JPH0436465A - マイクロ波プラズマ発生装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ発生装置Info
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- JPH0436465A JPH0436465A JP2144707A JP14470790A JPH0436465A JP H0436465 A JPH0436465 A JP H0436465A JP 2144707 A JP2144707 A JP 2144707A JP 14470790 A JP14470790 A JP 14470790A JP H0436465 A JPH0436465 A JP H0436465A
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- Japan
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- plasma generator
- microwave
- microwave plasma
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
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- H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
- H01J37/32229—Waveguides
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- H01J37/3488—Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体プロセス技術２表面処理技術等のスパッ
タリングにより膜形成を行うマイクロ波プラズマ発生装
置に関するものである。
タリングにより膜形成を行うマイクロ波プラズマ発生装
置に関するものである。
従来の技術
以下に従来のスパッタ形Ｅ ＣＲ（Ｅ １ｅｃｔｒｏｎ
ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）マイクロ波
プラズマ付着装置く松岡茂登、小野堅−：応用物理、第
５７巻（１９８８）Ｐ、１３０１．）について説明する
。
ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）マイクロ波
プラズマ付着装置く松岡茂登、小野堅−：応用物理、第
５７巻（１９８８）Ｐ、１３０１．）について説明する
。
第３図は従来のマイクロ波プラズマ付着装置の構成図で
あり、共鳴室１は、基本的には、真空中での円筒共振モ
ードＴＥ１１２形状をとっている。その共鳴室１に導波
管２から真空シールド窓３を通して２．４５ＧＨ２のマ
イクロ波を導入する。その共鳴室１内で、２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波に対して、ＥＣＲ条件を満足するように
８７５Ｇの磁場強度を外部コイル４により印加している
。
あり、共鳴室１は、基本的には、真空中での円筒共振モ
ードＴＥ１１２形状をとっている。その共鳴室１に導波
管２から真空シールド窓３を通して２．４５ＧＨ２のマ
イクロ波を導入する。その共鳴室１内で、２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波に対して、ＥＣＲ条件を満足するように
８７５Ｇの磁場強度を外部コイル４により印加している
。
放電ガスとしてアルゴン等をガス導入口５を共鳴室１内
に入れる。プラズマ引き出し孔６に接し、プラズマ流７
を取り囲むように円筒状のターゲット８を配置している
。その下方には基板ホルダー９とその上に基板１０が設
置しである。
に入れる。プラズマ引き出し孔６に接し、プラズマ流７
を取り囲むように円筒状のターゲット８を配置している
。その下方には基板ホルダー９とその上に基板１０が設
置しである。
以上のように構成されたマイクロ波プラズマ付着装置に
ついて、以下その動作を説明する。
ついて、以下その動作を説明する。
放電ガスとしてアルゴンを用い、１０〜１Ｏ−３Ｔｏ
ｒ ｒの圧力範囲で共鳴室１内にプラズママーを生成す
る。プラズマはコイル４の発散磁場勾配により低エネル
ギーイオン（数ｅＶ〜数十ｅＶ）のプラズマ波７として
プラズマ引き出し孔６から流れ出る。このときターゲッ
ト８に負の電圧（ＤＣ（直流）またはＲＦ（交流＋１３
．５６ＭＨｚ） ’）を印加すると、プラズマ流７中の
