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JPH0353065A - スパッタ装置 - Google Patents

スパッタ装置

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Publication number
JPH0353065A
JPH0353065A JP1187849A JP18784989A JPH0353065A JP H0353065 A JPH0353065 A JP H0353065A JP 1187849 A JP1187849 A JP 1187849A JP 18784989 A JP18784989 A JP 18784989A JP H0353065 A JPH0353065 A JP H0353065A
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JP
Japan
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discharge chamber
sputtering
target
permanent magnets
discharge
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JP1187849A
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Zenichi Yoshida
善一 吉田
Kunio Tanaka
田中　邦生
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/351—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using a magnetic field in close vicinity to the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields

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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 本発明は半導体プロセス技術，表面処理技術等の膜付け
を行うスパッタ装置に関するものである。
従来の技術 以下に従来の高速スパッタ装置について説明する。
第４図は従来の高速スパッタ装置の構成図であり、■は
真空槽、２は真空槽１内に設けられたターゲット、３は
ターゲット２と平行な磁界、４は磁界４を発生させる永
久磁石、５はターゲット２と対向配置された基板、６は
磁界３と直交する電界、７は電界６を発生させる電源、
８はプラズマを発生させるための導入ガス、９は基板５
に固定された試料、１０は永久磁石４の磁気回路を構成
する継鉄である。
以上のように構成された高速スパッタ装置について、以
下その動作を説明する。
ターゲット２表面近傍にターゲット２面と平行な磁界３
を永久磁石４により得る。ターゲット２と基板５の間に
電源７によって、磁界３と直交する電界６が得られる。
この直交する磁界３と電界６とによって、空間電荷で放
電領域にある電子を捕え込んで導入ガス８からマグネト
ロン放電をさせる。永久磁石４でターゲット２近傍での
プラズマ密度を増すことによって、スパッタ効果を高め
高速で膜付けが行える。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の従来の構成では、磁石構戒としても
れ磁界を使用する不自然な磁気ギャップの利用をしてい
たので、磁界３は弱く不均一であった。そのため膜堆積
速度は満足すべきものではなく、ターゲット２の一部分
だけが極端に消耗し膜堆積の均一性も充分ではなかった
。
そこで本発明は、上記問題点に鑑み２組の陰極を四方向
に設け、ＰＩＧ（Ｐｅｎｎｉｎｇ　　Ｉｏｎｉｚａｔｉ
ｏｎＧａｕｇｅ）放電用の磁界を、陰極の間の内側へ凸
の曲率がある側面に並べた永久磁石により曲率にそって
印加することによって、スパッタ用のプラズマを大面積
に均一に生成することができるスパッタ装置の提供を目
的とする。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明は、側面の四方から
