JPS6399530A - ドライプロセス装置 - 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） この発明はマグネトロン放電を利用したドライプロセス
装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種のドライプロセス装置としてのドライエツ
チング装置は例えば文献工：　「ジャバニース　ジャー
ナル　オン　アプライドフィジックス（Ｊａｐａｎｅｓ
ｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉ
ｃｓ）　　、　　２０　　（１１）、　　１９８１、ｐ
Ｌ８１７〜８２０」及び文献■：「エクステンプイツト
　アブストラクツ　オン　ザ　１８ス　コンファレンス
　オン　ソリッド　ステート　デバイシーズ　アンド　
マテリアルズ（１ｉｘｉ、ｅｎｄｅｄＡｂｓｔｒａｃｔ
ｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　１８ｔｈ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　
ｏｎ　５ｏｌｉｄＳｔａｔｅ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｍａｔ
ｅｒｉａｌｓ　）　、東京、１９８６年８月、ＰＰ４９
５〜４９８」に開示されている。

この従来のドライエツチング装置の概略を第２図（Ａ）
及び（Ｂ）に示し、これにつき説明する。

第２図（Ａ）は試料をカソード電極に設けて処理を行う
装置であり、第２図（Ｂ）は試料をアノード電極に設け
て処理を行う装置である。

第２図（Ａ）において、１０は真空容器で、エツチング
ガス導入管１２と真空ポンプに通じた排気管１４を具え
ている。この従来例では、真空容器ＩＯの底部の一部を
、テフロン等の絶縁材料で形成した絶縁部１６を介して
、カソード電極１８として形成し、このカソード電極１
８にエツチングされるべき試料すなわち被エツチング試
料（以下、−例として基板とする）２０を搭載してこれ
を真空容器ｌＯ内に設置させる。真空容器１０の外側で
あって、カソード電極１８に搭載されるべき基板２０の
下側位置に、この基板２０に平行な方向に順次にＮ極、
Ｓ極及びＮ極を並べた永久磁石装置２２を設け、この磁
石装置２２を基板２０に平行な水平方向（図中矢印ａで
示す）に往復動可能な状態となしている。さらに、カソ
ード電極１８に電磁波を供給するだめの高周波（ＲＦ）
発振器（電源を含む）２４（発振周波数１３．５６　Ｍ
　Ｈｚ　）を具えた構造となっている。

真空容器ＩＯ内のカソード電極１８に被エツチング試料
（基板）２０を搭載した後、真空ポンプによって十分に
真空排気し、エツチングガスを真空容器１０内に導入し
て１０−２〜１０−３Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ程度のガス圧にし
、続いてＲＦ発振器２４によって電磁波をカソード電極
１８に印加し、エツチングガスをプラスのイオンとマイ
ナスの電子とよりなるプラズマ状に励起する。この電磁
波の供給により、カソード電極１８に垂直な方向の交流
電界Ｅが形成される。一方、永久磁石装置２２によって
Ｎ極とＳ極の中間の位置にカソード電極に平行な方向の
磁場Ｂが形成される。基板２０の−Ｌ側の空間に形成さ
れるこのような互いに直交する交流電界Ｅと磁場Ｂとに
よって、質量の軽い電子が磁力線に沿って軌道半径の小
さいらせん状のサイクロトロン運動を生じ、中性のエツ
チングガスと激しく衝突して高密度のプラズマを発生し
て、この空間にマグネトロン放電２６を生じさせる。

第２図（Ｂ）に示す従来装置では、真空引き可能な真空
容器１０と、試料としての蒸着基板２ｏを固定するアノ
ード電極１７と、ＲＦ発振器２４（周波数１３．５＋ｉ
　Ｍ　Ｈｚ　）と接続するカソード電極１８と、マグネ
トロン放電のための永久磁石２２と、蒸着基板２０を加
熱するためのヒーター１９と、薄膜の蒸着のための反応
ガス２１より成る。この装置を動作させるには、真空容
器１０を真空ポンプによって十分真空に引き、例えばＡ
ｌ１膜を形成するための反応ガス２１を導入して２．３
Ｔｏｒｒ程度のガス圧にし、ＲＦ発振器２４によって１
３．５６　Ｍ　Ｈｚの高周波をカソード電極１８に印加
し、反応ガス２１をプラスのイオンとマイナスの電子よ
りなるプラズマ状に励起する。この電磁波の導入により
アノード電極１７に垂直な方向の交流電界が形成される
。２木の棒磁石よりなる永久磁石２２によってＮ極とＳ
極の中間の位置にアノード電極に平行な方向の磁界が形
成される。蒸着基板２０の上に形成された相直交する磁
場と交流電界によって、質量の軽い電子が磁力線に沿っ
て軌道半径の小さいらせん状のサイクロトロン運動をし
、中性のエツチングガスと激しく衝突して高密度のプラ
ズマを発生しマグネトロン放電を形成する。

