JPH06158298A - Plasma treating device - Google Patents
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- JPH06158298A JPH06158298A JP30694192A JP30694192A JPH06158298A JP H06158298 A JPH06158298 A JP H06158298A JP 30694192 A JP30694192 A JP 30694192A JP 30694192 A JP30694192 A JP 30694192A JP H06158298 A JPH06158298 A JP H06158298A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、一対の電極間でプラ
ズマを発生させ、陰極上に配設される蒸着材料（以下、
ターゲットと呼ぶ）をプラズマ中のイオンでスパッタ
し、このスパッタによって生じるターゲットの粒子を陽
極上に配設される基板の表面に付着・堆積させるプラズ
マ処理装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor deposition material (hereinafter, referred to as a vapor deposition material disposed on a cathode for generating plasma between a pair of electrodes.
The present invention relates to a plasma processing apparatus which sputters a target) with ions in plasma and deposits and deposits target particles generated by the sputtering on a surface of a substrate disposed on an anode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１９は例えば「超微細加工入門」（１
９８９年６月２０日オーム社発行）に示されるこの種の
従来のプラズマ処理装置の一例としてのマグネトロンス
パッタ装置の概略構成を示す図である。図において、１
は真空容器で、上部にガス供給口１ａおよび側部に排気
口１ｂがそれぞれ形成されている。２、３は真空容器１
の内部に相対向して配設され一対の電極を構成するステ
ージおよびターゲット電極、４はステージ２上に保持さ
れる基板、５はターゲット電極３上に保持されるターゲ
ット、６はターゲット電極３内に埋設される永久磁石、
７はターゲット電極３を真空容器１から絶縁隔離するた
めの絶縁部材、８はこの絶縁部材７を介してターゲット
電極３を包囲するように配設されるシールド板、９はタ
ーゲット電極３の内部に形成される冷却管路、１０はタ
ーゲット電極３に接続され高周波電力を供給する高周波
電源である。2. Description of the Related Art FIG. 19 shows, for example, "Introduction to Ultrafine Machining" (1
It is a figure which shows the schematic structure of the magnetron sputtering apparatus as an example of the conventional plasma processing apparatus of this kind shown by Ohmsha Inc. on June 20, 989. In the figure, 1
Is a vacuum container, and a gas supply port 1a is formed in the upper part and an exhaust port 1b is formed in the side part. 2 and 3 are vacuum containers 1
Of the stage and the target electrode, which are arranged inside each other and constitute a pair of electrodes, 4 is a substrate held on the stage 2, 5 is a target held on the target electrode 3, and 6 is inside the target electrode 3. A permanent magnet embedded in the
7 is an insulating member for insulating and isolating the target electrode 3 from the vacuum container 1, 8 is a shield plate arranged so as to surround the target electrode 3 via the insulating member 7, and 9 is inside the target electrode 3. The formed cooling conduit 10 is a high frequency power source connected to the target electrode 3 and supplying high frequency power.
【０００３】次に、上記のように構成される従来のマグ
ネトロンスパッタ装置の動作について説明する。まず、
排気口１ｂに接続される例えば拡散ポンプ、ターボ分子
ポンプ等の高真空ポンプ（図示せず）で真空容器１内を
高真空に排気し、ガス供給口１ａを通じて例えばアルゴ
ン等の放電ガスを供給することにより、真空容器１内が
この放電ガスによって所定の圧力に達すると、ターゲッ
ト電極３に高周波電源１０から高周波電力を印加してプ
ラズマを発生させる。そして、このプラズマ中のイオン
（図中＋で示す）がターゲット５の表面に入射されるこ
とによってスパッタされ、このスパッタによって生じる
ターゲット５の粒子が対向した位置に配設される基板４
側に輸送され、その表面に付着・堆積されて薄膜が形成
される。Next, the operation of the conventional magnetron sputtering apparatus configured as described above will be described. First,
The inside of the vacuum container 1 is evacuated to a high vacuum by a high vacuum pump (not shown) such as a diffusion pump or a turbo molecular pump connected to the exhaust port 1b, and a discharge gas such as argon is supplied through the gas supply port 1a. Thereby, when the inside of the vacuum container 1 reaches a predetermined pressure by the discharge gas, high frequency power is applied from the high frequency power supply 10 to the target electrode 3 to generate plasma. Then, the ions (indicated by + in the figure) in the plasma are incident on the surface of the target 5 to be sputtered, and the particles of the target 5 generated by this sputtering are arranged at the positions facing each other.
Is transported to the side and adhered / deposited on the surface to form a thin film.
【０００４】図２０は上記動作中におけるターゲット５
の表面近傍の状態を模式的に示す図で、ターゲット電極
３中に埋設される永久磁石６による磁力線１１は、ター
ゲット５の中心部および周辺部でターゲット５を貫通し
てそれぞれの磁極間でターゲット５の表面と平行するリ
ング状の磁界領域を形成している。この領域ではターゲ
ット５の表面に垂直な向きのシース電界１２と磁力線１
１とが互いに直交し、マグネトロン放電が達成される。
そして、ターゲット５の表面から放出された２次電子の
捕捉が起こり、ガスのイオン化効率が増加されるため
に、局所的に高密度なプラズマ１３が生成され、このプ
ラズマ１３中から多量のイオンがシース電界１２により
加速され、高エネルギー状態でターゲット５の表面に入
射されスパッタリングが進行する。FIG. 20 shows the target 5 during the above operation.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in the vicinity of the surface of the target electrode 3. Magnetic lines of force 11 by the permanent magnet 6 embedded in the target electrode 3 penetrate the target 5 at the central portion and the peripheral portion of the target 5 and the target between the respective magnetic poles. 5 forms a ring-shaped magnetic field region parallel to the surface of No. 5. In this region, the sheath electric field 12 and the magnetic field lines 1 oriented perpendicular to the surface of the target 5 are formed.
1 and 2 are orthogonal to each other and a magnetron discharge is achieved.
Then, the secondary electrons emitted from the surface of the target 5 are trapped, and the ionization efficiency of the gas is increased, so that a high-density plasma 13 is locally generated, and a large amount of ions are generated from this plasma 13. It is accelerated by the sheath electric field 12, is incident on the surface of the target 5 in a high energy state, and sputtering proceeds.
【０００５】又、図２０に示すように、ターゲット５の
表面は多量のイオン入射による加熱と、基板４からの輻
射熱をたえず受けているので昇温する。この昇温を防止
するために冷却管路９を通じてターゲット電極３内には
常に冷却水が循環され、ターゲット５は裏面側から冷却
されている。Further, as shown in FIG. 20, the surface of the target 5 is heated by a large amount of ion incidence and radiant heat from the substrate 4, and therefore is heated. In order to prevent this temperature rise, cooling water is constantly circulated in the target electrode 3 through the cooling conduit 9, and the target 5 is cooled from the back surface side.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマ処理装
置は以上のように構成されているので、ターゲット５に
例えば酸化物超電導体、酸化物誘電体等のように熱伝導
率の小さい材料を用いて処理を行うと、高エネルギー状
態のイオンの入射によりターゲット５の表面が加熱さ
れ、ターゲット５の表面と冷却されている裏面との間に
は大きな温度差が生じ、また、ターゲット５の表面に生
成されるプラズマ１３も図２０に示すような領域に限ら
れるので、ターゲット５の表面に入射するイオンの分布
も不均一となり、ターゲット５の表面上においても大き
な温度差が生じるため、これらの温度差によりターゲッ
ト５内で過度の熱応力が発生し、ターゲット５の割れが
頻繁に発生するという問題点があった。Since the conventional plasma processing apparatus is constructed as described above, the target 5 is made of a material having a small thermal conductivity such as an oxide superconductor or an oxide dielectric. When the treatment is performed by heating, the surface of the target 5 is heated by the incidence of ions in a high energy state, a large temperature difference occurs between the front surface of the target 5 and the cooled back surface, and the surface of the target 5 is also affected. Since the generated plasma 13 is also limited to the region shown in FIG. 20, the distribution of the ions incident on the surface of the target 5 becomes non-uniform, and a large temperature difference also occurs on the surface of the target 5, so that these temperatures Due to the difference, excessive thermal stress is generated in the target 5, and the target 5 is often cracked.
【０００７】又、ターゲット電極３に供給される高周波
電力によりプラズマの生成とイオンの加速を同時に行っ
ているので、処理を高速化させるためにプラズマの密度
を増加させようとすると、高周波電力の強度を増大させ
ねばならずイオンの入射エネルギーも増加する。このた
めにターゲット５の表面の加熱が益々進み、上記した温
度差による熱応力がさらに大きくなるという問題点があ
った。Further, since the plasma is generated and the ions are accelerated simultaneously by the high frequency power supplied to the target electrode 3, the intensity of the high frequency power is increased when the density of the plasma is increased in order to speed up the processing. Must be increased, which also increases the incident energy of the ions. For this reason, there has been a problem that the surface of the target 5 is further heated, and the thermal stress due to the temperature difference is further increased.
【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ターゲットの表面と裏面あるい
はターゲットの表面上で生じる温度差を低く抑えること
によって、ターゲット内に生じる熱応力を緩和させ、タ
ーゲットの割れを防止することが可能なプラズマ処理装
置を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and alleviates the thermal stress generated in the target by suppressing the temperature difference between the front surface and the back surface of the target or the surface of the target to be low. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of preventing the target from cracking.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
のプラズマ処理装置は、ターゲットを複数個の小片に分
割してターゲット電極上に配置するようにしたものであ
り、又、請求項２のプラズマ処理装置は、請求項１にお
ける複数個の小片に重なり部を形成し、イオンがターゲ
ット電極表面に到達するのを遮るようにしたものであ
る。[Means for Solving the Problems] Claim 1 according to the present invention
In the plasma processing apparatus according to claim 1, the target is divided into a plurality of small pieces and arranged on the target electrode, and the plasma processing apparatus according to claim 2 overlaps with the plurality of small pieces according to claim 1. A portion is formed so that the ions are prevented from reaching the surface of the target electrode.
【００１０】又、この発明に係る請求項３のプラズマ処
理装置は、ターゲットの表面に溝を形成し、この溝によ
りターゲットの表面を複数の領域に分割したものであ
る。According to a third aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, a groove is formed on the surface of the target, and the surface of the target is divided into a plurality of regions by the groove.
【００１１】又、この発明に係る請求項４のプラズマ処
理装置は、ターゲット電極に供給される高周波電力の強
度を、時間の経過にともなって変化するようにしたもの
である。According to a fourth aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, the intensity of the high frequency power supplied to the target electrode is changed with the passage of time.
【００１２】又、この発明に係る請求項５のプラズマ処
理装置は、ターゲット電極の内部に複数個のリング状永
久磁石を同心状に、且つ隣接するもの同士の極性が異な
るように配設したものである。According to a fifth aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, a plurality of ring-shaped permanent magnets are concentrically arranged inside the target electrode so that adjacent magnets have different polarities. Is.
【００１３】又、この発明に係る請求項６のプラズマ処
理装置は、ターゲット電極の内部に複数個の磁気コイル
を同心円状に配設するとともに、各磁気コイルに時間の
経過にともなって値の変化する電流を供給するようにし
たものである。According to a sixth aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, a plurality of magnetic coils are concentrically arranged inside the target electrode, and the value of each magnetic coil changes with time. It is designed to supply an electric current.
