JPH07142198A - プラズマ源 - Google Patents

プラズマ源

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JPH07142198A
JPH07142198A JP5314157A JP31415793A JPH07142198A JP H07142198 A JPH07142198 A JP H07142198A JP 5314157 A JP5314157 A JP 5314157A JP 31415793 A JP31415793 A JP 31415793A JP H07142198 A JPH07142198 A JP H07142198A
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plasma
plasma chamber
cell
frequency coil
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JP5314157A
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Toshio Negishi
敏夫 根岸
Katsushi Higuchi
克志 樋口
Kenichi Takagi
憲一 高木
Hiroyuki Fukazawa
博之 深沢
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Ulvac Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明の目的は、蒸発源を別個に設ける必要
性がなく、プラズマの密度および安定性が高く、広くて
安定した動作圧力の確保ができ、しかも、電力に対する
効率がよく、ドーピング効率が向上し、高融点金属のド
ーピングが可能になるプラズマ源を提供することであ
る。 【構成】この発明のプラズマ源は、筒状のケーシング
と、このケーシングの先端部の内側にこの内側と間隔を
置くように取り付けられた内部がプラズマ室になった有
底形状のプラズマセルと、このプラズマセルの外周に巻
回された高周波コイルと、プラズマセルの底部背後に配
置され、高周波コイルの軸線と平行な磁場を形成する永
久磁石と、プラズマセルのプラズマ室側の底部に取り付
けたスパツタターゲットとを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は高真空中に設けられた
基板の表面に薄膜を形成したり、あるいは金属をドーピ
ングしたりするときに使用されるプラズマ源に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来のプラズマ源は図2に示されてお
り、同図において、筒状のケーシング1の内側には、内
部がプラズマ室2aになった筒状のプラズマセル2がこ
のケーシング1の内側と間隔を置くように取り付けら
れ、また、ケーシング1の先端部には中央部にアパーチ
ャ3aをもつグリッド3がケーシング1の開口部を覆う
ように取り付けられている。ケーシング1の内側とプラ
ズマセル2との間には、高周波電源(図示せず)に接続
された高周波コイル4がプラズマセル2の外周を囲むよ
うに配置されている。
【0003】なお、図中、5はプラズマセル2のプラズ
マ室2aにガスを導入するガス導入口、6はフランジで
ある。
【0004】このようなプラズマ源において、真空容器
内を10-4〜10-5Torr程度にする一方で、プラズ
マセル2のプラズマ室2aを10-2〜10-3Torr程
度にするようにガス導入口5よりガスを導入しながら、
高周波コイル4より高周波をプラズマセル2を通じてプ
ラズマ室2aに導入すると、プラズマ室2aに放電が起
こり、プラズマが生成される。このプラズマ室2aに生
成されたプラズマ中のラジカルはグリッド3のアパーチ
ャ3aよりプラズマ室2a外に噴出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマ源は、
上記のようにプラズマ室2aに生成されたプラズマ中の
ラジカルがグリッド3のアパーチャ3aよりプラズマ室
2a外に噴出するだけであったから、高真空中に設けら
れた基板の表面に薄膜を形成したり、あるいは金属をド
ーピングしたりするときには、蒸発源を別個に設けなけ
ればならない問題があった。また、プラズマの発生機構
の原因より、プラズマの密度および安定性が低くて、動
作圧力も限られ、しかも、電力に対する効率が悪いた
め、ドーピング効率が低くなり、特に、高融点金属のド
ーピングが出来なくなる等の問題があった。
【0006】この発明の目的は、従来の上記問題を解決
して、蒸発源を別個に設ける必要性なく、プラズマの密
