JPH08225967A - 磁気中性線放電プラズマ処理装置 - Google Patents
磁気中性線放電プラズマ処理装置Info
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- JPH08225967A JPH08225967A JP7030678A JP3067895A JPH08225967A JP H08225967 A JPH08225967 A JP H08225967A JP 7030678 A JP7030678 A JP 7030678A JP 3067895 A JP3067895 A JP 3067895A JP H08225967 A JPH08225967 A JP H08225967A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ処理装置において、磁気中性線放電
によりプラズマを生成すること及びそのプラズマの特性
及び生成位置を電気的に任意に調整可能にすること。 【構成】 電磁コイルまたは直線状電流棒から成る交流
磁場発生手段により発生し空間的に連続した磁場ゼロの
位置から成る磁気中性線に沿って高周波または直流電場
発生手段により放電を起させ、プラズマを発生する。
によりプラズマを生成すること及びそのプラズマの特性
及び生成位置を電気的に任意に調整可能にすること。 【構成】 電磁コイルまたは直線状電流棒から成る交流
磁場発生手段により発生し空間的に連続した磁場ゼロの
位置から成る磁気中性線に沿って高周波または直流電場
発生手段により放電を起させ、プラズマを発生する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマを利用して基
板、ターゲット等の被処理物にコーティング、エッチン
グ、スパッタリング、CVD 等の処理を行なうようにした
磁気中性線放電プラズマ処理装置に関するものである。
板、ターゲット等の被処理物にコーティング、エッチン
グ、スパッタリング、CVD 等の処理を行なうようにした
磁気中性線放電プラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばプラズマエッチングは、化
学的に活性なガスを、低圧下での放電によってプラズマ
状態にし、それにより発生したイオンや中性ラジカル等
の活性種と被エッチング材料とを反応させて反応生成物
を気相中に脱離させるようにしたものであり、種々の形
式のものが知られている。例として真空容器内にエッチ
ングガスを導入し、直流電場と磁場とのマグネトロン放
電を利用したもの、マイクロ波（2.45GHz)と磁場との相
互作用で電子サイクロトロン共鳴（ECR)を起させて、電
子を加速することにより低圧下で高電離プラズマを発生
させるECR プラズマ源を利用したもの、或いは単に13.5
6MHzの高周波電場を印加してプラズマ状態にするもの等
がある。また、RFプラズマ励起によってエネルギの高い
プラズマ状態を形成し、これにより反応ガスの化学的結
合を分解して活性化された粒子間の反応により膜形成を
行なうプラズマCVD に関連しても種々の形式のものが提
案されている。
学的に活性なガスを、低圧下での放電によってプラズマ
状態にし、それにより発生したイオンや中性ラジカル等
の活性種と被エッチング材料とを反応させて反応生成物
を気相中に脱離させるようにしたものであり、種々の形
式のものが知られている。例として真空容器内にエッチ
ングガスを導入し、直流電場と磁場とのマグネトロン放
電を利用したもの、マイクロ波（2.45GHz)と磁場との相
互作用で電子サイクロトロン共鳴（ECR)を起させて、電
子を加速することにより低圧下で高電離プラズマを発生
させるECR プラズマ源を利用したもの、或いは単に13.5
6MHzの高周波電場を印加してプラズマ状態にするもの等
がある。また、RFプラズマ励起によってエネルギの高い
プラズマ状態を形成し、これにより反応ガスの化学的結
合を分解して活性化された粒子間の反応により膜形成を
行なうプラズマCVD に関連しても種々の形式のものが提
案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、このようなプラ
ズマ利用装置においては、ほとんどの場合密度や温度の
空間的非一様性や電場による加速に伴う速度空間内の非
一様性が存在しており、そのためこれらを用いて基板に
目的の作用を行わせる場合に効果の不均一性が生じ易
く、特に荷電粒子のみならずラジカル（化学的活性種）
が存在しその振舞いも考慮しなければならないエッチン
グのようなプロセスでは、希望する分布、例えば均一性
の確保は極めて経験的に実現するしかないという問題点
があった。またスパッタリングにおいてはターゲットの
使用効率を上げるため電磁石または永久磁石の構成に工
夫をしたり、カソードの背面側に設けられる電磁石また
は永久磁石を機械的に変位させてプラズマの位置を変え
させ、エロージョン領域を少しでも拡げることが行われ
ているが、いずれの場合もカソードの使用効率の向上に
苦しみ、装置自体が複雑になったりかさばったりする等
の問題点がある。
ズマ利用装置においては、ほとんどの場合密度や温度の
空間的非一様性や電場による加速に伴う速度空間内の非
一様性が存在しており、そのためこれらを用いて基板に
目的の作用を行わせる場合に効果の不均一性が生じ易
く、特に荷電粒子のみならずラジカル（化学的活性種）
が存在しその振舞いも考慮しなければならないエッチン
