JP5160730B2 - ビーム状プラズマ源 - Google Patents
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Description
Window 氏および Savvides氏は、複数の文献において、不均衡なマグネトロン(『UBM』)スパッタカソードという概念を提案した。これら文献においては、タイプIIの不均衡なマグネトロンが開示されており、このマグネトロンは、カソードからスパッタリングされたフラックスをイオン化し得るという能力を有している。無磁界領域およびミラー磁界による電子の閉込という基本的動作原理が開示されている。
ホローカソードという用語は、従来技術においては、様々なスパッタ源について記述するために使用されている。米国特許第4,915,805号明細書は、マグネトロンによって閉じ込められたホローカソードを開示しており、この場合、基板は、キャビティの中心を通過する。米国特許第4,933,057号明細書は、マグネトロンによって閉じ込められたホローカソードを開示しており、この場合、アノードが、プロセスチャンバ内の開口に対向して配置されている。この位置のアノードは、電子が、まず最初に放電キャビティを通過する必要なく、アノードに到達することを可能とする。放電キャビティ内には、ガスは、導入されず、放電キャビティは、プロセスチャンバに対して開口を介して隔離されている。
米国特許第6,444,945号明細書は、両極性のプラズマ源、プラズマシート源、および、両極性プラズマ源を利用した流出セルと、を開示している。好ましい実施形態においては、マグネトロンカソードプラズマは、形成されることがなく、ホローカソードキャビティ開口は、プロセスチャンバに対して露出されている。米国特許第4,871,918号明細書は、ホローアノード型のイオン電子源を開示している。このイオン電子源は、プロセスチャンバに向けて狭くなっていくような開口導管を有した放電キャビティを備えている。放電キャビティ内には、マグネトロン閉込領域も、また、無磁界ポイントも、存在しない。
2 磁石
6 ノズル
8 プラズマ領域
9 プラズマ
17 電源
18 カスプ磁界
19 カスプ磁界
20 端部磁石
21 端部磁石
23 基板
24 ビーム源(ビーム状プラズマ源)
24a ビーム源(ビーム状プラズマ源)
24b ビーム源(ビーム状プラズマ源)
26 放電キャビティ
27 ガス
39 第2閉込領域
70 電磁石
71 電磁石
90 ビーム源
91 プラズマ領域
100 ビーム源(ビーム状プラズマ源)
101 開口
110 第1幅
115 第2幅
120 中心線
1100 ビーム源(ビーム状プラズマ源)
Claims (19)
- プラズマ源であって、
第1幅を有しているとともに、頂部と壁部とを備えて構成された、放電キャビティと;
前記頂部に配置され、かつ、前記頂部から外向きに延出されているとともに、前記頂部を貫通しかつ前記放電キャビティ内にまで延出されている開口が形成された、ノズルであり、前記開口が第2幅を有し、この第2幅が前記第1幅よりも小さなものとされた、ノズルと;
第1電源と;
この第1電源に対して接続された少なくとも1つのカソード電極であるとともに、前記放電キャビティ内における少なくとも1つのマグネトロン放電領域を形成し得る、少なくとも1つのカソード電極と;
前記壁部に隣接して前記放電キャビティの外部に配置された複数の磁石であるとともに、前記放電キャビティ内に無磁界ポイントを形成するものとされた、複数の磁石と;
前記開口とは個別に形成された導管であるとともに、前記放電キャビティ内にイオン化可能ガスを導入し得るよう前記放電キャビティ内に配置された導管と;
を具備していることを特徴とするプラズマ源。 - 請求項1記載のプラズマ源において、
前記イオン化可能ガスが、前記放電キャビティ内において、前記カソードと前記ノズルとの間に注入されることを特徴とするプラズマ源。 - 請求項1記載のプラズマ源において、
前記複数の磁石が、1つまたは複数の電磁石を備えていることを特徴とするプラズマ源。 - 請求項1記載のプラズマ源において、
前記無磁界ポイントに隣接した3つの軸方向磁界領域のうちの2つが、前記カソードの表面を通過し、
残りの軸方向磁界領域が、前記ノズルに対して開口したミラー閉込領域を備えていることを特徴とするプラズマ源。 - 請求項1記載のプラズマ源において、
前記無磁界ポイントが、前記開口の中心線に沿って配置されていることを特徴とするプラズマ源。 - 請求項1記載のプラズマ源において、
前記カソードをなす材料が、1よりも大きな二次電子放出係数を有していることを特徴とするプラズマ源。 - 請求項1記載のプラズマ源において、
前記ノズルが、このノズルがアノードを構成するようにして、前記第1電源に対して接続されていることを特徴とするプラズマ源。 - 請求項1記載のプラズマ源において、
前記ノズルが、電気的に浮遊状態とされていることを特徴とするプラズマ源。 - 請求項1記載のプラズマ源において、
前記ノズルが、グラウンドに対して電気的に接続されていることを特徴とするプラズマ源。 - 請求項1記載のプラズマ源において、
さらに、第2電源を具備し、
