JP2001524743A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JP2001524743A JP2000522766A JP2000522766A JP2001524743A JP 2001524743 A JP2001524743 A JP 2001524743A JP 2000522766 A JP2000522766 A JP 2000522766A JP 2000522766 A JP2000522766 A JP 2000522766A JP 2001524743 A JP2001524743 A JP 2001524743A
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 第１の回転する永久磁石システム（１）及び第２の回転する永久磁石システム（２）を少なくとも一対有するプラズマ処理装置である。これらシステムは個々に永久磁石（３）を含み、対向配置される。個々の永久磁石は１０ -1テスラ以上の最大磁気誘導を持つ。回転する永久磁石システム内の上記永久磁石の運動を駆動するドライバー・システム（４）を有し、基本プラズマ処理装置（５）を備え、経時変動する磁束線（６）を作る。基本プラズマ処理装置は、それ自身で生じさせたプラズマ（７）に影響を及ぼすため回転する永久磁石システムと協働する。またセンサ・システム（１２）及びドライバー・システムに接続してプラズマの変化に関して永久磁石の運動を制御するフィードバック・システム（１３）を含むコントロールシステム（１１）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にアーク放電処理のために、そして、マグネトロン・スパッター
析出またはエッチング処理のために、回転する磁石を使用するプラズマ処理装置
に関する。
【０００２】
【発明の背景】
高密度プラズマ源と表面の低圧プラズマ処理装置は、補助磁場を利用する。明
らかに、磁場をプラズマ電子とイオンの磁気の制限に使うことができる。荷電分
子の運動に影響を及ぼすローレンツ力ベクトルＦは
【数１】 Ｆ＝ｑ（ｖｘＢ） と定義される。ここでｖが電荷ｑe,iを有する荷電分子（電子またはイオン）の 速度ベクトルであり、Ｂは磁気誘導ベクトルである。ローレンツ力はゼロ以外の
ベクトル積（ｖｘＢ）を持つ。すなわちベクトルＢにとって通常の速度構成要素
Ｖnorm(e,i)を持つ電子とイオンに従う。これらの電子とイオン（質量ｍe,i）が
、
【数２】 ｒe,i＝Ｖnorm(e,i)ｍe,i／ｑe,iＢ と定義されるＬａｒｍｏｒ半径で磁束線のまわりで旋回することを強制される。
【０００３】 荷電分子にとって最も典型的な推力は、電界（ベクトルＥ）である。この場合
、分子に生じる流れは、ベクトル積（ＥｘＢ）によって与えられる方向（ドリフ
ト）を持つ。そして、分子速度（エネルギー）を大きく（電界Ｅ、衝突、その他
による。）すると、磁気誘導Ｂも同じＬａｒｍｏｒ半径を維持するために大きく
なければならない。誘導Ｂを大きくすると分子のＬａｒｍｏｒ半径は小さくなる
。磁気の制限がリアクター・チャンバーの寸法が分子のＬａｒｍｏｒ半径より大
きい場合だけに効果的なので、これらの関係は非常に重要である。一方、分子は
チャンバー壁で再び結合する。強い磁場ではＬａｒｍｏｒ半径は短く、そして、
プラズマは少ないボリュームに制限できる。減らされた再結合損失のために、磁
気の制限は、磁気の手段なしの場合と比較してより高密度のプラズマに至る。分
子間の衝突が頻繁でない低ガス圧力で、分子の平均自由行程は、リアクター・チ
ャンバーの寸法より通常長い。分子は、電界を発生させることから高いエネルギ
ーを得られ、壁再結合率はイオン化を得られる。そのようなプラズマは、外部か
らの追加の磁気の制限なしには維持することができない。
【０００４】 また磁場は、プラズマ生成の異なるメカニズムにおいて活性部分として使われ
得る。例えばイオン・サイクロトロン反響（ＥＣＲ、ＩＣＲ）では、磁気誘導Ｂ
がジェネレーター周波数と電子やイオンの質量の両方に関係し、
【数３】 Ｂ＝ωｍe,i／ｑe,i が成立する。
【０００５】 他の例は、複合型反響、プラズマのＬａｎｄａｕ補助加熱、その他である。磁
気誘導の最適の値と磁束の最適の形で高密度プラズマの反響発生は、定義された