グのようなプロセスでは、希望する分布、例えば均一性
の確保は極めて経験的に実現するしかないという問題点
があった。またスパッタリングにおいてはターゲットの
使用効率を上げるため電磁石または永久磁石の構成に工
夫をしたり、カソードの背面側に設けられる電磁石また
は永久磁石を機械的に変位させてプラズマの位置を変え
させ、エロージョン領域を少しでも拡げることが行われ
ているが、いずれの場合もカソードの使用効率の向上に
苦しみ、装置自体が複雑になったりかさばったりする等
の問題点がある。
【０００４】このような問題点を解決するため本発明者
は先に特願平６−52418において、プラズマを利用して
被処理物を処理するようにした真空チャンバ内に磁気中
性線を形成する磁場発生手段と、この磁場発生手段によ
って真空チャンバ内に形成された磁気中性線に沿って電
場を印加してこの磁気中性線に放電プラズマを発生させ
る電場発生手段とを設けた放電プラズマ処理装置を提案
した。この提案により、磁場発生手段における励磁電流
を制御するだけで形成される磁気中性線の位置及び大き
さを随意に調整でき、従ってプラズマの発生位置を容易
に変位させることができてその結果、プロセス処理上均
一な効果を得ることができるようになった。また、磁気
中性線放電によってプラズマを形成しているので、電場
によって磁場と直角の方向に加速される電子やイオンの
荷電粒子は、磁気中性線を僅かでも逸れれば磁場の存在
によって軌道が曲げられるため、電場によって高速電子
のみ益々加速されることが磁場に平行な場合に比べ起き
にくいので、プラズマの速度分布はマックスウェル分布
からずれにくく、従って電場のエネルギの吸収がよいこ
とになり、加速粒子によるダメージは起きにくいという
効果が得らるようになった。
は先に特願平６−52418において、プラズマを利用して
被処理物を処理するようにした真空チャンバ内に磁気中
性線を形成する磁場発生手段と、この磁場発生手段によ
って真空チャンバ内に形成された磁気中性線に沿って電
場を印加してこの磁気中性線に放電プラズマを発生させ
る電場発生手段とを設けた放電プラズマ処理装置を提案
した。この提案により、磁場発生手段における励磁電流
を制御するだけで形成される磁気中性線の位置及び大き
さを随意に調整でき、従ってプラズマの発生位置を容易
に変位させることができてその結果、プロセス処理上均
一な効果を得ることができるようになった。また、磁気
中性線放電によってプラズマを形成しているので、電場
によって磁場と直角の方向に加速される電子やイオンの
荷電粒子は、磁気中性線を僅かでも逸れれば磁場の存在
によって軌道が曲げられるため、電場によって高速電子
のみ益々加速されることが磁場に平行な場合に比べ起き
にくいので、プラズマの速度分布はマックスウェル分布
からずれにくく、従って電場のエネルギの吸収がよいこ
とになり、加速粒子によるダメージは起きにくいという
効果が得らるようになった。
【０００５】しかしながら、先の提案の装置においては
その実施態様（例えば装置の長時間の運転等）によって
は磁場発生手段で発生される磁場によって真空チャンバ
や周辺機器が磁化され易いという傾向があることが見出
された。
その実施態様（例えば装置の長時間の運転等）によって
は磁場発生手段で発生される磁場によって真空チャンバ
や周辺機器が磁化され易いという傾向があることが見出
された。
【０００６】本発明は、従来技術の問題点を解決すると
共に先に提案した磁気中性線放電プラズマ装置の問題点
も回避できる磁気中性線放電プラズマ処理装置を提供す
ることを目的としている。
共に先に提案した磁気中性線放電プラズマ装置の問題点
も回避できる磁気中性線放電プラズマ処理装置を提供す
ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、真空チャンバ内でプラズマを利
用して被処理物を処理するようにした放電プラズマ処理
装置において、一定の周波数をもつ交流電流によって励
磁され、真空チャンバ内に連続して存在する磁場ゼロの
位置である磁気中性線を形成するようにした交流磁場発
生手段と、この交流磁場発生手段によって形成された磁
気中性線に沿って電場を印加してこの磁気中性線に放電
プラズマを発生させる電場発生手段とを設けたことを特
徴としている。この場合、用語“一定の周波数をもつ交
流電流”は、例えば50Hz，60Hzなどの商用周波数を含め
て予め選択した値の周波数をもつ交流電流を意味するも
のであり、装置の適用例に応じて最適な周波数が選ばれ
る。交流磁場発生手段は、表面を絶縁体で被覆したコイ
ルから成ることができる。そして、交流磁場発生手段は
同軸上に間隔をおいて配列した少なくとも二つの交流磁
場発生コイルから成り、これらのコイルに交流電流を流
すことにより隣接コイル間に環状磁気中性線を少なくと
も一つ形成するようにされ得る。この際、各交流磁場発
生コイルに流す各交流電流の大きさ及び相互の位相差を
制御することにより、発生した環状磁気中性線の交流磁
場発生コイルとの相対位置を調整するようにされ得る。
また、本発明には、上記構成に加えて、交流磁場発生手
段に供給される交流電流の大きさ及び位相を制御する制
御手段が設けられ得る。この制御手段は、交流磁場発生
手段に供給する交流電源の周波数及び（または）位相を
制御するように構成され得る。
めに、本発明によれば、真空チャンバ内でプラズマを利
用して被処理物を処理するようにした放電プラズマ処理
装置において、一定の周波数をもつ交流電流によって励
磁され、真空チャンバ内に連続して存在する磁場ゼロの
