JP2955777B2 - マグネトロンプラズマ装置 - Google Patents
マグネトロンプラズマ装置Info
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- JP2955777B2 JP2955777B2 JP2339801A JP33980190A JP2955777B2 JP 2955777 B2 JP2955777 B2 JP 2955777B2 JP 2339801 A JP2339801 A JP 2339801A JP 33980190 A JP33980190 A JP 33980190A JP 2955777 B2 JP2955777 B2 JP 2955777B2
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- magnetron
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Description
本発明は、プラズマ雰囲気に磁場をかけプラズマ処理
するマグネトロンプラズマ装置に関する。
するマグネトロンプラズマ装置に関する。
一般に、マグネトロンプラズマ装置、例えばマグネト
ロンエッチング装置においては、真空室の上部外側に永
久マグネットを設け、真空室内を磁場がかけられたプラ
ズマ雰囲気となし、真空室底部に設けた支持テーブル上
のウェーハの薄膜をエッチング処理するようにしてい
る。
ロンエッチング装置においては、真空室の上部外側に永
久マグネットを設け、真空室内を磁場がかけられたプラ
ズマ雰囲気となし、真空室底部に設けた支持テーブル上
のウェーハの薄膜をエッチング処理するようにしてい
る。
ところが、従来のマグネトロンプラズマ装置において
は、永久マグネットの漏洩が非常に大きく、エッチング
装置の周辺にCRTやSEMを設置すると像が歪んでしまう。
これを防止するために装置の架台等にシールド材を設置
しても有効に作用せず、漏洩磁場を小さくする工夫が望
まれていた。 本発明は、かかる点に鑑み、磁場発生装置の漏洩磁界
を著しく小さくすることができ、周囲の各種電子、電磁
機器に影響の少ないマグネトロンプラズマ装置を提供す
ることを目的とする。
は、永久マグネットの漏洩が非常に大きく、エッチング
装置の周辺にCRTやSEMを設置すると像が歪んでしまう。
これを防止するために装置の架台等にシールド材を設置
しても有効に作用せず、漏洩磁場を小さくする工夫が望
まれていた。 本発明は、かかる点に鑑み、磁場発生装置の漏洩磁界
を著しく小さくすることができ、周囲の各種電子、電磁
機器に影響の少ないマグネトロンプラズマ装置を提供す
ることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、真空室内でプ
ラズマ雰囲気を生成し、このプラズマ雰囲気に対し、真
空室の外部に設けられた永久磁石からなる第１の磁場発
生装置により、真空室内に置かれた被処理物に水平に磁
場をかけ、マグネトロン放電をさせることにより被処理
物をプラズマ処理するマグネトロンプラズマ装置におい
て、前記第１の磁場発生装置に対し前記被処理物と反対
側の位置に前記第１の磁場発生装置が形成する磁場と逆
位相の磁場を発生する第２の磁場発生装置を一体的に連
結して設け、前記第２の磁場発生装置が発生する磁場に
よりマグネトロンプラズマ装置の外部へ漏洩する磁場を
減少させることを特徴とする。
ラズマ雰囲気を生成し、このプラズマ雰囲気に対し、真
空室の外部に設けられた永久磁石からなる第１の磁場発
生装置により、真空室内に置かれた被処理物に水平に磁
場をかけ、マグネトロン放電をさせることにより被処理
物をプラズマ処理するマグネトロンプラズマ装置におい
て、前記第１の磁場発生装置に対し前記被処理物と反対
側の位置に前記第１の磁場発生装置が形成する磁場と逆
位相の磁場を発生する第２の磁場発生装置を一体的に連
結して設け、前記第２の磁場発生装置が発生する磁場に
よりマグネトロンプラズマ装置の外部へ漏洩する磁場を
減少させることを特徴とする。
上記のように構成される本発明によれば、第１の磁場
発生装置と位相が180度異なる磁場を発生する第２の磁
場発生装置が、互いの異極同士が対向するように配置さ
れるので、双方の磁束が互いに引き合って互いの磁束の
発散が減少するとともに発散磁場のシールドに対する直
