JP5124317B2 - Sheet plasma deposition apparatus and sheet plasma adjustment method - Google Patents
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Description
本発明は、シート状のプラズマを利用して成膜を行うシートプラズマ成膜装置に関し、また、シート状のプラズマの傾きを調整するシートプラズマ調整方法に関する。 The present invention relates to a sheet plasma film forming apparatus that forms a film using sheet-like plasma, and also relates to a sheet plasma adjusting method for adjusting the inclination of the sheet-like plasma.
プラズマをプラズマガンによって生成すると、その形状は通常円柱状となる。そして、この円柱状のプラズマを、同じ磁極を向い合わせた永久磁石対で挟むと、永久磁石対の間で生じる反発磁界により、プラズマがシート状に変形することが知られている。シートプラズマ成膜装置は、このシート状に形成されたプラズマ(以下、「シートプラズマ」という)を利用して、成膜を行う装置である。なお、このシートプラズマ成膜装置で行う成膜法は、真空成膜法の一種である。 When plasma is generated by a plasma gun, its shape is usually cylindrical. When this cylindrical plasma is sandwiched between a pair of permanent magnets facing the same magnetic pole, it is known that the plasma is deformed into a sheet by a repulsive magnetic field generated between the pair of permanent magnets. The sheet plasma film forming apparatus is an apparatus that forms a film using plasma formed in the form of a sheet (hereinafter referred to as “sheet plasma”). The film forming method performed by this sheet plasma film forming apparatus is a kind of vacuum film forming method.
シートプラズマ成膜装置では、プラズマをシートプラズマ形成室でシート状に形成し、このシートプラズマを成膜室に輸送する。成膜室にはターゲットと基板が対向するように配置されており、シートプラズマはこれらの間を進行する。このとき、シートプラズマ内の荷電粒子が、ターゲットに印加されたバイアス電圧によって引き付けられてターゲットをスパッタし(叩き出し)、叩き出されたスパッタ粒子は、シートプラズマを通過する際にイオン化されて基板にかけられたバイアス電圧によって引き付けられて基板に堆積する。これによって基板の表面に膜が形成されるのである。 In the sheet plasma film forming apparatus, plasma is formed in a sheet shape in the sheet plasma forming chamber, and the sheet plasma is transported to the film forming chamber. In the film formation chamber, the target and the substrate are arranged so as to face each other, and the sheet plasma travels between them. At this time, the charged particles in the sheet plasma are attracted by the bias voltage applied to the target to sputter the target (striking out), and the sputtered particles that are struck out are ionized when passing through the sheet plasma to form the substrate. Is attracted by the bias voltage applied to the substrate and deposited on the substrate. As a result, a film is formed on the surface of the substrate.
この原理からわかるように、プラズマをシート状に形成する理由の1つは、プラズマの厚みを一定にして、ターゲットを偏りなくスパッタし、基板を均一に成膜することにある。ただし、基板を均一に成膜するには、単にプラズマを均一の厚さにするだけでは足りず、シートプラズマとターゲットを平行にする必要がある。ところが、プラズマは永久磁石対によってシート状に形成される際に、フレミングの法則によってプラズマ中の電子がローレンツ力を受け、プラズマガン側(カソード側)から見たとき、プラズマの輸送軸を中心として反時計回りに傾いてしまう。そのため、基板を均一に成膜するには、このプラズマの傾きに対して何らかの策を講じる必要がある。 As can be seen from this principle, one of the reasons for forming the plasma in the form of a sheet is that the thickness of the plasma is kept constant, the target is sputtered evenly, and the substrate is uniformly formed. However, in order to form the substrate uniformly, it is not necessary to simply make the plasma uniform in thickness, and it is necessary to make the sheet plasma and the target parallel. However, when plasma is formed into a sheet by a pair of permanent magnets, electrons in the plasma are subjected to Lorentz force by Fleming's law, and when viewed from the plasma gun side (cathode side), the plasma transport axis is the center. Tilt counterclockwise. Therefore, in order to form the substrate uniformly, it is necessary to take some measures against the inclination of the plasma.
これに対し、特許文献1では、永久磁石対を構成する2つの磁石を、輸送方向に直角な方向において互いに平行のまま逆方向にずらして配置したプラズマ処理装置(本願発明のシートプラズマ成膜装置に相当)が提案されている。かかる構成によれば、永久磁石対の間に生じる反発磁界を変形することができ、ひいてはシートプラズマの傾きを補正することができる。
ところが、特許文献1に係るプラズマ処理装置では、対向する永久磁石を逆方向にずらす必要があることから、有効な反発磁界の幅が狭くなってしまい(オーバーラップの幅が狭くなってしまい)、条件によってはプラズマをシート状に形成できなくなってしまう。 However, in the plasma processing apparatus according to Patent Document 1, since the opposing permanent magnets need to be shifted in the opposite direction, the effective repulsive magnetic field width becomes narrow (the overlap width becomes narrow), Depending on the conditions, the plasma cannot be formed into a sheet.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、永久磁石による反発磁界の幅を狭めることなく、シートプラズマの傾きを調整できるシートプラズマ成膜装置、及び、シートプラズマ調整方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a sheet plasma film forming apparatus and a sheet plasma adjustment method capable of adjusting the inclination of the sheet plasma without reducing the width of the repulsive magnetic field by the permanent magnet. It is intended to provide.
上記課題を解決するため、本発明に係るシートプラズマ成膜装置は、円柱状のプラズマを出射するプラズマガンと、前記円柱状のプラズマを挟んでN極の磁極面が対向するように配置された一対の永久磁石で構成され、前記円柱状のプラズマをシート状に変形させる永久磁石対と、前記カソード側から見たとき、前記円柱状のプラズマの中心軸を右向きに通り前記永久磁石の前記プラズマに対向する面に平行な軸をX軸とし、前記円柱状のプラズマの中心軸を鉛直上向きに通り前記X軸に直交する軸をY軸としたとき、前記X軸及び前記Y軸によって定まる座標系の第1象限及び第3象限の少なくとも一方側であって、かつ、前記永久磁石の前記プラズマに対向する面に配置された磁性部材と、前記シート状のプラズマを利用して成膜が行われる成膜室と、を備える。かかる構成によれば、永久磁石対の間に生じる反発磁界を変形させることができることから、永久磁石による反発磁界の幅を狭めることなく、シートプラズマの傾きを調整することができる。 In order to solve the above problems, a sheet plasma film forming apparatus according to the present invention is arranged such that a plasma gun that emits cylindrical plasma and a magnetic pole surface of N pole face each other across the cylindrical plasma. A pair of permanent magnets configured to deform the cylindrical plasma into a sheet shape, and when viewed from the cathode side, the plasma of the permanent magnet passes rightward through the central axis of the cylindrical plasma. Coordinates determined by the X axis and the Y axis when the axis parallel to the surface facing the X axis is the X axis and the center axis of the cylindrical plasma is vertically upward and the axis perpendicular to the X axis is the Y axis a first quadrant and a third quadrant of the at least one side of the system, and the magnetic member disposed on opposite sides to the plasma of the permanent magnet, deposition by using the sheet-shaped plasma is performed Provided that the film forming chamber, the. According to such a configuration, since the repulsive magnetic field generated between the permanent magnet pair can be deformed, the inclination of the sheet plasma can be adjusted without reducing the width of the repulsive magnetic field generated by the permanent magnet.