位置である磁気中性線を形成するようにした交流磁場発
生手段と、この交流磁場発生手段によって形成された磁
気中性線に沿って電場を印加してこの磁気中性線に放電
プラズマを発生させる電場発生手段とを設けたことを特
徴としている。この場合、用語“一定の周波数をもつ交
流電流”は、例えば50Hz，60Hzなどの商用周波数を含め
て予め選択した値の周波数をもつ交流電流を意味するも
のであり、装置の適用例に応じて最適な周波数が選ばれ
る。交流磁場発生手段は、表面を絶縁体で被覆したコイ
ルから成ることができる。そして、交流磁場発生手段は
同軸上に間隔をおいて配列した少なくとも二つの交流磁
場発生コイルから成り、これらのコイルに交流電流を流
すことにより隣接コイル間に環状磁気中性線を少なくと
も一つ形成するようにされ得る。この際、各交流磁場発
生コイルに流す各交流電流の大きさ及び相互の位相差を
制御することにより、発生した環状磁気中性線の交流磁
場発生コイルとの相対位置を調整するようにされ得る。
また、本発明には、上記構成に加えて、交流磁場発生手
段に供給される交流電流の大きさ及び位相を制御する制
御手段が設けられ得る。この制御手段は、交流磁場発生
手段に供給する交流電源の周波数及び（または）位相を
制御するように構成され得る。
【０００８】
【作用】このように構成された本発明の磁気中性線放電
プラズマ処理装置においては、交流磁場発生手段の空間
的構成または磁場磁場発生手段を成すコイルに流す交流
励磁電流の特性（大きさ、周波数、位相差等）を変える
ことにより基板に対して磁気中性線すなわち磁場ゼロの
位置または形状（例えば輪の大きさ）を任意に変えるこ
とができると共に、輪状に形成されるプラズマの位置を
任意に移動させることができ、しかも交流磁場を用いて
いるので長時間運装置を運転しても真空チャンバや周辺
機器が磁化されにくくなり、残留磁場の影響を殆ど考慮
することなく装置を使用できるようになる。プラズマ
は、真空チャンバ内へのガスの導入と予備加熱及び点火
後、電場発生手段により、形成された輪状の磁気中性線
に沿って電場を印加することによって発生し、周囲に拡
散してゆく。交流磁場であるので、その拡散の様子には
交流に応じた脈動がみられる。磁気中性線に沿って流れ
る放電電流が小さい時には、電場によって磁場と直角の
方向に加速される電子やイオンの荷電粒子は磁気中性線
を僅かでも逸れれば直角方向に存在する磁場によって軌
道が曲げられるため、磁場に平行な場合に比べ電場によ
って高速電子のみ益々加速されることが起きにくいの
で、電場が存在してもプラズマの速度分布はマックスウ
ェル分布からずれにくいことになる。このことは、一旦
放電した後は電場エネルギの吸収がよいことを意味す
る。従って高速加速粒子によるダメージは起きにくい。
プラズマ処理装置においては、交流磁場発生手段の空間
的構成または磁場磁場発生手段を成すコイルに流す交流
励磁電流の特性（大きさ、周波数、位相差等）を変える
ことにより基板に対して磁気中性線すなわち磁場ゼロの
位置または形状（例えば輪の大きさ）を任意に変えるこ
とができると共に、輪状に形成されるプラズマの位置を
任意に移動させることができ、しかも交流磁場を用いて
いるので長時間運装置を運転しても真空チャンバや周辺
機器が磁化されにくくなり、残留磁場の影響を殆ど考慮
することなく装置を使用できるようになる。プラズマ
は、真空チャンバ内へのガスの導入と予備加熱及び点火
後、電場発生手段により、形成された輪状の磁気中性線
に沿って電場を印加することによって発生し、周囲に拡
散してゆく。交流磁場であるので、その拡散の様子には
交流に応じた脈動がみられる。磁気中性線に沿って流れ
る放電電流が小さい時には、電場によって磁場と直角の
方向に加速される電子やイオンの荷電粒子は磁気中性線
を僅かでも逸れれば直角方向に存在する磁場によって軌
道が曲げられるため、磁場に平行な場合に比べ電場によ
って高速電子のみ益々加速されることが起きにくいの
で、電場が存在してもプラズマの速度分布はマックスウ
ェル分布からずれにくいことになる。このことは、一旦
放電した後は電場エネルギの吸収がよいことを意味す
る。従って高速加速粒子によるダメージは起きにくい。
【０００９】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
説明する。図１には本発明の一実施例によるプラズマ処
理装置を示し、１は真空チャンバで、絶縁物から成る円
筒状のプラズマ発生室２と基板処理室３とを備えてい
る。円筒状のプラズマ発生室２を形成している円筒状周
壁の外側には交流磁場発生手段を成す三つの電磁コイル
４、５、６が設けられており、これらの電磁コイルは周
波数・位相制御装置７を介して図示してない電源に接続
されている。例えば周波数・位相制御装置７により上下
の二つの電磁コイル４、６には同じ位相の交流電流
Ｉ4 、Ｉ6 が流され、また中間の電磁コイル５には逆位
相のの交流電流Ｉ5が流される。それにより図２の磁力
線図に符号８で示すように、中間の電磁コイル５のレベ
ルでその内側に連続した磁場ゼロの位置ができ、円輪状
の磁気中性線９が形成される。この円輪状の磁気中性線
９の形成される位置及び大きさは、上下の二つの電磁コ
イル４、６に流す交流電流Ｉ4 、Ｉ6 と中間の電磁コイ
ル５に流す交流電流Ｉ5 との特性を変えることによって
適宜設定することができる。中間の電磁コイル５の断面
外側には同心的に電場発生手段を成す高周波コイル10が
捲かれて二重コイルとして構成され、両コイルの断面の
