JP3343819B2 - Ion etching method and apparatus - Google Patents

Ion etching method and apparatus

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JP3343819B2
JP3343819B2 JP21236591A JP21236591A JP3343819B2 JP 3343819 B2 JP3343819 B2 JP 3343819B2 JP 21236591 A JP21236591 A JP 21236591A JP 21236591 A JP21236591 A JP 21236591A JP 3343819 B2 JP3343819 B2 JP 3343819B2
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magnet
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ion etching
shape
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彰教 古谷
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、材料のエッチング技術
に関するものであり、特にマグネトロン型のイオンエッ
チング方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material etching technique, and more particularly to a magnetron type ion etching method and apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】マグネトロン型イオンエッチング装置
(以下M−IE装置と呼ぶ)は、通常のイオンエッチン
グ装置(以下、IE装置と呼ぶ)に磁界発生装置を装着
して、電界の他に磁界を利用する構成のものである。か
かる従来のM−IE装置の一例を図1に示す。図1にお
いて、1はチャンバであって、このチャンバ1内には、
接地されたアノード電極2と、カソード支持台すなわち
基板ステージ3に取付けられてアノード電極2と対向配
置されたカソード電極4とが平行に配置されている。カ
ソード支持台3の下部には、後述のヨーク7の支柱7A
を貫通させて固着する円筒部3Aが設けられている。カ
ソード電極4のアノード電極2と対向する側の表面上に
は試料としての基板5が載置される。カソード電極4の
下部近傍、すなわちカソード支持台3の裏面側には永久
磁石6が配置されている。7は磁石6の磁路を形成する
ヨークである。8は磁石6から試料5を通る磁束を示
す。9はカソード支持台3をチャンバ1内に取付けるに
あたって両者間に介在させる絶縁体である。10はカソ
ード支持台3に設けた冷却水導出管である。20はチャ
ンバ1内にガスを導入するためのガス導入口、21はチ
ャンバ1を真空にするための真空ポンプ系である。カソ
ード電極4には、高周波(RF)電源15からの高周波
電力がマッチングボックス16およびカソード支持台3
を介して印加される。17はマッチングボックス16の
出力電圧を測定する高周波電圧計である。
2. Description of the Related Art A magnetron-type ion etching apparatus (hereinafter referred to as an M-IE apparatus) is equipped with a magnetic field generator in a normal ion etching apparatus (hereinafter referred to as an IE apparatus), and utilizes a magnetic field in addition to an electric field. This is a configuration of FIG. 1 shows an example of such a conventional M-IE device. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a chamber.
A grounded anode electrode 2 and a cathode electrode 4 attached to a cathode support, that is, a substrate stage 3 and opposed to the anode electrode 2 are arranged in parallel. A support 7A of a yoke 7 described below is provided below the cathode support 3.
A cylindrical portion 3A is provided to penetrate and fix. A substrate 5 as a sample is placed on the surface of the cathode electrode 4 on the side facing the anode electrode 2. A permanent magnet 6 is arranged near the lower portion of the cathode electrode 4, that is, on the back side of the cathode support 3. Reference numeral 7 denotes a yoke that forms a magnetic path of the magnet 6. 8 indicates a magnetic flux passing from the magnet 6 to the sample 5. Reference numeral 9 denotes an insulator interposed between the cathode support 3 and the cathode support 3 when the cathode support 3 is mounted in the chamber 1. Reference numeral 10 denotes a cooling water outlet pipe provided on the cathode support 3. Reference numeral 20 denotes a gas inlet for introducing a gas into the chamber 1, and reference numeral 21 denotes a vacuum pump system for evacuating the chamber 1. A high frequency power from a high frequency (RF) power supply 15 is supplied to the cathode electrode 4 by the matching box 16 and the cathode support 3.
Is applied. Reference numeral 17 denotes a high-frequency voltmeter for measuring the output voltage of the matching box 16.

【0003】電界Eと磁界Bが直交するM−IE装置に
おいては、カソードシース内の電子は、サイクロトロン
運動を行う。この運動で中性の原子,分子と電子が衝突
する確率が高まり、これによりイオン化確率が増加し、
以てカソードとアノードとの間に高密度のプラズマ(多
量のイオンと電子)を形成することができる。
In an M-IE device in which an electric field E and a magnetic field B are orthogonal to each other, electrons in a cathode sheath perform cyclotron motion. This movement increases the probability that neutral atoms and molecules collide with electrons, thereby increasing the ionization probability.
Thus, a high-density plasma (a large amount of ions and electrons) can be formed between the cathode and the anode.

