JPS63243286A - 回転磁場型マグネトロンエツチング装置 - 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］ 本発明は、回転磁場型マグネトロンエツチング装置に関
するものである。

［従来の技術］ 従来、マグネトロンエツチング装置おける磁場形成法と
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ツチング装置は原理的に
は添付図面の第６図に示すように構成されている。すな
わち、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＄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Ｆ
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
交するので、エツチング電極Ｂ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。す
なわち第７図において磁場は図面の面に垂直な手前また
は奥の方向に向って発生され、電場は電極間すなわち上
下の方向に振動する。これらの磁場と電場とを組み合わ
せた電磁場では、磁場の方向が１の場合には電子は右方
向ヘトリフト運動し、また磁場の方向が■の場合には左
方向へドリフト運動し、その結果この電子によって発生
されるグロー放電は電極上に均一な濃度で存在すること
ができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述のような従来の電磁＝１イル型のマグネ
トロンエツチング装置においては、交番磁場を用いるた
め磁場の強さに時間的に変化が生じ、プラズマを発生さ
せる放電電圧が大きく変化することになる０例えば交番
磁場の周波数を５０Ｈｚとし、高周波電源の周波数を１
３．５６ＭＨｚとすると、放電電圧は第８図に示すよう
になる。この図から判るように、放電電圧は交番磁場強
度に強く依存し、磁場が０ガウスのところでは放電電圧
は最大となり、その結果、基板に衝突するイオンのエネ
ルギが最大となり、イオンダメージが問題となる。すな
わち、従来の装置ではプラズマを維持する放電電圧が大
きく変化するために、放電電圧の高い時にイオンダメー
ジが生じ得るという問題点がある。

そこで、本発明は、上記の問題点を解決するため、常に
比較的低い放電電圧でドライエツチングすることのでき
る回転磁場型マグネトロンエツチング装置を提供するこ
とを目的としている。

［問題点を解決するための手段コ 上記の目的を達成するために、本発明による回転磁場型
マグネトロンエツチング装置は、真空容器内に、対向し
た二つの電極を設け、これらの電極の周囲に、上記電極
の表面に対して平行でしかも回転する磁場を発生する複
数個の電磁コイル装置を設けたことを特徴としている。

電極の表面に対して平行でしかも回転する磁場を発生す
る複数個の電磁コイル装置は、互いに直角に配置した二
対の電磁コイルから成ることができ、その場合、各対の
コイルには９０°位相のずれた電流が流される。

また本発明の一つの形態では、電極の表面に対して平行
でしかも回転する磁場を発生する複数個の電磁コイル装
置の各々は、電極の周囲に配置された磁極部分とコイル
の巻かれる鉄心部分とを備えることができる。

［作　　　　　用］ このように構成した本発明の装置の作用において、電極
の周囲に設けられた各電磁コイル装置は、隣接した電磁
コイル装置と互いに所定の位相角度の責なる電流で付勢
され、それにより電極表面上に磁場ベクトルはあたかも
回転ベクトルの動きを示し、電極表面上に安定した磁場
が形成され、放電電圧も安定ししかも比較的低く抑える
ことができる。さらに放電によマて形成されるプラズマ
は回転する磁場のため偏在化することがなく、均一で平
均化させることができる。

［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による回転磁
場型マグネトロンエツチング装πの要部の構成を概略的
に示し、１は円盤状のエツチング電極で、電極２に対向
して互いに平行に配置されている。エツチング電極１は
エツチング処理すべき基板３を支持し、そして高周波電
源４に接続されている。これらの電極１．２の周囲には
第２図に見られるように二対の電磁コイル５ａ、５ｂお
よび６ａ、６ｂが互いに直角に配置されている。各対の
電磁コイル５ａ、５ｂおよび６ａ、６ｂは例えば空芯ヘ
ルムホルツコイルから成り、それぞれ異なる交流電源５
Ｃ１６Ｃに接続され、これらの交流電源５ｃ、６ｃは互
いに９０”位相のずれた電流をそれぞれ組み合さった対
の電磁コイルに供給して交番磁場Ｂ１、Ｂ２を発生させ
、これにより、一方の対の電磁コイル５ａ、５ｂにより
発生される磁場Ｂ１と他方の対の電磁コイル６ａ、６ｂ
により発生される磁場Ｂ２との合成磁場ＢＯの電極表面
上における磁場ベクトルは第２図に示すようにあたかも
回転ベクトルの動きを示すようになる。