イオンがターゲット８表面に入射して、スパッタリング
が起こる。ターゲット８からスパッタされる粒子の一部
は基板１０の方向へ飛来し、薄膜が形成される。
ｒ ｒの圧力範囲で共鳴室１内にプラズママーを生成す
る。プラズマはコイル４の発散磁場勾配により低エネル
ギーイオン（数ｅＶ〜数十ｅＶ）のプラズマ波７として
プラズマ引き出し孔６から流れ出る。このときターゲッ
ト８に負の電圧（ＤＣ（直流）またはＲＦ（交流＋１３
．５６ＭＨｚ） ’）を印加すると、プラズマ流７中の
イオンがターゲット８表面に入射して、スパッタリング
が起こる。ターゲット８からスパッタされる粒子の一部
は基板１０の方向へ飛来し、薄膜が形成される。
発明が解決しようとする課題
しかし、このような構造のものでは磁場発生のためにコ
イルを使用していることと、プラズマ発生部とスパッタ
リング部が分離しているために装置が大きくなる。また
ターゲットがリング状なので加工しに（いという課題が
あった。
イルを使用していることと、プラズマ発生部とスパッタ
リング部が分離しているために装置が大きくなる。また
ターゲットがリング状なので加工しに（いという課題が
あった。
そこで本発明は、上記課題に鑑み、終端がドアノブ型の
同軸管の内部管の平坦部に電気的に絶縁されたマグネト
ロンスパッタ用のターゲットを埋め込むことにより、タ
ーゲットの周囲からマイクロ波を放射することにより、
プラズマ発生部とスパッタリング部を同一にし、円板タ
ーゲットが使用できるマイクロ波プラズマ発生装置の提
供を目的とする。
同軸管の内部管の平坦部に電気的に絶縁されたマグネト
ロンスパッタ用のターゲットを埋め込むことにより、タ
ーゲットの周囲からマイクロ波を放射することにより、
プラズマ発生部とスパッタリング部を同一にし、円板タ
ーゲットが使用できるマイクロ波プラズマ発生装置の提
供を目的とする。
課題を解決するための手段
上記目的を達成するため、本発明のマイクロ波プラズマ
発生装置は、マイクロ波発振器と、一端にマイクロ波発
振器が設けられた導波管を、前記導波管のマイクロ波発
振器が設けられた債とは逆の端に空き抜けて付いており
終端が開孔のドアノブ型である同軸管と、内部が空洞で
ある同軸管の内部管と、前記内部管の内部でがっ、開孔
になっている平坦部に設置されたターゲットホルダーと
、前記ターゲットホルダー上に設けられたターゲットと
、前記ターゲットの下部に設けられた磁石と、ドアノブ
部とガス導入口と排気口が付けられた真空槽とを備え、
前記ターゲットと前記ターゲットホルダーは内部管とは
電気的に絶縁されていることを特徴とする。
発生装置は、マイクロ波発振器と、一端にマイクロ波発
振器が設けられた導波管を、前記導波管のマイクロ波発
振器が設けられた債とは逆の端に空き抜けて付いており
終端が開孔のドアノブ型である同軸管と、内部が空洞で
ある同軸管の内部管と、前記内部管の内部でがっ、開孔
になっている平坦部に設置されたターゲットホルダーと
、前記ターゲットホルダー上に設けられたターゲットと
、前記ターゲットの下部に設けられた磁石と、ドアノブ
部とガス導入口と排気口が付けられた真空槽とを備え、
前記ターゲットと前記ターゲットホルダーは内部管とは
電気的に絶縁されていることを特徴とする。
作 用
本発明のマイクロ波プラズマ発生装置によれば、ドアノ
ブ型の同軸管を伝播して来たマイクロ波が、周囲から同
軸管の内部管の終端に埋め込まれたマグネトロンスパッ
タ用のターゲット上に放射される。
ブ型の同軸管を伝播して来たマイクロ波が、周囲から同
軸管の内部管の終端に埋め込まれたマグネトロンスパッ
タ用のターゲット上に放射される。
この結果、低ガス圧力で高密度プラズマの生成が可能な
マイクロ波マグネトロンプラズマがターゲット上に起こ
り、スパッタリングを行うことができる。
マイクロ波マグネトロンプラズマがターゲット上に起こ
り、スパッタリングを行うことができる。
実施例
以下、本発明の一実施−例を添付図面にもとづいて説明
する。
する。
第１図において、１１は導波管で、導波管１１の端には
マグネトロン１２が取り付けである。そのマグネトロン
１２と逆側の端には同軸管１３が取り付けてあり、導波
管１１がら同軸管１３ヘマイクロ波が伝播できるように
なっている。同軸管１３は導波管１１を突き抜けており
、内部管１３ａと外部管１３ｂとで構成されている。導
波管１１をはさんで一方の同軸管１３には、同軸の空間
部の長さが変化できるように上下に移動可能なチューナ
ー１４が付けである。もう一方の同軸管１３の端はドア
ノブ型同軸１３′になっている。ドアノブ型同軸管１３
゛の内部管１３ａ゛は同軸管１３の内部管１３ａの延長
上にあり、径を徐々に大きくするために４５度の円錐台