【0004】IE装置およびM−IE装置における加工
パラメータとしては、投入電力,ガス圧力と次に説明す
るセルフバイアス電圧および磁界強度(M−IE装置の
み)の4つがある。
There are four processing parameters in the IE apparatus and the M-IE apparatus: input power, gas pressure, self-bias voltage and magnetic field strength (only the M-IE apparatus) described below.

【0005】通常、希ガス中で、カソード電極に高周波
電力を印加すると、これによって、プラズマが形成さ
れ、カソード電極表面には、正イオンによるシースが形
成される。このシース領域におけるセルフバイアス電圧
によって、カソードとアノードとの間のイオンは、カソ
ード方向に加速され、材料がエッチングされる。
Usually, when high-frequency power is applied to a cathode electrode in a rare gas, a plasma is thereby formed and a sheath of positive ions is formed on the surface of the cathode electrode. Due to the self-bias voltage in this sheath region, ions between the cathode and the anode are accelerated in the cathode direction and the material is etched.

【0006】あるガス電圧,電力,圧量のもので良好な
異方性エッチングができたとしても、エッチング速度を
増加させようとして、投入電力を増加させていくと、セ
ルフバイアス電圧も増えて加工損傷が増加する。
Even if good anisotropic etching can be performed with a certain gas voltage, power and pressure, if the input power is increased in order to increase the etching rate, the self-bias voltage also increases, resulting in processing. Damage increases.

【0007】また、IEでは不均一な磁場が存在しない
ため、広範囲に渡り均一なエッチング領域が得られるも
のの、プラズマ密度が低いためエッチング速度も遅いと
いった問題点を有していた。
[0007] Further, in the IE, although a non-uniform magnetic field does not exist, a uniform etching region can be obtained over a wide range, but there is a problem that the etching rate is low due to low plasma density.

【0008】イオンシースはプラズマの密度分布に左右
され、磁場を印加するM−IEでは、磁場の強さの分布
によってプラズマ密度およびシース領域にイオンの分布
が生じ、磁場強度が大きいところではプラズマ密度は高
く、強度の小さいところでは密度は低くなる。これらの
プラズマ密度の分布によりエッチング領域は均一にする
ことができなかった。
The ion sheath is affected by the plasma density distribution. In the M-IE applying a magnetic field, the distribution of the magnetic field intensity causes the distribution of ions in the plasma density and the sheath region. Is high and the density is low where the strength is low. Due to the distribution of these plasma densities, the etching area could not be made uniform.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このようにM−IE装
置では、磁場を用いることにより、IE装置に比べてエ
ッチングレートは大きく、高速加工,低損傷,高選択比
といった工業的観点からも優れた特徴をもっているが、
印加している磁場強度が分布を持つため、均一なエッチ
ング領域を得ることはできなかった。このため、エッチ
ング分布を均一化することが重要な課題となっている。
As described above, the M-IE apparatus uses a magnetic field, so that the etching rate is higher than that of the IE apparatus, and is superior from an industrial viewpoint such as high-speed processing, low damage, and high selectivity. Has the characteristics
Since the applied magnetic field intensity has a distribution, a uniform etching region could not be obtained. Therefore, it is important to make the etching distribution uniform.

【0010】そこで、本発明の目的は、磁場を回転させ
ることにより、上述した従来の欠点を除去し、かつ、回
転させる磁石の配置形状を工夫して、大面積均一で、高
速かつ高品質のエッチングを行うことができるようにし
たイオンエッチング方法および装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention, by rotating the magnetic field, removes the deficiencies of the prior art described above, and times
It is an object of the present invention to provide an ion etching method and apparatus capable of performing high-speed and high-quality etching with a large area and uniformity by devising an arrangement shape of a magnet to be rotated .

