JPS59140375A - 反応スパッタリング装置およびマグネトロン電極装置 - 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】 技術分野 本発明は、磁気的に増強されたバイアス・スパッタリン
グおよびプラズマ・エツチング用の装置に関する。

従来技術 ス・やツタ被覆は低気圧気体の電気放電（ダロー放電）
の陰極から侵食された材料で基板を被覆する周知の技術
であり、この低気圧気体の電気放電は低気圧気体雰囲気
内で適当な電圧差に維持された陰極と陽極間に生せしめ
られる。ダロー放電は、低気圧気体の原子との電子の衝
突により形成された多数の正電荷のイオンを含む。結果
として得られたイオンは、負に荷電された陰極に引き付
けられ、相当なエネルギーで該陰極に衝突する。このイ
オンの衝突は陰極表面の原子を放出させ、この原子は、
次に、陰極の近傍に置かれた対象物の底面上に凝縮し、
それにより被覆を行う。

スパッタリングは低気圧処理であるため、それは密閉さ
れるようにシールされた室内で行われなければならず、
この室は初めに排気されて空にされ、そして次に適当な
スパッタリング気体、普通にはアルゴンで満たしなおさ
れ、また個有のスパッタリング圧力、典型的には５〜４
０ミリトル（ｍ１ｌｌｉｔｏｒｒ　）の圧力に維持さレ
ル。

多くの被覆適用において、被覆されるべき基板は、気体
放電の陽極上に置かれている。これは陽極が普通には陰
極に直接に対向しているためであり、放出された陰極の
原子により被覆を行うに適当な位置にある。はとんどの
スパッタリング装置は接地電位にある１′）の陽極を使
用し、大きな負電圧を陰極に印加しておシ、接地された
スパッタリング室はそのとき補助陽極となる。

バイアス・スパッタリングはスパッタ被覆技術の変形で
あり、普通には負であるバイアス電位を被覆されるべき
基板に印加している。このバイアス電位は、堆積過程中
に基板に引き付けられるかなりの気体放電イオンを生ぜ
せしめる。イオンの衝突はス／ｆツタ被覆の性質に望ま
しい変化を与えることが可能である。バイアス・スノや
ツタリング技術の１つの重要な利用はいわゆる反応スノ
９　ツタリング法にある。反応スパッタリングの間、酸
素や窒素のような化学的に活性な気体が、普通の不活性
スパッタリング気体（例えばアルゴン）に加えられるか
、または置換される。このような活性気体の反応種（ｒ
ｅａｃｔｉｖｅ　５ｐｅｃｉｅｓ　）は、通常のアルゴ
ン・イオンと一縮に、グロー放電領域で作られ、これら
の種は基板上に堆積されるスパッタされたターダット原
子と反応して所望の化合物を形成するようにする。この
反応スパッタリング技術は、このように、基板上に合成
被覆（例えばアルミニウム酸化物、またはアルミニウム
窒化物）を作るために例えばアルミニウムのような純粋
な金属のターダットからのスパッタリングを可能にして
いる。反応スパッタリングは、金属ターグツトからのス
パッタリング率が合金で構成されるターケ゛ットからの
ス・母ツタリング率よりも高いため、経済的な利点があ
る。

バイアス・スパッタリングは、基板を負電位とすること
によって、他のものの中で、正に荷電された反応ガス種
またはイオンを引き付けることによって化学反応を増進
させる。基板のバイアスには限界があるが、これはイオ
ン衝撃が１だ望ましくない基板の加熱および被覆におけ
るガスイオンの注入を生じさせることが可能だからであ
る。したがって、問題は、重大な量の高エネルギーイオ
ン衝撃を生じさせずに、基板表面上の化学反応作用には
十分な低エネルギーイオンの大きな流束（２０〜１００
を子、ｆルトのエネルギーレベル）を得ることである。

低エネルギーイオンの大きな流束を発生する同様の必要
は、プラズマ・エツチングのような池のプラズマ法にお
いて見い出される。プラズマ・エツチングはだんだんに
その重要性が増している。

これはプラズマ・エツチングが、シリコン集積回路の製
造において、適当なエッチ・マスクと共に使用された場
合、微細姿態のエツチングについて湿式化学方法に勝っ
ているためでちる。今日、半導体メモリやプロセッサに
使用される超大規模集積回路（ＶＬＳＩ回路）は、ミク
ロンやミクロン以下の寸法を有する・ぐターンをエツチ
ングする製造能力を必要とする。

典型的な／′？ターン・エツチング手順は、初めに、光
感応ポリマ、Ｘ線感応ポリマ、または電子ビーム感応ポ
リマ（感応の種類に応じてホトレジスト、Ｘ線レジスト
、または電子ビームレジストと称される）のフィルムを
予め堆積された食刻されるべき層の上に当てる。このポ
リマフィルムは、次に、選択的に不透明な・ぐターンを
通る感光照射によって、または変調されるビーム走査に
よって選択的に露出される。

