JPH0660394B2 - Plasma processing device - Google Patents
Plasma processing deviceInfo
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- JPH0660394B2 JPH0660394B2 JP62240635A JP24063587A JPH0660394B2 JP H0660394 B2 JPH0660394 B2 JP H0660394B2 JP 62240635 A JP62240635 A JP 62240635A JP 24063587 A JP24063587 A JP 24063587A JP H0660394 B2 JPH0660394 B2 JP H0660394B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラズマ処理により薄膜の形成及びエッチング
加工を行なう装置の改良に係り、特に半導体装置等の基
板表面の微細な穴へ成膜材料をつき回り良く成膜する、
もしくは基板表面の薄膜回路を高速、均一にエッチング
加工、形成すると共に量産化に好適な連続的に処理可能
なプラズマ処理装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement in an apparatus for forming a thin film by plasma treatment and etching, and particularly, to deposit a film forming material on a fine hole on a substrate surface of a semiconductor device or the like. Deposition is easy,
Alternatively, the present invention relates to a plasma processing apparatus capable of continuously processing a thin film circuit on the surface of a substrate at a high speed and uniformly and suitable for mass production.
成膜(薄膜を形成するという意味、以下同じ)の代表的
方法であるスパッタリングによる高速薄膜形成装置とし
ては、特開昭61−87868 号に記載のように、カスプ磁界
利用の電極構成において、基板電極に負電圧を印加し基
板表面に付着堆積した薄膜表面にイオンを衝突させ、膜
表面を再スパッタしたり、付着粒子に衝突してエネルギ
を与えることで付着粒子のマイグレーション性を向上さ
せるバイアススパッタ法がある。上記技術は、カスプ磁
界により、基板ウエハ上に高密度プラズマを閉じ込める
ので大量のイオンを基板表面に衝突させることができ、
成膜表面の再スパッタ及びマイグレーション性能を向上
させるものである。As a high-speed thin film forming apparatus by sputtering, which is a typical method for forming a film (meaning that a thin film is formed, the same applies hereinafter), as described in JP-A-61-87868, a substrate having a cusp magnetic field is used as a substrate. Bias sputtering that applies a negative voltage to the electrode to collide the thin film surface deposited and deposited on the substrate surface with ions to re-sputter the film surface or collide with the deposited particles and give energy to improve the migration property of the deposited particles. There is a law. In the above technique, a high density plasma is confined on the substrate wafer by the cusp magnetic field, so that a large number of ions can be made to collide with the substrate surface.
It is intended to improve re-sputtering and migration performance of the film formation surface.
また、回路加工のスパッタエッチング装置としては、特
開昭60−74436 号に記載のように、エッチング電極に印
加した高周波電力により発生したプラズマを、磁石を用
いて基板上に閉じ込め、基板上のプラズマの拡散を防ぐ
ことでプラズマの密度を高める方法がある。これによれ
ば基板側電極に生ずる電圧を低くし、基板への損傷を低
減しながらエッチング速度の向上を実現できる。Further, as a sputter etching apparatus for circuit processing, as described in JP-A-60-74436, plasma generated by high frequency power applied to an etching electrode is confined on a substrate using a magnet, and plasma on the substrate is confined. There is a method of increasing the density of plasma by preventing the diffusion of hydrogen. According to this, the voltage generated at the substrate-side electrode can be lowered, and the damage to the substrate can be reduced and the etching rate can be improved.
上記したスパッタの従来技術は、成膜速度・ターゲット
利用効率・基板への流入イオン量の向上等に優れている
が、カスプ磁界中にターゲット電極と基板電極を対向し
て配置しているため、基板側磁気装置により形成される
磁力線は、ターゲット側磁気装置より発せられた磁力線
をターゲット前面に圧着させた後に基板電極中央へ集束
し基板を横切る形となる。プラズマ中の電荷粒子、中で
も質量の小さい電子は、磁界中では磁力線に沿ったサイ
クロトロン運動をする。このため、プラズマ中の電子は
前記基板側磁気装置より発生する磁力線に沿って基板中
央に集中入射する。これに類することは、ジャーナル
オブ アプライド フイジックス ボリューム 34.
4.(1963年)第760 頁から第768 頁(Journal of
Applied Physics Vol.34 No.4(1963) pp760
〜768 )に記載されている。上記文献によれば、基板
をアノードとしてスパッタ成膜した場合、基板の中心部
に電流が集中し、この部分が異常に昇温する。これは特
にAl等の低融点物質を成膜する場合に中央部の溶融
や、膜質の不均一といった問題をおこす。さらに、基板
電極に負電圧を印加し、イオンを基板表面に入射させる
バイアススパッタ法においても、基板電極上中央部に集
中する電子に伴い、入射イオン密度も中央部が高くなり
バイアス電力の不均一が生じ、中央部の異常昇温の問題
他に、バイアス電力に依るマイグレーション性能が位置
により異なり成膜の信頼性に問題があつた。また、上記
したスパッタエッチング装置の従来技術は基板上のプラ
ズマ密度の均一化が不十分であり、基板中のエッチング
速度のいっそうの均一化が望まれていた。さらにまた、
基板の量産化処理については十分な検討がなされておら
ず、処理された基板を自動的に送り出すと共に、新たな
基板をプラズマ処理部に供給するといった連続的に処理
可能な装置な装置の開発が待たれていた。The above-mentioned conventional technique of sputtering is excellent in film forming speed, target utilization efficiency, improvement of the amount of ions flowing into the substrate, etc., but since the target electrode and the substrate electrode are arranged facing each other in the cusp magnetic field, The magnetic force lines formed by the magnetic device on the substrate side cross the substrate by concentrating the magnetic force lines emitted from the magnetic device on the target side to the front surface of the target and then focusing on the center of the substrate electrode. Charged particles in plasma, especially electrons with small mass, perform cyclotron motion along magnetic field lines in a magnetic field. Therefore, the electrons in the plasma are concentrated and incident on the center of the substrate along the lines of magnetic force generated by the magnetic device on the substrate side. Similar to this is the journal
Of Applied Physics Volume 34.
