JP2777657B2 - プラズマ付着装置 - Google Patents
プラズマ付着装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体集積回路などの電子デバイスの製造
および各種材料の表面処理にあたり、試料基板上に各種
材料の薄膜を形成するためのプラズマ付着装置に関する
ものであり、特に、プラズマを利用して金属や金属化合
物の薄膜を低温で高品質に形成するためのプラズマ付着
装置に関するものである。
および各種材料の表面処理にあたり、試料基板上に各種
材料の薄膜を形成するためのプラズマ付着装置に関する
ものであり、特に、プラズマを利用して金属や金属化合
物の薄膜を低温で高品質に形成するためのプラズマ付着
装置に関するものである。
［従来の技術］ 従来、プラズマを利用する薄膜形成法として、原料を
ガスの形で供給するプラズマCVD法が広く用いられてい
る。しかし、この方法では試料基板を250〜400℃に加熱
する必要があること、また、形成された膜も緻密性の点
で不十分であるなどの問題があった。これに対し、マイ
クロ波による電子サイクロトロン共鳴プラズマを利用す
るCVD形ECR（Electron Cyclotron Resonance）プラズマ
付着法（特開昭56−155535号公報）では、試料基板を加
熱しない低温で、高温CVDに匹敵する緻密かつ高品質な
薄膜を形成できる。
ガスの形で供給するプラズマCVD法が広く用いられてい
る。しかし、この方法では試料基板を250〜400℃に加熱
する必要があること、また、形成された膜も緻密性の点
で不十分であるなどの問題があった。これに対し、マイ
クロ波による電子サイクロトロン共鳴プラズマを利用す
るCVD形ECR（Electron Cyclotron Resonance）プラズマ
付着法（特開昭56−155535号公報）では、試料基板を加
熱しない低温で、高温CVDに匹敵する緻密かつ高品質な
薄膜を形成できる。
これに対して、金属および金属化合物膜については、
一般にスパッタ法が広く用いられている。スパッタ法で
は、固体ターゲットのスパッタリングにより容易に金属
原料を供給できる利点がある。そこでCVD形ECRプラズマ
付着法とスパッタ法との利点を生かしてスパッタ形ECR
プラズマ付着法（特開昭59−47728号公報）が開発さ
れ、直円筒形ターゲットの開発（特開昭60−50167号公
報），マグネトロンモード放電の利用（特開昭61−1145
18号公報）により、ターゲット電流を大きく向上させて
膜形成速度，膜形成特性の向上が可能となった。
一般にスパッタ法が広く用いられている。スパッタ法で
は、固体ターゲットのスパッタリングにより容易に金属
原料を供給できる利点がある。そこでCVD形ECRプラズマ
付着法とスパッタ法との利点を生かしてスパッタ形ECR
プラズマ付着法（特開昭59−47728号公報）が開発さ
れ、直円筒形ターゲットの開発（特開昭60−50167号公
報），マグネトロンモード放電の利用（特開昭61−1145
18号公報）により、ターゲット電流を大きく向上させて
膜形成速度，膜形成特性の向上が可能となった。
上記特開昭60−50167号公報に開示された装置の構成
の概要および膜形成原理を第６図により述べる。第６図
において、１はプラズマ生成室、２は試料室、３はマイ
クロ波導入窓、４は矩形導波管、５はプラズマ流、６は
プラズマ引出し窓、７は試料基板、８は試料台、９は排
気系、10は磁気コイル、11は磁気シールド、12は第１ガ
ス導入系、13は第２ガス導入系、14は冷却水配管、15は
スパッタリング用ターゲット、16はシールド電極、16A
は絶縁体、17は冷却水配管、18はスパッタ電源である。
排気系９によりプラズマ生成室１と試料室２とを高真空
に排気した後、第１ガス導入系12と第２ガズ導入系13の
一方または両方よりガスを導入して10-3〜10-1Pa程度の
圧力とし、マイクロ波源（図示省略）より矩形導波管
４、マイクロ波導入窓３を介して導入されるマイクロ波
と、磁気コイル10により形成される磁界とにより、プラ
ズマ生成室１で電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズ
マを生成する。プラズマはプラズマ引出し窓６から試料
台の方向に引き出され、プラズマ流５を形成する。プラ
ズマ流５と接し、かつ、それを取り囲むようにターゲッ
ト15が配置されているので、スパッタ電源18によりター
ゲット15に負の電圧を印加してプラズマ流５中のイオン
によってスパッタリングする。
