JPH07116624B2 - 回転電極型マグネトロンエツチング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転電極型マグネトロンエッチング装置に関
するものである。

［従来の技術］ 従来、マグネトロンエッチング装置としては電磁コイル
型と永久磁石型とが知られている。

電磁コイル型のマグネトロンエッチング装置は原理的に
は添付図面の第６図に示すように対抗して配置された電
極Ａ、Ｂの一方に高周波電源Ｃを接続し、これらの平行
平板電極間で高周波放電を発生させるようにし、上記平
行平板電極Ａ、Ｂの左右両側に磁化方向の揃ったヘルム
ホルツコイルＤ、Ｅを対に配置し、これらコイルに交流
電源から交流電流を流して基板Ｇ上に交番磁場を発生す
るように構成されている。そして発生されれる交流磁場
と高周波電場とは互いに直行するので、エッチング電極
Ａの近傍に電子が閉じ込められ、密度の高いプラズマを
形成することができる。

また永久磁石を利用したマグネトロンエッチング装置は
第７図に示すような構造のものが多く、放電用高周波電
源Ｈに接続され、基板Ｉを支持したエッチング電極Ｊの
側方に一対の永久磁石Ｋが配置され、エッチング電極Ｊ
の表面を磁力線が横切り、エッチング電極Ｊから発散す
る高周波の電気力線と直交することになり、エッチング
電極Ｊの表面にマグネトロン放電が発生されるように構
成されており、この形式は磁場の動かない静磁場型と呼
ばれている。

このような従来のマグネトロンエッチング装置では、エ
ッチング電極上の電子は電場と磁場との方向に応じて例
えば第８図に示すように左方向へ移動しながらガスの中
性粒子と衝突し、ガス粒子をイオン化することになる。
電子は中性粒子との衝突によってイオンの生成と共に二
次電子を発生し、第９図に示すような電子密度および放
電電圧特性を呈する。プラズマは中性であるので、イオ
ン密度も電子密度と同様にエッチング電極の左側で濃く
なり、エッチング電極に入射するイオン量も増加するこ
とになり、そしてこれらのイオンが基板のエッチングに
寄与する。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のような従来のマグネトロンエッチング装置におい
ては、第９図に示したように、電子のドリフト方向に向
ってプラズマ密度は高くなっていく。そのためエッチン
グ速度もプラズマの濃淡に比例することから、エッチン
グの不均一性が大きくなってくる。このように従来のマ
グネトロンエッチング装置では、マグネトロン放電特有
の電子のドリフト現象によって発生するプラズマの偏り
のため均一性の高いエッチング処理が困難である。この
傾向は、特に枚葉式ドライエッチング装置において処理
すべき基板の寸法が大きくなるにつれて著しくなること
が認められる。

そこで、本発明は、上記の問題点を解決するため、均一
な磁場を有し、均一性の高いエッチング処理を施すこと
のできる回転電極型マグネトロンエッチング装置を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明による回転電極型
マグネトロンエッチング装置は、真空容器内に回転する
エッチング電極を設け、そのエッチング電極面に平行で
均一な磁場を形成する一対の磁場発生装置を、エッチン
グ電極面上の垂直磁場成分が０ガウスとなる位置に配置
したことを特徴としている。

［作用］ 本発明による回転電極型マグネトロンエッチング装置に
よれば、エッチング電極が一対の磁場発生装置で形成さ
れた均一性の高い磁場平面内で回転するので、プラズマ
の濃淡部分の両領域をエッチング処理すべき基板が繰返
し通過することになり、その結果エッチングの均一性を
高めることができるようになる。

［実施例］ 以下、添付図面の第１図〜第５図を参照して、本発明の
実施例について説明する。

第１図および第２図には本発明の一実施例を示し、真空
槽１内に円盤状の回転するエッチング電極２とガス吹き
出しを兼ねた対向電極３とが互いに平行に配置され、回
転するエッチング電極２はその上面にエッチング処理す
べき基板４が装着され、また真空槽１の壁を貫通して設
けられた回転駆動軸５に連結されており、この回転駆動
軸５は絶縁伝導機構６を介して駆動モータ７により駆動
される。また回転駆動軸５内には、図面で省略している
が冷却水ジャケット８から回転するエッチング電極２内
にのびる冷却水循環通路が設けられている。回転するエ
ッチング電極２はまた高周波電源９に接続されている。

