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JP3559641B2 - Heating method and heating mechanism in vacuum vessel - Google Patents

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JP3559641B2
JP3559641B2 JP04488396A JP4488396A JP3559641B2 JP 3559641 B2 JP3559641 B2 JP 3559641B2 JP 04488396 A JP04488396 A JP 04488396A JP 4488396 A JP4488396 A JP 4488396A JP 3559641 B2 JP3559641 B2 JP 3559641B2
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heating
vacuum vessel
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plasma
conductors
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竜二 枇榔
謙二 安藤
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜の作成やエッチング、分析等に利用される真空容器内の加熱方法及び加熱機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、真空容器内の加熱方法としては、線状や板状の抵抗体に電流を流して発熱させるヒーター加熱、発光体から発せられる放射熱を利用したランプ加熱等が主であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記加熱方法にはそれぞれいくつかの問題点が存在する。まず、ヒーター加熱を利用したもののうち、被加熱体とヒーターを接触させる直接加熱では、被加熱体を回転させる等の動作に制約が与えられ、真空中を介しての間接的な加熱では、エネルギーロスが大きい。さらに、抵抗体の発熱による加熱であるために基本的に消費電力が大きいことが挙げられる。
【0004】
一方、ランプ加熱は、長期間使用するとフィラメントの劣化により発光量が低下し、また、真空容器内で成膜を行った場合にはランプ表面にも膜が付着して熱の放射を妨げ、熱効率が低下することが挙げられる。
【0005】
また一方、真空容器内を超高真空状態にするには、真空容器を単に加熱するだけでは水等の不純物ガスの脱離が不十分であるため、プラズマを発生させて電子やイオン等で真空容器内壁等をクリーニングしてやることにより超高真空状態が得易くなる。しかしながら、プラズマの強度を維持したまま、真空容器内の各部にまでプラズマを広げるのは困難である。
【0006】
従って、本発明は、被加熱体の動作を制約することなく、また不純物ガスの脱離効果に優れた、消費エネルギーの少ない真空容器内の加熱方法およびそのための加熱機構を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、真空容器内において、電力やマイクロ波を用いてプラズマを発生させた際に、1枚は接地させ1枚は電気的に浮いた対峙する2枚の導電体間で局部的に強いプラズマが別途発生することを見出し完成したものである。
【0008】
即ち本発明は、希薄気体の存在下、電力が印加可能な電極に高周波電力を印加あるいはマイクロ波を導入して容器内にプラズマを発生させて処理する真空容器において、少なくとも1つの電気的に接地された導電体と、該導電体に対峙する少なくとも1つの電気的に浮遊する導電体とを設けて、前記少なくとも一対の導電体間に二次的に発生するプラズマにより加熱する真空容器内の加熱方法およびその機構に関するものである。
【0009】
本発明では、前記一対の導電体間の距離を調整することにより、導電体間で発生するプラズマの強度が変化し、所望の温度を得ることができ、さらにどちらか一方の導電体の温度を検知し、その温度の変動に伴って漸次導電体間の距離を調整することにより、温度を一定に保持することができる。
【0010】
また本発明では、高周波電力に直流電力を重畳する事によって、電気的に浮遊する導電体が負極へ大きく印加され、一対の導電体間にさらに強いプラズマが発生し、さらに大きな発熱量を保持することができるため好ましい。
【0011】
さらに本発明では、電気的に接地された導電体を真空容器の内壁で兼ねることにより、真空容器内壁の加熱も行うことが可能となり、真空容器内壁に付着する不純物の除去がさらに達成されるため、不純物のより少ない膜等の形成が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
プラズマとは、物質の3態(固体、液体、気体)の次に位置する第四の状態といわれており、気体の原子がイオンと電子に分離された状態をいう。また、高周波電力で発生させたプラズマは、電気的な接地のされ具合により、物体間に電位差が生じたところに直接それらに電力を投入しなくても二次的に発生するものである。そのため、本発明における接地された導電体と、電気的に浮いた導電体との間に、この二次的なプラズマが発生するのである。そして、電子はプラズマ中では、電界の向きの変化に応じて運動し、物体に衝突した時に熱が発生する。