交成分が減少して装置架台に設けたシールド効果を増大
することができる。
発生装置と位相が180度異なる磁場を発生する第２の磁
場発生装置が、互いの異極同士が対向するように配置さ
れるので、双方の磁束が互いに引き合って互いの磁束の
発散が減少するとともに発散磁場のシールドに対する直
交成分が減少して装置架台に設けたシールド効果を増大
することができる。
以下、図面を参照して本発明の装置をマグネトロンエ
ッチング装置に適用した一実施例について説明する。 第１図において、本発明のマグネトロンエッチング装
置Ｍは、処理室例えば真空処理室１（真空室）を有し、
この真空処理室１内には支持テーブル２が設置されてい
る。この支持テーブル２上には被処理物であるウェーハ
３が載置され、このウェーハ３上に形成された薄膜がエ
ッチングされる。前記支持テーブル２（電極）には高周
波電源が接続され、支持テーブル２上方の対向するカバ
ー５（電極）がアースされている。この真空処理室１に
排気されたのち処理ガスが供給され、真空処理室１内は
真空プラズマ雰囲気とされ、このプラズマ雰囲気に真空
処理室１の外部の上面に設けた第１の磁場発生装置、例
えば永久磁石の主マグネット６の磁束により所定強度の
磁場が、例えば上記ウェーハ３の表面全体に均一かつ水
平にかけられている。 この水平磁場と上記電極2,5間に形成される電界との
直交電磁界によりマグネトロン放電が提起される。この
マグネトロン放電は低圧下でのエッチングを可能とし、
異方性エッチングに大きな効果を呈する。 前記主マグネット６は、例えば第２図に示すような両
側が段状をなす矩形の永久マグネットであり、この永久
マグネットの長手方向軸に直交する方向にＮ極からＳ極
に磁力線が形成されている。前記主マグネット６はその
中央部に凹んだ平坦部6aを有し、この平坦部6aが下側を
向くように真空処理室１上面に設けられ、磁束の一部が
真空処理室１内のプラズマ雰囲気中を通るようになって
いる。 この主マグネット６の上方には、アルミニューム材、
プラスチック材等の非磁性体８を介して第２の磁場発生
装置、例えばカウンターマグネット７が設けられ、この
カウンターマグネット７は主マグネット６と同一強度
（必ずしも同一強度でなくてもよい）である。また、そ
の構造は、第２図および第８図に示すように主マグネッ
ト６と同様に両側が段状をなす矩形でも、第１図に示す
ように直方体のものでもよく、特定の形状・構造である
必要はない。前記主マグネット６とカウンターマグネッ
ト７とは互いに180度位相を電磁的、物理的に少なくと
も一方、例えば両方についてずらして配設される。例え
ば互いに異極同士が対向して配設されている。前記カウ
ンターマグネット７の中央平坦部7aには軸10を介して回
転手段、例えば駆動モータ９の回転軸が連結され、この
駆動モータ９により、主マグネット６とカウンターマグ
ネット７からなるマグネットユニットＵが回転される。 この回転は均一プラズマ処理を実行するための手段で
ある。この回転は一方、例えば主マグネット６のみを回
転させてもよい。この場合、この回転により形成される
磁場に対して180度位置が異なる磁場が形成されるよう
に形成すればよい。 このように、両マグネット6,7をその異極同士に対向
させて配設すると、主マグネット６のＮ極から出た磁束
のうちカウンターマグネット７側の磁束がカウンターマ
グネット７のＳ極に吸引されるとともに、カウンターマ
グネット７のＮ極から出た磁束のうち主マグネット６側
の磁束が主マグネット６のＳ極に吸引されて装置架台に
マグネットユニットＵを被うように取付けたシールド11
に直交する方向に形成された磁束が減少してシールド11
のシールド効果も向上する。 第３図に示すように主マグネット６のみを配設した場
合には、シールド11に直交する方向の発散磁束はシール
ド11を貫通してしまい、そのシールド効果が小さかった
が、カウンターマグネット７を設けることにより互いに
異極同士が引合って発散した漏洩磁束が減少しシールド
11のシールド効果も向上する。 第１図のマグネットユニットＵは両マグネット6,7が
非磁性体を介して連結されているが、第４図に示すよう
に、非磁性体にて形成される軸20を介して両マグネット
6,7を連結して構成するようにしてもよい。 第５図は、主マグネット６のみの場合およびこれに加
えてカウンターマグネット７を設置した場合のウェーハ
３上での磁界の分布を示す例であり、○印は主マグネッ