【００１４】又、この発明に係る請求項７のプラズマ処
理装置は、容器の内部に外部からマイクロ波電力を供給
するようにしたものであり、又、請求項８のプラズマ処
理装置は、請求項７におけるマイクロ波電力を、容器の
全周に形成される窓を介して供給するようにしたもので
ある。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus in which microwave power is externally supplied to the inside of the container, and the plasma processing apparatus according to the eighth aspect is directed to the plasma processing apparatus. The microwave power in 7 is supplied through a window formed all around the container.
【００１５】又、この発明に係る請求項９のプラズマ処
理装置は、高周波電力を時間の経過にともなって強度が
変化するように供給するとともに、高周波電力の時間変
化に同期させて容器内に強度が時間の経過にともなって
変化するマイクロ波電力を供給するようにしたものであ
る。According to a ninth aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, the high frequency power is supplied so that the intensity changes with the passage of time, and the intensity is supplied to the container in synchronization with the time change of the high frequency power. Is to supply microwave power that changes with the passage of time.
【００１６】又、この発明に係る請求項１０のプラズマ
処理装置は、容器の内部に外部からマイクロ波電力を供
給するとともに容器の外部に磁気コイルを配設し、この
磁気コイルの磁界を容器内のプラズマに印加することに
より電子サイクロトロン共鳴を発生させるようにしたも
のである。According to a tenth aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, microwave power is supplied to the inside of the container from the outside, and a magnetic coil is arranged outside the container. The electron cyclotron resonance is generated by applying it to the plasma.
【００１７】又、この発明に係る請求項１１のプラズマ
処理装置は、容器の内部に外部からマイクロ波電力を供
給するとともに容器の内部または外部に永久磁石を配設
し、この永久磁石の磁界を容器内のプラズマに印加する
ことにより、電子サイクロトロン共鳴を発生させるよう
にしたものであり、又、請求項１２のプラズマ処理装置
は、請求項１０または請求項１１のいずれかにおける電
子サイクロトロン共鳴を、ターゲットの表面近傍に発生
させるようにしたものである。According to the eleventh aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, microwave power is supplied to the inside of the container from the outside, and a permanent magnet is arranged inside or outside the container. The electron cyclotron resonance is generated by applying the electron cyclotron resonance to the plasma in the container, and the plasma processing apparatus according to claim 12 has the electron cyclotron resonance according to any one of claims 10 and 11. It is generated near the surface of the target.
【００１８】又、この発明に係る請求項１３のプラズマ
処理装置は、容器の内部に外部からマイクロ波電力を供
給するとともに容器の内部または外部に永久磁石を配設
し、容器の内壁面近傍に電子サイクロトロン共鳴を発生
させるようにしたものである。According to a thirteenth aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, microwave power is supplied to the inside of the container from the outside, and a permanent magnet is arranged inside or outside the container so that it is near the inner wall surface of the container. It is designed to generate electron cyclotron resonance.
【００１９】又、この発明に係る請求項１４のプラズマ
処理装置は、高周波電力が供給されている時には放電ガ
スを容器内に供給するとともに、高周波電力の供給が停
止されている時には上記放電ガスに替えて冷却ガスを供
給するようにしたものである。According to a fourteenth aspect of the plasma processing apparatus of the present invention, the discharge gas is supplied into the container when the high frequency power is supplied, and the discharge gas is supplied to the discharge gas when the high frequency power is stopped. Instead, the cooling gas is supplied.
【００２０】[0020]
【作用】この発明の請求項１におけるプラズマ処理装置
の複数個に分割されたターゲットの小片は、加熱によっ
て各小片に生じる熱膨張分を各小片間に形成される隙間
で吸収する。According to the first aspect of the present invention, the plurality of target small pieces of the plasma processing apparatus absorb the thermal expansion generated in each small piece by heating in the gap formed between the small pieces.
【００２１】又、この発明の請求項３におけるプラズマ
処理装置のターゲット表面に形成された溝は、加熱によ
ってターゲット表面に生じる熱膨張分を溝の隙間で吸収
する。Further, the groove formed on the target surface of the plasma processing apparatus according to the third aspect of the present invention absorbs the thermal expansion generated on the target surface by heating in the groove gap.
【００２２】又、この発明の請求項４におけるプラズマ
処理装置の高周波電力は、強度が時間の経過にともなっ
て変化してターゲット表面の加熱を断続的に行いターゲ
ット表面の温度上昇を抑える。Further, the high frequency power of the plasma processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention changes in intensity with the lapse of time to intermittently heat the target surface to suppress the temperature rise of the target surface.
【００２３】又、この発明の請求項５におけるプラズマ
処理装置の複数個のリング状永久磁石は、ターゲットの
表面近傍にプラズマの生成が活発なリング状の領域を複
数個所形成し、ターゲット表面に入射されるイオンの分
布を均一にしてターゲット表面を均一に加熱する。Further, in the plurality of ring-shaped permanent magnets of the plasma processing apparatus according to the fifth aspect of the present invention, a plurality of ring-shaped regions in which plasma is actively generated are formed in the vicinity of the surface of the target and are incident on the target surface. The target surface is uniformly heated by making the distribution of the generated ions uniform.
【００２４】又、この発明の請求項６におけるプラズマ
処理装置の複数個の磁気コイルは、ターゲット表面近傍
にプラズマの生成が活発なリング状の領域を複数個所形
成するとともに、この領域を時間の経過とともにターゲ
ット表面上を移動させ、ターゲット表面に入射されるイ
オンの分布を均一にしてターゲット表面を均一に加熱す
る。Further, in the plurality of magnetic coils of the plasma processing apparatus according to the sixth aspect of the present invention, a plurality of ring-shaped regions in which plasma generation is active are formed in the vicinity of the surface of the target, and these regions pass with time. At the same time, the target surface is moved so that the distribution of ions incident on the target surface is made uniform and the target surface is heated uniformly.
【００２５】又、この発明の請求項７におけるプラズマ
処理装置のマイクロ波電力は、プラズマの生成増大に寄
与することにより、ターゲット電極に供給される高周波
電力の所望の薄膜の堆積速度を得るのに必要とする電力
強度を低く抑える。The microwave power of the plasma processing apparatus according to claim 7 of the present invention contributes to increase the generation of plasma, so that a desired thin film deposition rate of the high frequency power supplied to the target electrode can be obtained. Keep the required power intensity low.
【００２６】又、この発明の請求項９におけるプラズマ
処理装置のマイクロ波電力は、プラズマの生成増大に寄
与することにより、ターゲット電極に供給される高周波
電力の所望の薄膜の堆積速度を得るのに必要とする電力
強度を低く抑え、高周波電力とマイクロ波電力とは、時
間の経過にともなって同期して強度が変化することによ
り、ターゲット表面の加熱を断続的に行いターゲット表
面の温度上昇を抑える。Further, the microwave power of the plasma processing apparatus according to claim 9 of the present invention contributes to an increase in plasma generation, so that a desired thin film deposition rate of the high frequency power supplied to the target electrode can be obtained. The required power intensity is kept low, and the high-frequency power and microwave power change in intensity in synchronization with the passage of time, thereby intermittently heating the target surface and suppressing the temperature rise on the target surface. .
【００２７】又、この発明の請求項１０におけるプラズ
マ処理装置の容器の外部に配設された磁気コイルは、容
器内のプラズマに磁界を印加しマイクロ波電力との相互
作用によって電子サイクロトロン共鳴を発生させ、プラ
ズマの生成をより一層増大させることにより、ターゲッ
ト電極に供給される高周波電力の所望の薄膜の堆積速度
を得るのに必要とする電力強度を低く抑える。The magnetic coil disposed outside the container of the plasma processing apparatus according to claim 10 of the present invention applies a magnetic field to the plasma in the container to generate electron cyclotron resonance by interaction with microwave power. By further increasing the generation of plasma, the power intensity required to obtain the desired deposition rate of the high-frequency power supplied to the target electrode for the thin film is kept low.
【００２８】又、この発明の請求項１１におけるプラズ
マ処理装置の容器の内部または外部に配設された永久磁
石は、容器内のプラズマに磁界を印加しマイクロ波電力
との相互作用によって電子サイクロトロン共鳴を発生さ
せ、プラズマの生成をより一層増大させることにより、
ターゲット電極に供給される高周波電力の所望の薄膜の
堆積速度を得るのに必要とする電力強度を低く抑える。Further, the permanent magnet disposed inside or outside the container of the plasma processing apparatus according to claim 11 of the present invention applies a magnetic field to the plasma in the container and interacts with microwave power to cause electron cyclotron resonance. By further increasing the plasma generation,
The power intensity required to obtain the desired thin film deposition rate of the high frequency power supplied to the target electrode is kept low.
【００２９】又、この発明の請求項１３におけるプラズ
マ処理装置の容器の内部または外部に配設された永久磁
石は、容器内のプラズマに磁界を印加しマイクロ波電力
との相互作用によって容器の内壁面近傍に電子サイクロ
トロン共鳴を発生させ、プラズマの生成をより一層増大
させるとともに、磁気ミラー効果により生成されたプラ
ズマが容器の内壁面の表面で消滅されるのを防止するこ
とによりターゲット電極に供給される高周波電力の所望
の薄膜の堆積速度を得るのに必要とする電力強度を抑え
る。The permanent magnet disposed inside or outside the container of the plasma processing apparatus according to claim 13 of the present invention applies a magnetic field to the plasma in the container and interacts with the microwave power to cause the inside of the container to move. It is supplied to the target electrode by generating electron cyclotron resonance near the wall surface, further increasing plasma generation, and preventing plasma generated by the magnetic mirror effect from disappearing on the surface of the inner wall surface of the container. The power intensity required to obtain a desired thin film deposition rate of high frequency power is suppressed.
【００３０】又、この発明の請求項１４におけるプラズ
マ処理装置の冷却ガスは、高周波電力の供給が停止され
ている時に、放電ガスに替わって容器内に供給されター
ゲットの表面を冷却する。The cooling gas for the plasma processing apparatus according to the fourteenth aspect of the present invention is supplied into the container instead of the discharge gas to cool the surface of the target when the supply of the high frequency power is stopped.
【００３１】[0031]
実施例１．以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の実施例１におけるプラズマ処理装
置の概略構成を示す図、図２は図１に示されるターゲッ
ト電極部の詳細を示す斜視図である。図において、図１
９に示す従来装置と同様な部分は同一符号を付して説明
を省略する。１４はターゲット電極３上に保持されるタ
ーゲットで、複数の小片１４ａに分割されており、分割
面は斜めに加工され所定の間隙を介して配置されてい
る。Example 1. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing details of the target electrode portion shown in FIG. In the figure,
The same parts as those of the conventional device shown in FIG. Reference numeral 14 denotes a target held on the target electrode 3, which is divided into a plurality of small pieces 14a, and the divided surface is obliquely processed and arranged with a predetermined gap.