ボリュームにおいてその制限と組み合わせることができる。
【０００６】 静的な磁場を使っている白熱放電が電磁気のコイルで発生させた無線周波数（
ＲＦ）のための多種多様な磁気の制限（プラズマ・トラップ）は、Ａ．Ｓ．Ｐｅ
ｎｆｏｌｄとＪ．Ａ．Ｔｈｏｒｎｔｏｎが１９７８年９月２６日付けの米国特許
第４，１１６，７９４号で特許化した。この特許は、ＲＦ電極の異なる構成のた
めに最適化される磁気のコイルの異なる装置を開示する。この最適化の狙いは、
放電チャンバーで低いガス圧力まで放電とその維持の制限を最大にすることであ
る。クレームされた全てのコイル装置は、時間とスペースの両方ともについて静
的である。
【０００７】 コイル列を構成しているコイルに段階的に電流を流すようにスイッチを入れる
こと、または磁気コイルを動かすことによって、スペースにおいて磁場を「動か
す」ことが可能である。例えば、可動コイル磁場が、マイクロ波ＥＣＲ放電にお
いて使われる（Ｒ．Ｈｙｔｒｙほか、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，
１９９３年）。それぞれのコイル中に発生する電流の連続的なシフトによる電磁
石の静的なシステム中の電界の周期的な置換が誘導ＲＦ放電において生じること
がＭ．ムラタほかによって報告されている（Ｖａｃｕｕｍ，１９９７年）。磁場
のこれらの動きは、磁束線と電界の幾何的形状の変化なしで、磁気手段の空間的
置換に基づく。
【０００８】 通常、高い磁気誘導が少ないボリュームまたは制限されたエリアで必要なとき
、電磁気のコイル付きの磁場を適当な形に設計することは不可能である。これら
の問題に関して１９８４年はブレークスルーの年であった。例えば、Ｎｄ-Ｆｅ-
Ｂ（例えば、Ｅ．Ｐ．ＷｏｈｌｆａｒｔｈとＫ．Ｈ．Ｊ．Ｂｕｓｃｈｏｗによる
「強磁性の材料」（北オランダ、１９８８年）の第１章、図１、４頁と７頁参照
）のような三元合金の金属間化合物に基づく強い永久磁石の発見がなされたから
である。この種類の磁石は、非常に強い磁場（磁石表面で０．１テスラ以上）を
提供することができる。多くの実際的な場合には、これらの磁石は、うまく電磁
コイルを取り替えて、選択されたスペースにおいてかなり定義された形で磁場印
加を許す。最も重要な可能性は、磁束線の適当な設計による激しい局所的磁場の
形成である。これはコイルでは実際的には可能ではない。
【０００９】 特に固体サブストレートの表面処理のために、局所的磁場が、Ｌ．Ｂａｒｄｏ
ｓとＨ． Ｂａｒａｎｋｏｖａによる１９９４年１１月のスウェーデンの特許公
報ＳＥ５０３１４１によって、プラズマ処理（ＬＡＤ）のための線形アーク放電
の生成装置において使われた。この装置において、対向配置されてジェネレータ
ーの同じ極に接続している一対の電極プレートは、アーク放電が発生する電極プ
レートの上で、線形のホットゾーンを作り出すために、磁石によって生じる磁場
中に置かれる。電極プレートは平行プレート型中空陰極（周囲のプラズマに関し
て負の）を作る。それは仮想陽極を表す。ホットゾーンは、プレート間の中空で
の陰極放電においてプレート表面のイオン衝撃で作られる。この装置中の陰極プ
レートに対して垂直な磁場は、プレート間のスリット中での中空陰極放電を容易
にする。磁石の位置はチューナーで電極プレートに関して調整できる。そして、
磁場の分布は磁石及び追加の磁石によって調整する。このように、ＬＡＤ源で使
われる磁場は、スペースと時間の両方に対して静的である。ガス流れ率、生成パ
ワー、ガス圧力その他の選ばれたパラメータのために、磁場は調整でき、スリッ
トに沿って結果として生じるプラズマ密度の均一な分布のために最適化できる。
しかし、多くの実際的な印加でのゼロ以外のｖｘＢ力のために、イオンはより中
空陰極スリットの一方に集結する傾向がある。ＬＡＤ源の操作の間の放電パラメ
ータの経時変化は、放電において分子速度と電界の分布の両方を引き起こす機会
を生じさせ得る。これは、放電スパッタリングや蒸発による陰極材料の不均一な
浸食において生じ、従ってサブストレート上での不均一処理率において生じ得る
。
【００１０】 強い永久磁石の利用のもう一つの例は、有名なマグネトロンエッチング装置で
ある。スパッタリングエッチング析出処理のための異なるマグネトロン・システ