と同筒とからなっており、内部は空洞であり、平坦部に
はターゲット１５が設置しである。ターゲット１５は内
部管１３ａとはテフロン板１６で電気的に絶縁されたタ
ーゲットホルダー１７により支持されており、ターゲッ
トホルダー１７の内部にはターゲット１５０面上に磁場
を発生させるためのリング状の磁気ギャップを持った同
心円の永久磁石１８が内蔵されている。また、永久磁石
１８とターゲット１５は水冷できるようになっており、
内部管１３ａの空洞部分を水冷バイブ１９が通っており
、導波管１１をはさんで反対側の同軸管１３から空き出
しており、この水冷バイブ１９に電位を印加することに
より、ターゲット１５の電位を変化させることができる
。内部管１３ａ゛をどの方向にもある一定の間隔を保っ
ておおいつつむようにドアノブ型同軸管１３゛の外部管
１３ｂ′が、外部管１３ｂの延長上にある。外部管１３
ｂ°は平坦部にターゲット１５とほぼ同じ径の開孔部２
０がある。外部管１３ｂ′の外側にはフランジ２１が付
けてあり、ガス導入口２２と排気口２３とを有する真空
チャンバー２４に取り付けである。真空チャンバ−２４
内部には開孔部２０と対向して基板ホルダー２５が設置
されており、その上には基板２６がある。また、同軸管
１３の空間には真空封じ用のガラス板２７があり、マイ
クロ波はガラス板２７を通過できるようになっている。
マグネトロン１２が取り付けである。そのマグネトロン
１２と逆側の端には同軸管１３が取り付けてあり、導波
管１１がら同軸管１３ヘマイクロ波が伝播できるように
なっている。同軸管１３は導波管１１を突き抜けており
、内部管１３ａと外部管１３ｂとで構成されている。導
波管１１をはさんで一方の同軸管１３には、同軸の空間
部の長さが変化できるように上下に移動可能なチューナ
ー１４が付けである。もう一方の同軸管１３の端はドア
ノブ型同軸１３′になっている。ドアノブ型同軸管１３
゛の内部管１３ａ゛は同軸管１３の内部管１３ａの延長
上にあり、径を徐々に大きくするために４５度の円錐台
と同筒とからなっており、内部は空洞であり、平坦部に
はターゲット１５が設置しである。ターゲット１５は内
部管１３ａとはテフロン板１６で電気的に絶縁されたタ
ーゲットホルダー１７により支持されており、ターゲッ
トホルダー１７の内部にはターゲット１５０面上に磁場
を発生させるためのリング状の磁気ギャップを持った同
心円の永久磁石１８が内蔵されている。また、永久磁石
１８とターゲット１５は水冷できるようになっており、
内部管１３ａの空洞部分を水冷バイブ１９が通っており
、導波管１１をはさんで反対側の同軸管１３から空き出
しており、この水冷バイブ１９に電位を印加することに
より、ターゲット１５の電位を変化させることができる
。内部管１３ａ゛をどの方向にもある一定の間隔を保っ
ておおいつつむようにドアノブ型同軸管１３゛の外部管
１３ｂ′が、外部管１３ｂの延長上にある。外部管１３
ｂ°は平坦部にターゲット１５とほぼ同じ径の開孔部２
０がある。外部管１３ｂ′の外側にはフランジ２１が付
けてあり、ガス導入口２２と排気口２３とを有する真空
チャンバー２４に取り付けである。真空チャンバ−２４
内部には開孔部２０と対向して基板ホルダー２５が設置
されており、その上には基板２６がある。また、同軸管
１３の空間には真空封じ用のガラス板２７があり、マイ
クロ波はガラス板２７を通過できるようになっている。
ガラス板２７はドアノブ型同軸管１３′の根元に設けて
あり、スパッタ粒子による曇りがないようにしである。
あり、スパッタ粒子による曇りがないようにしである。
このような構造において、マグネトロン１２から発振さ
れた２、４５ＧＨｚのマイクロ波は、例えば１０９■Ｘ
５４．５ｍの導波管１１を伝幡して、チューナ１４の位
置を変化させてインピーダンスを変化させることにより
、例えば内径２４ｍ。
れた２、４５ＧＨｚのマイクロ波は、例えば１０９■Ｘ
５４．５ｍの導波管１１を伝幡して、チューナ１４の位
置を変化させてインピーダンスを変化させることにより
、例えば内径２４ｍ。
外径５４■の同軸管１３に導入されドアノブ型同軸管１
３′を伝幡し、ターゲット１５上に放射される。このと
きガス導入口２２からアルゴンガス等を導入して、真空
チャンバー２４内のガス圧力を２Ｘ１０ Ｔｏｒｒに
すると放電が開始される。
３′を伝幡し、ターゲット１５上に放射される。このと
きガス導入口２２からアルゴンガス等を導入して、真空
チャンバー２４内のガス圧力を２Ｘ１０ Ｔｏｒｒに
すると放電が開始される。
また、チューナー１４の位置を適当に変化させ、マイク
ロ波の反射波が最小になるようにする。そしてガス圧力
を低下させて例えばｌＸｌ０ Ｔｏｒｒにすると、プ
ラズマが永久磁石１８のターゲット１５上での磁場が１
