JPS6319748A - マグネトロン放電装置 - 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】 以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ　産業上の利用分野 Ｂ１発明の概要 Ｃ３従来技術［第２図コ Ｂ０発明が解決しようとする問題点 Ｅ　問題点を解決するための手段 Ｆ２作用 Ｇ、実施例［第１図］ Ｈ０発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明はマグネトロン放電装置、特に磁力線の向きを均
一にすることによって電界と電界とがどこでも互いに垂
直になり強度か均一な直交電磁界が生じる局所空間をつ
くりそこでマグネトロン放電が行われるようにした新規
なマクネトロン放電装置に関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、マグネトロン放電装置において、マグネトロ
ン放電が行われる空間がとこでも磁界の向きが電界の向
きと直交するようにするため、 中空ソレノイド内部でマグネトロン放電を行うようにし
たものであり、 中空ソレノイドに電流を流すとその内部にはそれの軸と
平行な向きの磁界ができるので、その中空ソレノイド内
部に磁界と直交する電界を形成できるように一対の電極
を配置することによりその電極間にどこでも磁界と電界
とか直交し強度が均一な直交電磁界が生じるようにする
ことができ、延いては均一なマグネトロン放電を生せし
めることができる。

（Ｃ，従来技術）［第２図］ 第２図はスパッタリングマグネトロンを行うマグネトロ
ン放電装置の従来例の−を示すものである。

同図において、ａは半導体ウェハ、ｂは例えばアルミニ
ュウムＡＩＬ等のターゲットであり、半導体ウェハａの
下側にそれと適宜離間して対向配置されている。Ｃは磁
石（永久磁石でも良いし電磁石でも良い。）で、ターゲ
ットｂの下側に配置されており、ＮはそのＮ極、ＳはＳ
極である。該磁石Ｃはターゲラ８ｂ表面近傍に磁界Ｂを
つくるためのものである。

ｄはターゲットｂよりも高く半導体ウェハａよりも低い
位置に配置されたプラス電極で、該電極ｄとターゲット
ｂとの間には数ＫＶという高電圧が印加される７ 第２図に示す装置は図示しないヘルジャー内に設けられ
ている。そして、スパッタリングをするときはペルジャ
ー内を高真空にし、その内部に不活性ガス例えばアルゴ
ンＡｒを入れ、ターゲットｂと電極ｄとの間に高電圧を
印加する。

すると、ターゲットｂ上に磁界と電界とが略直交した直
交電磁界が生じ、原子がその直交電磁界をサイクロイド
運動するのでペルジャー内の不活性ガス例えばアルゴン
Ａｒのイオン化が効率よく行われ、高密度のプラズマが
発生する。そして、陽イオンとなったアルゴンガス分子
Ａｒ＋がカソードであるターゲットｂの表面に衝突して
アルミニウム原子Ａｆｆｉをターゲット５表面から飛び
出させる。その結果、ターゲットｂから飛び出したアル
ミニュウムＡＩを半導体ウェハａの表面に堆積させるこ
とができる。

尚、マグネトロン放電により半導体ウェハａ上に形成さ
れた金属Ｉ摸をターゲットになるようにしてそれに不活
性ガスのイオンを衝突させて金属膜を削り取るようにす
ることもでき得る。

マグネトロン放電装置はスパッタリングデポジション、
反応性イオンエツチング（ＲＩＥ）、気相化学反応デポ
ジション（ＣＶＤ）等に多く利用されている。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところで、第２
図に示すようなマグネトロン放電装置においては、？「
界と磁界とを完全に直交させることが難しく、しかも磁
界Ｂの強さ、すなわち、磁束密度を均一にすることがで
きなかった。

というのは、永久磁石にしろ電磁石にしろそれの外側に
できる各磁力線というのはＮ極から出てＳｇＩに戻るた
め直線ではなく屈曲している。従って、磁界は不均一で
あり、そのため、電界の強度及び向きを均一にすること
ができても（２枚の電極板を互いに平行に対向させ、そ
の電極板間に電圧を加えることにより強度が略均−で、
向きも略均−な電界を簡単に得ることができる。）電界
に対する磁界の角度が均一に９０°で、強度も均一な直
交電磁界をターゲット上に形成することは不可能である
。そして、磁界の電界に対する角度が９０°よりもずれ
るとずれ量が多い程プラズマ密度が低くなり、延いては
デポジション速度あるいはエツチング速度の不均一を招
く。そのため、マグネトロンスパッタリングにより形成
される膜の膜厚が不均一になったり、あるいはエツチン
グ部のエツチング深さが不均一になったりした。

本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、磁界がどこでも電界に直交し且つ磁界の強さが均
一なマグネトロン放電用局部空間を得ることのできる新
規なマグネトロン放電装置を提供することを目的とする
ものである。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明マグネトロン放′ル装置は上記問題点を解決する
ため、中空ソレノイドの内部に該中空ソレノイドによっ
て生じる磁場に対して重直に電界がかかるように一対の
電極を配設したことを特徴とするものである。

（Ｆ、作用） 本発明マグネトロン放電装置によれば、中空ソレノイド
の内部にはそれの中心軸と平行で且つ均一な磁束密度を
有する磁界をつくることができることを利用し、中空ソ
レノイド内部にそれによる磁界と直交する電界ができる
ように一対の電極を配置したので電界と磁界とがどの部
分においても直交し且つ強度がどの部分でも均一な直交
電磁界をその一対の電極間につくることができる。従っ
て、そこでマグネトロン放電を生ぜしめることにより均
一な膜厚のデポジション膜を形成したり、エツチング深
さが均一なエツチングをしたりすることができる。