真空槽１の周囲には、第２図に示すようにそれぞれマグ
ネット10と磁極11とから成る一対の矩形磁気回路が設け
られ、各磁気回路は第１図に示すようにエッチング電極
２の平面からｘの等距離に上下に位置決めされている。
この距離ｘは例えば標準で25mmにすることができる。ま
た磁気回路は、特に垂直磁場成分が０ガウスとなるよう
にされ得る。

このように構成した図示装置の動作において、上面にエ
ッチング処理すべき基板４を装着したエッチング電極２
は回転駆動軸５および絶縁伝導機構６を介して駆動モー
タ７により所要の速度で回転駆動される。高周波電源９
から供給される高周波電力によつて回転するエッチング
電極２と対向電極３との間にグロー放電が発生され、こ
れにより回転するエッチング電極２の上面に装着された
エッチング処理すべき基板４はエッチングされる。反応
性ガスは対向電極３からシャワ式ガス孔を介して供給さ
れる。

電極２、３間に励起されたグロー放電は一対の矩形磁気
回路によって形成される均一な磁場によって回転するエ
ッチング電極２の表面に閉じこめられ得る。この磁場
（例えば約200ガウス）の作用で、グロー放電中の電子
はエッチング電極２の表面上でサイクロイド運動する。
この電子のサイクロイド運動により、中性原子分子のイ
オン化効率は高められ、電極表面近傍に濃いプラズマが
形成され、いわゆるマグネトロン放電状態となり、放電
電圧は極めて低くなる。例えば真空槽１内の圧力0.02to
rr、RF電極密度1w/cm²の条件下で、セルフバイアス電圧
で約100V前後である。

第３図に示すように、円盤状のエッチング電極のｙ方向
に磁力線が存在している場合、電極上の垂直磁場は約50
ガウス以上あり、しかも電極を固定した場合には第４図
にｘ′、ｙ′で示すように不均一なエッチング分布とな
るが、垂直磁場が０ガウスであり、しかも電極を回転さ
せると、ｘ、ｙで示すような均一性の高いエッチングを
行うことができる。

第５図には本発明の変形実施例を示し、第１図および第
２図の実施例に対応する部分は同じ符号で示す。この場
合には磁場発生装置としてヘルムホルツ型の電磁石12が
用いられている。電磁石12は、その中心軸がエッチング
電極２の表面と一致するように位置決めされている。

ところで、図示実施例において対向電極を絶縁し、これ
に高周波電力を印加するように構成することによって、
スパッタリング装置やプラズマCVD装置として実施する
ことも可能となり、その場合には磁気回路の対なる磁極
の中心は対向電極面に一致させる必要がある。

［発明の効果］ 以上説明したきたように、本発明による回転電極型マグ
ネトロンエッチング装置においては、特に垂直成分を０
ガウスにできる均一な磁場平面内でエッチング電極を回
転させるようにしているので、マグネトロン放電に特有
の電子のドリフトによるプラズマの偏りを相殺すること
ができ、それにより均一性の高いエッチング処理を行う
ことができる。また回転磁場を利用したものと比較して
も装置の構成や設計上、コスト面で極めて実用性の高い
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略断面図、第２図は
第１図の装置の概略平面図、第３図および第４図は装置
の作用を示す説明図、第５図は本発明の変形実施例を示
す概略断面図、第６図および第７図はそれぞれ従来のマ
グネトロンエッチング装置の異なる例を示す概略線図、
第８図はエッチング電極上における電子のドリフト状態
を示す説明図、第９図はエッチング電極表面上における
電子密度と放電電圧との空間分布状態を示す図である。 図中 1:真空槽、2:回転するエッチング電極 3:対向電極、4:エッチング処理すべき基板 5:回転駆動軸、6:絶縁伝動機構 7:駆動モータ、8:冷却水ジャケット 9:高周波電源、10:マグネット 11:磁極、12:電磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内に回転するエッチング電極を設
   け、該エッチング電極面に平行で均一な磁場を形成する
   一対の磁場発生装置を、エッチング電極面上の垂直磁場
   成分が０ガウスとなる位置に配置したことを特徴とする
   回転電極型マグネトロンエッチング装置。