２０ガウスの磁気ギャップに捕獲されたマグニトロン放
電に移行する。また、ターゲット１５に負の電位を印加
できるように水冷バイブ１９に直流電源２８を継ぐと、
プラズマ中のイオンがターゲット１５をスパッタする。
ロ波の反射波が最小になるようにする。そしてガス圧力
を低下させて例えばｌＸｌ０ Ｔｏｒｒにすると、プ
ラズマが永久磁石１８のターゲット１５上での磁場が１
２０ガウスの磁気ギャップに捕獲されたマグニトロン放
電に移行する。また、ターゲット１５に負の電位を印加
できるように水冷バイブ１９に直流電源２８を継ぐと、
プラズマ中のイオンがターゲット１５をスパッタする。
なお、永久磁石の磁場を１２０ガウスとしたが、０．１
〜０．９キロガウスでも同じ効果を奏する。
〜０．９キロガウスでも同じ効果を奏する。
また、電ｆｉ２８を直流としたが、高周波でもブロッキ
ングコンデンサでも同じ効果を奏する。
ングコンデンサでも同じ効果を奏する。
次に本発明の第２の実施例について説明する。
第２図は第２の実施例を示しており、この実施例は、同
軸管３３に取り付けられた排気口４８で同軸管３３と導
波管３１の空間を排気できる点が第１の実施例と大きく
興なる所である。また、ガス導入口４２は開孔部４０の
周囲にあり層数の穴が開いたリング状のガス放出環４９
に継がっている。その他は第１の実施例と同じである。
軸管３３に取り付けられた排気口４８で同軸管３３と導
波管３１の空間を排気できる点が第１の実施例と大きく
興なる所である。また、ガス導入口４２は開孔部４０の
周囲にあり層数の穴が開いたリング状のガス放出環４９
に継がっている。その他は第１の実施例と同じである。
このような構造において、ガス導入口４２から入ったア
ルゴン等のガスはガス放出環４９によりターゲット３５
近傍に噴出される。そして、ガスはマイクロ波が通過す
る同軸管３３の空間部を通って、チューナー３４の側面
に付いた排気口４８から排出される。また排気口４８に
はマイクロ波が漏れないように金属メツシュ５０がはっ
である。そして、真空チャンバー４４内を８ｘ １０−
３Ｔｏ ｒ ｒにすると放電が開始する。チューナー３
４で反射波が最小になるようにし、ガス圧力を低（して
いくとプラズマがターゲット上に移行する。２〜５Ｘ１
０Ｔｏｒｒでマグネトロンスパッタリングを行うことが
できる。
ルゴン等のガスはガス放出環４９によりターゲット３５
近傍に噴出される。そして、ガスはマイクロ波が通過す
る同軸管３３の空間部を通って、チューナー３４の側面
に付いた排気口４８から排出される。また排気口４８に
はマイクロ波が漏れないように金属メツシュ５０がはっ
である。そして、真空チャンバー４４内を８ｘ １０−
３Ｔｏ ｒ ｒにすると放電が開始する。チューナー３
４で反射波が最小になるようにし、ガス圧力を低（して
いくとプラズマがターゲット上に移行する。２〜５Ｘ１
０Ｔｏｒｒでマグネトロンスパッタリングを行うことが
できる。
発明の効果
本発明のマイクロ波プラズマ発生装置によれば、同軸管
の内部管の終端に電気的に絶縁されたマグネトロン放電
用のターゲットを設置することにより、小型になり、低
ガス圧力で高速スパッタリングを行うことができる。
の内部管の終端に電気的に絶縁されたマグネトロン放電
用のターゲットを設置することにより、小型になり、低
ガス圧力で高速スパッタリングを行うことができる。
第１図は本発明の第一の実施例のマイクロ波プラズマ発
生装置の断面図、第２図は本発明の第二の実施例のマイ
クロ波プラズマ発生装置の断面図、第３図は従来のマイ
クロ波プラズマ付着装置の構成図である。 １１・・・・・・導波管、１２・・・・・・マグネトロ
ン、１３・・・・・・同軸管、１４・・・・・・チュー
ナー １５・・・・・・ターゲット、１６・・・・・・
テフロン板、１７・・・・・・ターゲットホルダー １
８・・・・・・永久磁石、１９・・・・・・水冷パイプ
、２０・・・・・・開孔部、２１・・・・・・フランジ
、２２・・・・・・ガス導入口、２３・・・・・・排気
口、２４・・・・・・真空チャンバー、２５・・・・・
・基板ホルダー、２６・・・・・・基板、２７・・・・
・・ガラス板、２８・・・・・・電源。
生装置の断面図、第２図は本発明の第二の実施例のマイ
クロ波プラズマ発生装置の断面図、第３図は従来のマイ
クロ波プラズマ付着装置の構成図である。 １１・・・・・・導波管、１２・・・・・・マグネトロ
ン、１３・・・・・・同軸管、１４・・・・・・チュー
ナー １５・・・・・・ターゲット、１６・・・・・・
テフロン板、１７・・・・・・ターゲットホルダー １
８・・・・・・永久磁石、１９・・・・・・水冷パイプ
、２０・・・・・・開孔部、２１・・・・・・フランジ