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明方法は、真空チャンバ内に第1および
第2電極を互いに平行に配置し、前記第1電極を接地
し、前記第2電極に高周波電力を供給し、前記第2電極
の前記第1電極と対向する側の主面の上に試料を載置
し、前記第2電極の他方の主面の下側に磁石を配置し、
該磁石を回転可能としたマグネトロン型イオンエッチン
グ装置を用い、前記磁石を回転させて、イオンエッチン
グ中に前記第2電極に形成されるエッチング領域が、常
に均一に、および前記高周波電力および前記真空チャン
バ内に導入されるガスの圧力とは無関係に、設定される
ようにするイオンエッチング方法であって、前記磁石
が、前記第2電極の表面に沿う平面内で前記第2電極の
中心から外周方向にほぼ扇形に開いた形状をなす複数の
磁石と、前記ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれとは極性
が異なり、該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれの外周の
外側に該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれに対向して配
置されている複数の磁石とから構成され、前記ほぼ扇形
をなす複数の磁石は、前記平面内でS極とN極とが周方
向に交互に配置されるとともに、前記複数の磁石のほぼ
扇形の形状は、磁石静止時における前記ほぼ扇形の複数
の磁石から前記第2電極の表面に向かって漏洩する磁束
が前記第2電極の中心から半径方向外方に向かって距離
に比例して増加する形状であることを特徴とする。
To achieve this object, a method according to the present invention comprises placing a first and a second electrode in a vacuum chamber parallel to each other, grounding the first electrode, A high-frequency power is supplied to the second electrode, a sample is placed on the main surface of the second electrode facing the first electrode, and a magnet is placed below the other main surface of the second electrode. Place ,
Using a magnetron-type ion etching apparatus capable of rotating the magnet , the magnet is rotated so that the etching region formed on the second electrode during ion etching is always uniform, and the high-frequency power and the vacuum chamber regardless of the pressure of the gas introduced into the inside, an ion etching method to be set, the magnet
Are located within a plane along the surface of the second electrode.
A plurality of shapes that are almost fan-shaped open from the center to the outer periphery
The magnet and each of the plurality of substantially sector-shaped magnets have polarities
Are different from each other in the outer periphery of each of the plurality of substantially sector-shaped magnets.
The plurality of substantially sector-shaped magnets are arranged on the outside so as to face each other.
And a plurality of magnets are arranged, said substantially sector-shaped
Are formed, the S pole and the N pole are circumferential in the plane.
And the magnets are arranged alternately in
The shape of the sector is a plurality of
Magnetic flux leaking from the magnet to the surface of the second electrode
Is radially outward from the center of the second electrode.
Characterized in that the shape increases in proportion to .

【0012】本発明装置は、真空チャンバ内に第1およ
び第2電極を互いに平行に配置し、前記第1電極を接地
し、前記第2電極に高周波電力を供給し、前記第2電極
の前記第1電極と対向する側の主面の上に試料を載置
し、前記第2電極の他方の主面の下側に磁石を配置し、
該磁石を回転可能としたマグネトロン型イオンエッチン
グ装置であって、前記磁石が、前記第2電極の表面に沿
う平面内で前記第2電極の中心から外周方向にほぼ扇形
に開いた形状をなす複数の磁石と、前記ほぼ扇形の複数
の磁石のそれぞれとは極性が異なり、該ほぼ扇形の複数
の磁石のそれぞれの外周の外側に該ほぼ扇形の複数の磁
石のそれぞれに対向して配置されている複数の磁石とか
ら構成され、前記ほぼ扇形をなす複数の磁石は、前記平
面内でS極とN極とが周方向に交互に配置されるととも
に、前記複数の磁石のほぼ扇形の形状は、磁石静止時に
おける前記ほぼ扇形の複数の磁石から前記第2電極の表
面に向かって漏洩する磁束が前記第2電極の中心から半
径方向外方に向かって距離に比例して増加する形状であ
ことを特徴とする。
In the apparatus of the present invention, a first electrode and a second electrode are arranged in a vacuum chamber in parallel with each other, the first electrode is grounded, high frequency power is supplied to the second electrode, and the second electrode is Placing a sample on the main surface on the side facing the first electrode, disposing a magnet below the other main surface of the second electrode ;
A magnetron-type ion etching apparatus in which the magnet is rotatable, wherein the magnet is located along a surface of the second electrode.
A substantially sector shape from the center of the second electrode to the outer periphery in a plane
A plurality of magnets having an open shape and a plurality of substantially fan-shaped magnets
The polarity is different from each of the magnets,
The plurality of substantially sector-shaped magnets are provided outside the outer circumference of each of the magnets.
Multiple magnets placed opposite each stone
And the plurality of substantially fan-shaped magnets are
The S pole and the N pole are alternately arranged in the circumferential direction in the plane.
The substantially sector shape of the plurality of magnets is
From the plurality of substantially sector-shaped magnets in the second electrode
The magnetic flux leaking toward the surface is half a distance from the center of the second electrode.
The shape increases radially outward in proportion to the distance.
Characterized in that that.