多対の電磁コイル５ａ、５ｂおよび６ａ、６ｂに対する
交流電源５Ｃ１６Ｃからの交流電力［１、［２による電
極表面上における磁場強度の時間的変化は第３図に示す
ようになり、この図から判るように磁場強度の変化は小
さくほぼ一定したものとなり、その結果、プラズマを発
生させる放電電圧は安定したものとなり得る。

第４図および第５図には本発明の変形実施例を概略的に
示し、この場合には磁化電流を節約するため、十字型の
鉄製のヨーク６と各ヨーク先端部の磁極片２１〜Ｐ４と
が設けられ、各磁極片Ｐ１〜Ｐ４はエツチング電極７の
周囲に位置決めされ、ギヤ・ンブ長を小さくするように
構成されている。各電磁コイル０１〜Ｃ４は第５図に示
すように十字型の鉄製のヨーク６に巻かれており、直径
上相対する電磁コイルＣ１、Ｃ２およびＣ３、Ｃ４は第
１図および第２図に示す実施例の場合と同様に互いに９
０°位相のずれた電流を供給する異なる二つの交流電源
（図示してない）にそれぞれ接続される。なお、この場
合、磁場波形の歪み率を低くするために、鉄心材料とし
ては好ましくはけい素鋼板が使用され得る。

ところで、図示実施例においては、回転磁場を形成する
のに四つの電磁コイルを用いた場合について説明してき
たが、当然各コイルに供給する交流電流の位相を適当に
選択することにより電磁コイルの数を三つまたは四つ以
上にして回転磁場を形成するようにすることもできる。

また、基板の代わりにスパッタターゲットを電極上に配
置すれば、マグネトロンスパッタリングカソードとして
利用でき、ターゲットの使用効率を向上させることがで
きる。さらに、図示実施例において対向電極上に基板を
配置し、プラズマＣＶＤとして転用することも可能であ
る。

［発明の効果コ 以上説明してきたように、本発明によれば、電極の周囲
に複数個の電磁コイル装置を設け、各隣接した電磁コイ
ル装置を位相のずれた交流電流で励磁させて、電極表面
上に回転する磁場を形成するように構成しているので、
放電電圧を比較的低く維持することができ、イオンダメ
ージの少ないエツチング処理が可能となり、また不均一
なプラズマを平均化することができ、均一性の高い工・
７チング処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による回転磁場型マグネトロ
ンエツチング装置の要部の概略正面図、第２図は第１図
の装置の一部分を省略した平面図、第３図は第１図およ
び第２図に示す装置による回転磁場の変化を示すグラフ
、第４図は本発明の変形実施例を概略的に示す斜視図、
第５図は第４図の装置における電磁コイル、鉄心および
磁極片の構造の概略図、第６図は従来の電磁コイル型の
マグネトロンエツチング装置を示す両路線図、第７図は
第６図の装置における電極上の電子の振舞いを示す拡大
説明図、第８図は第６図装置における磁場強度と放電電
圧との関係を示すグラフである。 図　　　中 １．２：電極 ５ａ、５ｂニ一対の電磁コイル ６ａ、６ｂニ一対の電磁コイル ５Ｃ１６Ｃ：交流電源 第２園 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器内に、対向した二つの電極を設け、これら
   の電極の周囲に、上記電極の表面に対して平行でしかも
   回転する磁場を発生する複数個の電磁コイル装置を設け
   たことを特徴とする回転磁場型マグネトロンエッチング
   装置。 ２、電極の表面に対して平行でしかも回転する磁場を発
   生する複数個の電磁コイル装置が、互いに直角に配置し
   た二対の電磁コイルから成る特許請求の範囲第１項に記
   載の回転磁場型マグネトロンエッチング装置。 ３、電極の周囲に互いに直角に配置した二対の電磁コイ
   ルの各対のコイルに９０°位相のずれた電流を流すよう
   にした特許請求の範囲第２項に記載の回転磁場型マグネ
   トロンエッチング装置。 ４、電極の表面に対して平行でしかも回転する電極の周
   囲に配置された磁極部分とコイルの巻かれる鉄心部分と
   を備えている特許請求の範囲第１項に記載の回転磁場型
   マグネトロンエッチング装置。