JPH0627324B2 - プラズマ処理方法及びその装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及びその装置Info
- Publication number
- JPH0627324B2 JPH0627324B2 JP59180532A JP18053284A JPH0627324B2 JP H0627324 B2 JPH0627324 B2 JP H0627324B2 JP 59180532 A JP59180532 A JP 59180532A JP 18053284 A JP18053284 A JP 18053284A JP H0627324 B2 JPH0627324 B2 JP H0627324B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- plasma
- cusp
- microwave
- processed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
- C23C14/354—Introduction of auxiliary energy into the plasma
- C23C14/357—Microwaves, e.g. electron cyclotron resonance enhanced sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体装置等の製造において、スパッタリン
グ成膜やプラズマエッチング、プラズマＣＶＤ成膜、ア
ッシング等のプラズマを用いて処理する工程において、
特に広い面積に渡ってプラズマ処理をするのに好適なプ
ラズマ処理方法及びその装置に関するものである。
グ成膜やプラズマエッチング、プラズマＣＶＤ成膜、ア
ッシング等のプラズマを用いて処理する工程において、
特に広い面積に渡ってプラズマ処理をするのに好適なプ
ラズマ処理方法及びその装置に関するものである。
本発明の従来技術の例として、代表的なプラズマ処理方
法であるスパッタリングの例を挙げて説明する。
法であるスパッタリングの例を挙げて説明する。
スパッタ成膜は、陰極上におかれたターゲット材料に充
分なエネルギを有するイオンを衝突させ、これにより放
出されたターゲット材料の構成原子または粒子が基板上
に付着堆積して薄膜を形成する。
分なエネルギを有するイオンを衝突させ、これにより放
出されたターゲット材料の構成原子または粒子が基板上
に付着堆積して薄膜を形成する。
上記スパッタ成膜を行うスパッタリング装置としては、
特公昭５３−１９３１９号に記載のようにターゲット材
料を有する陰極を設け、この陰極のターゲット材料面と
反対側の面に磁気装置の一対の磁極を設け、これによっ
て前記陰極面にそって、前記磁気装置によって生ぜしめ
られる弧状の磁力線を形成し、前記陰極と陽極間に電源
を接続し、陽極電極間に電圧を印加することによりプラ
ズマを発生させ、このプラズマの荷電粒子を前記磁力線
の内部に保持するようになっていた。これにより、２極
スパッタリング装置に比較し高い密度のプラズマが得ら
れ、高い成膜速度が得られるようになっていた。
特公昭５３−１９３１９号に記載のようにターゲット材
料を有する陰極を設け、この陰極のターゲット材料面と
反対側の面に磁気装置の一対の磁極を設け、これによっ
て前記陰極面にそって、前記磁気装置によって生ぜしめ
られる弧状の磁力線を形成し、前記陰極と陽極間に電源
を接続し、陽極電極間に電圧を印加することによりプラ
ズマを発生させ、このプラズマの荷電粒子を前記磁力線
の内部に保持するようになっていた。これにより、２極
スパッタリング装置に比較し高い密度のプラズマが得ら
れ、高い成膜速度が得られるようになっていた。
この方法は、高周波または直流の電力によりプラズマの
発生とイオンのターゲットへの衝突エネルギを供給して
いるため、成長速度を大きくするために供給電力を余り
に大きくするとイオンのターゲットへの衝突エネルギが
大きくなりすぎ、ターゲット表面の温度が高くなりす
ぎ、ターゲット内に大きな温度ストレスがかかり破壊さ
れることが起る。この衝突エネルギを低減する方法とし
て、特開昭５８−７５８３９号公報に示されるように、
プラズマの発生電力として、マイクロ波を用いるものが
知られている。
発生とイオンのターゲットへの衝突エネルギを供給して
いるため、成長速度を大きくするために供給電力を余り
に大きくするとイオンのターゲットへの衝突エネルギが
大きくなりすぎ、ターゲット表面の温度が高くなりす
ぎ、ターゲット内に大きな温度ストレスがかかり破壊さ
れることが起る。この衝突エネルギを低減する方法とし
て、特開昭５８−７５８３９号公報に示されるように、