【0013】[0013]

【作用】本発明では、基板ステージの裏面側に配置した
永久磁石を基板ステージに対して回転できるようにする
とともに、磁石の配置形状を工夫したので、放電時に基
板ステージ上に形成されるイオンシースやプラズマの分
布を適切に定めることにより、単位時間でのエッチング
深さ、すなわちエッチング速度を均一にすることができ
る。エッチングレートは、セルフバイアス電圧一定の
時、基板ステージ上のプラズマ密度を増加させると増加
し、逆にプラズマ密度を減少させると減少する。従っ
て、エッチング領域および永久磁石の配置は、基板ステ
ージ表面でのプラズマ密度(磁束密度)とエッチングレ
ートとの関係より設定できる。
According to the present invention, the permanent magnets arranged on the back side of the substrate stage can be rotated with respect to the substrate stage
At the same time, the arrangement of the magnets was devised , so that the etching depth per unit time, that is, the etching rate can be made uniform by appropriately determining the distribution of the ion sheath and plasma formed on the substrate stage during discharge. it can. The etching rate increases when the plasma density on the substrate stage increases when the self-bias voltage is constant, and decreases when the plasma density decreases. Therefore, the arrangement of the etching region and the permanent magnet can be set based on the relationship between the plasma density (magnetic flux density) on the substrate stage surface and the etching rate.

【0014】本発明者らは、上記問題を解決するため
に、磁場強度の大きな永久磁石を用い、印加する磁場強
度を従来より一桁程度増加させることにより、セルフバ
イアス電圧値を減少させ、かつ所望の値を得ることがで
きた。さらに、その磁石を適切に配置することにより、
基板ステージ上に所望のエッチング領域分布をもたせ、
このエッチング領域分布制御と磁場回転機構を組み合わ
せることにより、基板ステージ上の広範囲において均一
な深さのエッチング領域を得ることができた。
In order to solve the above-mentioned problem, the present inventors have reduced the self-bias voltage value by using a permanent magnet having a large magnetic field strength and increasing the applied magnetic field strength by about an order of magnitude compared to the prior art. The desired values could be obtained. Furthermore, by properly arranging the magnet,
Having a desired etching area distribution on the substrate stage,
By combining this etching area distribution control and the magnetic field rotating mechanism, an etching area having a uniform depth over a wide range on the substrate stage could be obtained.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0016】図2は、本発明イオンエッチング装置の一
実施例の構成を示す。この装置において、図1と同様の
箇所には同一の符号を付して、その説明を省略する。
FIG. 2 shows the configuration of an embodiment of the ion etching apparatus of the present invention. In this apparatus, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0017】カソード支持台3に設けた円筒部3Aはヨ
ーク支柱7Aを摺動自在に支持するようにし、および円
筒部3Aの内部にはチャンバ1の内部を気密に封止する
ためOリング11を配設する。支柱7Aの下側には歯車
ノブ12を形成する。絶縁体製の歯車13をこの歯車ノ
ブ12と噛合させる。この歯車13をステッピングモー
タ14により段歩的に駆動し、以て支柱7を軸回りに回
転するようになっており、永久磁石の回転数を0〜20
00rpmまで制御することができる。なお、ステッピ
ングモータ14は通常のモータでもよい。上記構成によ
れば、磁石6は、回転動作が可能である。
A cylindrical portion 3A provided on the cathode support 3 slidably supports the yoke support 7A, and an O-ring 11 is provided inside the cylindrical portion 3A to hermetically seal the inside of the chamber 1. Arrange. A gear knob 12 is formed below the column 7A. A gear 13 made of an insulator is engaged with the gear knob 12. The gear 13 is driven stepwise by a stepping motor 14 so as to rotate the column 7 around the axis.
It can control up to 00 rpm. Note that the stepping motor 14 may be a normal motor. According to the above configuration, the magnet 6 can rotate.

【0018】ステッピングモータ14により、永久磁石
を回転させエッチング速度の均一化を図っている。
The stepping motor 14 rotates the permanent magnet to make the etching rate uniform.