の概要および膜形成原理を第６図により述べる。第６図
において、１はプラズマ生成室、２は試料室、３はマイ
クロ波導入窓、４は矩形導波管、５はプラズマ流、６は
プラズマ引出し窓、７は試料基板、８は試料台、９は排
気系、10は磁気コイル、11は磁気シールド、12は第１ガ
ス導入系、13は第２ガス導入系、14は冷却水配管、15は
スパッタリング用ターゲット、16はシールド電極、16A
は絶縁体、17は冷却水配管、18はスパッタ電源である。
排気系９によりプラズマ生成室１と試料室２とを高真空
に排気した後、第１ガス導入系12と第２ガズ導入系13の
一方または両方よりガスを導入して10-3〜10-1Pa程度の
圧力とし、マイクロ波源（図示省略）より矩形導波管
４、マイクロ波導入窓３を介して導入されるマイクロ波
と、磁気コイル10により形成される磁界とにより、プラ
ズマ生成室１で電子サイクロトロン共鳴を用いてプラズ
マを生成する。プラズマはプラズマ引出し窓６から試料
台の方向に引き出され、プラズマ流５を形成する。プラ
ズマ流５と接し、かつ、それを取り囲むようにターゲッ
ト15が配置されているので、スパッタ電源18によりター
ゲット15に負の電圧を印加してプラズマ流５中のイオン
によってスパッタリングする。
マイクロ波源には、周波数2.45GHzのマグネトロンを
用いることができ、この時の電子サイクロトロン共鳴条
件は磁束密度875Gであり、プラズマ生成室１の少なくと
も一部でこの条件が満たされている。プラズマ生成室１
はマイクロ波の電界強度を増し、プラズマ生成の効率を
高めるために、マイクロ波空洞共振器の構成とし、例え
ば、TE112モードの空洞共振器を採用し、内のり寸法で
直径15cm、高さ15cmの円筒形状とし、プラズマによる加
熱を防止するため冷却水配管14により冷却されている。
磁気コイル10による磁界はプラズマ生成室１に電子サイ
クロトロン共鳴条件の磁束密度を与えるとともに、プラ
ズマ生成室１から試料台８の方向に弱くなる発散磁界を
形成する。また、外部への磁界の不要な広がりを防止す
るため磁気シールド11が設けられている。プラズマ生成
室１では、電子サイクロトロン共鳴により高エネルギー
状態の円運動電子が形成され、ガス分子との衝突電離に
よりプラズマが形成される。円運動電子は自己の持つ磁
気モーメンドと磁気コイル10により発生する発散磁界と
の相互作用により、プラズマ引出し窓６から円運動しな
がら加速されて試料台８の方向に導かれる。試料台８が
プラズマ生成室１とは電気的に絶縁されているため、プ
ラズマ生成室１と試料台８の間に、電子を減速させイオ
ンを加速する電界が発生し、プラズマがプラズマ引出し
窓６からプラズマ流５として試料台方向に引き出され
る。この電界の効果によって、プラズマ流中のイオンに
は膜形成に適度なイオンエネルギーが付与される。
用いることができ、この時の電子サイクロトロン共鳴条
件は磁束密度875Gであり、プラズマ生成室１の少なくと
も一部でこの条件が満たされている。プラズマ生成室１
はマイクロ波の電界強度を増し、プラズマ生成の効率を
高めるために、マイクロ波空洞共振器の構成とし、例え
ば、TE112モードの空洞共振器を採用し、内のり寸法で
直径15cm、高さ15cmの円筒形状とし、プラズマによる加
熱を防止するため冷却水配管14により冷却されている。
磁気コイル10による磁界はプラズマ生成室１に電子サイ
クロトロン共鳴条件の磁束密度を与えるとともに、プラ
ズマ生成室１から試料台８の方向に弱くなる発散磁界を
形成する。また、外部への磁界の不要な広がりを防止す
るため磁気シールド11が設けられている。プラズマ生成
室１では、電子サイクロトロン共鳴により高エネルギー
状態の円運動電子が形成され、ガス分子との衝突電離に
よりプラズマが形成される。円運動電子は自己の持つ磁
気モーメンドと磁気コイル10により発生する発散磁界と
の相互作用により、プラズマ引出し窓６から円運動しな
がら加速されて試料台８の方向に導かれる。試料台８が
プラズマ生成室１とは電気的に絶縁されているため、プ
ラズマ生成室１と試料台８の間に、電子を減速させイオ
ンを加速する電界が発生し、プラズマがプラズマ引出し
窓６からプラズマ流５として試料台方向に引き出され
る。この電界の効果によって、プラズマ流中のイオンに
は膜形成に適度なイオンエネルギーが付与される。
スパッタリング用ターゲット15は、高活性なECRプラ
ズマを効率的にスパッタリングに利用するために、直円
筒形状とし試料室２のプラズマ引出し窓６近傍に、プラ
ズマ流５に接し、かつそれを囲む位置に配置されてい
