JPS62218586A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はプラズマ処理装置に関し、例えばエツチング
装置、スパッタ装置、ＣＶＤ装置９表面酸化装置、アッ
シャ−装置などに代表される諸装置において、被処理物
（本願においては単に基板と云う）の表面に薄膜形成、
改質、エツチングの加工を施す場合に適用して効果が著
しい。

（従来の技術とその問題点） 本発明の磁場設定手段に関する従来技術としては、いく
つかのものを挙げることが出来る。例えば、特公昭５５
−２７６２７ｒスパツタ装置」、特開昭６ｌ−８６９４
２ｒ回転磁界を用いた放電反応装置」などがその例であ
る。

しかしこれらの装置は、いずれもヘルムホルツコイルを
主体とした磁場設定手段を備えるものであって、それは
真空容器を囲み真空容器から離して、大きい空芯のリン
グ状コイルを複数個陣立させるものであるため、装置が
極めて大型になり、且つこれらのリングが邪魔をして、
コイル群の内側及び周辺に殊に磁性材料の部品を置くこ
とが出来ず、装置全体を機能的且つコンパクトにシステ
ム化することが困難であった。

（発明の目的） 本発明は、回転磁場を備えるプラズマ処理装置において
、磁場設定手段を小さく纏め、プラズマ処理装置をコン
パクトに且つ小型化することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、真空容器内に陽極と陰極を配し、回転する磁
界であって且つ前記陽極・陰極間に生ずる電界と少なく
とも磁界の成分の一部が直交するような磁界を設定し、
該直交の場所またはその近傍に処理すべき基板を設置し
て、前記陽極と陰極間に放電を行わせることにより該基
板表面を処理するプラズマ処理装置において、前記磁場
を設定する手段としてのコイルを該真空容器に密接して
設けるとともに、該コイルにはポールピースを備えたプ
ラズマ処理装置によって、さらには、前記ポールピース
を囲んで、それを連結するヨークを設けたプラズマ処理
装置によって、前記目的を達成したものである。

（実施例） 次にこの発明を図を用いて詳細に説明する。

第１図（正面断面図）、第２図（平面断面図）、および
第３図（概要図）の本発明の実施例において、１０は真
空容器、１１は処理室、１２は排気管、１３は排気の方
向を示す矢印である。２ｏは処理系、２１は陰極、２２
は陽極、２３および２４は陽・陰画電極間に放電を起こ
させたりそれを制御したりするための陰極電源および陽
極電源である。２５は基板であって、これは目的により
２６（仮線）の位置、２８（仮線）の位置あるいはその
他容器と電極の間など任意の位置に置くことが出来る。

また筒状突起２７（仮線）はプラズマを陽極２２の近く
に閉じ込めるため設置されることのある補助電極であっ
て、図では陽極２２に接続されているが、これは陰極側
に設けてもよい。

または陽極、陰極の何れとも接続せず、浮遊電位にし若
しくは別に設けた電源に接続してもよい。

３０は磁場設定手段で、３１はポールピース、３２はコ
イル、３３はヨークである。３４は発生する磁力線の１
例を示す。３５及び３６は電磁コイル用交流電源で、こ
の実施例においては電源３５と３６の位相を９０度ずら
し、作られる磁場３８が、陽極２２の表面に沿った方向
の面内で回転磁場を発生するようにしている。３７は必
要により磁場の方向を制御するため設けられている補助
ヨークである。４０は間欠的に電力を供給する必要のあ
る場合、そのための電源である。第３図に見るように、
４１は直流電源、４２は安定抵抗であり、コイル４３と
、コンデンサー４４は、高周波電源２３、マツチングボ
ックス２３１、ストップコンデンサ２３２から送られる
高周波電力（１３゜５６ＭＨ２）のストッパーである。

４５は主コンデンサであフて主放電の（直流）電力がい
ったんここに蓄えられるもの、４６はスイッチ（電子式
、電気式、あるいは機械式何れでも良い）であって、こ
れの０Ｎ−ＯＦＦで直流パルス電力による主放電を間欠
的に行う仕組みになフている。この主放電は、陰極、陽
極間の電場と磁場が直交するいわゆるマグネトロン放電
であるので、放電インピーダンスは低く、大電力による
特殊なプラズマ状態を発生させるのに有効である。

この実施例の、真空容器ｌＯに（従）て、電極２１．２
２に）密着して設けられたポールピースを用いる磁場設
定手段３０は、ヘルムホルツコイルを用いる方式の従来
の装置に比較して全体の装置を小型化出来る長所がある
。５０はガス導入系で５１が導入弁、５２はガスボンベ
とガス流量計である。