【0019】なお、本実施例において、永久磁石6に変
えて電磁石を用いてもよいこと勿論であるが、移動およ
び回転可能かつ磁場の強い磁石としては永久磁石が好適
であり、材質はサマリウムコバルト等の希土類マグネッ
トが適当である。
In this embodiment, an electromagnet may be used instead of the permanent magnet 6, but a permanent magnet is preferable as the movable and rotatable magnet having a strong magnetic field, and the material is samarium cobalt. Rare earth magnets are suitable.

【0020】この装置は、次のように動作させる。ま
ず、真空ポンプ系21によりチャンバ1をおよそ1×1
-7Torr程度まで真空排気したのち、ガス導入口2
0よりエッチングガス、たとえばO2 ガスを1×10-3
Torrになるまで導入する。次に、RF電源15によ
り、RF電力をカソード電極4に印加すると、カソード
電極4とアノード電極2との間に放電が生じ、プラズマ
が形成される。この時、基板5は、カソード支持台3の
上に置かれたカソード電極4上に載置されており、冷却
水導出管10から流入する冷却水により冷却されてい
る。高周波電力計17には、上記の放電によりあるセル
フバイアス電圧が誘起される。ここで、永久磁石移動用
歯車ノブ12,絶縁体歯車13とステッピングモータ1
4を用いることにより、永久磁石6を図中の矢印の方向
に、すなわち、基板5の下で回転させることができる。
この機構により、永久磁石の回転数を0〜2000rp
mの範囲で制御することができる。
This device operates as follows. First, the chamber 1 is approximately 1 × 1 by the vacuum pump system 21.
After evacuating to about 0 -7 Torr, the gas inlet 2
From 0, the etching gas, for example, O 2 gas is 1 × 10 −3.
Introduce until Torr. Next, when RF power is applied to the cathode electrode 4 by the RF power supply 15, a discharge is generated between the cathode electrode 4 and the anode electrode 2, and plasma is formed. At this time, the substrate 5 is placed on the cathode electrode 4 placed on the cathode support 3 and is cooled by the cooling water flowing from the cooling water outlet pipe 10. A certain self-bias voltage is induced in the high-frequency wattmeter 17 by the above-described discharge. Here, the permanent magnet moving gear knob 12, the insulator gear 13, and the stepping motor 1
By using 4, the permanent magnet 6 can be rotated in the direction of the arrow in the figure, that is, under the substrate 5.
With this mechanism, the rotation speed of the permanent magnet is set to 0 to 2000 rpm.
m can be controlled.

【0021】図3に磁場設計のために、エッチングレー
トの磁場依存性を示す。エッチング条件は、電力密度2
W/cm2 、エッチングガス;アルゴン、試料;タング
ステン、ガス圧1×10-2Torr、基板温度20℃で
行った。磁場の増加にともないエッチングレートは単調
に増加し500ガウスで最大となる。さらに増加させる
とレートは単調に減少する。
FIG. 3 shows the magnetic field dependence of the etching rate for designing the magnetic field. The etching conditions are power density 2
W / cm 2 , etching gas; argon, sample; tungsten, gas pressure 1 × 10 −2 Torr, substrate temperature 20 ° C. As the magnetic field increases, the etching rate monotonically increases and reaches a maximum at 500 Gauss. Further increases will decrease the rate monotonically.

【0022】次にこの図を基に磁場設計を行う。設計例
を次に述べる。まずカソード永久磁石配置の概略図を図
4に示す。
Next, a magnetic field is designed based on this figure. A design example is described below. First, a schematic view of the arrangement of the cathode permanent magnet is shown in FIG.