ムの原理と性能は、多くの論文に記載されている。１９７６年以後それらのほと
んど「古典的な」概念とそれらの商用の有効性に関係なく、マグネトロンはまだ
変化を続けている。その理由は、ある種の応用のためのサブストレートでの不満
足なプラズマ密度や、スパッタリングする間のターゲット状で小さい浸食域に伴
う無効かつ不均一なマグネトロンターゲットの両方である。上記問題のうち前者
は、磁束線の「不均衡化」（開くこと）によって、サブストレートに向かってプ
ラズマが拡開することを許すことで部分的に解決できる（１９８６年、Ｂ．Ｗｉ
ｎｄｏｗとＮ．Ｓａｖｖｉｄｅｓ）。また追加のイオン化ツール、例えば、中空
の陰極（Ｊ．Ｊ．Ｃｕｏｍｏほか、米国特許第４，５８８，４９０号、出願日１
９８５年５月２２日）や、代替補助ＲＦコイル（Ｓ．Ｍ．Ｒｏｓｓｎａｇｅｌと
Ｊ．Ｈｏｐｗｏｏｄ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、１９９３）によっても
解決できる。上記問題の後者は、回転可能な円筒「Ｃ-Ｍａｇ」ターゲットを有 するマグネトロンで減らせる（Ｍ．Ｗｒｉｇｈｔほか、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔ
ｅｃｈｎｏｌ．，１９８６；Ａ．Ｂｅｌｋｉｎｄほか、Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ、１９９１）。また中空ターゲットマグネトロン（Ｖ．Ｌ．Ｈｅｄｇ
ｃｏｔｈ、１９９１）による米国特許第５，０７３，２４５号で開示）でも減ら
せる。磁場に関するターゲットの動きは、ターゲットの下の磁場のシフトで代え
ることができる。トンネルのような磁場を作る永久磁石のシステムをターゲット
下で平行に移動する技術が、ヨーロッパ特許出願 ＥＰ-Ｂ １-０ ６０３ ５
８７（Ｂａｌｚｅｒｓ社、１９９２）で開示されている。枢支できる棒状磁石が
、トンネル状の磁場の横への移動を延ばすための横シフトと同期し、ターゲット
の浸食を大きくする。Ｓｉｅｒｒａ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ社の米
国特許第５，２６２，０２８号で開示されているもう一つの解決方法は、永久磁
石を使っている磁場の新設計に基づく。全ての既知のマグネトロンにおける磁場
の異なる装置についての見直しは、Ｊ．Ｍｕｓｉｌほか（Ｖａｃｕｕｍ，１９９
５）によって、またはＲ．Ｋｕｋｌａ （Ｓｕｒｆ．Ｃｏａｔ．Ｔｅｃｈｎｏｌ
．，１９９７）によってなされた。全てのマグネトロン、即ち固定磁場が使われ
る（閉じるか、不均衡）ものでも、またはターゲットに関する処理の間に動くも
の（例えばＣ-Ｍａｃ）でも、その形状に実質的な変化はない。スパッタリング 方式は、このように定められる。
【００１１】 本発明の目的は、上記先行技術の欠点を克服して、調節可能な経時変動制の磁
場を得ることができる回転磁石を有するプラズマ処理装置を提供することである
。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転する磁石を有するプラズマ処理装置のうち請求項１に係るものは
、上記目的を達成するために、プラズマ放電を発生させる手段と、磁場中で上記
プラズマ放電を制限する手段を含むプラズマ処理装置であって、第１の回転する
永久磁石システム及び第２の回転する永久磁石システムを少なくとも一対有し、
これらシステムが個々に永久磁石を含み、上記第１及び第２の永久磁石システム
が対向配置され、上記個々の永久磁石が１０-1テスラ以上の最大磁気誘導を持ち
、上記回転する永久磁石システム内の上記永久磁石の運動を駆動するドライバー
・システムを有し、基本プラズマ処理装置を備え、経時変動する磁束線を作ると
ともに、該基本プラズマ処理装置が、それ自身で生じさせたプラズマに影響を及
ぼすため上記回転する永久磁石システムと協働し、センサ・システム及び上記ド
ライバー・システムに接続して上記プラズマの変化に関して上記永久磁石の運動
を制御するフィードバック・システムを含むコントロールシステムを有すること
を特徴とする。
【００１３】 同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、プラズマ放電を発生さ