る。ターゲット15はスパッタ電源18に接続され、負の電
圧が印加されている。さらに、ターゲット15は異常放
電、不用なイオンの入射を防止するために、プラズマ流
５に面しない部分が接地電位のシールド電極16によって
５〜10mmの間隙をもって覆われている。また、ターゲッ
ト15はスパッタリングによる加熱を防止するため、冷却
水配管17により冷却されている。
ズマを効率的にスパッタリングに利用するために、直円
筒形状とし試料室２のプラズマ引出し窓６近傍に、プラ
ズマ流５に接し、かつそれを囲む位置に配置されてい
る。ターゲット15はスパッタ電源18に接続され、負の電
圧が印加されている。さらに、ターゲット15は異常放
電、不用なイオンの入射を防止するために、プラズマ流
５に面しない部分が接地電位のシールド電極16によって
５〜10mmの間隙をもって覆われている。また、ターゲッ
ト15はスパッタリングによる加熱を防止するため、冷却
水配管17により冷却されている。
［発明が解決しようとする課題］ 以上の構成において、例えば、第１ガス導入系12から
Arを、第２ガス導入系13からO2を導入し、ターゲット15
にAlを用いた場合には、500Å/min以上の高速で、高品
質なアルミナ（Al2O3）膜が形成されている。これは、
スパッタによる金属原料の高速供給，活性化，およびプ
ラズマ流による膜形成に適度のイオン衝撃による反応促
進効果によるものである。しかし、これ以上の付着速度
を得ようとすると、ターゲットの電界がプラズマ流中に
および、異常放電が発生するとともに、ECR法の大きな
特徴であるプラズマ流による低エネルギーイオンの輸送
が不安定になり、安定な膜形成が困難であった。
Arを、第２ガス導入系13からO2を導入し、ターゲット15
にAlを用いた場合には、500Å/min以上の高速で、高品
質なアルミナ（Al2O3）膜が形成されている。これは、
スパッタによる金属原料の高速供給，活性化，およびプ
ラズマ流による膜形成に適度のイオン衝撃による反応促
進効果によるものである。しかし、これ以上の付着速度
を得ようとすると、ターゲットの電界がプラズマ流中に
および、異常放電が発生するとともに、ECR法の大きな
特徴であるプラズマ流による低エネルギーイオンの輸送
が不安定になり、安定な膜形成が困難であった。
以上のように、特開昭60−50167号公報に開示の装置
によれば、スパッタ形ECRプラズマ付着法による誘電膜
の形成において膜形成速度，膜形成特性の向上が可能と
なった。しかし、さらにスパッタ放電の安定化，イオン
エネルギーの制御性を向上し、金属，金属化合物の高品
質な薄膜形成の実現が望まれている。
によれば、スパッタ形ECRプラズマ付着法による誘電膜
の形成において膜形成速度，膜形成特性の向上が可能と
なった。しかし、さらにスパッタ放電の安定化，イオン
エネルギーの制御性を向上し、金属，金属化合物の高品
質な薄膜形成の実現が望まれている。
本発明は、以上の状況に鑑みてなされたもので、その
目的は、スパッタ形ECRプラズマ付着法において、プラ
ズマ流中へのスパッタ電界の広がりを制限して、スパッ
タ放電特性，イオン流照射による膜形成特性を安定化さ
せ、種々の金属，金属化合物薄膜を制御性，信頼性高く
形成し得るプラズマ付着装置を提供することにある。
目的は、スパッタ形ECRプラズマ付着法において、プラ
ズマ流中へのスパッタ電界の広がりを制限して、スパッ
タ放電特性，イオン流照射による膜形成特性を安定化さ
せ、種々の金属，金属化合物薄膜を制御性，信頼性高く
形成し得るプラズマ付着装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明はガスを導入してプラズマを発生させるプラズ
マ生成室と、膜形成すべき試料基板を配置するための試
料台を配置した試料室と、プラズマ生成室と試料室との
間に配置されプラズマをプラズマ流としてプラズマ生成
室から試料室に導入するためのプラズマ引出し窓と、ス
パッタリング材料で形成されプラズマ流を取り囲みプラ
ズマ流と接するように配置されたターゲットとを具え、
ターゲットをスパッタするためのイオンを、プラズマ流
の一部から引き出してターゲットに入射させ、ターゲッ
トのスパッタリングにより試料基板上に薄膜を付着，堆
積させるプラズマ付着装置において、ターゲットの近く
で、かつターゲット上に生じるプラズマシースの厚さよ
りも離れた位置のプラズマ中に、プラズマが通過可能で
あり、しかもターゲットにより発生する電界がプラズマ
生成室および試料室にほとんど及ばない構成のシールド
電極を有することを特徴とする。