【0013】
本発明による加熱方法及び加熱機構は、超高真空に減圧された環境下でプラズマを発生させて処理を行ういかなる真空容器に対しても適用することができる。プラズマ発生手段としては、高周波電力を印加する高周波プラズマ、あるいはマイクロ波を導入するマイクロ波プラズマなどが挙げられ、このようなプラズマを用いた物理的あるいは化学的蒸着による薄膜の作成や、エッチング、プラズマを用いた各種分析装置に適用することができる。
【0014】
本発明において、「電気的に浮遊する」とは、プラズマ発生手段に対して電気的に接続されていない状態を示すものであり、例えば絶縁性の支持部材等により真空容器内の所定の位置に保持されている。また、「電気的に接地された」とは、プラズマ発生手段に対して電気的に接地されている状態を示す。
【0015】
本発明においては、電気的に接地された導電体と電気的に浮遊する導電体とは、いずれも導電性のある材料で構成され、同一であっても異なる材質のものを使用しても良い。しかしながら、発生するプラズマによりエッチングされやすい材質のものでは、形成される膜等に悪影響を及ぼすため望ましくない。従って、十分に耐食性があり、また熱的に安定で、スパッタリングイールドが小さく、ガス放出量の少ない材料が選択される。このような性質の材料としては、真空容器の材料として通常使用されているステンレスやアルミニウムなどの金属材料が挙げられる。
【0016】
導電体の形状としては、特に限定されるものではなく所望の加熱が得られるのであればいずれの形状でも良いが、通常は板状の導電体が使用される。また、その大きさに関しては、真空容器の大きさ、導入するマイクロ波の電力、導電体間の距離等に応じて所望の加熱が得られるよう適宜決定すれば良く、対峙する一対の導電体が同じ大きさであっても、異なっていても良い。
【0017】
このような導電体を真空容器内に配置する場合、目的とするプラズマ反応の妨げとならない位置で加熱すべき対象の近傍あるいは接する位置に配置すればよい。例えば、被処理基板を加熱するためには、該基板を支える基板ホルダーの近傍あるいは該基板ホルダー自身を電気的に浮遊する導電体として使用する。また、真空容器内壁を加熱する場合、真空容器内壁自体を電気的に接地された導電体とし、これに対峙して、例えば、真空容器が箱形である場合には、容器内壁の各面に対峙して6枚の電気的に浮遊する導電体を設ければよい。さらに容器内壁が曲率を有する、例えば円筒状などの場合、電気的に浮遊する導電体としては同じ曲率を有する板状のものを複数使用すればよい。このような装置構成上の変更については、当業者が本発明を実施するにあたり、適宜なし得るものである。
【0018】
【実施例】
以下、実施例を参照して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでないことはいうまでもない。
【0019】
実施例1
図1は、基板加熱に本発明の加熱機構を用いたスパッタ法の成膜装置の概略図である。高周波電源1とローパスフィルター2を介した直流電源3からの電力は、裏面にマグネット4を備えたターゲット5に印加できるようになっている。被加熱体である基板6は、回転可能で碍子7で電気的に浮いた導電性の基板ホルダー8上に設置されており、シャッター9の開閉により成膜の進行を制御できるようになっている。基板ホルダー8に対峙し電気的に接地されている導電板10は真空容器外側のシャフト12によりベローズ11を介して上下に駆動可能となっている。またシャフト12はサーボモーター13の回転運動をボールネジ14で直線運動に変換することにより駆動される。なお、この装置における成膜用ガスはマスフロー15を介して真空容器16内に導入される。
【0020】
また、この成膜装置には、基板6の温度を一定に保つために、基板ホルダー8に熱伝対17が設置されており、熱伝対17からの電気信号が温度検知器18に伝達され、その情報がパソコン等の情報処理装置19に入力される。情報処理装置19では設定温度に対して現状の温度との差をなくすようにサーボモーター13へ回転数を指令し、基板ホルダー8と導電板10との距離を調節する。この温度測定と距離調整とが繰り返し行われることにより一定温度が保持できる。
【0021】
次に、この加熱機構における加熱能力を検証するため、RF電力、基板ホルダー8と導電板10との距離、DC電力等のパラメータに対する温度特性を測定した。なお、基板温度は定常になったときの値を読みとった。
【0022】
図2は基板ホルダー8と導電板10との距離を50mm、DC電力を0Wに固定した状態でRF電力を100Wから500Wまでの範囲でターゲット5に印加した時の基板ホルダーの温度変化を示したグラフである。同図から判るように、RF電力の増加に伴って温度が上昇する傾向にある。
【0023】
次に、RF電力を300W、DC電力を0Wに固定した状態で、基板ホルダー8と導電板10との距離を25mmから150mmまで変化させた。そしてそのときの基板ホルダー8における温度変化のグラフを図3に示した。同図より、距離が75mmから100mmの範囲で最も温度が高くなる傾向が見られるが、この理由は、基板ホルダー8と導電板10との距離が狭すぎても、逆に広すぎてもこの間で発生するプラズマの強度が弱まるためである。