この装置は通常のプラズマ処理装置と同様に運転する。

例えばリアクティブイオンエツチング装置（以下、ＲＩ
Ｅ装置）に例を取ると、基板を２６の位置に置いて、処
理室１１の圧力を所定の圧力にまで排気した後、ガス導
入系５０により所定の気体（例えば、アルミニウムのエ
ツチングを行いたい場合には塩素系のガス）を導入し、
ついでコイル電源２３を動作させて例えばｌＸｌ０−”
Ｔｏｒｒでエツチングを行う。

さてこの装置を使って、基板２５上のＳ　ｉ　０２膜を
・導入ガスＣＨＦ、の圧力ＩＸＩ（１２Ｔｏｒｒでエツ
チングし、従来の方法との比較実験を行った。

その結果を紹介すると、スイッチ４６を解放し、基板２
５上の電力密度を０．２５Ｗ／ｃｍ”にしたときのエツ
チング速度は５００人／ｍｉｎであった。またスイッチ
４６を断続的に閉路し、直流パルス入力電力密度をピー
ク値では５　Ｗ／　ｃ　ｍ２、平均値では０．２５Ｗ／
ｃｍ２（従って、デユーティはほぼ１／２０）とした場
合には、３０００Ａ／ｍｉｎのエツチング速度を得るこ
とができた。つまり、平均電力を両者を合計して２倍に
することで６倍のエツチング速度を得ることが出来た。

同様の速度上昇は、スパッタ、ＣＶＤ、　表面酸化、ア
ッシャ−などの各処理でも、また、後述する各実施例で
も得られている。

エツチングのみならず、プラズマ処理装置全般（プラズ
マ中のイオンのみ、あるいは電子のみを利用する装置を
含める）において望ましい実施態様について述べると、
もっとも望ましいのは、電源２４をも含めて全電源を動
作させ、マグネトロン放電を基本にして処理を行なわせ
るのがよい。

ＲＩＥ装置においては基板を２６の位置に、プラズマエ
ツチングの場合には、２５．２８の位置に、成膜・表面
改質の場合は必要により前記した各位置から選んで適宜
の位置に基板を置く。望ましい次善の態様は、磁場を印
加しない場合であって、この場合は通常の平行平板形と
なる。

電源の動作にも種々な動作方法がある。望ましいのは、
陰極電源２３を動作し、比較的弱いプラズマ状態をまず
作っておいて、ついで主放電を行なわせる方法である。

さらに別の方法は、基板の温度上昇を低下させるのを目
的として、陰極電源２３の出力を極めて小さく、場合に
よっては零にすることである。即ち陰極電源２３をスイ
ッチ４６と同期させて動作させ、主放電の発生直前に弱
い従放電（プラズマ処理に注目するとき、極めて弱い副
次的放電）を発生させる方法も望ましい態様の一つであ
る。　第４図にはさらに別の動作例を示しである。この
動作例においては、主コンデンサ−４５やスイッチ４６
を用いることなく、パルス電源４７（直流でも交流（（
ＲＦあるいはマイクロウェーブも含めて交流と呼んでい
る）でも良い）を用いている。

なお、以上の実施例は何ら限定的な意味を持つものでは
なく、多数の変形が可能である。例えば、３相以上の系
の回転磁場方式を用いる場合も本発明のポールピースは
採用でき、また、それを囲みポールピースを連結するヨ
ークを設けることで相当の効果を挙げることが出来る。

（発明の効果） 本発明は以上説明したような構成と作用を有しているの
で、磁場設定手段を小さくすることによって装置をコン
パクト且つ小型化できる。さらに、単に装置を小型化出
来るだけでなく装置の周辺に磁性体の機械部品も自由に
多数設備出来るので、より機能的な装置を作ることが出
来る。特に従来は、大きいヘルムホルツコイルの円内に
は、磁場が乱されるため磁性体の部品を設置することが
出来なかったが、本発明により、この磁性体の部品を設
置出来ない場所の容積を極小化出来る。殊に上記実施例
のようにヨークを用いた場合には、ヨ−クには家密接し
て磁性体を設置することも可能となり、極めて機能的な
装置を提供出来ることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、本発明の１実施例を示
す図。 第４図は、上記装置の他の動作例を示す図。 １１は真空容器、２１は陰極、２２は陽極、２５．２６
．２８は基板、 ３０は磁場設定手段。 特許出願人　日電アネルバ株式会社 代理人　弁理士　　　村上　健次 ｌＯ−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内に陽極と陰極を配し、回転する磁界で
   あって且つ前記陽極・陰極間に生ずる電界と少なくとも
   磁界の成分の一部が直交するような磁界を設定し、該直
   交の場所またはその近傍に処理すべき基板を設置して、
   前記陽極と陰極間に放電を行わせることにより該基板表
   面を処理するプラズマ処理装置において、 前記磁場を設定する手段としてのコイルを該真空容器に
   密接して設けるとともに、該コイルにはポールピースを
   備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. （２）前記ポールピースを囲んで、それを連結するヨー
   クを設けたことを特徴とする第１項記載のプラズマ処理
   装置。