4. (1963) Pages 760 to 768 (Journal of
Applied Physics Vol. 34 No.4 (1963) pp760
~ 768). According to the above-mentioned document, when the substrate is used as an anode to form a film by sputtering, the current is concentrated in the central portion of the substrate, and the temperature of this portion is abnormally increased. This causes problems such as melting at the center and non-uniformity of film quality especially when a low melting point material such as Al is formed into a film. Further, even in the bias sputtering method in which a negative voltage is applied to the substrate electrode and the ions are made incident on the substrate surface, the incident ion density is also increased in the central portion due to the electrons concentrated in the central portion on the substrate electrode, and the bias power is not uniform. In addition to the problem of abnormal temperature rise in the central part, the migration performance depending on the bias power differs depending on the position, and there is a problem in film formation reliability. Further, in the conventional technique of the above-mentioned sputter etching apparatus, the uniformity of the plasma density on the substrate is insufficient, and it has been desired to further equalize the etching rate in the substrate. Furthermore,
Mass production of substrates has not been fully studied, and the development of an apparatus that can continuously process the substrate, such as automatically sending out the processed substrate and supplying a new substrate to the plasma processing unit, has been developed. I was waiting.
本発明の目的は、高エネルギ電子の基板中央部への集中
入射を防止し、かつバイアススパッタ及びスパッタエッ
チングなどのプラズマ処理においても被処理基板へのイ
オン入射の均一化を図り、成膜に関しては膜質が均一で
かつ充分なマイグレーション性能を被処理基板全面にわ
たり均一に有し、かつ連続処理を可能とした連続スパッ
タ装置、ならびにエッチングに関しては、高速なスパッ
タエッチング加工を被処理基板全面に均一に施す連続処
理を可能とした、スパッタエッチング装置を提供するこ
とにある。An object of the present invention is to prevent high-energy electrons from being concentratedly incident on the central portion of the substrate, and also to make the ion incidence on the substrate to be processed uniform even in plasma processing such as bias sputtering and sputter etching. A continuous sputtering device that has a uniform film quality and has sufficient migration performance over the entire surface of the substrate to be processed and that enables continuous processing, and for etching, performs high-speed sputter etching processing uniformly on the entire surface of the substrate to be processed. It is to provide a sputter etching apparatus that enables continuous processing.
上記本発明の目的は、被処理基板の処理面と所定の間隔
を隔てて対向する第1の電極と、前記被処理基板を載置
する第2の電極と、前記第1及び第2の電極間の磁界を
発生させる前記第1の電極側磁気装置と前記第2の電極
側磁気装置とが協調して前記第1及び第2の電極間にカ
スプ磁界を形成するプラズマ処理装置において、前記第
2の電極側磁気装置により作れる磁力線が、前記被処理
基板の少なくとも中央部を横切らないように前記第2の
電極側磁気装置とは逆向きの磁力線を発生させる第3の
磁気装置を前記第2の電極側磁気装置の内側にと共に前
記被処理基板を前記第2の電極に載置する搬送位置と前
記被処理基板にプラズマ処理を施す処理位置との間に前
記第2の電極を移動させる移動手段と、前記搬送位置に
前記被処理基板を搬送する搬送手段とを具備して成り、
連続的なプラズマ処理を可能とした構成のプラズマ処理
装置によって達成される。An object of the present invention is to provide a first electrode facing a processing surface of a substrate to be processed with a predetermined gap, a second electrode on which the substrate to be processed is mounted, and the first and second electrodes. In the plasma processing apparatus, the first electrode-side magnetic device that generates a magnetic field between the first electrode-side magnetic device and the second electrode-side magnetic device cooperates to form a cusp magnetic field between the first and second electrodes. The third magnetic device for generating a magnetic force line in a direction opposite to that of the second electrode side magnetic device so that the magnetic force line generated by the second electrode side magnetic device does not cross at least the central portion of the substrate to be processed. Movement for moving the second electrode between the inside of the electrode side magnetic device and the transfer position where the substrate to be processed is placed on the second electrode and the processing position where plasma processing is performed on the substrate to be processed. Means and the substrate to be processed at the transfer position. Become comprises a conveying means for feeding,
This is achieved by a plasma processing apparatus having a structure that enables continuous plasma processing.
さらに本発明の特徴点を以下に列挙する。Further features of the present invention are listed below.
(1)上記第2の電極上の被処理基板表面に。所定の負
のバイアス電圧を発生させるバイアス電圧印加手段を設
けること。(1) On the surface of the substrate to be processed on the second electrode. Providing bias voltage applying means for generating a predetermined negative bias voltage.