【００３２】次に、上記のように構成されるこの発明の
実施例１におけるプラズマ処理装置の動作について説明
する。まず、従来装置と同様に排気口１ｂに接続される
例えば拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ等の高真空ポンプ
（図示せず）で真空容器１内を高真空に排気し、ガス供
給口１ａを通じて例えばアルゴン等の放電ガスを供給す
ることにより、真空容器１内がこの放電ガスによって所
定の圧力に達すると、ターゲット電極３に高周波電源１
０から高周波電力を印加してプラズマを発生させる。そ
して、このプラズマ中のイオンがターゲット１４の表面
に入射されることによってスパッタされ、このスパッタ
によって生じるターゲット１４の粒子が対向した位置に
配設される基板４側に輸送され、その表面に付着・堆積
されて薄膜が形成される。Next, the operation of the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described. First, as in the conventional apparatus, the inside of the vacuum container 1 is evacuated to a high vacuum by a high vacuum pump (not shown) such as a diffusion pump or a turbo molecular pump, which is connected to the exhaust port 1b, and argon gas is supplied through the gas supply port 1a. When a predetermined pressure is reached by the discharge gas in the vacuum container 1 by supplying a discharge gas such as
High frequency power is applied from 0 to generate plasma. Then, the ions in the plasma are sputtered by being incident on the surface of the target 14, and the particles of the target 14 generated by this sputtering are transported to the substrate 4 side which is disposed at the opposite position, and adhere to the surface. Deposited to form a thin film.
【００３３】上記実施例１のプラズマ処理装置によれ
ば、ターゲット１４が複数個の小片１４ａに分割されて
いるので、表面がプラズマからのイオンの入射によって
不均一に加熱され、各小片１４ａがそれぞれの温度に応
じた熱膨張をしても、この熱膨張はお互いの間に形成さ
れる隙間で吸収されるため、熱応力は緩和されてターゲ
ット１４の割れが発生することもない。又、ターゲット
１４は複数個の小片１４ａに分割され、その分割面は斜
めに加工されるとともに、分割面が投影断面上重なるよ
うに適当な隙間を介して配置されているので、ターゲッ
ト電極３の表面にイオンが直接到達することもなく、タ
ーゲット電極３がスパッタされることも防止される。According to the plasma processing apparatus of the first embodiment, since the target 14 is divided into a plurality of small pieces 14a, the surface is unevenly heated by the incidence of ions from the plasma, and each small piece 14a is individually heated. Even if thermal expansion is performed in accordance with the temperature, the thermal expansion is absorbed by the gaps formed between them, so that the thermal stress is relaxed and the target 14 is not cracked. Further, the target 14 is divided into a plurality of small pieces 14a, the divided surface is processed obliquely, and the divided surfaces are arranged with an appropriate gap so that they overlap each other on the projected cross section. Ions do not directly reach the surface and the target electrode 3 is prevented from being sputtered.
【００３４】実施例２．尚、上記実施例１によれば、タ
ーゲット１４を構成する各小片１４ａの分割面を、斜め
に形成することによって重なり部ができるようにしてい
るが、これに限定されるものではなく、図示はしないが
例えば分割面に凹凸を形成し、この凹凸を適当な隙間を
介して嵌合させることによって、重なり部ができるよう
にしても上記実施例１と同様な効果を得ることができ
る。Example 2. In addition, according to the first embodiment, the divided surface of each of the small pieces 14a forming the target 14 is formed obliquely so that the overlapping portion can be formed. However, the present invention is not limited to this, and the illustration is omitted. However, the same effect as that of the above-described first embodiment can be obtained even if, for example, unevenness is formed on the divided surface and the unevenness is fitted through an appropriate gap to form an overlapping portion.
【００３５】実施例３．図３はこの発明の実施例３にお
けるプラズマ処理装置の概略構成を示す図、図４は図３
に示されるターゲット電極部の詳細を示す図である。図
において、図１に示す実施例１と同様な部分は同一符号
を付して説明を省略する。１５はターゲット電極３上に
保持されるターゲットで、表面に複数本のリング状の溝
１５ａが形成されている。Example 3. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a third embodiment of the present invention, and FIG.
It is a figure which shows the detail of the target electrode part shown by FIG. In the figure, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. Reference numeral 15 denotes a target that is held on the target electrode 3, and has a plurality of ring-shaped grooves 15a formed on its surface.
【００３６】尚、上記のように構成される実施例３にお
けるプラズマ処理装置の動作は、上記実施例１の場合と
同様なので説明は省略する。The operation of the plasma processing apparatus according to the third embodiment configured as described above is the same as that of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
【００３７】上記実施例３のプラズマ処理装置によれ
ば、ターゲット１５の表面に複数本のリング状の溝１５
ａが形成されており、この溝１５ａによりターゲット１
５の表面は図４に示すようにリング状の領域に区画され
ているので、表面がプラズマからのイオンの入射によっ
て不均一に加熱され、各領域がそれぞれの温度に応じた
熱膨張をしても、この熱膨張は溝１５ａで吸収されるた
め、熱応力は緩和されてターゲット１５の割れが発生す
ることもない。According to the plasma processing apparatus of the third embodiment, a plurality of ring-shaped grooves 15 are formed on the surface of the target 15.
a is formed, and the target 1 is formed by this groove 15a.
Since the surface of No. 5 is divided into ring-shaped regions as shown in FIG. 4, the surface is unevenly heated by the incidence of ions from the plasma, and each region undergoes thermal expansion according to its temperature. However, since this thermal expansion is absorbed by the groove 15a, the thermal stress is relaxed and the target 15 is not cracked.
【００３８】実施例４．尚、上記実施例３によれば、タ
ーゲット１５の表面に形成されたリング状の溝１５ａに
よって領域を区画するようにしているが、これに限定さ
れるものではなく、図示はしないが例えば直線状あるい
は格子状の溝で領域を区画するようにしても、上記実施
例３と同様な効果を得ることができる。Example 4. In addition, according to the third embodiment, the region is defined by the ring-shaped groove 15a formed on the surface of the target 15. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, even if the regions are divided by the grid-like grooves, the same effect as that of the above-described third embodiment can be obtained.
【００３９】実施例５．図５はこの発明の実施例５にお
けるプラズマ処理装置の概略構成を示す図である。図に
おいて、図１９に示す従来装置と同様な部分は同一符号
を付して説明を省略する。１６は高周波電源１０から出
力される電力を、図６（Ａ）に示すように時間の経過に
ともなって間欠パルス状に制御する制御装置である。Example 5. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in Embodiment 5 of the present invention. In the figure, the same parts as those of the conventional device shown in FIG. Reference numeral 16 denotes a control device that controls the electric power output from the high frequency power supply 10 in the form of an intermittent pulse with the passage of time as shown in FIG.
【００４０】次に、上記のように構成されるこの発明の
実施例５におけるプラズマ処理装置の動作について説明
する。まず、排気口１ｂに接続される例えば拡散ポン
プ、ターボ分子ポンプ等の高真空ポンプ（図示せず）で
真空容器１内を高真空に排気し、ガス供給口１ａを通じ
て例えばアルゴン等の放電ガスを供給することにより、
真空容器１内がこの放電ガスによって所定の圧力に達す
ると、制御装置１６の制御によりターゲット電極３に高
周波電源１０から間欠パルス状の高周波電力が印加され
プラズマを発生させる。そして、このプラズマ中のイオ
ンがターゲット５の表面に入射されることによってスパ
ッタされ、このスパッタによって生じるターゲット５の
粒子が対向した位置に配設される基板４側に輸送され、
その表面に付着・堆積されて薄膜が形成される。Next, the operation of the plasma processing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention configured as described above will be described. First, the inside of the vacuum container 1 is evacuated to a high vacuum by a high vacuum pump (not shown) such as a diffusion pump or a turbo molecular pump connected to the exhaust port 1b, and a discharge gas such as argon is discharged through the gas supply port 1a. By supplying
When the inside of the vacuum container 1 reaches a predetermined pressure by this discharge gas, the control device 16 controls the target electrode 3 to apply high-frequency power in the form of intermittent pulses from the high-frequency power source 10 to generate plasma. Then, the ions in the plasma are sputtered by being incident on the surface of the target 5, and the particles of the target 5 generated by this sputtering are transported to the substrate 4 side which is arranged at the opposite position.
A thin film is formed by being attached and deposited on the surface.
【００４１】上記実施例５において、制御装置１６の制
御により高周波電源１０が動作を開始すると、図６
（Ａ）に示す（ｔ1−ｔ2）、（ｔ3−ｔ4）、（ｔ5−
ｔ6）間では、ターゲット電極３に高周波電力が供給さ
れることにより、プラズマが生成されてターゲット５へ
のイオン入射が起こる。この時ターゲット５の表面はイ
オン入射による加熱を受け温度上昇する。一方、高周波
電力の供給が停止される（ｔ2−ｔ3）、（ｔ4−ｔ5）間
では、プラズマが消滅してターゲット５へのイオン入射
は止む。この時ターゲット５は冷却されて、その表面温
度は時間とともに指数関数的に低下する。In the fifth embodiment, when the high frequency power supply 10 starts to operate under the control of the control device 16, FIG.
(T 1 −t 2 ), (t 3 −t 4 ), and (t 5 −) shown in (A).
During t 6 ), high-frequency power is supplied to the target electrode 3, plasma is generated, and ions are incident on the target 5. At this time, the surface of the target 5 is heated by the ion incidence and its temperature rises. On the other hand, the supply of high frequency power is stopped (t 2 -t 3), a (t 4 -t 5) between, the ion incidence to the target 5 ceases the plasma is extinguished. At this time, the target 5 is cooled and its surface temperature exponentially decreases with time.
【００４２】上記のように実施例５では、高周波電力が
断続的に供給されターゲット５の表面は加熱と冷却が交
互に行われているため、その温度上昇を抑制することが
可能となり、ターゲット５の表面と裏面との間の温度差
によって生じる熱応力を緩和させることができるので、
ターゲット５の割れを防止することができる。なお、高
周波電力のパルス周期やパルス幅を適当に選ぶことによ
り、ターゲット５の表面の温度上昇をより効果的に抑え
ることもできる。As described above, in the fifth embodiment, since the high frequency power is intermittently supplied and the surface of the target 5 is alternately heated and cooled, it is possible to suppress the temperature rise, and the target 5 is heated. Since the thermal stress caused by the temperature difference between the front surface and the back surface of the can be relaxed,
It is possible to prevent the target 5 from cracking. The temperature rise on the surface of the target 5 can be suppressed more effectively by appropriately selecting the pulse period and the pulse width of the high frequency power.
【００４３】実施例６．尚、上記実施例５では、ターゲ
ット電極３に供給される高周波電力を間欠パルス状とし
たが、例えば図６（Ｂ）に示すように振幅変調された高
周波電力を供給するようにしても、上記実施例５と同様
な効果を奏することができる。Example 6. In the fifth embodiment, the high frequency power supplied to the target electrode 3 has an intermittent pulse shape. However, even if the high frequency power amplitude-modulated as shown in FIG. The same effect as that of the fifth embodiment can be obtained.
【００４４】実施例７．又、上記実施例５では、ターゲ
ット５を従来装置と同様の場合について説明したが、上
記実施例１に示すように小片１４ａに分割したターゲッ
ト１４、又は実施例３に示すようにリング状の溝１５ａ
が形成されたターゲット１５と組み合わせて使用すれ
ば、その効果はより一層優れたものとなる。Example 7. In the fifth embodiment, the target 5 is similar to that of the conventional device, but the target 14 is divided into the small pieces 14a as shown in the first embodiment, or the ring-shaped groove as shown in the third embodiment. 15a
If it is used in combination with the target 15 in which is formed, the effect is further enhanced.
【００４５】実施例８．図７はこの発明の実施例８にお
けるプラズマ処理装置の概略構成を示す図、図８は図７
に示されるターゲット電極部の詳細を示す斜視図であ
る。図において、図１９に示す従来装置と同様な部分は
同一符号を付して説明を省略する。１７はターゲット電
極３の内部に同心円状に配置された複数個のリング状の
永久磁石であり、相隣なるもの同士の極性が異なるよう
に配置されている。Example 8. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention, and FIG.