プラズマの発生電力として、マイクロ波を用いるものが
知られている。
この方法は、前記スパッタ装置にマイクロ波発振器を設
け、プラズマを生成させるので、プラズマは前記磁力線
の内部に発生し保持されるため、イオンはターゲット表
面にほぼ垂直な電界によって加速され、ターゲット表面
に衝突してターゲット表面から順次その原子又は粒子を
はじき出してターゲットの侵食が形成されるので、この
侵食領域は前記磁力線の内部に発生したプラズマの下だ
けとなり、ターゲットの特定の領域に限定されている。
このため、成長速度をさらに大きくするために供給電力
を余りに大きくするとイオンのターゲットへの衝突の数
が増し、これがある限られた領域に集中するため、ター
ゲと表面が局部的に高温となり、ターゲット内に大きな
温度ストレスがかかり破壊されることが起る。
け、プラズマを生成させるので、プラズマは前記磁力線
の内部に発生し保持されるため、イオンはターゲット表
面にほぼ垂直な電界によって加速され、ターゲット表面
に衝突してターゲット表面から順次その原子又は粒子を
はじき出してターゲットの侵食が形成されるので、この
侵食領域は前記磁力線の内部に発生したプラズマの下だ
けとなり、ターゲットの特定の領域に限定されている。
このため、成長速度をさらに大きくするために供給電力
を余りに大きくするとイオンのターゲットへの衝突の数
が増し、これがある限られた領域に集中するため、ター
ゲと表面が局部的に高温となり、ターゲット内に大きな
温度ストレスがかかり破壊されることが起る。
本発明の目的は、被処理物の被処理面を全面に渡って高
密度なプラズマで覆うことにより、被処理面を均一に且
つ高速に処理することが可能なプラズマ処理方法及びそ
の装置を提供することにある。
密度なプラズマで覆うことにより、被処理面を均一に且
つ高速に処理することが可能なプラズマ処理方法及びそ
の装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するため、真空容器内のプラズ
マによって処理される面上にカスプ磁場を形成し、該カ
スプ磁場中にマイクロ波によって発生させた高密度プラ
ズマを供給して該カスプ磁場により広範囲に渡って該高
密度プラズマを閉じ込めて前記処理される表面をプラズ
マ処理するものである。マイクロ波放電プラズマでは、
マイクロ波がいかに有効にプラズマに吸収されるかが重
要で、これによりプラズマ密度が限定されてしまう。
マによって処理される面上にカスプ磁場を形成し、該カ
スプ磁場中にマイクロ波によって発生させた高密度プラ
ズマを供給して該カスプ磁場により広範囲に渡って該高
密度プラズマを閉じ込めて前記処理される表面をプラズ
マ処理するものである。マイクロ波放電プラズマでは、
マイクロ波がいかに有効にプラズマに吸収されるかが重
要で、これによりプラズマ密度が限定されてしまう。
すなわち、静磁界のないプラズマ中での電磁波は波数ベ
クトルＫが ここで、ω：入射電磁波周波数、ωp：プラズマ周波
数、で与えられ、ω＜ωpではＫが虚となり電磁波はプ
ラズマ中には伝搬しえない。言い換えれば、例えば2.45
ＧHzのマイクロ波ではプラズマ密度が7.4×1010／cm3を
越えるプラズマ中には伝搬しえない、すなわち2.45ＧHz
のマイクロ波で生成するプラズマは磁場がない状態では
プラズマ密度は7.4×1010／cm3以上にはならないことが
わかる。
クトルＫが ここで、ω：入射電磁波周波数、ωp：プラズマ周波
数、で与えられ、ω＜ωpではＫが虚となり電磁波はプ
ラズマ中には伝搬しえない。言い換えれば、例えば2.45
ＧHzのマイクロ波ではプラズマ密度が7.4×1010／cm3を
越えるプラズマ中には伝搬しえない、すなわち2.45ＧHz
のマイクロ波で生成するプラズマは磁場がない状態では
プラズマ密度は7.4×1010／cm3以上にはならないことが
わかる。
また、静磁界のあるプラズマ中での電磁波は、その電磁
波の進行方向と磁界とのなす角度により伝搬状態が異な
り、特に磁界と平行になるように電磁波をプラズマ中に
入射した場合は、右回り円偏波の分散式は、 ここで、 ωce：電子サイクロトロン周波数 ωci：イオンサイクロトロン周波数 で与えられ、０＜ω＜ωceとなる周波数の電磁波はプラ
ズマ密度に関係なくプラズマ中を伝搬する。
波の進行方向と磁界とのなす角度により伝搬状態が異な
り、特に磁界と平行になるように電磁波をプラズマ中に
入射した場合は、右回り円偏波の分散式は、 ここで、 ωce：電子サイクロトロン周波数 ωci：イオンサイクロトロン周波数 で与えられ、０＜ω＜ωceとなる周波数の電磁波はプラ
ズマ密度に関係なくプラズマ中を伝搬する。
すなわち、静磁界を設け、かつ、この静磁界と平行にマ
