズマ電位
Pから陰極電位VCを減じた値である。
In this device, the cathode 2 has a magnet 20 as a magnetron magnetic field generating means on the back side, and is a flat magnetron type electrode. FIG. 4 shows the structure of the magnet 20. FIG. 4 shows the device shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view when the cathode 2 side is viewed from the anode 3 side. However, the cathode 2 has been removed, and the vacuum chamber 100 accommodating the main part of the apparatus is shown. As shown in FIG.
The magnet 20 is composed of a center magnet 20A and an annular outer peripheral magnet 20B surrounding the center magnet 20A, similarly to a normal magnetron sputtering apparatus. However, the center magnet 20A
Has an annular structure in order to introduce a processing gas such as a source gas into the vacuum chamber 100 from the center thereof. The configuration of the apparatus shown in FIG. 1 other than the magnet 20 is the same as that of the conventional apparatus shown in FIG. Easy to cathode 2 is sputtered when the planar magnetron type electrode, a large amount of ions generated by the high density plasma are accelerated by the cathode sheath voltage V S, in order to enter the cathode 2. Incidentally, a cathode sheath voltage V S, as shown in FIG. 1, a value obtained by subtracting the cathode potential V C from the plasma potential V P.

【0014】そこで本発明では、陰極2を、イオンによ
ってスパッタされにくい材料から構成する。その結果、
陰極2構成材料の被処理体7への飛来量が少なくなる。
そのため、本発明をプラズマCVD装置に適用すれば、
被処理体7上に不純物の少ない高品質の薄膜を高速で形
成することが可能となり、また、プラズマエッチングに
適用すれば、被処理体7を高速でエッチングでき、しか
も、エッチング対象面への不純物付着を防ぐことが可能
となる。
Therefore, in the present invention, the cathode 2 is made of a material which is not easily sputtered by ions. as a result,
The amount of the constituent material of the cathode 2 flying to the processing target 7 is reduced.
Therefore, if the present invention is applied to a plasma CVD apparatus,
It is possible to form a high-quality thin film with a small amount of impurities on the object to be processed 7 at a high speed, and if the method is applied to plasma etching, the object to be processed 7 can be etched at a high speed, and furthermore, impurities on the surface to be etched can be obtained. Adhesion can be prevented.

【0015】通常のプラズマ処理装置における陰極構成
材料としては、加工性が良好であること、装置内をクリ
ーニングする際にクリーニングガスとして用いるNF3
に対する反応性が低いこと、などからAlを用いること
が多い。しかし、Alからなる陰極は比較的スパッタさ
れやすい。これに対し本発明では、陰極2を、W、T
a、Mo、TiおよびZrの少なくとも1種を含有する
金属または合金から構成し、好ましくは、W、Ta、M
o、TiおよびZrの少なくとも1種からなる金属また
は合金から構成し、より好ましくはW、Ta、Mo、T
iおよびZrのいずれかから構成する。これにより、陰
極のスパッタ量を著しく減少させることができる。
[0015] As a cathode constituting material in a normal plasma processing apparatus, good workability and NF 3 used as a cleaning gas when cleaning the inside of the apparatus are used.
Al is often used because of its low reactivity with respect to. However, a cathode made of Al is relatively easily sputtered. On the other hand, in the present invention, the cathode 2 is made of W, T
a, Mo, a metal or an alloy containing at least one of Ti and Zr, preferably W, Ta, M
o, a metal or an alloy comprising at least one of Ti and Zr, more preferably W, Ta, Mo, T
It is composed of any one of i and Zr. As a result, the amount of cathode sputtering can be significantly reduced.