It is a perspective view which shows the detail of the target electrode part shown by FIG. In the figure, the same parts as those of the conventional device shown in FIG. Reference numeral 17 denotes a plurality of ring-shaped permanent magnets arranged concentrically inside the target electrode 3 and arranged so that adjacent magnets have different polarities.
【００４６】上記のように構成された実施例８によれ
ば、図８に示すように、ターゲット電極３内に埋設され
るリング状の永久磁石１７による磁力線１１は、各永久
磁石１７の磁極の位置でターゲット５を貫通し、それぞ
れの磁極間でターゲット５の表面と平行するリング状の
磁界領域を複数個所形成している。この領域ではターゲ
ット５の表面に垂直な向きのシース電界１２と磁力線１
１とが互いに直交し、マグネトロン放電が達成される。
そして、ターゲット５の表面から放出された２次電子の
捕捉が起こり、ガスのイオン化効率が増加されるため
に、局所的に高密度なプラズマ１３がターゲット５の表
面全域にわたって生成され、このプラズマ１３中から多
量のイオンがシース電界１２により加速され、高エネル
ギー状態でターゲット５の表面に入射されスパタッタリ
ングが進行する。According to the eighth embodiment configured as described above, as shown in FIG. 8, the magnetic force lines 11 by the ring-shaped permanent magnets 17 embedded in the target electrode 3 are generated by the magnetic poles of the permanent magnets 17. A plurality of ring-shaped magnetic field regions that penetrate the target 5 at positions and are parallel to the surface of the target 5 are formed between the respective magnetic poles. In this region, the sheath electric field 12 and the magnetic field lines 1 oriented perpendicular to the surface of the target 5 are formed.
1 and 2 are orthogonal to each other and a magnetron discharge is achieved.
Then, the secondary electrons emitted from the surface of the target 5 are trapped, and the ionization efficiency of the gas is increased. Therefore, locally high-density plasma 13 is generated over the entire surface of the target 5, and the plasma 13 is generated. A large amount of ions are accelerated by the sheath electric field 12 from the inside and are incident on the surface of the target 5 in a high energy state, and the spattering progresses.
【００４７】このように、ターゲット５の表面全域にわ
たってプラズマ１３が形成されるため、ターゲット５の
表面に入射されるイオンの分布も均一となり、ターゲッ
ト５の表面は均一に加熱されるので、ターゲット５の表
面上での温度差を低く抑えることができ、発生する熱応
力は緩和されてターゲット５の割れは防止される。な
お、上記実施例８では、３個のリング状の永久磁石を配
設した場合について説明したが、永久磁石の個数が多い
ほどより一層の効果を奏することは言うまでもない。As described above, since the plasma 13 is formed over the entire surface of the target 5, the distribution of the ions incident on the surface of the target 5 is also uniform, and the surface of the target 5 is uniformly heated. The temperature difference on the surface of the target 5 can be suppressed to a low level, the generated thermal stress is relieved, and the target 5 is prevented from cracking. In the eighth embodiment, the case where three ring-shaped permanent magnets are arranged has been described, but it goes without saying that the greater the number of permanent magnets, the greater the effect.
【００４８】実施例９．図９はこの発明の実施例９にお
けるプラズマ処理装置の概略構成を示す図、図１０は図
９に示されるターゲット電極部の詳細を示す斜視図、図
１１は図９に示される各磁気コイルを流れる電流の時間
波形を示す図である。図において、図１９に示す従来装
置と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。図
において、１８ａ、１８ｂ、１８ｃはターゲット電極３
の内部に同心円状に配設された磁気コイル、１９ａ、１
９ｂ、１９ｃはこれら各磁気コイル１８ａ、１８ｂ、１
８ｃにそれぞれ図１１に示すような時間波形の電流を供
給するコイル電源である。Example 9. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in embodiment 9 of the present invention, FIG. 10 is a perspective view showing details of a target electrode portion shown in FIG. 9, and FIG. 11 is a diagram showing each magnetic coil shown in FIG. It is a figure which shows the time waveform of the flowing current. In the figure, the same parts as those of the conventional device shown in FIG. In the figure, 18a, 18b and 18c are target electrodes 3
Magnetic coils, 19a, 1 arranged concentrically inside the chamber
9b and 19c are the magnetic coils 18a, 18b and 1
8c is a coil power supply for supplying a current having a time waveform as shown in FIG.
【００４９】上記のように構成された実施例９におい
て、各コイル電源１９ａ、１９ｂ、１９ｃからそれぞれ
図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すような時間波形の
電流が各磁気コイル１８ａ、１８ｂ、１８Ｃに供給され
ると、（ｔ1−ｔ2）間では、両磁気コイル１８ｂ、１８
ｃにより発生する磁界の向きが異なり、また、磁界コイ
ル１８ａは磁界を発生しないので、この時、ターゲット
５の表面近傍には図１０（Ａ）に示すように、磁気コイ
ル１８ｂと磁気コイル１８ｃとの間にシース電界１２と
直交する磁界領域がリング状に形成され、次に、（ｔ2
−ｔ3）間では、両磁気コイル１８ａ、１８ｂにより発
生する磁界の向きが異なり、また、磁界コイル１８ｃは
磁界を発生しないので、この時、ターゲット５の表面近
傍には図１０（Ｂ）に示すように、磁気コイル１８ａと
磁気コイル１８ｂとの間にシース電界１２と直交する磁
界領域がリング状に形成される。In the ninth embodiment configured as described above, currents having time waveforms as shown in FIGS. 11A, 11B and 11C are supplied from the coil power sources 19a, 19b and 19c to the magnetic coils. 18a, 18b, when fed to 18C, (t 1 -t 2) between both magnetic coils 18b, 18
Since the direction of the magnetic field generated by c differs, and the magnetic field coil 18a does not generate a magnetic field, the magnetic coil 18b and the magnetic coil 18c are formed near the surface of the target 5 at this time, as shown in FIG. A magnetic field region orthogonal to the sheath electric field 12 is formed in a ring shape between the two , and then (t 2
During −t 3 ), the directions of the magnetic fields generated by the magnetic coils 18a and 18b are different, and the magnetic field coil 18c does not generate a magnetic field. At this time, as shown in FIG. As shown, a magnetic field region orthogonal to the sheath electric field 12 is formed in a ring shape between the magnetic coils 18a and 18b.
【００５０】そして、これらの領域では電極から放出さ
れた２次電子が捕捉されて、いわゆるマグネトロン放電
が起こり、ガスのイオン化効率が増大されるために高密
度なプラズマ１３が生成され、このプラズマ１３はター
ゲット５の表面上を時間の経過にともなって移動するた
め、時間平均するとターゲット５の表面上でのプラズマ
１３の生成は均一となり、ターゲット５の表面はイオン
入射により均一に加熱されるので、ターゲット５の表面
上での温度差を低く抑えることができ、発生する熱応力
は緩和されてターゲット５の割れは防止される。In these areas, secondary electrons emitted from the electrodes are trapped, so-called magnetron discharge occurs, and the ionization efficiency of gas is increased, so that a high density plasma 13 is generated, and this plasma 13 is generated. Moves on the surface of the target 5 with the passage of time, so that the generation of the plasma 13 on the surface of the target 5 becomes uniform on a time average, and the surface of the target 5 is uniformly heated by ion injection. The temperature difference on the surface of the target 5 can be suppressed to a low level, the generated thermal stress is relieved, and the target 5 is prevented from cracking.
【００５１】なお、上記実施例９では、３個の磁気コイ
ルを同心円状に配設した場合について説明したが、磁気
コイルの個数が多いほどより一層の効果を発揮し、ま
た、各磁気コイル１８ａ、１８ｂ、１８ｃに流す電流を
連続的に変動させ、プラズマ１３をターゲット５の表面
上を連続的に移動させるようにすれば、その効果はさら
に増大される。In the ninth embodiment, the case where three magnetic coils are concentrically arranged has been described. However, the greater the number of magnetic coils, the greater the effect, and the magnetic coils 18a. , 18b, 18c are continuously varied so that the plasma 13 is continuously moved on the surface of the target 5, the effect is further enhanced.
【００５２】実施例１０．図１２はこの発明の実施例１
０におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す図であ
る。図において、図５に示す実施例１と同様な部分は同
一符号を付して説明を省略する。２０はマイクロ波を発
振するマイクロ波発振器、２１はこのマイクロ波発振器
２０を駆動する駆動電源、２２は真空容器１の側壁に配
設され、大気と真空雰囲気とを隔てるとともにマイクロ
波が通過可能な窓、２３はこの窓２２とマイクロ波発振
器２０とを連結し、マイクロ波発振器２０で発振された
マイクロ波を窓２２まで導く導波管である。Example 10. FIG. 12 is a first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows schematic structure of the plasma processing apparatus in 0. In the figure, the same parts as those of the first embodiment shown in FIG. Reference numeral 20 is a microwave oscillator that oscillates microwaves, 21 is a driving power source that drives the microwave oscillator 20, and 22 is provided on the side wall of the vacuum container 1 to separate the atmosphere from the vacuum atmosphere and allow microwaves to pass therethrough. A window, 23 is a waveguide that connects the window 22 and the microwave oscillator 20 and guides the microwave oscillated by the microwave oscillator 20 to the window 22.
【００５３】上記のように構成されるこの発明の実施例
１０におけるプラズマ処理装置においても、上記実施例
５と同様に動作して処理が行われるが、これと同時に、
真空容器１内へはマイクロ波電力の供給が、導波管２３
および窓２２を介してマイクロ波発振器２１により行わ
れる。供給されたマイクロ波はプラズマ中を伝播し、プ
ラズマ中の電子はマイクロ波の電界によって加速を受け
エネルギーを得る。このようにして加熱されたプラズマ
電子がガス粒子と衝突して、これを電離させ電子とイオ
ンを生成する。Also in the plasma processing apparatus of the tenth embodiment of the present invention configured as described above, processing is performed in the same manner as in the fifth embodiment, but at the same time,
The microwave power is supplied to the inside of the vacuum vessel 1 by the waveguide 23.
And the microwave oscillator 21 through the window 22. The supplied microwave propagates in the plasma, and the electrons in the plasma are accelerated by the electric field of the microwave to obtain energy. The plasma electrons thus heated collide with gas particles and ionize them to generate electrons and ions.
【００５４】このように、マイクロ波電力の注入はプラ
ズマの生成を助長させることができ、ターゲット５のス
パッタ速度を高めて薄膜の堆積速度を増加させる効果が
ある。したがって、元来がターゲット５のスパッタ速度
を高めて薄膜の堆積速度を増加させるために、ターゲッ
ト電極３へ供給されている高周波電力を低減させること
ができるようになるため、高周波電力によるターゲット
５の表面の加熱が抑えられるので、表面の温度差あるい
は表面と裏面との温度差によって発生する熱応力を緩和
させることができ、ターゲット５の割れは防止される。Thus, the injection of microwave power can promote the generation of plasma, and has the effect of increasing the sputtering rate of the target 5 and increasing the deposition rate of the thin film. Therefore, since it is possible to originally reduce the high frequency power supplied to the target electrode 3 in order to increase the sputtering rate of the target 5 and increase the deposition rate of the thin film, it is possible to reduce the high frequency power of the target 5 by the high frequency power. Since the heating of the surface is suppressed, the thermal stress generated by the temperature difference between the front surface and the temperature difference between the front surface and the back surface can be relaxed, and the target 5 can be prevented from cracking.