マ生成室と、膜形成すべき試料基板を配置するための試
料台を配置した試料室と、プラズマ生成室と試料室との
間に配置されプラズマをプラズマ流としてプラズマ生成
室から試料室に導入するためのプラズマ引出し窓と、ス
パッタリング材料で形成されプラズマ流を取り囲みプラ
ズマ流と接するように配置されたターゲットとを具え、
ターゲットをスパッタするためのイオンを、プラズマ流
の一部から引き出してターゲットに入射させ、ターゲッ
トのスパッタリングにより試料基板上に薄膜を付着，堆
積させるプラズマ付着装置において、ターゲットの近く
で、かつターゲット上に生じるプラズマシースの厚さよ
りも離れた位置のプラズマ中に、プラズマが通過可能で
あり、しかもターゲットにより発生する電界がプラズマ
生成室および試料室にほとんど及ばない構成のシールド
電極を有することを特徴とする。
［作用］ 本発明においては、プラズマが自由に通過する寸法の
網状シールド電極をターゲットのプラズマシースよりも
十分離れた位置に配置することにより、安定なスパッタ
リングが実現でき、さらにイオンエネルギーの制御を行
うことができるので、安定に，信頼性，制御性高く膜形
成することができる。
網状シールド電極をターゲットのプラズマシースよりも
十分離れた位置に配置することにより、安定なスパッタ
リングが実現でき、さらにイオンエネルギーの制御を行
うことができるので、安定に，信頼性，制御性高く膜形
成することができる。
［実施例］ 以下に本発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は本発明の第１の実施例装置の断面図、第２図
は第１の実施例装置のターゲット部分の拡大図、第３図
はターゲット電界分布の模式図、第４図は本発明の第２
の実施例装置の断面図、第５図は本発明の第３の実施例
装置の断面図である。
は第１の実施例装置のターゲット部分の拡大図、第３図
はターゲット電界分布の模式図、第４図は本発明の第２
の実施例装置の断面図、第５図は本発明の第３の実施例
装置の断面図である。
第１図の実施例において、第６図の従来構造との相違
はターゲットとプラズマが接する領域近傍にプラズマが
自由に通過できる網状シールド電極19が配置されている
ことであり、これを除く部分は両者の構成、その作用は
同じである。第２図は第１の実施例装置のターゲット近
傍の拡大図であり、本発明の第１の実施装置の詳細につ
いて第２図を参照して説明する。
はターゲットとプラズマが接する領域近傍にプラズマが
自由に通過できる網状シールド電極19が配置されている
ことであり、これを除く部分は両者の構成、その作用は
同じである。第２図は第１の実施例装置のターゲット近
傍の拡大図であり、本発明の第１の実施装置の詳細につ
いて第２図を参照して説明する。
第２図においてはターゲット15、シールド電極16、プ
ラズマ流５、プラズマ引出し窓６、試料台８、網状シー
ルド電極19、プラズマシース20の配置を示している。網
状シールド電極19は直径1mmのモリブデン線により5mm角
の正方格子を形成したものを用い、スパッタターゲット
15との間隔を15mmとした。
ラズマ流５、プラズマ引出し窓６、試料台８、網状シー
ルド電極19、プラズマシース20の配置を示している。網
状シールド電極19は直径1mmのモリブデン線により5mm角
の正方格子を形成したものを用い、スパッタターゲット
15との間隔を15mmとした。
第２図によって最初にスパッタ放電の安定化について
説明する。ターゲット15に負電位を印加してスパッタリ
ングを行う場合、電界の大部分はターゲット表面近傍の
シース部分に印加され、残りはプラズマを介して周辺の
接地面との空間に印加される。これを模式的に示したの
が第３図の破線（ａ）である。一方、パーシエンの法則
によれば、平等電界ギャップにおいて火花放電の起きる
電圧（火花電圧）は、ガス種，ガス圧力およびギャップ
間隔により異なる。例えば、Arガス圧１×10-3Torr、ギ
ャップ間隔100cmにおける火花電圧は200Vである。火花
放電の生じるギャップ間隔および火花電圧はすでに電子
やイオンが存在する場合やプラズマが存在する場合には
著しく小さくなって火花放電を発生しやすくなることが
知られている。スパッタリングにおける異常放電は火花
放電をきっかけとするものと推定できる。第３図の破線
（ａ）のようにターゲット電界がターゲット表面と接地
面との間に印加される場合には、この間の距離、電圧が
パーシエンの法則に合致すると、異常放電が生じ易くな
る。第６図に示した従来の構成では、ターゲットに印加