(2)上記第2の電極は、その内部を貫通して、前記被
処理基板と前記第2の電極との間に被処理基板冷却用流
体を導く冷却手段を設けること。(2) The second electrode is provided with a cooling unit that penetrates the inside of the second electrode and introduces a fluid for cooling the substrate to be processed between the substrate to be processed and the second electrode.
(3)上記第2の電極に高周波電力を印加すること。(3) Applying high frequency power to the second electrode.
(4)上記第1の電極上に所望の成膜材料から成るター
ゲットを載置し、前記ターゲットをスパッタリングする
ことにより前記被処理基板上に前記所望の成膜材料から
なる薄膜を形成するようにしたこと。(4) A target made of a desired film forming material is placed on the first electrode, and the target is sputtered to form a thin film made of the desired film forming material on the substrate to be processed. What I did.
(5)上記第2の電極を移動させる移動手段が真空容器
外部に設けられた上、下に移動可能な電極シリンダから
成り、しかも、前記第2の電極には被処理基板を上下動
させるエレベータ機構が設けられていること。(5) An elevator for moving the second electrode, which is provided outside the vacuum container and includes an electrode cylinder that is movable up and down. Further, the second electrode moves the substrate to be processed up and down. A mechanism is provided.
第1の電極と第2の電極とを対向配置し、前記第1の電
極側と前記第2の電極側にそれぞれ設けられた互いに逆
向きの磁力線を発生する磁気装置により、上記二電極間
にカスプ磁界を形成し、これら磁気装置により前記二電
極間に高密度のプラズマを閉じ込める構成にして、前記
第2の電極側の磁気装置の磁力線が被処理基板中央部を
横切ること無く基板の周辺に導かれるような作用を有す
る前記第2の電極側の磁気装置とは逆向きの磁力線を発
生する第3の磁気装置を第2の電極側磁気装置の内側に
構成することにより、前記第1の電極側磁気装置の磁力
線は前記第2の電極側磁気装置の磁力線により前記第1
の電極上に押し込められて前記第1の電極上の磁力線は
前記第1の電極表面に沿うように形成され、前記第1の
電極上に高密度のプラズマを広い範囲にわたり閉じ込め
る。一方、この第1の電極側磁気装置の磁力線を前記を
前記第1の電極に押し込めた前記第2の電極側の磁気装
置による磁力線は、第3の磁気装置から発生する逆向き
の磁力線の作用により前記被処理基板中央部を横切るこ
と無く基板周辺へ導かれるため、前記第1の電極上に閉
じ込められたプラズマ中の電子は前記被処理基板には集
中入射しない。これに伴いプラズマ中のイオンの基板へ
の入射量が均一化され、バイアススパッタ時の成膜表面
のマイグレーション性の均一化あるいはスパッタエッチ
時のエッチング速度の均一化が達成される。The first electrode and the second electrode are arranged so as to face each other, and a magnetic device which is provided on the first electrode side and the second electrode side and generates magnetic lines of force opposite to each other is provided between the two electrodes. A cusp magnetic field is formed, and high-density plasma is confined between the two electrodes by these magnetic devices, and the magnetic lines of force of the magnetic device on the second electrode side do not cross the central portion of the substrate to be processed, and the magnetic field lines are formed around the substrate. By arranging a third magnetic device that generates a magnetic force line in a direction opposite to that of the magnetic device on the second electrode side, which has a function of being guided, inside the magnetic device on the second electrode side, The magnetic lines of force of the electrode-side magnetic device are generated by the first magnetic lines of force of the second electrode-side magnetic device.
Magnetic field lines on the first electrode that are pressed onto the first electrode are formed along the surface of the first electrode and confine a high-density plasma on the first electrode over a wide area. On the other hand, the magnetic force lines of the magnetic device on the side of the second electrode that pushes the magnetic force lines of the magnetic device on the side of the first electrode into the first electrode are the action of the opposite magnetic force lines generated from the third magnetic device. Thus, the electrons in the plasma confined on the first electrode do not concentrate on the substrate to be processed because they are guided to the periphery of the substrate without traversing the central part of the substrate to be processed. Along with this, the amount of ions in the plasma incident on the substrate is made uniform, and the migration property of the film formation surface during bias sputtering or the etching rate during sputter etching is achieved.
また、前記第2の電極を移動させる移動手段と被処理基
板の搬送手段とを連動させることにより、被処理基板を
プラズマ処理する位置に送給し、ここでプラズマ処理さ
れた後は再び搬送手段によりプラズマ処理位置外に移動
させ、このサイクルを順次繰り返すことにより連続的に
プラズマ処理することができる。Further, the moving means for moving the second electrode and the carrying means for the substrate to be processed are interlocked to feed the substrate to be processed to a position for plasma processing, and after the plasma processing here, the carrying means is carried again. The plasma treatment can be continuously performed by moving the substrate to the outside of the plasma treatment position and repeating this cycle sequentially.
以下、実施例により本発明の具体例を詳述する。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in detail with reference to Examples.
実施例 1. この例は薄膜を形成するスパツタ装置に関するもので、
装置の構成を第1図に従って説明する。Example 1. This example relates to a sputtering device that forms a thin film,
The configuration of the device will be described with reference to FIG.