また、上記のシートプラズマ成膜装置において、前記各々のN極の磁極面が、平面状でかつ互いに平行に形成されるようにしてもよい。かかる構成であれば、シートプラズマの傾きをある程度予測して調整することができる。 Further, in the above-described sheet plasma film forming apparatus, each N pole magnetic pole surface may be formed in a planar shape and in parallel with each other. With such a configuration, the inclination of the sheet plasma can be predicted and adjusted to some extent.
また、上記のシートプラズマ成膜装置において、前記磁性部材は、直方体の形状を有するようにしてもよい。かかる構成によれば、磁性部材を容易に加工することができる。 In the sheet plasma film forming apparatus, the magnetic member may have a rectangular parallelepiped shape. According to this configuration, the magnetic member can be easily processed.
また、上記のシートプラズマ成膜装置において、前記磁性部材は、直方体の一辺を面取りした面取形状を有するとともに、前記面取りされた部分が前記永久磁石の中央側、かつ、プラズマ側となるような位置に配置されるようにしてもよい。かかる構成によれば、反発磁界を効率良く形成することができる。 In the sheet plasma film forming apparatus, the magnetic member has a chamfered shape in which one side of a rectangular parallelepiped is chamfered, and the chamfered portion is a central side of the permanent magnet and a plasma side. You may make it arrange | position to a position. According to such a configuration, a repulsive magnetic field can be efficiently formed.
さらに、上記課題を解決するため、本発明に係るシートプラズマ調整方法は、円柱状のプラズマを出射するプラズマガンと、前記円柱状のプラズマを挟んでN極の磁極面が対向するように配置された一対の永久磁石で構成され、前記円柱状のプラズマをシート状に変形させる永久磁石対と、前記シート状のプラズマを利用して成膜が行われる成膜室と、を備えたシートプラズマ成膜装置において、前記カソード側から見たとき、前記円柱状のプラズマの中心軸を右向きに通り前記永久磁石の前記プラズマに対向する面に平行な軸をX軸とし、前記円柱状のプラズマの中心軸を鉛直上向きに通り前記X軸に直交する軸をY軸とすると、前記X軸及び前記Y軸によって定まる座標系の第1象限及び第3象限の少なくとも一方側であって、かつ、前記永久磁石の前記プラズマに対向する面に磁性部材を配置することで、前記シート状のプラズマの傾きを調整する。かかる構成によれば、永久磁石対の間に生じる反発磁界を変形させることができることから、永久磁石による反発磁界の幅を狭めることなく、シートプラズマの傾きを調整することができる。 Furthermore, in order to solve the above-described problem, the sheet plasma adjustment method according to the present invention is arranged such that a plasma gun that emits cylindrical plasma and a magnetic pole surface of N pole face each other across the cylindrical plasma. A pair of permanent magnets, and a pair of permanent magnets for deforming the columnar plasma into a sheet shape, and a film forming chamber in which film formation is performed using the sheet plasma. In the membrane apparatus, when viewed from the cathode side, an axis parallel to the surface of the permanent magnet facing the plasma passing through the central axis of the cylindrical plasma is set to the X axis, and the center of the cylindrical plasma is Assuming that the axis perpendicular to the X axis is the Y axis, the axis is at least one side of the first quadrant and the third quadrant of the coordinate system defined by the X axis and the Y axis, and the front By disposing the magnetic member on a surface opposed to the plasma of the permanent magnets, adjusting the tilt of the sheet-shaped plasma. According to such a configuration, since the repulsive magnetic field generated between the permanent magnet pair can be deformed, the inclination of the sheet plasma can be adjusted without reducing the width of the repulsive magnetic field generated by the permanent magnet.
また、上記のシートプラズマ調整方法において、前記各々のN極の磁極面が、平面状でかつ互いに平行に形成されているようにしてもよい。かかる構成によれば、シートプラズマの傾きをある程度予測して調整することができる。 In the sheet plasma adjustment method described above, the magnetic pole surfaces of the N poles may be planar and formed in parallel to each other. According to such a configuration, the inclination of the sheet plasma can be predicted and adjusted to some extent.
また、上記のシートプラズマ調整方法において、前記磁性部材の配置、前記磁性部材の大きさ、前記磁性部材の形状、及び、前記磁性部材の個数のうち少なくとも1つ変更することで、前記シート状のプラズマの傾きを調整するようにしてもよい。かかる構成によれば、シートプラズマの傾きをより正確に調整することができる。 In the sheet plasma adjustment method, the sheet-like shape may be changed by changing at least one of the arrangement of the magnetic member, the size of the magnetic member, the shape of the magnetic member, and the number of the magnetic members. You may make it adjust the inclination of a plasma. According to this configuration, the inclination of the sheet plasma can be adjusted more accurately.
本発明によれば、永久磁石による反発磁界を狭めることなく、シートプラズマの傾きを調整できるシートプラズマ成膜装置、及び、シートプラズマ調整方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sheet plasma film-forming apparatus which can adjust the inclination of a sheet plasma, and a sheet plasma adjustment method can be provided, without narrowing the repulsive magnetic field by a permanent magnet.
以下、本発明に係る実施形態について図を参照して説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、その重複する説明を省略する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Below, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is the same or it corresponds through all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1について説明する。図1は、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1の概略図である。以下では、プラズマPの輸送方向である図1紙面における左右方向をZ方向とし、このZ方向に直交する図1紙面における上下方向をY方向とし、Z方向に直交する図1紙面における貫通方向をX方向として説明を行う。
(First embodiment)
First, the sheet plasma film-forming apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a schematic view of a sheet plasma film forming apparatus 1 according to the present embodiment. In the following, the left-right direction in FIG. 1 paper plane, which is the transport direction of plasma P, is the Z direction, the vertical direction in FIG. 1 paper plane orthogonal to the Z direction is the Y direction, and the penetration direction in FIG. The description will be made in the X direction.
シートプラズマ成膜装置1は、図1に示すように、プラズマガン2と、シートプラズマ形成室3と、第1〜3電磁コイル4〜6と、永久磁石対7と、磁性部材8と、成膜室9と、終端部10とを備えている。プラズマガン2(カソード11)から出射されたプラズマPは、シートプラズマ形成室3及び成膜室9を通過して、終端部10(アノード12)で収束する。また、プラズマガン2、シートプラズマ形成室3、及び成膜室9は、互いに気密を保った状態で連通している。なお、プラズマガン2、成膜室9、アノード12、ターゲット13、及び、基板14は、それぞれセラミック、樹脂等を介して電気的に絶縁されている。 As shown in FIG. 1, the sheet plasma film forming apparatus 1 includes a plasma gun 2, a sheet plasma forming chamber 3, first to third electromagnetic coils 4 to 6, a permanent magnet pair 7, a magnetic member 8, and a component. A membrane chamber 9 and a terminal portion 10 are provided. The plasma P emitted from the plasma gun 2 (cathode 11) passes through the sheet plasma forming chamber 3 and the film forming chamber 9 and converges at the terminal portion 10 (anode 12). Further, the plasma gun 2, the sheet plasma forming chamber 3, and the film forming chamber 9 communicate with each other while being kept airtight. The plasma gun 2, the film forming chamber 9, the anode 12, the target 13, and the substrate 14 are electrically insulated through ceramic, resin, and the like, respectively.