間には薄い電気絶縁層が設けられている。この高周波コ
イル10により円輪状の磁気中性線９に沿って高周波誘導
電場（例えば13.56MHz）が加えられることにより、磁場
ゼロの位置に磁気中性線に沿って強い電場を発生させる
ことができる。この際、高周波は表皮効果によってコイ
ルの表面を流れるので、高周波コイルを中間のコイル断
面外皮構造にしていることにより、コイル同志の相互作
用が避けられ、制御がより容易となる。また、円筒状の
プラズマ発生室２の頂部にはプラズマ発生のためのガス
導入口11が設けられ、このガス導入口11よりプラズマと
なるガスを導入する。このとき、容易に放電が起るよう
にするため、必要により予備加熱及び点火手段（図示し
てない）を設けることもできる。関連する経験的な考察
によれば紫外光を用いることにより放電を容易に開始さ
せることができる。プラズマ発生室２の下側に位置した
基板処理室３には、エッチングなど化学プロセスのため
のガス導入口12及び排気口13が設けられ、それぞれ適当
なガス供給源及び排気ポンプに接続される。また14は処
理すべき基板である。
説明する。図１には本発明の一実施例によるプラズマ処
理装置を示し、１は真空チャンバで、絶縁物から成る円
筒状のプラズマ発生室２と基板処理室３とを備えてい
る。円筒状のプラズマ発生室２を形成している円筒状周
壁の外側には交流磁場発生手段を成す三つの電磁コイル
４、５、６が設けられており、これらの電磁コイルは周
波数・位相制御装置７を介して図示してない電源に接続
されている。例えば周波数・位相制御装置７により上下
の二つの電磁コイル４、６には同じ位相の交流電流
Ｉ4 、Ｉ6 が流され、また中間の電磁コイル５には逆位
相のの交流電流Ｉ5が流される。それにより図２の磁力
線図に符号８で示すように、中間の電磁コイル５のレベ
ルでその内側に連続した磁場ゼロの位置ができ、円輪状
の磁気中性線９が形成される。この円輪状の磁気中性線
９の形成される位置及び大きさは、上下の二つの電磁コ
イル４、６に流す交流電流Ｉ4 、Ｉ6 と中間の電磁コイ
ル５に流す交流電流Ｉ5 との特性を変えることによって
適宜設定することができる。中間の電磁コイル５の断面
外側には同心的に電場発生手段を成す高周波コイル10が
捲かれて二重コイルとして構成され、両コイルの断面の
間には薄い電気絶縁層が設けられている。この高周波コ
イル10により円輪状の磁気中性線９に沿って高周波誘導
電場（例えば13.56MHz）が加えられることにより、磁場
ゼロの位置に磁気中性線に沿って強い電場を発生させる
ことができる。この際、高周波は表皮効果によってコイ
ルの表面を流れるので、高周波コイルを中間のコイル断
面外皮構造にしていることにより、コイル同志の相互作
用が避けられ、制御がより容易となる。また、円筒状の
プラズマ発生室２の頂部にはプラズマ発生のためのガス
導入口11が設けられ、このガス導入口11よりプラズマと
なるガスを導入する。このとき、容易に放電が起るよう
にするため、必要により予備加熱及び点火手段（図示し
てない）を設けることもできる。関連する経験的な考察
によれば紫外光を用いることにより放電を容易に開始さ
せることができる。プラズマ発生室２の下側に位置した
基板処理室３には、エッチングなど化学プロセスのため
のガス導入口12及び排気口13が設けられ、それぞれ適当
なガス供給源及び排気ポンプに接続される。また14は処
理すべき基板である。
【００１０】このように構成した図示装置の動作におい
て、プラズマ発生室２内に形成された磁気中性線９内に
高周波コイル10によって生じた高周波放電プラズマは、
周囲へ拡散して基板処理室３内の基板14の処理に用いら
れる。この場合高周波を用いているので、磁気中性線内
では常にプラズマが生成され、湧きでてくることにな
る。そして上下の二つの電磁コイル４、６に流す交流電
流Ｉ4 、Ｉ6 と中間の電磁コイル５に流す交流電流Ｉ5
とをそれぞれ制御することにより、円輪状の磁気中性線
９の径や基板14との距離が変化し、基板14の表面上への
均一な処理が可能となる。
て、プラズマ発生室２内に形成された磁気中性線９内に
高周波コイル10によって生じた高周波放電プラズマは、
周囲へ拡散して基板処理室３内の基板14の処理に用いら
れる。この場合高周波を用いているので、磁気中性線内
では常にプラズマが生成され、湧きでてくることにな
る。そして上下の二つの電磁コイル４、６に流す交流電
流Ｉ4 、Ｉ6 と中間の電磁コイル５に流す交流電流Ｉ5
とをそれぞれ制御することにより、円輪状の磁気中性線
９の径や基板14との距離が変化し、基板14の表面上への
均一な処理が可能となる。
【００１１】図３には、本発明の別の実施例を示す。連
続した磁場ゼロの位置から成る磁気中性線を形成する交
流磁場発生手段は二つの同寸の円形コイル15、16から成
り、周波数・位相制御装置17を介して図示してない交流
または直流電源に接続されている。両円形コイル15、16
には互いに180°位相のずれた交流電流が流され、そ れ
らの電流の絶対値の比を大きく変えることにより、小さ
な電流の流れる方のコイル（図示実施例ではコイル16）
の近傍で、電流の絶対値の比で決まる位置に円形磁気中
性線18が形成される。符号19は電場発生コイルであり、
円形磁気中性線18に放電プラズマを発生させるための電
場を発生する。また、符号14は処理すべき基板である。
続した磁場ゼロの位置から成る磁気中性線を形成する交
流磁場発生手段は二つの同寸の円形コイル15、16から成