真空容器1に、処理ガス導入のためのガスバルブ2、ガ
ス導入管3、ならびに真空排気手段4が接続されてい
る。真空容器1の上面には第1の電極に相当するターゲ
ット電極5が取り付けられている。このターゲット電極
5の真空側には成膜材料より成るターゲット6、大気側
には第1の電極側磁気装置に相当する磁界発生用のター
ゲットコイル7が取り付けられている。A gas valve 2, a gas introduction pipe 3, and a vacuum exhaust unit 4 for introducing a processing gas are connected to the vacuum container 1. A target electrode 5 corresponding to the first electrode is attached to the upper surface of the vacuum container 1. A target 6 made of a film forming material is attached to the vacuum side of the target electrode 5, and a target coil 7 for generating a magnetic field corresponding to the first electrode side magnetic device is attached to the atmosphere side.
このターゲット電極5と対向する側には被処理基板に相
当する基板8を載置する第2の電極に相当する基板電極
9があり、基板電極9は電極シリンダ10により、第1図
に実線で示す搬送位置と、一点鎖線で示す処理位置に移
動可能である。この基板電極9は、基板8を上下動させ
るエレベータ11を有し、さらにエレベータ11を貫通し
て、基板電極9と基板8間に、基板8の冷却用の流体を
導く冷却手段としての冷却ガス導入管12が設けられてい
る。On the side facing the target electrode 5, there is a substrate electrode 9 corresponding to a second electrode on which a substrate 8 corresponding to the substrate to be processed is placed. The substrate electrode 9 is indicated by a solid line in FIG. It is possible to move to the transport position shown and the processing position shown by the alternate long and short dash line. This substrate electrode 9 has an elevator 11 that moves the substrate 8 up and down, and further, a cooling gas as a cooling means that penetrates the elevator 11 and introduces a fluid for cooling the substrate 8 between the substrate electrode 9 and the substrate 8. An introduction pipe 12 is provided.
また、基板電極9は第3の磁気装置を構成する基板内側
コイル13を内蔵し、基板電極9が処理位置にある時、基
板電極9の周囲に位置し、第2の電極側磁気装置に相当
する基板外側コイル14ならびに上記ターゲットコイル7
と協調し、カスプ磁界を形成する。In addition, the substrate electrode 9 has a built-in substrate inside coil 13 that constitutes the third magnetic device, and is located around the substrate electrode 9 when the substrate electrode 9 is at the processing position, and corresponds to the second electrode side magnetic device. Outer coil 14 and target coil 7
And cooperate to form a cusp field.
また、第1図で、処理位置にある基板電極9の右方に
は、処理位置にある基板8の表面にDCバイアス電圧を
印加するバイアス機構15が取り付けられている。バイア
ス機構15は基板8に接触する接触子16、接触子16を取り
付けているバイアスボディ17、バイアスボディ17に取り
付けられたローラ18、ローラ18が走行する溝19を有する
ガイド板20、バイアスボディ17を常に右方に引張るスプ
リング21、およびバイアスボディ17を左斜め下に押すバ
イアスシリンダ22より成る。Further, in FIG. 1, a bias mechanism 15 for applying a DC bias voltage to the surface of the substrate 8 at the processing position is attached to the right of the substrate electrode 9 at the processing position. The bias mechanism 15 includes a contactor 16 that contacts the substrate 8, a bias body 17 to which the contactor 16 is attached, a roller 18 attached to the bias body 17, a guide plate 20 having a groove 19 in which the roller 18 runs, and a bias body 17. Is composed of a spring 21 that always pulls to the right and a bias cylinder 22 that pushes the bias body 17 diagonally downward to the left.
基板8は真空容器1の側壁に設けられたゲートバルブ2
3,24より搬入、搬出されるが、真空室内での移動は、
搬送手段29,30により行なう。この搬送手段の代表的な
構成としては、例えばプーリ301 とベルト302 とから構
成され、プーリ301 の軸はモーター等の回転駆動手段
(図示せず)に接続して回転し、これによりベルト上に
載置された被処理基板が搬送される機構となっている。The substrate 8 is a gate valve 2 provided on the side wall of the vacuum container 1.
It is carried in and out from 3, 24, but movement in the vacuum chamber is
It is carried out by the transport means 29, 30. A typical structure of this conveying means is, for example, a pulley 301 and a belt 302, and the shaft of the pulley 301 is connected to a rotation driving means (not shown) such as a motor to rotate, thereby causing the belt to move on the belt. It is a mechanism for transporting the placed substrate to be processed.
以上の構成の本実施例は以下のように動作する。The present embodiment having the above configuration operates as follows.
真空容器1のゲートバルブ23より導入された基板8は、
上記搬送手段29により基板電極9の中心上まで搬送され
る。次にエレベータ11が上昇し、基板8を搬送手段29か
らエレベータ11にのせかえた後、搬送手段29を退避さ
せ、エレベータ11を下降させ、基板8を基板電極9上に
載置する。The substrate 8 introduced from the gate valve 23 of the vacuum container 1 is
The transfer means 29 transfers the substrate electrode 9 to the center thereof. Next, the elevator 11 moves up, and after the substrate 8 is transferred from the carrier means 29 to the elevator 11, the carrier means 29 is retracted, the elevator 11 is lowered, and the substrate 8 is placed on the substrate electrode 9.