【0023】このカソードの磁石設計は回転時の単位時
間単位面積当りの平均磁場強度が一定となるような磁石
配置、すなわち、停止時において動径方向の距離に磁場
強度が比例するように永久磁石の配置の一例である。な
お、磁石の材質は同じで磁化モーメントは磁石のどの部
分も一定である。ここで磁石の形状について説明する。
円の中心を原点0とし、図のようにx軸およびy軸をと
り、磁石は4つの部分からなり、S極とN極とが交互に
並んでいる場合を考える。なお、この図4の磁石配置で
は、交互に配列した複数のほぼ扇形のS極とN極のそれ
ぞれの外周の外側には、それぞれの極性と逆の円弧状の
磁石が配置されている。すなわち、磁石の全体的配置と
しては、周方向(回転方向)に、ほぼ扇形のS極とN極
とが交互に対向して配列され、半径方向外方に、前記ほ
ぼ扇形の各S極、N極に対向して極性が逆の磁石が配列
されている形状となっている。
The magnet design of this cathode is such that the magnet arrangement is such that the average magnetic field strength per unit time per unit area during rotation is constant, that is, the permanent magnets are arranged so that the magnetic field strength is proportional to the radial distance at the time of stop. It is an example of the arrangement. The magnet material is the same, and the magnetizing moment is constant in all parts of the magnet. Here, the shape of the magnet will be described.
Assume that the center of the circle is the origin 0, the x-axis and the y-axis are taken as shown in the figure, the magnet is composed of four parts, and the S pole and the N pole are alternately arranged. In the magnet arrangement of FIG.
Is that of a plurality of S-poles and N-poles that are alternately arranged
On the outside of each circumference, arc-shaped
A magnet is located. That is, the overall arrangement of the magnets
Therefore, in the circumferential direction (rotational direction), an almost sector-shaped S pole and N pole
Are arranged alternately facing each other, and outwardly in the radial direction.
Magnets of opposite polarity are arranged opposite each of the sector-shaped S pole and N pole
It is the shape that has been done.

【0024】[0024]

【外1】 [Outside 1]

【0025】[0025]

【外2】 [Outside 2]

【0026】[0026]

【外3】 [Outside 3]

【0027】[0027]

【外4】 [Outside 4]

【0028】上記の方法で設計したカソードにおいて、
動径方向にカソード表面の漏洩磁界を測定した。この場
合のlは15cmであり、外周部におけるS極−N極の
ギャップは2cmであった。結果を図5に示す。設計通
りに漏洩磁界は中心から動径方向へ向けほぼ比例して5
00ガウスまで増加し、所望の磁界分布が得られた。
In the cathode designed by the above method,
The leakage magnetic field on the cathode surface was measured in the radial direction. In this case, 1 was 15 cm, and the gap between the S pole and the N pole in the outer peripheral portion was 2 cm. FIG. 5 shows the results. As designed, the leakage magnetic field is approximately 5 in proportion to the radial direction from the center.
It increased to 00 gauss and the desired magnetic field distribution was obtained.

【0029】なお、カソード表面のバッキングプレート
はパーマロイ等の磁気遮蔽材料との複合板を用い、この
板の厚さを変えることによりターゲット表面全体での平
均漏洩磁界強度の適正化(中心磁場強度から外周での磁
場強度に応じてエッチング速度が比例するように平均磁
場強度を予め設定する。)を行った。
As the backing plate on the cathode surface, a composite plate with a magnetic shielding material such as permalloy is used, and by changing the thickness of the plate, the average leakage magnetic field intensity over the entire target surface is optimized (from the central magnetic field intensity). The average magnetic field strength is set in advance so that the etching rate is proportional to the magnetic field strength at the outer periphery.).

【0030】なお、上記説明では、S極N極が対になっ
た磁石の数を4枚としたが、2枚構成でも8枚構成でも
よい。8枚以上にすると磁力線の外部へのもれが少なく
なるため適当ではない。2枚,4枚,8枚構成のうち、
磁力線分布や磁力線のもれから見て、4枚構成が最も適
当である。
In the above description, the number of magnets in which the S pole and the N pole are paired is four. However, two or eight magnets may be used. If the number is eight or more, leakage of the magnetic field lines to the outside is reduced, which is not appropriate. Of the two-, four-, and eight-sheet configurations,
The four-sheet configuration is most suitable in view of the magnetic field distribution and the leakage of the magnetic field lines.

【0031】また、前記lの具体的寸法としては、前記
したように、例えば、15cmが適当であり、外周部に
おけるS極−N極のギャップは2cm程度が適当であ
る。
Further, as described above, the specific dimension of l is suitably 15 cm, for example, and the gap between the S pole and the N pole in the outer peripheral portion is suitably about 2 cm.

【0032】また、前記y=f(x)で表された磁石の
外周形状を実際に加工するには、直線加工を多段に繰り
返す工法を採用し、コスト的に引き合う範囲内で加工直
線幅を小さく(段数を多く)することにより対応する。
Further, in order to actually process the outer peripheral shape of the magnet represented by y = f (x), a method of repeating linear processing in multiple stages is adopted, and the processing linear width is set within a range where cost is attractive. This is dealt with by making it smaller (more steps).