り、周波数・位相制御装置17を介して図示してない交流
または直流電源に接続されている。両円形コイル15、16
には互いに180°位相のずれた交流電流が流され、そ れ
らの電流の絶対値の比を大きく変えることにより、小さ
な電流の流れる方のコイル（図示実施例ではコイル16）
の近傍で、電流の絶対値の比で決まる位置に円形磁気中
性線18が形成される。符号19は電場発生コイルであり、
円形磁気中性線18に放電プラズマを発生させるための電
場を発生する。また、符号14は処理すべき基板である。
【００１２】図４には、表面洗浄または成膜装置として
実施している本発明の別の実施例を示す。図４におい
て、交流磁場発生手段は三本の直線状電流バー21、22、
23から成り、これらの電流バー21、22、23は周波数・位
相制御装置24を介して図示してない交流又は直流電源に
接続されている。この場合形成される磁気中性線25は直
線状となり、そこにプラズマが形成され、ロール26から
送り出される帯状部材27の表面を洗浄または成膜する。
水平に配置した二本の直線状電流バー21、22には同じ特
性の交流電流を流し、中間位置に直線状の磁気中性線25
を形成する。この磁気中性線25の下方に位置する直線状
電流バー23には、磁気中性線25の垂直方向位置を調節す
る交流電流が供給される。またこの直線状磁気中性線25
の両端にそれぞれ位置した二つの電極28、29間に交流又
は直流電場を掛けることによってプラズマが形成され
る。こうして形成されたプラズマは上方向に容易に延
び、送出しローラ26から送出される帯状部材27の表面を
洗浄または成膜する。
実施している本発明の別の実施例を示す。図４におい
て、交流磁場発生手段は三本の直線状電流バー21、22、
23から成り、これらの電流バー21、22、23は周波数・位
相制御装置24を介して図示してない交流又は直流電源に
接続されている。この場合形成される磁気中性線25は直
線状となり、そこにプラズマが形成され、ロール26から
送り出される帯状部材27の表面を洗浄または成膜する。
水平に配置した二本の直線状電流バー21、22には同じ特
性の交流電流を流し、中間位置に直線状の磁気中性線25
を形成する。この磁気中性線25の下方に位置する直線状
電流バー23には、磁気中性線25の垂直方向位置を調節す
る交流電流が供給される。またこの直線状磁気中性線25
の両端にそれぞれ位置した二つの電極28、29間に交流又
は直流電場を掛けることによってプラズマが形成され
る。こうして形成されたプラズマは上方向に容易に延
び、送出しローラ26から送出される帯状部材27の表面を
洗浄または成膜する。
【００１３】図５には図４に示した装置の変形例として
表面蒸着装置を示す。この場合には交流磁場発生手段は
一対の直線状電流バー31、32で構成され、周波数・位相
制御装置24を介して図示してない電源に接続されてい
る。これらの直線状電流バー間には直線状の磁気中性線
33が形成される。この直線状の磁気中性線33に沿って発
生されるプラズマ中に流れる直流電流が大きくなると、
プラズマは柱状ではなくなりシート状となり、磁気中性
線33もシート状に変形する。こうしてシート状に変形し
た磁気中性線に応じてプラズマは垂直方向に広がり、そ
の下側縁がるつぼ34内の金属35に触れ、その金属を蒸発
させる。一方シート状プラズマの上端は送出しローラ26
から送出される帯状部材27の表面特性を変えさせる。シ
ート状の磁気中性線33の両端にそれぞれ電極36、37が設
けられている
表面蒸着装置を示す。この場合には交流磁場発生手段は
一対の直線状電流バー31、32で構成され、周波数・位相
制御装置24を介して図示してない電源に接続されてい
る。これらの直線状電流バー間には直線状の磁気中性線
33が形成される。この直線状の磁気中性線33に沿って発
生されるプラズマ中に流れる直流電流が大きくなると、
プラズマは柱状ではなくなりシート状となり、磁気中性
線33もシート状に変形する。こうしてシート状に変形し
た磁気中性線に応じてプラズマは垂直方向に広がり、そ
の下側縁がるつぼ34内の金属35に触れ、その金属を蒸発
させる。一方シート状プラズマの上端は送出しローラ26
から送出される帯状部材27の表面特性を変えさせる。シ
ート状の磁気中性線33の両端にそれぞれ電極36、37が設
けられている
【００１４】図６には、図１に示す実施例の装置の各コ
イルに流す電流の制御系の一例をブロック線図で示し、
図示制御系はコンピュータまたはシーケンサから成る制
御装置40を有し、この制御装置40は予め設定されたプロ
グラムに従って第１、第２、第３の交流磁場形成コイル
すなわち電磁コイル４、５、６に流す交流電流の値、周
波数及び位相を指示する制御信号41、42、43をインター
フェース回路44、45、46を介して電磁コイル４、５、６
の給電回路に設けられた周波数・位相制御回路47、48、
49にそれぞれ供給し、これらの制御回路から各電磁コイ
ルへ流れる交流電流の周波数及び（または）位相を制御
する。なお、周波数・位相制御回路47、48、49の各々は
図示してない共通（または必要により別個）の電源に接
続されている。また制御装置40は、高周波コイル８へ流
す電流のオン、オフ及び電力を指示する制御信号50をイ
ンターフェース回路51を介して高周波コイル８の高周波
電源52に供給する。この高周波電源52はマッチングボッ
クス53を介して高周波コイル８に接続される。さらに必
要により真空チャンバ１内における基板上の膜厚レイ
ト、放電状態、イオン密度等を検出する検出器54を設