次に電極シリンダ10を動作させ、基板電極9を図中に一
点鎖線で示した処理位置に上昇させる。次いでゲートバ
ルブ23を閉じた後、真空排気手段4による排気速度とガ
ス導入管3より導入するガス量とを調節し、真空容器内
を所定の圧力、典型的には に保つ。次にターゲットコイル7と基板内側コイル13は
同方向、基板外側コイル14は前記2つのコイルとは逆方
向の磁界を発生させるよう励磁し、第1図に示すような
磁力線25,26を発生させる。すなわち、ターゲットコイ
ル7と基板外側コイル14は、互いに相反する磁極となる
ように、いわゆるカプス磁界となるように励磁する。こ
こで、基板内側コイル13は、基板外側コイル14と反対の
磁極となるよう励磁する。これにより、ターゲットコイ
ル7と基板外側コイル14により構成されたカプル磁界の
基板8の中央部を通る点カプスが、基板内側コイル13の
磁場強度により広がり、所定の値とすることにより基板
8の外径より大きくなる。これにより、磁力線は第1図
に示すような磁力線25、26となる。この作用により、磁
力線が基板8の中央部を横切らないため、磁力線に沿っ
てサイクロトロン運動しながら移動する電子が基板8に
入射することがなく、基板温度の局所的上昇や膜への電
子のダメージが防止できる。Next, the electrode cylinder 10 is operated to raise the substrate electrode 9 to the processing position shown by the chain line in the figure. Next, after closing the gate valve 23, the evacuation speed by the vacuum evacuation means 4 and the amount of gas introduced through the gas introduction pipe 3 are adjusted, and the inside of the vacuum container is kept at a predetermined pressure, typically Keep on. Next, the target coil 7 and the substrate inner coil 13 are excited so as to generate a magnetic field in the same direction, and the substrate outer coil 14 is excited so as to generate a magnetic field in the opposite direction to the two coils, thereby generating magnetic force lines 25 and 26 as shown in FIG. . That is, the target coil 7 and the substrate outer coil 14 are excited so as to have mutually opposite magnetic poles, that is, a so-called Kapus magnetic field. Here, the board inner coil 13 is excited so as to have a magnetic pole opposite to that of the board outer coil 14. As a result, the point cup formed by the target coil 7 and the substrate outer coil 14 and passing through the central portion of the substrate 8 of the coupled magnetic field spreads due to the magnetic field strength of the substrate inner coil 13 and becomes a predetermined value. It is larger than the diameter. As a result, the magnetic force lines become magnetic force lines 25 and 26 as shown in FIG. Due to this action, the magnetic force lines do not cross the central portion of the substrate 8, so that electrons that move along the magnetic force lines while performing cyclotron movement do not enter the substrate 8, and the local rise in substrate temperature and electron damage to the film occur. Can be prevented.
次にターゲット電極5にスパッタ電力を印加し、ターゲ
ット電極5と基板電極9との間にプラズマ28を発生さ
せ、例えば導体金属で構成されたターゲット6の表面を
スパッタし、ターゲット材料を基板8上に到達させる。
基板8上に所定の厚さの薄膜を形成した後、バイアスシ
リンダ22を動作させ、ガイド板20の溝19に沿わせてロー
ラ18を移動させ、ローラ18を取り付けたバイアスボディ
17を第1図の左斜め下に移動させ、接触子16を基板8に
接触させ、図示しないバイアス電源からバイアスボディ
17、接触子16を経由して、基板8の表面にDCのバイア
ス電圧を印加することによりバイアススパッタを行な
う。Next, sputtering power is applied to the target electrode 5 to generate plasma 28 between the target electrode 5 and the substrate electrode 9, and the surface of the target 6 made of, for example, a conductive metal is sputtered to deposit the target material on the substrate 8. To reach.
After forming a thin film having a predetermined thickness on the substrate 8, the bias cylinder 22 is operated to move the roller 18 along the groove 19 of the guide plate 20, and the bias body having the roller 18 attached thereto.
17 is moved diagonally downward to the left in FIG. 1 to bring the contactor 16 into contact with the substrate 8 so that the bias power source (not shown) is connected to the bias body.
Bias sputtering is performed by applying a DC bias voltage to the surface of the substrate 8 via the contactor 16.
なお、基板8の表面に高周波のセルフバイアス電圧を誘
起させる場合には、基板電極9の基板8の載置面に高周
波電力を印加すればよく、バイアス機構15は不要であ
る。When inducing a high-frequency self-bias voltage on the surface of the substrate 8, high-frequency power may be applied to the substrate electrode 9 mounting surface of the substrate 8, and the bias mechanism 15 is not necessary.
ターゲット6上の磁力線25はそれとは逆向きの磁力線を
発生する基板8側の磁気装置14によりターゲット6の表
面上に広く押しつけられるため、ターゲット6の広い位
置でスパッタが生じ、成膜速度とターゲットの利用率が
ともに向上する。また、基板側の磁気装置14によって作
られる磁力線26が、基板8の中央部を横切らないよう、
基板8の周辺に導かれていることにより、基板8にはプ
ラズマ28中のイオンが高密度かつ均一に入射し、基板8
にたい積した薄膜材料の表面でのマイグレーションを均
一に促進する。なお、バイアススパッタ時には100 〜20
0 Wの電力が入射するため基板8は高温になる。これを
避けるため必要に応じて、冷却ガス導入管12より基板8
と基板電極9との間に冷却用ガスを導入することによ
り、基板冷却を行なうことができる。The magnetic field lines 25 on the target 6 are widely pressed onto the surface of the target 6 by the magnetic device 14 on the substrate 8 side, which generates magnetic field lines in the opposite direction. The utilization rate of will both improve. In addition, the magnetic field lines 26 created by the magnetic device 14 on the substrate side should not cross the central portion of the substrate 8.