通常ＲＦ放電励起によるエツチングガス及び反応ガスの
イオン化率は１０−４程度と小さいが、マグネトロン放
電によるイオン化率は１０−２程度と２桁以上増大する
ため、エツチングレートも１桁以上大きくなるという利
点があり、又、蒸着速度も向上して高品質の膜が形成出
来る利点がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した第２図（Ａ）に示すような従来
構成の装置では、被エツチング試料例えば基板２０の上
側に形成される磁場Ｂが均一磁場とならず、従って、永
久磁石装置２２を基板面に対して左右従って水平方向に
移動させて基板の均一なエツチングを行っている。この
永久磁石装置２２を水平方向に移動させると、マグネト
ロン放電２６も左右に移動するため、エツチングレート
の平均値も低下するという問題点がある。

この問題点の解決を図るため、独立した二個の磁石の一
方の磁石のＳ極と他方の磁石のＮ極とを互いに対向配置
させて、均一磁場の形成を試みたが、均一磁場の形成に
は著しく熟練を要し、労力が大変であり、しかも、この
ような二個の磁石を配置する予備スペースを真空容器内
に設けておかねばならず、装置の製造上の利点に乏しい
。

又、上述した第２図（Ｂ）に示すような従来構成の装置
では、永久磁石２２に２木の棒状磁石を用いているため
、蒸着基板２０上に形成される磁場が不均一となり、永
久磁石２２を水平方向に回転させないと均一な蒸着が出
来ず、更に永久磁石２２に棒状磁石を用いているため専
有面積が大きくなり、ドライプロセス装置を小型化する
のが困難となるという問題点があった。

この発明は上述した従来の問題点に鑑み成されたもので
ある。

従って、この出願の第一発明の目的は、永久磁石を試料
、例えばドライエツチング装置の場合には被エツチング
試料或はスパッタ装置の場合にはスパッタリング試料に
対し平行な方向に移動させることなく試料上に均一な磁
場を形成して、試料面のほぼ全面にわたり均一なエツチ
ング又はスパッタリングを行うことが出来るように構成
したドライプロセス装置を提供することにある。

この出願の第二発明の目的は、永久磁石を動かすことな
く均一な膜を蒸着出来る専有面積の小さい小型のドライ
プロセス装置を提供することにある。

（問題点を解決するだめの手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、カソー
ド電極に試料を設置する第一発明のドライプロセス装置
及びアノード電極に試料を設置する第二発明のドライプ
ロセス装置はそれぞれ次のような手段を取る。

この第−及び第二発明で使用する磁場発生装置をループ
形状の、Ｎ極及びＳ極がそれぞれ帯磁された永久磁石と
する。この永久磁石のループの内側中空部及びその近辺
の空間にＮ極からＳ極に内磁磁力線を形成している。

この永久磁石を真空容器の内部又は外部に取り付ける。

この取り付けは試料と平行な方向には移動出来ないよう
にするが、好ましくは、任意好適な手段を用いて試料面
に平行な平面内で回転出来るように構成し、よって磁場
を回転させるように構成しても良い。

さらに、この永久磁石の取り付けによって試料の上側の
空間の、主としてマグネトロン放電を生じさせようとす
る領域にこの試料に実質的に平行でかつ均一な磁場を形
成する。

この第−及び第二発明の実施に当り、この永久磁石を真
空容器の内部又は外部に取り付けた時、永久磁石と試料
との高さ関係はずれていても或は一致していても良いが
、永久磁石と試料との上方からこれらを平面的に眺めた
場合、永久磁石のループの内側の中空部にこの試料が位
置するような関係で互いに配置するのが好適である。

さらに、この第一発明のドライプロセス装置をドライエ
ツチング装置又はスパッタ装置とする場合の好適実施例
においては、この永久磁石をカソード電極に設けるのが
良い。この場合、永久磁石を被エツチング試料又はター
ゲット試料の周辺において、カソード電極の上面又は下
面に設けても良いし或はカソード電極中に一部又は全部
を埋め込んで設けても良い。

さらに、この第一発明のドライプロセス装置をドライエ
ツチング装置又はスパッタ装置とする場合として実施す
るに当り、好ましくは、この永久磁石をカソード電極の
上側の空間に任意好適な手段を用いて設けることも出来
る。

特に、ドライエツチング装置とする場合には、例えば、
永久磁石をカソード電極と対向配設させたアノード電極
に設けたり或はカソード電極と、このカソード電極と対
向配置さたアノード電極との間の空間に設けたりするこ
とも出来る。また、この場合、アノード電極に永久磁石
を取り付ける場合には、永久磁石をアノード電極の上面
又は下面に設けても良いし或はアノード電極中に一部又
は全部を埋め込んで設けても良い。

また特に、第一発明の装置をスパッタ装置とする場合に
は、アノード電極とカソード電極とを具える装置とし、
永久磁石をターゲット試料の周辺に配置し、アノード電
極−トに蒸着基板を配置するのが好適である。