【0016】なお、本発明では、少なくとも、陰極2の
プラズマに対向する表面を上記材料から構成すればよ
い。すなわち、陰極全体をこれらの材料から構成しても
よく、プラズマに対向する表面付近だけを上記材料から
構成してもよい。後者の場合、スパッタされにくい材料
は、陰極のプラズマに対向する表面から3μm以上の厚
さにわたって存在することが好ましい。
In the present invention, at least the surface of the cathode 2 facing the plasma may be made of the above material. That is, the entire cathode may be made of these materials, or only the vicinity of the surface facing the plasma may be made of the above materials. In the latter case, it is preferable that the material that is difficult to be sputtered exists over a thickness of 3 μm or more from the surface of the cathode facing the plasma.

【0017】本発明は、原料ガスないし動作ガスとして
少なくともH2を使用する場合に特に有効である。すな
わち、H2を含有するガスをプラズマ化したときの陰極
のスパッタ量は、本発明により著しく低減される。H2
を含有するガスは、例えばアモルファスシリコンからな
る薄膜をプラズマCVD法により形成する際に利用され
る。
The present invention is particularly effective when at least H 2 is used as a raw material gas or a working gas. That is, the amount of sputtering of the cathode when the gas containing H 2 is turned into plasma is significantly reduced by the present invention. H 2
Is used, for example, when a thin film made of amorphous silicon is formed by a plasma CVD method.

【0018】本発明の処理装置では、陰極構成材料以外
は特に限定されず、従来のプラズマ処理装置と同様であ
ってよい。
The processing apparatus of the present invention is not particularly limited except for the constituent material of the cathode, and may be the same as a conventional plasma processing apparatus.

【0019】本発明のプラズマ処理装置の具体的な構成
例を、図3に示す。図3は、図1に示す主要部に、陰極
2および陽極3を収容する真空槽100を追加したもの
である。
FIG. 3 shows a specific configuration example of the plasma processing apparatus of the present invention. FIG. 3 is obtained by adding a vacuum chamber 100 for accommodating the cathode 2 and the anode 3 to the main part shown in FIG.

【0020】陽極3の表面には、長尺の可撓性フィルム
からなる被処理体7が巻回された状態で保持されてお
り、連続的なプラズマ処理が可能となっている。
An object 7 made of a long flexible film is held in a wound state on the surface of the anode 3 so that continuous plasma processing can be performed.

【0021】真空槽100には、排気路101および原
料ガス導入路102が設けられている。プラズマCVD
を行なうに際しては、図示しない油回転ポンプやターボ
分子ポンプ等に接続されている排気路101から真空槽
内100の気体を排気して槽内を10-4〜10-5Pa程度
の高真空とし、これを維持する。次いで、原料ガス導入
路102から真空槽100内に原料ガスを導入する。原
料ガス導入路102への原料ガスの供給は、図示しない
マスフローコントローラにより調整され、複数のマスフ
ローコントローラを設けることにより、2種以上のガス
を混合して原料ガスとすることができる。
The vacuum chamber 100 is provided with an exhaust path 101 and a source gas introduction path 102. Plasma CVD
Is performed, the gas in the vacuum chamber 100 is evacuated from an exhaust path 101 connected to an oil rotary pump, a turbo molecular pump, or the like (not shown) to make the inside of the chamber a high vacuum of about 10 -4 to 10 -5 Pa. Keep this up. Next, the source gas is introduced into the vacuum chamber 100 from the source gas introduction path 102. The supply of the source gas to the source gas introduction path 102 is adjusted by a mass flow controller (not shown). By providing a plurality of mass flow controllers, two or more types of gases can be mixed and used as a source gas.

【0022】プラズマCVD中の真空槽100内の圧力
は、好ましくは700Pa以下、より好ましくは5〜20
0Paである。圧力が低すぎるとプラズマ密度を高くする
ことが困難となり、プラズマ処理の効率が低くなってし
まう。一方、圧力が高すぎると、高次のラジカルの発生
が無視できなくなり、良質なCVD膜を得ることが難し
くなる。
The pressure in the vacuum chamber 100 during the plasma CVD is preferably 700 Pa or less, more preferably 5 to 20 Pa.
0 Pa. If the pressure is too low, it becomes difficult to increase the plasma density, and the efficiency of the plasma processing is reduced. On the other hand, if the pressure is too high, the generation of higher-order radicals cannot be ignored and it is difficult to obtain a high-quality CVD film.