【0024】
さらにRF電力を200W、基板ホルダー8と導電板10との距離を50mmに固定した状態でDC電力を0Wから500Wの範囲で変化させた時の温度特性を図4に示す。RF電力のみの図2と比較して、DC電力を重畳した方が基板ホルダーにおける温度が飛躍的に上昇していることがこのグラフより理解できる。
【0025】
最後に、この基板加熱機構を有する装置を用いて実際に成膜を行った。ターゲット5としてアルミニウムを使用し、アルゴンと酸素からなる成膜用ガスをマスフロー15を介して導入し、シャッター9を閉じたままターゲット5に高周波電源1からRF電力を200W、直流電源3からDC電力を400W印加し、基板ホルダー8と導電板10との距離を50mmに設定した。基板ホルダー8の温度が250℃に達したところで、この温度を一定に保持するように情報処理装置19からサーボモーター13の回転数を制御し、さらに不図示の回転手段により基板ホルダー8を回転させ、シャッター9を開けて基板6上にアルミナ膜の成膜を開始した。成膜後、この基板6上のアルミナ膜の面内の膜厚分布を測定したところ、回転に対する周方向の膜厚のバラツキはほとんど見られなかった。また、形成されたアルミナの屈折率は波長248nmにおいて1.83という非常に高い値が得られた。さらにこの基板加熱機構では別途電力等のエネルギーを必要としないため、成膜に掛かるコストはヒーター加熱の場合と比べ約3/5に低減された。
【0026】
実施例2
図5は、本発明の加熱機構を利用した化学気相成長法(CVD法)による成膜装置の概略図である。高周波電源20とローパスフィルター21を介した直流電源22からの電力は、棒状電極23に印加できるようになっている。また、基板24は基板ホルダー25を介して電気的に浮いており、シャッター26の開閉により成膜の進行を制御できるようになっている。そして碍子27によって電気的に浮いている導電板28はベローズ29を介して容器外からシャフト30で真空容器内壁との距離が調節可能となっている。またシャフト30はサーボモーター31の回転運動をボールネジ32で直線運動に変換して駆動される。一方、導入ガスはマスフロー33を介して真空容器34内に導入される。
【0027】
本実施例において導電板の温度を一定に保つためのループを説明する。まず、真空容器34の内壁温度は各々熱伝対35と温度調節器36で検知され、その情報はパソコン等の情報処理装置37に入力される。次に情報処理装置37では、設定温度に対する現状の温度との差をなくすように各サーボモーター31へ回転数の出力を指令し、各導電板28と真空容器内壁との間の距離を調節する。この温度測定と距離調整とが繰り返し行われることにより一定温度が保持できる。
【0028】
次に、本実施例における成膜装置を用いて実際に成膜を行った例について説明する。
【0029】
原料ガスとして、アルゴン、窒素、シランガスをマスフロー33を介して容器内に導入し、シャッター26を閉じたまま電極23にRF電力を500W印加し、プラズマを発生させた。真空容器内壁の温度が100℃に達すると、この温度を維持するよう導電板28と真空容器内壁の距離を制御しながら10分間ベーキング及び排気を行った。その後、シャッター26を開けて成膜を開始し、基板上へSiN膜の生成を試みた。成膜後、この基板を取り出し、分光測定器で反射特性を測定した。その後、70℃、85%RHの環境下に1カ月放置した後、再び反射特性を測定した。その結果、通常のヒーター加熱のみによって成膜されたSiN膜の反射特性のシフト量は15nmであったのに対し、本発明により作製されたSiN膜は7nmであり、優れた光学特性を有した薄膜が得られたことが判った。これは、真空容器内の不純物の脱離が、本発明の加熱機構により十分行われたことにより、膜中の不純物の量が極めて少なくなったことによるものと考えられる。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、被加熱体の運動を制限することなく、また、不純物ガスの脱離効果に優れた、消費エネルギーの少ない加熱方法を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による加熱機構を採用したスパッタ法による成膜装置の一例を示す概略図である。
【図2】導電体の距離を一定として、導入するRF電力を変化させた場合の導電体温度の変化を示すグラフである。
【図3】導入するRF電力を一定として、導電体間距離を変化させた場合の導電体温度の変化を示すグラフである。
【図4】導電体の距離及び導入するRF電力を一定として、重畳するDC電力を変化させた場合の導電体温度の変化を示すグラフである。
【図5】本発明による加熱機構を採用したCVD法による成膜装置の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
1、20 高周波電源
2、21 ローパスフィルター
3、22 直流電源
4 マグネット
5 ターゲット
6、24 基板
7、27 碍子
8、25 基板ホルダー
9、26 シャッター
10 電気的に接地された導電板
11、29 ベローズ
12、30 シャフト
13、31 サーボモーター
14、32 ボールネジ
15、33 マスフロー
16、34 真空容器
17、35 熱伝対