ト６のみの場合、□印はカウンターマグネット７を追加
した場合を示し、横軸は第６図に示すように主マグネッ
ト６の中心すなわちウェーハ３の中心Ｏからの距離、縦
軸は磁束密度を示す。ここで、Bxとはウェーハ３の中心
Ｏからの各点における磁束密度の水平成分（Ｘ成分）、
Bzとはそのときの垂直成分（Ｚ成分）を示す。 第５図によれば、カウンターマグネット７を設けても
真空室内のウェーハ３上に加わる磁場には殆ど変化のな
いことが判る。 第７図は主マグネット６のみ（単品）設けた場合と、
これに加えてカウンターマグネット７とを設けた場合
（カウンターマグネットシステム）のマグネット６又は
７の中心からの距離（Ｌ）（第８図）に対応する漏洩磁
束（水平成分）を測定したものである。 第７図によれば、実験値および計算値すなわち解析値
においてもカウンターマグネット７を設けると、距離Ｌ
がマグネット直径の数倍以内のときは余り漏洩磁束に差
がないが距離Ｌがそれ以上になると、主マグネット単品
の漏洩磁束とカウンターマグネットシステムにおける漏
洩磁束の差がしだいに大きくなることが判る。 第９図は、カウンターマグネットシステムにおけるマ
グネットの直径Ｒに対する両マグネット6,7間の距離Ｈ
を変化させたときのカウンターマグネット７の中心から
の水平距離が一定距離の地点Ｐにおける漏洩磁束を測定
したものであり（第10図）、これによれば、両マグネッ
ト間の距離を大きくすると点Ｐにおける漏洩磁束が直線
的に大きくなることが判る。すなわち、両マグネット6,
7の距離は小さい方が漏洩磁束が小さい。 第11図はカウンターマグネットシステムにおける両マ
グネット6,7の距離Ｈの変化に対するウェーハ３の中心
位置におけるウェーハ３と主マグネット６との距離の磁
束密度の変化を示したものであり、カウンターマグネッ
ト７を主マグネット６に近付けてもウェーハ中心の磁束
密度の減少の度合いがなだらかである。 上記実施例では第１および第２の磁場発生装置の両方
がマグネットの例について説明したが、一方を電磁コイ
ルにしてもよいし、両方電磁コイルにしても、要するに
ウェーハ表面に均一な水平磁場が形成され、この磁場の
漏洩磁場を相殺する位置が180度異なる磁場発生装置で
あれば何れでもよい。 上記実施例ではマグネトロンエッチング装置に適用し
た例について説明したが、マグネトロンプラズマを利用
する装置であれば、他の表面処理装置、例えばCVDに適
用してもよい。
ッチング装置に適用した一実施例について説明する。 第１図において、本発明のマグネトロンエッチング装
置Ｍは、処理室例えば真空処理室１（真空室）を有し、
この真空処理室１内には支持テーブル２が設置されてい
る。この支持テーブル２上には被処理物であるウェーハ
３が載置され、このウェーハ３上に形成された薄膜がエ
ッチングされる。前記支持テーブル２（電極）には高周
波電源が接続され、支持テーブル２上方の対向するカバ
ー５（電極）がアースされている。この真空処理室１に
排気されたのち処理ガスが供給され、真空処理室１内は
真空プラズマ雰囲気とされ、このプラズマ雰囲気に真空
処理室１の外部の上面に設けた第１の磁場発生装置、例
えば永久磁石の主マグネット６の磁束により所定強度の
磁場が、例えば上記ウェーハ３の表面全体に均一かつ水
平にかけられている。 この水平磁場と上記電極2,5間に形成される電界との
直交電磁界によりマグネトロン放電が提起される。この
マグネトロン放電は低圧下でのエッチングを可能とし、
異方性エッチングに大きな効果を呈する。 前記主マグネット６は、例えば第２図に示すような両
側が段状をなす矩形の永久マグネットであり、この永久
マグネットの長手方向軸に直交する方向にＮ極からＳ極
に磁力線が形成されている。前記主マグネット６はその
中央部に凹んだ平坦部6aを有し、この平坦部6aが下側を
向くように真空処理室１上面に設けられ、磁束の一部が
真空処理室１内のプラズマ雰囲気中を通るようになって
いる。 この主マグネット６の上方には、アルミニューム材、
プラスチック材等の非磁性体８を介して第２の磁場発生
装置、例えばカウンターマグネット７が設けられ、この
カウンターマグネット７は主マグネット６と同一強度
（必ずしも同一強度でなくてもよい）である。また、そ
の構造は、第２図および第８図に示すように主マグネッ
ト６と同様に両側が段状をなす矩形でも、第１図に示す
ように直方体のものでもよく、特定の形状・構造である