中心に突き出た曲率を持つ放電室と、放電室に取り付け
られたガス導入口及び真空排気口と、放電室の側面の曲
率の交わる所の四方に設置されて放電室に対して負の電
位が印加された円柱陰極と、放電室の曲率が付けられた
側面の外周に隣り合う磁極が逆になるように並べられた
複数個の永久磁石と、放電室の平行対応面の内側に配置
されたスパッタリング電極と、スパッタリング電極と対
向して配置された討料台とを備えたスパッタ装置を提供
する。
また、本発明は、前記放電室内にマイクロ波を放射する
マイクロ波放射手段を付加したスパッタ装置をも提供す
る。
作　　　用 本発明のスパッタ装置によれば、永久磁石による側壁の
カスブ磁界と、円柱陰極と側壁で形成される電場との作
用により、広い空間にＰＩＧ放電が形成され、電子の閉
じ込めが可能になり、大面積に高密度のプラズマが形成
される。
この結果、従来のように、ターゲットの一部分に高密度
プラズマが集中することなく、ターゲット全面に高密度
プラズマを照射することができる。
また、ＰＩＧ放電とマイクロ波放電を組み合わせること
により、電極表面の状態に関係なく放電を安定に維持す
ることができる。
実　　施　　例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。
第１図と第２図に示す第１実施例において、１１は四方
に中心に突き出た曲率を持つ放電室で、ガス導入口１２
と真空排気口１３とを有している。
１４．１４’は放電室ｌ１の側面の一曲率の交わる所の
四方に設置された２組の円柱陰極である。放電室ｌ１の
曲率がつけられた側面の外周には複数個の永久磁石１５
の小片が並べられており、放電室１１の内壁に向かって
、となりの小片の磁極が逆になるように配置されている
。また、放電室１１の平行対向面の内側にはスパッタリ
ング電極１６があり、スパッタリング電極１６の上には
夕一ゲット１７があり、それと対向して討料１８が置い
てある。ターゲット１７には高周波電源１９により高周
波が印加できる。討料１８の下には、放電室１１の底面
の外側に並べた複数個の永久磁石２０によって磁場が印
加できる。永久磁石２０は隣り合う磁極同志が逆になる
ように配置されている。２１は絶縁ガイシである。
このうよな構造において、それぞれの円柱陰極１４．１
４″は絶縁ガイシ２■によって放電室１１とは電気的に
絶縁されており、電源２２により例えば−２００Ｖの電
圧を円柱陰極１４，１４゜に印加する。このとき放電室
１■をアース電位にし、ガス導入口から例えばアルゴン
を導入し、１０−３〜１０　Ｔｏｒｒ台にする。また、
永久磁石１５．２０によって、放電室１１の側壁と、底
面にカスブ磁界２３が形成される。カスブ磁界２３と電
界２４により、電離電子を放電室１１に閉じ込めること
ができ、電子が壁面に拡散することなく粒子との衝突に
より、エネルギーを使い尽すまでプラズマ生成に利用で
きる。このとき、ターゲット１７に例えばＩＯＯＷの高
周波を印加すると、プラズマ中のイオンによるスパッタ
リングにより、試料１８上にターゲット１７材料の膜が
形成される。
次に本発明の台２の実施例について説明する。
第３図は第２の実施例を示しており、この実施例は、放
電室３１にマイクロ波放射用のアンテナ３２が配設され
ている点が第１の実施例と大きく異なる所である。放電
室３１は四方に中心に突き出た曲率を持つ形状で、ガス
導入口３３と真空排気口３４とを有しており、放電室３
１の上面にマイク口波導入用のコネクター３５が取り付
けてあり、コネクター３５は中央に絶縁物３６で指示さ
れた同軸線３７があり、同軸線３７は放電室３１内のリ
ング状のアンテナ３２に接続されてある。
また、放電室３１の側面の曲率の交わる所の四方には円
柱陰極３８．３８’が設置されており、放電室３１の曲
率がつけられた側面の外周には複数個の永久磁石３９の
小片が並べられており、放電室３ｌの内壁に向かって、
となりの小片の磁極が逆になるように配置されている。
また、放電室３１内にはスパッタリング電極４０があり
、スパッタリング電極４０の上にはターゲット４１があ
り、それと対向して試料４２が置いてある。ターゲット
４１には高周波電源４３により高周波が印加できる。
試料４２の下には、放電室３１の外側に並べた複数個の
永久磁石４４によって磁場が印加できる。永久磁石４４
はとなりの磁極同志が逆になるように配置されている。
４５はマイクロ波電源である。