イクロ波を入射し、この静磁界の強度を電子サイクロト
ロン共鳴（2.45ＧHzでは875Ｇ）以上とすることによ
り、右円偏波はプラズマ中を伝搬し、マイクロ波電力を
プラズマに供給するためプラズマ周波数ωpは、ωp＞ω
となり、プラズマ密度は7.4×1010／cm3よりはるかに大
きな値（1012／cm3以上）になることが知られている。
イクロ波を入射し、この静磁界の強度を電子サイクロト
ロン共鳴（2.45ＧHzでは875Ｇ）以上とすることによ
り、右円偏波はプラズマ中を伝搬し、マイクロ波電力を
プラズマに供給するためプラズマ周波数ωpは、ωp＞ω
となり、プラズマ密度は7.4×1010／cm3よりはるかに大
きな値（1012／cm3以上）になることが知られている。
また、上記のようにして発生させたプラズマは、磁気装
置により閉込めておかなければプラズマは発散してしま
いマイクロ波入射電力の損失が大きくなる。このプラズ
マを閉込める磁場として、カスプ磁場と呼ばれる磁場が
知られている。このカスプ磁場は相対向する電磁石に逆
向きの電流を流し、磁力線の向きを相対するようにした
磁場である。
置により閉込めておかなければプラズマは発散してしま
いマイクロ波入射電力の損失が大きくなる。このプラズ
マを閉込める磁場として、カスプ磁場と呼ばれる磁場が
知られている。このカスプ磁場は相対向する電磁石に逆
向きの電流を流し、磁力線の向きを相対するようにした
磁場である。
すなわち、真空容器内でプラズマによって処理される面
を有する被処理手段の処理される面の裏側に第１の磁場
発生部と処理される面の側で処理される面と所定の間隔
をあけて第１の磁場発生部と対向して配置された第２の
磁場発生部とを設け、第１の磁場発生部と第２の磁場発
生部とがそれぞれ発生する磁力線の向きが相対する磁場
（一般にカスプ磁場と呼ばれる）を処理される面の近傍
に形成するようにし、被処理される面に対してほぼ平行
にマイクロ波発生源を設けて真空容器の外部からこのカ
スプ磁場の線カスプの部分を通してカスプ磁場中にマイ
クロ波を供給して高密度のプラズマを発生させ、この高
密度プラズマをカスプ磁場により被処理手段の処理され
る面の広い範囲に渡って閉じ込めることにより、被処理
される面を均一に且つ高速に処理することを可能にし
た。
を有する被処理手段の処理される面の裏側に第１の磁場
発生部と処理される面の側で処理される面と所定の間隔
をあけて第１の磁場発生部と対向して配置された第２の
磁場発生部とを設け、第１の磁場発生部と第２の磁場発
生部とがそれぞれ発生する磁力線の向きが相対する磁場
（一般にカスプ磁場と呼ばれる）を処理される面の近傍
に形成するようにし、被処理される面に対してほぼ平行
にマイクロ波発生源を設けて真空容器の外部からこのカ
スプ磁場の線カスプの部分を通してカスプ磁場中にマイ
クロ波を供給して高密度のプラズマを発生させ、この高
密度プラズマをカスプ磁場により被処理手段の処理され
る面の広い範囲に渡って閉じ込めることにより、被処理
される面を均一に且つ高速に処理することを可能にし
た。
以下本発明の一実施例を、プラズマ処理の代表的な例と
して、スパッタリングによる成膜の場合について第１図
と第２図により説明する。第１図は第１の一実施例のス
パッタリング成膜部の構造を示す断面図である。ターゲ
ット１の裏面にバッキングプレート２を配置し、これに
密接して陰極３が設置され、該陰極３の外周は円板状絶
縁物４と円筒状絶縁物５を介して陽極６が設置されてい
る。上記陽極電極は、陰極３の軸７により真空槽壁８に
電気的に絶縁され、かつ真空に保持しうる状態で設置さ
れ、この陽陰電極間に電源９が設置される。またバッキ
ングプレート２の裏面で円筒状絶縁物５の内側に磁石10
が設置される。
して、スパッタリングによる成膜の場合について第１図
と第２図により説明する。第１図は第１の一実施例のス
パッタリング成膜部の構造を示す断面図である。ターゲ
ット１の裏面にバッキングプレート２を配置し、これに
密接して陰極３が設置され、該陰極３の外周は円板状絶
縁物４と円筒状絶縁物５を介して陽極６が設置されてい
る。上記陽極電極は、陰極３の軸７により真空槽壁８に
電気的に絶縁され、かつ真空に保持しうる状態で設置さ
れ、この陽陰電極間に電源９が設置される。またバッキ
ングプレート２の裏面で円筒状絶縁物５の内側に磁石10
が設置される。
基板11は、基板ホルダ12上にターゲット１と相対向する
位置に配置され、該基板ホルダ12の基板11の反対側には
磁石13が設置され、該磁石を囲むようにホルダベース14
が配置され、該ホルダベース14の軸15により真空槽壁８
に電気的に絶縁されかつ真空を保持しうる状態で取付け
られている。
位置に配置され、該基板ホルダ12の基板11の反対側には
磁石13が設置され、該磁石を囲むようにホルダベース14