必要はない。前記主マグネット６とカウンターマグネッ
ト７とは互いに180度位相を電磁的、物理的に少なくと
も一方、例えば両方についてずらして配設される。例え
ば互いに異極同士が対向して配設されている。前記カウ
ンターマグネット７の中央平坦部7aには軸10を介して回
転手段、例えば駆動モータ９の回転軸が連結され、この
駆動モータ９により、主マグネット６とカウンターマグ
ネット７からなるマグネットユニットＵが回転される。 この回転は均一プラズマ処理を実行するための手段で
ある。この回転は一方、例えば主マグネット６のみを回
転させてもよい。この場合、この回転により形成される
磁場に対して180度位置が異なる磁場が形成されるよう
に形成すればよい。 このように、両マグネット6,7をその異極同士に対向
させて配設すると、主マグネット６のＮ極から出た磁束
のうちカウンターマグネット７側の磁束がカウンターマ
グネット７のＳ極に吸引されるとともに、カウンターマ
グネット７のＮ極から出た磁束のうち主マグネット６側
の磁束が主マグネット６のＳ極に吸引されて装置架台に
マグネットユニットＵを被うように取付けたシールド11
に直交する方向に形成された磁束が減少してシールド11
のシールド効果も向上する。 第３図に示すように主マグネット６のみを配設した場
合には、シールド11に直交する方向の発散磁束はシール
ド11を貫通してしまい、そのシールド効果が小さかった
が、カウンターマグネット７を設けることにより互いに
異極同士が引合って発散した漏洩磁束が減少しシールド
11のシールド効果も向上する。 第１図のマグネットユニットＵは両マグネット6,7が
非磁性体を介して連結されているが、第４図に示すよう
に、非磁性体にて形成される軸20を介して両マグネット
6,7を連結して構成するようにしてもよい。 第５図は、主マグネット６のみの場合およびこれに加
えてカウンターマグネット７を設置した場合のウェーハ
３上での磁界の分布を示す例であり、○印は主マグネッ
ト６のみの場合、□印はカウンターマグネット７を追加
した場合を示し、横軸は第６図に示すように主マグネッ
ト６の中心すなわちウェーハ３の中心Ｏからの距離、縦
軸は磁束密度を示す。ここで、Bxとはウェーハ３の中心
Ｏからの各点における磁束密度の水平成分（Ｘ成分）、
Bzとはそのときの垂直成分（Ｚ成分）を示す。 第５図によれば、カウンターマグネット７を設けても
真空室内のウェーハ３上に加わる磁場には殆ど変化のな
いことが判る。 第７図は主マグネット６のみ（単品）設けた場合と、
これに加えてカウンターマグネット７とを設けた場合
（カウンターマグネットシステム）のマグネット６又は
７の中心からの距離（Ｌ）（第８図）に対応する漏洩磁
束（水平成分）を測定したものである。 第７図によれば、実験値および計算値すなわち解析値
においてもカウンターマグネット７を設けると、距離Ｌ
がマグネット直径の数倍以内のときは余り漏洩磁束に差
がないが距離Ｌがそれ以上になると、主マグネット単品
の漏洩磁束とカウンターマグネットシステムにおける漏
洩磁束の差がしだいに大きくなることが判る。 第９図は、カウンターマグネットシステムにおけるマ
グネットの直径Ｒに対する両マグネット6,7間の距離Ｈ
を変化させたときのカウンターマグネット７の中心から
の水平距離が一定距離の地点Ｐにおける漏洩磁束を測定
したものであり（第10図）、これによれば、両マグネッ
ト間の距離を大きくすると点Ｐにおける漏洩磁束が直線
的に大きくなることが判る。すなわち、両マグネット6,
7の距離は小さい方が漏洩磁束が小さい。 第11図はカウンターマグネットシステムにおける両マ
グネット6,7の距離Ｈの変化に対するウェーハ３の中心
位置におけるウェーハ３と主マグネット６との距離の磁
束密度の変化を示したものであり、カウンターマグネッ
ト７を主マグネット６に近付けてもウェーハ中心の磁束
密度の減少の度合いがなだらかである。 上記実施例では第１および第２の磁場発生装置の両方
がマグネットの例について説明したが、一方を電磁コイ
ルにしてもよいし、両方電磁コイルにしても、要するに
ウェーハ表面に均一な水平磁場が形成され、この磁場の
漏洩磁場を相殺する位置が180度異なる磁場発生装置で
あれば何れでもよい。 上記実施例ではマグネトロンエッチング装置に適用し
た例について説明したが、マグネトロンプラズマを利用