プラズマガン2は、プラズマPを生成する構成部品である。プラズマガン2はカソード(陰極)11を有しており、カソード11はプラズマガン2の端部に設けられたフランジ(カソードマウント)15によって支えられている。また、フランジ15には、本実施形態の放電ガスであるアルゴン(Ar)ガスをプラズマガン2の内部に導くガス導入構造(図示せず)が形成されている。プラズマガン2の内部には放電空間(図示せず)が形成されており、この放電空間内でカソード11は熱電子を放出する。カソード11から放出された熱電子はプラズマ放電を誘発し、誘発されたプラズマ放電によってアルゴンガスが電離される。これにより、放電空間には、荷電粒子(Ar+と電子)の集合体であるプラズマPが生成される。なお、プラズマ放電を維持するため、直流電圧V1と抵抗Rv、R1、R2の組合せにより所定のプラス電圧が印加された一対のグリッド電極(中間電極)G1、G2が放電空間の適所に配置されている。 The plasma gun 2 is a component that generates plasma P. The plasma gun 2 has a cathode (cathode) 11, and the cathode 11 is supported by a flange (cathode mount) 15 provided at an end of the plasma gun 2. The flange 15 is also provided with a gas introduction structure (not shown) that guides the argon (Ar) gas, which is the discharge gas of the present embodiment, into the plasma gun 2. A discharge space (not shown) is formed inside the plasma gun 2, and the cathode 11 emits thermal electrons in the discharge space. The thermoelectrons emitted from the cathode 11 induce a plasma discharge, and argon gas is ionized by the induced plasma discharge. Thereby, plasma P that is an aggregate of charged particles (Ar + and electrons) is generated in the discharge space. In order to maintain the plasma discharge, a pair of grid electrodes (intermediate electrodes) G1 and G2 to which a predetermined positive voltage is applied by a combination of the DC voltage V1 and the resistors Rv, R1, and R2 are disposed at appropriate positions in the discharge space. Yes.
シートプラズマ形成室3は、プラズマガン2のプラズマ輸送方向側(終端部10側)に配設されている。プラズマPは、プラズマガン2から放出された段階では円柱状であるが、シートプラズマ成形室3の内部でシート状に形成される。シートプラズマ形成室3は、非磁性の材料(例えばステンレスやガラス)で形成された円筒状の外壁を有しており、内部にはプラズマPが通過する輸送空間16が形成されている。 The sheet plasma forming chamber 3 is disposed on the plasma transport direction side (terminal portion 10 side) of the plasma gun 2. The plasma P is cylindrical when it is emitted from the plasma gun 2, but is formed into a sheet inside the sheet plasma forming chamber 3. The sheet plasma forming chamber 3 has a cylindrical outer wall formed of a nonmagnetic material (for example, stainless steel or glass), and a transport space 16 through which the plasma P passes is formed.
第1電磁コイル4は、環状の空心コイルであって、シートプラズマ形成室3を囲むように配設されている。第1電磁コイル4に電流を通電すると、シートプラズマ形成室3にはプラズマガン2(カソード11)側から終端部10(アノード12)側に向かう磁界が形成される構成となっている。プラズマPを構成する荷電粒子は、磁力線に沿って(厳密には磁力線に巻き付きながら)進行するという特性を有しているため、第1電磁コイル4に電流を通電すると、プラズマPはプラズマガン2(カソード11)から終端部10(アノード12)に向かう方向に輸送される。すなわち、第1電磁コイル4は、プラズマPを終端部10(アノード12)側へ輸送する推進源としての機能を有している。 The first electromagnetic coil 4 is an annular air core coil and is disposed so as to surround the sheet plasma forming chamber 3. When a current is passed through the first electromagnetic coil 4, a magnetic field is formed in the sheet plasma forming chamber 3 from the plasma gun 2 (cathode 11) side toward the terminal end 10 (anode 12) side. Since the charged particles constituting the plasma P have a characteristic of traveling along the magnetic field lines (strictly, while being wound around the magnetic field lines), when the first electromagnetic coil 4 is energized, the plasma P is converted into the plasma gun 2. It is transported in a direction from the (cathode 11) toward the terminal end 10 (anode 12). That is, the first electromagnetic coil 4 has a function as a propulsion source for transporting the plasma P to the terminal end 10 (anode 12) side.
同様に、第2電磁コイル5は成膜室9を囲むようにして成膜室9とシートプラズマ形成室3との境界付近に配置され、第3電磁コイル6は成膜室9を囲むようにして成膜室9と終端部10との境界付近に配置されている。第2電磁コイル5及び第3電磁コイル6は、第1電磁コイル4と同様、いずれも環状の空心コイルであって、電流を通電したときにプラズマガン2(カソード11)側から終端部10(アノード12)側に向かう磁界が形成される。つまり、第2電磁コイル5及び第3電磁コイル6は、成膜室9内のプラズマPを終端部10(アノード12)側へ輸送する推進源としての機能を有している。 Similarly, the second electromagnetic coil 5 is disposed in the vicinity of the boundary between the film forming chamber 9 and the sheet plasma forming chamber 3 so as to surround the film forming chamber 9, and the third electromagnetic coil 6 is disposed so as to surround the film forming chamber 9. 9 and the terminal portion 10. The second electromagnetic coil 5 and the third electromagnetic coil 6 are both annular air-core coils, like the first electromagnetic coil 4, and the terminal portion 10 (from the plasma gun 2 (cathode 11) side when current is applied. A magnetic field toward the anode 12) side is formed. That is, the second electromagnetic coil 5 and the third electromagnetic coil 6 have a function as a propulsion source for transporting the plasma P in the film forming chamber 9 to the terminal portion 10 (anode 12) side.
永久磁石対7は、X方向に伸延する2つの(一対の)棒磁石(永久磁石)7A、7Bによって構成されている。永久磁石対7は、シートプラズマ形成室3の外側であって、第1電磁コイル4よりもプラズマPの輸送方向側(終端部10側)に配設されている。永久磁石対7を構成する2つの棒磁石7A、7Bは、Y方向においてN極の磁極面同士が対向し、かつ、シートプラズマ成膜室3を挟むように配置されている。また、この2つの棒磁石7A、7Bの互いに対向する面は、平面状で、かつ、互いに平行となっている。この2つの棒磁石7A、7Bによって、シートプラズマ成膜室3の輸送空間16に反発磁界が発生し、円柱状のプラズマPがこの反発磁界を通過することでシート状に形成される。なお、棒磁石7A、7Bの材料には、ネオジウム、フェライト、サマリウム、及びコバルト等が用いられる。 The permanent magnet pair 7 includes two (a pair of) bar magnets (permanent magnets) 7A and 7B extending in the X direction. The permanent magnet pair 7 is disposed on the outer side of the sheet plasma forming chamber 3 and on the transport direction side of the plasma P (the end portion 10 side) than the first electromagnetic coil 4. The two bar magnets 7A and 7B constituting the permanent magnet pair 7 are arranged so that the N pole magnetic pole faces face each other in the Y direction and sandwich the sheet plasma film forming chamber 3. Moreover, the mutually opposing surfaces of the two bar magnets 7A and 7B are planar and parallel to each other. A repulsive magnetic field is generated in the transport space 16 of the sheet plasma film forming chamber 3 by the two bar magnets 7A, 7B, and the cylindrical plasma P is formed into a sheet shape by passing through the repelling magnetic field. In addition, neodymium, ferrite, samarium, cobalt, etc. are used for the material of the bar magnets 7A and 7B.