【００５５】実施例１１．図１３はこの発明の実施例１
１におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す図であ
る。図において、図１２に示す実施例１０と同様な部分
は同一符号を付して説明を省略する。２４は真空容器１
の側壁全周にわたって配設され、大気と真空雰囲気とを
隔てるとともにマイクロ波が通過可能なスリット状の
窓、２５はこの窓２４を囲繞するように配設され、一端
がマイクロ波発振器２０と連結される導波管２３の他端
側に連結される導波管である。Example 11. FIG. 13 is a first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows schematic structure of the plasma processing apparatus in 1. In the figure, the same parts as those of the tenth embodiment shown in FIG. 24 is a vacuum container 1
A slit-shaped window that is provided over the entire circumference of the sidewall and that separates the atmosphere from the vacuum atmosphere and allows microwaves to pass through. 25 is provided so as to surround this window 24, and one end of the window is connected to the microwave oscillator 20. Is a waveguide connected to the other end of the waveguide 23.
【００５６】上記のように構成される実施例１１におけ
るプラズマ処理装置においては、真空容器１の側壁全周
にわたって配設され、導波管２５によって囲繞されるス
リット状の窓２４からマイクロ波電力を供給するように
しているので、真空容器１内に一様な密度分布をもつプ
ラズマを生成することができる。したがって、ターゲッ
ト５の表面へのイオン入射分布がさらに均一となり、タ
ーゲット５の表面での温度差をより低く抑えることが可
能になるので、発生する熱応力を緩和させターゲット５
の割れを防止することができる。In the plasma processing apparatus according to the eleventh embodiment configured as described above, the microwave power is supplied from the slit-shaped window 24 which is provided all around the side wall of the vacuum container 1 and which is surrounded by the waveguide 25. Since the plasma is supplied, plasma having a uniform density distribution can be generated in the vacuum container 1. Therefore, the ion incidence distribution on the surface of the target 5 becomes more uniform, and the temperature difference on the surface of the target 5 can be suppressed to a lower level, so that the generated thermal stress is relaxed.
Can be prevented from cracking.
【００５７】実施例１２．尚、上記実施例１０、１１で
は、ターゲット電極３に供給される高周波電力と、真空
容器１内に供給されるマイクロ波電力との関係について
は詳しく述べなかったが、高周波電力を時間の経過にと
もなって強度が変化するように供給するとともに、マイ
クロ波電力も高周波電力の時間変化に同期させて強度を
変化させ供給するようにすれば、マイクロ波電力の注入
によるプラズマの生成の助長効果は勿論のこと、両電力
が同期して時間的に変動することによるターゲット５の
表面の加熱、冷却作用との相乗効果により、ターゲット
５の表面の温度上昇を効率よく抑えることができるの
で、発生する熱応力を緩和させてターゲット５の割れを
防止することができる。Example 12 In the tenth and eleventh embodiments, the relationship between the high frequency power supplied to the target electrode 3 and the microwave power supplied to the vacuum container 1 has not been described in detail, but the high frequency power is changed with time. If the microwave power is supplied so that the intensity changes, and the microwave power is also supplied by changing the intensity in synchronization with the time change of the high-frequency power, the effect of promoting plasma generation by the injection of microwave power is of course achieved. Therefore, the temperature rise on the surface of the target 5 can be efficiently suppressed by the synergistic effect of the heating and cooling actions on the surface of the target 5 due to the temporal fluctuation of both electric powers in synchronism with each other. The stress can be relaxed and the target 5 can be prevented from cracking.
【００５８】実施例１３．図１４はこの発明の実施例１
３におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す図であ
る。図において、図１２に示す実施例１０と同様な部分
は同一符号を付して説明を省略する。２６は窓２２の近
傍で且つ導波管２３を囲繞するように配設され、真空容
器１内に電子サイクロトロン共鳴を発生させるに必要な
磁界強度を形成する磁気コイル、２７はこの磁気コイル
２６に電流を供給するコイル電源、２８は電子サイクロ
トロン共鳴現象が発生するのに必要な磁界強度が存在す
る領域（以下、共鳴領域と呼ぶ）である。Example 13 FIG. 14 is a first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows schematic structure of the plasma processing apparatus in FIG. In the figure, the same parts as those of the tenth embodiment shown in FIG. Reference numeral 26 is a magnetic coil which is arranged in the vicinity of the window 22 and surrounds the waveguide 23, and which forms a magnetic field strength necessary for generating electron cyclotron resonance in the vacuum container 1, and 27 is a magnetic coil 26. A coil power supply 28 for supplying a current is a region (hereinafter, referred to as a resonance region) in which a magnetic field intensity necessary for generating an electron cyclotron resonance phenomenon exists.
【００５９】上記のように構成される実施例１３におけ
るプラズマ処理装置においては、マイクロ波発振器２１
から真空容器１内へ導波管２３および窓２２を介してマ
イクロ波電力の供給が行われる。このマイクロ波がプラ
ズマ中を伝播して共鳴領域２８に達すると、磁気コイル
２６により発生される磁界との相互作用により、プラズ
マ中の電子は電子サイクロトロン共鳴を受け、マイクロ
波のエネルギーを高効率に吸収する。そして、共鳴を受
け高エネルギー状態になったプラズマ電子が、ガス粒子
と衝突してこれを電離させ電子とイオンを生成する。In the plasma processing apparatus of the thirteenth embodiment configured as described above, the microwave oscillator 21
From the above, microwave power is supplied into the vacuum vessel 1 through the waveguide 23 and the window 22. When this microwave propagates in the plasma and reaches the resonance region 28, the electrons in the plasma undergo electron cyclotron resonance due to the interaction with the magnetic field generated by the magnetic coil 26, and the energy of the microwave is made highly efficient. Absorb. Then, the plasma electrons, which have been in a high energy state by receiving resonance, collide with gas particles and ionize them to generate electrons and ions.
【００６０】このように、電子サイクロトロン共鳴が起
こるのに必要な磁界を発生させてマイクロ波電力を注入
させると、プラズマの生成をきわめて効果的に助長させ
ることができ、ターゲット５のスパッタ速度を高めて薄
膜の堆積速度を増加させる効果がある。したがって、元
来がターゲット５のスパッタ速度を高めて薄膜の堆積速
度を増加させるために、ターゲット電極３へ供給されて
いる高周波電力を低減させることができるようになるた
め、高周波電力によるターゲット５の表面の加熱が抑え
られるので、表面の温度差あるいは表面と裏面との温度
差によって発生する熱応力を緩和させることができ、タ
ーゲット５の割れは防止される。As described above, when the magnetic field necessary for the electron cyclotron resonance is generated and the microwave power is injected, the plasma generation can be promoted very effectively, and the sputtering speed of the target 5 can be increased. Has the effect of increasing the deposition rate of the thin film. Therefore, since it is possible to originally reduce the high frequency power supplied to the target electrode 3 in order to increase the sputtering rate of the target 5 and increase the deposition rate of the thin film, it is possible to reduce the high frequency power of the target 5 by the high frequency power. Since the heating of the surface is suppressed, the thermal stress generated by the temperature difference between the front surface and the temperature difference between the front surface and the back surface can be relaxed, and the target 5 can be prevented from cracking.
【００６１】実施例１４．尚、上記実施例１３では、電
子サイクロトロン共鳴を発生させるに必要な磁界強度を
磁気コイル２６によって形成する場合について説明した
が、磁気コイル２６に替えて永久磁石を使用するように
しても同様の効果を奏する。Example 14 In the thirteenth embodiment, the magnetic field intensity necessary for generating the electron cyclotron resonance is described by the magnetic coil 26, but the same effect can be obtained by using a permanent magnet instead of the magnetic coil 26. Play.
【００６２】実施例１５．図１５はこの発明の実施例１
５におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す図であ
る。図において、図１２に示す実施例１０と同様な部分
は同一符号を付して説明を省略する。２９は真空容器１
の外壁面の周囲に配設され、内壁面近傍に電子サイクロ
トロン共鳴を発生させるに必要な磁界強度を形成する永
久磁石、３０はこの永久磁石２９によって形成される共
鳴領域である。Example 15. FIG. 15 is a first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows schematic structure of the plasma processing apparatus in FIG. In the figure, the same parts as those of the tenth embodiment shown in FIG. 29 is a vacuum container 1
A permanent magnet 30 is provided around the outer wall surface of the permanent magnet 29 and forms a magnetic field strength necessary to generate electron cyclotron resonance near the inner wall surface.
【００６３】上記のように構成される実施例１５におけ
るプラズマ処理装置においては、マイクロ波発振器２１
から真空容器１内へ導波管２３および窓２２を介してマ
イクロ波電力の供給が行われる。このマイクロ波がプラ
ズマ中を伝播して共鳴領域３０に達すると、永久磁石２
９により発生される磁界との相互作用により、プラズマ
中の電子は電子サイクロトロン共鳴を受け、マイクロ波
のエネルギーを高効率に吸収する。そして、共鳴を受け
高エネルギー状態になったプラズマ電子が、ガス粒子と
衝突してこれを電離させ電子とイオンを生成する。In the plasma processing apparatus of the fifteenth embodiment constructed as described above, the microwave oscillator 21 is used.
From the above, microwave power is supplied into the vacuum vessel 1 through the waveguide 23 and the window 22. When this microwave propagates through the plasma and reaches the resonance region 30, the permanent magnet 2
Due to the interaction with the magnetic field generated by 9, the electrons in the plasma undergo electron cyclotron resonance and highly efficiently absorb the microwave energy. Then, the plasma electrons, which have been in a high energy state by receiving resonance, collide with gas particles and ionize them to generate electrons and ions.
【００６４】このようにして生成された電子やイオンが
プラズマを取り巻いている真空容器１の内壁面に接近す
ると、永久磁石２９の磁界による磁気ミラー効果により
反射され、内壁面に到達することはないので、表面再結
合の過程を経て消滅するということも防止されてプラズ
マの密度はさらに増加し、ターゲット５のスパッタ速度
を高め、薄膜の堆積速度を増加させる。したがって、元
来がターゲット５のスパッタ速度を高めて薄膜の堆積速
度を増加させるために、ターゲット電極３へ供給されて
いる高周波電力をさらに一層低減させることができるよ
うになるため、高周波電力によるターゲット５の表面の
加熱が抑えられるので、表面の温度差あるいは表面と裏
面との温度差によって発生する熱応力を緩和させること
ができ、ターゲット５の割れは防止される。When the electrons and ions thus generated approach the inner wall surface of the vacuum chamber 1 surrounding the plasma, they are reflected by the magnetic mirror effect of the magnetic field of the permanent magnet 29 and do not reach the inner wall surface. Therefore, it is also prevented from disappearing through the process of surface recombination, the plasma density is further increased, the sputtering rate of the target 5 is increased, and the deposition rate of the thin film is increased. Therefore, since the sputtering speed of the target 5 is originally increased to increase the deposition rate of the thin film, the high frequency power supplied to the target electrode 3 can be further reduced, and the target generated by the high frequency power can be further reduced. Since the heating of the surface of No. 5 is suppressed, the thermal stress generated due to the temperature difference between the front surface and the temperature difference between the front surface and the back surface can be relaxed, and cracking of the target 5 can be prevented.