した電圧はプラズマを介してプラズマ生成室１、試料台
８の広い範囲に及ぶのでパーシエンの法則に合致する距
離が実現され易く、このため異常放電が発生し易い。こ
れに対し、第１図および第２図に示す本発明の構成で
は、ターゲット15の近傍に網状シールド電極19を配置し
ている。網状シールド電極19はプラズマが自由に通過で
きる寸法で、かつ、ターゲット表面に形成されるプラズ
マシースの厚さ（〜1mm）よりも十分離れた位置に配置
してあるので、スパッタリング特性は従来のものと同じ
である。ただし、ターゲット面から接地面に至る電位分
布は第３図の実線（ｂ）に示すようにターゲット面と網
状シールド電極の間に制限されている。このため、パー
シエンの法則に合致する距離、電圧が実現されにくく、
安定なスパッタリングが実現できる。実験ではArガス圧
が１×10-3Torrで、Alターゲットを用いた場合、第６図
の従来の構成では500Vで異常放電が発生したが、第１図
に示す本発明の構成では1000Vにおいても安定なスパッ
タリングが実現できた。
説明する。ターゲット15に負電位を印加してスパッタリ
ングを行う場合、電界の大部分はターゲット表面近傍の
シース部分に印加され、残りはプラズマを介して周辺の
接地面との空間に印加される。これを模式的に示したの
が第３図の破線（ａ）である。一方、パーシエンの法則
によれば、平等電界ギャップにおいて火花放電の起きる
電圧（火花電圧）は、ガス種，ガス圧力およびギャップ
間隔により異なる。例えば、Arガス圧１×10-3Torr、ギ
ャップ間隔100cmにおける火花電圧は200Vである。火花
放電の生じるギャップ間隔および火花電圧はすでに電子
やイオンが存在する場合やプラズマが存在する場合には
著しく小さくなって火花放電を発生しやすくなることが
知られている。スパッタリングにおける異常放電は火花
放電をきっかけとするものと推定できる。第３図の破線
（ａ）のようにターゲット電界がターゲット表面と接地
面との間に印加される場合には、この間の距離、電圧が
パーシエンの法則に合致すると、異常放電が生じ易くな
る。第６図に示した従来の構成では、ターゲットに印加
した電圧はプラズマを介してプラズマ生成室１、試料台
８の広い範囲に及ぶのでパーシエンの法則に合致する距
離が実現され易く、このため異常放電が発生し易い。こ
れに対し、第１図および第２図に示す本発明の構成で
は、ターゲット15の近傍に網状シールド電極19を配置し
ている。網状シールド電極19はプラズマが自由に通過で
きる寸法で、かつ、ターゲット表面に形成されるプラズ
マシースの厚さ（〜1mm）よりも十分離れた位置に配置
してあるので、スパッタリング特性は従来のものと同じ
である。ただし、ターゲット面から接地面に至る電位分
布は第３図の実線（ｂ）に示すようにターゲット面と網
状シールド電極の間に制限されている。このため、パー
シエンの法則に合致する距離、電圧が実現されにくく、
安定なスパッタリングが実現できる。実験ではArガス圧
が１×10-3Torrで、Alターゲットを用いた場合、第６図
の従来の構成では500Vで異常放電が発生したが、第１図
に示す本発明の構成では1000Vにおいても安定なスパッ
タリングが実現できた。
次に、第２図によってECRプラズマ流によるイオンエ
ネルギー制御の安定化について説明する。ECRプラズマ
法ではイオンはプラズマ流中に発生するプラズマ流中電
界および試料表面に発生するプラズマシース電界によっ
て連続的に加速，輸送される。プラズマ流中電界は10〜
40Vであり、ガス圧、マイクロ波電力等により制御す
る。また、プラズマシース電界はおおむね10Vである。
このため、ガス圧、マイクロ波電力等を制御することに
より、膜形成に適度な10〜50eVのエネルギーを付与して
プラズマ生成室１から試料表面にイオンを輸送できる。
第６図に示した従来の構成では、スパッタ電界がプラズ
マ流５全体に及ぶので、このようなECRプラズマ法の特
徴である低エネルギーイオン輸送の条件が乱され、膜形
成に悪影響を及ぼす。さらに、プラズマ流５を介してプ
ラズマ生成室１の内部にもスパッタ電界が及ぶので、EC
Rによるプラズマ生成に対しても影響する。これに対
し、本発明による第２図に示す構成では、前述のように
スパッタ電界のほとんどがターゲットと網状シールド電
極の間に制限され、試料に照射するプラズマ流５およ
び、プラズマ生成室１に影響しないので、スパッタリン
グと独立して安定に信頼性高くイオンエネルギー制御で
きる。
ネルギー制御の安定化について説明する。ECRプラズマ
法ではイオンはプラズマ流中に発生するプラズマ流中電