【0023】プラズマエッチング中の真空槽100内の
圧力は、好ましくは400Pa以下、より好ましくは5〜
200Paである。圧力が低すぎるとプラズマ密度を高く
することが困難となり、プラズマ処理の効率が低くなっ
てしまう。一方、圧力が高すぎると、多原子分子の生成
によりエッチング効率が低下しやすくなる。
The pressure in the vacuum chamber 100 during the plasma etching is preferably 400 Pa or less, more preferably 5 Pa or less.
It is 200 Pa. If the pressure is too low, it becomes difficult to increase the plasma density, and the efficiency of the plasma processing is reduced. On the other hand, if the pressure is too high, the etching efficiency tends to decrease due to the generation of polyatomic molecules.

【0024】なお、陽極3またはその近傍には、必要に
応じ、被処理体7を加熱するための加熱手段、例えば電
気ヒータなどが設けられる。
A heating means for heating the object to be processed 7, for example, an electric heater or the like is provided at or near the anode 3 if necessary.

【0025】また、陽極3には、必要に応じ直流バイア
ス電圧を印加してもよい。陽極電位を下げる方向に直流
バイアス電圧を印加すれば、被処理体7に向かってイオ
ンが加速されるので、特にプラズマエッチングの際の効
率向上に有効である。
Further, a DC bias voltage may be applied to the anode 3 as needed. When a DC bias voltage is applied in a direction to lower the anode potential, ions are accelerated toward the object to be processed 7, which is particularly effective for improving the efficiency in plasma etching.

【0026】本発明は、様々なCVD膜の形成に適用で
きる。例えば、多結晶や単結晶のダイヤモンド、Si、
SiC、BN、C、SiNx、SiOx等からなるアモル
ファス膜、Si、SiC、c−BN等からなる多結晶
膜、Si、SiC、c−BN等からなる単結晶膜などの
いずれの製造にも本発明は適用できる。
The present invention can be applied to the formation of various CVD films. For example, polycrystalline or single crystal diamond, Si,
SiC, BN, C, SiN x , amorphous film made of SiO x or the like, Si, SiC, polycrystalline film composed of c-BN and the like, Si, SiC, in any production, such as single crystal film composed of c-BN and the like The present invention can also be applied.

【0027】プラズマCVDの際に用いる原料ガスは、
形成対象物に応じて従来と同様に適宜選択すればよく、
特に限定されない。
The source gas used in the plasma CVD is as follows:
What is necessary is just to select suitably similarly to the conventional according to the formation object,
There is no particular limitation.

【0028】[0028]

【実施例】ケースNo.1 図1に示す構成のプラズマ処理装置を用い、厚さ75μ
mのポリエチレンナフタレートフィルム基体上に、アモ
ルファスシリコンからなる厚さ0.7μmの薄膜をプラ
ズマCVD法により形成した。この装置の陰極2は、W
から構成した。原料ガスおよびその流量は、 SiH4:50sccm、 H2:500sccm とした。動作圧力、陰極シース電圧VSおよびプラズマ
密度を、表1に示す。
EXAMPLE No. 1 A plasma processing apparatus having the structure shown in FIG.
A 0.7 μm thick thin film made of amorphous silicon was formed on a polyethylene naphthalate film substrate having a thickness of 0.7 m by a plasma CVD method. The cathode 2 of this device has W
It consisted of. Material gas and its flow rate, SiH 4: 50sccm, H 2 : was 500 sccm. Table 1 shows the operating pressure, the cathode sheath voltage V S, and the plasma density.

【0029】ケースNo.2(比較) 陰極2をAlから構成したほかはケースNo.1と同様に
して、アモルファスシリコン薄膜を形成した。
Case No. 2 (Comparative) An amorphous silicon thin film was formed in the same manner as in Case No. 1 except that the cathode 2 was made of Al.