磁性部材8は、永久磁石対7を構成する2つの棒磁石7A、7Bの表面に配置されている。本実施形態に係る磁性部材8は、直方体の形状を有しており、特に立方体の形状を有している。また、磁性部材8の材料には、鉄、ニッケル、フェライト系ステンレス、マルテンサイト系ステンレス等の磁性体又は強磁性体を用いるのが望ましい。これらの材料は、汎用磁性金属であるため、シートプラズマ成膜装置1の製造コストを抑えることができる。図2は、図1のII−II断面を示した概略断面図である。つまり、図2は、プラズマガン11側から見たときの磁性部材8及び永久磁石対7を含む面の断面図である。図2に示すように、本実施形態に係る磁性部材8は、2つの棒磁石7A、7Bのそれぞれに配置され、かつ、棒磁石7A、7Bの表面のうちプラズマP(輸送空間16)に対向する面に配設されている。さらに、棒磁石7A、7Bの表面における磁性部材8は、2つの棒磁石7A、7Bの対向方向(Y方向)からみて、プラズマPの輸送軸Tに対して非対称に配置されている。より具体的には、磁性部材8は、棒磁石7A、7Bの表面のうち、プラズマPの輸送軸Tを中心として、時計回り方向側の端部に配置されている。なお、プラズマPの輸送軸Tとは、カソード11の中心と後述のアノード12の中心をつなぐ軸、つまり円柱状のプラズマの中心軸をいう。 The magnetic member 8 is disposed on the surfaces of the two bar magnets 7A and 7B constituting the permanent magnet pair 7. The magnetic member 8 according to the present embodiment has a rectangular parallelepiped shape, and particularly has a cubic shape. The magnetic member 8 is preferably made of a magnetic material such as iron, nickel, ferrite stainless steel, martensitic stainless steel, or ferromagnetic material. Since these materials are general-purpose magnetic metals, the manufacturing cost of the sheet plasma film forming apparatus 1 can be suppressed. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a II-II cross section of FIG. That is, FIG. 2 is a cross-sectional view of the surface including the magnetic member 8 and the permanent magnet pair 7 when viewed from the plasma gun 11 side. As shown in FIG. 2, the magnetic member 8 according to the present embodiment is disposed on each of the two bar magnets 7A and 7B, and faces the plasma P (transport space 16) on the surface of the bar magnets 7A and 7B. It is arranged on the surface to do. Further, the magnetic members 8 on the surfaces of the bar magnets 7A and 7B are disposed asymmetrically with respect to the transport axis T of the plasma P when viewed from the opposing direction (Y direction) of the two bar magnets 7A and 7B. More specifically, the magnetic member 8 is disposed at the end portion on the clockwise direction side with respect to the transport axis T of the plasma P in the surface of the bar magnets 7A and 7B. The transport axis T of the plasma P is an axis that connects the center of the cathode 11 and the center of the anode 12 described later, that is, the central axis of a cylindrical plasma.
図1に戻って、成膜室9は、シートプラズマ形成室3のプラズマ輸送方向側(終端部10側)に配設されている。成膜室9の外壁部分は、非磁性の材料(例えばステンレス)で形成されている。成膜室9のうちシートプラズマ形成室3との境界部分、及び、終端部10との境界部分には、プラズマPの輸送軸Tに垂直な面(XY断面)の断面積が小さいボトルネック部17、18が形成されている。さらに、2つのボトルネック部17、18の間には、成膜空間19が形成されている。成膜空間19には、真空ポンプ25(例えばターボポンプ)に接続する排気口20と、この排気口20の開閉を行うバルブ21が設けられている。排気口20に接続する上記の真空ポンプ25は、成膜空間19をスパッタリングプロセス可能なレベルの真空度にまで速やかに減圧できると共に、プラズマ形成室3の輸送空間16を円柱状のプラズマPが輸送可能なレベルの真空度まで速やかに減圧することができる程度の性能を有している。 Returning to FIG. 1, the film forming chamber 9 is disposed on the plasma transport direction side (terminal portion 10 side) of the sheet plasma forming chamber 3. The outer wall portion of the film forming chamber 9 is formed of a nonmagnetic material (for example, stainless steel). A bottleneck portion having a small cross-sectional area of the plane (XY cross section) perpendicular to the transport axis T of the plasma P is formed at the boundary portion with the sheet plasma forming chamber 3 and the boundary portion with the terminal portion 10 in the film forming chamber 9. 17 and 18 are formed. Further, a film formation space 19 is formed between the two bottleneck portions 17 and 18. The film formation space 19 is provided with an exhaust port 20 connected to a vacuum pump 25 (for example, a turbo pump) and a valve 21 for opening and closing the exhaust port 20. The vacuum pump 25 connected to the exhaust port 20 can quickly depressurize the film formation space 19 to a vacuum level at which the sputtering process can be performed, and the cylindrical plasma P transports the transport space 16 in the plasma formation chamber 3. The performance is such that the pressure can be quickly reduced to a possible level of vacuum.
また、成膜室9には、ターゲット13を保持するためのターゲットホルダ22と、基板14を保持するための基板ホルダ23とが、Y方向に離間し、かつ、対向するように設けられている。本実施形態ではターゲットとして銅板がターゲットホルダ22に保持され、基板として半導体ウエハが基板ホルダ23に保持される。また、ターゲット13には、ターゲットホルダ22を介して直流電源V3により数百ボルトの範囲内で変更可能な可変バイアス電圧(マイナス電圧)を印加することができる。同様に、基板14には、基板ホルダ23を介して直流電源V2により数百ボルトの範囲内で変更可能な直流の可変バイアス電圧を印加することができる。なお、ターゲットホルダ22及び基板ホルダ23は、それぞれ図示しないアクチュエータによってY方向に移動可能であり、プラズマPまでの距離をそれぞれ変化させることができる。 Further, a target holder 22 for holding the target 13 and a substrate holder 23 for holding the substrate 14 are provided in the film forming chamber 9 so as to be spaced apart from each other in the Y direction. . In this embodiment, a copper plate is held by the target holder 22 as a target, and a semiconductor wafer is held by the substrate holder 23 as a substrate. Further, a variable bias voltage (minus voltage) that can be changed within a range of several hundred volts by the DC power source V3 can be applied to the target 13 via the target holder 22. Similarly, a DC variable bias voltage that can be changed within a range of several hundred volts by the DC power source V <b> 2 can be applied to the substrate 14 through the substrate holder 23. The target holder 22 and the substrate holder 23 can be moved in the Y direction by actuators (not shown), and the distance to the plasma P can be changed.