次に続くレジストの露出部分の現像は、ポリマがポジチ
プ・レジストであるかネがチプ・レジストであるかに応
じて、露出部分または非露出部分を取り除く。どちらの
場合にも、結果として得られる食刻マスクは、現像中に
レジストが取り除かれた基礎層の部分を除去する選択的
なエツチングを可能にする。この層は、通常、集積回路
において成る電気的機能を実現する金属または誘電体等
である。

エツチングが完了されると、残留レジスト材料がレジス
ト除去処理によって取り除かれ、基礎層の非食刻部分が
所望のノやターンで後に残る。集積回路は、層堆積、レ
ジスト塗付、露出１．現像、エツチング、およびレジス
ト除去の繰返しシーケンスによって製造される。

これらのプラズマ法の基本原理は、直流（ＤＣ）電圧ま
たは好適には無線周波数（ＲＦ）電圧を、標準的には低
気圧の非反応気体で満たされる空間内の電極の間に印加
することによって、電気的ガス放電（プラズマ）を発生
することである。負電極（すなわち陰極）から発出され
たエネルギッシュな電子は、中性気体の原子または分子
と衝突してイオンまたは他の反応種と追加的電子とを発
生し、それにより電極近傍領域で高導電率グロー放電を
起こしかつ維持する。このグロー放電またはプラズマは
暗黒部またはプラズマ鞘によって電極表面から分離され
る。

プラズマは本質的に等電位であるために、プラズマと電
極間の電圧降下がプラズマ鞘において生じ、電界の方向
は正常には電極表面に向いている。

したがって、プラズマ内で発生されるイオンまたは他の
反応種は、典型的には正電荷を帯びているが、電極表面
に引き付けられ、そしてプラズマから該表面に主として
電界線に並行な方向で移動する。ここで考察するプラズ
マ法においては、電極は基板支持体として働き、したが
ってイオンまたは反応種が基板の表面に到達したときに
は、それらは活性化するか、またはそれぞれレジスト現
像、層のエツチング、およびレジスト除去に終る化学反
応を援助する。

プラズマ加工に包含される化学反応用に必要とされる運
動エネルギーは、しかし、ダイオード・スノ４　ツタリ
ングにおいて典型的に出会わされるエネルギーよりもよ
り少ない（数百ｅＶと比較して数電子ゴルト）。スパッ
タリング装置において利用できる過剰イオンエネルギー
は、したがって、約２５０℃以上の温度で使用されると
、単に熱を発生するであろう。

磁界を使用しての陰極スパッタリング法においてプラズ
マ密度が増加するととは周知のことでおる。このことは
渦巻き状の電子路を生じさせ、それによシ気体分子また
は原子とのイオン化衝突の確率を増す。プラズマのイオ
ン化効率の増加Ｋ特に有効なものは電子ドラッグ（閉込
め）磁界であり、この電子トラップ磁界においては磁力
線が電極表面とともに完全に包囲された領域を形成し、
その領域において磁界は電界と直交している。

上記したバイアス・スパッタリング法やプラズマ・エツ
チング法のような低エネルギー・プラズマ法においても
磁気的増強を使用することが提案されている。提案され
た成る装置においては、１つの電極が角柱体で形成され
、該角柱体は複数個の平面を有し、この平面は基板支持
面を構成し、軸周囲に対称的に配置される。反対極性の
第１および第２の磁極片が電極体の各々の端部において
面から外方向に突出し、かつ電極体の周囲に十分にのび
ており、結果として得られる構造は基本的には糸巻き枠
形状である。磁極片の間に伸びている磁界は、したがっ
て基板支持面の近傍の電極体の周囲に連続的なベルトを
形成する。

先に提案された電極の対称的角柱状糸巻き枠形状は、複
数の基板支持面を備え、特に、その軸周囲の回転に対し
て、バイアス・スパッタリングへの適用において、各面
が連続して１以上のスパッタリング・ターゲットに向け
られることが可能なようにして、取り付けられるに適し
ている。角柱形状はまた電極の所定寸法に対して多数の
基板を載置または処理することを可能にしている。

対称的な角柱電極は真空室内において中心に位置されな
ければならず、また上向きに水平であることの可能な基
板支持面は１つだけのために基板保持装置を必要とする
。多くの商業用スミ４ツタリング・システム、および特
にセラミック・ウェーハ上での集積回路製造用に使用さ
れるシステムは、平らに横たわるウェーハ基板を処理す
るように配置されている。対称的な角柱電極はそのよう
な装置における取付けには適さない。