【0030】ケースNo.3(比較) 図2に示す構成の装置、すなわちマグネトロン磁場発生
用磁石をもたない従来の装置、を用い、かつ陰極2をA
lから構成したほかはケースNo.1と同様にして、アモ
ルファスシリコン薄膜を形成した。
Case No. 3 (Comparison) An apparatus having the structure shown in FIG. 2, that is, a conventional apparatus having no magnet for generating a magnetron magnetic field, was used, and
l, an amorphous silicon thin film was formed in the same manner as in Case No. 1.

【0031】評価 上記各ケースで形成した薄膜について、陰極構成材料の
混入量をSIMSにより測定した。結果を表1に示す。
なお、表1において「検出限界以下」とは、1017cm-3
以下を意味する。
Evaluation For the thin films formed in each of the above cases, the amount of the cathode constituent material mixed was measured by SIMS. Table 1 shows the results.
In Table 1, “below the detection limit” means 10 17 cm −3.
Means:

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】表1において、マグネトロン磁場発生用磁
石を設けたが陰極をAlから構成したケースNo.2で
は、プラズマ密度は高いが、薄膜中への陰極構成元素の
混入量が著しく多くなっている。また、従来の装置を用
いたケースNo.3では、薄膜中への陰極構成元素の混入
は認められないが、プラズマ密度が低い。これに対し、
マグネトロン磁場発生用磁石を設け、かつ陰極をWから
構成した本発明の装置を用いたケースNo.1では、プラ
ズマ密度はケースNo.2にほとんど劣らず、しかも、薄
膜中への陰極構成元素の混入は認められない。
In Table 1, in case No. 2 in which a magnet for generating a magnetron magnetic field was provided but the cathode was made of Al, although the plasma density was high, the amount of the cathode constituent elements mixed into the thin film was extremely large. . In case No. 3 using the conventional apparatus, no cathode constituent element was mixed into the thin film, but the plasma density was low. In contrast,
In Case No. 1 using the apparatus of the present invention in which a magnet for generating a magnetron magnetic field was provided and the cathode was made of W, the plasma density was almost equal to that of Case No. 2, and the cathode constituent elements were contained in the thin film. No contamination is observed.

【0034】なお、陰極をTa、Mo、TiまたはZr
から構成した場合でも、プラズマ密度をほとんど低下さ
せずに、アモルファスシリコン薄膜中への陰極構成元素
の混入を抑えることができた。
The cathode is made of Ta, Mo, Ti or Zr.
However, even in the case where the element was formed from the above, mixing of the cathode constituent elements into the amorphous silicon thin film could be suppressed without substantially lowering the plasma density.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置は、マグネト
ロン磁場発生用磁石を備えるので高速なプラズマ処理が
可能である。すなわち、プラズマCVDにおける高速な
膜形成およびプラズマエッチングにおける高速エッチン
グが実現する。しかも、本発明の装置は、スパッタされ
にくい材料から陰極を構成するので、高品質のプラズマ
処理が可能である。
The plasma processing apparatus of the present invention has a magnet for generating a magnetron magnetic field, so that high-speed plasma processing can be performed. That is, high-speed film formation in plasma CVD and high-speed etching in plasma etching are realized. In addition, since the cathode of the apparatus of the present invention is made of a material that is not easily sputtered, high-quality plasma processing can be performed.

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

【図1】本発明のプラズマ処理装置の主要部を示す断面
図およびこの装置の陰極−陽極間における電位分布を示
すグラフである。
FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus of the present invention and a graph showing a potential distribution between a cathode and an anode of the apparatus.

【図2】従来のプラズマ処理装置の主要部を示す断面図
およびこの装置の陰極−陽極間における電位分布を示す
グラフである。
FIG. 2 is a sectional view showing a main part of a conventional plasma processing apparatus and a graph showing a potential distribution between a cathode and an anode of the apparatus.