18、36 温度調節器
19、37 情報処理装置
23 棒状電極
28 電気的に浮いた導電板
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating method and a heating mechanism in a vacuum vessel used for forming, etching, and analyzing a thin film.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for heating the inside of a vacuum vessel, heater heating for generating heat by flowing an electric current through a linear or plate-like resistor, lamp heating using radiant heat emitted from a light emitting body, and the like have been mainly used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, each of the above heating methods has some problems. First, among the methods using heater heating, in direct heating in which the object to be heated is brought into contact with the heater, there are restrictions on operations such as rotating the object to be heated, and in indirect heating through a vacuum, energy is not applied. Loss is large. Further, the power consumption is basically large due to the heating by the heat generated by the resistor.
[0004]
On the other hand, when the lamp is used for a long period of time, the amount of light emission decreases due to the deterioration of the filament, and when the film is formed in a vacuum vessel, the film adheres to the lamp surface and hinders the radiation of heat. Is reduced.
[0005]
On the other hand, in order to bring the inside of the vacuum container into an ultra-high vacuum state, simply heating the vacuum container is not enough to remove impurity gas such as water. By cleaning the inner wall of the container or the like, it becomes easy to obtain an ultra-high vacuum state. However, it is difficult to spread the plasma to each part in the vacuum vessel while maintaining the strength of the plasma.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a heating method in a vacuum vessel with low energy consumption and a heating mechanism for the same, without restricting the operation of the object to be heated and excellent in the desorption effect of impurity gas. Is what you do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, when plasma is generated using electric power or microwaves in a vacuum vessel, one is grounded, and one is locally strong between two electrically floating opposed conductors. It has been found that plasma is separately generated and completed.