【0033】さらに、前記の磁石配置においては、各磁
石片の中央端を一致させたが、実用上、各先端を一致さ
せても、離間させても、さらには重ねても問題はない。
従って、実際の加工に際して適宜選択すればよい。
Further, in the above-described magnet arrangement, the center ends of the respective magnet pieces are made coincident. However, in practice, there is no problem if the respective ends are made coincident, separated, or even overlapped.
Therefore, it may be appropriately selected in actual processing.

【0034】次に、上記磁石を回転させて1時間カソー
ドをエッチングした場合のエッチング深さの均一性を検
討した。結果を図6に示す。図から明らかなように、中
心と外周を除き均一にエッチングされている。
Next, the uniformity of the etching depth when the cathode was etched by rotating the magnet for one hour was examined. FIG. 6 shows the results. As is clear from the figure, the etching is uniform except for the center and the outer periphery.

【0035】同様に、他の材料(SiO2 等の誘電体,
CoCr等の磁性体)のエッチングを行う場合において
も、上記と同様の方法を用いることにより均一な深さで
エッチングされた。
Similarly, other materials (a dielectric such as SiO 2 ,
In the case of etching a magnetic material such as CoCr), etching was performed at a uniform depth by using the same method as described above.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、基板ステージの裏面側に配置した永久磁石を基板ス
テージに対して回転させることにより、放電時に基板ス
テージに形成されるエッチング領域は広範囲に渡り均一
にすることができ、大面積に渡り均一深さエッチングが
可能である。このことから、本発明は、高速,大面積で
均一なエッチング領域が要求されている工業的プロセス
における部品等のパターン形成等の加工に好適である。
As described above, according to the present invention, by rotating the permanent magnet disposed on the back surface side of the substrate stage with respect to the substrate stage, the etching area formed on the substrate stage at the time of discharge can be reduced. The etching can be uniform over a wide area, and uniform depth etching can be performed over a large area. For this reason, the present invention is suitable for processing such as pattern formation of parts and the like in an industrial process that requires a high-speed, large-area, uniform etching region.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a conventional example.

【図2】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【図3】磁場設計のためのエッチング速度の磁場強度依
存性を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a magnetic field strength dependency of an etching rate for a magnetic field design.

【図4】カソード永久磁石の概略を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view schematically showing a cathode permanent magnet.

【図5】磁場強度とカソード中心からの距離との関係を
示した特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a magnetic field strength and a distance from a cathode center.

【図6】エッチング深さとカソード中心からの距離との
関係を示した特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between an etching depth and a distance from a cathode center.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チャンバ 2 アノード電極 3 カソード支持台(基板ステージ) 3A 円筒部 4 カソード電極 5 基板 6 永久磁石 7 ヨーク 7A 支柱 8 磁束 9 絶縁体 10 冷却水導出管 11 Oリング 12 歯車ノブ 13 絶縁体歯車 14 ステッピングモータ 15 RF電源 16 マッチングボックス 17 高周波電圧計 20 ガス導入口 21 真空ポンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Anode electrode 3 Cathode support base (substrate stage) 3A cylindrical part 4 Cathode electrode 5 Substrate 6 Permanent magnet 7 Yoke 7A Column 8 Magnetic flux 9 Insulator 10 Cooling water outlet pipe 11 O ring 12 Gear knob 13 Insulator gear 14 Stepping Motor 15 RF power supply 16 Matching box 17 High frequency voltmeter 20 Gas inlet 21 Vacuum pump

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23F 4/00 H01L 21/3065 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23F 4/00 H01L 21/3065