成膜室9は上記の構成を有していることから、ターゲット13と基板14にバイアス電圧をかけた状態で、成膜室9にシートプラズマPが輸送されると、シートプラズマPの中のAr+はバイアス電圧がかかったターゲット13に引き付けられる。その結果、Ar+とターゲット13との間の衝突エネルギによりターゲット13のスパッタ粒子(本実施形態ではCu粒子)が叩き出される。そして、シートプラズマを通過する際に、電子を剥ぎ取られて電離されたスパッタ粒子(本実施形態ではCuイオン)が、基板14の表面に堆積する。これによって、基板14に銅が成膜されるのである。 Since the film forming chamber 9 has the above-described configuration, when the sheet plasma P is transported to the film forming chamber 9 with a bias voltage applied to the target 13 and the substrate 14, Ar + is attracted to the target 13 to which a bias voltage is applied. As a result, the sputtered particles (Cu particles in this embodiment) of the target 13 are knocked out by the collision energy between Ar + and the target 13. Then, when passing through the sheet plasma, sputtered particles (Cu ions in this embodiment) that have been stripped of electrons and ionized are deposited on the surface of the substrate 14. As a result, copper is deposited on the substrate 14.
終端部10は、成膜室9のプラズマ輸送方向側に配設されている。終端部10は、アノード(陽極)12と永久磁石24とから主に構成されている。アノード12は、カソード11との間でプラス電圧(例えば100V)を印加され、プラズマPを構成する荷電粒子(特に電子)を回収する機能を有している。また、永久磁石(収束用磁石)24は、アノード12側がS極となるように、かつ、大気側がN極となるように配置されている。永久磁石24は、N極から出てS極に入る磁力線からなる磁界を形成するため、アノード12に向かうシートプラズマPは幅方向に収束される。これにより、シートプラズマPの荷電粒子をアノード12に適切に回収することができる。以上が本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1の構成である。 The terminal portion 10 is disposed on the plasma transport direction side of the film forming chamber 9. The terminal portion 10 is mainly composed of an anode (anode) 12 and a permanent magnet 24. The anode 12 has a function of recovering charged particles (particularly electrons) constituting the plasma P when a positive voltage (for example, 100 V) is applied to the cathode 11. Further, the permanent magnet (convergence magnet) 24 is arranged so that the anode 12 side becomes the south pole and the atmosphere side becomes the north pole. Since the permanent magnet 24 forms a magnetic field composed of magnetic lines that exit from the N pole and enter the S pole, the sheet plasma P toward the anode 12 is converged in the width direction. As a result, the charged particles of the sheet plasma P can be properly collected at the anode 12. The above is the configuration of the sheet plasma film forming apparatus 1 according to the present embodiment.
次に、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1の作用効果について、従来のシートプラズマ成膜装置50と対比して説明する。図3は、従来のシートプラズマ成膜装置50について、永久磁石対7の周辺における磁場のシミュレーション結果を示した図である。図3は、永久磁石対7を含むXY断面を表わしており、紙面奥側がアノード12(終端部10)側である。つまり、図3はカソード11(プラズマガン2)側から見た図である。なお、以下では、図3の紙面における上下左右を単に上下左右として説明する(後述の図4〜7についても同様とする)。図中の左右に伸延する同じ長さの2つの長方形は、棒磁石7A、7Bの位置及び形状を示している。また、図中の矢印は、長さが磁束密度の大きを示しており、方向が磁力線の方向を示している。さらに、符号Aを付した灰色の濃い部分は、下向き成分の磁力が大きい領域を示しており、符号Bを付したやや灰色が薄い部分は、上向き成分の磁力が大きい領域を示している。また、棒磁石の間に位置し、左右方向(X方向)に伸延する太線状の部分は、シートプラズマPの位置及び形状を示している。 Next, the operation and effect of the sheet plasma film forming apparatus 1 according to the present embodiment will be described in comparison with the conventional sheet plasma film forming apparatus 50. FIG. 3 is a diagram showing a magnetic field simulation result around the permanent magnet pair 7 in the conventional sheet plasma film forming apparatus 50. FIG. 3 shows an XY cross section including the permanent magnet pair 7, and the back side of the drawing is the anode 12 (terminal portion 10) side. That is, FIG. 3 is a view seen from the cathode 11 (plasma gun 2) side. In the following description, the top, bottom, left, and right in the paper surface of FIG. Two rectangles of the same length extending left and right in the figure indicate the positions and shapes of the bar magnets 7A and 7B. Moreover, the arrow in a figure has shown the magnitude | size of the magnetic flux density, and the direction has shown the direction of the magnetic force line. Further, the dark gray portion marked with the symbol A indicates a region where the magnetic force of the downward component is large, and the slightly gray portion marked with the symbol B indicates a region where the magnetic force of the upward component is large. A thick line portion located between the bar magnets and extending in the left-right direction (X direction) indicates the position and shape of the sheet plasma P.
ここで、図3において、2つの棒磁石7A、7Bに挟まれた部分における磁力線の方向(矢印の方向)に注目する。上方の棒磁石7AのN極面(下方面)から出た磁力線は、下方の棒磁石7Bに向かって伸びている。一方、下方の棒磁石7BのN極面(上方面)から出た磁力線は、上方の棒磁石7Aに向かって伸びている。そして、両方の棒磁石7A、7Bから伸びた磁力線は、両棒磁石7A、7Bの中央で衝突して反発し、左右方向(X方向)に伸びていることがわかる。上述したように、プラズマPを構成する荷電粒子は、磁力線に沿って(厳密には磁力線に巻き付きながら)進行することから、円柱状のプラズマPが2つの棒磁石7A、7Bの間を通過すると、荷電粒子が左右方向(X方向)に広がっていく。これにより、X方向に伸延するシート状のプラズマPが形成されるのである。 Here, in FIG. 3, attention is paid to the direction of magnetic lines of force (the direction of the arrow) in the portion sandwiched between the two bar magnets 7A and 7B. The lines of magnetic force emerging from the N pole surface (lower surface) of the upper bar magnet 7A extend toward the lower bar magnet 7B. On the other hand, the lines of magnetic force emerging from the N pole surface (upper surface) of the lower bar magnet 7B extend toward the upper bar magnet 7A. And it turns out that the magnetic force line extended from both bar magnets 7A and 7B collides and repels in the center of both bar magnets 7A and 7B, and is extended in the left-right direction (X direction). As described above, since the charged particles constituting the plasma P travel along magnetic field lines (strictly, while wrapping around the magnetic field lines), when the cylindrical plasma P passes between the two bar magnets 7A and 7B. The charged particles spread in the left-right direction (X direction). Thereby, a sheet-like plasma P extending in the X direction is formed.