[0008]
That is, the present invention provides at least one electrically grounded vacuum vessel for applying high-frequency power to an electrode to which power can be applied or introducing microwaves to generate plasma in a vessel in the presence of a dilute gas to process plasma. Heating in a vacuum vessel which is provided with a separated conductor and at least one electrically floating conductor facing the conductor, and which is heated by plasma generated secondarily between the at least one pair of conductors. It relates to a method and its mechanism.
[0009]
In the present invention, by adjusting the distance between the pair of conductors, the intensity of plasma generated between the conductors changes, a desired temperature can be obtained, and the temperature of one of the conductors can be further reduced. By detecting the temperature and gradually adjusting the distance between the conductors in accordance with the temperature fluctuation, the temperature can be kept constant.
[0010]
Further, in the present invention, by superimposing DC power on high-frequency power, an electrically floating conductor is greatly applied to the negative electrode, a stronger plasma is generated between the pair of conductors, and a larger calorific value is maintained. It is preferable because it can be performed.
[0011]
Further, in the present invention, since the inner wall of the vacuum vessel also serves as an electrically grounded conductor, the inner wall of the vacuum vessel can be heated, and the removal of impurities attached to the inner wall of the vacuum vessel is further achieved. In addition, a film with less impurities can be formed.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Plasma is referred to as a fourth state located next to three states of a substance (solid, liquid, and gas), and refers to a state in which gas atoms are separated into ions and electrons. In addition, plasma generated by high-frequency power is generated secondarily without directly applying power to a place where a potential difference occurs between objects due to electrical grounding. Therefore, the secondary plasma is generated between the grounded conductor and the electrically floating conductor in the present invention. The electrons move in the plasma in accordance with the change in the direction of the electric field, and generate heat when they collide with an object.
[0013]
The heating method and the heating mechanism according to the present invention can be applied to any vacuum vessel that performs processing by generating plasma in an environment reduced to ultra-high vacuum. Examples of the plasma generating means include a high-frequency plasma for applying a high-frequency electric power and a microwave plasma for introducing a microwave, and a method of forming a thin film by physical or chemical vapor deposition using such plasma, etching, and plasma. It can be applied to various analyzers using
[0014]
In the present invention, "electrically floating" refers to a state in which it is not electrically connected to the plasma generating means, and is, for example, at a predetermined position in a vacuum vessel by an insulating support member or the like. Is held. “Electrically grounded” indicates a state in which the plasma generation means is electrically grounded.
[0015]
In the present invention, the electrically grounded conductor and the electrically floating conductor are both made of a conductive material, and may be the same or different. . However, a material that is easily etched by the generated plasma is not desirable because it adversely affects a film to be formed. Therefore, a material that is sufficiently corrosion-resistant, thermally stable, has a small sputtering yield, and emits a small amount of gas is selected. As a material having such a property, a metal material such as stainless steel or aluminum which is usually used as a material for a vacuum container can be given.
[0016]
The shape of the conductor is not particularly limited and may be any shape as long as desired heating can be obtained, but a plate-like conductor is usually used. The size of the vacuum container, the power of the introduced microwave, the distance between the conductors and the like may be appropriately determined so that desired heating is obtained. They may be the same size or different.
[0017]
When such a conductor is placed in a vacuum vessel, it may be placed near or in contact with an object to be heated at a position that does not hinder the target plasma reaction. For example, in order to heat a substrate to be processed, the substrate holder is used as an electrically floating conductor in the vicinity of the substrate holder supporting the substrate or the substrate holder itself. Further, when heating the inner wall of the vacuum vessel, the inner wall of the vacuum vessel itself is made of an electrically grounded conductor, and in contrast to this, for example, when the vacuum vessel is box-shaped, it is applied to each surface of the inner wall of the vessel. What is necessary is just to provide six electrically floating electrical conductors facing each other. Further, when the inner wall of the container has a curvature, for example, a cylindrical shape, a plurality of plate-like conductors having the same curvature may be used as the electrically floating conductor. Such a change in the device configuration can be appropriately made by those skilled in the art when implementing the present invention.