さらに、この第一発明のドライプロセス装置をドライエ
ツチング装置として実施するに当り、好ましくは、永久
磁石を、カソード電極と、このカソード電極と対向配置
させたアノード電極とにそれぞれ個別に設け、これら永
久磁石のＮ８ｉ同志及びＳ極同志を互いに対向するよう
に、配置するのが好適である。

さらに、この第二発明のドライプロセス装置の好適実施
例においては、この永久磁石をアノード電極に設けるの
が良い。この場合、永久磁石を試料である蒸着基板の周
辺において、アノード電極の上面又は下面に設けても良
いし或はアノード電極中に一部又は全部を埋め込んで設
けても良い。

さらに、この第二発明のドライプロセス装置を実施する
に当り、好ましくは、この永久磁石なアノード電極の上
側又は下側の空間にアノード電極と離間させて任意好適
な手段を用いて設けることも出来る。

さらに、この第二発明のドライプロセス装置の実施に当
り、例えば、カソード電極と、このカソード電極と対向
配置されたアノード電極との間の空間に設けることも出
来る。

さらに、この第二発明の実施に当り、永久磁石をアノー
ド電極の、このアノード電極と対向配置されたカソード
電極との反対の面側の空間に離間させて設けることが出
来る。

さらに、この第−及び第二発明の好適実施例においては
、永久磁石のループ形状を円環状、楕円形状又は四角形
状とするのが良い。

さらに、第−及び第二発明の好適実施例においては、永
久磁石を高周波電源と電気的に接続するか或は電気的に
接地するのが好適である。

（作用） この第−及び第二発明のドライプロセス装置によれば、
ループ形状をなしかつループの内側の中空部及びその近
辺の空間に実質的に平行で均一な磁場を形成している永
久磁石を磁界発生装置として使用し、この永久磁石によ
って真空容器内の試料のＦ側の任意好適な空間領域にこ
の試料の面とほぼ従って実質的に平行な方向の磁場を形
成し、この磁場と高周波交流電界とによフてその空間領
域にマグネトロン放電を生じさせるように構成しである
ので、高濃度のプラズマを高均一に試料上に発生させ、
この試料を高速で高均一にエツチング、スパッタリング
、蒸着等の装置に応じた適切な処理を行なうことが出来
る。

また、磁場の方向が試料面にほぼすなわち実質的に平行
な方向であるので、プラズマ中の電子が試料側に流れに
くく、これがため、イオンシースが形成されにくく、従
って、自己バイアス電圧が約１１５以下と小さくなって
入射イオンが試料に与える損傷を小さくする。

さらに、例えばこの永久磁石をカソード電極又はアノー
ド電極から離間して或はカソード電極又はアノード電極
に埋め込んでカソード電極又はアノード電極面から試料
側に突出させないように設置した実施例では、試料面の
−Ｌ側でのエツチング又はスパッタリングを行うための
ガスの流れ或は蒸着を行なうためのガスの流れが良くな
り、従って、マグネトロン放電によって発生した高密度
プラズマを、均一性良く、装置に応じた被エツチング試
料、ターゲット試料或は被蒸着試料上に、供給出来る。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の実施例につき説明する
。

尚、図示の実施例の構成はこの発明を理解出来る程度に
概略的に示しであるにすぎず、従って、各構成部分の寸
法、形状及び配置関係はこの図示例にのみ限定されるも
のではない。また、図において、第２図（Ａ）及び（Ｂ
）に示した従来装置の構成部分と同様な構成部分につい
ては同一の符号を付して示し、その詳細な説明を省略す
る。

また、以下の各実施例では、第一発明のドライプロセス
装置を主としてドライエツチング装置とした場合につき
説明するが、第一発明の装置はスパッタ装置にも適用す
ることが出来ること明らかである。

また、第二発明に係る別のドライプロセス装置は蒸着装
置とした場合につき説明する。

する゛　　石の　−ヶ 第３図（Ａ）及び（Ｂ）はこの第−及び第二発明のドラ
イプロセス装置に組み込んで使用して好適な磁界発生装
置を構成する永久磁石の一構成例を説明するための平面
図及びｍ−ｍ線上の断面図である。このループ状永久磁
石３０は円環（リング）状の形状をなしており、直径に
より部分した一方の部分にＮ極３２及び他方の部分にＳ
極３４を帯磁させて、主としてこのループの内側の中空
部及びその近辺に、Ｎ極３２からＳ極３４に向かう磁力
線（図中矢印を付した実線で示しである）３６が平面的
に見てほぼ平行でかつほぼ均一な強度となるように構成
しである。図示例では、リング状の永久磁石を一例とし
て示したが、例えば正方形、長方形、楕円形状又はその
他のループ形状であっても良い。

く第一発明のドライプロセス装置〉 に尖蔦ｊ 第１図はこのような例えば円環状の永久磁石を用いてマ
グネトロン放電を行うように構成したドライエツチング
装置の構成例を示す図で、カソード電極１８に永久磁石
３ｏを取り付けた例を示す。

第１図（Ａ）に示す構成例では、真空容器ｌｏ内にカソ
ード電極１８と、アノード電極３８とは対向配設させて
あり、このアノード電極３８を接地する。

そして、この実施例では、永久磁石３ｏをカソード電極
１８のアノード電極３８との対向面一トに配設する。こ
の場合、リング状永久磁石３ｏの中空部に被エツチング
試料である例えば基板（又はウェハ）２０が位置するよ
うに配置する。例えば第１図（Ａ）に示す例では、基板
２ｏの周辺に、この基板２０を取り囲むようにしてリン
グ状永久磁石３ｏを配設する。

このカソード電極１８にＲＦ発振器２４がら１３．５６
Ｍ　Ｈｚの電磁波を印加すると、カソード電極１８の上
側の空間にカソード電極１８従って基板２ｏの面にほぼ
直交する方向に高周波交流電界Ｅが形成される。この交
流電界Ｂと、永久磁石３ｏの磁極Ｎ及び８間に形成され
る磁界Ｂとによってマグネトロン放電（破線で示す）２
６が形成される。このマグネトロン放電２６の部分のプ
ラズマ強度は交流電界Ｅの強度と、磁界Ｂの強度とに比
例するため、交流電界Ｅ及び磁界Ｂの強度分布が共に基
板２ｏ上でほぼ均一に形成されているのて、プラズマ強
度もほぼ均一となる。

マグネトロン放電によるプラズマのイオン化率は通常の
ＲＦ放電によるプラズマのイオン化率よりも２桁以上高
いので、この実施例による装置でのドライエツチングは
、従来に比べて１桁以上高速でかつ高均一となる。

カソード電極１８への永久磁石３ｏの取り付は方法とし
ては上述した例の他に、例えば第１図（Ｂ）〜（Ｄ）に
示すような位置もある。これら図には要部のみを取り出
して示してあり、第１図（Ｂ）に示す例では、カソード
電極１８の基板搭載側に埋め込んで取り付けてあり、第
１図（ｃ）に示す例では、カソード電極１８の基板搭載
側とは反対側の面に埋め込んであり、また、第１図（Ｄ
）に示す例では、カソード電極１８の基板搭載側とは反
対側の面上に取り付けである。第１図（Ｄ）において、
永久磁石３ｏはカソード電極１８がら離れていてもよい
。いずれの永久磁石３ｏの配置であっても、基板側の真
空容器内の空間の適切な領域に交流電界と直交する実質
的にほぼ平行でがっ均一な磁場を形成することが出来る
。これら第１図（Ｂ）〜（Ｄ）に示す構成とすると、既
に説明したように、基板面の上側でのエツチングガスの
流れが良くなり、従って、マグネトロン放電によって発
生した高密度プラズマを均一性良く基板上に供給出来る
。

策；Ｊｕ配例 第４図はカソード電極１８の上側の空間に永久磁石３０
を設けている。特に、この例ではアノード電極３８に永
久磁石３０を取り付けている。第４図（Ａ）に示す構成
例では、アノード電極３８の、カソード電極１８と対向
する側の面トに永久磁石３０を取り付ける。この場合に
も、両電極３８及び１８間の空間に交流電界Ｅと直交す
るほぼ平行でかつ均一な磁界Ｂを形成し、この空間の適
当な領域にマグネトロン放電を発生させる。

この実施例の構成では、アノード電極３８とカソード電
極１８との間の間隔を狭めることが出来、従って、基板
面に接近した領域にマグネトロン放電２６によって、よ
り高密度のプラズマを形成することが出来る。また、こ
の場合にも、エツチングガスの流れが良くなり、従って
、マグネトロン放電によって発生した高密度プラズマを
均一性良く被エツチング試料上に供給出来る。

この実施例においても、永久磁石３０を第４図（Ｂ）に
示すように、アノード電極３８のカソード電極とは反対
側の面上に設けても良く、第４図（Ｃ）に示すようにア
ノード電極３８のカソード電極とは反対側の面に埋め込
んでも良く、さらには、第４図（Ｄ）に示すようにアノ
ード電極３８のカソード電極側の面に埋め込んで形成し
て設けても良い。第４図（Ｂ）において、永久磁石３０
はアノード電ｇ！３８から離れていてもよい。

策旦尖蔦雁 第５図はカソード電極１８の上側の空間に永久磁石３０
を設ける他の構成例を示す図である。特に、この構成例
では、永久磁石３０をカソード電極１８とアノード電極
３８との間の空間に任意好適な手段（図示せず）によっ
て設置する。このような構成であると、カソード電極１
８又はアノード電極３８と永久磁石３０とは互いに離間
配置しているため、基板２０上のエツチングガスの流れ
に乱れを生じることか少なくなり、従って、エツチング
速度の面内分布が向上すると共に、エツチングに伴なう
生成ガスの排気を円滑に行うことが出来、よってエツチ
ング速度を高めることが出来る。