度および安定性が高く、広くて安定した動作圧力の確保
ができ、しかも、電力に対する効率がよく、ドーピング
効率が向上し、高融点金属のドーピングが可能になるプ
ラズマ源を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のプラズマ源は、筒状のケーシングと、こ
のケーシングの先端部の内側にこの内側と間隔を置くよ
うに取り付けられた内部がプラズマ室になった有底形状
のプラズマセルと、このプラズマセルの外周に巻回され
た高周波コイルと、プラズマセルの底部背後に配置さ
れ、高周波コイルの軸線と平行な磁場を形成する永久磁
石と、プラズマセルのプラズマ室側の底部に取り付けた
スパッタターゲットとを備えたものである。
【0008】
【作用】この発明においては、プラズマセルの外周に高
周波コイルを巻回するとともに、プラズマセルの底部背
後に高周波コイルの軸線と平行な磁場を形成する永久磁
石を配置しているので、プラズマ室にヘリコン波が発生
するようになり、このヘリコン波のエネルギーがランダ
ウ減衰によりプラズマ中の電子に効率よく伝わるように
なる。そのため、プラズマ室に生成されるプラズマの密
度が高く、安定性が向上し、広くて安定した動作圧力の
確保ができ、しかも、電力に対する効率がよくなる。こ
のようなプラズマ中のラジカルは、グリッドのアパーチ
ャ、引き出し電極のアパーチャおよびアース電極のアパ
ーチャよりプラズマ室外に噴出されるようになる。ま
た、プラズマセルのプラズマ室側の底部にスパッタター
ゲットを取り付けているので、プラズマ室に生成された
プラズマ中のイオンはスパッタターゲットをスパッタす
るようになる。そのため、スパッタ粒子は、プラズマ中
のラジカルと同様に、グリッドのアパーチャ、引き出し
電極のアパーチャおよびアース電極のアパーチャよりプ
ラズマ室外に噴出され、プラズマ室外の高真空中に設け
られた基板の表面に薄膜を形成したり、あるいは金属を
ドーピングしたりするようになる。したがって、ドーピ
ングに際しては、ドーピング効率が向上し、高融点金属
のドーピングが可能になる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。この発明の実施例のプラズマ源は図
1に示されており、同図において、筒状のケーシング2
1の先端部の内側にはこの内側と間隔を置くように内部
がプラズマ室22aになった耐熱性および絶縁性を有す
る有底形状のプラズマセル22が取り付けられている。
プラズマセル22の開口部にはこれを覆うように中央部
にアパーチャ23aをもつグリッド23が取り付けられ
ている。グリッド23の前面には絶縁物24を介して中
央部にアパーチャ25aをもつ引き出し電極25が取り
付けられ、更に、その引き出し電極25の前面には絶縁
物26を介して中央部にアパーチャ27aをもつアース
電極27が取り付けられており、各アパーチャ23a、
25a、27aはケーシング21の軸線上に一列になっ
ている。プラズマセル22の外周には、高周波電源28
に接続された高周波コイル29が巻回されている。プラ
ズマセル22の底部背後には高周波コイル29の軸線と
平行な磁場を形成するように永久磁石30が高周波コイ
ル29の軸線と一致するケーシング21の軸線上に配置
されている。プラズマセル22のプラズマ室22a側の
底部にはスパッタターゲット35が取り付けられてい
る。
【0010】なお、図中、31はプラズマセル22のプ
ラズマ室22aにガスを導入するガス導入口、32はガ
ス導入口に連通するガス導入管、33は永久磁石30を
支持する磁石ホルダー、34は真空容器、36は基板で
ある。
【0011】このような実施例においては、プラズマセ
ル22の外周に高周波コイル29を巻回するとともに、
プラズマセル22の底部背後に高周波コイル29の軸線
と平行な磁場を形成する永久磁石30を配置しているの
で、プラズマ室22aにヘリコン波が発生するようにな
り、このヘリコン波のエネルギーがランダウ減衰により
プラズマ中の電子に効率よく伝わるようになる。そのた
め、プラズマ室22aに生成されるプラズマの密度が高
くなる。
【0012】また、プラズマセル22の開口部にはこれ
を覆うように中央部にアパーチャ23aをもつグリッド
23が取り付けられているので、真空容器34内が10
-5Torr以下の高真空であっても、プラズマ室22a
に放電を起こし、プラズマの安定性が向上し、広くて安
定した動作圧力の確保ができ、しかも、電力に対する効
率がよくなる。
【0013】更に、グリッド23の前面には絶縁物24
を介して中央部にアパーチャ25aをもつ引き出し電極
25が取り付けられ、その引き出し電極25の前面には
絶縁物26を介して中央部にアパーチャ27aをもつア