By being guided to the periphery of the substrate 8, the ions in the plasma 28 are incident on the substrate 8 at a high density and evenly.
Uniformly promotes migration on the surface of the thin film material deposited. During bias sputtering, 100 to 20
Since the electric power of 0 W is incident, the temperature of the substrate 8 becomes high. In order to avoid this, if necessary, the substrate 8 can be connected through the cooling gas introduction pipe 12.
By introducing a cooling gas between the substrate electrode 9 and the substrate electrode 9, the substrate can be cooled.
また、本実施例のターゲットコイル7、基板内側コイル
13、基板外側コイル14はいずれも電磁石コイルの場合を
示したが、これと等価が磁界が得られる永久磁石、もし
くは超電導電磁石でも同様の効果が得られる。Further, the target coil 7 of this embodiment, the coil inside the substrate
13 and the outer coil 14 are shown as electromagnet coils, the same effect can be obtained with a permanent magnet or a superconducting electromagnet, which is equivalent to the magnetic field.
実施例 2 次に本発明装置をスパッタエッチング装置に適用した場
合の第2の実施例を同じく第1図により説明する。Second Embodiment Next, a second embodiment in which the apparatus of the present invention is applied to a sputter etching apparatus will be described with reference to FIG.
前記実施例1と異なり、スパッタエッチング装置の場合
は、6が第1の電極に相当する対向電極を示す。対向電
極6はスパッタエッチ処理中は通常アースあるいはフロ
ーティング電位に保たれる。プラズマを発生させる高周
波電力は第2の電極に相当する基板電極9に印加され、
前記実施例1と同様のプラズマ28を発生させる。スパッ
タエッチングの場合にはバイアス機構15は用いない。そ
の他の構成は前記実施例1と同じである。Unlike the first embodiment, in the case of the sputter etching apparatus, 6 indicates a counter electrode corresponding to the first electrode. The counter electrode 6 is normally kept at ground or floating potential during the sputter etching process. High frequency power for generating plasma is applied to the substrate electrode 9 corresponding to the second electrode,
The same plasma 28 as in the first embodiment is generated. In the case of sputter etching, the bias mechanism 15 is not used. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
スパッタエッチング処理は所望の被処理基板8を載置し
た基板電極9を処理位置に移動させた後、基板電極9に
高周波電力(図示せず)を印加し、高密度のプラズマ28
を発生させる。この時基板電極9の表面にはセルフバイ
アス電圧が誘起され、高密度のプラズマ28中のイオンが
均一、高密度に基板に入射し、高速、均一のスパッタエ
ッチング処理を行なう。この時も必要に応じて冷却ガス
導入管12より基板8と基板電極9との間に冷却用ガスを
導入することにより、基板冷却を行なうことができる。In the sputter etching process, after moving the substrate electrode 9 on which a desired substrate 8 is to be processed to a processing position, high frequency power (not shown) is applied to the substrate electrode 9 to generate a high density plasma 28.
Generate. At this time, a self-bias voltage is induced on the surface of the substrate electrode 9, ions in the high-density plasma 28 are uniformly and highly incident on the substrate, and high-speed and uniform sputter etching processing is performed. Also at this time, the substrate can be cooled by introducing a cooling gas between the substrate 8 and the substrate electrode 9 through the cooling gas introduction pipe 12 as required.
実施例 3 この実施例は、実施例1と同様に薄膜を形成するスパッ
タ装置に関するものであるが、プラズマ処理時の被処理
基板の姿勢が実施例1とは90゜傾いている点が大きく異
なり、実施例1を水平型と称するなら本実施例は垂直型
(あるいは縦型)と称するものである。Example 3 This example relates to a sputtering apparatus for forming a thin film as in Example 1, but differs greatly from Example 1 in that the attitude of the substrate to be processed during plasma processing is inclined by 90 °. If the first embodiment is called a horizontal type, this embodiment is called a vertical type (or a vertical type).
以下、第2図を用いて本実施例を説明する。This embodiment will be described below with reference to FIG.
まずは前記第1図の実施例1と異なる点を述べると, 第2の電極に相当する基板電極9はアーム31を介して回
転軸32に取り付けられ、第2図の実線で示す処理位置と
一点鎖線で示す搬送位置との間を回転移動する。基板8
は図示しない支持手段により、基板電極9に保持されて
いる。エレベータ11はスプリング33により、常時は第2
図実線で示す図の左方に押されている。一点鎖線で示す
搬送位置にある時に、エレベータシリンダ34により、エ
レベータ11を押すことにより被処理基板8を図示しない
搬送機構から基板電極9にのせかえられる。基板冷却用
のガス導入管12は回転軸32からアーム31を介して基板8
と基板電極9との間に導入される。First, the difference from the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. The substrate electrode 9 corresponding to the second electrode is attached to the rotary shaft 32 through the arm 31, and has a processing position indicated by the solid line in FIG. It is rotationally moved between the transport position shown by the chain line. Board 8
Are held on the substrate electrode 9 by a supporting means (not shown). The elevator 11 uses the spring 33 to keep the second
It is pushed to the left of the figure shown by the solid line. At the transfer position indicated by the alternate long and short dash line, the elevator cylinder 34 pushes the elevator 11 to transfer the substrate 8 to be processed onto the substrate electrode 9 from a transfer mechanism (not shown). The gas inlet pipe 12 for cooling the substrate is connected to the substrate 8 from the rotary shaft 32 via the arm 31.