この構成例において、エツチング速度の面内均一性はリ
ング状永久磁石３０の電位にも左右されるので、この永
久磁石３０をどのような電位状態とするか重要である。

単純に考えた場合、この永久磁石３０の電位をアノード
電極３８と同電位の接地電位、カソード電位１８と同電
位の高周波電位及びプラズマにのみ電気的に接触する浮
遊電位の三種類がある。永久磁石３０の周囲の電界の乱
れが少ないという理由からすると、永久磁石３０の電位
を浮遊電位とするのが好適である。

策円叉蔦主 第６図はカソード電極１８に永久磁石３０を設けると共
に、アノード電極３８に別のリング状永久磁石４０を設
けた構成例を示す図である。特に、この構成例では、永
久磁石３０及び４０をカソード電極１８とアノード電極
３８との互いに対向する面トにそれぞれ設置し、この場
合、好ましくは、各磁石３０及び４０のＮ極同志及びＳ
極同志が互いに対向するように配設する。このように各
磁極の向きを同一方向に向けてそれぞれ永久磁石３０及
び４０を配設しているので、これら二個の永久磁石によ
って形成される磁力線は相反撥するので、基板面の上側
に一層均一な磁場が形成されるため、一層高密度なプラ
ズマが形成出来る。従って、より高速で高均一なエツチ
ングが可能となる。尚、この場合、これら両永久磁石３
０及び４０を第１図（Ｂ）〜（Ｄ）及び第４図（Ｂ）〜
（Ｄ）に示したようにそれぞれ設けても良い。

７五・　　　び第六−一例 第７図及び第８図はこの発明の第五及び第六実施例をそ
れぞれ示１−構成図であって、マイクロ波によってエツ
チングガスをプラズマ化するドライエツチング装置であ
る。通常、真空容器１０自体を接地しであるので、真空
容器自体がアノード電極として作用している通常のタイ
プのドライエツチング装置である。これらの図において
、ト述した各図に示した構成部分と同一の構成部分につ
いては同一の符号を付して示し、それらの詳細について
の説明は省略する。

第７図及び第８図の各実施例に共通な構成部分につき先
ず簡単に説明する。カソード電極１８の北方の真空容器
１０の部分にこの真空容器１０の空間と連通ずる空間を
有する石英管５０を設け、この石英管５０の外側からこ
の石英管５０に一方の端部がかぶさるように導波管５２
を設け、さらにこの導波管５２の他方の端部にマグネト
ロン５４を具え、さらに、この石英管５０の周囲の導波
管５２の部分の外周囲にソレノイドコイル５６を具えた
構造となっており、この構造自体は従来と同様な構造で
ある。

第７図に示すこの発明の実施例の構成例では、カソード
電極１８の基板搭載側の面上に例えばリング形状の永久
磁石３０を取り付けている。この場合にも、永久磁石３
０はこの取り付は位置でなく、第１図（Ｂ）〜（Ｄ）に
つき説明したと同様なカソード電極３０の位置に設けて
も良い。

この装置を動作させると、マグネトロン５４から発生し
た２、４５Ｇ）（ｚのマイクロ波５８は導波管５２によ
って案内されてエツチングチャンバを構成する真空容器
１０の石英管５ｏ内に入り込む。一方、導入管１２から
真空容器１０内にエツチングガスを導入する。ソレノイ
ドコイル５６で８７５ガウスの磁場を発生させておくと
、石英管５０内に電子のサイクロトロン共鳴によってプ
ラズマが励起される。

この石英管５０内に発生したプラズマは発散磁界によっ
てエツチングされるべき基板２０側に流出する。カソー
ド電８ｉ１８に１３．５６　Ｍ　Ｈｚの高周波の電磁波
を印加することによって、基板２０に直交する方向の交
流電界Ｅが発生し、永久磁石３０による磁界Ｂとが作用
してカソード電極の上側の空間にマグネトロン放電２６
が形成される。従って、この場合にも、前述した各実施
例の場合と同様に、均一で高密度のプラズマが基板面上
に形成され、よって均一でしかも高速なエツチングが可
能となる。

第８図に示す実施例において第７図に示した実施例と相
違する点は、永久磁石３０をカソード電極１８のＦ側に
これと離間して設け、永久磁石３０のループの内側の中
空部及びその近辺の領域が基板２０の直上に位置するよ
うになした点である。この場合には、永久磁石３０と、
基板２０とが離間している構成となっているために、前
述の第三実施例の場合と同様に、エツチング速度を高め
ることが出来る。その他、永久磁石３０とカソード電極
１８の位置関係は第１図（Ｂ）〜（Ｄ）に示す状態と同
じでもよい。

く第二発明のドライプロセス装置〉 策二大旅圀 第１０図（Ａ）は試料２０を被蒸着基板として、これを
アノード電極３８に設置し、さらに第３図（Ａ）と（Ｂ
）に示したリング状永久磁石３０をアノード電極３８に
取り付けてマグネトロン放電を行うように構成した例で
ある。

第１Ｏ図（Ａ）に示す構成例では、真空容器１０内にア
ノード電極３８と、カソード電極１８とは対向配設させ
てあり、このアノード電極３８を接地する。

そしてこの実施例では、永久磁石３０をアノード電極３
８のカソード電極１８との対向面トに配設する。

この場合、ループ状永久磁石３０の中空部に蒸着基板２
０が位置するように配置する。例えば、第１０図（Ａ）
に示す例では、基板２０の周辺に、この基板２０を取り
囲むようにしてループ状永久磁石３０を配設する。

このカソード電極１８にＲＦ発振器２４から１３．５６
ＭＨｚの電磁波を印加すると、カソード電極１８の下側
の空間にアノード電極３８従って蒸着基板２０の面にほ
ぼ直交する方向に高周波交流電界Ｅが形成される。この
交流電界Ｅと、永久磁石３０の磁極Ｎ及び８間に形成さ
れる磁界Ｂとによってマグネトロン放電（破線で示す）
２６が形成される。このマクネトロン放電２６の部分の
プラズマ強度は交流電界Ｅの強度と、磁界Ｂの強度とに
比例するため、交流電界Ｅ及び磁界Ｂの強度分布が共に
蒸着基板２０上でほぼ均一に形成されているので、プラ
ズマ強度もほぼ均一どなる。

アノード電極３８は接地されているため、プラズマ中で
反応して形成された物質が積層する。蒸着膜をイオンで
スパッタしながら積層したい場合には、アノード電極３
８に直流（ＤＣ）又は高周波（ＲＦ）電界を印加するこ
とも可能である。

アノード電極３８への永久磁石３０の配置方法としては
上述した例の他に、例えば第１０図（Ｂ）〜（Ｆ）に示
すような配置もある。これら図には要部のみを取り出し
て示してあり、第１０図（Ｂ）に示す例では、アノード
電極３８の基板搭載側の上方に配置してあり、第１Ｏ図
（Ｃ）に示す例では、アノード電極３８の基板搭載側に
埋め込んで取り付けてあり、第１Ｏ図（Ｄ）に示す例で
は、アノード電極３８の基板搭載側とは反対側の面に埋
め込んであり、第１θ図（Ｅ）に示す例では、アノード
電極３８の基板搭載側とは反対の面トに取り付けてあり
、また、第１０図（Ｆ）に示す例では、アノード電極３
８の基板搭載側とは反対の面の下方に配置しである。い
ずれの永久磁石３０の配置であっても、基板側の真空容
器ＩＯ内の空間の適切な領域に交流電界と直交する実質
的に平行でかつ均一な磁場を形成することが出来る。こ
れら第１Ｏ図（Ｂ）〜（Ｆ）に示す構成とすると蒸着基
板２０面のｔ側での反応ガスの流れが良くなり、従って
、マグネトロン放電によって発生した高密度プラズマを
均一性良く基板トに供給出来る。

支形刻 この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、多くの変形又は変更を成し得ること明らかである。

例えば、第１図、第５図、第７図及び第８図に示す構成
の装置はスパッタ装置として用いることが出来る。この
装置をスパッタ装置として用いる場合には、アノード電
極上に蒸着基板を配置し、ループ状永久磁石を、カソー
ド電極上のターゲットの周辺に、カソード電極に直接配
設して高密度プラズマを発生させ、よって、高速スパッ
タリング蒸着を行うことが出来る。また、直接カソード
電極に設置する代わりに、ループ状永久磁石をカソード
電極と接触しないように少し浮かせて配置することによ
って、高密度プラズマを発生させ、よってスパッタリン
グガスの流れを円滑に行わせることにより、高均一かつ
高速のスパッタリング蒸着を行わせることも出来る。尚
、この場合、アノード電極の配設箇所は真空容器内の適
切な箇所に設定することが出来る。

例えば、上述した第−及び第二発明のドライプロセス装
置においては、永久磁石を固定しているが、これらルー
プ状永久磁石を含む面内で、例えば回転対称の中心軸又
は重心を中心軸として回転させて交流電界に対しほぼ直
交する面内で磁場を回転させることによって、試料すな
わち被エツチング基板、ターゲット、或は蒸着基板上の
プラズマ強度分布が一層均一となり、従って、エツチン
グ速度、スパッタ速度、或は蒸着速度の均一化を図るこ
とが出来る。尚、この場合、永久磁石を回転させるため
の手段は特に限定されるものではなく、従来技術を用い
て容易に回転手段を設けることが出来る。例えば、カソ
ード電極或はアノード電極にこれら永久磁石を設けた場
合には、これらカソード電極或はアノード電極を回転さ
せる構造とすることが出来る。また、永久磁石をカソー
ド電極或はアノード電極に設けない場合には、永久磁石
の保持機構を用いて機械的に回転制御させたり或は例え
ば磁石の反撥力を利用した電磁的な方法で真空容器外か
ら回転を制御を行うように構成しても良い。尚、この場
合、回転速度、は重要ではない。又、カソード電極及び
アノード電極にそれぞれ前述したような永久磁石を設け
た場合には、好ましくは、それぞれ対向配置されたＳ極
同志及びＮ極同志にずれが生じないように互いに同期回
転させるようにするのが良い。

さらに、上述した図示の構造では、ループ状永久磁石を
真空容器内に設けたが、これに限定されるものではなく
、この永久磁石を真空容器外に設けても良い。この場合
には、例えば第９図及び第１１図に示すように、好まし
くは、真空容器ｌＯ内の、カソード電極１８又はアノー
ド電極３８の−Ｆ側の空間にカソード電極１８又はアノ
ード電極３８とほぼ平行な方向の磁力線を持つ磁場Ｂを
形成するように、ループ状永久磁石４２又は４４をそれ
ぞれ容器外の適切な箇所に配設するのが良い。

さらに、この装置に使用する永久磁石を所要に応じて高
周波（ＲＦ）電源と電気的に接触させるか或は電気的に
接地することによって、電界（電気ベクトル）をカソー
ド電極に対して直交する方向に保持させることも出来る
。

この発明はマグネトロン放電を形成するために必要な磁
場発生としてループ状永久磁石を用いること及びその配
置関係を特色としているので、ドライプロセス装置の其
他の構成部分は上述した構成にのみ限定させるものでは
なく、設計に応じて任意に変更出来る。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明のドライ
プロセス装置によれば、高均一な磁場をループ状永久磁
石のループ内側の中空部又はその近辺の領域に形成する
ことが出来るため、高濃度なプラズマを高均一に被エツ
チング試料、ターゲット、蒸着基板等の試料上に発生さ
せることが出来る。従って、これら試料を高速度でかつ
高均一にエツチングしたり、スパッタリングしたり、或
は薄膜を蒸着したりすることが出来る。

さらに、この発明のドライプロセス装置によれば、試料
にほぼ平行な方向に磁場が形成させているため、プラズ
マ中の電子が試料側に流れにくく、従って、イオンシー
スが形成されにくいので、自己バイアス電圧が１１５以
下と小さくなる。これがため、入射イオンによって試料
が受ける損傷が小さくなるので、この発明のドライプロ
セス装置は特に低損傷エツチング或は高速蒸着が必要な
ゲートとか、トレンチエツチング或は配線材料の蒸着と
かに用いて好適である。

又、この発明によれば、装置の小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は第一発明のドライプロセス装置の第一実
施例を概略的に示す構成図、 第１図（Ｂ）〜（Ｄ）はループ状永久磁石のカソード電
極への配置を説明するための説明図、第２図（Ａ）及び
（Ｂ）は従来のドライエツチング装置を示す構成図、 第３図（Ａ）及び（Ｂ）はこの第−及び第二発明に使用
するループ状永久磁石の一例を示す平面図及び断面図、 第４図（Ａ）は第一発明のドライプロセス装置の第二実
施例を概略的に示す構成図、 第４図（Ｂ）〜（Ｄ）はループ状永久磁石のアノード電
極への配置を説明するための説明図、第５図は第一発明
のドライプロセス装置の第三実施例を説明するための構
成図、 第６図は第一発明のドライプロセス装置の第四実施例を
説明するための構成図、 第７図及び第８図は第一発明のドライプロセス装置の第
五実施例及び第六実施例をそれぞれ説明するための構成
図、 第９図は第一発明のドライプロセス装置の変形例を説明
するための構成図、 第１０図（Ａ）は第二発明のドライプロセス装置の第一
実施例を概略的に示す構成図、 第１０図（Ｂ）〜（Ｆ）はループ状永久磁石のアノード
電極への配置を説明するための説明図、第１Ｉ図は第二
発明のドライプロセス装置の変形例を説明するための構
成図である。 １０・・・真空容器、１２・・・導入管１４・・・排気
管、　　　　　　１８・・・カソード電極１９・・・ヒ
ータ ２０・・・試料（被エツチング試料、ターゲット或は蒸
着基板） ２１・・・反応ガス ２４・・・高周波（ＲＦ）発振器 ２６・・・マグネトロン放電 ３０．４０．４２．４４・・・ループ状永久磁石３２−
Ｎ極、　　　　　　３４・−３８ｉ３６・・・磁力線、
　　　　　　３８・・・アノード電極５０・・・石英管
、　　　　　５２・・・導波管５４・・・マグネトロン ５６・・・ソレノイドコイル、５８・・・マイクロ波Ｅ
・・・交流電界、　　　　Ｂ・・・磁場（又は磁界）。 ＪＯ ドフイブ口て乙装置の第−災がシ仔°１の構成ｍ第１図 工・７づ−ンク゛力パス ↓ 綾棄のトン４エツナンク゛装？ｆＬノお１へ囮第２図 −ＩＦＩＦＩ− ＪＯ ループ；４に永久に五すの一４列 第３図 工・ンチン７゛〃゛ス ドフイアＯでス散ｌの第二灸於分゛１の邦σ臼］第４図 ドライフ゛ロｔス我ｌの第二英矛邑４タリの王町ハＵ幻
第５図 ドラ４フ″口せに装置の年田実施４列の１撃八ｍ第６図 手続補正書 昭和６２年７月２２日

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. （１）カソード電極に搭載されて真空容器内に設置され
   る試料の上側の空間に、前記カソード電極に高周波電源
   から印加した電磁波によって生じた交流電界とによって
   マグネトロン放電を生じさせるための磁場を発生する磁
   場発生装置を具えたドライプロセス装置において、 磁場発生装置を、Ｎ極及びＳ極が帯磁されたループ形状
   の永久磁石とし、 該永久磁石を、前記真空容器の内部又は外部に、固定し
   て設けるか或は前記試料面に平行な面内で回転出来るよ
   うに設け て成ることを特徴とするドライプロセス装置。
2. （２）前記永久磁石を前記カソード電極に設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のドライプロセ
   ス装置。
3. （３）前記永久磁石を前記カソード電極の上側の空間に
   前記カソード電極と離間させて設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のドライプロセス装置。
4. （４）前記永久磁石を前記カソード電極と対向配設させ
   たアノード電極に設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第３項に記載のドライプロセス装置。
5. （５）前記永久磁石を前記カソード電極と、該カソード
   電極と対向配置させたアノード電極との間に設けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のドライプロ
   セス装置。
6. （６）前記永久磁石を、前記カソード電極と、該カソー
   ド電極と対向配置させたアノード電極とに個別に設け、
   これら永久磁石のＮ極同志及びＳ極同志を互いに対向す
   るように、配置して成ることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のドライプロセス装置。
7. （７）前記永久磁石のループ形状を円環状、楕円形状又
   は四角形状としたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のドライプロセス装置。
8. （８）前記永久磁石を前記高周波電源と電気的に接続し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のドラ
   イプロセス装置。
9. （９）前記永久磁石を電気的に接地したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のドライプロセス装置。
10. （１０）前記試料を被エッチング試料としてドライエッ
    チングを行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜
    第９項のいずれか一つに記載のドライプロセス装置。
11. （１１）前記試料をターゲット試料としてスパッタリン
    グ蒸着を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項、
    第２項、第３項、第７項、第８項及び第９項のいずれか
    一つに記載したドライプロセス装置。
12. （１２）アノード電極に搭載されて真空容器内に設置さ
    れる資料の上側の空間に、カソード電極に高周波電源か
    ら印加した電磁波によって生じた交流電界とによってマ
    グネトロン放電を生じさせるための磁場を発生する磁場
    発生装置を具えたドライプロセス装置において、 磁場発生装置を、Ｎ極及びＳ極が帯磁され、ループ形状
    の永久磁石とし、 該永久磁石を、前記真空容器の内部又は外部に、固定し
    て設けるか或は前記試料面に平行な面内で回転出来るよ
    うに設け て成ることを特徴とするドライプロセス装置。
13. （１３）前記永久磁石を前記アノード電極に設けたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載のドライプ
    ロセス装置。
14. （１４）前記永久磁石を前記アノード電極の上側又は下
    側の空間に前記アノード電極と離間させて設けたことを
    特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載のドライプロ
    セス装置。
15. （１５）前記永久磁石を前記カソード電極と、該カソー
    ド電極と対向配置させたアノード電極との間に設けたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載のドライ
    プロセス装置。
16. （１６）前記永久磁石を前記アノード電極の、該アノー
    ド電極と対向配置されたカソード電極との反対の面側の
    空間に離間させて設けたことを特徴とする特許請求の範
    囲第１４項に記載のドライプロセス装置。
17. （１７）前記永久磁石のループ形状を円環状、楕円形状
    又は四角形状としたことを特徴とする特許請求の範囲第
    １２項に記載のドライプロセス装置。
18. （１８）前記永久磁石を前記高周波電源と電気的に接続
    したことを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の
    ドライプロセス装置。
19. （１９）前記永久磁石を電気的に接地したことを特徴と
    する特許請求の範囲第１２項に記載のドライプロセス装
    置。
20. （２０）前記アノード電極を電気的に接地したことを特
    徴とする特許請求の範囲第１２項〜第１９項のいずれか
    一つに記載のドライプロセス装置。
21. （２１）前記アノード電極を電気的に直流又は高周波電
    源と接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１２項
    〜第１９項のいずれか一つに記載のドライプロセス装置
    。
22. （２２）前記試料を被蒸着試料として薄膜の蒸着を行う
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項〜第２１項の
    いずれか一つに記載のドライプロセス装置。