このような構造において、ガス導入口３３から例えばア
ルゴンを導入し、１０　〜１０　　Ｔｏｒｒ台にする。
この時、アンテナ３２にマイクロ波電源４５により例え
ば１００Ｗのマイクロ波を放電室３１に放射すると放電
が開始する。次に、絶縁ガイシ４６で放電室３１と電気
的に絶縁された円柱陰極３８．３８’に、電源４７によ
り例えば−２００Ｖの電圧を印加する。このとき放電室
３１をアース電位にすると、電界と磁界の作用でプラズ
マを放電室３ｌの内部に閉じ込めることができ、マイク
ロ波の影響により、低ガス圧力でも高密度のプラズマ（
　１　０”〜１０１２個／ｃ＋＋ｆ）が安定に維持でき
る。この時、ターゲット４Ｉに例えば１００Ｗの高周波
を印加すると、プラズマ中のイオンによりスパッタリン
グが起こり、試料４２上にターゲット試料の膜が形成さ
れる。
発明の効果 本発明のスパッタ装置によれば、永久磁石によるカスプ
磁場配置と、２対の陰桶と、曲率陽極との組み合わせで
、ＰＩＧ放電を得ることにより、ターゲット全面に高密
度（１０ｃｍ）プラズマを形成することができる。
また、ＰＩＧ放電とマイクロ波放電を組み合わせること
により、１０’Ｔｏｒｒ台でも安定にスパッタリングを
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例のスパッタ装置の縦断正
面図，第２図はスパッタ装置の横断正面図、第３図は本
発明の第２の実施例のスパッタ装置の縦断正面図、第４
図は従来のスパッタ装置の縦断正面図である。 １１．３１・・・・・・放電室、１２．３３・・・・・
・ガス導入口、１３．３４・・・・・・真空排気口、１
４．１４’３８．３８’・・・・・・円柱陰極．１５．
３９・・・・・・永久磁石、１６．４０・・・・・・ス
パッタリング電極、１７，４１・・・・・・ターゲット
、１８．４２・・・・・・試料、１９．４３・・・・・
・高周波電源、２０．４４・・・・・・磁石、２２，４
７・・・・・・電源、３２・・・・・・アンテナ、４５
・・・・・・マイクロ波電源。 Ｉｆ−一一敏貧！ ｔｚ−−一力゛ス幕へ”口 ｆ３・一臭主ａｒ五℃ 叫−Ｆ７柱賭揮 ＋ｆ−−−スハＺノダリシゲ鷹ど謳ｋ ＋ｑ　−−−Ｉｙ周：Ｊ更源 ２０−−一永久石為石 ！ｒ−Ｊｅｌｌ！εカ”イジ ｚ２−−−／ｌじ張 Ｉ１一　汐電１ １４．　７４’−一一円柱演掻 ２２−４−源 ２３−・一櫨界 ３ｆ一　　放ｔ室 ３２−一一ア）テグ ３３−−−Ｆズ専入０ ３手−−一其空ｎｐ気口 ３テー−−コネクター ３Ｇ−−一夕わ嫌仲 笠４・一カｄ石立石 ４０−・−スハτデタリニデ＊ｇｉｔ ４ｆ−−一タ・ゲット ４１′−−一書式来十 ４３−一一高用，！’＆ジ喪 第 ４ 図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）側面の四方から中心に突き出た曲率を持つ放電室
    と、放電室に取り付けられたガス導入口及び真空排気口
    と、放電室の側面の曲率の交わる所の四方に設置されて
    放電室に対して負の電位が印加された円柱陰極と、放電
    室の曲率が付けられた側面の外周に隣り合う磁極が逆に
    なるように並べられた複数個の永久磁石と、放電室の平
    行対向面の内側に配置されたスパッタリング電極と、ス
    パッタリング電極と対向して配置された試料台とを備え
    たスパッタ装置。
  2. （２）放電室の外側の試料台の下方に、隣り合う磁極が
    逆になるように並べられた複数個の永久磁石を有する請
    求項１記載のスパッタ装置。
  3. （３）スパッタリング電極に高周波を印加する手段を有
    する請求項１記載のスパッタ装置。
  4. （４）スパッタリング電極に放電室に対して負電位を印
    加する手段を有する請求項１記載のスパッタ装置。
  5. （５）放電室内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射
    手段を有する請求項１記載のスパッタ装置。
  6. （６）マイクロ波放射手段が、放電室内に突出したアン
    テナである請求項５記載のスパッタ装置。
JP1187849A 1989-07-20 1989-07-20 スパッタ装置 Expired - Lifetime JPH0814021B2 (ja)

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