[0018]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to only these Examples.
[0019]
Example 1
FIG. 1 is a schematic diagram of a film forming apparatus of a sputtering method using a heating mechanism of the present invention for heating a substrate. The power from the DC power supply 3 via the high-frequency power supply 1 and the low-pass filter 2 can be applied to a target 5 having a magnet 4 on the back surface. The substrate 6 to be heated is placed on a conductive substrate holder 8 that is rotatable and electrically floated by an insulator 7, and the opening and closing of a shutter 9 can control the progress of film formation. . The electrically conductive plate 10 facing the substrate holder 8 and electrically grounded can be driven up and down via a bellows 11 by a shaft 12 outside the vacuum vessel. The shaft 12 is driven by converting the rotational movement of the servo motor 13 into a linear movement by a ball screw 14. The film forming gas in this apparatus is introduced into the vacuum vessel 16 via the mass flow 15.
[0020]
In this film forming apparatus, a thermocouple 17 is provided on the substrate holder 8 in order to keep the temperature of the substrate 6 constant, and an electric signal from the thermocouple 17 is transmitted to the temperature detector 18. The information is input to an information processing device 19 such as a personal computer. In the information processing device 19, the number of rotations is commanded to the servo motor 13 so as to eliminate the difference between the set temperature and the current temperature, and the distance between the substrate holder 8 and the conductive plate 10 is adjusted. A constant temperature can be maintained by repeatedly performing the temperature measurement and the distance adjustment.
[0021]
Next, in order to verify the heating capability of this heating mechanism, temperature characteristics with respect to parameters such as RF power, the distance between the substrate holder 8 and the conductive plate 10, and DC power were measured. In addition, the value when the substrate temperature became steady was read.
[0022]
FIG. 2 shows the temperature change of the substrate holder when the distance between the substrate holder 8 and the conductive plate 10 is fixed to 50 mm and the DC power is fixed to 0 W, and the RF power is applied to the target 5 in the range of 100 W to 500 W. It is a graph. As can be seen from the figure, the temperature tends to increase as the RF power increases.
[0023]
Next, with the RF power fixed at 300 W and the DC power fixed at 0 W, the distance between the substrate holder 8 and the conductive plate 10 was changed from 25 mm to 150 mm. FIG. 3 shows a graph of the temperature change in the substrate holder 8 at that time. According to the figure, the temperature tends to be highest when the distance is in the range of 75 mm to 100 mm. This is because the distance between the substrate holder 8 and the conductive plate 10 is too small or conversely too large. This is because the intensity of the plasma generated at the time decreases.
[0024]
FIG. 4 shows the temperature characteristics when the DC power was changed in the range of 0 W to 500 W with the RF power fixed at 200 W and the distance between the substrate holder 8 and the conductive plate 10 fixed at 50 mm. It can be understood from this graph that the temperature in the substrate holder is dramatically increased when DC power is superimposed as compared with FIG. 2 in which only RF power is used.
[0025]
Finally, film formation was actually performed using the apparatus having the substrate heating mechanism. Aluminum was used as the target 5, a film-forming gas consisting of argon and oxygen was introduced through the mass flow 15, and the RF power was supplied to the target 5 from the high-frequency power supply 1 by 200 W while the shutter 9 was closed, and the DC power was Of 400 W was applied, and the distance between the substrate holder 8 and the conductive plate 10 was set to 50 mm. When the temperature of the substrate holder 8 reaches 250 ° C., the number of rotations of the servo motor 13 is controlled from the information processing device 19 so as to keep the temperature constant, and the substrate holder 8 is further rotated by rotating means (not shown). Then, the shutter 9 was opened to start forming an alumina film on the substrate 6. After the film formation, when the in-plane film thickness distribution of the alumina film on the substrate 6 was measured, there was almost no variation in the circumferential film thickness with respect to the rotation. In addition, a very high value of 1.83 was obtained as the refractive index of the formed alumina at a wavelength of 248 nm. Further, since the substrate heating mechanism does not require energy such as electric power, the cost required for film formation is reduced to about 比 べ of that in the case of heating with a heater.