せる手段と磁場において上記プラズマ放電を特にアーク放電処理のために制限す
る手段を含むプラズマ処理装置であって、第１の回転する永久磁石システム及び
第２の回転する永久磁石システムの少なくとも１つのペアを有し、これらシステ
ムが個々に永久磁石を含み、上記第１及び第２の永久磁石システムが対向配置さ
れ、上記個々の永久磁石が１０-1テスラ以上の最大磁気誘導を持ち、上記回転す
る永久磁石システム内の上記永久磁石の運動を駆動するドライバー・システムを
有し、少なくとも１対の磁場に置かれる中空陰極プレートを備える線形アーク放
電装置を含む基本プラズマ処理装置を備え、固定磁束線は、時間依存性の中空の
陰極プラズマの生成のために、上記回転する永久磁石システムによって生じる経
時変動する磁束線によって置き換えられるか影響を受け、センサ・システム及び
上記ドライバー・システムに接続して上記プラズマの変化に関して上記永久磁石
の運動を制御するフィードバック・システムを含むコントロールシステムを有す
ることを特徴とする。
【００１４】 同請求項３に係るものは、上記目的を達成するために、上記基本プラズマ処理
装置が、固定磁石システムを備えるマグネトロン装置を含み、上記回転する永久
磁石システムを、時間依存性のマグネトロン・プラズマの生成のために、マグネ
トロン・ターゲットを横切る上記経時変動する磁束線を作るように配置してなる
ことを特徴とする。
【００１５】 同請求項４に係るものは、上記目的を達成するために、上記基本プラズマ処理
装置が、回転可能なマグネトロン・ターゲットを備えるマグネトロン装置を含み
、上記回転する永久磁石システムが、上記固定磁石システムと共にホルダー上に
設置されることを特徴とする。
【００１６】 同請求項５に係るものは、上記目的を達成するために、上記基本プラズマ処理
装置が、リアクター内で活性化したプラズマを含み、上記回転する永久磁石シス
テムが、上記リアクターの外部の及び／または内部に配置され、時間依存性の高
密度プラズマ部位を発生させるために上記経時変動する磁束線を作ることを特徴
とする。
【００１７】 同請求項６に係るものは、上記目的を達成するために、上記回転する永久磁石
システムが、異なる最大の磁気誘導及び／または磁束線の異なる方向を有する永
久磁石を含むことを特徴とする。
【００１８】 同請求項７に係るものは、上記目的を達成するために、上記回転する永久磁石
システムの上記永久磁石の上記運動を制御するための上記ドライバー・システム
が、選択された位置のまわりでステップ運動で上記回転する永久磁石システムま
たは振動操作モードでの駆動が可能なものであることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の対象、特徴及び利点は、添付の図面とともに与える以上の説明から明
らかになる。 図１を参照して、本発明に係る回転磁石を有するプラズマ処理装置の第１の実
施形態を説明する。少なくとも、第１の回転する永久磁石システム１と第２の回
転する永久磁石システム２がペアとして個々に永久磁石３を含んで互いに対向す
るように配置される。回転する永久磁石システムの間のスペースを横切って十分
な磁束を提供するために、個々の永久磁石は、それらの最大磁気誘導１０-1テス
ラ（１０００ガウス）以上の磁力を持たなければならない。約０．５テスラある
いはそれ以上の表面誘導を示す強いＮｄＦｅＢ永久磁石が、この目的にふさわし
い。回転永久磁石システムは、ドライバー・システム４によって駆動され、例え
ば互いに反対方向に回転永久磁石システムが回転する。回転永久磁石システムは
、基本的プラズマ処理装置５、たとえば、本発明の第１の実施例として図１で示
した線形のアーク放電（ＬＡＤ）装置とともに使われる。回転永久磁石システム
の運動は、経時変動する回転永久磁石システムの間のスペースにおいて磁束の分
布と磁気誘導値の両方を作りだす。時間依存性の磁束線６は、基本的プラズマ処
理装置で生じるプラズマ７に影響を及ぼす。ＬＡＤ装置の場合には、中空の陰極
プレート８の間でスリットを横切って磁場を作っている固定永久磁石は、回転す
る永久磁石システムと取り替えることができる。この場合、ＬＡＤ装置の電極板
の線形のホットゾーンの形成は磁束線６の変化に依存し、時間依存性の中空の陰
極プラズマ１０が発生する。さらに、固定磁石システム１４によって作られる固