界および試料表面に発生するプラズマシース電界によっ
て連続的に加速，輸送される。プラズマ流中電界は10〜
40Vであり、ガス圧、マイクロ波電力等により制御す
る。また、プラズマシース電界はおおむね10Vである。
このため、ガス圧、マイクロ波電力等を制御することに
より、膜形成に適度な10〜50eVのエネルギーを付与して
プラズマ生成室１から試料表面にイオンを輸送できる。
第６図に示した従来の構成では、スパッタ電界がプラズ
マ流５全体に及ぶので、このようなECRプラズマ法の特
徴である低エネルギーイオン輸送の条件が乱され、膜形
成に悪影響を及ぼす。さらに、プラズマ流５を介してプ
ラズマ生成室１の内部にもスパッタ電界が及ぶので、EC
Rによるプラズマ生成に対しても影響する。これに対
し、本発明による第２図に示す構成では、前述のように
スパッタ電界のほとんどがターゲットと網状シールド電
極の間に制限され、試料に照射するプラズマ流５およ
び、プラズマ生成室１に影響しないので、スパッタリン
グと独立して安定に信頼性高くイオンエネルギー制御で
きる。
さらに、第４図に本発明の第２の実施例装置の構成を
示す。本実施例はターゲットをプラズマ生成室構成面の
一部に配置したものであり、プラズマ生成室１のマイク
ロ波導入窓３の面にターゲット15、網状シールド電極19
を配置している。網状シールド電極19の寸法、配置位置
は前述の第１図，第２図の場合と同じである。この場合
もターゲットによる電界がターゲットと網状シールド電
極の間に制限されて、スパッタリング、ECRによるプラ
ズマ生成が安定に実現できるのは前述の第１図，第２図
の実施例の場合と同様である。さらに加えて本構成で
は、網状シールド電極が円形空洞共振器の一方の構成面
として、ターゲット表面電界、さらにはターゲット表面
のプラズマシースに影響されずに信頼性高く作用するの
で、マイクロ波の電界強度を高めて高活性なプラズマを
生成できるとともに、プラズマ流によるイオン輸送が信
頼性高く実現できる。
示す。本実施例はターゲットをプラズマ生成室構成面の
一部に配置したものであり、プラズマ生成室１のマイク
ロ波導入窓３の面にターゲット15、網状シールド電極19
を配置している。網状シールド電極19の寸法、配置位置
は前述の第１図，第２図の場合と同じである。この場合
もターゲットによる電界がターゲットと網状シールド電
極の間に制限されて、スパッタリング、ECRによるプラ
ズマ生成が安定に実現できるのは前述の第１図，第２図
の実施例の場合と同様である。さらに加えて本構成で
は、網状シールド電極が円形空洞共振器の一方の構成面
として、ターゲット表面電界、さらにはターゲット表面
のプラズマシースに影響されずに信頼性高く作用するの
で、マイクロ波の電界強度を高めて高活性なプラズマを
生成できるとともに、プラズマ流によるイオン輸送が信
頼性高く実現できる。
さらにまた、第５図に本発明の第３の実施例を示す。
本実施例はターゲット15をプラズマ生成室構成面の一部
に配置するとともに、プラズマ流５の方向と直交してマ
イクロ波を導入するようにしたものである。マイクロ波
の導入方向は異なるが、本実施例においても第４図の実
施例と同様の効果により、プラズマ生成，スパッタリン
グ，イオン流によるイオン輸送等を信頼性高く安定に実
現できる。
本実施例はターゲット15をプラズマ生成室構成面の一部
に配置するとともに、プラズマ流５の方向と直交してマ
イクロ波を導入するようにしたものである。マイクロ波
の導入方向は異なるが、本実施例においても第４図の実
施例と同様の効果により、プラズマ生成，スパッタリン
グ，イオン流によるイオン輸送等を信頼性高く安定に実
現できる。
以上の説明では、従来例、本発明の実施例共に、電子
サイクロトロン共鳴プラズマを用いた場合について説明
した。しかし、本発明を他のプラズマ生成法、例えばマ
イクロ波放電プラズマ，高周波放電プラズマ，直流放電
プラズマを用いた場合に適用しても同様の効果があり、
スパッタターゲットに接するプラズマからプラズマ中の
イオンを、高精度にエネルギー制御して安定かつ信頼性
高く利用することができる。また、以上の説明は直流ス
パッタリングを例として説明したが、本発明はターゲッ
トに高周波電界を印加してスパッタリングを行う高周波
スパッタリングを用いる場合にも適用できる。さらに、
本発明では固体ターゲットのスパッタリングによる膜形
成に利用する場合について説明したが、スパッタリング
を用いた金属イオン源、さらにはプラズマ室等のプラズ
マの接する部分に電気的バイアスを印加してスパッタク
リーニングする場合などにも適用できる。