け、この検出器54からの検出信号をフィードバック信号
として制御装置40へ送り、各電源に対する制御信号を調
節するようにすることもできる。またカソードバイアス
電源55からは、プラズマ処理に合ったバイアス電圧（直
流または高周波）がカソード56に印加される。
イルに流す電流の制御系の一例をブロック線図で示し、
図示制御系はコンピュータまたはシーケンサから成る制
御装置40を有し、この制御装置40は予め設定されたプロ
グラムに従って第１、第２、第３の交流磁場形成コイル
すなわち電磁コイル４、５、６に流す交流電流の値、周
波数及び位相を指示する制御信号41、42、43をインター
フェース回路44、45、46を介して電磁コイル４、５、６
の給電回路に設けられた周波数・位相制御回路47、48、
49にそれぞれ供給し、これらの制御回路から各電磁コイ
ルへ流れる交流電流の周波数及び（または）位相を制御
する。なお、周波数・位相制御回路47、48、49の各々は
図示してない共通（または必要により別個）の電源に接
続されている。また制御装置40は、高周波コイル８へ流
す電流のオン、オフ及び電力を指示する制御信号50をイ
ンターフェース回路51を介して高周波コイル８の高周波
電源52に供給する。この高周波電源52はマッチングボッ
クス53を介して高周波コイル８に接続される。さらに必
要により真空チャンバ１内における基板上の膜厚レイ
ト、放電状態、イオン密度等を検出する検出器54を設
け、この検出器54からの検出信号をフィードバック信号
として制御装置40へ送り、各電源に対する制御信号を調
節するようにすることもできる。またカソードバイアス
電源55からは、プラズマ処理に合ったバイアス電圧（直
流または高周波）がカソード56に印加される。
【００１５】ところで、図示実施例においては、磁場発
生コイルをプラズマ発生室の外側に設けているが、装置
のもつ機能上の観点から内側に設けることもできる。ま
たその形状については被処理物（基板やウエハ）、ター
ゲットの形状に応じて円輪形の代わりに多角輪形、矩形
輪形に構成することが可能である。図示実施例は、磁場
発生コイルの給電回路に周波数・位相制御手段を設けた
構成となっているが、通常の50Hzまたは60Hzの商用交流
電流で直接磁場発生コイルを励磁するようにすることも
含まれる。また、磁場発生用コイルの数は図示実施例で
は三つであるが、磁気中性線を形成できればよいので、
基本的には二つのコイルがあればよい。しかし輪状プラ
ズマを複数層形成することを目的とする時は、三つ以上
の多数の電磁コイルを設けて一つの輪状磁気中性線の代
わりに輪状磁気中性線を多層に形成してプラズマを精密
に操作することもできる。さらに、電場発生手段として
図１に示す実施例では中間のコイルに高周波コイルを外
層として設けているが、基本的には磁気中性線に沿って
電場を掛けられれば図３に示す如く別個に設けたり他の
コイルに組合わせて設けてもよい。
生コイルをプラズマ発生室の外側に設けているが、装置
のもつ機能上の観点から内側に設けることもできる。ま
たその形状については被処理物（基板やウエハ）、ター
ゲットの形状に応じて円輪形の代わりに多角輪形、矩形
輪形に構成することが可能である。図示実施例は、磁場
発生コイルの給電回路に周波数・位相制御手段を設けた
構成となっているが、通常の50Hzまたは60Hzの商用交流
電流で直接磁場発生コイルを励磁するようにすることも
含まれる。また、磁場発生用コイルの数は図示実施例で
は三つであるが、磁気中性線を形成できればよいので、
基本的には二つのコイルがあればよい。しかし輪状プラ
ズマを複数層形成することを目的とする時は、三つ以上
の多数の電磁コイルを設けて一つの輪状磁気中性線の代
わりに輪状磁気中性線を多層に形成してプラズマを精密
に操作することもできる。さらに、電場発生手段として
図１に示す実施例では中間のコイルに高周波コイルを外
層として設けているが、基本的には磁気中性線に沿って
電場を掛けられれば図３に示す如く別個に設けたり他の
コイルに組合わせて設けてもよい。
【００１６】さらに上記の各実施例においては、コイル
及び電流バーの表面にアウトガスの少ないセラミック等
のようなアウトガスの少ない絶縁体で被覆することによ
って、コイルや電流バーに電流を流す回路と発生した輪
状または帯状プラズマとを電気的に絶縁することがで
き、取扱いが容易となる。
及び電流バーの表面にアウトガスの少ないセラミック等
のようなアウトガスの少ない絶縁体で被覆することによ
って、コイルや電流バーに電流を流す回路と発生した輪
状または帯状プラズマとを電気的に絶縁することがで
き、取扱いが容易となる。
【００１７】また、本発明は図示装置の他にスパッタリ
ング装置、エッチング装置等プラズマを利用する他のプ
ロセス装置に同様に適用することが可能である。スパッ
タリングの場合には用いるターゲットは基板と反対側に
設置されるが、図７に示すようなレーストラック型の場
合でも放電部57（この場合コイルもレーストラック型に
する）を外側から中心部へと任意に動かすことができ、
その結果ターゲット58の使用効率を上げることができ
る。
ング装置、エッチング装置等プラズマを利用する他のプ
ロセス装置に同様に適用することが可能である。スパッ
タリングの場合には用いるターゲットは基板と反対側に
設置されるが、図７に示すようなレーストラック型の場
合でも放電部57（この場合コイルもレーストラック型に
する）を外側から中心部へと任意に動かすことができ、
その結果ターゲット58の使用効率を上げることができ