定磁束線９は、回転永久磁石システムによって影響を受ける。この影響は、装置
が作り出すプラズマの時間依存性変化を生じさせる。最も単純な場合、回転する
永久磁石システムの安定した回転は、実験的なパラメータ、例えば、ガス流れ、
ガス圧力、電力、その他の変化からは独立に、中空の陰極スリットに沿って中空
の陰極プラズマ密度の対称化を引き起こす。回転する永久磁石の回転している周
波数は、静的電界ＬＡＤ装置において、利用できない新しい処理制御パラメータ
を示す。回転する永久磁石システムは、また、ステップごとの運動において、ま
たは選定した位置のまわりの振動操作モードで駆動することができる。これらの
運動は、選択されたパラメータ、例えば、プラズマ・パラメータの自動制御のた
めにコントロールシステム１１によって有利に使える。コントロールシステム１
１は、選択されたパラメータの検出のためのセンサ・システム１２と、ドライバ
ー・システム４を制御するためのフィードバック・システム１３を含む。そのよ
うな閉ループ・コントローラは、プラズマ・パラメータの変化に応答して、回転
する永久磁石の変化位置に、ドライバー・システムを作り、それによって予め選
択された値へパラメータを返す。
【００２０】 図２を参照して、本発明に係る回転磁石を有するプラズマ処理装置の第２の実
施形態を説明する。個々に永久磁石３を含んでいる一対の第１の回転永久磁石シ
ステム１と第２の回転永久磁石システム２が対向配置される。永久磁石は、１０ -1 テスラ（１０００ガウス）以上の最大の磁気誘導を持つ。回転する永久磁石シ
ステムは、ドライバー・システム４によって駆動され、たとえば回転する永久磁
石システムの回転は互いに反対方向とされる。回転する永久磁石システムが、基
本プラズマ処理装置５と協働するように使われる。このシステムは、本発明の第
２の実施例では、固定磁石システム１４を有するマグネトロン装置として示され
る。回転する永久磁石システムの運動は、固定磁石システムの磁場を変え、そし
て、マグネトロン・ターゲット１６での磁束の分布と磁気誘導の値を時間依存性
のものとする。形状とパラメータの両方において、経時変動する磁束線６は、時
間依存性のマグネトロン・プラズマ１７を生じさせる。この時間依存性は、浸食
ゾーン１８においてターゲットの時間依存浸食を生じさせる。浸食ゾーンは大き
くすることができ、またさらに、マグネトロンの固定磁石システムの範囲内で回
転する永久磁石システムの装置に依存して、マグネトロンは定期的に均衡、不均
衡になり得る。ターゲットのプラズマ・パラメータや浸食の制御は、センサ・シ
ステム１２を含むコントロールシステム１１とドライバー・システムに接続して
いるフィードバック・システム１３によって可能である。
【００２１】 図３を参照して、本発明に係る回転磁石を有するプラズマ処理装置の第３の実
施形態を説明する。一対の第１の回転永久磁石システム１と第２の回転永久磁石
システム２は、基本プラズマ処理装置５と協働するように使われる。基本プラズ
マ処理装置５は、本発明の第３の実施形態では、回転可能なマグネトロン・ター
ゲット１９によるマグネトロンである。回転する永久磁石システムは、固定磁石
システム１４と共にホルダー２０上に設置される。回転する永久磁石システムは
、固定磁石システムの磁場に影響を及ぼし、マグネトロン・ターゲットでの磁束
の分布と磁気誘導の値を時間依存性のものとする。回転する永久磁石システムの
単純な回転が使われる場合には、ドライバー・システムを省略して、回転可能な
マグネトロン・ターゲットによって永久磁石システムを回転させることも可能で
ある。回転する永久磁石システムは、ターゲットに関してそれらの場所を変える
ことで同時に不均衡な及び閉じた電界方式で、マグネトロンの作動を許す。これ
は、従来のマグネトロンでは不可能なユニークな能力である。
【００２２】 図４を参照して、本発明に係る回転磁石を有するプラズマ処理装置の第４の実
施形態を説明する。第１の回転する永久磁石システム１と第２の回転する永久磁
石システム２の複数の対が、基本プラズマ処理装置５に交互に配置されている。
基本プラズマ処理装置５は、本発明の第４の実施形態で、リアクター２２内活動
中のプラズマ２１として示す。回転する永久磁石システムの対は、リアクターの
外側及び／または内側に配置できる。回転する永久磁石システムの運動、たとえ