する装置であれば、他の表面処理装置、例えばCVDに適
用してもよい。
以上説明したように本発明によれば、真空処理室内の
被処理物に付加される磁束に影響を与えることなく磁気
シールド効果を得ることができる。
被処理物に付加される磁束に影響を与えることなく磁気
シールド効果を得ることができる。
第１図は本発明の実施例のマグネトロンエッチング装置
の概略構成図、第２図はマグネットの斜視図、第３図は
主マグネット単品のみ設置したときの磁束分布説明図、
第４図はマグネットユニットの他の実施例図、第５図は
カウンターマグネットの有無におけるウェーハ上での磁
界の分布を示すグラフ、第６図は第５図のグラフに関し
て主マグネットとウェーハとの関係説明図、第７図は主
マグネット単品とカウンターマグネットシステムにおけ
る漏洩磁束の比較グラフ、第８図は第７図のグラフに関
して測定位置を示す図、第９図はカウンターマグネット
システムにおいて両マグネット間の距離を変化させたと
きの磁石中心から一定距離の地点の漏洩磁束の変化を示
すグラフ、第10図は第９図のグラフに関して測定点を示
す図、第11図はカウンターマグネットシステムにおい
て、両マグネット間の距離を変化させたときのウェーハ
中心での磁束密度の変化を示すグラフ、第12図は第11図
のグラフに関し両マグネットおよびウェーハ間の関係を
示す図である。 符号説明 （１）……真空処理室 （２）……支持テーブル （３）……ウェーハ （６）……主マグネット （７）……カウンターマグネット （８）……非磁性体 （11）……シールド
の概略構成図、第２図はマグネットの斜視図、第３図は
主マグネット単品のみ設置したときの磁束分布説明図、
第４図はマグネットユニットの他の実施例図、第５図は
カウンターマグネットの有無におけるウェーハ上での磁
界の分布を示すグラフ、第６図は第５図のグラフに関し
て主マグネットとウェーハとの関係説明図、第７図は主
マグネット単品とカウンターマグネットシステムにおけ
る漏洩磁束の比較グラフ、第８図は第７図のグラフに関
して測定位置を示す図、第９図はカウンターマグネット
システムにおいて両マグネット間の距離を変化させたと
きの磁石中心から一定距離の地点の漏洩磁束の変化を示
すグラフ、第10図は第９図のグラフに関して測定点を示
す図、第11図はカウンターマグネットシステムにおい
て、両マグネット間の距離を変化させたときのウェーハ
中心での磁束密度の変化を示すグラフ、第12図は第11図
のグラフに関し両マグネットおよびウェーハ間の関係を
示す図である。 符号説明 （１）……真空処理室 （２）……支持テーブル （３）……ウェーハ （６）……主マグネット （７）……カウンターマグネット （８）……非磁性体 （11）……シールド
フロントページの続き (72)発明者 吉田 幸正 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−18638（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−54544（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−132939（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/3065 H05H 1/46
Claims (4)
- 【請求項１】真空室内でプラズマ雰囲気を生成し、この
プラズマ雰囲気に対し、真空室の外部に設けられた永久
磁石からなる第１の磁場発生装置により、真空室内に置
かれた被処理物に水平に磁場をかけ、マグネトロン放電
をさせることにより被処理物をプラズマ処理するマグネ
トロンプラズマ装置において、前記第１の磁場発生装置
に対し前記被処理物と反対側の位置に前記第１の磁場発
生装置が形成する磁場と逆位相の磁場を発生する第２の
磁場発生装置を一体的に連結して設け、前記第２の磁場
発生装置が発生する磁場によりマグネトロンプラズマ装
置の外部へ漏洩する磁場を減少させることを特徴とする
マグネトロンプラズマ装置。 - 【請求項２】第１および第２の磁場発生装置は同期して
回転することを特徴とする請求項１記載のマグネトロン
プラズマ装置。 - 【請求項３】両第１および第２の磁場発生装置は同一強
度を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の