る。
【００１８】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、交流磁場発生手段により発生された空間的に連続し
て存在する磁場ゼロの位置から成る磁気中性線に沿って
電場発生手段により放電させ、プラズマを発生するよう
に構成しているので、交流磁場発生手段に対する励磁電
流を制御するだけで形成される磁気中性線の位置及び大
きさを随意に調整でき、従ってプラズマの発生位置を容
易に変位させることができ、その結果プロセス処理上均
一な効果を得ることができるようになるという先に提案
した発明の効果に加えて、長時間運装置を運転しても真
空チャンバや周辺機器が磁化されにくくなり、残留磁場
の影響なしに装置を使用できるようになる。また、磁気
中性線放電によってプラズマを形成しているので、電場
によって磁場と直角の方向に加速される電子やイオンの
荷電粒子は、この方式に特別な運動形態により電場のエ
ネルギの吸収がよく、さらに加速粒子によるダメージは
起きにくくなるという効果が得られる。また、被処理物
の形状に合わせて磁気中性線を自由な形に形成できるよ
うに交流磁場発生手段を設計しておけば、交流磁場発生
手段に対する励磁電流を電気的に制御するだけで発生プ
ラズマの位置並びに形状の変化を任意にかつ容易に調整
できるので、装置の構造を簡略化かつ小型化すると共に
コンピュータ等によって任意に操作することが可能とな
る。
ば、交流磁場発生手段により発生された空間的に連続し
て存在する磁場ゼロの位置から成る磁気中性線に沿って
電場発生手段により放電させ、プラズマを発生するよう
に構成しているので、交流磁場発生手段に対する励磁電
流を制御するだけで形成される磁気中性線の位置及び大
きさを随意に調整でき、従ってプラズマの発生位置を容
易に変位させることができ、その結果プロセス処理上均
一な効果を得ることができるようになるという先に提案
した発明の効果に加えて、長時間運装置を運転しても真
空チャンバや周辺機器が磁化されにくくなり、残留磁場
の影響なしに装置を使用できるようになる。また、磁気
中性線放電によってプラズマを形成しているので、電場
によって磁場と直角の方向に加速される電子やイオンの
荷電粒子は、この方式に特別な運動形態により電場のエ
ネルギの吸収がよく、さらに加速粒子によるダメージは
起きにくくなるという効果が得られる。また、被処理物
の形状に合わせて磁気中性線を自由な形に形成できるよ
うに交流磁場発生手段を設計しておけば、交流磁場発生
手段に対する励磁電流を電気的に制御するだけで発生プ
ラズマの位置並びに形状の変化を任意にかつ容易に調整
できるので、装置の構造を簡略化かつ小型化すると共に
コンピュータ等によって任意に操作することが可能とな
る。
【図１】 本発明の一実施例による磁気中性線放電プラ
ズマ処理装置の構成を示す概略縦断面図。
ズマ処理装置の構成を示す概略縦断面図。
【図２】 図１の装置における磁場の形成状態を示す概
略図。
略図。
【図３】 本発明の別の実施例を示す概略断面図。
【図４】 本発明の別の実施例を示し、（ａ）は概略部
分斜視図、（ｂ）は概略正面図。
分斜視図、（ｂ）は概略正面図。
【図５】 本発明のさらに別の実施例を示し、（ａ）は
概略部分斜視図、（ｂ） は概略正面図。
概略部分斜視図、（ｂ） は概略正面図。
【図６】 図１の装置の制御系の一例を示す概略ブロッ
ク線図。
ク線図。
【図７】 本発明をレーストラック型のスパッタリング
カソードに適用した場の放電部の変位を示す概略斜視
図。
カソードに適用した場の放電部の変位を示す概略斜視
図。
１：真空チャンバ ２：プラズマ発生室 ３：基板処理室 ４：電磁コイル ５：電磁コイル ６：電磁コイル ７：周波数・位相制御装置 ８：磁力線 ９：磁気中性線 10：高周波コイル 11：ガス導入口 12：ガス導入口 13：排気口 14：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 Ｈ０１Ｌ 21/3065 9216−2Ｇ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｃ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ
Claims (7)
- 【請求項１】 真空チャンバ内でプラズマを利用して被
処理物を処理するようにした放電プラズマ処理装置にお
いて、一定の周波数をもつ交流電流によって励磁され、
真空チャンバ内に空間的に連続して存在する磁場ゼロの
位置である磁気中性線を形成するようにした交流磁場発
生手段と、この交流磁場発生手段によって形成された磁
気中性線に沿って電場を形成してこの磁気中性線に放電
プラズマを発生させる電場発生手段とを設けたことを特
徴とする磁気中性線放電プラズマ処理装置。 - 【請求項２】 交流磁場発生手段が、表面を絶縁体で被
覆したコイルから成る請求項１に記載の磁気中性線放電
プラズマ処理装置。 - 【請求項３】 交流磁場発生手段が同軸上に間隔をおい
て配列した少なくとも二つの交流磁場発生コイルから成
り、これらのコイルに交流電流を流すことにより隣接コ
イル間に環状磁気中性線を少なくとも一つ形成するよう
にした請求項１に記載の磁気中性線放電プラズマ処理装
置。 - 【請求項４】 各交流磁場発生コイルに流す各交流電流
の大きさと相互の位相差とを制御することにより、発生
した環状磁気中性線の上記交流磁場発生コイルとの相対
位置を調整するようにした請求項３に記載の磁気中性線