ば図４で図示すような単純な回転は、プラズマ制限の周期的な変化を引き起こし
、そしてそれは、時間依存性の高密度のプラズマ部位２３の形成を生じさせる。
プラズマ密度の時間依存変化、たとえば波動は、他のパラメータ、例えば、ガス
反応体のパルス化された流入、プラズマのパルス化生成、その他に関連できる。
この種類のプラズマ処理方式は、数多くの応用例、たとえば析出中断、低温処置
、その他に必要なサブストレート表面によるプラズマの依存相互作用で非常に重
要である。
【００２３】 図５を参照して、図１で示されるプラズマ処理装置の第１の実施形態に関連し
た第１の実施例を説明する。この図は、中空の陰極プレート８に関して異なる角
度位置で回転する永久磁石システム１及び２の断面図と、０°から３１５°まで
の連続した４５°の変化及び電極プレート８の対応側面図を示す。回転する永久
磁石システムの変化する角度位置が、回転する永久磁石システムの間で磁束線６
の経時的な形状、すなわち、中空の陰極放電１０の時間依存性の形状変化を引き
起こす。中空の陰極放電の変化の後に陰極プレート８でホットゾーン１５のパラ
メータの変化が続き、陰極プレート材料の強化された浸食と同様に、強化された
イオン衝撃、電子の熱イオンでの第２の放出が起きる。回転する永久磁石システ
ムの運動、たとえば単純な回転は、ホットゾーンに沿って有効な温度分布を平均
し、すなわち中空の陰極に沿ってプラズマ処理の結果として生じる一様性を作り
出す。
【００２４】 図６を参照して、図１で示されるプラズマ処理装置の第１の実施形態に関連し
た第２の実施例を説明する。この図は、中空の陰極プレート８及び固定磁石シス
テム１４に関して異なる角度位置で回転する永久磁石システム１及び２の断面図
と、０°から３１５°までの連続した４５°の変化及び電極プレート８の対応断
面図を示す。回転する永久磁石システムの変化する角度位置が、回転する永久磁
石システムの間で磁束線６の経時的な形状を引き起こす。これはまた固定磁束線
９に影響を及ぼす。それは、本装置が作り出す中空の陰極放電１０及びプラズマ
７の時間依存性の形状に帰着する。
【００２５】 図７を参照して、図２で示されるプラズマ処理装置の第２の実施形態に関連し
た第３の実施例を説明する。この図は、異なる角度位置でマグネトロン装置と協
働するように設置される回転する永久磁石システム１及び２の断面図と、固定磁
石システム１４及びマグネトロン・ターゲット１６に関して０°から３１５°ま
での連続した４５°の変化及び電極プレート８の対応側面図を示す。回転する永
久磁石システムの変化する角度位置が、マグネトロン・ターゲット１６を横切る
磁束線６の経時的な形状を引き起こす。これは、マグネトロン放電１７の時間依
存性の形状に帰着する。この例では、回転する永久磁石システムは、均衡した電
界設定によるマグネトロンに設置されて、固定磁場の一部で不均衡を引き起こす
。回転する永久磁石システムの運動、たとえば単純な回転は、電界の均衡した部
分及び不均衡な部分の間で、時間依存性のシフトを作る。従って、マグネトロン
浸食ゾーンは広げることができ、またマグネトロン放電の不均衡な部位及び均衡
のとれた部位は定期的にターゲット上を動く。
【００２６】 図８を参照して、図２で示されるプラズマ処理装置の第２の実施形態に関連し
た第４の実施例を説明する。この図は、異なる角度位置でマグネトロン・ダイオ
ード装置と協働するように設置される回転する永久磁石システム１及び２の断面
図と、固定磁石システム１４及びマグネトロン・ターゲット１６に関して０°か
ら３１５°までの連続した４５°の変化及び電極プレート８の対応側面図を示す
。回転する永久磁石システムの変化する角度位置が、マグネトロン・ターゲット
１６を横切る磁束線６の経時的な形状を引き起こす。これは、マグネトロン放電
１７の時間依存性の形状に帰着する。この例では、回転する永久磁石システムは
、不均衡な電界設定によるマグネトロンに設置されて固定磁場の一部で均衡を引
き起こす。回転する永久磁石システムの運動、たとえば単純な回転は、電界の閉
じた部分及び不均衡な部分の間で、時間依存性のシフトを作る。従って、マグネ
トロン浸食ゾーンは広げることができ、またマグネトロン放電の不均衡な部位及
び均衡のとれた部位は定期的にターゲット上を動く。