この第2電源が、前記ノズルがアノードを構成するようにして、前記ノズルに対して接続されていることを特徴とするプラズマ源。 - 請求項10記載のプラズマ源において、
前記第2電源が、DC電源と、AC電源と、RF電源と、からなるグループの中から選択されていることを特徴とするプラズマ源。 - プラズマ処理装置であって、
ビーム状プラズマ源であるとともに、第1幅を有しているとともに頂部と壁部とを備えて構成された放電キャビティと;前記頂部に配置されかつ前記頂部から外向きに延出されているとともに、前記頂部を貫通しかつ前記放電キャビティ内にまで延出されている開口が形成された、ノズルであり、前記開口が第2幅を有し、この第2幅が前記第1幅よりも小さなものとされた、ノズルと;前記壁部がカソードを構成するようにして前記壁部に対して接続された電源と;前記放電キャビティに隣接して前記放電キャビティの外部に配置された複数の磁石であるとともに、前記放電キャビティ内に無磁界ポイントを形成するものとされた、複数の磁石と; 前記開口とは個別に形成された導管であるとともに、前記放電キャビティ内にイオン化可能ガスを導入し得るよう前記放電キャビティ内に配置された導管と;を具備しているビーム状プラズマ源と;
このビーム状プラズマ源を内部に収容したプロセスチャンバと;
前記プラズマチャンバ内に配置され、かつ、前記ビーム状プラズマ源の外部に配置された、基板と;
を具備していることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項12記載のプラズマ処理装置において、
さらに、前記プロセスチャンバ内に配置されたアノードを具備し、
このアノードが、前記ビーム状プラズマ源に対して固定的に取り付けられていないことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項12記載のプラズマ処理装置において、
前記ビーム状プラズマ源が、さらに、前記放電キャビティ内に少なくとも1つのマグネトロン閉込領域を形成するカスプ磁界を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - プラズマ処理装置であって、
キャビティを形成する容器であるとともに、ノズルを有して構成された容器と;
この容器がカソード電極を構成するようにしてこの容器に対して接続された電源と;
前記キャビティに隣接して前記キャビティの外部に配置された複数の磁石であるとともに、前記キャビティ内に無磁界ポイントを形成するカスプ磁界を生成するものとされた、複数の磁石と;
を具備し、
前記カスプ磁界が、第1部分と、第2部分と、を備え、
前記第1部分が、前記キャビティ内において、閉じたドリフト電子マグネトロン閉込領域を形成し、
前記第2部分が、前記ノズルに連通したミラー閉込領域を形成していることを特徴とするプラズマ処理装置。 - ビーム状プラズマによって基板を処理するための方法であって、
ビーム状プラズマ源であるとともに、第1幅を有しているとともに頂部と壁部とを備えて構成された放電キャビティと;前記頂部に配置されかつ前記頂部から外向きに延出されているとともに、前記頂部を貫通しかつ前記放電キャビティ内にまで延出されている開口が形成された、ノズルであり、前記開口が第2幅を有し、この第2幅が前記第1幅よりも小さなものとされた、ノズルと;前記壁部がカソードを構成するようにして前記壁部に対して接続された電源と;前記放電キャビティに隣接して前記放電キャビティの外部に配置された複数の磁石であるとともに、前記放電キャビティ内に無磁界ポイントを形成するとともに前記放電キャビティ内にミラー磁界電子閉込領域を形成するものとされた、複数の磁石と; 前記開口とは個別に形成された導管であるとともに、前記放電キャビティ内にイオン化可能ガスを導入し得るよう前記放電キャビティ内に配置された導管と;を具備しているビーム状プラズマ源を準備し;
プロセスチャンバを準備し;
前記ビーム状プラズマ源を、前記プロセスチャンバ内に配置し;
基板を準備し;
この基板を、前記プラズマチャンバ内に配置し、かつ、前記ビーム状プラズマ源の外部に配置し;
前記放電キャビティ内に無磁界ポイントを形成し;
前記導管を介して前記放電キャビティ内にイオン化可能ガスを導入し;
前記放電キャビティ内においてプラズマを点火し;
前記ノズルを通して、前記プラズマを噴出させ;
前記プラズマを前記基板上へと案内する;
ことを特徴とする方法。 - 請求項16記載の方法において、
さらに、
前記放電キャビティ内において複数の電子を生成し、これら複数の電子の一部を、前記無磁界ポイントを通過させ、その後、前記ノズルを通して前記放電キャビティから導出することを特徴とする方法。 - 請求項17記載の方法において、
さらに、
前記放電キャビティ内に、3つのミラー磁界電子閉込領域を形成し、これらミラー磁界電子閉込領域の各々を、前記無磁界ポイントから外向きに延在したものとすることを特徴とする方法。 - 請求項18記載の方法において、
前記ミラー磁界電子閉込領域の中の1つを、前記開口を通して延在したものとすることを特徴とする方法。
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