And the substrate electrode 9.
なお、被処理基板8を搬送する搬送手段(第1図の場
合、29,30)については上述のとおり図面を省略したが
原理的には第1図のものと同様で、第2図の紙面に鉛直
方向に配置されており、同図では搬入用のゲートバルブ
23のみを示している。The transfer means (29, 30 in FIG. 1) for transferring the substrate 8 is omitted as described above, but in principle it is the same as that in FIG. The gate valve for loading is shown in the figure.
Only 23 is shown.
本実施例は次のように動作する。The present embodiment operates as follows.
真空容器1の側壁に設けられたゲートバルブ23を通し
て、紙面鉛直下方から導入された基板8は図示しない搬
入機構により搬送位置にある基板電極9の中心上まで搬
送される。エレベータシリンダ34を動作させ、エレベー
タ11を上昇させ基板8をエレベータ11にのせかえ、基板
電極9上に載置した後、図示しない支持手段により基板
電極9上に支持する。次に回転軸32を動作させ基板電極
9を処理位置まで回転移動する。以降の動作は前記実施
例1と同じである。Through the gate valve 23 provided on the side wall of the vacuum container 1, the substrate 8 introduced from below in the vertical direction of the paper is carried to the center of the substrate electrode 9 at the carrying position by a carry-in mechanism (not shown). The elevator cylinder 34 is operated, the elevator 11 is raised, the substrate 8 is placed on the elevator 11, and after the substrate 8 is placed on the substrate electrode 9, it is supported on the substrate electrode 9 by a supporting means (not shown). Next, the rotary shaft 32 is operated to rotate the substrate electrode 9 to the processing position. Subsequent operations are the same as those in the first embodiment.
実施例 4 上記第2図の装置を用いて、実施例2と同様の構成にて
スパッタエッチング装置を準備し、前記実施例3と同様
の動作を行なった。Example 4 A sputter etching apparatus having the same configuration as that of Example 2 was prepared using the apparatus shown in FIG. 2, and the same operation as that of Example 3 was performed.
本発明のプラズマ処理装置を成膜のためのスパッタ装置
として構成した場合には、ターゲット上の広い範囲にプ
ラズマを発生できるため、成膜速度とターゲットの利用
率が向上するとともに、被処理基板側の磁気装置によっ
て作られる磁力線が基板の中央部を横切らないよう、基
板周辺に導かれているため、プラズマ中のイオンが高密
度かつ均一に基板に入射し、基板にたい積した薄膜材料
の表面でのマイグレーションを基板内均一に促進でき
る。When the plasma processing apparatus of the present invention is configured as a sputtering apparatus for film formation, since plasma can be generated in a wide range on the target, the film formation rate and the target utilization rate are improved, and the substrate to be processed side is improved. Since the magnetic field lines created by the magnetic device are guided to the periphery of the substrate so that they do not cross the central part of the substrate, the ions in the plasma enter the substrate with high density and evenly, and on the surface of the thin film material deposited on the substrate. Migration can be uniformly promoted within the substrate.
これにより、高速でつき回り性の高いバイアススパッタ
装置が得られる。さらに、本発明装置をスパッタエッチ
ング装置として構成した場合にも高密度のイオンを均一
に基板に入射させることにより、高速で均一に処理でき
るスパッタエッチング装置が得られる。As a result, a high-speed bias sputtering apparatus with high throwing power can be obtained. Further, even when the apparatus of the present invention is configured as a sputter etching apparatus, a sputter etching apparatus capable of uniformly processing at high speed can be obtained by uniformly injecting high-density ions into the substrate.
そして本発明においては、上記のとおり、いずれの装置
においても、第2の電極となる基板電極を被処理基板の
搬送位置と処理位置との間で移動させることと被処理基
板の搬送手段とを連動させることにより、基板の連続処
理を可能とし、量産化を促進するものであり工業的意義
は非常に大きい。In the present invention, as described above, in any of the devices, the substrate electrode serving as the second electrode is moved between the transfer position of the substrate to be processed and the processing position, and the transfer means of the substrate to be processed is provided. The interlocking enables continuous processing of substrates and promotes mass production, which is of great industrial significance.