【００２７】 最後に、図９を参照して、上述したすべての実施形態のプラズマ処理装置に関
連した第５の実施例を説明する。この図は、回転する永久磁石システム１及び２
の実施例を示す。この例は、それぞれの回転する永久磁石システム１及び２の回
転２４及び２５の軸に沿って設置される永久磁石３を有する。個々の磁石は、両
側の磁石と特定の角度（例えば２２．５°）を持つ。個々の磁石のこの特別な配
列は、経時変動する磁束線６の形状の軸に依存する。この種類の磁石配列は、プ
ラズマ処理装置において放電を一定の方向に向けるために有効に使える。それは
、時間依存性の放電のより複雑な形状、たとえば、中空の陰極放出口に沿って定
期的に動かされるとか、またはマグネトロン・ターゲットに沿うかこれを横切る
かの両方に動かされるとか等に帰着する。
【００２８】 本発明に係る回転する磁石を有するプラズマ処理装置は、プラズマ技術におい
て多くの応用例を持つことができる。回転する永久磁石システムは、処理放電の
「固定した」概念を時間及びスペース制御されたアクティブな手段で置き換える
ことを許す。そのような手段の特徴がパルス化されたタイプの処理を想起させる
が、改善した安定性及び制御が時間制御された変化で可能である。またプラズマ
処理の一様性も改善される。通常、処理プラズマには「完全な秩序」が必要であ
るが、より自然な「無秩序」を定めておいて、回転する永久磁石システムの特別
な配列によって抑制できる。そのような配列は、例えば、回転する永久磁石シス
テムの惑星型運動、回転する永久磁石システム中の個々の永久磁石の異なる磁気
誘導、装置中の全ての磁石の同時運動等に基づくことができる。回転する永久磁
石システムは、放電の時間またはスペース制御が必要な新しいタイプのプラズマ
源で使うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１の実施形態の斜視図であり、時間依存性の中空陰極プラズマ
での線形アーク放電（ＬＡＤ）処理のために、回転する磁石を有するプラズマ処
理装置の例を示す。
【図２】 本発明に係る第２の実施形態の斜視図で、時間依存性のマグネトロン・プラズ
マ発生用のマグネトロン装置と協働する、回転磁石を有するプラズマ処理装置の
もう一つの例を示す。
【図３】 本発明に係る第３の実施形態の斜視図で、時間依存性のマグネトロン・プラズ
マ発生用に回転可能なターゲットを備えるマグネトロン装置に取り付ける、回転
磁石を備えるプラズマ処理装置のさらなる例を示す。
【図４】 本発明に係る第４の実施形態の斜視図で、時間依存性の高密度プラズマ領域の
ための活性プラズマを有するリアクター内で回転する磁石を備えるプラズマ処理
装置のさらなる例を示す。
【図５】 本発明の第１の実施形態に係る回転磁石を有するプラズマ処理装置の例を、０
°から３５０°まで回転する永久磁石システムの連続する４５°ごとの位置変化
で示し、図１で示した装置で発生する中空の陰極放電における、プラズマの分布
上及び電極板でのホットゾーンの分布上それぞれでの磁束線の分布に対する効果
を示す断面図である。
【図６】 本発明の第１の実施形態に係る回転磁石を有するプラズマ処理装置の例を、０
°から３５０°まで回転する永久磁石システムの連続する４５°ごとの位置変化
で示し、固定磁石システムによって生じる磁束線と磁束線の分布に対する効果と
プラズマ分布の上での効果をそれぞれ示す断面図である。
【図７】 本発明の第２の実施形態に係る回転磁石を有するプラズマ処理装置の例を、マ
グネトロン装置中の固定磁石システムに関して０°から３５０°まで回転する永
久磁石システムの連続する４５°ごとの位置変化で示し、磁束線の分布と図２で
示される装置において発生するマグネトロン・プラズマの分布の効果を示す断面
図である。
【図８】 本発明の第２の実施形態に係る回転磁石を有するプラズマ処理装置の例を、マ
グネトロン装置中の固定磁石システムに関して０°から３５０°まで回転する永
久磁石システムの連続する４５°ごとの位置変化で示し、図２で示される装置の
中の発生させる分布上で効果を示す断面図である。
【図９】 本発明に係るプラズマ処理装置用の回転する永久磁石と独立の永久磁石の配置
を簡略化して示す斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマ放電を発生させる手段と、磁場中で上記プラズマ放