ース電極27が取り付けられており、各アパーチャ23
a、25a、27aはケーシング21の軸線上に一列に
なっているので、プラズマ中のラジカルは、各アパーチ
ャ23a、25a、27aよりプラズマ室22a外に噴
出されるようになる。
【0014】また、プラズマセル22のプラズマ室22
a側の底部にスパッタターゲット35を取り付けている
ので、プラズマ室22aに生成されたプラズマ中のイオ
ンはスパッタターゲット35をスパッタするようにな
る。そのため、スパッタ粒子は、プラズマ中のラジカル
と同様に、各アパーチャ23a、25a、27aよりプ
ラズマ室22a外に噴出され、プラズマ室22a外の高
真空中に設けられた基板36の表面に薄膜を形成した
り、あるいは金属をドーピングしたりするようになる。
したがって、ドーピングに際しては、ドーピング効率が
向上し、高融点金属のドーピングが可能になる。
【0015】
【発明の効果】この発明は、プラズマセルの外周に高周
波コイルを巻回するとともに、プラズマセルの底部背後
に高周波コイルの軸線と平行な磁場を形成する永久磁石
を配置しているので、プラズマ室にヘリコン波が発生す
るようになり、このヘリコン波のエネルギーがランダウ
減衰によりプラズマ中の電子に効率よく伝わるようにな
る。そのため、プラズマ室に生成されるプラズマの密度
が高く、安定性が向上し、広くて安定した動作圧力の確
保ができ、しかも、電力に対する効率がよくなる。この
ようなプラズマ中のラジカルは、グリッドのアパーチ
ャ、引き出し電極のアパーチャおよびアース電極のアパ
ーチャよりプラズマ室外に噴出されるようになる。ま
た、プラズマセルのプラズマ室側の底部にスパッタター
ゲットを取り付けているので、プラズマ室に生成された
プラズマ中のイオンはスパッタターゲットをスパッタす
るようになる。そのため、スパッタ粒子は、プラズマ中
のラジカルと同様に、グリッドのアパーチャ、引き出し
電極のアパーチャおよびアース電極のアパーチャよりプ
ラズマ室外に噴出され、プラズマ室外の高真空中に設け
られた基板の表面に薄膜を形成したり、あるいは金属を
ドーピングしたりするようになる。したがって、ドーピ
ングに際しては、ドーピング効率が向上し、高融点金属
のドーピングが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の説明図
【図2】従来のプラズマ源の説明図
【符号の説明】
21・・・・・・・ケーシング 22・・・・・・・プラズマセル 22a・・・・・・プラズマ室 23・・・・・・・グリッド 23a・・・・・・アパーチャ 24・・・・・・・絶縁物 25・・・・・・・引き出し電極 25a・・・・・・アパーチャ 26・・・・・・・絶縁物 27・・・・・・・アース電極 27a・・・・・・アパーチャ 28・・・・・・・高周波電源 29・・・・・・・高周波コイル 30・・・・・・・永久磁石 31・・・・・・・ガス導入口 32・・・・・・・ガス導入管 33・・・・・・・磁石ホルダ 34・・・・・・・真空容器 35・・・・・・・スパッタターゲット 36・・・・・・・基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01J 37/08 37/317 Z 9172−5E H01L 21/265 (72)発明者 深沢 博之 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空技 術株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】筒状のケーシングと、このケーシングの先
    端部の内側にこの内側と間隔を置くように取り付けられ
    た内部がプラズマ室になった有底形状のプラズマセル
    と、このプラズマセルの外周に巻回された高周波コイル
    と、プラズマセルの底部背後に配置され、高周波コイル
    の軸線と平行な磁場を形成する永久磁石と、プラズマセ
    ルのプラズマ室側の底部に取り付けたスパッタターゲッ
    トとを備えたプラズマ源。
JP5314157A 1993-11-19 1993-11-19 プラズマ源 Expired - Lifetime JP2920054B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004108591A3 (en) * 2003-06-05 2005-08-18 Lockheed Corp System, method, and apparatus for continuous synthesis of single-walled carbon nanotubes
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