JPH0814021B2 - スパッタ装置 - Google Patents
スパッタ装置Info
- Publication number
- JPH0814021B2 JPH0814021B2 JP1187849A JP18784989A JPH0814021B2 JP H0814021 B2 JPH0814021 B2 JP H0814021B2 JP 1187849 A JP1187849 A JP 1187849A JP 18784989 A JP18784989 A JP 18784989A JP H0814021 B2 JPH0814021 B2 JP H0814021B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge chamber
- sputtering
- sputtering apparatus
- target
- discharge
- Prior art 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
- 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
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
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- Plasma Technology (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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。
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、１
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。
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。
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面に平行な磁界
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。
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、磁石構成として
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。
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 Ionization Gauge）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。
向に設け、PIG（Penning Ionization Gauge）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、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
永久磁石とを備え、スパッタリング電極に高周波を印加
する手段または放電室に対して負電位を印加する手段を
有するスパッタ装置を提供する。
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、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
永久磁石とを備え、スパッタリング電極に高周波を印加
する手段または放電室に対して負電位を印加する手段を
有する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。
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
のカスプ磁界と、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。
のカスプ磁界と、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。
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。
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。
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11の側
面の曲率に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11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
の上にはターゲット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が絶縁ガイシである。
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11の側
面の曲率に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11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
の上にはターゲット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が絶縁ガイシである。
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21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11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〜
10-2Torr台にする。また、永久磁石15,20によって、放
電室11の側壁と、底面にカスプ磁界23が形成される。カ
スプ磁界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100W
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。
4′は絶縁ガイシ21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11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〜
10-2Torr台にする。また、永久磁石15,20によって、放
電室11の側壁と、底面にカスプ磁界23が形成される。カ
スプ磁界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100W
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の実施を例示しており、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31の上面に
マイクロ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3
1の曲率がつけられた側面の外周には複数個の永久磁石3
9の小片が並べられており、放電室31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。
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31の上面に
マイクロ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3
1の曲率がつけられた側面の外周には複数個の永久磁石3
9の小片が並べられており、放電室31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。
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、10-4〜10-3Torr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3
8,38′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31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（1011〜1012個/cm3）が安定に維持でき
る。この時、ターゲット41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。
ルゴンを導入し、10-4〜10-3Torr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3
8,38′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31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（1011〜1012個/cm3）が安定に維持でき
る。この時、ターゲット41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対の陰極と、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（1011cm-3）プラズマを形成することができる。
プ磁場配置と、２対の陰極と、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（1011cm-3）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、10-4Torr台でも安定にスパッタリングを行うこ
とができる。
により、10-4Torr台でも安定にスパッタリングを行うこ
とができる。
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、14,14′,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、22,47……電源、32……アンテナ、45……マ
イクロ波電源。
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、14,14′,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、22,47……電源、32……アンテナ、45……マ
イクロ波電源。
Claims (3)
- 【請求項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、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とを備え、前
記スパッタリング電極に高周波を印加する手段または放
電室に対して負電位を印加する手段を有するスパッタ装
置。 - 【請求項２】放電室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。 - 【請求項３】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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1187849A JPH0814021B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | スパッタ装置 |
| US07/556,002 US5006218A (en) | 1989-07-20 | 1990-07-16 | Sputtering apparatus |
| KR1019900010984A KR920004847B1 (ko) | 1989-07-20 | 1990-07-19 | 스퍼터 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1187849A JPH0814021B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | スパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0353065A JPH0353065A (ja) | 1991-03-07 |
| JPH0814021B2 true JPH0814021B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=16213295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1187849A Expired - Lifetime JPH0814021B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | スパッタ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5006218A (ja) |
| JP (1) | JPH0814021B2 (ja) |
| KR (1) | KR920004847B1 (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH084708B2 (ja) * | 1989-11-08 | 1996-01-24 | 三井東圧化学株式会社 | 排ガス処理装置 |
| US5316645A (en) * | 1990-08-07 | 1994-05-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Plasma processing apparatus |
| US5135554A (en) * | 1991-05-20 | 1992-08-04 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for continuous sputter coating of fibers |
| FR2689143B1 (fr) * | 1992-03-31 | 1994-05-13 | Commissariat A Energie Atomique | Dispositif de pulverisation cathodique utilisant un plasma engendre par des micro-ondes. |
| US5374343A (en) * | 1992-05-15 | 1994-12-20 | Anelva Corporation | Magnetron cathode assembly |
| US5290416A (en) * | 1992-07-10 | 1994-03-01 | Read-Rite Corporation | Unidirectional field generator |
| US5630916A (en) | 1993-03-02 | 1997-05-20 | Cvc Products, Inc. | Magnetic orienting device for thin film deposition and method of use |
| CH691643A5 (de) * | 1995-10-06 | 2001-08-31 | Unaxis Balzers Ag | Magnetronzerstäubungsquelle und deren Verwendung. |
| US6042707A (en) * | 1998-05-22 | 2000-03-28 | Cvc Products, Inc. | Multiple-coil electromagnet for magnetically orienting thin films |
| US6106682A (en) | 1998-05-22 | 2000-08-22 | Cvc Products, Inc. | Thin-film processing electromagnet for low-skew magnetic orientation |
| DE19860474A1 (de) * | 1998-12-28 | 2000-07-06 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Einrichtung zum Beschichten von Substraten mittels bipolarer Puls-Magnetron-Zerstäubung |
| US6579421B1 (en) | 1999-01-07 | 2003-06-17 | Applied Materials, Inc. | Transverse magnetic field for ionized sputter deposition |
| US10047430B2 (en) | 1999-10-08 | 2018-08-14 | Applied Materials, Inc. | Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering |
| US8696875B2 (en) * | 1999-10-08 | 2014-04-15 | Applied Materials, Inc. | Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering |
| US7504006B2 (en) | 2002-08-01 | 2009-03-17 | Applied Materials, Inc. | Self-ionized and capacitively-coupled plasma for sputtering and resputtering |
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