JPH08232060A - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置Info
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- JPH08232060A JPH08232060A JP7338478A JP33847895A JPH08232060A JP H08232060 A JPH08232060 A JP H08232060A JP 7338478 A JP7338478 A JP 7338478A JP 33847895 A JP33847895 A JP 33847895A JP H08232060 A JPH08232060 A JP H08232060A
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- plasma
- plasma processing
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板の表面に形成する被膜の厚さの分布を均
一にできるプラズマ処理方法を提供すること。 【解決手段】 主ハース３０の近傍に、主ハースの中心
軸に対して同心的に永久磁石３５とハースコイル３６を
配置する。このハースコイルに供給する電流を変化させ
ることにより、物質の溶解能力を調整したり、また、蒸
発物質の蒸発粒子の飛行分布を調整する。
一にできるプラズマ処理方法を提供すること。 【解決手段】 主ハース３０の近傍に、主ハースの中心
軸に対して同心的に永久磁石３５とハースコイル３６を
配置する。このハースコイルに供給する電流を変化させ
ることにより、物質の溶解能力を調整したり、また、蒸
発物質の蒸発粒子の飛行分布を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理方法
及びプラズマ処理装置に関し、特に基板の表面に金属膜
や合金膜を形成したり、また、ハース上の物質を溶解す
るのに適したプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に
関する。
及びプラズマ処理装置に関し、特に基板の表面に金属膜
や合金膜を形成したり、また、ハース上の物質を溶解す
るのに適したプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のプラズマ処理装置は、プラズマ
ビームを発生するための圧力勾配型又はＨＣＤプラズマ
源のようなビーム発生源と、真空容器内に配置されプラ
ズマビームの入射面を持つハースとを含む。ハースは陽
極として作用する。ビーム発生源で発生されたプラズマ
ビームはハースの入射面に導かれる。
ビームを発生するための圧力勾配型又はＨＣＤプラズマ
源のようなビーム発生源と、真空容器内に配置されプラ
ズマビームの入射面を持つハースとを含む。ハースは陽
極として作用する。ビーム発生源で発生されたプラズマ
ビームはハースの入射面に導かれる。
【０００３】前記したプラズマ処理装置でハースと対向
して配置された基板に蒸着物質を付着させる場合、この
ハース上には蒸着物質が置かれる。蒸着物質はプラズマ
ビームにより蒸発・イオン化し、その結果、蒸発粒子が
発生する。この蒸発粒子はハースと対向して配置された
基板に向けて飛行し、基板の表面に付着し、その結果、
基板の表面には蒸着物質の被膜が形成される。
して配置された基板に蒸着物質を付着させる場合、この
ハース上には蒸着物質が置かれる。蒸着物質はプラズマ
ビームにより蒸発・イオン化し、その結果、蒸発粒子が
発生する。この蒸発粒子はハースと対向して配置された
基板に向けて飛行し、基板の表面に付着し、その結果、
基板の表面には蒸着物質の被膜が形成される。
【０００４】ところで、基板の表面に形成される被膜は
被膜厚の分布が均一であることが望ましい。被膜厚の分
布を均一にするための技術として、次のような方法が知
られている。第１の方法では、ハースと基板との間の距
離を長くとる。第２の方法では、被膜形成中の基板を回
転させたり、移動等の運動を行わせる。この第２の方法
では、ハースと基板との間に膜厚補正板（マスク板）を
設けて、基板への蒸着物質の付着量を調整している。前
記膜厚補正板には開口部が形成されており、この開口部
はハース真上の位置に対してその周辺部分が大きく開口
している。したがって、ハース真上よりその周辺の方へ
蒸着物質が多く飛ぶことになる。
被膜厚の分布が均一であることが望ましい。被膜厚の分
布を均一にするための技術として、次のような方法が知
られている。第１の方法では、ハースと基板との間の距
離を長くとる。第２の方法では、被膜形成中の基板を回
転させたり、移動等の運動を行わせる。この第２の方法
では、ハースと基板との間に膜厚補正板（マスク板）を
設けて、基板への蒸着物質の付着量を調整している。前
記膜厚補正板には開口部が形成されており、この開口部
はハース真上の位置に対してその周辺部分が大きく開口
している。したがって、ハース真上よりその周辺の方へ
蒸着物質が多く飛ぶことになる。
【０００５】そして、基板の水平移動と膜厚補正板とに
より、基板に蒸着物質を均一に成膜させている。しかし
ながら、第１、第２のいずれの方法でも、被膜厚の分布
を均一にするのは可能であるが、成膜速度が遅くなり、
しかも、蒸着物質を有効に利用することができない。こ
れは、蒸着物質が基板の周囲に飛んで行ったり、膜厚補
正板に付着してしまうからである。加えて、第２の方法
では装置が複雑になってしまう。
より、基板に蒸着物質を均一に成膜させている。しかし
ながら、第１、第２のいずれの方法でも、被膜厚の分布
を均一にするのは可能であるが、成膜速度が遅くなり、
しかも、蒸着物質を有効に利用することができない。こ
れは、蒸着物質が基板の周囲に飛んで行ったり、膜厚補
正板に付着してしまうからである。加えて、第２の方法
では装置が複雑になってしまう。
【０００６】一方、前記したプラズマ処理装置では、物
質、例えば、Ｔｉ、ＳＵＳ３０６、Ｍｏ等をハース上に
置いて、プラズマビームにより溶解することも行われて
いる。
質、例えば、Ｔｉ、ＳＵＳ３０６、Ｍｏ等をハース上に
置いて、プラズマビームにより溶解することも行われて
いる。
【０００７】ところで、難溶融性物質を溶解させるため
には、ハースに投入される投入エネルギーが大きいほど