、２２・・・・・・ガス導入口、２３・・・・・・排気
口、２４・・・・・・真空チャンバー、２５・・・・・
・基板ホルダー、２６・・・・・・基板、２７・・・・
・・ガラス板、２８・・・・・・電源。
Claims (6)
- （１）マイクロ波発振器と、一端にマイクロ波発振器が
設けられた導波管と、前記導波管のマイクロ波発振器が
設けられた側とは異なる側の端に突き抜けて設けられ、
終端が開孔のドアノブ型である同軸管と、内部が空洞で
ある同軸管の内部管と、前記内部管の内部でかつ、開孔
になっている平坦部に設置されたターゲットホルダーと
、前記ターゲットホルダー上に設けられたターゲットと
、前記ターゲットの下部に設けられた磁石と、ドアノブ
部とガス導入口と排気口が設けられた真空槽とを備え、
前記ターゲットとターゲットホルダーは内部管とは電気
的に絶縁されているマイクロ波プラズマ発生装置。 - （２）磁石は同心円状にＮ極とＳ極がある永久磁石でタ
ーゲット上の磁場が０．１〜０．９キロガウスである請
求項１記載のマイクロ波プラズマ発生装置。 - （３）同軸管はドアノブの根元が４５゜に開いている請
求項１記載のマイクロ波プラズマ発生装置。 - （４）同軸管はチューナーを有する請求項１記載のマイ
クロ波プラズマ発生装置。 - （５）ターゲットホルダーは直流電圧が印加できる手段
を有する請求項１記載のマイクロ波プラズマ発生装置。 - （６）ターゲットホルダーは高周波出電圧が印加できる
手段を有する請求項１記載のマイクロ波プラズマ発生装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2144707A JPH0436465A (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | マイクロ波プラズマ発生装置 |
| KR1019910008849A KR950007480B1 (ko) | 1990-06-01 | 1991-05-30 | 마이크로파 플라즈마 발생장치 |
| US07/709,223 US5230784A (en) | 1990-06-01 | 1991-06-03 | Microwave plasma source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2144707A JPH0436465A (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | マイクロ波プラズマ発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0436465A true JPH0436465A (ja) | 1992-02-06 |
Family
ID=15368420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2144707A Pending JPH0436465A (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | マイクロ波プラズマ発生装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5230784A (ja) |
| JP (1) | JPH0436465A (ja) |
| KR (1) | KR950007480B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2254763B (en) * | 1991-04-08 | 1995-03-15 | Electricity Ass Services Ltd | A microwave coupler and method of heating a substance in a vessel using microwaves |
| CN102094175A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-06-15 | 沈阳金锋特种刀具有限公司 | 直接水冷的粉末烧结多元合金镀膜靶及其制造方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5480533A (en) * | 1991-08-09 | 1996-01-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Microwave plasma source |
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