サイクロトロン共鳴プラズマを用いた場合について説明
した。しかし、本発明を他のプラズマ生成法、例えばマ
イクロ波放電プラズマ，高周波放電プラズマ，直流放電
プラズマを用いた場合に適用しても同様の効果があり、
スパッタターゲットに接するプラズマからプラズマ中の
イオンを、高精度にエネルギー制御して安定かつ信頼性
高く利用することができる。また、以上の説明は直流ス
パッタリングを例として説明したが、本発明はターゲッ
トに高周波電界を印加してスパッタリングを行う高周波
スパッタリングを用いる場合にも適用できる。さらに、
本発明では固体ターゲットのスパッタリングによる膜形
成に利用する場合について説明したが、スパッタリング
を用いた金属イオン源、さらにはプラズマ室等のプラズ
マの接する部分に電気的バイアスを印加してスパッタク
リーニングする場合などにも適用できる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればプラズマ室に生
成されたイオンを引出し、ターゲットに導いてスパッタ
リングするプラズマ付着装置において、プラズマは自由
に通過する寸法の網状シールド電極をターゲットのプラ
ズマシースよりも十分離れた位置に配置することによ
り、安定に，信頼性，制御性高く膜形成することができ
る。さらに、本発明のプラズマ付着装置を半導体など電
子部品の製造に適用した場合には、基板に損傷を与える
ことなく、高品質の電子部品が実現できる。さらに、本
発明は電子部品の製造分野に限らず、種々の材料への薄
膜形成にも適用でき、その効果は大きい。
成されたイオンを引出し、ターゲットに導いてスパッタ
リングするプラズマ付着装置において、プラズマは自由
に通過する寸法の網状シールド電極をターゲットのプラ
ズマシースよりも十分離れた位置に配置することによ
り、安定に，信頼性，制御性高く膜形成することができ
る。さらに、本発明のプラズマ付着装置を半導体など電
子部品の製造に適用した場合には、基板に損傷を与える
ことなく、高品質の電子部品が実現できる。さらに、本
発明は電子部品の製造分野に限らず、種々の材料への薄
膜形成にも適用でき、その効果は大きい。
第１図は本発明の第１の実施例装置の断面図、 第２図は第１の実施例装置のターゲット部分の拡大断面
図、 第３図はターゲット電界分布の模式図、 第４図は本発明の第２の実施例装置の断面図、 第５図は本発明の第３の実施例装置の断面図、 第６図は従来のプラズマ付着装置の断面図である。 １……プラズマ生成室、２……試料室、３……マイクロ
波導入窓、４……矩形導波管、５……プラズマ流、６…
…プラズマ引出し窓、７……試料基板、８……試料台、
９……排気系、10……磁気コイル、11……磁気シール
ド、12……第１ガス導入系、13……第２ガス導入系、14
……冷却水配管、15……スパッタリング用ターゲット、
16……シールド電極、17……冷却水配管、18……スパッ
タ電源、19……網状シールド電極、20……プラズマシー
ス。
図、 第３図はターゲット電界分布の模式図、 第４図は本発明の第２の実施例装置の断面図、 第５図は本発明の第３の実施例装置の断面図、 第６図は従来のプラズマ付着装置の断面図である。 １……プラズマ生成室、２……試料室、３……マイクロ
波導入窓、４……矩形導波管、５……プラズマ流、６…
…プラズマ引出し窓、７……試料基板、８……試料台、
９……排気系、10……磁気コイル、11……磁気シール
ド、12……第１ガス導入系、13……第２ガス導入系、14
……冷却水配管、15……スパッタリング用ターゲット、
16……シールド電極、17……冷却水配管、18……スパッ
タ電源、19……網状シールド電極、20……プラズマシー
ス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/34 - 14/44 H01L 21/31
Claims (6)
- 【請求項１】ガスを導入してプラズマを発生させるプラ
ズマ生成室と、膜形成すべき試料基板を配置するための
試料台を配置した試料室と、前記プラズマ生成室と前記
試料室との間に配置されプラズマをプラズマ流として前
記プラズマ生成室から前記試料室に導入するためのプラ
ズマ引出し窓と、スパッタリング材料で形成され前記プ
ラズマ流を取り囲み前記プラズマ流と接するように配置
されたターゲットとを具え、前記ターゲットをスパッタ
するためのイオンを、前記プラズマ流の一部から引き出
して前記ターゲットに入射させ、前記ターゲットのスパ
ッタリングにより試料基板上に薄膜を付着，堆積させる