良い。また、様々な物質を溶解させるためには、投入エ
ネルギーの大きさを幅広く調整できることが望ましい。
投入エネルギーを大きくするには、ハース電圧と放電電
流を大きくすれば良い。また、投入エネルギーの大きさ
を調整するには、プラズマ源とハースとの間の電圧を調
整すれば良い。
には、ハースに投入される投入エネルギーが大きいほど
良い。また、様々な物質を溶解させるためには、投入エ
ネルギーの大きさを幅広く調整できることが望ましい。
投入エネルギーを大きくするには、ハース電圧と放電電
流を大きくすれば良い。また、投入エネルギーの大きさ
を調整するには、プラズマ源とハースとの間の電圧を調
整すれば良い。
【０００８】しかしながら、通常、ハース電圧と放電電
流を同時に上昇させることは難しいので、投入エネルギ
ーをある程度までしか大きくできないと共に、投入エネ
ルギーの大きさを調整する幅も狭くなる。
流を同時に上昇させることは難しいので、投入エネルギ
ーをある程度までしか大きくできないと共に、投入エネ
ルギーの大きさを調整する幅も狭くなる。
【０００９】以上の点を理解し易くするために、図９を
参照して、従来のプラズマ処理装置のハースについて説
明する。図９において、このプラズマ処理装置はイオン
プレーティング装置として用いられ、真空容器（図示せ
ず）内に配置されたハース１を含む。ハース１は永久磁
石２を内蔵しており、後述する圧力勾配型プラズマ源か
らのプラズマビームが入射する。ハース１の近傍にはそ
の中心軸に対して同心的に環状磁石３を配置している。
環状磁石３は、ハース１へのプラズマビームの入射方向
を調整するためのものである。このようなイオンプレー
ティング装置は、本発明者により出願された特開平７−
１３８７４３号に開示されている。
参照して、従来のプラズマ処理装置のハースについて説
明する。図９において、このプラズマ処理装置はイオン
プレーティング装置として用いられ、真空容器（図示せ
ず）内に配置されたハース１を含む。ハース１は永久磁
石２を内蔵しており、後述する圧力勾配型プラズマ源か
らのプラズマビームが入射する。ハース１の近傍にはそ
の中心軸に対して同心的に環状磁石３を配置している。
環状磁石３は、ハース１へのプラズマビームの入射方向
を調整するためのものである。このようなイオンプレー
ティング装置は、本発明者により出願された特開平７−
１３８７４３号に開示されている。
【００１０】このイオンプレーティング装置において
は、大電流放電を用いて基板４（基板とは板状のものに
限らずフィルム状のものを含む）へ被膜５を形成する場
合、放電電流が増すにつれて、被膜５の厚さの分布はハ
ース１の上方に対応する部分が薄くなる。これは、ハー
ス１から発生される蒸発粒子の飛行分布は、ハース１の
上方部分が抉られた凹型となることによる。
は、大電流放電を用いて基板４（基板とは板状のものに
限らずフィルム状のものを含む）へ被膜５を形成する場
合、放電電流が増すにつれて、被膜５の厚さの分布はハ
ース１の上方に対応する部分が薄くなる。これは、ハー
ス１から発生される蒸発粒子の飛行分布は、ハース１の
上方部分が抉られた凹型となることによる。
【００１１】一方、環状磁石３を持たない通常のイオン
プレーティング装置においては、図１０に示すように、
被膜５の厚さの分布はハース１の上方に対応する部分が
厚くなる。これは、蒸発粒子の飛行分布が、ハース１の
上方部分が膨れた凸型となることによる。このような現
象は、磁場のプロポーション、蒸発粒子の空間的な過剰
密度による衝突、過度のイオン化に伴う飛行分布のズ
レ、あるいはハース１の直上での電流密度の不均一分布
等、種々の原因が考えられる。
プレーティング装置においては、図１０に示すように、
被膜５の厚さの分布はハース１の上方に対応する部分が
厚くなる。これは、蒸発粒子の飛行分布が、ハース１の
上方部分が膨れた凸型となることによる。このような現
象は、磁場のプロポーション、蒸発粒子の空間的な過剰
密度による衝突、過度のイオン化に伴う飛行分布のズ
レ、あるいはハース１の直上での電流密度の不均一分布
等、種々の原因が考えられる。
【００１２】ここで、基板４に蒸発粒子を均一に付着さ
せるための条件について説明する。ハース１と基板４と
の間の距離は、ハース１の真上が一番短く、ハース１の
真上から広角度になるに従い長くなる。また、ハース１
の真上は実質上点に近いため面積は小さい。そして、ハ
ース１の真上から傾斜して飛び出した蒸発粒子は、飛行
距離が長くなり、基板の面積も広くなって被膜の形成条
件が低下する。従って、基板４に蒸発粒子を均一に付着
させるには、ハース１の真上から広角度になるに従い、
多くの蒸発粒子を基板４に対して飛ばす必要がある。
せるための条件について説明する。ハース１と基板４と
の間の距離は、ハース１の真上が一番短く、ハース１の
真上から広角度になるに従い長くなる。また、ハース１
の真上は実質上点に近いため面積は小さい。そして、ハ
ース１の真上から傾斜して飛び出した蒸発粒子は、飛行
距離が長くなり、基板の面積も広くなって被膜の形成条
件が低下する。従って、基板４に蒸発粒子を均一に付着
させるには、ハース１の真上から広角度になるに従い、
多くの蒸発粒子を基板４に対して飛ばす必要がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記した点を考慮すれ
ば、凹型の飛行分布を有するイオンプレーティング装置
により被膜の形成を行った場合、ハース１と基板４間の
距離を長くとらずとも基板４の大きな面積に対して、ほ
ぼ均一な膜厚分布で成膜することが可能であるというメ
リットがある。その反面、ビーム電流の電流値により飛
行分布が変化してしまうこと、成膜速度が低下するこ
と、等の問題が存在する。特に、蒸発粒子の飛行分布が
変化すると被膜の形成条件が変化し、これによる膜質の
変化が重要な問題となる。
ば、凹型の飛行分布を有するイオンプレーティング装置
により被膜の形成を行った場合、ハース１と基板４間の
距離を長くとらずとも基板４の大きな面積に対して、ほ
ぼ均一な膜厚分布で成膜することが可能であるというメ
リットがある。その反面、ビーム電流の電流値により飛
行分布が変化してしまうこと、成膜速度が低下するこ
と、等の問題が存在する。特に、蒸発粒子の飛行分布が
変化すると被膜の形成条件が変化し、これによる膜質の
変化が重要な問題となる。
【００１４】また、凸型の飛行分布を有するイオンプレ
ーティング装置においては、膜厚の分布を均一にするた
めに、次のような方法を採用している。第１の方法で
は、ハース１と基板４との間の距離を調整する。第２の
方法では、被膜形成中に基板４を回転させたり、移動等
の運動を行わせる。この第２の方法では、ハースと基板
との間に膜厚補正板（マスク板）を設けて、基板への蒸
着物質の付着量を調整している。前記膜厚補正板には開
口部が形成されており、この開口部はハース真上の位置
に対してその周辺部分が大きく開口している。したがっ
て、ハース真上よりその周辺の方へ蒸着物質が多く飛ぶ
ことになる。
ーティング装置においては、膜厚の分布を均一にするた
めに、次のような方法を採用している。第１の方法で
は、ハース１と基板４との間の距離を調整する。第２の
方法では、被膜形成中に基板４を回転させたり、移動等
の運動を行わせる。この第２の方法では、ハースと基板
との間に膜厚補正板（マスク板）を設けて、基板への蒸
着物質の付着量を調整している。前記膜厚補正板には開
口部が形成されており、この開口部はハース真上の位置
に対してその周辺部分が大きく開口している。したがっ
て、ハース真上よりその周辺の方へ蒸着物質が多く飛ぶ
ことになる。
【００１５】そして、基板の水平移動と膜厚補正板とに
より、基板に蒸着物質を均一に成膜させている。しかし
ながら、第１、第２のいずれの方法でも、被膜厚の分布
を均一にするのは可能であるが、成膜速度が遅くなり、
しかも、蒸着物質を有効に利用することができない。こ
れは、蒸着物質が基板の周囲に飛んで行ったり、膜厚補
正板に付着してしまうからである。加えて、第２の方法
では装置が複雑になってしまう。
より、基板に蒸着物質を均一に成膜させている。しかし
ながら、第１、第２のいずれの方法でも、被膜厚の分布
を均一にするのは可能であるが、成膜速度が遅くなり、
しかも、蒸着物質を有効に利用することができない。こ
れは、蒸着物質が基板の周囲に飛んで行ったり、膜厚補
正板に付着してしまうからである。加えて、第２の方法
では装置が複雑になってしまう。
【００１６】そこで、本発明の課題は、基板の表面に形
成する被膜の厚さの分布を均一にできるプラズマ処理方
法を提供することにある。
成する被膜の厚さの分布を均一にできるプラズマ処理方
法を提供することにある。
【００１７】本発明の他の課題は、任意の放電電流にお
ける蒸発粒子の飛行分布を調整できるプラズマ処理方法
を提供することにある。
ける蒸発粒子の飛行分布を調整できるプラズマ処理方法
を提供することにある。
【００１８】本発明のより他の課題は、ハース近傍の磁
場を調整することにより、様々な物質、特に難溶融性物
質の溶解可能なプラズマ処理方法を提供することにあ
る。
場を調整することにより、様々な物質、特に難溶融性物
質の溶解可能なプラズマ処理方法を提供することにあ
る。
【００１９】本発明は更に、上記プラズマ処理方法に適
したプラズマ処理装置を提供することにある。
したプラズマ処理装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマビー
ムを発生するためのビーム発生源と、真空容器内に配置
され前記プラズマビームの入射面を持つハースとを含
み、前記ビーム発生源で発生されたプラズマビームを前
記ハースの入射面に導き、処理を行うプラズマ処理方法
において、前記ハースの近傍に前記ハースの中心軸に対
して同心的に配置された環状永久磁石により定常磁界を
形成し、前記ハースの中心軸に対して同心的に配置され
た電磁コイルにより調整磁界を前記定常磁界に重畳し、
前記ハースの近傍の磁場を変化させることを特徴とす
る。
ムを発生するためのビーム発生源と、真空容器内に配置
され前記プラズマビームの入射面を持つハースとを含
み、前記ビーム発生源で発生されたプラズマビームを前
記ハースの入射面に導き、処理を行うプラズマ処理方法
において、前記ハースの近傍に前記ハースの中心軸に対
して同心的に配置された環状永久磁石により定常磁界を
形成し、前記ハースの中心軸に対して同心的に配置され
た電磁コイルにより調整磁界を前記定常磁界に重畳し、
前記ハースの近傍の磁場を変化させることを特徴とす
る。
【００２１】本発明によればまた、前記ビーム発生源で
発生されたプラズマビームを前記ハースの入射面に導
き、このハース上に置かれた蒸着物質を蒸発・イオン化
して蒸発粒子を発生し、前記電磁コイルに供給する電流
を変化させることにより、前記蒸発粒子の飛行分布を調
整して、この蒸発粒子を前記ハースと対向して配置され
た基板の表面に付着させてプラズマ処理を行うことを特
徴とするプラズマ処理方法が得られる。
発生されたプラズマビームを前記ハースの入射面に導
き、このハース上に置かれた蒸着物質を蒸発・イオン化
して蒸発粒子を発生し、前記電磁コイルに供給する電流
を変化させることにより、前記蒸発粒子の飛行分布を調
整して、この蒸発粒子を前記ハースと対向して配置され
た基板の表面に付着させてプラズマ処理を行うことを特
徴とするプラズマ処理方法が得られる。
【００２２】なお、前記電磁コイルに供給する電流を変
化させることにより、前記ハース上の物質の溶解能力を
調整することができる。
化させることにより、前記ハース上の物質の溶解能力を
調整することができる。
【００２３】本発明によれば更に、プラズマビームを発
生するためのビーム発生源と、真空容器内に配置され前
記プラズマビームの入射面を持つハースとを含み、前記
ビーム発生源で発生されたプラズマビームを前記ハース
の入射面に導いて、処理を行うプラズマ処理装置におい
て、該装置は更に、前記ハースの近傍に前記ハースの中
心軸に対して同心的に配置された環状永久磁石と、この
環状永久磁石の近傍に前記ハースの中心軸に対して同心
的に配置された電磁コイルと、この電磁コイルに接続さ
れた電源とを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置
が得られる。
生するためのビーム発生源と、真空容器内に配置され前
記プラズマビームの入射面を持つハースとを含み、前記
ビーム発生源で発生されたプラズマビームを前記ハース
の入射面に導いて、処理を行うプラズマ処理装置におい
て、該装置は更に、前記ハースの近傍に前記ハースの中
心軸に対して同心的に配置された環状永久磁石と、この
環状永久磁石の近傍に前記ハースの中心軸に対して同心
的に配置された電磁コイルと、この電磁コイルに接続さ
れた電源とを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置
が得られる。
【００２４】なお、前記電磁コイルは、前記電源からの
電流により発生するコイル中心側の磁力線の向きが前記
環状永久磁石の中心側の磁力線の向きと同じになるよう
に励磁されるようにすることが好ましい。
電流により発生するコイル中心側の磁力線の向きが前記
環状永久磁石の中心側の磁力線の向きと同じになるよう
に励磁されるようにすることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１を参照して、基板に蒸発粒子
を付着させるための本発明の好ましい実施の形態による
プラズマ処理装置について説明する。図１において、真
空容器１１の側壁に設けられた筒状部１２には圧力勾配
型のプラズマビーム発生器１３が装着されている。プラ
ズマビーム発生器１３は、陰極１４により一端が閉塞さ
れたガラス管１５を備えている。このガラス管１５内で
は、ＬａＢ6 による円盤１６、タンタルＴａによるパイ
プ１７を内蔵したモリブデンＭｏによる円筒１８が陰極
１４に固定されている。パイプ１７は、アルゴンＡｒ、
ヘリウムＨｅ等の不活性ガスからなるキャリアガス１８
をプラズマビーム発生器１３内に導入するためのもので
ある。
を付着させるための本発明の好ましい実施の形態による
プラズマ処理装置について説明する。図１において、真
空容器１１の側壁に設けられた筒状部１２には圧力勾配
型のプラズマビーム発生器１３が装着されている。プラ
ズマビーム発生器１３は、陰極１４により一端が閉塞さ
れたガラス管１５を備えている。このガラス管１５内で
は、ＬａＢ6 による円盤１６、タンタルＴａによるパイ
プ１７を内蔵したモリブデンＭｏによる円筒１８が陰極
１４に固定されている。パイプ１７は、アルゴンＡｒ、
ヘリウムＨｅ等の不活性ガスからなるキャリアガス１８
をプラズマビーム発生器１３内に導入するためのもので
ある。
【００２６】ガラス管１５の陰極１４と反対側の端部と
筒状部１２との間には、第１、第２の中間電極１９、２
０が同心的に配置されている。第１の中間電極（第１の
グリッド）１９内にはプラズマビームを収束するための
環状永久磁石２１が内蔵されている。第２の中間電極２
０（第２のグリッド）内にもプラズマビームを収束する
ための電磁石コイル２２が内蔵されている。この電磁石
コイル２２は電源２３から給電される。
筒状部１２との間には、第１、第２の中間電極１９、２
０が同心的に配置されている。第１の中間電極（第１の
グリッド）１９内にはプラズマビームを収束するための
環状永久磁石２１が内蔵されている。第２の中間電極２
０（第２のグリッド）内にもプラズマビームを収束する
ための電磁石コイル２２が内蔵されている。この電磁石
コイル２２は電源２３から給電される。
【００２７】プラズマビーム発生器１３が装着された筒
状部１２の周囲には、プラズマビームを真空容器１１内
に導くステアリングコイル２４が設けられている。この
ステアリングコイル２４はステアリングコイル用の電源
２５により励磁される。陰極１４と第１、第２の中間電
極１９、２０との間にはそれぞれ、垂下抵抗器２６、２
７を介して、可変電圧型の主電源２８が接続されてい
る。
状部１２の周囲には、プラズマビームを真空容器１１内
に導くステアリングコイル２４が設けられている。この
ステアリングコイル２４はステアリングコイル用の電源
２５により励磁される。陰極１４と第１、第２の中間電
極１９、２０との間にはそれぞれ、垂下抵抗器２６、２
７を介して、可変電圧型の主電源２８が接続されてい
る。
【００２８】図２をも参照して、真空容器１１の内側の
底部に、主ハース３０とその周囲に配置された環状の補
助ハース３１が設置されている。主ハース３０は、筒状
のハース本体３３により構成され、プラズマビーム発生
器１３からのプラズマビームが入射する凹部３３ａを有
している。ハース本体３３の貫通孔にはＩＴＯ（インジ
ウムースズ酸化物）タブレットのような蒸発物質３２を
収納している。補助ハース３１は、環状の容器３４によ
り構成されている。容器３４内には環状のフェライト磁
石３５と同心的に積層されたハースコイル３６が収納さ
れている。主ハース３０及び補助ハース３１はいずれも
熱伝導率の良い導電性材料、例えば、銅が使用される。
主ハース３０に対して補助ハース３１は、絶縁物を介し
て取り付けられている。また、主ハース３０と補助ハー
ス３１は、抵抗４８を介して接続されている。主ハース
３０は、主電源２８の正側に接続されている。従って、
主ハース３０は、プラズマビーム発生器１３に対してそ
のプラズマビームが吸引される陽極を構成している。
底部に、主ハース３０とその周囲に配置された環状の補
助ハース３１が設置されている。主ハース３０は、筒状
のハース本体３３により構成され、プラズマビーム発生
器１３からのプラズマビームが入射する凹部３３ａを有
している。ハース本体３３の貫通孔にはＩＴＯ（インジ
ウムースズ酸化物）タブレットのような蒸発物質３２を
収納している。補助ハース３１は、環状の容器３４によ
り構成されている。容器３４内には環状のフェライト磁
石３５と同心的に積層されたハースコイル３６が収納さ
れている。主ハース３０及び補助ハース３１はいずれも
熱伝導率の良い導電性材料、例えば、銅が使用される。
主ハース３０に対して補助ハース３１は、絶縁物を介し
て取り付けられている。また、主ハース３０と補助ハー
ス３１は、抵抗４８を介して接続されている。主ハース
３０は、主電源２８の正側に接続されている。従って、
主ハース３０は、プラズマビーム発生器１３に対してそ
のプラズマビームが吸引される陽極を構成している。
【００２９】補助ハース３１内のハースコイル３６は電
磁石を構成し、導線３７により、図１に示されたハース
コイル電源３８から給電される。この場合、励磁された
ハースコイル３６における中心側の磁界の向きは、フェ
ライト磁石３５により発生する中心側の磁界と同じ向き
になるように構成される。ハースコイル電源３８は可変
電源であり、電圧を変化させることにより、ハースコイ
ル３６に供給する電流を変化できる。主ハース３０及び
補助ハース３１にはそれぞれ、図２に示されるように、
冷却水配管３９、４０により冷却水が流れるように供給
されている。なお、補助ハース３１おいては冷却水を供
給する配管のみを示し、冷却水を排出する配管は図示を
省略している。
磁石を構成し、導線３７により、図１に示されたハース
コイル電源３８から給電される。この場合、励磁された
ハースコイル３６における中心側の磁界の向きは、フェ
ライト磁石３５により発生する中心側の磁界と同じ向き
になるように構成される。ハースコイル電源３８は可変
電源であり、電圧を変化させることにより、ハースコイ
ル３６に供給する電流を変化できる。主ハース３０及び
補助ハース３１にはそれぞれ、図２に示されるように、
冷却水配管３９、４０により冷却水が流れるように供給
されている。なお、補助ハース３１おいては冷却水を供
給する配管のみを示し、冷却水を排出する配管は図示を
省略している。
【００３０】図１に戻って、真空容器１１の内部にはま
た、主ハース３０の上部に蒸発粒子が蒸着される基板４
１を保持するための基板ホルダ４２が設けられている。
基板ホルダ４２にはヒータ４３が設けられている。ヒー
タ４３はヒータ電源４４から給電されている。基板ホル
ダ４２は、真空容器１１に対しては電気的に絶縁支持さ
れている。真空容器１１と基板ホルダ４２との間にはバ
イアス電源４５が接続されている。このことにより、基
板ホルダ４２はゼロ電位に接続された真空容器１１に対
して負電位にバイアスされている。補助ハース３１はハ
ース切り替えスイッチ４６を介して主電源２８の正側に
接続されている。主電源２８には、これと並列に垂下抵
抗器２９と補助放電電源４７とがスイッチＳ１を介して
接続されている。
た、主ハース３０の上部に蒸発粒子が蒸着される基板４
１を保持するための基板ホルダ４２が設けられている。
基板ホルダ４２にはヒータ４３が設けられている。ヒー
タ４３はヒータ電源４４から給電されている。基板ホル
ダ４２は、真空容器１１に対しては電気的に絶縁支持さ
れている。真空容器１１と基板ホルダ４２との間にはバ
イアス電源４５が接続されている。このことにより、基
板ホルダ４２はゼロ電位に接続された真空容器１１に対
して負電位にバイアスされている。補助ハース３１はハ
ース切り替えスイッチ４６を介して主電源２８の正側に
接続されている。主電源２８には、これと並列に垂下抵
抗器２９と補助放電電源４７とがスイッチＳ１を介して
接続されている。
【００３１】このプラズマ処理装置においては、プラズ
マビーム発生器１３の陰極と真空容器１１内の主ハース
３０との間で放電が生じ、これによりプラズマビーム
（図示せず）が生成される。このプラズマビームはステ
アリングコイル２４と補助ハース３１内のフェライト磁
石３５により決定される磁界に案内されて主ハース３０
に到達する。主ハース３０に収納された蒸発物質３２は
プラズマビームにより加熱されて蒸発する。この蒸発粒
子はプラズマビームによりイオン化され、負電圧が印加
された基板４１の表面に付着し、被膜が形成される。
マビーム発生器１３の陰極と真空容器１１内の主ハース
３０との間で放電が生じ、これによりプラズマビーム
（図示せず）が生成される。このプラズマビームはステ
アリングコイル２４と補助ハース３１内のフェライト磁
石３５により決定される磁界に案内されて主ハース３０
に到達する。主ハース３０に収納された蒸発物質３２は
プラズマビームにより加熱されて蒸発する。この蒸発粒
子はプラズマビームによりイオン化され、負電圧が印加
された基板４１の表面に付着し、被膜が形成される。
【００３２】図３は本発明のプラズマ処理装置における
蒸発粒子の飛行分布を示すグラフである。ここでは、放
電電流（プラズマビーム電流）を１００（Ａ）に固定し
た状態で補助ハース３１内のハースコイル３６に流す電
流ＩhAを０（Ａ）、５（Ａ）、１５（Ａ）、２０（Ａ）
と変化させ、ハースコイル３６の生成する磁界を変化さ
せた場合について示している。このグラフの縦軸は、図
４に示すように、基板４１の表面に形成された被膜４７
の厚さを示す。
蒸発粒子の飛行分布を示すグラフである。ここでは、放
電電流（プラズマビーム電流）を１００（Ａ）に固定し
た状態で補助ハース３１内のハースコイル３６に流す電
流ＩhAを０（Ａ）、５（Ａ）、１５（Ａ）、２０（Ａ）
と変化させ、ハースコイル３６の生成する磁界を変化さ
せた場合について示している。このグラフの縦軸は、図
４に示すように、基板４１の表面に形成された被膜４７
の厚さを示す。
【００３３】図３の破線は主ハース３０から基板４１の
表面に至る蒸発粒子の放出方向を示す。主ハース３０か
ら基板４１の表面に至る垂線を０°とし、この方向との
間の角度として、θ1 ＝１５°、θ2 ＝３０°、θ3 ＝
４５°、θ4 ＝６０°、θ5＝７５°の角度が示されて
いる。
表面に至る蒸発粒子の放出方向を示す。主ハース３０か
ら基板４１の表面に至る垂線を０°とし、この方向との
間の角度として、θ1 ＝１５°、θ2 ＝３０°、θ3 ＝
４５°、θ4 ＝６０°、θ5＝７５°の角度が示されて
いる。
【００３４】図３では蒸発粒子の飛行分布は次のように
して示されている。すなわち、飛行分布は、上記の各角
度毎に水冷式の水晶振動子式膜厚計で測定した成膜速度
値をプロットして得られる曲線で示されている。ここ
で、グラフ上の絶対強度は面積における比で表してい
る。参考のために、通常の真空蒸着での飛行分布とされ
ているｃｏｓ4 則及びｃｏｓ5 則での飛行分布の線を図
示している。
して示されている。すなわち、飛行分布は、上記の各角
度毎に水冷式の水晶振動子式膜厚計で測定した成膜速度
値をプロットして得られる曲線で示されている。ここ
で、グラフ上の絶対強度は面積における比で表してい
る。参考のために、通常の真空蒸着での飛行分布とされ
ているｃｏｓ4 則及びｃｏｓ5 則での飛行分布の線を図
示している。
【００３５】図３から、電流ＩhAを変化させることによ
り蒸発粒子の飛行分布が変化することが解る。すなわ
ち、電流ＩhAが０（Ａ）（フェライト磁石３５のみと等
価）の時はハース直上を最低値とする凹型分布となる。
電流ＩhAを増すに従い、ハース直上を凸とする通常のプ
ラズマ処理における飛行分布に近づいて行く。そして、
電流ＩhAが２０（Ａ）ではハース直上付近でほぼ平坦な
飛行分布を示している。また、蒸発粒子の飛行角度の範
囲は電流ＩhAが増すに従い小さくなることが理解でき
る。このことは、電流ＩhAが増すに従い、被膜の形成面
積が減少し、結果的に被膜形成の速度が増すことを示し
ている。
り蒸発粒子の飛行分布が変化することが解る。すなわ