が配置され、該ホルダベース14の軸15により真空槽壁８
に電気的に絶縁されかつ真空を保持しうる状態で取付け
られている。
また上記ターゲット１と基板11の相対向する空間のター
ゲット１及び基板11の面と直行する真空槽壁に窓16を設
け、ここにマイクロ波源Ａが設置してある。該マイクロ
波源Ａは、マイクロ波発生源17とマイクロ波を導くため
の導波管18およびマイクロ波をスパッタ成膜室19へ導入
するための導波管20より成り、導波管18と導波管20はマ
イクロ波導入部材21を介して接続され、該マイクロ波導
入部材21は、マイクロ波を通し真空は保持する部材（例
えば石英、アルミナ磁器など）より成る。
ゲット１及び基板11の面と直行する真空槽壁に窓16を設
け、ここにマイクロ波源Ａが設置してある。該マイクロ
波源Ａは、マイクロ波発生源17とマイクロ波を導くため
の導波管18およびマイクロ波をスパッタ成膜室19へ導入
するための導波管20より成り、導波管18と導波管20はマ
イクロ波導入部材21を介して接続され、該マイクロ波導
入部材21は、マイクロ波を通し真空は保持する部材（例
えば石英、アルミナ磁器など）より成る。
以上の構成において、ターゲット１側の磁石10の磁力線
22はターゲット表面から陰極３に向かうように設定し、
基板11側の磁石13の磁力線23は基板11の表面から基板ホ
ルダ12側に向かうように（又は磁力線の向きは逆でも良
い）、お互いに逆方向の磁力線を持つようにする。スパ
ッタ成膜室19は雰囲気ガス（例えばアルゴンガスなど）
の所定の真空状態としておく、 ここで、マイクロ波源Ａのマイクロ波発生源17よりマイ
クロ波を発振すると、マイクロ波は導波管18により導か
れマイクロ波導入部材21を通過し導波管20を経てスパッ
タ室19へ導入される。ここでマイクロ波は、磁石10，13
とのなす磁力線により形成される線カスプ部Ｌを通って
入射されるため、スパッタ室19の雰囲気ガスは電離さ
れ、プラズマ密度7.4×1010／cm3以上のプラズマ状態と
なる。このプラズマ中の荷電粒子はターゲット１側と基
板11側に設置された磁石10，13とのなす磁力線により保
持され、磁場の大きさをある値以上に設定することによ
り、プラズマはターゲット１と基板11の間に閉込められ
るため高密度のプラズマ（プラズマ密度7.4×1010／cm3
以上）状態となる。
22はターゲット表面から陰極３に向かうように設定し、
基板11側の磁石13の磁力線23は基板11の表面から基板ホ
ルダ12側に向かうように（又は磁力線の向きは逆でも良
い）、お互いに逆方向の磁力線を持つようにする。スパ
ッタ成膜室19は雰囲気ガス（例えばアルゴンガスなど）
の所定の真空状態としておく、 ここで、マイクロ波源Ａのマイクロ波発生源17よりマイ
クロ波を発振すると、マイクロ波は導波管18により導か
れマイクロ波導入部材21を通過し導波管20を経てスパッ
タ室19へ導入される。ここでマイクロ波は、磁石10，13
とのなす磁力線により形成される線カスプ部Ｌを通って
入射されるため、スパッタ室19の雰囲気ガスは電離さ
れ、プラズマ密度7.4×1010／cm3以上のプラズマ状態と
なる。このプラズマ中の荷電粒子はターゲット１側と基
板11側に設置された磁石10，13とのなす磁力線により保
持され、磁場の大きさをある値以上に設定することによ
り、プラズマはターゲット１と基板11の間に閉込められ
るため高密度のプラズマ（プラズマ密度7.4×1010／cm3
以上）状態となる。
ここで、陽陰電極間に電源９より電圧を印加することに
より、ターゲット１表面の負の電界によってプラズマ中
のイオンが加速されターゲット１表面に衝突し、その結
果ターゲット１表面から順次その原子又は粒子がはじき
出され、このはじき出された上記原子又は粒子は基板11
の表面に付着堆積し薄膜を形成する。このターゲット１
表面上のプラズマはターゲット１表面の全面にわたり高
密度プラズマとなるため、スパッタリング工程の時間経
過に伴うターゲット１の侵食領域はターゲット１のほぼ
全面にわたり進行していく。
より、ターゲット１表面の負の電界によってプラズマ中
のイオンが加速されターゲット１表面に衝突し、その結
果ターゲット１表面から順次その原子又は粒子がはじき
出され、このはじき出された上記原子又は粒子は基板11
の表面に付着堆積し薄膜を形成する。このターゲット１
表面上のプラズマはターゲット１表面の全面にわたり高
密度プラズマとなるため、スパッタリング工程の時間経
過に伴うターゲット１の侵食領域はターゲット１のほぼ
全面にわたり進行していく。
次に本発明の第二の一実施例を第２図により説明する。
本実施例のスパッタ成膜室内のターゲット及び基板の配
置また陽陰電極及び基板ホルダの配置、またターゲット