【００６５】実施例１６．図１６はこの発明の実施例１
６におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す図であ
る。図において、図１２に示す実施例１０と同様な部分
は同一符号を付して説明を省略する。３１は真空容器１
の外壁面に配設され、ターゲット５の表面近傍に電子サ
イクロトロン共鳴を発生させるに必要な磁界強度を形成
する磁気コイル、３２はこの磁気コイル３１に電流を供
給するコイル電源、３３は磁気コイル３１によってター
ゲット５の表面近傍に形成される共鳴領域である。Example 16 16 shows a first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows schematic structure of the plasma processing apparatus in 6. In the figure, the same parts as those of the tenth embodiment shown in FIG. 31 is a vacuum container 1
A magnetic coil that is disposed on the outer wall surface of the target 5 and that forms a magnetic field strength necessary to generate electron cyclotron resonance near the surface of the target 5, 32 is a coil power supply that supplies a current to the magnetic coil 31, and 33 is a magnetic coil 31. Is a resonance region formed near the surface of the target 5.
【００６６】上記のように構成される実施例１６におけ
るプラズマ処理装置においては、マイクロ波発振器２１
から真空容器１内へ導波管２３および窓２２を介してマ
イクロ波電力の供給が行われる。このマイクロ波がプラ
ズマ中を伝播して共鳴領域３３に達すると、磁気コイル
３１により発生される磁界との相互作用により、プラズ
マ中の電子は電子サイクロトロン共鳴を受け、マイクロ
波のエネルギーを高効率に吸収する。そして、共鳴を受
け高エネルギー状態になったプラズマ電子が、ガス粒子
と衝突してこれを電離させ電子とイオンを生成する。In the plasma processing apparatus of the sixteenth embodiment configured as described above, the microwave oscillator 21
From the above, microwave power is supplied into the vacuum vessel 1 through the waveguide 23 and the window 22. When this microwave propagates in the plasma and reaches the resonance region 33, the electrons in the plasma undergo electron cyclotron resonance due to the interaction with the magnetic field generated by the magnetic coil 31, and the energy of the microwave is made highly efficient. Absorb. Then, the plasma electrons, which have been in a high energy state by receiving resonance, collide with gas particles and ionize them to generate electrons and ions.
【００６７】このようにして、ターゲット５の表面近傍
には、空間的に一様で且つ高密度なプラズマが生成され
る。そして、このような状態のプラズマの存在によりタ
ーゲット５の表面には一様にイオンが入射される。した
がって、元来がターゲット５のスパッタ速度を高めて薄
膜の堆積速度を増加させるために、ターゲット電極３へ
供給されている高周波電力をさらに一層低減させること
ができるようになるため、高周波電力によるターゲット
５の表面の加熱が抑えられ且つ一様に加熱することがで
きるので、ターゲット５の表面の温度差は著しく抑制さ
れ、発生する熱応力を緩和することによりターゲット５
の割れを防止することができる。In this way, spatially uniform and high-density plasma is generated near the surface of the target 5. Then, due to the existence of the plasma in such a state, the ions are uniformly incident on the surface of the target 5. Therefore, since the sputtering speed of the target 5 is originally increased to increase the deposition rate of the thin film, the high frequency power supplied to the target electrode 3 can be further reduced, and the target generated by the high frequency power can be further reduced. Since the heating of the surface of the target 5 is suppressed and can be uniformly heated, the temperature difference on the surface of the target 5 is significantly suppressed, and the thermal stress generated is mitigated to reduce the temperature of the target 5
Can be prevented from cracking.
【００６８】なお、上記実施例１６では、ターゲット５
の表面近傍において、電子サイクロトロン共鳴放電によ
り高密度で且つ面内に均一なプラズマを生成しているの
で、ターゲット電極３内に永久磁石を設置してマグネト
ロン放電を起こす必要もなくなり、構造的に簡略化され
る。In the sixteenth embodiment, the target 5
Since a high density and uniform plasma is generated near the surface of the target by electron cyclotron resonance discharge, it is not necessary to install a permanent magnet in the target electrode 3 to cause magnetron discharge, which is structurally simple. Be converted.
【００６９】実施例１７．尚、上記実施例１６では、タ
ーゲット５の表面近傍に電子サイクロトロン共鳴を発生
させるに必要な磁界強度を、磁気コイル３１によって形
成する場合について説明したが、磁気コイル３１に替え
て永久磁石を使用するようにしても同様の効果を奏す
る。Example 17 In the sixteenth embodiment described above, the magnetic field intensity necessary to generate electron cyclotron resonance near the surface of the target 5 is formed by the magnetic coil 31, but a permanent magnet is used instead of the magnetic coil 31. Even if it does so, the same effect can be obtained.
【００７０】実施例１８．図１７はこの発明の実施例１
８におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す図であ
る。図において、図１９に示す従来装置と同様な部分は
同一符号を付して説明を省略する。３４、３５はプラズ
マ生成に用いられるスパッタガス３６およびターゲット
５の冷却に用いられる例えばＨ2、Ｈｅ等の軽元素ガス
でなる冷却ガス３７を、ガス供給口１ａを介してパルス
状に送出するパルスバルブ、３８はこれら両パルスバル
ブ３４、３５および高周波電源１０の動作を制御する制
御装置である。Example 18. FIG. 17 is a first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows schematic structure of the plasma processing apparatus in 8. In the figure, the same parts as those of the conventional device shown in FIG. Pulses 34 and 35 are pulses for sending a sputter gas 36 used for plasma generation and a cooling gas 37 used for cooling the target 5 which is a light element gas such as H 2 or He in a pulse form through the gas supply port 1a. Valves 38 are control devices for controlling the operations of both pulse valves 34, 35 and the high frequency power supply 10.
【００７１】上記のように構成された実施例１８におけ
るプラズマ処理装置では、制御装置３８の制御により図
１８にそれぞれ示す時間波形に従って両パルスバルブ３
４、３５および高周波電源１０が動作する。すなわち、
（ｔ1−ｔ2）間では、プラズマ生成に用いられるスパッ
タガス３６がパルスバルブ３４により真空容器１内に供
給され、さらにターゲット電極３へ高周波電源１０によ
り高周波電力が供給されることによってプラズマが生成
され、ターゲット５へのイオン入射が起こる。この時、
ターゲット５の表面はイオン入射による加熱を受けて温
度上昇する。In the plasma processing apparatus of the eighteenth embodiment configured as described above, both pulse valves 3 are controlled by the control device 38 in accordance with the time waveforms shown in FIG.
4, 35 and the high frequency power supply 10 operate. That is,
During (t 1 -t 2 ), the sputtering gas 36 used for plasma generation is supplied into the vacuum chamber 1 by the pulse valve 34, and high frequency power is supplied to the target electrode 3 by the high frequency power supply 10 to generate plasma. Ions are generated and the ions are incident on the target 5. At this time,
The surface of the target 5 is heated by the ion incidence and its temperature rises.
【００７２】次に、（ｔ2−ｔ3）間では、真空容器１内
へのスパッタガス３６の供給と、ターゲット電極３への
高周波電力の供給とが停止され、プラズマが消滅してイ
オンの入射が止むために、ターゲット５は冷却されてそ
の表面温度は時間とともに指数関数的に低下する。そし
て、さらにスパッタガス３６に替わって冷却ガス３７が
パルスバルブ３５により真空容器１内に導入されて冷却
を促進するため、ターゲット５の表面はより一層効果的
に冷却されて温度低下する。又、（ｔ3−ｔ4）間では
（ｔ1−ｔ2）間と同様の動作が行われ、以下、これらの
動作が繰り返されることにより、ターゲット５の表面は
加熱と効果的な冷却が行われるので、その表面温度を著
しく抑えることができ、ターゲット５の表面と裏面との
間の温度差により生じる熱応力を緩和させてターゲット
５の割れを防止することができる。なお、供給される高
周波電力と冷却ガス３７との供給タイミングおよび冷却
ガス３７の供給圧力を適当に選ぶことにより冷却効果が
向上することは言うまでもない。Next, during (t 2 -t 3 ), the supply of the sputtering gas 36 into the vacuum chamber 1 and the supply of the high frequency power to the target electrode 3 are stopped, the plasma is extinguished, and the ion Since the incidence stops, the target 5 is cooled and its surface temperature exponentially decreases with time. Then, instead of the sputter gas 36, the cooling gas 37 is introduced into the vacuum container 1 by the pulse valve 35 to accelerate the cooling, so that the surface of the target 5 is cooled more effectively and the temperature is lowered. In addition, the same operation as in (t 1 -t 2 ) is performed during (t 3 −t 4 ), and thereafter, by repeating these operations, the surface of the target 5 is heated and effectively cooled. Since it is performed, the surface temperature can be remarkably suppressed, and the thermal stress generated by the temperature difference between the front surface and the back surface of the target 5 can be relaxed and the target 5 can be prevented from cracking. Needless to say, the cooling effect is improved by appropriately selecting the supply timing of the supplied high-frequency power and the cooling gas 37 and the supply pressure of the cooling gas 37.
【００７３】[0073]
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、ターゲットを複数個の小片に分割してターゲット
電極上に配置し、又、この発明の請求項２によれば、請
求項１における複数個の小片に重なり部を形成し、イオ
ンがターゲット電極表面に到達するのを遮るようにし、As described above, according to claim 1 of the present invention, the target is divided into a plurality of small pieces and arranged on the target electrode, and according to claim 2 of the present invention. Forming overlapping portions on the plurality of small pieces in Item 1 so as to block ions from reaching the target electrode surface,
【００７４】又、この発明の請求項３によれば、ターゲ
ットの表面に溝を形成し、この溝によりターゲットの表
面を複数の領域に分割し、According to claim 3 of the present invention, a groove is formed on the surface of the target, and the surface of the target is divided into a plurality of regions by the groove,
【００７５】又、この発明の請求項４によれば、ターゲ
ット電極に供給される高周波電力の強度を、時間の経過
にともなって変化するようにし、According to a fourth aspect of the present invention, the intensity of the high frequency power supplied to the target electrode is changed with the passage of time,
【００７６】又、この発明の請求項５によれば、ターゲ
ット電極の内部に複数個のリング状永久磁石を同心に、
且つ隣接するもの同士の極性が異なるように配設し、According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of ring-shaped permanent magnets are concentrically provided inside the target electrode.
And arrange so that the polarities of adjacent ones are different,
【００７７】又、この発明の請求項６によれば、ターゲ
ット電極の内部に複数個の磁気コイルを同心円状に配設
するとともに、各磁気コイルに時間の経過にともなって
値の変化する電流を供給するようにし、According to claim 6 of the present invention, a plurality of magnetic coils are concentrically arranged inside the target electrode, and a current whose value changes with the passage of time is supplied to each magnetic coil. To supply
【００７８】又、この発明の請求項７によれば、容器の
内部に外部からマイクロ波電力を供給するようにし、
又、この発明の請求項８によれば、請求項７におけるマ
イクロ波電力を、容器の全周に形成される窓を介して供
給するようにし、According to a seventh aspect of the present invention, microwave power is supplied to the inside of the container from the outside.
According to claim 8 of the present invention, the microwave power according to claim 7 is supplied through a window formed on the entire circumference of the container,
【００７９】又、この発明の請求項９によれば、高周波
電力を時間の経過にともなって強度が変化するように供
給するとともに、高周波電力の時間変化に同期させて容
器内の強度が時間の経過にともなって変化するマイクロ
波電力を供給するようにし、According to claim 9 of the present invention, the high frequency power is supplied so that the intensity changes with the passage of time, and the intensity in the container is synchronized with the time variation of the high frequency power. Supply microwave power that changes over time,
【００８０】又、この発明の請求項１０によれば、容器
の内部に外部からマイクロ波電力を供給するとともに容
器の外部に磁気コイルを配設し、この磁気コイルの磁界
を容器内のプラズマに印加することにより電子サイクロ
トロン共鳴を発生させるようにし、According to a tenth aspect of the present invention, microwave power is supplied to the inside of the container from the outside and a magnetic coil is arranged outside the container, and the magnetic field of the magnetic coil is applied to the plasma in the container. To generate electron cyclotron resonance by applying
【００８１】又、この発明の請求項１１によれば、容器
の内部に外部からマイクロ波電力を供給するとともに容
器の内部または外部に永久磁石を配設し、この永久磁石
の磁界を容器内のプラズマに印加することにより、電子
サイクロトロン共鳴を発生されるようにし、又、この発
明の請求項１２によれば、請求項１０または請求項１１
のいずれかにおける電子サイクロトロン共鳴を、ターゲ
ットの表面近傍に発生させるようにし、According to the eleventh aspect of the present invention, microwave power is externally supplied to the inside of the container, and a permanent magnet is arranged inside or outside the container, and the magnetic field of the permanent magnet is supplied to the inside of the container. The electron cyclotron resonance is generated by applying to the plasma, and according to claim 12 of the present invention, claim 10 or 11 is obtained.
Electron cyclotron resonance in any of the, to generate near the surface of the target,
【００８２】又、この発明の請求項１３によれば、容器
の内部に外部からマイクロ波電力を供給するとともに容
器の内部または外部に永久磁石を配設し、容器の内壁面
近傍に電子サイクロトロン共鳴を発生させるようにし、According to the thirteenth aspect of the present invention, microwave power is externally supplied to the inside of the container, a permanent magnet is arranged inside or outside the container, and electron cyclotron resonance is provided near the inner wall surface of the container. To generate
【００８３】又、この発明の請求項１４によれば、高周
波電力が供給されている時には放電ガスを容器内に供給
するとともに、高周波電力の供給が停止されている時に
は上記放電ガスに替えて冷却ガスを供給するようにした
ので、ターゲットの表面と裏面あるいはターゲットの表
面上で生じる温度差を低く抑えて、ターゲット内に生じ
る熱応力を緩和させ、ターゲットの割れを防止すること
が可能なプラズマ処理装置を提供することができ、実用
上優れた効果を発揮する。According to the fourteenth aspect of the present invention, the discharge gas is supplied into the container when the high frequency power is supplied, and the discharge gas is cooled instead of the discharge gas when the high frequency power is stopped. Since gas is supplied, plasma processing that can suppress the cracking of the target by suppressing the temperature difference that occurs between the front surface and the back surface of the target or the surface of the target to reduce the thermal stress generated in the target. It is possible to provide a device and to exert an excellent effect in practical use.
【図１】この発明の実施例１におけるプラズマ処理装置
の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図２に示されるターゲット電極部の詳細を示す
斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing details of a target electrode portion shown in FIG.
【図３】この発明の実施例３におけるプラズマ処理装置
の概略構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in a third embodiment of the present invention.
【図４】図３に示されるターゲット電極部の詳細を示す
斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing details of a target electrode portion shown in FIG.
【図５】この発明の実施例５におけるプラズマ処理装置
の概略構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in a fifth embodiment of the present invention.
【図６】図５に示される高周波電源およびこの発明の実
施例６におけるプラズマ処理装置の高周波電源より出力
される高周波電力の波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing waveforms of high-frequency power output from the high-frequency power supply shown in FIG. 5 and the high-frequency power supply of the plasma processing apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
【図７】この発明の実施例８におけるプラズマ処理装置
の概略構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in an eighth embodiment of the present invention.
【図８】図７に示されるターゲット電極部の詳細を示す
斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing details of the target electrode portion shown in FIG.
【図９】この発明の実施例９におけるプラズマ処理装置
の概略構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
【図１０】図９に示されるターゲット電極部の詳細を示
す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing details of the target electrode portion shown in FIG.
【図１１】図９に示される各磁気コイルを流れる電流の
時間波形を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a time waveform of a current flowing through each magnetic coil shown in FIG. 9.
【図１２】この発明の実施例１０におけるプラズマ処理
装置の概略構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in a tenth embodiment of the present invention.
【図１３】この発明の実施例１１におけるプラズマ処理
装置の概略構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in an eleventh embodiment of the present invention.
【図１４】この発明の実施例１３におけるプラズマ処理
装置の概略構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in Embodiment 13 of the present invention.
【図１５】この発明の実施例１５におけるプラズマ処理
装置の概略構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in Embodiment 15 of the present invention.
【図１６】この発明の実施例１６におけるプラズマ処理
装置の概略構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in embodiment 16 of the present invention.
【図１７】この発明の実施例１８におけるプラズマ処理
装置の概略構成を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in an eighteenth embodiment of the present invention.
【図１８】図１７におけるプラズマ処理装置の両パルス
バルブおよび高周波電源の動作の時間波形を示す図であ
る。18 is a diagram showing time waveforms of operations of both pulse valves and the high frequency power source of the plasma processing apparatus in FIG.
【図１９】従来のプラズマ処理装置の概略構成を示す図
である。FIG. 19 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional plasma processing apparatus.
【図２０】図１９に示されるターゲット電極部の詳細を
示す斜視図である。20 is a perspective view showing details of the target electrode portion shown in FIG. 19. FIG.
１ 真空容器 ２ ステージ ３ ターゲット電極 ４ 基板 ５、１４、１５ ターゲット ９ 冷却管路 １０ 高周波電源 １１ 磁力線 １２ シース電界 １３ プラズマ １４ａ 小片 １５ａ 溝 １６、３８ 制御装置 １７ リング状の永久磁石 １８ａ、１８ｂ、１８ｃ 磁気コイル １９ａ、１９ｂ、１９ｃ コイル電源 ２０ マイクロ波発振器 ２１ 駆動電源 ２２、２４ 窓 ２３、２５ 導波管 ２６、３１ 磁気コイル ２７、３２ コイル電源 ２８、３０、３３ 共鳴領域 ２９ 永久磁石 ３４、３５ パルスバルブ ３６ スパッタガス ３７ 冷却ガス 1 Vacuum Container 2 Stage 3 Target Electrode 4 Substrate 5, 14, 15 Target 9 Cooling Pipeline 10 High Frequency Power Supply 11 Magnetic Field Line 12 Sheath Electric Field 13 Plasma 14a Small Piece 15a Groove 16, 38 Control Device 17 Ring-shaped Permanent Magnet 18a, 18b, 18c Magnetic coil 19a, 19b, 19c Coil power source 20 Microwave oscillator 21 Drive power source 22, 24 Window 23, 25 Waveguide 26, 31 Magnetic coil 27, 32 Coil power source 28, 30, 33 Resonance region 29 Permanent magnet 34, 35 pulse Valve 36 Sputter gas 37 Cooling gas
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児島 一良 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 佐藤 一直 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者 小蒲 哲夫 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者 渡井 久男 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者 檜垣 孝志 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式会 社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 伊藤 博巳 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式会 社エル・エス・アイ研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ichiyoshi Kojima 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (72) Inventor Ichinao Sato 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki Mitsubishi Electric Device Co., Ltd. Material Device Research Center (72) Inventor Tetsuo Kogama 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Material Device Research Center (72) Inventor Hisao Watai 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City Mitsubishi (72) Inventor, Takashi Higaki, 4-chome, Mizuhara, Itami-shi, Mitsubishi Electric Co., Ltd., Research Laboratories, Ltd. (72) Inventor, Hiromi Ito 4-chome, Mizuhara, Itami-shi Mitsubishi Electric Corporation Inside the LSE Research Institute
Claims (14)
て配設される一方の電極上に蒸着材料を、また他方の電
極上には基板をそれぞれ配設し、上記一方の電極に高周
波電力を供給することにより上記両電極間にプラズマを
発生させるとともに、上記プラズマ中のイオンを上記蒸
着材料の表面に入射させることによってスパッタし、こ
のスパッタによって生じる上記蒸着材料の粒子を上記基
板上に付着・堆積させるプラズマ処理装置において、上
記蒸着材料は複数個の小片に分割されていることを特徴
とするプラズマ処理装置。1. A vapor deposition material is disposed on one electrode and a substrate is disposed on the other electrode, which are disposed to face each other in a container supplied with a discharge gas, and the one electrode is disposed on the one electrode. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power, and ions in the plasma are incident on the surface of the vapor deposition material to cause sputtering, and particles of the vapor deposition material generated by this sputtering are deposited on the substrate. A plasma processing apparatus for depositing and depositing on a substrate, wherein the vapor deposition material is divided into a plurality of small pieces.
し、イオンが一方の電極表面に到達するのを遮るように
形成されていることを特徴とする請求項１記載のプラズ
マ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the small pieces of the vapor deposition material have overlapping portions with each other and are formed so as to block ions from reaching the surface of one of the electrodes.
て配設される一方の電極上に蒸着材料を、また他方の電
極上には基板をそれぞれ配設し、上記一方の電極に高周
波電力を供給することにより上記両電極間にプラズマを
発生させるとともに、上記プラズマ中のイオンを上記蒸
着材料の表面に入射させることによってスパッタし、こ
のスパッタによって生じる上記蒸着材料の粒子を上記基
板上に付着・堆積せるプラズマ処理装置において、上記
蒸着材料は表面に溝が形成されていることを特徴とする
プラズマ処理装置。3. A vapor deposition material is disposed on one electrode and a substrate is disposed on the other electrode, which are disposed so as to face each other in a container supplied with a discharge gas, and the one electrode is disposed on the other electrode. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power, and ions in the plasma are incident on the surface of the vapor deposition material to cause sputtering, and particles of the vapor deposition material generated by this sputtering are deposited on the substrate. A plasma processing apparatus for depositing and depositing on a substrate, wherein the vapor deposition material has grooves formed on its surface.
て配設される一方の電極上に蒸着材料を、また他方の電
極上には基板をそれぞれ配設し、上記一方の電極に高周
波電力を供給することにより上記両電極間にプラズマを
発生させるとともに、上記プラズマ中のイオンを上記蒸
着材料の表面に入射させることによってスパッタし、こ
のスパッタによって生じる上記蒸着材料の粒子を上記基
板上に付着・堆積させるプラズマ処理装置において、上
記高周波電力は強度が時間の経過にともなって変化する
ように供給されていることを特徴とするプラズマ処理装
置。4. A vapor deposition material is disposed on one electrode and a substrate is disposed on the other electrode, which are disposed so as to face each other in a container supplied with a discharge gas, and the substrate is disposed on the other electrode. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power, and ions in the plasma are incident on the surface of the vapor deposition material to cause sputtering, and particles of the vapor deposition material generated by this sputtering are deposited on the substrate. In the plasma processing apparatus for depositing / depositing on the plasma processing apparatus, the high frequency power is supplied so that the intensity thereof changes with the passage of time.