第1図は、本発明の一実施例を示すプラズマ処理装置の
要部縦断面図、第2図は同じく本発明の異なる実施例を
示すプラズマ処理の要部縦断面図である。 図において、 1……真空容器、2……ガスバルブ 3……ガス導入管、4……真空排気手段 5……ターゲット電極、6……ターゲット 7……ターゲットコイル、8……基板 9……基板電極、10……電極シリンダ 11……エレベータ、12……冷却ガス導入管 13……基板内側コイル、14……基板外側コイル 15……バイアス機構、16……接触子 17……バイアスボディ、18……ローラ 19……溝、20……ガイド板 21……スプリング、22……バイアスシリンダ 23,24……ゲートバルブ、25,26……磁力線 28……プラズマ、29,30……搬送手段 301 ……プーリ、302 ……ベルト 31……アーム、32……回転軸 33……スプリング、34……エレベータシリンダFIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a plasma processing apparatus showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical sectional view of a main part of a plasma processing showing another embodiment of the present invention. In the figure, 1 ... vacuum container, 2 ... gas valve 3 ... gas inlet pipe, 4 ... vacuum exhaust means 5 ... target electrode, 6 ... target 7 ... target coil, 8 ... substrate 9 ... substrate Electrode, 10 ... Electrode cylinder 11 ... Elevator, 12 ... Cooling gas introduction pipe 13 ... Substrate inside coil, 14 ... Substrate outside coil 15 ... Bias mechanism, 16 ... Contactor 17 ... Bias body, 18 ...... Roller 19 …… Groove, 20 …… Guide plate 21 …… Spring, 22 …… Bias cylinder 23,24 …… Gate valve, 25,26 …… Magnetic field 28 …… Plasma, 29,30 …… Conveying means 301 ...... Pulley, 302 …… Belt 31 …… Arm, 32 …… Rotary shaft 33 …… Spring, 34 …… Elevator cylinder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀内 光明 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所コンピュータ事業部デバイス開発セ ンタ内 (56)参考文献 特開 昭62−70569(JP,A) 特開 昭56−166374(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Mitsuaki Horiuchi 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Computer Division, Device Development Center (56) References JP-A-62-70569 (JP, A) Kaisho 56-166374 (JP, A)
Claims (6)
対向する第1の電極と、前記被処理基板を載置する第2
の電極と、前記第1及び第2の電極間に磁界を発生させ
る前記第1の電極側磁気装置と前記第2の電極側磁気装
置とが協調して前記第1及び第2の電極間にカスプ磁界
を形成するプラズマ処理装置において、前記第2の電極
側磁気装置により作られる磁力線が、前記被処理基板の
少なくとも中央部を横切らないように前記第2の電極側
磁気装置とは逆向きの磁力線を発生させる第3の磁気装
置を第2の電極側磁気装置の内側に配設すると共に前記
被処理基板を前記第2の電極に載置する搬送位置と前記
被処理基板にプラズマ処理を施す処理位置との間に前記
第2の電極を移動させる移動手段と前記搬送位置に前記
被処理基板を搬送する搬送手段とを具備して成り、連続
的なプラズマ処理を可能としたことを特徴とするプラズ
マ処理装置。1. A first electrode facing a processing surface of a substrate to be processed at a predetermined distance, and a second electrode on which the substrate to be processed is placed.
Between the first electrode and the second electrode, and the first electrode-side magnetic device and the second electrode-side magnetic device that generate a magnetic field between the first and second electrodes cooperate with each other. In a plasma processing apparatus that forms a cusp magnetic field, a magnetic field line generated by the second electrode-side magnetic device is opposite to the second electrode-side magnetic device so as not to cross at least the central portion of the substrate to be processed. A third magnetic device for generating lines of magnetic force is disposed inside the second electrode-side magnetic device, and a transfer position at which the substrate to be processed is placed on the second electrode and the substrate to be processed are subjected to plasma treatment. It comprises a moving means for moving the second electrode to and from a processing position and a transfer means for transferring the substrate to be processed to the transfer position, which enables continuous plasma processing. Plasma processing apparatus.
定の負のバイアス電圧を発生させるバイアス電圧印加手
段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のプラズマ処理装置。2. The plasma processing according to claim 1, wherein bias voltage applying means for generating a predetermined negative bias voltage is provided on the surface of the substrate to be processed on the second electrode. apparatus.
前記被処理基板と前記第2の電極との間に被処理基板冷
却用流体を導く冷却手段を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項もしくは第2項記載のプラズマ処理装
置。3. The second electrode penetrates through the inside thereof,
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising cooling means for introducing a fluid for cooling the substrate to be processed between the substrate to be processed and the second electrode.
とを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項もしくは
第3項記載のプラズマ処理装置。4. A plasma processing apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein high frequency power is applied to the second electrode.
るターゲットを載置し、前記ターゲットをスパッタリン
グすることにより前記被処理基板上に前記所望の成膜材
料からなる薄膜を形成するようにしたことを特徴とする
特許請求の範囲第1項、第2項、第3項もしくは第4項
記載のプラズマ処理装置。5. A target made of a desired film forming material is placed on the first electrode, and the target is sputtered to form a thin film made of the desired film forming material on the substrate to be processed. The plasma processing apparatus according to claim 1, 2, 3, or 4 characterized in that.
空容器外部に設けられた上、下に移動可能な電極シリン
ダから成り、しかも、前記第2の電極には被処理基板を
上下動させるエレベータ機構が設けられていることを特
徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4
項もしくは第5項記載のプラズマ処理装置。6. A moving means for moving the second electrode comprises an electrode cylinder which is provided outside the vacuum container and is movable up and down. Further, a substrate to be processed is moved up and down on the second electrode. An elevator mechanism is provided to allow the operation to be performed. Claims 1, 2, 3, 4
Item 5. The plasma processing apparatus according to item 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62240635A JPH0660394B2 (en) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | Plasma processing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62240635A JPH0660394B2 (en) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | Plasma processing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6483658A JPS6483658A (en) | 1989-03-29 |
JPH0660394B2 true JPH0660394B2 (en) | 1994-08-10 |
Family
ID=17062430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62240635A Expired - Lifetime JPH0660394B2 (en) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | Plasma processing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0660394B2 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56166374A (en) * | 1980-05-23 | 1981-12-21 | Nec Corp | Sputtering device |
JPH0647723B2 (en) * | 1985-09-25 | 1994-06-22 | 株式会社日立製作所 | Sputtering method and apparatus |
-
1987
- 1987-09-28 JP JP62240635A patent/JPH0660394B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6483658A (en) | 1989-03-29 |
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