側磁石及び基板側磁石の配置は第１図と同様である。第
１の実施例と異なるのは、マイクロ波源で、第２の一実
施例のマイクロ波源は第２図に示すようにプラズマ発生
源Ｂとなっており、マイクロ波発生源17とマイクロ波を
導くための導波管18及びプラズマ発生部26とがマイクロ
波導入部材27を介し接続され、該マイクロ波導入部材27
はマイクロ波を通し真空は保持する部材より成る。上記
プラズマ発生部26は、スパッタ成膜室19の窓16の位置に
設置され、かつ外周部には導入されるマイクロ波によっ
て電子サイクロトロン共鳴条件（例えばマイクロ波周波
数2.45ＧHzだと磁場強度875Ｇ）となる磁場強さ以上の
磁場強さをもった磁石24，25が設置されていて、磁石24
はマイクロ波導入部材27の外周部に位置する。
本実施例のスパッタ成膜室内のターゲット及び基板の配
置また陽陰電極及び基板ホルダの配置、またターゲット
側磁石及び基板側磁石の配置は第１図と同様である。第
１の実施例と異なるのは、マイクロ波源で、第２の一実
施例のマイクロ波源は第２図に示すようにプラズマ発生
源Ｂとなっており、マイクロ波発生源17とマイクロ波を
導くための導波管18及びプラズマ発生部26とがマイクロ
波導入部材27を介し接続され、該マイクロ波導入部材27
はマイクロ波を通し真空は保持する部材より成る。上記
プラズマ発生部26は、スパッタ成膜室19の窓16の位置に
設置され、かつ外周部には導入されるマイクロ波によっ
て電子サイクロトロン共鳴条件（例えばマイクロ波周波
数2.45ＧHzだと磁場強度875Ｇ）となる磁場強さ以上の
磁場強さをもった磁石24，25が設置されていて、磁石24
はマイクロ波導入部材27の外周部に位置する。
以上の構成において、プラズマ発生源Ｂのマイクロ波発
生源17よりマイクロ波を発振する。ここでスパッタ成膜
室19及びプラズマ発生部26とは雰囲気ガス（例えばアル
ゴンガスなど）の所定の真空状態としておく。これによ
り、マイクロ波導入部材27を通過したマイクロ波はプラ
ズマ発生部26の雰囲気ガスを電離してプラズマを発生さ
せる。
生源17よりマイクロ波を発振する。ここでスパッタ成膜
室19及びプラズマ発生部26とは雰囲気ガス（例えばアル
ゴンガスなど）の所定の真空状態としておく。これによ
り、マイクロ波導入部材27を通過したマイクロ波はプラ
ズマ発生部26の雰囲気ガスを電離してプラズマを発生さ
せる。
このプラズマ発生部26で発生したプラズマ中の荷電粒子
は、磁石24，25の磁界によりサイクロトロン運動を行
う、このとき磁石24の磁場強度を磁石25より大きくとる
ことにより、荷電粒子は磁力線28にそって、スパッタ成
膜室19へ送られる。ここで、磁石24，25は電子サイクロ
トロン共鳴条件より大きな磁場強度を持つため、マイク
ロ波はプラズマ発生部26のプラズマに吸収されやすくな
り、プラズマ密度が増大しても右円偏波は遮断されるこ
とがないため、プラズマ発生部26は雰囲気ガスの高密度
プラズマ（プラズマ密度1012／cm3以上）状態となる。
は、磁石24，25の磁界によりサイクロトロン運動を行
う、このとき磁石24の磁場強度を磁石25より大きくとる
ことにより、荷電粒子は磁力線28にそって、スパッタ成
膜室19へ送られる。ここで、磁石24，25は電子サイクロ
トロン共鳴条件より大きな磁場強度を持つため、マイク
ロ波はプラズマ発生部26のプラズマに吸収されやすくな
り、プラズマ密度が増大しても右円偏波は遮断されるこ
とがないため、プラズマ発生部26は雰囲気ガスの高密度
プラズマ（プラズマ密度1012／cm3以上）状態となる。
ここで発生したプラズマは磁力線28にそってスパッタ成
膜室19へ移送され、線カスプ部Ｌを通ってターゲット１
側の磁石10と基板11側の磁石13により作られる磁場（カ
スプ磁場）中に供給され、このカスプ磁場によりと基板
11の間に閉込められるため、ターゲット表面は全面にわ
たり高密度プラズマ状態となる。
膜室19へ移送され、線カスプ部Ｌを通ってターゲット１
側の磁石10と基板11側の磁石13により作られる磁場（カ
スプ磁場）中に供給され、このカスプ磁場によりと基板
11の間に閉込められるため、ターゲット表面は全面にわ
たり高密度プラズマ状態となる。
ここで、第１実施例で説明したように陽極電極間に電源
９により電圧を印加し、ターゲット１表面を負の電界と
することで、プラズマ中のイオンを加速しターゲット１
表面に衝突させ、スパット成膜を行う。このように第２
の実施例によればターゲット１表面上の全域にわたり、
第１実施例よりも更に高密度のプラズマ状態にでき、ス
パッタリング工程の時間経過に伴うターゲット１の侵食
領域はターゲットのほぼ全面にわたり、第１実施例より
もさらい高い成膜速度が得られる。