[0026]
Example 2
FIG. 5 is a schematic diagram of a film forming apparatus by a chemical vapor deposition method (CVD method) using the heating mechanism of the present invention. The power from the DC power supply 22 via the high-frequency power supply 20 and the low-pass filter 21 can be applied to the rod-shaped electrode 23. The substrate 24 is electrically floating via the substrate holder 25, and the progress of film formation can be controlled by opening and closing the shutter 26. The distance between the conductive plate 28 electrically floating by the insulator 27 and the inner wall of the vacuum container can be adjusted by the shaft 30 from outside the container via the bellows 29. The shaft 30 is driven by converting the rotational movement of the servo motor 31 into a linear movement by a ball screw 32. On the other hand, the introduced gas is introduced into the vacuum vessel 34 via the mass flow 33.
[0027]
In this embodiment, a loop for keeping the temperature of the conductive plate constant will be described. First, the inner wall temperature of the vacuum vessel 34 is detected by a thermocouple 35 and a temperature controller 36, respectively, and the information is input to an information processing device 37 such as a personal computer. Next, the information processing device 37 instructs the servo motors 31 to output the number of rotations so as to eliminate the difference between the set temperature and the current temperature, and adjusts the distance between each conductive plate 28 and the inner wall of the vacuum vessel. . A constant temperature can be maintained by repeatedly performing the temperature measurement and the distance adjustment.
[0028]
Next, an example in which a film is actually formed using the film forming apparatus in this embodiment will be described.
[0029]
Argon, nitrogen, and silane gases were introduced into the container via the mass flow 33 as source gases, and RF power of 500 W was applied to the electrode 23 while the shutter 26 was closed to generate plasma. When the temperature of the inner wall of the vacuum vessel reached 100 ° C., baking and evacuation were performed for 10 minutes while controlling the distance between the conductive plate 28 and the inner wall of the vacuum vessel so as to maintain this temperature. Thereafter, the shutter 26 was opened to start film formation, and an attempt was made to form a SiN film on the substrate. After film formation, the substrate was taken out, and the reflection characteristics were measured with a spectrometer. Then, after leaving for 1 month in an environment of 70 ° C. and 85% RH, the reflection characteristics were measured again. As a result, the shift amount of the reflection characteristics of the SiN film formed only by the ordinary heating of the heater was 15 nm, whereas the SiN film manufactured according to the present invention was 7 nm, and had excellent optical characteristics. It was found that a thin film was obtained. This is considered to be due to the fact that the amount of impurities in the film became extremely small because the desorption of impurities in the vacuum vessel was sufficiently performed by the heating mechanism of the present invention.
[0030]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it became possible to provide the heating method which does not restrict the movement of a to-be-heated body, was excellent in the desorption effect of impurity gas, and consumed little energy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a film forming apparatus by a sputtering method employing a heating mechanism according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a change in conductor temperature when the RF power to be introduced is changed while keeping the distance between the conductors constant.
FIG. 3 is a graph showing a change in conductor temperature when the distance between conductors is changed while keeping the introduced RF power constant.