て配設される一方の電極上に蒸着材料を、また他方の電
極上には基板をそれぞれ配設し、上記一方の電極に高周
波電力を供給することにより上記両電極間にプラズマを
発生させるとともに、上記プラズマ中のイオンを上記蒸
着材料の表面に入射させることによってスパッタし、こ
のスパッタによって生じる上記蒸着材料の粒子を上記基
板上に付着・堆積させるプラズマ処理装置において、上
記一方の電極の内部に複数個のリング状永久磁石を同心
状に且つ隣接するもの同士の極性が異なるように配設し
たことを特徴とするプラズマ処理装置。5. A vapor deposition material is disposed on one electrode and a substrate is disposed on the other electrode, which are disposed to face each other in a container to which a discharge gas is supplied, and the one electrode is disposed on the other electrode. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power, and ions in the plasma are incident on the surface of the vapor deposition material to cause sputtering, and particles of the vapor deposition material generated by this sputtering are deposited on the substrate. In the plasma processing apparatus for adhering to and depositing on one side, a plurality of ring-shaped permanent magnets are concentrically arranged inside the one electrode so that adjacent ones have different polarities from each other. .
て配設される一方の電極上に蒸着材料を、また他方の電
極上には基板をそれぞれ配設し、上記一方の電極に高周
波電力を供給することにより上記両電極間にプラズマを
発生させるとともに、上記プラズマ中のイオンを上記蒸
着材料の表面に入射させることによってスパッタし、こ
のスパッタによって生じる上記蒸着材料の粒子を上記基
板上に付着・堆積させるプラズマ処理装置において、上
記一方の電極の内部に複数個の磁気コイルを同心円状に
配設するとともに上記各磁気コイルに時間の経過にとも
なって値の変化する電流を供給するようにしたことを特
徴とするプラズマ処理装置。6. A vapor deposition material is disposed on one electrode and a substrate is disposed on the other electrode, which are disposed to face each other in a container supplied with a discharge gas, and the one electrode is disposed on the other electrode. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power, and ions in the plasma are incident on the surface of the vapor deposition material to cause sputtering, and particles of the vapor deposition material generated by this sputtering are deposited on the substrate. In the plasma processing apparatus for depositing / depositing on one side, a plurality of magnetic coils are concentrically arranged inside the one electrode, and a current whose value changes with the passage of time is supplied to each of the magnetic coils. A plasma processing apparatus characterized in that
て配設される一方の電極上に蒸着材料を、また他方の電
極上には基板をそれぞれ配設し、上記一方の電極に高周
波電力を供給することにより上記両電極間にプラズマを
発生させるとともに、上記プラズマ中のイオンを上記蒸
着材料の表面に入射させることによってスパッタし、こ
のスパッタによって生じる上記蒸着材料の粒子を上記基
板上に付着・堆積させるプラズマ処理装置において、上
記容器の内部に外部からマイクロ波電力を供給するよう
したことを特徴とするプラズマ処理装置。7. A vapor deposition material is disposed on one electrode and a substrate is disposed on the other electrode, which are disposed to face each other in a container supplied with a discharge gas, and the one electrode is disposed on the one electrode. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power, and ions in the plasma are incident on the surface of the vapor deposition material to cause sputtering, and particles of the vapor deposition material generated by this sputtering are deposited on the substrate. In the plasma processing apparatus for depositing / depositing on a plasma processing apparatus, microwave power is externally supplied to the inside of the container.
る窓を介して供給されることを特徴とする請求項７記載
のプラズマ処理装置。8. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the microwave power is supplied through a window formed on the entire circumference of the container.
て配設される一方の電極上に蒸着材料を、また他方の電
極上には基板をそれぞれ配設し、上記一方の電極に高周
波電力を供給することにより上記両電極間にプラズマを
発生させるとともに、上記プラズマ中のイオンを上記蒸
着材料の表面に入射させることによってスパッタし、こ
のスパッタによって生じる上記蒸着材料の粒子を上記基
板上に付着・堆積させるプラズマ処理装置において、上
記高周波電力を時間の経過にともなって強度が変化する
ように供給するとともに、上記高周波電力の時間変化に
同期させて上記容器内に強度が時間の経過にともなって
変化するマイクロ波電力を供給するようにしたことを特
徴とするプラズマ処理装置。9. A vapor deposition material is disposed on one electrode and a substrate is disposed on the other electrode, which are disposed to face each other in a container to which a discharge gas is supplied, and the one electrode is disposed on the other electrode. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power, and ions in the plasma are incident on the surface of the vapor deposition material to cause sputtering, and particles of the vapor deposition material generated by this sputtering are deposited on the substrate. In the plasma processing apparatus for depositing and depositing on the substrate, the high-frequency power is supplied so that the intensity changes with time, and the intensity of the high-frequency power in the container changes with time in synchronization with the time change of the high-frequency power. A plasma processing apparatus characterized in that a microwave power that changes with it is supplied.
して配設される一方の電極上に蒸着材料を、また他方の
電極上には基板をそれぞれ配設し、上記一方の電極に高
周波電力を供給することにより上記両電極間にプラズマ
を発生させるとともに、上記プラズマ中のイオンを上記
蒸着材料の表面に入射させることによってスパッタし、
このスパッタによって生じる上記蒸着材料の粒子を上記
基板上に付着・堆積させるプラズマ処理装置において、
上記容器の内部に外部からマイクロ波電力を供給すると
ともに、上記容器の外部に磁気コイルを配設し上記磁気
コイルの磁界を上記プラズマに印加することにより電子
サイクロトロン共鳴を上記容器内に発生させるようにし
たことを特徴とするプラズマ処理装置。10. A vapor deposition material is disposed on one electrode and a substrate is disposed on the other electrode, which are disposed to face each other in a container supplied with a discharge gas, and the one electrode is disposed on the one electrode. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power, and the ions in the plasma are incident on the surface of the vapor deposition material to cause sputtering.
In a plasma processing apparatus for adhering / depositing particles of the vapor deposition material generated by this sputtering on the substrate,
While supplying microwave power to the inside of the container from the outside, a magnetic coil is arranged outside the container and a magnetic field of the magnetic coil is applied to the plasma to generate electron cyclotron resonance in the container. A plasma processing apparatus characterized in that
して配設される一方の電極上に蒸着材料を、また他方の
電極上には基板をそれぞれ配設し、上記一方の電極に高
周波電力を供給することにより上記両電極間にプラズマ
を発生させるとともに、上記プラズマ中のイオンを上記
蒸着材料の表面に入射させることによってスパッタし、
このスパッタによって生じる上記蒸着材料の粒子を上記
基板上に付着・堆積させるプラズマ処理装置において、
上記容器の内部に外部からマイクロ波電力を供給すると
ともに上記容器の内部または外部に永久磁石を配設し上
記永久磁石の磁界を上記プラズマに印加することにより
電子サイクロトロン共鳴を上記容器内に発生させるよう
にしたことを特徴とするプラズマ処理装置。11. A vapor deposition material is disposed on one electrode and a substrate is disposed on the other electrode facing each other in a container supplied with a discharge gas, and the one electrode is disposed on the other electrode. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power, and the ions in the plasma are incident on the surface of the vapor deposition material to cause sputtering.
In a plasma processing apparatus for adhering / depositing particles of the vapor deposition material generated by this sputtering on the substrate,
Electron cyclotron resonance is generated in the container by supplying microwave power from the outside into the container and disposing a permanent magnet inside or outside the container and applying a magnetic field of the permanent magnet to the plasma. A plasma processing apparatus characterized in that.
表面近傍に発生させるようにしたことを特徴とする請求
項１０または請求項１１のいずれかに記載のプラズマ処
理装置。12. The plasma processing apparatus according to claim 10, wherein electron cyclotron resonance is generated in the vicinity of the surface of the vapor deposition material.
して配設される一方の電極上に蒸着材料を、また他方の
電極上には基板をそれぞれ配設し、上記一方の電極に高
周波電力を供給することにより上記両電極間にプラズマ
を発生させるとともに、上記プラズマ中のイオンを上記
蒸着材料の表面に入射させることによってスパッタし、
このスパッタによって生じる上記蒸着材料の粒子を上記
基板上に付着・堆積させるプラズマ処理装置において、
上記容器の内部に外部からマイクロ波電力を供給すると
ともに上記容器の内部または外部に永久磁石を配設し上
記容器の内壁面近傍に電子サイクロトロン共鳴を発生さ
せるようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。13. A vapor deposition material is disposed on one electrode and a substrate is disposed on the other electrode, which are disposed so as to face each other in a container supplied with a discharge gas, and the substrate is disposed on the other electrode. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power, and the ions in the plasma are incident on the surface of the vapor deposition material to cause sputtering.
In a plasma processing apparatus for adhering / depositing particles of the vapor deposition material generated by this sputtering on the substrate,
Plasma treatment characterized by supplying microwave power from the outside to the inside of the container and disposing a permanent magnet inside or outside the container to generate electron cyclotron resonance near the inner wall surface of the container. apparatus.
して配設される一方の電極上に蒸着材料を、また他方の
電極上には基板をそれぞれ配設し、上記一方の電極に高
周波電力を供給することにより上記両電極間にプラズマ
を発生させるとともに、上記プラズマ中のイオンを上記
蒸着材料の表面に入射させることによってスパッタし、
このスパッタによって生じる上記蒸着材料の粒子を上記
基板上に付着・堆積させるプラズマ処理装置において、
上記高周波電力が供給されている時には上記放電ガスを
上記容器内に供給するとともに、上記高周波電力の供給
が停止されている時には上記放電ガスに替えて冷却ガス
を上記容器内に供給するようにしたことを特徴とするプ
ラズマ処理装置。14. A vapor deposition material is disposed on one electrode and a substrate is disposed on the other electrode, which are disposed to face each other in a container supplied with a discharge gas, and the one electrode is disposed on the other electrode. Plasma is generated between the electrodes by supplying high-frequency power, and the ions in the plasma are incident on the surface of the vapor deposition material to cause sputtering.
In a plasma processing apparatus for adhering / depositing particles of the vapor deposition material generated by this sputtering on the substrate,
The discharge gas is supplied into the container when the high-frequency power is supplied, and the cooling gas is supplied into the container instead of the discharge gas when the supply of the high-frequency power is stopped. A plasma processing apparatus characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30694192A JPH06158298A (en) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | Plasma treating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30694192A JPH06158298A (en) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | Plasma treating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06158298A true JPH06158298A (en) | 1994-06-07 |
Family
ID=17963126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30694192A Pending JPH06158298A (en) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | Plasma treating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06158298A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7493869B1 (en) | 2005-12-16 | 2009-02-24 | The United States Of America As Represented By The Administration Of Nasa | Very large area/volume microwave ECR plasma and ion source |
| JP2010521765A (en) * | 2006-04-28 | 2010-06-24 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Front plate for ion source |
| WO2012066764A1 (en) * | 2010-11-17 | 2012-05-24 | 株式会社アルバック | Backing plate, target assembly, and sputtering target |
| JP2014005494A (en) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Ulvac Japan Ltd | Plasma processing apparatus |
-
1992
- 1992-11-17 JP JP30694192A patent/JPH06158298A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7493869B1 (en) | 2005-12-16 | 2009-02-24 | The United States Of America As Represented By The Administration Of Nasa | Very large area/volume microwave ECR plasma and ion source |
| JP2010521765A (en) * | 2006-04-28 | 2010-06-24 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Front plate for ion source |
| WO2012066764A1 (en) * | 2010-11-17 | 2012-05-24 | 株式会社アルバック | Backing plate, target assembly, and sputtering target |
| JPWO2012066764A1 (en) * | 2010-11-17 | 2014-05-12 | 株式会社アルバック | Backing plate, target assembly and sputtering target |
| JP2014005494A (en) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Ulvac Japan Ltd | Plasma processing apparatus |
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