    電を制限する手段を含むプラズマ処理装置であって、第１の回転する永久磁石シ
    ステム（１）及び第２の回転する永久磁石システム（２）を少なくとも一対有し
    、これらシステムが個々に永久磁石（３）を含み、上記第１及び第２の永久磁石
    システムが対向配置され、上記個々の永久磁石が１０-1テスラ以上の最大磁気誘
    導を持ち、上記回転する永久磁石システム内の上記永久磁石の運動を駆動するド
    ライバー・システム（４）を有し、基本プラズマ処理装置（５）を備え、経時変
    動する磁束線（６）を作るとともに、該基本プラズマ処理装置（５）が、それ自
    身で生じさせたプラズマ（７）に影響を及ぼすため上記回転する永久磁石システ
    ムと協働し、センサ・システム（１２）及び上記ドライバー・システムに接続し
    て上記プラズマの変化に関して上記永久磁石の運動を制御するフィードバック・
    システム（１３）を含むコントロールシステム（１１）を有することを特徴とす
    るプラズマ処理装置。
  2. 【請求項２】 プラズマ放電を発生させる手段と、磁場において上記プラズ
    マ放電を特にアーク放電処理のために制限する手段を含むプラズマ処理装置であ
    って、第１の回転する永久磁石システム（１）及び第２の回転する永久磁石シス
    テム（２）の少なくとも１つのペアを有し、これらシステムが個々に永久磁石（
    ３）を含み、上記第１及び第２の永久磁石システムが対向配置され、上記個々の
    永久磁石が１０-1テスラ以上の最大磁気誘導を持ち、上記回転する永久磁石シス
    テム内の上記永久磁石の運動を駆動するドライバー・システム（４）を有し、少
    なくとも１対の磁場に置かれる中空陰極プレート（８）を備える線形アーク放電
    装置を含む基本プラズマ処理装置（５）を備え、固定磁束線（９）は、時間依存
    性の中空の陰極プラズマ（１０）の生成のために、上記回転する永久磁石システ
    ムによって生じる経時変動する磁束線（６）によって置き換えられるか影響を受
    け、センサ・システム（１２）及び上記ドライバー・システムに接続して上記プ
    ラズマの変化に関して上記永久磁石の運動を制御するフィードバック・システム
    （１３）を含むコントロールシステム（１１）を有することを特徴とするプラズ
    マ処理装置。
  3. 【請求項３】 上記基本プラズマ処理装置（５）が、固定磁石システム（１
    ４）を備えるマグネトロン装置を含み、上記回転する永久磁石システムを、時間
    依存性のマグネトロン・プラズマ（１７）の生成のために、マグネトロン・ター
    ゲット（１６）を横切る上記経時変動する磁束線を作るように配置してなること
    を特徴とする請求項１のプラズマ処理装置。
  4. 【請求項４】 上記基本プラズマ処理装置（５）が、回転可能なマグネトロ
    ン・ターゲット（１９）を備えるマグネトロン装置を含み、上記回転する永久磁
    石システムが、上記固定磁石システムと共にホルダー（２０）上に設置されるこ
    とを特徴とする請求項１または３のプラズマ処理装置。
  5. 【請求項５】 上記基本プラズマ処理装置（５）が、リアクター（２２）内
    で活性化したプラズマ（２１）を含み、上記回転する永久磁石システムが、上記
    リアクターの外部の及び／または内部に配置され、時間に依存性の高密度プラズ
    マ部位（２３）を発生させるために上記経時変動する磁束線を作ることを特徴と
    する上記請求項のいずれかのプラズマ処理装置。
  6. 【請求項６】 上記回転する永久磁石システムが、異なる最大の磁気誘導及
    び／または磁束線の異なる方向を有する永久磁石を含むことを特徴とする上記請
    求項のいずれかのプラズマ処理装置。
  7. 【請求項７】 上記回転する永久磁石システムの上記永久磁石の上記運動を
    制御するための上記ドライバー・システムが、選択された位置のまわりでステッ
    プ運動で上記回転する永久磁石システムまたは振動操作モードでの駆動が可能な
    ものであることを特徴とする上記請求項のいずれかのプラズマ処理装置。
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