放電プラズマ処理装置。 - 【請求項５】 真空チャンバ内でプラズマを利用して被
処理物を処理するようにした放電プラズマ処理装置にお
いて、一定の交流電流によって励磁され、真空チャンバ
内に連続して存在する磁場ゼロの位置である磁気中性線
を形成するようにした交流磁場発生手段と、この交流磁
場発生手段によって形成される磁気中性線に沿って電場
を印加してこの磁気中性線に放電プラズマを発生させる
電場発生手段と、交流磁場発生手段に供給される交流電
流の大きさ及び位相を制御する制御手段とを設けたこと
を特徴とする磁気中性線放電プラズマ処理装置。 - 【請求項６】 制御手段が、交流磁場発生手段に供給す
る交流電源の周波数を制御するように構成されている請
求項５に記載の磁気中性線放電プラズマ処理装置。 - 【請求項７】 制御手段が、交流磁場発生手段に供給す
る交流電源の位相を制御するように構成されている請求
項５に記載の磁気中性線放電プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03067895A JP3177573B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 磁気中性線放電プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03067895A JP3177573B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 磁気中性線放電プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08225967A true JPH08225967A (ja) | 1996-09-03 |
| JP3177573B2 JP3177573B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=12310369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03067895A Expired - Lifetime JP3177573B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | 磁気中性線放電プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3177573B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008007784A1 (fr) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Ulvac, Inc. | Système de pulvérisation plasma à ligne magnétique neutre à couplage capacitif |
| JP2010021590A (ja) * | 1995-12-04 | 2010-01-28 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体製造装置 |
| JP2015176820A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | 株式会社リコー | プラズマ発生装置及び表面改質装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3823069B2 (ja) | 2002-06-12 | 2006-09-20 | 株式会社アルバック | 磁気中性線放電プラズマ処理装置 |
| DE10326135B4 (de) | 2002-06-12 | 2014-12-24 | Ulvac, Inc. | Entladungsplasma-Bearbeitungsanlage |
-
1995
- 1995-02-20 JP JP03067895A patent/JP3177573B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010021590A (ja) * | 1995-12-04 | 2010-01-28 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体製造装置 |
| WO2008007784A1 (fr) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Ulvac, Inc. | Système de pulvérisation plasma à ligne magnétique neutre à couplage capacitif |
| JP4945566B2 (ja) * | 2006-07-14 | 2012-06-06 | 株式会社アルバック | 容量結合型磁気中性線プラズマスパッタ装置 |
| JP2015176820A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | 株式会社リコー | プラズマ発生装置及び表面改質装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3177573B2 (ja) | 2001-06-18 |
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