さらに、図3において、2つの棒磁石7A、7Bに挟まれた部分における上下方向に磁力が大きい領域(符号A、Bが付された領域;以下、「大磁力領域」と呼ぶ。)の形状に注目する。上方の棒磁石7AのN極面(下方面)から広がる大磁力領域は、右側に比べ左側の方がわずかにプラズマP側にせり出していることがわかる。一方、下方の棒磁石7BのN極面(上方面)から広がる大磁力領域は、左側に比べ右側の方がわずかにプラズマP側にせり出していることがわかる。そして、これらの大磁力領域の間をシートプラズマPが伸延している。そのため、シートプラズマPは、棒磁石7A、7BのN極面に対して平行ではなく、プラズマPの輸送軸Tを中心として反時計回りに傾いた形状となっている。以上が、従来のシートプラズマ成膜装置50についてのシミュレーション結果である。 Further, in FIG. 3, the shape of the region where the magnetic force is large in the vertical direction in the portion sandwiched between the two bar magnets 7A and 7B (regions denoted by symbols A and B; hereinafter referred to as “large magnetic force region”). Pay attention to. It can be seen that the large magnetic force region extending from the N pole surface (lower surface) of the upper bar magnet 7A slightly protrudes to the plasma P side on the left side compared to the right side. On the other hand, it can be seen that the large magnetic force region extending from the N pole surface (upper surface) of the lower bar magnet 7B slightly protrudes to the plasma P side on the right side compared to the left side. The sheet plasma P extends between these large magnetic force regions. For this reason, the sheet plasma P is not parallel to the N pole surfaces of the bar magnets 7A and 7B, but is inclined counterclockwise about the transport axis T of the plasma P. The above is the simulation result for the conventional sheet plasma film forming apparatus 50.
これに対して図4は、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1について、永久磁石対7の周辺における磁場のシミュレーション結果を示した図である。図4に示すシミュレーション結果の表示方法は、図3の場合と同じである。ただし、図3には表示されていない棒磁石7A、7Bの表面に位置する正方形は、磁性部材8を示している。磁性部材8を備えている点を除けば、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1の構成は、従来のシートプラズマ成膜装置50の構成と同じである。ここで、図4において、2つの棒磁石7A、7Bに挟まれた部分における大磁力領域(符号A、Bが付された領域)の形状に注目する。上方の棒磁石7AのN極面(下方面)から広がる大磁力領域、及び、下方の棒磁石7BのN極面(上方面)から広がる大磁力領域は、その先端部分の外縁が棒磁石のN極面とほぼ平行の状態で広がっていることがわかる。 On the other hand, FIG. 4 is a diagram showing a simulation result of the magnetic field around the permanent magnet pair 7 in the sheet plasma film forming apparatus 1 according to the present embodiment. The simulation result display method shown in FIG. 4 is the same as that in FIG. However, the squares located on the surfaces of the bar magnets 7A and 7B not shown in FIG. Except for the point that the magnetic member 8 is provided, the configuration of the sheet plasma film forming apparatus 1 according to the present embodiment is the same as the configuration of the conventional sheet plasma film forming apparatus 50. Here, in FIG. 4, attention is focused on the shape of the large magnetic force region (region denoted by reference symbols A and B) in the portion sandwiched between the two bar magnets 7A and 7B. In the large magnetic force region extending from the N pole surface (lower surface) of the upper bar magnet 7A and the large magnetic force region extending from the N pole surface (upper surface) of the lower bar magnet 7B, the outer edge of the tip portion of the bar magnet is It can be seen that it spreads in a state substantially parallel to the N pole face.
このように、大磁力領域における先端部分の外縁が、棒磁石7A、7BのN極面とほぼ平行な状態で広がっているため、大磁力領域の影響を受けるシートプラズマPは棒磁石7A、7BのN極面と平行か、わずかに右下がりに傾いた状態で左右方向に伸延している。なお、上記の大磁力領域がその先端部分の外縁において棒磁石7A、7BのN極面とほぼ平行な状態で広がっているのは、棒磁石7A、7Bに取り付けられた磁性部材8が磁化されて磁界を形成しているからである。つまり、磁化された磁性部材8がシートプラズマP側に突出することで、上方の棒磁石7Aについては右側の大磁力領域をシートプラズマP側に押し上げる結果となり、下方の棒磁石7Bについては左側の大磁力領域をシートプラズマP側に押し上げる結果となったのである。 As described above, since the outer edge of the tip portion in the large magnetic field region spreads in a state substantially parallel to the N pole surface of the bar magnets 7A and 7B, the sheet plasma P affected by the large magnetic field region is subjected to the bar magnets 7A and 7B. It extends in the left-right direction in a state of being parallel to the N-pole surface or slightly inclined to the right. The reason why the large magnetic field region spreads in a state substantially parallel to the N pole surface of the bar magnets 7A and 7B at the outer edge of the tip portion is that the magnetic member 8 attached to the bar magnets 7A and 7B is magnetized. This is because a magnetic field is formed. In other words, the magnetized magnetic member 8 protrudes to the sheet plasma P side, and as a result, the upper bar magnet 7A pushes up the right large magnetic force region to the sheet plasma P side, and the lower bar magnet 7B has the left side. As a result, the large magnetic field region was pushed up to the sheet plasma P side.
以上のように、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1によれば、一般的な材料及び形状である磁性部材8を棒磁石7A、7Bに取り付けるだけで、シートプラズマPの傾きを補正することができる。つまり、従来のシートプラズマ成膜装置50に複雑な駆動機構や制御機構を新たに加えたり、反発磁界の幅を狭めたりすることなく、シートプラズマPの傾きを補正することができる。さらに、磁性部材8は、棒磁石7A、7Bの磁力によって取り付けることができることから、接着剤等を用いる必要もなく、磁性部材8の棒磁石7A、7Bへの取り付け及び取り外しが非常に容易である。 As described above, according to the sheet plasma film forming apparatus 1 according to the present embodiment, the inclination of the sheet plasma P is corrected only by attaching the magnetic member 8 having a general material and shape to the bar magnets 7A and 7B. be able to. That is, the inclination of the sheet plasma P can be corrected without adding a complicated driving mechanism or control mechanism to the conventional sheet plasma film forming apparatus 50 or reducing the width of the repulsive magnetic field. Furthermore, since the magnetic member 8 can be attached by the magnetic force of the bar magnets 7A and 7B, it is not necessary to use an adhesive or the like, and attachment and removal of the magnetic member 8 to and from the bar magnets 7A and 7B is very easy. .
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Aについて説明する。図5は、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Aについて、永久磁石対7の周辺における磁場のシミュレーション結果を示した図ある。図5に示すシミュレーション結果の表示方法は、図3の場合と同じである。なお、本実施形態に係る磁性部材8は、第1実施例に係る磁性部材8に比べて上下方向(Y方向)の長さが2倍の直方体の形状を有している。図5における棒磁石7A、7Bの表面に配置された長方形は、この磁性部材8を示したものである。磁性部材8の長さが上下方向(Y方向)に長い点を除けば、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Aの構成は、第1実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1の構成と同じである。
(Second Embodiment)
Next, a sheet plasma film forming apparatus 1A according to the second embodiment will be described. FIG. 5 is a view showing a simulation result of the magnetic field around the permanent magnet pair 7 in the sheet plasma film forming apparatus 1A according to the present embodiment. The simulation result display method shown in FIG. 5 is the same as in FIG. Note that the magnetic member 8 according to this embodiment has a rectangular parallelepiped shape whose length in the vertical direction (Y direction) is twice that of the magnetic member 8 according to the first example. The rectangles arranged on the surfaces of the bar magnets 7A and 7B in FIG. Except for the point that the length of the magnetic member 8 is long in the vertical direction (Y direction), the configuration of the sheet plasma film forming apparatus 1A according to the present embodiment is the same as the configuration of the sheet plasma film forming apparatus 1 according to the first embodiment. The same.
ここで、図5に示されている、2つの棒磁石7A、7Bに挟まれた部分における大磁力領域(符号A、Bが付された領域)の形状に注目する。上方の棒磁石7AのN極面(下方面)から広がる大磁力領域は、左側に比べ右側の方がプラズマP側にせり出していることがわかる。一方、下方の棒磁石7BのN極面(上方面)から広がる大磁力領域は、右側に比べ左側の方がプラズマP側にせり出していることがわかる。これは、本実施形態に係る磁性部材8が、第1実施形態の磁性部材8(図3参照)に比べプラズマP側に大きく突出しているためである。そして、これらの大磁力領域の間をシートプラズマPが伸延しており、シートプラズマPが棒磁石7A、7BのN極面に対して時計回り(右下がり)に傾いた状態となっている。 Here, attention is paid to the shape of the large magnetic force region (regions denoted by reference symbols A and B) in the portion sandwiched between the two bar magnets 7A and 7B shown in FIG. It can be seen that the large magnetic force region extending from the N pole surface (lower surface) of the upper bar magnet 7A protrudes toward the plasma P side on the right side compared to the left side. On the other hand, it can be seen that the large magnetic force region extending from the N pole surface (upper surface) of the lower bar magnet 7B protrudes to the plasma P side on the left side compared to the right side. This is because the magnetic member 8 according to the present embodiment protrudes largely toward the plasma P side as compared with the magnetic member 8 of the first embodiment (see FIG. 3). The sheet plasma P extends between these large magnetic force regions, and the sheet plasma P is inclined clockwise (downward to the right) with respect to the N pole surfaces of the bar magnets 7A and 7B.
このように、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Aによれば、磁性部材8の大きさを大きくすることで、シートプラズマPが棒磁石7A、7BのN極面に対して時計回り方向に(右下がりに)傾くように調整することができる。実際のシートプラズマ成膜装置では、アンペールの法則によってシートプラズマP(電子)自体が移動することで、シートプラズマPの周辺に磁場が発生する。そして、シートプラズマ(電子)の移動量を増やすと(放電電流を増やすと)、この磁場による影響が大きくなり、シートプラズマPは、プラズマガン2側から見て、輸送軸Tを中心として反時計回りに傾いてしまう。本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Aは、このようにプラズマPが反時計回りに傾くような条件で運転するな場合に有効である。つまり、成膜室9における反時計方向の傾きの程度を考慮して、シートプラズマPを形成する時点でシートプラズマPの傾きを時計回り側になるように調整すれば、ターゲット13と基板14の間において、これらと平行になるようにシートプラズマPを通過させることができる。 As described above, according to the sheet plasma film forming apparatus 1A according to the present embodiment, by increasing the size of the magnetic member 8, the sheet plasma P is rotated in the clockwise direction with respect to the N pole surfaces of the bar magnets 7A and 7B. It can be adjusted to tilt (downward to the right). In an actual sheet plasma film forming apparatus, the sheet plasma P (electrons) itself moves according to Ampere's law, so that a magnetic field is generated around the sheet plasma P. When the amount of movement of the sheet plasma (electrons) is increased (when the discharge current is increased), the influence of this magnetic field increases, and the sheet plasma P is counterclockwise around the transport axis T as viewed from the plasma gun 2 side. It will tilt around. The sheet plasma film forming apparatus 1A according to the present embodiment is effective when it is not operated under such conditions that the plasma P is inclined counterclockwise. That is, if the inclination of the sheet plasma P is adjusted to the clockwise side when the sheet plasma P is formed in consideration of the degree of the counterclockwise inclination in the film forming chamber 9, In between, the sheet plasma P can be passed so as to be parallel to these.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Bについて説明する。図6は、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Bについて、永久磁石対7の周辺における磁場のシミュレーション結果を示した図である。図6に示すシミュレーション結果の表示方法は、図3の場合と同じである。なお、本実施形態に係る磁性部材8は、第1実施例に係る磁性部材8に比べて左右方向(X方向)の長さが2倍の直方体の形状を有している。図6における棒磁石7A、7Bの表面に配置された長方形は、この磁性部材8を示したものである。磁性部材8の長さが左右方向(X方向)に長い点を除けば、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Bの構成は、第1実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1の構成と同じである。
(Third embodiment)
Next, a sheet plasma film forming apparatus 1B according to the third embodiment will be described. FIG. 6 is a view showing a simulation result of the magnetic field around the permanent magnet pair 7 in the sheet plasma film forming apparatus 1B according to the present embodiment. The simulation result display method shown in FIG. 6 is the same as in FIG. The magnetic member 8 according to this embodiment has a rectangular parallelepiped shape that is twice as long in the left-right direction (X direction) as compared to the magnetic member 8 according to the first example. The rectangles arranged on the surfaces of the bar magnets 7A and 7B in FIG. Except for the point that the length of the magnetic member 8 is long in the left-right direction (X direction), the configuration of the sheet plasma film forming apparatus 1B according to the present embodiment is the same as the configuration of the sheet plasma film forming apparatus 1 according to the first embodiment. The same.
図6に示すように、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Bによれば、第2実施形態の場合と同様、シートプラズマPが棒磁石7A、7BのN極面に対して時計回り方向(右下がり)に傾くように調整することができる。ただし、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Bは、第2実施形態の場合に比べて、磁性部材8のプラズマP側への突出量が少ない(Y方向の長さが短い)ため、棒磁石7A、7B間の距離が小さい状態でシートプラズマ成膜装置1Bを運転する場合には、シートプラズマPと磁性部材8の衝突を避けることができるため有効である。 As shown in FIG. 6, according to the sheet plasma film forming apparatus 1B according to the present embodiment, the sheet plasma P is rotated in the clockwise direction with respect to the N pole surfaces of the bar magnets 7A and 7B, as in the second embodiment. It can be adjusted to tilt (downward to the right). However, in the sheet plasma film forming apparatus 1B according to the present embodiment, the amount of protrusion of the magnetic member 8 toward the plasma P side is smaller than the case of the second embodiment (the length in the Y direction is short). When the sheet plasma film forming apparatus 1B is operated in a state where the distance between the magnets 7A and 7B is small, it is effective because collision between the sheet plasma P and the magnetic member 8 can be avoided.
(第4実施形態)
次に、第4実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Cについて説明する。図7は、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Cについて、永久磁石対7の周辺における磁場のシミュレーション結果を示した図である。図7に示すシミュレーション結果の表示方法は、図3の場合と同じである。なお、本実施形態に係る磁性部材8は、直方体の一辺が面取りされた面取形状を有するとともに、面取りされた部分が、永久磁石(棒磁石)7A、7Bの中央側、かつ、プラズマP側となるような位置に配置されている。換言すれば、磁性部材8は、面取された部分がプラズマPの輸送軸Tに対向するように配置されている。図7における棒磁石7A、7Bの表面に配置された五角形は、この磁性部材8を示したものである。磁性部材8が面取形状である点を除けば、本実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1Cの構成は、第1実施形態に係るシートプラズマ成膜装置1の構成と同じである。
(Fourth embodiment)
Next, a sheet plasma film forming apparatus 1C according to the fourth embodiment will be described. FIG. 7 is a view showing a simulation result of the magnetic field around the permanent magnet pair 7 in the sheet plasma film forming apparatus 1C according to the present embodiment. The simulation result display method shown in FIG. 7 is the same as in FIG. The magnetic member 8 according to the present embodiment has a chamfered shape in which one side of a rectangular parallelepiped is chamfered, and the chamfered portions are the center side of the permanent magnets (rod magnets) 7A and 7B and the plasma P side. It is arranged at such a position. In other words, the magnetic member 8 is disposed so that the chamfered portion faces the transport axis T of the plasma P. The pentagons arranged on the surfaces of the bar magnets 7A and 7B in FIG. Except for the fact that the magnetic member 8 has a chamfered shape, the configuration of the sheet plasma film forming apparatus 1C according to the present embodiment is the same as the configuration of the sheet plasma film forming apparatus 1 according to the first embodiment.
図7に示すように、本実施形態に係る磁性部材8は、第1実施形態に係る磁性部材8(図3参照)に比べて、棒磁石7A、7BのN極面に直角で棒磁石7A、7Bの中心側(内側)に向いた面の表面積が、面取りされた影響により小さくなっている。この面から広がる磁界は、棒磁石7A、7BのN極面に平行に磁力線が伸びていくことから、棒磁石7A、7B間で生じる反発磁界の形成にほとんど寄与していない。また、本実施形態に係る磁性部材8は、第1実施形態に係る磁性部材8にはない、プラズマPの輸送軸Tに対向する面を有している。この面は、2つの棒磁石7A、7Bによって生じた磁界の衝突する部分に向いているため、棒磁石7A、7B間で生じる反発磁界の形成に寄与している。つまり、本実施形態に係る磁性部材8によれば、プラズマPをシート状に形成するための反発磁界を効率良く形成することができる。 As shown in FIG. 7, the magnetic member 8 according to the present embodiment is perpendicular to the N pole surface of the bar magnets 7A and 7B as compared with the magnetic member 8 according to the first embodiment (see FIG. 3). The surface area of the surface facing the center side (inner side) of 7B is reduced due to the chamfered effect. The magnetic field spreading from this surface hardly contributes to the formation of the repulsive magnetic field generated between the bar magnets 7A and 7B because the lines of magnetic force extend in parallel to the N pole surfaces of the bar magnets 7A and 7B. Further, the magnetic member 8 according to the present embodiment has a surface facing the transport axis T of the plasma P, which is not present in the magnetic member 8 according to the first embodiment. Since this surface faces the portion where the magnetic fields generated by the two bar magnets 7A and 7B collide, it contributes to the formation of a repulsive magnetic field generated between the bar magnets 7A and 7B. That is, according to the magnetic member 8 according to the present embodiment, a repulsive magnetic field for forming the plasma P in a sheet shape can be efficiently formed.
以上、第1〜4実施形態において、それぞれ異なる形状の磁性部材を備えたシートプラズマ成膜装置1、1A〜1Cについて説明した。上述したように、磁性部材8を異なる形状のものに置換えることによって、シートプラズマPの傾きを調整することができる。ただし、シートプラズマPの傾きは、磁性部材8の形状のみならず、磁性部材8の配置、大きさ、及び、個数を変更することで調整することもできる。 As described above, in the first to fourth embodiments, the sheet plasma film forming apparatuses 1 and 1A to 1C provided with magnetic members having different shapes have been described. As described above, the inclination of the sheet plasma P can be adjusted by replacing the magnetic member 8 with one having a different shape. However, the inclination of the sheet plasma P can be adjusted by changing not only the shape of the magnetic member 8 but also the arrangement, size, and number of the magnetic members 8.
また、磁性部材8は、必ずしも2つの永久磁石(棒磁石)7A、7Bのそれぞれに配置する必要はなく、いずれか一方の永久磁石7A、7Bに配置するようにしてもよい。 Further, the magnetic member 8 is not necessarily arranged in each of the two permanent magnets (bar magnets) 7A and 7B, and may be arranged in any one of the permanent magnets 7A and 7B.
また、上記の実施形態では、磁性部材8のみでシートプラズマの傾きを調整する場合について説明したが、本発明に係るシートプラズマ調整方法を、他のシートプラズマ調整方法と併用しても良い。 In the above-described embodiment, the case where the inclination of the sheet plasma is adjusted only by the magnetic member 8 has been described. However, the sheet plasma adjustment method according to the present invention may be used in combination with other sheet plasma adjustment methods.
本発明によれば、永久磁石による反発磁界の幅を狭めることなく、シートプラズマの傾きを調整できるシートプラズマ成膜装置、及び、シートプラズマ調整方法を提供することができる。よって、本発明は、シートプラズマ成膜装置の技術分野において有益である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sheet plasma film-forming apparatus which can adjust the inclination of a sheet plasma, and a sheet plasma adjustment method can be provided, without narrowing the width | variety of the repulsive magnetic field by a permanent magnet. Therefore, the present invention is useful in the technical field of sheet plasma film forming apparatuses.
1、1A、1B、1C シートプラズマ成膜装置
2 プラズマガン
7 永久磁石対
7A 永久磁石
7B 永久磁石
8 磁性部材
9 成膜室
P プラズマ
T 輸送軸(円柱状のプラズマの中心軸)
1, 1A, 1B, 1C Sheet plasma film forming apparatus 2 Plasma gun 7 Permanent magnet pair 7A Permanent magnet 7B Permanent magnet 8 Magnetic member 9 Film forming chamber P Plasma T Transport axis (center axis of cylindrical plasma)
Claims (7)
前記円柱状のプラズマを挟んでN極の磁極面が対向するように配置された一対の永久磁石で構成され、前記円柱状のプラズマをシート状に変形させる永久磁石対と、
前記カソード側から見たとき、前記円柱状のプラズマの中心軸を右向きに通り前記永久磁石の前記プラズマに対向する面に平行な軸をX軸とし、前記円柱状のプラズマの中心軸を鉛直上向きに通り前記X軸に直交する軸をY軸としたとき、前記X軸及び前記Y軸によって定まる座標系の第1象限及び第3象限の少なくとも一方側であって、かつ、前記永久磁石の前記プラズマに対向する面に配置された磁性部材と、
前記シート状のプラズマを利用して成膜が行われる成膜室と、を備えたシートプラズマ成膜装置。 A plasma gun that emits cylindrical plasma;
A pair of permanent magnets arranged so that the N pole pole faces face each other across the columnar plasma, and the pair of permanent magnets deforms the columnar plasma into a sheet;
When viewed from the cathode side, the axis parallel to the surface of the permanent magnet facing the plasma passing through the central axis of the cylindrical plasma is X-axis, and the central axis of the cylindrical plasma is vertically upward And when the axis perpendicular to the X axis is the Y axis, it is at least one side of the first quadrant and the third quadrant of the coordinate system defined by the X axis and the Y axis, and the permanent magnet A magnetic member disposed on the surface facing the plasma ;
A sheet plasma film forming apparatus comprising: a film forming chamber in which film formation is performed using the sheet-like plasma.
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