９により電圧を印加し、ターゲット１表面を負の電界と
することで、プラズマ中のイオンを加速しターゲット１
表面に衝突させ、スパット成膜を行う。このように第２
の実施例によればターゲット１表面上の全域にわたり、
第１実施例よりも更に高密度のプラズマ状態にでき、ス
パッタリング工程の時間経過に伴うターゲット１の侵食
領域はターゲットのほぼ全面にわたり、第１実施例より
もさらい高い成膜速度が得られる。
また、本発明の実施例では、プラズマはマイクロ波によ
り発生させ、陽陰極間に設けた電源は主にプラズマ中の
イオンを加速するのに使用されるため、スパッタリング
工程中のスパッタ電流（ターゲット１に衝突するイオン
の数）とイオンの加速電圧が設定でき、イオンの衝突エ
ネルギを大きくすることなく、イオンの数を増せるので
ターゲット表面の熱衝撃を小さくできる。
り発生させ、陽陰極間に設けた電源は主にプラズマ中の
イオンを加速するのに使用されるため、スパッタリング
工程中のスパッタ電流（ターゲット１に衝突するイオン
の数）とイオンの加速電圧が設定でき、イオンの衝突エ
ネルギを大きくすることなく、イオンの数を増せるので
ターゲット表面の熱衝撃を小さくできる。
第３図は第１図の実施例にさらにマイクロ波源Ａと基板
ホルダ12のホルダベース14の軸15に電源29を設けた実施
例である。第４図は第２図の実施例にさらにプラズマ発
生源Ｂと基板ホルダ12のホルダベース14の軸15に電源29
を設けた実施例である。上記の本発明の実施例ではマイ
クロ波源またはプラズマ発生源が左右２個となるため、
ターゲット表面上でのプラズマ密度分布が均一となり又
スパッタリング工程によるターゲット原子又は粒子の基
板への堆積厚さを均一にできる。
ホルダ12のホルダベース14の軸15に電源29を設けた実施
例である。第４図は第２図の実施例にさらにプラズマ発
生源Ｂと基板ホルダ12のホルダベース14の軸15に電源29
を設けた実施例である。上記の本発明の実施例ではマイ
クロ波源またはプラズマ発生源が左右２個となるため、
ターゲット表面上でのプラズマ密度分布が均一となり又
スパッタリング工程によるターゲット原子又は粒子の基
板への堆積厚さを均一にできる。
また、基板側に電源を設け電圧を印加することにより雰
囲気ガスのプラズマ中のイオンが基板表面に衝突し、基
板表面に付着堆積した薄膜をたたくため、付着堆積した
薄膜の膜質を向上させるバイアススパッタリングが行な
える。
囲気ガスのプラズマ中のイオンが基板表面に衝突し、基
板表面に付着堆積した薄膜をたたくため、付着堆積した
薄膜の膜質を向上させるバイアススパッタリングが行な
える。
本発明によれば、被処理物の被処理面上の全域に渡り、
高密度のプラズマを発生させて閉じ込めることができ、
かつプラズマの発生とイオンの被処理面への衝突エネル
ギとを個別に制御することができるので、被処理物に適
した処理条件の設定が可能となり、被処理面を均一に且
つ高速に処理することができるという効果がある。
高密度のプラズマを発生させて閉じ込めることができ、
かつプラズマの発生とイオンの被処理面への衝突エネル
ギとを個別に制御することができるので、被処理物に適
した処理条件の設定が可能となり、被処理面を均一に且
つ高速に処理することができるという効果がある。
第１図は本発明の第１の一実施例のスパッタリング装置
の成膜部の構造を示す断面図、第２図は本発明の第２の
一実施例のスパッタリング装置の成膜部の構造を示す断
面図、第３図は本発明の第１図と異なる他の一実施例を
示す断面図、第４図は本発明の第２図と異なる他の一実
施例を示す断面図である。 １……ターゲット、３……陰極、 ６……陽極、10……磁石、 11……基板、13……磁石、 17……マイクロ波発生源、 18，20……導波管、21，27……マイクロ波導入部材、2
4，25……磁石、 26……プラズマ発生部。
の成膜部の構造を示す断面図、第２図は本発明の第２の
一実施例のスパッタリング装置の成膜部の構造を示す断
面図、第３図は本発明の第１図と異なる他の一実施例を
示す断面図、第４図は本発明の第２図と異なる他の一実
施例を示す断面図である。 １……ターゲット、３……陰極、 ６……陽極、10……磁石、 11……基板、13……磁石、 17……マイクロ波発生源、 18，20……導波管、21，27……マイクロ波導入部材、2
4，25……磁石、 26……プラズマ発生部。
フロントページの続き (72)発明者 清水 保 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 相内 進 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−161774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−75839（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−50167（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】真空容器内のプラズマによって処理される