加うるに、そのような角柱状の糸巻き枠形電極によって
発生されるプラズマ領域は不均一になりがちであり、こ
れはベルト状の磁界がその中央領域において外方向に膨
らむからである。このことは、プラズマの厚さが電極体
の端部におけるよりも中央領域においてより大きくなる
ようにし、それにより基板表面の不均一な処理を結果的
に生じさせる。

発明の目的 本発明の主要的な目的は、基板を平らに横たえる室内で
の使用に適したマグネトロン基板支持電極を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、電極によって支持された基板の露
出表面の均一なプラズマ処理を行うマグネトロン電極構
造を提供することにある。

体を包含するマグネトロン電極によりて達成される。こ
のマグネトロン電極は、その電極体の厚さがその幅およ
び長さよりも十分に小さく、また２つの磁性部材が、該
電極体の一方の端部に配置された１つの極性の第１磁極
と、該本体の他方の端部の反対極性の第２磁極とを構成
している。

電極本体の１つの面は基板支持面であり、また磁極部材
はこの面を越えて電極体の全幅にわたり突出しており、
それＫよって磁界が、第１および第２の極の間を電極体
の全幅にわたり基板支持面の近傍に縦に広がるようにな
っている。好適には、磁極部材は電極体の両方の面およ
び側縁部から突出して各端部に連続的な周辺７ランジを
形成するようにし、第１および第２の極の間の磁界が電
極本体をベルトのように取り囲むようＫしている。

電極上に置かれた基板表面の処理の均一性を改善するた
めに、補助磁石手段が電極支持面と間隔を置いてかつ面
して配置されることが可能であシ、この補助磁石は第３
の極部材を有し、この第３の極部材は電極の第１の極部
材の近傍に配置され、かつこれと同一極性を有している
。補助磁石の第４の極部材は、電極の第２の極部材の近
傍に配置される。補助磁石の強さおよび位置は、基板支
持。

部近傍に結果的に得られる界が平らにされ、また支持表
面に実質的に平行に伸びるよう処するようなものである
。

以下余白 実施例 第１図は本発明による。基板支持電極が組み込まれたプ
ラズマ処理装置１０の概要形状を示している。この装置
は端部が開口した殻体１２を有する密閉室１１を包含し
、該殻体１２は上部シール板１３と底部シール板１４に
よって閉じられている。

図示されてないが、デルトとナツトのような慣用的なり
ラング手段や０リングクールのような慣用的なシールが
、密閉室組立て体の必要な耐真空性を与えるために必要
である。

底部板における排気開口１５は真空ポンプ１６につなが
っておシ、そして酸素のような少なくとも１つの反応体
ガスが、単独でかまたはアルゴンのような不活性ガスと
ともに、それぞれ発生源１７と１８からそれぞれ弁１９
と２０．および引入口２１を経て、室内に採込れられる
ことか可能である。

マグネトロン基板支持電極組立て体２２は室内に伸びて
おシ、また取付は板２３、および適当な留め具とシール
（図示していない）によって殻体１２に密閉的に取シ付
けられている。

基板支持電極組立て体２２は長方形の横断面を有する電
極２４を包含し、該電極２４は取付は板２３に溶接され
るか、または貼り付けられている。

電極の上面２６は、例えば集積回路の製造において使用
される従来のセラミック円盤まだは半導体ウェーへのよ
うな基板２７のための支持面として使われる。ＲＦ電力
は電源２８から導線２９を経て、電極組立て体２２の外
端上に取り付けられたカップリング３０に供給される。

ＲＦ電源としては従来のプラズマ処理システムで使用さ
れる市販のものを用いることが可能である。カップリン
グ３０は、また、基板支持電極の内部に冷却水を流すこ
とを可能にする引入口と引出口の結合（図示していない
）を備えることが可能である。

第２図および第３図を参照するに、基板支持電極２４は
、銅やアルミニウムのような導電性の非磁性材料でつく
られた電極体３１を包含する組立て体である。電極体３
１は、一般には、直方体形状であって、その長さまたは
幅のディメンジョンよシも十分に小さい厚さのディメン
ジョンヲ有シている。換言すれば、好適には円形の側縁
部３２および３３を有する「木彫」である（第２図を参
照）。

電極本体３１内には、第１磁極を構成する第１磁性部材
３５と第２磁極を構成する第２磁性部材３６の間を縦に
伸びる少なくとも１つの棒磁石３４が配置される。磁性
部材は軟鉄のような透磁性の材料で作られる。各磁性部
材は電極体の各端部に配置され、また少なくとも電極体
の支持面２６から電極体の全幅にわたって外方向に突出
している。好適には、磁性部材３５と３６は捷た裏面３
７、および側縁部３２と３３から突出して電極体の各端
部に連続的周辺７ランジを形成している。結果として、
破線３８で示される磁界は、第１磁極と第２磁極の間の
空隙を横切って縦に伸びておυ、また電極体をベルトま
たはカーテンのように完全に取り囲む。このように、電
極構造と糾み合わされる磁界は、電極体の露出表面近傍
に、取シ囲まれた電子トラップを形成する。この磁界の
強さは、好適には、およそ５０から１０００ガ・　ウス
の範囲である。