【図3】本発明のプラズマ処理装置の具体的な構成例を
示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a specific configuration example of the plasma processing apparatus of the present invention.

【図4】本発明のプラズマ処理装置が備えるマグネトロ
ン磁場発生用磁石の構成を説明するための断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a magnet for generating a magnetron magnetic field provided in the plasma processing apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 陰極 20 磁石 20A 中心磁石 20B 外周磁石 3 陽極 4 結合コンデンサ 5 高周波電源 6 グロー領域 7 被処理体 100 真空槽 101 排気路 102 原料ガス導入路 2 Cathode 20 Magnet 20A Center magnet 20B Peripheral magnet 3 Anode 4 Coupling capacitor 5 High frequency power supply 6 Glow area 7 Workpiece 100 Vacuum tank 101 Exhaust path 102 Source gas introduction path

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高村 秀一 愛知県尾張旭市旭ヶ丘町長洞5860番地の11 (72)発明者 上杉 喜彦 愛知県名古屋市東区徳川町2609番地の1 ロイヤルアーク徳川町203号 (72)発明者 大野 哲靖 愛知県日進市香久山5丁目2105番地 Fターム(参考) 4G075 AA24 AA30 BC04 BC06 CA25 CA26 CA47 CA62 DA02 EC21 FB02 4K030 AA06 AA17 BA30 CA07 CA12 FA03 HA06 KA14 KA30 KA34 KA46 LA15 5F004 AA01 AA16 BA04 BA08 BB12 BB13 CA02 5F045 AA09 AB04 AE17 AE19 AE21 BB02 BB09 DP09 EB03 EH04 EH08 EH14  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shuichi Takamura 11-11, 5860, Nagado, Asahigaoka-cho, Owariasahi-city, Aichi Prefecture (72) Inventor Yoshihiko Uesugi 203, 2609 Tokugawa-cho, Higashi-ku, Nagoya-shi, Aichi 203 72) Inventor Tetsuyasu Ohno 5- 2105 Kakuyama, Nisshin-shi, Aichi F-term (reference) 4G075 AA24 AA30 BC04 BC06 CA25 CA26 CA47 CA62 DA02 EC21 FB02 4K030 AA06 AA17 BA30 CA07 CA12 FA03 HA06 KA14 KA30 KA34 KA46 BA01 A04 A04 A04 A04 BB12 BB13 CA02 5F045 AA09 AB04 AE17 AE19 AE21 BB02 BB09 DP09 EB03 EH04 EH08 EH14

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 陰極と、これに接続された高周波電源
と、陰極近傍にマグネトロン磁場発生手段とを有し、前
記陰極の少なくともプラズマに対向する表面が、W、T
a、Mo、TiおよびZrの少なくとも1種を含有する
金属または合金から構成されるプラズマ処理装置。
A cathode, a high-frequency power supply connected thereto, and a magnetron magnetic field generating means near the cathode, wherein at least a surface of the cathode facing the plasma is W, T
A plasma processing apparatus comprising a metal or an alloy containing at least one of a, Mo, Ti and Zr.
【請求項2】 前記陰極の少なくともプラズマに対向す
る表面が、W、Ta、Mo、TiおよびZrの少なくと
も1種からなる金属または合金である請求項1のプラズ
マ処理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein at least the surface of the cathode facing the plasma is a metal or an alloy composed of at least one of W, Ta, Mo, Ti and Zr.
【請求項3】 H2を含有するガスを用いるプラズマ処
理に使用される請求項1または2のプラズマ処理装置。
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, which is used for plasma processing using a gas containing H 2 .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013503974A (en) * 2009-09-05 2013-02-04 ジェネラル・プラズマ・インコーポレーテッド Plasma chemical vapor deposition equipment
JP2013525601A (en) * 2010-04-16 2013-06-20 フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ Apparatus for coating substrates in a vacuum chamber by plasma enhanced chemical vapor deposition

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