面上に該処理される面に平行な線カスプを有するカスプ
磁場を形成し、該カスプ磁場中にマイクロ波によって発
生された高密度プラズマを前記線カスプを通して供給
し、該カスプ磁場により広範囲に亘って該高密度プラズ
マを閉じ込めて前記被処理面をプラズマの作用によって
処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２】前記マイクロ波による高密度プラズマを前
記カスプ磁場を構成する磁力線の延長上に形成したミラ
ー磁場中で発生させ、該ミラー磁場中で発生した前記高
密度プラズマを前記カスプ磁場から延長する磁力線に沿
って前記カスプ磁場の線カスプの部分を通して前記カス
プ磁場中に輸送することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項３】前記処理がスパッタリングであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ処理方
法。 - 【請求項４】真空容器内のプラズマによって処理される
面上に該処理される面に平行な線カスプを有するカスプ
磁場を形成するカスプ磁場形成手段と、マイクロ波によ
り高密度プラズマを発生させるマイクロ波プラズマ発生
手段とを有し、前記カスプ磁場形成手段で形成した前記
カスプ磁場中に前記線カスプの方向から前記マイクロ波
プラズマ発生手段により発生させた高密度プラズマを供
給して前記カスプ磁場により広範囲に亘って該高密度プ
ラズマを閉じ込めて前記被処理面をプラズマの作用によ
って処理を行うことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項５】前記マイクロ波プラズマ発生手段は、ミラ
ー磁場発生部を有し、該ミラー磁場発生部で発生したミ
ラー磁場中に前記マイクロ波を導入することにより前記
高密度プラズマを発生し、該高密度プラズマを前記カス
プ磁場中に前記線カスプの方向から供給することを特徴
とする特許請求の範囲第４項記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項６】前記ミラー磁場発生部により発生する磁場
の強度は、前記マイクロ波の周波数に応じた電子サイク
ロトロン共鳴条件を満たす臨界磁場強度以上であること
を特徴とする特許請求の範囲第５項記載のプラズマ処理
装置。 - 【請求項７】前記処理が、スパッタリングであることを
特徴とする特許請求の範囲第４項記載のプラズマ処理装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59180532A JPH0627324B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | プラズマ処理方法及びその装置 |
| EP85110155A EP0173164B1 (en) | 1984-08-31 | 1985-08-13 | Microwave assisting sputtering |
| DE8585110155T DE3566194D1 (en) | 1984-08-31 | 1985-08-13 | Microwave assisting sputtering |
| KR1019850006013A KR900006488B1 (ko) | 1984-08-31 | 1985-08-21 | 마이크로파 여기 스퍼터링 방법 및 장치 |
| US06/769,505 US4721553A (en) | 1984-08-31 | 1985-08-23 | Method and apparatus for microwave assisting sputtering |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59180532A JPH0627324B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6160881A JPS6160881A (ja) | 1986-03-28 |