ＲＦ電力が電極に印加されると、密なグロー放電または
プラズマがこの電子トラップにおいて発生される。この
放電が電極組立て体の表面近筺に伸びることを防ぐため
に、カップ形状の暗黒部シールド３９が絶縁体４０に取
シ付けられておシ、該絶縁体４０も寸た磁極片３５に固
着されている。

相応する暗黒部シールド４１は、電極体の他端上に取り
付けられた磁極片３６に絶縁体４２を介して取シ付けら
れる。加うるに、基板２７の汚れを防ぐため、環状の磁
極片蓋（図示していない）が磁極片３５と３６の露出面
に固定されることが可能であり、この蓋の材料はグロー
放電内の反応鍾に対し不活性である。

再び第１図を参照して、図示されたプラズマ処理装置は
バイアス・スパッタリングとプラズマ・エツチングの両
方を実行することが可能である。

バイアス・スミ４ツタリング・モードに対しては、従来
のターダット陰極組立て体４３が備えられてお弘該組立
て体４３は電気絶縁リング４４の手段によって室の上部
に取り付けられ、そして電源に導線４５を介して接続さ
れる。加うるに、シャッター４６が桿４７に取シ付けら
れておシ、この桿４７は室の殻体における真空シールド
開口４８を通って摺動可能に伸びている。

次に、マグネトロン基板支持電極の動作をノ々イアス・
スパッタリングとプラズマ・エツチングの両方のモード
について説明する。ノ々イアス・スパッタリング・モー
ドにおいては、ス・フッタ被覆されるべき基板２７が電
極２４の支持面２６上に貿かれた後に、真空ポンプ１６
が作動されてスノやツタリング室１１を排気する。室内
の構成成分を十分に排気する時間にわたり所望の真空レ
ベルが維持された場合、不活性ガス、反応ガス、または
不活性ガスと反応ガスの混合ガスが、実施される被覆の
形式に応じて、室内に弁１９と２０を経て、所望の動作
圧力に達するまで、吸入される。この所望の動作圧力は
典型的には０．１から５０５１Ｊ　トルの範囲である。

スパッタリング電力が次にスノ臂ツタリング・ターゲッ
ト４３に印加され、同時にシャッター４６がスパッタリ
ング源の前の位置におかれる。このことはスパッタリン
グ源からスパッタされた材料が初めにシャッター上に堆
積されるようにし、それがネパッタリング・ターゲット
表面が清浄になるまで行われ、そして基板上に汚れてい
ない材料を堆積する準備が整う。適当な時刻に、ＲＦ電
力が基板支持電極２４に印加されて、同様に基板をスパ
ッタ清浄するようにする。

この点までの上記の手順は慣用的なものであり、当該技
術分野においてはよく理解されている（例えば、Ｊ、Ｌ
、ホラセンおよびＷ、ケルン編、アカデミツク・プレス
（株）、１９７８年の［薄フイルムプロセス」のパー）
１１−１の論議、および、Ｂ、Ｍ。

チャッゾマン、Ｊ、ウィレー＆サンズ、１９８０年の「
ガス放電プロセス」の第７章を参照）。

ス・ぐツタ清浄手順が完了すると、シャッターが横に移
動し、スパッタされた材料が基板２７上に堆積されるこ
とが可能になる。所望の被榎厚さに達した後に、シャッ
ターがターゲットの前に戻され、また電力が切られる。

プラズマ・エツチングを行う手順も、ターゲット陰極と
シャッターがないことを除いて、上述のものと基本的に
は同じである。

どちらのプロセスにおいても、マグネトロン基板支持電
極２４へのＲＦ電力の印加は、磁気ベルトの領域内に位
置される密なガス放電またはプラズマを形成させる。こ
の磁気ベルトの領域は、電極周辺のまわりにのびておυ
、第１図の横断面において破線の磁気線３８によって示
される。グロー放電自体は対角線内に含まれる領域１０
６内で生ずる。負のＤＣ電位が電極に印加されると、同
様な閉じ込められた放電が形成される。磁極片３５と３
６は磁気空隙の近くの領域においてプラズマにさらされ
る。このため、磁極片は、被覆またはエツチング・プロ
セスにおいて反応ガスが使用される場合に、プラズマ内
の反応種に不活性な材料で作られた磁極片蓋（図示して
いない）によって覆われるべきである。