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 真空チャンバ内に第1および第2電極を
互いに平行に配置し、前記第1電極を接地し、前記第2
電極に高周波電力を供給し、前記第2電極の前記第1電
極と対向する側の主面の上に試料を載置し、前記第2電
極の他方の主面の下側に磁石を配置し、該磁石を回転可
能としたマグネトロン型イオンエッチング装置を用い、
前記磁石を回転させて、イオンエッチング中に前記第2
電極に形成されるエッチング領域が、常に均一に、およ
び前記高周波電力および前記真空チャンバ内に導入され
るガスの圧力とは無関係に、設定されるようにするイオ
ンエッチング方法であって、 前記磁石が、前記第2電極の表面に沿う平面内で前記第
2電極の中心から外周方向にほぼ扇形に開いた形状をな
す複数の磁石と、前記ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれ
とは極性が異なり、該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれ
の外周の外側に該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれに対
向して配置されている複数の磁石とから構成され、 前記ほぼ扇形をなす複数の磁石は、前記平面内でS極と
N極とが周方向に交互に配置されるとともに、前記複数
の磁石のほぼ扇形の形状は、磁石静止時における前記ほ
ぼ扇形の複数の磁石から前記第2電極の表面に向かって
漏洩する磁束が前記第2電極の中心から半径方向外方に
向かって距離に比例して増加する形状である ことを特徴
とするイオンエッチング方法。
A first electrode disposed in the vacuum chamber in parallel with the second electrode, the first electrode being grounded, and
High-frequency power is supplied to the electrode, placing the sample on the said main surface of the first electrode opposite to the side of the second electrode, a magnet is disposed on the lower side of the other main surface of the second electrode The magnet can be rotated
A magnetron type ion etching apparatus and ability,
The magnet is rotated so that the second
Etching region formed in the electrode, always uniform, and the independently of the RF power and pressure of the gas introduced into the vacuum chamber, an ion etching method to be set, the magnet Is in a plane along the surface of the second electrode.
A shape that opens almost in a fan shape from the center of the two electrodes to the outer periphery
Each of the plurality of magnets and the plurality of substantially fan-shaped magnets
Different in polarity from each of the plurality of substantially sector-shaped magnets.
Each of the plurality of substantially sector-shaped magnets
And a plurality of magnets, which are substantially fan-shaped , are arranged in the plane with an S pole.
N poles are alternately arranged in the circumferential direction.
The substantially sectorial shape of the magnet of
From a plurality of sector-shaped magnets toward the surface of the second electrode
The leaked magnetic flux is radially outward from the center of the second electrode.
An ion etching method having a shape that increases in proportion to the distance toward the ion etching.
【請求項2】 真空チャンバ内に第1および第2電極を
互いに平行に配置し、前記第1電極を接地し、前記第2
電極に高周波電力を供給し、前記第2電極の前記第1電
極と対向する側の主面の上に試料を載置し、前記第2電
極の他方の主面の下側に磁石を配置し、該磁石を回転可
能としたマグネトロン型イオンエッチング装置であっ
て、 前記磁石が、前記第2電極の表面に沿う平面内で前記第
2電極の中心から外周方向にほぼ扇形に開いた形状をな
す複数の磁石と、前記ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれ
とは極性が異なり、該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれ
の外周の外側に該ほぼ扇形の複数の磁石のそれぞれに対
向して配置されている複数の磁石とから構成され、 前記ほぼ扇形をなす複数の磁石は、前記平面内でS極と
N極とが周方向に交互に配置されるとともに、前記複数
の磁石のほぼ扇形の形状は、磁石静止時における前記ほ
ぼ扇形の複数の磁石から前記第2電極の表面に向かって
漏洩する磁束が前記第2電極の中心から半径方向外方に
向かって距離に比例して増加する形状である ことを特徴
とするイオンエッチング装置。
2. A method according to claim 1, wherein a first electrode and a second electrode are arranged in a vacuum chamber in parallel with each other, said first electrode is grounded,
High-frequency power is supplied to the electrode, placing the sample on the said main surface of the first electrode opposite to the side of the second electrode, a magnet is disposed on the lower side of the other main surface of the second electrode The magnet can be rotated
Magnetron ion etching apparatus was Noh met
The magnet is positioned in a plane along the surface of the second electrode.
A shape that opens almost in a fan shape from the center of the two electrodes to the outer periphery
Each of the plurality of magnets and the plurality of substantially fan-shaped magnets
Different in polarity from each of the plurality of substantially sector-shaped magnets.
Each of the plurality of substantially sector-shaped magnets
And a plurality of magnets, which are substantially fan-shaped , are arranged in the plane with an S pole.
N poles are alternately arranged in the circumferential direction.
The substantially sectorial shape of the magnet of
From a plurality of sector-shaped magnets toward the surface of the second electrode
The leaked magnetic flux is radially outward from the center of the second electrode.
An ion etching apparatus having a shape that increases in proportion to the distance toward the ion etching apparatus.
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