| JPH0627324B2 true JPH0627324B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=16084908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59180532A Expired - Fee Related JPH0627324B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | プラズマ処理方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627324B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62287072A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜形成装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5875839A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-07 | Fujitsu Ltd | スパツタ装置 |
| JPS58161774A (ja) * | 1982-03-17 | 1983-09-26 | Fujitsu Ltd | スパツタリング処理方法 |
| JPS6050167A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | プラズマ付着装置 |
-
1984
- 1984-08-31 JP JP59180532A patent/JPH0627324B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6160881A (ja) | 1986-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR900006488B1 (ko) | 마이크로파 여기 스퍼터링 방법 및 장치 | |
| JP3044204B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| KR890004880B1 (ko) | 스퍼터링 방법 및 장치 | |
| EP1560943B1 (en) | High deposition rate sputtering | |
| KR940008368B1 (ko) | 마이크로파로 생성한 플라즈마를 사용하는 플라즈마 처리장치 | |
| TWI553687B (zh) | 低功率下之自我保持非雙極直流電漿 | |
| JPH11504988A (ja) | スパッタリング中のアーキングを低減するための装置 | |
| JPH0713295B2 (ja) | スパツタリング装置 | |
| WO2000015867A1 (en) | A method and apparatus for launching microwave energy into a plasma processing chamber | |
| US5234565A (en) | Microwave plasma source | |
| JPH0627324B2 (ja) | プラズマ処理方法及びその装置 | |
| JPH0583632B2 (ja) | ||
| JP2621728B2 (ja) | スパッタリング方法及びその装置 | |
| JPH0647723B2 (ja) | スパッタリング方法及びその装置 | |
| JP4384295B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH10335097A (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 | |
| JPH01219161A (ja) | イオン源 | |
| JPH0831443B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH01139762A (ja) | スパッタリング装置 | |
| JP2777657B2 (ja) | プラズマ付着装置 | |
| JPH0578849A (ja) | 有磁場マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JPH0660392B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH0221296B2 (ja) | ||
| JPH09223594A (ja) | ビーム源及び微細加工方法 | |
| JPH04304630A (ja) | マイクロ波プラズマ生成装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |