JPH0845697A - 反射型シートプラズマによるプラズマプロセシング装置 - Google Patents

反射型シートプラズマによるプラズマプロセシング装置

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JPH0845697A
JPH0845697A JP6211692A JP21169294A JPH0845697A JP H0845697 A JPH0845697 A JP H0845697A JP 6211692 A JP6211692 A JP 6211692A JP 21169294 A JP21169294 A JP 21169294A JP H0845697 A JPH0845697 A JP H0845697A
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JP
Japan
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plasma
anode
sheet
sheet plasma
discharge
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JP6211692A
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English (en)
Inventor
Joshin Uramoto
上進 浦本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大電流放電で生成されるシートプラズマのね
じれを解消し、より一様で高密度のシートプラズマの利
用を可能にすること。また、プラズマプロセシングの絶
縁膜形時の放電不安定を防ぐ為である。 【構成】 磁場に沿った円柱形直流放電プラズマ流を一
対の永久磁石でシート状に変形し、スリット陽極(放電
プラズマ中電子流を加速する場合もある)を通過させ
る。スリット陽極を通過したシートプラズマの終端に、
電気回路的に浮動した金属板(反射板)を配置して、シ
ートプラズマ中の電子流を反射させてスリット陽極に返
す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】[産業上の利用分野]効率的で、一様性の
よい高密度、大面積のプラズマスパタリング装置、プラ
ズマCVD装置、プラズマエッチング装置として利用で
きる。他に、電子ビーム蒸着装置の中にこのプラズマを
形成すると、高速大面積成膜のイオンプレーテング装置
に転換する。これ等のプラズマプロセシングにおいて、
絶縁膜を形成する時、放電陽極表面の絶縁化のトラブル
がなくなるので、放電が安定し便利である。
【0002】[従来の技術]従来のシートプラズマ生成
技術では、プラズマ密度を上げる為に放電々流による自
己磁場でシートプラズマ面がねじれ、スパタリング等で
は一様性を悪くした。これは外部磁場を強くすれば(1
50ガウス以上)ある程度防げるが、磁場コイルが大き
くなり、装置コストが著しく増大することになった。他
に絶縁膜を形成するプラズマプロセシングでは、放電陽
極も絶縁化し、放電が不安定になるか停止することも問
題であった。
【0003】[発明が解決しようとする課題] (1)弱い外部磁場(数10ガウス程度)の下における
放電でシートプラズマを生成する時、放電々流を上げて
も(100A以上)シートプラズマ面がねじれないよう
にすること。 (2)絶縁膜形成のプラズマプロセシングにおいても放
電陽極表面の絶縁化による放電の不安定、停止を避けら
れるようにすること。
【0004】[課題を解決するための手段]シートプラ
ズマを生成する放電陽極に、シートプラズマ流の中心
(光っている部分)が丁度通り抜けるような矩形のスリ
ットを開けて、放電陽極を通過させ、その終端に電気回
路的に浮動させた金属板を(反射板と呼ぶ)を配置す
る。このようにして、シートプラズマ中の電子流で終端
の金属板を負電位にチャージアップさせ、シートプラズ
マ中の電子流を、そのスリット陽極に向けて反射させ
る。なお、その終端に金属板を配置しないで、何にもな
い状態にしておき、シートプラズマの電子流自身による
空間的チャージアップで、反射させる場合もある。以上
の手段によって、シートプラズマ中の入射電子流と反射
電子流の自己磁場が打ち消しあって、シートプラズマの
ねじれが無くなると推定される。この手段を用いる装置
では放電陽極を真空容器の端に配置し、スリット放電陽
極と終端の反射板の間を長くしてシートプラズマを利用
することになる。
【0005】[作用と実施例]先ず、電子加速型シート
プラズマ(特願平5−342165)の場合を例にとる
と、図1に示したように、シートプラズマの終端に反射
板を配置したことが本発明の要所である。装置全体の概
略は、磁場に沿った熱陰極直流放電によって、放電陽極
領域にアルゴンの円柱形(直径約10mm)のプラズマ
流を生成する。この時放電陰極側から、アルゴンガスが
約10SCCM供給され、放電陰極と放電陽極間の電圧
は約25V、放電陽極領域のアルゴンガス圧力は、約3
×10−3Torrである。次に、この初期放電プラズ
マ流を、磁場に沿って、真空ポンプで排気されてより低
いガス圧力(約5×10−4Torr)になっている中
間領域に導く。更に、この放電陽極からの円柱プラズマ
流は、一対の永久磁石によって、巾が約10cmで厚み
が約3mm(プラズマの光っている部分)のシート形プ
ラズマ流に変形される(特許第1755055号)。こ
のシート変形されたプラズマ流はスリット窓(10cm
×1.5cm)のある加速陽極を通過する。放電陽極と
スリット加速陽極の間には、プラズマ流の電子成分を加
速するために約80Vの加速電圧がかかっている。な
お、スリット加速陽極後の領域にはアルゴンガスが導入
され、約10−3Torrになっている。このようにし
て加速陽極と終端の反射板の間に電子加速シートプラズ
マ(長さ40cm、巾約13cm、厚み約5mm)とそ
の反射を含むシートプラズマが生成された。ここで、従
来型(特願平5−342165)は、その加速陽極電流
(全放電々流の約90%)50A程度からシートプラズ
マのねじれが目立つようになった(外部磁場数10ガウ
スの下で)のであるが、今回は150Aに上昇させても
シートプラズマのねじれは全く観測されなかった。ま
た、シートプラズマの中心密度も、その従来型より1.
5倍程度上昇し約4.5×1012/ccに達した(電
子流の反射でその電離距離が延長したためと考えられ
る)。即ち、シートプラズマのねじれが現われなくなっ
たので、放電々流も従来型より大きく上昇させられるよ
になり、反射によるプラズマ生成効率の増大も加わった
のである。次に、電子ビーム蒸着装置の中にこのプラズ
マを形成し、絶縁膜形成の実験を行なったところ、従来
型では放電陽極の表面が絶縁化されて、放電の不安定−
停止のトラブルを起こしていたのであるが、そのトラブ
ルは全く生じなかった。図3には、電子加速しない反射
型シートプラズマの構成図を示した。真空系の構成から
はこの方式はより一般的であり、低いガス圧力の領域
(アルゴンの10−4Torr)に反射型シートプラズ
マを形成できる。シートプラズマのねじれが全くなくな
ったことは、このシートプラズマでも同様であった。
【0006】[発明の効果]一様性を考えて、従来型の
シートプラズマでは、通常、放電々流が数10A程度に
制限されていた。この為に、プラズマ密度にも限界が生
じていた。本発明によって、シートプラズマのねじれが
解消され、反射の効果も加わって、大きくプラズマの密
度を上昇(10倍以上)できるようになった。プラズマ
スパタリングのターゲットを配置するときの一様性も極
めて良くなったのは当然である。外部磁場も相対的に弱
くできるようになったので、装置としてもより簡単にな
った。以上の他に、大きな成果としては、加速陽極或い
は放電陽極を主たる真空容器の中に配置しなくてもよく
なったので、プラズマプロセシングで絶縁膜を形成する
とき放電のトラブルもなくなり、極めて便利になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子加速反射型シートプラズマの構成
【図2】本発明の装置のスリットとシートプラズマの断
面図
【図3】本発明の通常放電反射型シートプラズマの構成
【符号の説明】
1は放電陽極内円柱プラズマ、2は放電陰極、3はアル
ゴンガス、4は放電々源、5は加速電源、6は排気ポン
プ、7は(円柱プラズマの)シート変形部、8は絶縁
管、9は(一対の)永久磁石、10は(外部)磁場コイ
ル、11は(加速陽極の)スリット、12は(電子)加
速陽極、13は反応ガス(アルゴンガスや普通のガスの
場合もある)、14はシートプラズマ、15は反射板
(電気回路的に浮動させた金属板、また特に配置しない
オープンの場合もある、16は中間電極内円柱プラズマ
(通常放電の中間電極の間の)、17は(電子を特に加
速しない通常の)放電陽極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シートプラズマ(厚みが薄く、巾の広いプ
    ラズマ)の終端に電気回路的に浮動させた反射板(特に
    材質によらない)を配置し、シートプラズマ中の電子流
    を反射させて、プラズマプロセシング装置を構成する方
    法。なお、終端の反射板を取り除いて、シートプラズマ
    流自身による空間的反射の方法も含まれる。
JP6211692A 1994-08-01 1994-08-01 反射型シートプラズマによるプラズマプロセシング装置 Pending JPH0845697A (ja)

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JPH0845697A true JPH0845697A (ja) 1996-02-16

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10130464A1 (de) * 2001-06-23 2003-01-02 Thales Electron Devices Gmbh Plasmabeschleuniger-Anordnung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10130464A1 (de) * 2001-06-23 2003-01-02 Thales Electron Devices Gmbh Plasmabeschleuniger-Anordnung
US7084572B2 (en) 2001-06-23 2006-08-01 Thales Electron Devices Gmbh Plasma-accelerator configuration
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