FIG. 4 is a graph showing a change in the conductor temperature when the DC power to be superimposed is changed while keeping the distance of the conductor and the introduced RF power constant.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a film forming apparatus by a CVD method employing a heating mechanism according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 20 High-frequency power supply 2, 21 Low-pass filter 3, 22 DC power supply 4 Magnet 5 Target 6, 24 Substrate 7, 27 Insulator 8, 25 Substrate holder 9, 26 Shutter 10 Electrically grounded conductive plate 11, 29 Bellows 12 , 30 shaft 13, 31 servo motor 14, 32 ball screw 15, 33 mass flow 16, 34 vacuum vessel 17, 35 thermocouple 18, 36 temperature controller 19, 37 information processor 23 rod-shaped electrode 28 electrically floating conductive plate

Claims (10)

希薄気体の存在下、電力が印加可能な電極に高周波電力を印加あるいはマイクロ波を導入して容器内にプラズマを発生させて処理する真空容器において、少なくとも1つの電気的に接地された導電体と、該導電体に対峙する少なくとも1つの電気的に浮遊する導電体とを設けて、前記少なくとも一対の導電体間に二次的に発生するプラズマにより加熱する真空容器内の加熱方法。In a vacuum vessel that applies high frequency power to an electrode to which power can be applied or introduces microwaves to generate plasma in the vessel in the presence of a dilute gas and processes the plasma, at least one electrically grounded conductor and A heating method in a vacuum vessel, wherein at least one electrically floating conductor facing the conductor is provided, and heating is performed by plasma generated secondarily between the at least one pair of conductors. 前記導電体間の距離を調整して温度を調節する請求項1に記載の加熱方法。The heating method according to claim 1, wherein the temperature is adjusted by adjusting a distance between the conductors. 前記一対の少なくとも一方の導電体の温度を検知し、その温度の変動に伴って漸次導電体間の距離を調整して温度を一定に保持する請求項2に記載の加熱方法。3. The heating method according to claim 2, wherein the temperature of the at least one of the pair of conductors is detected, and the temperature is kept constant by gradually adjusting the distance between the conductors in accordance with the change in the temperature. 高周波電力に直流電流を重畳することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の加熱方法。The heating method according to any one of claims 1 to 3, wherein a DC current is superimposed on the high-frequency power. 前記電気的に接地された導電体が、真空容器内壁であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の加熱方法。The heating method according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrically grounded conductor is an inner wall of a vacuum vessel. 希薄気体の存在下、電力が印加可能な電極に高周波電力を印加あるいはマイクロ波を導入して容器内にプラズマを発生させて処理する真空容器において、少なくとも1つの電気的に接地された導電体と、該導電体板に対峙する少なくとも1つの電気的に浮遊する導電板とを有し、前記少なくとも一対の導電体間に二次的にプラズマを発生させて加熱する真空容器内の加熱機構。In a vacuum vessel that applies high frequency power to an electrode to which power can be applied or introduces microwaves to generate plasma in the vessel in the presence of a dilute gas and processes the plasma, at least one electrically grounded conductor and A heating mechanism in a vacuum vessel, comprising: at least one electrically floating conductive plate facing the conductive plate; and generating and heating plasma secondary between the at least one pair of conductive materials. 前記導電体間距離の調整手段を有する請求項6に記載の加熱機構。The heating mechanism according to claim 6, further comprising a means for adjusting the distance between the conductors. 前記一対の少なくとも一方の導電体の温度を検知する手段と、前記導電体間距離の調整手段に対して、前記検知温度が一定となるように導電体間距離を指令する手段とを有する請求項7に記載の加熱機構。A means for detecting the temperature of at least one of the pair of conductors, and means for instructing the interconductor distance adjusting means to instruct the interconductor distance so that the detected temperature is constant. 8. The heating mechanism according to 7. 高周波電力に直流電流を重畳することを特徴とする請求項6〜8の何れか1項に記載の加熱機構。The heating mechanism according to any one of claims 6 to 8, wherein a DC current is superimposed on the high-frequency power. 前記電気的に接地された導電体が、真空容器内壁であることを特徴とする請求項6〜9の何れか1項に記載の加熱機構。The heating mechanism according to any one of claims 6 to 9, wherein the electrically grounded conductor is an inner wall of a vacuum vessel.
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