ち、電流ＩhAが０（Ａ）（フェライト磁石３５のみと等
価）の時はハース直上を最低値とする凹型分布となる。
電流ＩhAを増すに従い、ハース直上を凸とする通常のプ
ラズマ処理における飛行分布に近づいて行く。そして、
電流ＩhAが２０（Ａ）ではハース直上付近でほぼ平坦な
飛行分布を示している。また、蒸発粒子の飛行角度の範
囲は電流ＩhAが増すに従い小さくなることが理解でき
る。このことは、電流ＩhAが増すに従い、被膜の形成面
積が減少し、結果的に被膜形成の速度が増すことを示し
ている。
【００３６】このような実験結果から、フェライト磁石
３５と同心的に積層されたハースコイル３６に供給する
電流を変化させることにより、基板４１の表面上の膜厚
分布と被膜形成の速度を調整することができることが分
かる。
３５と同心的に積層されたハースコイル３６に供給する
電流を変化させることにより、基板４１の表面上の膜厚
分布と被膜形成の速度を調整することができることが分
かる。
【００３７】なお、上記の実施の形態では、図５に示す
ように、Ｎ極を上に向けたフェライト磁石３５の上にハ
ースコイル３６を重ねて配置しているが、図６に示すよ
うにＳ極を上に向けたフェライト磁石３５の上にハース
コイル３６を重ねて配置しても良い。この場合、ハース
コイル３６に流す電流は、図５の場合と逆にする。
ように、Ｎ極を上に向けたフェライト磁石３５の上にハ
ースコイル３６を重ねて配置しているが、図６に示すよ
うにＳ極を上に向けたフェライト磁石３５の上にハース
コイル３６を重ねて配置しても良い。この場合、ハース
コイル３６に流す電流は、図５の場合と逆にする。
【００３８】また、図７に示すように、Ｓ極を上に向け
たフェライト磁石３５の下側にハースコイル３６を重ね
て配置しても良い。更に、図８に示すようにＮ極を上に
向けたフェライト磁石３５の下側にハースコイル３６を
重ねて配置してもよい。これらの場合、前述したよう
に、励磁されたハースコイル３６の中心側の磁界の向き
は、フェライト磁石３５により発生する中心側の磁界と
同じ向きになるように電流が流されている。
たフェライト磁石３５の下側にハースコイル３６を重ね
て配置しても良い。更に、図８に示すようにＮ極を上に
向けたフェライト磁石３５の下側にハースコイル３６を
重ねて配置してもよい。これらの場合、前述したよう
に、励磁されたハースコイル３６の中心側の磁界の向き
は、フェライト磁石３５により発生する中心側の磁界と
同じ向きになるように電流が流されている。
【００３９】次に、物質を溶解する実施例について説明
する。なお、この実施例によるプラズマ処理装置では、
図１に示す基板４１、基板ホルダ４２、ヒータ４３、ヒ
ータ電源４４、バイアス電源４５は不要である。
する。なお、この実施例によるプラズマ処理装置では、
図１に示す基板４１、基板ホルダ４２、ヒータ４３、ヒ
ータ電源４４、バイアス電源４５は不要である。
【００４０】このプラズマ処理装置においては、プラズ
マビーム発生器１３の陰極と真空容器１１内の主ハース
３０との間で放電が生じ、これによりプラズマビーム
（図示せず）が生成される。このプラズマビームはステ
アリングコイル２４と補助ハース３１内のフェライト磁
石３５により決定される磁界に案内されて主ハース３０
に到達する。主ハース３０に収納された物質はプラズマ
ビームにより加熱されて溶解する。
マビーム発生器１３の陰極と真空容器１１内の主ハース
３０との間で放電が生じ、これによりプラズマビーム
（図示せず）が生成される。このプラズマビームはステ
アリングコイル２４と補助ハース３１内のフェライト磁
石３５により決定される磁界に案内されて主ハース３０
に到達する。主ハース３０に収納された物質はプラズマ
ビームにより加熱されて溶解する。
【００４１】この時の溶解能力は、主ハース３０に入力
される投入エネルギーにより決定される。そして、投入
エネルギーは、ハース電圧と放電電流の積により決ま
る。したがって、投入エネルギーを大きくするために
は、ハース電圧を高くすると共に、放電電流を大きくす
る必要がある。
される投入エネルギーにより決定される。そして、投入
エネルギーは、ハース電圧と放電電流の積により決ま
る。したがって、投入エネルギーを大きくするために
は、ハース電圧を高くすると共に、放電電流を大きくす
る必要がある。
【００４２】従来の装置、例えば前記した特開平７−１
３８７４３号の装置では、ハース電圧を高くすることが
できるが、放電電流を大きくすることができない。ま
た、環状磁石３を持たないプラズマ処理装置では、逆
に、放電電流を大きくすることができるが、ハース電圧
を高くすることができない。
３８７４３号の装置では、ハース電圧を高くすることが
できるが、放電電流を大きくすることができない。ま
た、環状磁石３を持たないプラズマ処理装置では、逆
に、放電電流を大きくすることができるが、ハース電圧
を高くすることができない。
【００４３】従来の装置では、放電電流とハース電圧を
独立して調整することは困難であったが、本発明による
プラズマ処理装置では、ハースコイル３６に供給する電
流を変化させることにより、主ハース３０近傍の磁場を
調整し、放電電流とハース電圧の特性を変化させること
ができる。
独立して調整することは困難であったが、本発明による
プラズマ処理装置では、ハースコイル３６に供給する電
流を変化させることにより、主ハース３０近傍の磁場を
調整し、放電電流とハース電圧の特性を変化させること
ができる。
【００４４】本発明では、ハースコイル３６に電流を流
さない状態では、放電電流が多く流れないが、ハースコ
イル３６に供給する電流を徐々に大きくすればハース電
圧をほぼ一定に保ったままで放電電流が多く流れるよう
になる。したがって、ハースコイル３６に供給する電流
を調整することにより、ハース電圧が高く放電電流が大
きくなる点で最大の投入エネルギーを得ることができる
ので、従来装置に比べ、難溶解性の物質を溶解させるこ
とができる。また、ハース電圧及び放電電流を調整する
ことができるので、投入エネルギーを幅広く変化させる
ことができ、様々な物質を溶解することができる。
さない状態では、放電電流が多く流れないが、ハースコ
イル３６に供給する電流を徐々に大きくすればハース電
圧をほぼ一定に保ったままで放電電流が多く流れるよう
になる。したがって、ハースコイル３６に供給する電流
を調整することにより、ハース電圧が高く放電電流が大