マグネトロンプラズマ装置。 - 【請求項４】第１および第２の磁場発生装置は非磁性体
を介して一体的に連結されていることを特徴とする請求
項１乃至３項のいずれかに記載のマグネトロンプラズマ
装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339801A JP2955777B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | マグネトロンプラズマ装置 |
| US07/766,324 US5376211A (en) | 1990-09-29 | 1991-09-27 | Magnetron plasma processing apparatus and processing method |
| KR1019910017148A KR100209559B1 (ko) | 1990-09-29 | 1991-09-28 | 마그네트론 플라즈마 처리장치 및 처리방법 |
| EP91116645A EP0479189B1 (en) | 1990-09-29 | 1991-09-30 | Magnetron plasma processing apparatus |
| DE69124178T DE69124178T2 (de) | 1990-09-29 | 1991-09-30 | Gerät zur Magnetronplasmabearbeitung |
| EP95104732A EP0663683A3 (en) | 1990-09-29 | 1991-09-30 | Magnetron plasma processing device and processing method. |
| TW080107709A TW218065B (ja) | 1990-09-29 | 1991-09-30 | |
| US08/266,635 US5660671A (en) | 1990-09-29 | 1994-06-28 | Magnetron plasma processing apparatus and processing method |
| US08/827,439 US5888338A (en) | 1990-09-29 | 1997-03-27 | Magnetron plasma processing apparatus and processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339801A JP2955777B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | マグネトロンプラズマ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04218913A JPH04218913A (ja) | 1992-08-10 |
| JP2955777B2 true JP2955777B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=18330942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2339801A Expired - Fee Related JP2955777B2 (ja) | 1990-09-29 | 1990-11-30 | マグネトロンプラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955777B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6014943A (en) * | 1996-09-12 | 2000-01-18 | Tokyo Electron Limited | Plasma process device |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2339801A patent/JP2955777B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04218913A (ja) | 1992-08-10 |
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