JPH0520857B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は真空中におけるイオン発生衝撃装
置、特に回転等の運動を与えた基板に高周波電力
を印加するイオン発生衝撃装置に関する。

（従来技術） イオンプレーテイング装置、プラズマエツチン
グ装置等において、真空容器内に静止した円形板
電極を設け、この円形板電極を基板保持体として
用い、これに高周波電力を印加するものが広く用
いられている。

もし、この円形板電極を回転させながら、それ
に高周波電力を供給することができれば、そこに
保持された基板の表面における被加工効果の一様
性が向上するであろうことは容易に想像される
が、回転する電極板に高周波電力を印加して放電
を持続させることは容易ではない。例えば機械的
接触子を通じて高周波電力を回転電極板に印加し
ようとするとき、回転に伴う接触子の接触抵抗の
変化による高周波出力の負荷インピーダンスが大
きく変動し、高周波放電の持続は殆んど不可能で
ある。

そこで、真空容器内に金属製基板支持台を絶縁
して固定して高周波電力を供給し、この支持台上
に付設されているこれと機械的に接触している金
属製の基板保持体を回転させる構造によつて高周
波放電も持続させることが考えられる。このよう
な構成も、基板保持体が小さな場合には可能であ
るが、実際上利用価値のある程に基板保持体の有
効面積を増大させると、上記機械的接触の不安定
性のために放電の持続はやはり困難となる。

（この発明が解決しようとする問題点） この発明は、基板上へのイオン衝撃の均一化の
ため、有効面積の大きい基板自体に回転等の運動
をさせる必要がある場合に、基板に安定した高周
波電力を供給し、効果的なイオン衝撃作用を与え
ようとするものである。

すなわち、先に本発明者等の一人は他者と共同
で、回転電極板に高周波電力を供給しようとする
ときに、該回転電極に付設された機械的接触子
に、同一真空容器内に設けられた補助電極を介し
て高周波電力を供給することによつて安定な放電
を持続させることができることを見出し、新規装
置を提案した（特願昭59−159371）。この経験に
もとづいて、前記基板保持体の有効面積が大きい
ために生じる、基板支持台に供給した高周波電力
による放電の不安定を除去しようとするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） この発明は、不活性気体、または活性気体、ま
たはそれらの混合気体を導入した真空容器内に設
けられた金属製の基板支持台に高周波電力を、同
一真空容器内に配置された補助電極を介して供給
すると共に、上記基板支持台に機械的接触を保た
せて主電極となる金属製の基板保持体を配設し、
該基板保持体に回転等の機械的運動をさせながら
雰囲気ガスをイオン化すると共に、負の直流バイ
アス電圧を基板に誘起させ、それらによつてイオ
ンプレーテイング、プラズマエツチング等を行う
ものである。

（作用） 上記の構成を有するイオン衝撃装置は、同一容
器内に設けた補助電極を介して上記基板支持台に
電力を供給するという簡単な構成により、補助電
極のコイル部分によつて容器内の気体を効率よく
プラズマ化し、これによつて有効面積の大きな基
板保持体とこれを支える基板支持台との接触抵抗
の不安定に基づく高周波放電の不安定化を防止し
て安定な放電を持続させ、この高周波放電によつ
て誘起される負のバイアス電圧を基板保持体に安
定に印加することができる。と同時にプラズマ中
で高効率でイオン化されたイオンにより、均一で
効果的なイオン衝撃を基板に与えることができ
る。

このような方法によつて、高周波電力の供給を
安定化できる理由は必ずしも明らかではないが、
高周波放電によつて形成されるプラズマは、その
シース（鞘）の周辺に負電位領域が形成されるこ
とが知られており、この領域中に基板保持体を配
置することにより、基板はプラズマに対して負の
バイアス電圧が印加された状態に保持されるもの
と考えられる。（例えば、H.S.Butler and G.S.
Kino著“Plasma Sheath Formation by Radio
−Frequency Fields”、The Physics of Fluids、
Vol.6、No.９、P.1346−1355、1963或はC.M.
Horwitz著“Rf sputtering−voltage
divisionbetween two electrodes”、Journal of
Vacuum Science and Technology Ａ、Vol.1、
No.１、P.60−68、1983参照） このため、基板保持体と基板支持台との機械的
接触不良によつて主電極である基板保持体への電
力供給が途絶えることがあつても、補助電極のみ
は放電を持続するかあるいは瞬時に放電を再開
し、基板支持台のプラズマによる負バイアス電圧
の印加は殆ど途絶えることが無く、これによつて
主電極である基板保持体の放電も直ちに復活する
ものと想像される。従つて、補助電極は、基板保
持体への高周波電力の供給が停止したときも独立
してプラズマを維持できるものであれば良い。