（Ｇ、実施例）［第１図］ 以下、本発明マグネトロン放電装置を図示実施例に従っ
て詳細に説明する。

第１図は本発明マグネトロン放電装置の一つの実施例の
要部を示す斜視図である。同図において、１は直径に比
して長さが長い中空ソレノイド、２は電極板、３はター
ゲットあるいは半導体クエへである。電極板２とターゲ
ットあるいは半導体ウェハ３とは中空ソレノイド１の内
部に互いに平行で且つ中空ソレノイド１の軸と平行に対
向配置さねている。そして、電極板２とターゲットある
いは半導体ウェハ３との間には数ＫＶの電圧が印加され
ている。従って、電極板２と対向するターゲットあるい
は半導体ウェハ３も電極板といえる。また、中空ソレノ
イド１には一定の直流電流■が供給される。

このような中空ソレノイドｌの内部にはその長さが直径
に比して長いので巻線の単位長さ当りの巻数ｎと、流れ
る電流１と、真空の透磁率μ０とを乗じた均一な磁束密
度Ｂ　（＝ｎ・μｏ−１）を打する磁界ができる。そし
て、各磁石線の向きはソレノイド１の軸と平行である。

また、電極板２とそれに対して平行に配置されたターゲ
ットあるいは半導体ウェハ３との間には電圧が印加され
るので、その電極板２とターゲットあるいは半導体ウェ
ハ３との間には強度が均一な電界が生じる。その電気力
線の向きは十の電極から−の電極へ向っており、しかも
電極板２とターゲットあるいは半導体ウェハ３とはソレ
ノイド１の軸の向き、即ち、磁力線の向きと直交してい
る。

しかして、電極２とターゲットあるいは半導体ウェハ３
との間には電界と磁界とがどの部分においても直交し且
つ電界強度及び磁束密度が共に均一な直交ＴＬ電磁界形
成される。従って、その直交電磁界内において均一なマ
グネトロン放電を実現することができる。尚、ソレノイ
ド１は常電導体と超電導体のいずれであっても良く、ま
た、ソレノイド１の形状は第１図に示した例のように円
筒状でも良いが、円筒をより扁平にした形状でも良い。

尚、ソレノイドはそれの内部であっても端部近くにおい
ては磁力線が曲り、磁束密度が不均一に（弱く）なる。

従って、ソレノイドｌを長くし電極板２とターゲットあ
るいは半導体ウェハ３の配置位置をソレノイド１の中央
部にすることによって直交電磁界を形成する場所をソレ
ノイド１の両端から充分に離すようにすることが好まし
いといえる。しかし、そのようにするとマグネトロン放
電装置が大型化するので、ソレノイド１の両端部におい
て巻数ｎを増やしたりあるいは径をすぼめたりすること
によりソレノイド１の両端部においても磁束密度の均一
性が得られるようにして良好な直交電磁界を得られる限
りにおいてソレノイド１を短くするようにしても良い。

以上に述べたように、第１図に示すマグネトロン放電装
置は中空ソレノイド１の内部に直交電磁界をつくるので
均一な直交電磁界を得ることができる。即ち、電界は２
つの電極板を平行に対向させることによって簡単に強度
が均一で電気力線が平行になるようにすることができた
けれども、従来においては磁界は磁石の外部につくって
いたので磁束密度が均一にならず、磁力線は曲っていた
。従って、従来はどの部分でも電界と磁界とが完全に直
交し且つ強度が均一といえる直交電磁界は得られなかっ
た。

しかるに、第１図に示すマグネトロン放電装置において
は磁力線の向きが一定で且つ磁束密度が均一・な磁界が
得られる中空ソレノイドｌの内部に２板の電極板２．３
を配置して電界をつくることにより直交電磁界をつくる
ので良好な直交電電界を容易に得ることができるのであ
る。即ち、平行に対向させる電極板２とターゲットある
いは半導体ウェハ３の向きさえソレノイド１の軸と平行
になるようにすれば電界に対して磁界がどの部分におい
ても直交し且つ強度が均一な直交電磁界を電極板２とタ
ーゲットあるいはｔ導体ウェハ３との間につくることが
できる。

尚、第１図に示した部分はペルジャー内に設けられ、高
真空にした状態でアルゴン等のガスがペルジャーに導入
されたうえでマグネトロンスパッタリングが行われるの
であり、その点については第２図に示したマグネトロン
放電装置の場合と同じである。

（Ｈ，発明の効果） 以−Ｆに述べたように、本発明マグネトロン放電装置は
、中空ソレノイドの内部に該中空ソレノイドによって生
じる磁場に対して垂直に電界がかがり得るように一対の
電極が配設されたことを特徴とする。

従って、本発明マグネトロン放電装置によれば、中空ソ
レノイドに電流を流すとその内部にはそれの軸と平行な
向きの磁界ができるので、その中空ソレノイド内部に磁
界と直交する電界を形成できるように電極を配置するこ
とによりその電極間はどこでも磁界と電界とが直交する
ようにすることができ、従って、均一な直交電磁界が得
られ、延いては均一なマグネトロン放電を生ぜしめるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明マグネトロン放電装置の一つの実施例の
要部を示す斜視図、第２図はマグネトロン放電装置の従
来例の−を示す断面図である。 符号の説明 ｌ・・・中空ソレノイド、２．３・・・電極。 第１図 従来り斥示す断面図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空ソレノイドの内部に該中空ソレノイドによっ
   て生じる磁場に対して垂直に電界がかかるようにした状
   態で一対の電極が配設された ことを特徴とするマグネトロン放電装置