きくなる点で最大の投入エネルギーを得ることができる
ので、従来装置に比べ、難溶解性の物質を溶解させるこ
とができる。また、ハース電圧及び放電電流を調整する
ことができるので、投入エネルギーを幅広く変化させる
ことができ、様々な物質を溶解することができる。
【００４５】次に、主ハース３０の上方近傍に反応ガ
ス、例えばＯ2 、Ｆ2 、Ｎ2 を吹き込んで、基板４１を
エッチング、アッシング、成膜処理を行う実施例につい
て説明する。この実施例では、前記反応ガスを主ハース
３０と補助ハース３１との間より吹き込むか、主ハース
３０の上方近傍に反応ガス導入管を設け、この反応ガス
導入管から反応ガスを吹き込む。そして、低ガス圧力中
においても高密度のプラズマが得られるため、供給され
たガスは効率的にイオン化され、アスペクト比の良いエ
ッチングを行うことができる。
ス、例えばＯ2 、Ｆ2 、Ｎ2 を吹き込んで、基板４１を
エッチング、アッシング、成膜処理を行う実施例につい
て説明する。この実施例では、前記反応ガスを主ハース
３０と補助ハース３１との間より吹き込むか、主ハース
３０の上方近傍に反応ガス導入管を設け、この反応ガス
導入管から反応ガスを吹き込む。そして、低ガス圧力中
においても高密度のプラズマが得られるため、供給され
たガスは効率的にイオン化され、アスペクト比の良いエ
ッチングを行うことができる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば基板の表面に形成する被膜の厚さの分布を均一にで
き、しかも、任意の放電電流における蒸発粒子の飛行分
布を調整することができる。更に、ハースの近傍の磁場
を調整することにより、様々な物質、特に難溶融性物質
の溶解も可能となる。
ば基板の表面に形成する被膜の厚さの分布を均一にで
き、しかも、任意の放電電流における蒸発粒子の飛行分
布を調整することができる。更に、ハースの近傍の磁場
を調整することにより、様々な物質、特に難溶融性物質
の溶解も可能となる。
【図１】本発明の一実施例によるプラズマ処理装置の構
成を概略的に示す断面図である。
成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示されたプラズマ処理装置のハースを拡
大して示す断面図である。
大して示す断面図である。
【図３】本発明の動作原理を説明するためのグラフであ
る。
る。
【図４】本発明により形成される被膜の厚さの分布を説
明するための基板の断面図である。
明するための基板の断面図である。
【図５】図１に示されたハースの永久磁石とハースコイ
ルとの関係を説明するための図である。
ルとの関係を説明するための図である。
【図６】図５に示された永久磁石とハースコイルとの関
係の他の例を説明するための図である。
係の他の例を説明するための図である。
【図７】図５に示された永久磁石とハースコイルとの関
係の更に他の例を説明するための図である。
係の更に他の例を説明するための図である。
【図８】図５に示された永久磁石とハースコイルとの関
係のより他の例を説明するための図である。
係のより他の例を説明するための図である。
【図９】従来のイオンプレーティング装置におけるハー
ス近傍の蒸発粒子の飛行分布を説明するための図であ
る。
ス近傍の蒸発粒子の飛行分布を説明するための図であ
る。
【図１０】他の従来のイオンプレーティング装置におけ
るハース近傍の蒸発粒子の飛行分布を説明するための図
である。
るハース近傍の蒸発粒子の飛行分布を説明するための図
である。
１１ 真空容器 １３ プラズマビーム発生器 １４ 陰極 １５ ガラス管 １８ キャリアガス １９ 第１の中間電極 ２０ 第２の中間電極 ２１ 環状永久磁石 ２２ 電磁石コイル ２３、２５ 電源 ２４ ステアリングコイル ２６、２７ 垂下抵抗器 ２８ 主電源 ３０ 主ハース ３１ 補助ハース ３２ 蒸発物質 ３３ ハース本体
Claims (5)
- 【請求項１】 プラズマビームを発生するためのビーム
発生源と、真空容器内に配置され前記プラズマビームの
入射面を持つハースとを含み、前記ビーム発生源で発生
されたプラズマビームを前記ハースの入射面に導き、処
理を行うプラズマ処理方法において、前記ハースの近傍
に前記ハースの中心軸に対して同心的に配置された環状
永久磁石により定常磁界を形成し、前記ハースの中心軸
に対して同心的に配置された電磁コイルにより調整磁界
を前記定常磁界に重畳し、前記ハースの近傍の磁場を変
化させることを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のプラズマ処理方法におい
て、前記ビーム発生源で発生されたプラズマビームを前
記ハースの入射面に導き、このハース上に置かれた蒸着
物質を蒸発・イオン化して蒸発粒子を発生し、前記電磁
コイルに供給する電流を変化させることにより、前記蒸
発粒子の飛行分布を調整して、この蒸発粒子を前記ハー
スと対向して配置された基板の表面に付着させてプラズ
マ処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項３】 請求項１記載のプラズマ処理方法におい
て、前記電磁コイルに供給する電流を変化させることに
より、前記ハース上の物質の溶解能力を調整することを
特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項４】 プラズマビームを発生するためのビーム
発生源と、真空容器内に配置され前記プラズマビームの
入射面を持つハースとを含み、前記ビーム発生源で発生
されたプラズマビームを前記ハースの入射面に導いて、
処理を行うプラズマ処理装置において、該装置は更に、
前記ハースの近傍に前記ハースの中心軸に対して同心的
に配置された環状永久磁石と、この環状永久磁石の近傍
に前記ハースの中心軸に対して同心的に配置された電磁
コイルと、この電磁コイルに接続された電源とを備えた
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項５】 請求項４記載のプラズマ処理装置におい
て、前記電磁コイルは、前記電源からの電流により発生
するコイル中心側の磁力線の向きが前記環状永久磁石の
中心側の磁力線の向きと同じになるように励磁されるこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7338478A JP2946402B2 (ja) | 1994-12-28 | 1995-12-26 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-328713 | 1994-12-28 | ||
| JP32871394 | 1994-12-28 | ||
| JP7338478A JP2946402B2 (ja) | 1994-12-28 | 1995-12-26 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08232060A true JPH08232060A (ja) | 1996-09-10 |
| JP2946402B2 JP2946402B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=26572954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7338478A Expired - Fee Related JP2946402B2 (ja) | 1994-12-28 | 1995-12-26 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946402B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6220204B1 (en) | 1998-06-09 | 2001-04-24 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Film deposition method for forming copper film |
| KR100689848B1 (ko) * | 2005-07-22 | 2007-03-08 | 삼성전자주식회사 | 기판처리장치 |
| WO2012105323A1 (ja) | 2011-02-04 | 2012-08-09 | 住友金属鉱山株式会社 | 酸化物焼結体およびそれを加工したタブレット |
| WO2014021374A1 (ja) | 2012-07-31 | 2014-02-06 | 住友金属鉱山株式会社 | 酸化物焼結体およびそれを加工したタブレット |
| CN104178735A (zh) * | 2013-05-27 | 2014-12-03 | 住友重机械工业株式会社 | 成膜装置 |
| CN104178736A (zh) * | 2013-05-28 | 2014-12-03 | 住友重机械工业株式会社 | 成膜装置 |
| JP2016079456A (ja) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | 住友重機械工業株式会社 | 成膜装置 |
| CN111945117A (zh) * | 2019-05-16 | 2020-11-17 | 住友重机械工业株式会社 | 成膜装置 |
| JP2022078057A (ja) * | 2020-05-18 | 2022-05-24 | 住友重機械工業株式会社 | 負イオン生成装置 |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP7338478A patent/JP2946402B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6220204B1 (en) | 1998-06-09 | 2001-04-24 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Film deposition method for forming copper film |
| KR100453246B1 (ko) * | 1998-06-09 | 2004-10-15 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 구리막의 막형성방법 |
| KR100689848B1 (ko) * | 2005-07-22 | 2007-03-08 | 삼성전자주식회사 | 기판처리장치 |
| WO2012105323A1 (ja) | 2011-02-04 | 2012-08-09 | 住友金属鉱山株式会社 | 酸化物焼結体およびそれを加工したタブレット |
| US9340867B2 (en) | 2011-02-04 | 2016-05-17 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Oxide sintered body and tablets obtained by processing same |
| WO2014021374A1 (ja) | 2012-07-31 | 2014-02-06 | 住友金属鉱山株式会社 | 酸化物焼結体およびそれを加工したタブレット |
| CN104178735A (zh) * | 2013-05-27 | 2014-12-03 | 住友重机械工业株式会社 | 成膜装置 |
| CN104178736A (zh) * | 2013-05-28 | 2014-12-03 | 住友重机械工业株式会社 | 成膜装置 |
| JP2014231619A (ja) * | 2013-05-28 | 2014-12-11 | 住友重機械工業株式会社 | 成膜装置 |
| JP2016079456A (ja) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | 住友重機械工業株式会社 | 成膜装置 |
| CN111945117A (zh) * | 2019-05-16 | 2020-11-17 | 住友重机械工业株式会社 | 成膜装置 |
| JP2022078057A (ja) * | 2020-05-18 | 2022-05-24 | 住友重機械工業株式会社 | 負イオン生成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2946402B2 (ja) | 1999-09-06 |
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