（実施例） 図はこの発明のイオン衝撃装置の１実施例を示
し、１はベースプレート、２は器壁であり、これ
によつて囲まれた真空容器内に不活性気体、活性
気体、またはそれらの混合気体等の適宜の気体が
導入される一方、真空ポンプによつて排気され適
宜の圧力に保たれている。この真空容器内で基板
３が金属製基板保持体４に保持され、金属製ベア
リング５を介して金属製基板支持台６の上に配設
されて、これら金属製の三者４，５，６は機械的
接触の状態にある。支持台６は絶縁体７を介して
支持棒８に支えられ、ベースプレート１に固定さ
れている。基板保持体４は支持台６上に回転自在
に配設され、その外縁の歯に噛みう合う歯車９と
絶縁体１０とを介して駆動軸１１により外部から
回転運動が与えられる。高周波電源１２により出
力される高周波電力は、整合器１３を経て真空容
器内に導入され、コイル状の補助電極１４を経て
基板支持台６に供給される。

補助電極１４が設けられなく、高周波電力が直
接に基板支持台６に供給されている装置にあつて
は基板保持体４と支持台６との間の機械的接触の
接触抵抗の変動による負荷インピーダンスの変動
のために高周波放電の安定な持続が困難であり、
基板保持体の数の増大や有効面積の増大と供給電
力の増加と共に殆んど不可能となる。これに反し
て、この実施例に示すように真空容器内にコイル
状補助電極１４を設けてこれを介して高周波電力
を供給すると、前記の作用の項で述べたように、
安定な放電を持続させ、この高周波放電に誘起さ
れる負のバイアス電圧を基板保持体に安定に印加
することができ、同時に効率よく生成されたイオ
ンによつて、均一で効果的なイオン衝撃を基板に
与えることかでき、基板表面の清浄化や蒸着膜の
高密度化を可能にする。

なお、補助電極は、この実施例ではコイル状で
あるが、放電が安定して持続されるような他の形
状を実験的に確めて決めてもよいことは云う迄も
ない。

また、この実施例においては基板保持体４は１
個のみで回動運動を与えられているが、基板保持
体を増すことも、またそれらに自公転運動を与え
ることも機構的には容易であり、そのようにして
もこの発明の先述の作用が行われることは云う迄
もない。

（発明の効果） この発明は、上記の構成により、回転等の運動
をしている基板保持体への高周波電力の供給を、
これを支える基板支持台にコイル状補助電極を介
して行うという簡単な構成によつて、真空容器内
の気体をプラズマ化して高周波放電を安定して持
続でき、高周波誘起バイアス電圧によりイオン等
による衝撃効果を高めることができ、多数の基板
に対して同時に均一な加工を可能にするので、工
業的効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明のイオン衝撃装置の一実施例の
構成を示す断面模式図である。 図中の符号は、１はベースプレート、２は真空
器壁、３は基板、４は基板保持体、５はベアリン
グ、６は基板支持台、７，１０は絶縁体、８は支
持棒、９は歯車、１１は駆動軸、１２は高周波電
源、１３は整合器、１４はコイル状補助電極であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 適宜の気体の導入された真空容器内に設けら
   れた金属性基板支持台に高周波電力を印加するこ
   とによりイオンを発生、加速し、その衝撃を利用
   する装置において、上記基板支持台上に主電極と
   なる金属性基板保持体を機械的接触を保つて配設
   し、該基板保持体に回転等の機械的運動を行わせ
   るとともに、上記基板支持台への高周波電力の供
   給を同一真空容器内に配置された補助電極を介し
   て行うことを特徴とする高周波イオン衝撃装置。 ２ 上記補助電極がコイル状電極であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項のイオン衝撃装
   置。