プラズマ付着装置において、前記ターゲットの近くで、
かつ前記ターゲット上に生じるプラズマシースの厚さよ
りも離れた位置のプラズマ中に、前記プラズマが通過可
能であり、しかも前記ターゲットにより発生する電界が
前記プラズマ生成室および前記試料室にほとんど及ばな
い構成のシールド電極を有することを特徴とするプラズ
マ付着装置。 - 【請求項２】請求項１に記載のプラズマ付着装置におい
て、前記ターゲットはプラズマ生成室の構成面の一部に
配置されることを特徴とするプラズマ付着装置。 - 【請求項３】請求項１ないし２のいずれかに記載のプラ
ズマ付着装置において、前記プラズマが前記プラズマ生
成室においてマイクロ波による電子サイクロトロン共鳴
放電を用いて生成されることを特徴とするプラズマ付着
装置。 - 【請求項４】請求項１ないし２のいずれかに記載のプラ
ズマ付着装置において、前記プラズマが前記プラズマ生
成室において高周波放電を用いて生成されることを特徴
とするプラズマ付着装置。 - 【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載のプラ
ズマ付着装置において、前記プラズマ生成室から前記試
料室に向けて磁界強度が適当な勾配で弱くなる発散磁界
の磁界分布をもつ磁気コイルを有することを特徴とする
プラズマ付着装置。 - 【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに記載のプラ
ズマ付着装置において、前記試料台と前記プラズマ生成
室とが電気的に絶縁されていることを特徴とするプラズ
マ付着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16082989A JP2777657B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | プラズマ付着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16082989A JP2777657B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | プラズマ付着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328367A JPH0328367A (ja) | 1991-02-06 |
| JP2777657B2 true JP2777657B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=15723310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16082989A Expired - Lifetime JP2777657B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | プラズマ付着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2777657B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2689143B1 (fr) * | 1992-03-31 | 1994-05-13 | Commissariat A Energie Atomique | Dispositif de pulverisation cathodique utilisant un plasma engendre par des micro-ondes. |
| CN102677160B (zh) * | 2012-05-29 | 2015-02-04 | 江苏中电振华晶体技术有限公司 | 一种泡生法生长蓝宝石的引晶方法及系统 |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP16082989A patent/JP2777657B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328367A (ja) | 1991-02-06 |
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Legal Events
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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