プラズマ領域が電極電位に維持されるそれらの表面に向
ってのび、しかしそれに到達しかつ接触しないというこ
とが注目されるべきである。プラズマが存在しない空間
１０７はプラズマ鞘領域として知られている。電極がＲ
Ｆ電源に容量的に結合されると、プラズマの整流特性が
ＤＣバイアスを電極表面とプラズマ間に発展させること
がよく知られている（例えば、Ｂ、Ｎ、チャラグマンの
「ガス放電プロセス」の第５章を参照・）。このバイア
スは、各ＲＦプサイルの間の非常に短かい時間を除いて
、プラズマが電極に対して正であるようなものである。

このＤＣバイアスはプラズマ鞘領域内に電界を発生させ
、この電界はどの箇所においても電極表面に垂直である
。プラズマ自体は実質的に電界に影響されない。

プラズマ内でのイオン形成（および反応ガスが使用され
た場合の反応的な基の形成）の機構は、負にバイアスさ
れた電極表面からの電子の放出で始まる。これらのいわ
ゆる１次電子はプラズマ鞘１０７における電界によって
プラズマに向っテ加速され、中性ガス原子との衝突によ
るイオン化および反応種形成を発生するに十分なエネル
ギーを得る。磁界がない場合においては、１次電子の大
部分が電極表面から遠ざかり、それによジグロー放電を
電極表面から遠くに離れた領域にのばす。

加うるに、１次電子の多くは陽極表面に到達する前にガ
ス原子と衝突しないので、イオン化および反応種の発生
の度合は限定される。

第１図の包囲磁界はこの電子軌道を変え、この状態を劇
的に改善する。例えば、電極面２６から、および基板２
７の露出面から放出されるそれらの電子を考察する。こ
こで鞘型界は磁界に垂直である。結果として、ＥＸＢの
電子ドリフト運動は第１図の平面の外側に向き、電子を
角柱電極の周囲を回るようにさせ、いつでも電子が磁気
ベルト内にとどまり、基板２７に非常に接近し、それに
よシこれらの電子によって誘起されるイオン化または反
応種の発生が電極表面に近いプラズマ領域にトラップさ
れる。

突出している磁極片表面から放出される電子は別の方法
でトラップされる。ここで、鞘型界線は磁界線に並行で
あり、それゆえ、電子は、プラズマ領域内への加速の後
に、渦巻態様で磁界線に並行妊移動し続ける。この運動
は電、子を反対側の表面に運ぶ。反対側の磁界に接近す
ることによって、電子はプラズマの中にはね戻され、ま
た結果としてトラップされもし、基板表面のすぐ近くで
往復振動する。

このように、全部の電子が、閉ループＥＸＢドリフトと
往復振動運動との結合作用によってトラップされる。電
子は、ガス原子との衝突により磁力線を横断し最終的に
は暗黒部シールド３９と４１に移動し、該暗黒部シール
ドにおいて放電から取り除かれる場合にのみ、前述のト
ラ、プから緩慢に脱出することが可能である。

電極基板支持面２６と、シールド３９および４１により
規定される平面との間の放射間陽ハ主としてプラズマベ
ルト１ｏ６の厚さを決定する。

このプラズマベルトは露出された基板表面に密に接近し
て維持されるが、磁界線が磁極間の中央領域において外
側へ凸状に曲がるかまたは膨らむことを見ることができ
る。グロー放電領域の内側包絡線および外側包絡線は一
般に磁界線に従うので、プラズマおよび磁界が中間領域
において磁極付近におけるよりも十分に厚いことが、第
１図から明らかである。

プラズマベルトおよび磁界の不均一な厚さが基板の表面
上に不均一な結果を生じさせることが知られている。こ
の理由は、正イオン軌道がプラズマ磁界によって主に決
められ、正イオンの質量が電子の質量よりもずっと大き
いので、正イオンはこの装置で使用される磁界（典型的
には５ｏから１０００ガウス）によって実質的に影響さ
れないことのためによる。磁界はここで正イオンの一部
を電極表面に向けて、そしてよシ重要には、基板表面に
向けて加速されるようにし、それにより電極からの成る
望ましくないスパッタリングおよび基板からのバック・
スパッタリングを生じさせる。

磁界が厚いほど、イオンが加速される通路が長くなる。

このように、正イオンは磁界が最も厚いところで最も大
きなエネルギーをともなって基板に到達する。

本発明の重要な一面は補助的な磁石手段を使用すること
であり、この補助磁石手段は、より平らに、また電極表
面のごく近傍に一層集中されるように磁界を整形する。

第３図を参照するに、この磁界整形は、電極２４の基板
支持面から一定間隔を置きかつこれに面した補助磁石４
８によって行われる。この補助磁石４８は、電極組立て
体の第１および第２磁極部材３５および３６の近傍にそ
れぞれ位置する２つの棒磁石４９および５０を包含する
。各磁石４９および５０は電極体の全幅寸法の間をこれ
に並行（す々わち、図面の面に垂直）に伸びており、そ
して各磁石は一方の側縁部がＮ極、かつ反対の＠１（縁
部がＳ極であるように磁化される。

２つの磁石４９および５０は、電極の第１および第２磁
極に反発する関係で方向法めされる。すなわち、同極が
お互いに面しあい、そして磁気回路が、これら磁石の他
方の磁極との間に軟鉄寸たは他の透磁性材料の棒または
板５１によって作られる。このように、３つの部品の組
立て体が断面Ｕ字形の磁石を構成し、この磁石は、電極
の第１磁極３５に近くかつ同極である第３磁極５２、お
よび電極の第２磁極３６に近くかつ同極である第４磁極
５３を提供する。

第３図から理解できるように、補助磁石４８は磁力線５
４を発生し、この磁力線５４はその磁極間の空隙にかか
り、かつ電極の磁界線３，８に向かって外方向に膨らん
でいる。この結果として、磁界３８の膨らみが平らにさ
れ、磁界は電極表面２６近飾に集中される。したがって
、プラズマ領域の厚さおよびプラズマ鞘の厚さはともに
縮少され、まだより均一にされる。

第４図は補助磁石の代替品を示しておシ、電極構造の他
の構成部品は第３図に示［７たものと同じであシ、同一
の参照符号が付されている。補助磁石５５は磁石と透磁
性材料の位置が置き換えである。したがって、１以上の
棒磁石５６が透磁性の極片５７および５８の間を縦に伸
びている。磁気的な結果は基本的には同じであるが、極
片５７が電極のＳ＄ｉに近いＳ極を形成し、そして極片
５８が電極のＮ％に近いＮ極を形成している。前記と同
様に、磁界線３８の膨らみは平らにされ、そして磁界線
は電極表面のより近くに集中される。

本発明の界整形磁石は、壕だ、先に提案され早めに検削
された角柱電極の使用に適用可能である。

第５図を参照するに、マグネトロン６１は八角柱体６２
を有し、この八角柱体６２は、暗黒部シールド６３およ
び６４で覆われたその各端部に、フランクの設′けられ
た磁極片（図示（〜でいない）を備えている。電極の本
体は環状の補助磁石６５によって同軸的に取シ囲ｉれて
いる。この補助磁石は円筒形のリング磁石６６を含み、
このリング磁石６６け透磁性材料でできた平らな環状極
片６７および６８を有している。極片環体の内周縁部は
したがって補助磁石の磁極となり、そして電極の磁極に
反発する関係に配置される。結果として、電極の磁界線
６９は平らにされ、また補助磁石の磁界線７０によって
集中される。

補助磁石の界整形効果がその磁界強度と電極の磁極に対
してのその磁極の位置とに依存していることは明らかで
ある。補助磁石の各磁極は電極磁石構造の磁極の間隔よ
シもお互いに近づいた間隔に保たれることが可能であり
、それらは電極磁石の磁極と同一の間隔に保たれること
が可能であシ、またはそれらはさらに離れた間隔に保た
れることが可能である。補助磁石構造の磁極端部は界整
形に影響を及ぼすように形作られることが可能である。

例えば、第４図における補助磁石構造の磁極片５７およ
び５８の端部７１および７２け、電極の基板支持面に向
う角度に曲げられている。

加うるに、電極磁石構造は、電極体の面または側端部を
毬えて伸びない磁極片を有することが可能である。第６
図に示すように、基板支持電極体７３は、上述の第３図
の実施例におけるように、少なくとも１つの内部棒磁石
７４を備える。磁極片７５および７６は電極体の各端部
に配置され、また絶縁スペーサ７９および８０上に取り
付けられた相応する暗黒部シールド７７および７８をそ
れぞれ備える。

第６図の実施例において、極片は電極体の基板支持面８
１より上に伸びていないが、代わりに、凹所が設けられ
て暗黒部シールドの上部面が基板支持面と実質的に同じ
高さになることが可能なようになっている。この同一高
さに表面を配置することは、支持表面に置かれる基板用
の自動載置装置の設計を簡単にする。磁極片は上側面か
らと同様に下側面からへこんで示されているが、これは
不可欠なことではない。このように、マグネトロン電極
は、もし要求されれば、同一高さの上部表面と電極体の
側端部および裏面からの極片のフランジ状の広がりとを
有することが可能である。先に述べたマグネトロン電極
の実施例におけるように、磁極片は電極体の露出表面を
増シ囲む磁界３８を発生し、それによυ閉じられた電子
トラップ界を磁極間の本体表面近傍に作る。界整形用の
補助磁石８４は基板支持面８１の上に配置され、そして
各端部に取シ付けられた磁極片８６および８７を有する
棒磁石８５を備える。補助磁石によって発生される磁界
８８は、基板８２の上の界を平らにしまた集中させ、そ
れにより電極の動作中に発生されるプラズマの均一性を
増加させる。

補助磁石の使用に加えて、本発明の平面マグネトロン電
極の基板支持面の上の界は、電極の磁極片の間隔をその
基板支持面の幅寸法上で変えることによって都合よく整
形することが可能である。

第７図および第８図はそのような間隔を変化させる２つ
の例を示している。第７図において、平坦な木彫のマグ
ネトロン電極８９が基板９０をその上側面９１上に支持
する。電極の対向端部にある磁極片９２および９３は非
並行な面９４および９５をそれぞれ有しており、界の強
度が側ｐｉ部９６から１目１１紗部９７に向って増加す
るようになっている。

第７図の非並行磁極片の目的は、電子ドリフトの効果に
よる基板の上のプラズマ厚さの不均一を補償することに
ある。電子ドリフトが電極体の周囲に矢印９８の方向に
生ずるように磁極が配置されると、電子が縁部９７の周
囲を電極の裏側からドリフトするにつれて生ずる遠心力
のために、グラズマが縁部９６上におけるよりも縁部９
７上におけるほうがより厚くなる。縁部９７近房の磁極
片の間の間隔をよシ接近させることにより、強められた
界は電子の外方向へのドリフトを防止する。

第７図の＠線状の非並行表面９４および９５の代わ９に
、第８図のマグネトロン電極９９は曲線状の縁部１０２
および１０３を有する磁極片１００および１０１をそれ
ぞれ有し１．この磁極片１００および１０１は所望の異
形状と強さを発生させて均一プラズマ厚さを基板１０４
の全域の上で達成するようにすることを可能にする。

第３図から第６図のマグネトロン電極および補助磁石は
スパッタリング構造をともなわずに示されているが、こ
れらの構成部品を相互に特有な関係で、物理的および電
気的の双方について、第１図に示されるようなグラズマ
処理システムの真空室の内側まだは外側において、どの
ように取り付けるかは当業者には明白なことである。さ
らに変形がなされることが可能であシ、本発明の精神お
よび範囲から迎脱することなく、ここに述べた特定の実
施例に対して等測的構成要素が代用されることが可能で
あることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマグネトロン電極を包含するプラ
ズマ処理装置の概要図であり、第２図は第１図において
示されるマグネ）ｏン電極の臼祝図であり、第３図は第
１図のマグネトロン電極の横断面を補助的な界形成磁石
手段とともに示す簡単化された正面図であり、第４図は
第１図のマグネトロン電極を代わりの補助的な界形成磁
石手段とともに示す簡単化された正面図であり、第５図
は対称的角柱マグネトロン電極の部分横断面図を環状の
補助的界形成磁石手段とともに示す簡単化された正面図
であシ、第６図はマグネトロン電極の他の実施例の断面
を補助的な界の磁石手段とともに示す簡単化された正面
図であり、第７図はマグネトロン電極の他の実施例の平
面図であυ、第８図はマグネトロン電極の他の代わりの
実施例の平面図である。 １１・・・密閉室、１２・・・殻体、２２・・・基本支
持電極組立て体、２４・・・電極、２７・・・基板、３
４・・・研石、３５．３６・・・磁性部材、３８・・・
磁界線、４８・・・補助磁石、４９，５０．５６・・・
棒磁石、５７゜５８・・・磁極片。 特許出願人 マテリアルズ　リサーチ　コーポレイション特許出願代
理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士西舘和之 弁理士　小　林　隆　夫 弁理士　山　口　昭　之 弁理士西山雅也 図面の浄書（内容に変更なし） 範１　図 ８ 第３図　　　　　　　砒４Ｄ 愼５（コ 第６図 胡７図　　　　　　　第８國 手続補正書　Ｃ方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８年　特許願　第１９６９６８号２、発明の名称 プラズマ処理装置の低気圧室内で使用するマグネトロン
電極 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　マテリアルズ　リサーチ　コーボレイション
４、代理人 （外　４　名） ５、補正命令の日付 昭和５９年１月３１日　Ｃ発送日） ６、補正の対象 図　　　面 ７、　補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし） ８、添付書類の目録 浄書図面　　　　　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラズマ処理装置の低気圧室内で使用する、基板支
   持用のマグネトロン電極であって、該電極は、 電極体であって、相互に直交する長さ、幅、および厚さ
   のディメンジョンを有する直方体形状を実質的に有し、
   該電極体の厚さは該電極体の長さおよび幅よりも実質的
   に小さく、長さおよび幅のディメンジョンは基板支持面
   および裏面を規定し、長さおよび厚さのディメンジョン
   は対向する側面を規定し、幅および厚さのディメンジョ
   ンは該電極体の対向する端面を規定するもの、および、
   ２個の磁性部材であって、該磁性部材の各個は該電極体
   の各々の端面に配置され、該磁性部材の一方は１つの極
   性の第１磁極を構成し、また他方の磁性部材は反対の極
   性の第２磁極を構成し１それにより磁界が、該磁性部材
   の間において、該基板支持面、該裏面および該側面に近
   接して該電極体を包囲する連続状ベルトとなってのびて
   いるもの、を具備する、マグネトロン電極。 ２、各磁性部材が該電極体の該各面および該対向する側
   面から突出して該電極体の各々の端面に連続状の周辺フ
   ランジを形成している、特許請求の範囲第１項に記載の
   電極。 ３、該電極体の該側面の断面が円形の凸形となっている
   、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の電極。 ４、該磁性部材は透磁性材料の極片を具備し、該電極は
   さらに少なくとも１個の磁石を具備し、該磁石は該電極
   体内に配置されかつ該極片の間を縦にのびている、特許
   請求の範囲第１項に記載の電極。 ５、各磁性部材を取り囲む導電性材料の暗黒部シールド
   、および、 該各階黒部シールドを、電気的に絶縁された間隔を置い
   て該各磁性部材に取υ付ける手段１をさらに具備する、
   特許請求の範囲第１項に記載の電極。 ６、　７’ラズマ処理装置の低気圧室内で使用するマグ
   ネトロン電極であって、該マグネトロン電極は、 平らな長方形の処理表面を有する電極体であって、該電
   極体の第１および第２の端面の間で規定される長さと、
   該表面の２つの側面の間で規定される幅とを有するもの
   、 該電極体の第１および第２の端面に配置された第１およ
   び第２の磁性部材？それぞれ包含する磁石手段であって
   、該第１の磁性部材は１つの極性の第１の磁極を構成し
   、また該第２の磁性部材は反対の極性の第２の磁極を構
   成し、それにより磁界が第１および第２の磁極の間を連
   続的に該電極体の回りにのびるもの、および、 該第１および第２の磁極に対して間隔を置いて配置され
   た第３および第４の磁極をそれぞれ有する追加的な磁石
   手段でありて、該処理表面に面し、該第３の磁極は該第
   １の磁極と同じ極性を有し、また該第４の磁極は該第２
   の磁極と同じ極性を有するもの、 を具備する、マグネトロン電極。 ７、　該第３および第４の磁極は該電極体の処理表面に
   面する極を有する磁石をそれぞれに具備し、また該各磁
   石の他方の極に結合している透磁性材料の部材は該第３
   および第４の極を特徴する特許請求の範囲第６項に記載
   の電極。 ８、該第３および第４の磁極は透磁性材料の極片を具備
   し、各極片は該電極体の処理表面に面する表面を有し、
   また該追加的磁石手段は該極片の間を縦にのびている磁
   石をさらに具備する、特許請求の範囲第６項に記載の電
   極・ ９、該処理表面九面する該各極片の表面が該処理表面に
   対して角度をもって傾いている、特許請求の範囲第８項
   に記載の電極。 １０、該電極体は直方体形状を実質的に有し、該形状は
   相互に直角な長さ、幅、および厚さのディメンジョンを
   有し、該電極体の厚さは該電極体の長さおよび幅よりも
   実質的に小さい、特許請求の範囲第６項に記載の電極。 １１、該電極体の端面は非並行である、特許請求の範囲
   第１０項に記載の電極。 １２、各磁性部材は該電極体の幅および厚さのディメン
   ソヨン分越えてのびて該電極体の各々の端面に連続的な
   周辺フランジを形成し、それによって該磁性部材の間に
   広がる磁界が完全に該電極体を取り囲むようにする、特
   許請求の範囲第１０項に記載の電極。 １３、該電極体は正多角形断面の角柱形状を有し、該処
   理表面は該角柱体の面の１つからなり、該追加的磁石手
   段の該第３および第４の極は該角柱電極体に対して同軸
   的に位置された環状の極を特徴する特許請求の範囲第６
   項に記載の電極。 １４゜該角柱電極体の各面はプラズマ処理表面を特徴す
   る特許請求の範囲第１３項に記載の電極。 １５、該追加的磁石手段は円筒形殻体の形状の磁石、お
   よび該磁石の各々の端面に近接しかつ該第３および第４
   の極を構成する２つの平らな環状の極片を特徴する特許
   請求の範囲第１４項に記載の電極。 １６、＠々の平らな環状の極片の内径が該円筒形磁石の
   内径よりも小さい、特許請求の範囲第１５項に記載の電
   極。