JPS58171569A - スパッタリング方法 - Google Patents
スパッタリング方法Info
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- JPS58171569A JPS58171569A JP5339682A JP5339682A JPS58171569A JP S58171569 A JPS58171569 A JP S58171569A JP 5339682 A JP5339682 A JP 5339682A JP 5339682 A JP5339682 A JP 5339682A JP S58171569 A JPS58171569 A JP S58171569A
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- electric field
- magnetron sputtering
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Links
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Classifications
-
- 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
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、基板に薄膜を付着するマグネ)。
ンスパツタ装置において、基板表面に二種若しくはそれ
以上の物質を層状に形成させたシニ種以上の物質を任意
の組成から表る合金として付着させることが苛能な装置
に関するものである。
以上の物質を層状に形成させたシニ種以上の物質を任意
の組成から表る合金として付着させることが苛能な装置
に関するものである。
従来のマグネトロンスパッタ装置としては第1図に示さ
れるように一対の陽極1及び陰極2と陰極2の下方に配
置され、電界に対してほぼ垂直に磁界を発生させる磁石
8とを基本的構成要件として、陽極1に基板4を設置し
、陰極2にスパッタする物質5を配置して磁界の作用に
よって陰極から放出される高速二次電子を閉じ込めるよ
うにした装置が知られている。
れるように一対の陽極1及び陰極2と陰極2の下方に配
置され、電界に対してほぼ垂直に磁界を発生させる磁石
8とを基本的構成要件として、陽極1に基板4を設置し
、陰極2にスパッタする物質5を配置して磁界の作用に
よって陰極から放出される高速二次電子を閉じ込めるよ
うにした装置が知られている。
しかし表から斯る従来の装置においては、スパッタによ
シ付着した膜が均一で、基板の温度が上がらず、成膜速
度がはやいといつ九数々の長所を有しているが、基板に
複数の物質の膜を層状に付着させたり、二種以上の物質
を合金として任意の組成比で付着させるには不適当であ
った。またマグネトロンスパッタ装置においては陰極上
に%定のリング状の侵蝕領域が形成されるが、それがい
かなる要因により定まるのか必ずしも明確には認識され
てはいなかつえ為に装置改良が困難にあった。そこで本
発明者は、まず侵蝕領域の形−状の要因を知るために下
記のような実験を行なった。従来のマグネトロンスパッ
タ装置に銅の円板を陰極としてアルゴン簿酸素lO嘔の
混合ガス中において侵蝕領域の形状を定める要因と思わ
れる放電電力、ガス圧力及び磁界分布を様々に変化させ
てスパッタさせた。
シ付着した膜が均一で、基板の温度が上がらず、成膜速
度がはやいといつ九数々の長所を有しているが、基板に
複数の物質の膜を層状に付着させたり、二種以上の物質
を合金として任意の組成比で付着させるには不適当であ
った。またマグネトロンスパッタ装置においては陰極上
に%定のリング状の侵蝕領域が形成されるが、それがい
かなる要因により定まるのか必ずしも明確には認識され
てはいなかつえ為に装置改良が困難にあった。そこで本
発明者は、まず侵蝕領域の形−状の要因を知るために下
記のような実験を行なった。従来のマグネトロンスパッ
タ装置に銅の円板を陰極としてアルゴン簿酸素lO嘔の
混合ガス中において侵蝕領域の形状を定める要因と思わ
れる放電電力、ガス圧力及び磁界分布を様々に変化させ
てスパッタさせた。
すると侵蝕領域は光沢をもった銅色を呈し、侵蝕領域外
は黒化し明瞭なるコントラストをもって肉眼により容易
に識別出来るようKなる。これはスパッタされ九物質が
ガス分子との衝突により後方散乱され、陰極上に酸化鋼
(Cub)を堆積させ黒化するのであるが侵蝕領域にお
いてはその堆積速度よりも侵蝕速度の方がはるかに早い
ため銅色のままで残るためである。この実験の結果侵蝕
領域の形状を定める因子は、放電電力、ガス圧力及び磁
界分布によることが判明した。さらに磁界に関して磁界
強度の絶対値、電界に平行な成分および垂直な成分につ
いて検討したところ電界に平行な磁界成分Hhが侵蝕領
域に大きな影響を与えていることが判明した。例えば放
電電力を50(W)、ガス圧力を1.0刈01(Tor
r)に設定したとき侵蝕領域は電界に平行な磁界成分H
hが40 CG)以下の領域に対応していることが認め
られた。従って放電電力及びガス圧力が一定の場合には
電界に平行な磁界成分Hhを変化させれば侵蝕領域を自
由に変化させることができることを確聞した。そこで、
本発明者は、上記新知見に基づき基板上に複数の膜を層
状に付着させ九に、二種以上の物質を合金として任意の
組成比で付着できるマグネトロンス/(ツタ装置を作成
したのである。
は黒化し明瞭なるコントラストをもって肉眼により容易
に識別出来るようKなる。これはスパッタされ九物質が
ガス分子との衝突により後方散乱され、陰極上に酸化鋼
(Cub)を堆積させ黒化するのであるが侵蝕領域にお
いてはその堆積速度よりも侵蝕速度の方がはるかに早い
ため銅色のままで残るためである。この実験の結果侵蝕
領域の形状を定める因子は、放電電力、ガス圧力及び磁
界分布によることが判明した。さらに磁界に関して磁界
強度の絶対値、電界に平行な成分および垂直な成分につ
いて検討したところ電界に平行な磁界成分Hhが侵蝕領
域に大きな影響を与えていることが判明した。例えば放
電電力を50(W)、ガス圧力を1.0刈01(Tor
r)に設定したとき侵蝕領域は電界に平行な磁界成分H
hが40 CG)以下の領域に対応していることが認め
られた。従って放電電力及びガス圧力が一定の場合には
電界に平行な磁界成分Hhを変化させれば侵蝕領域を自
由に変化させることができることを確聞した。そこで、
本発明者は、上記新知見に基づき基板上に複数の膜を層
状に付着させ九に、二種以上の物質を合金として任意の
組成比で付着できるマグネトロンス/(ツタ装置を作成
したのである。
以下第2図乃至第9図に図示された実施例に従って本発
明の詳細な説明する。図において11及び12は円形上
のペースプレートであり、該プレート11及び12によ
りガレス製の円筒13を密封することによりスパッタ室
14を形成している。
明の詳細な説明する。図において11及び12は円形上
のペースプレートであり、該プレート11及び12によ
りガレス製の円筒13を密封することによりスパッタ室
14を形成している。
このスパッタ室14の上板であるベースプレート11に
は、図示しない電源に接続された陽極すが絶縁体16を
介して固着されている。このベースプレー)11、絶縁
体16及び陽極15の中心部は、穴がくり抜かれており
、その穴に元素成分又は組成比を分析する監視装置17
が嵌め込まれている。そしてこの監視装置17に電流を
制限する制御装置18が接続されている。また底板であ
るペースプレート120周辺部くは、排気孔19及びガ
ス導入孔加が穿孔されそれぞれ排気パイプ21及びガス
導入バイブnが接続されている。また中心部は穴が嵌染
抜かれその穴に断面T字状で図、示しない電源に接続さ
れた陰極乙が絶縁体冴を介して固着され、該陰極乙の下
方には電界と直交する磁界が発生するように永久磁石す
が配置されている。ガラス円筒130周辺には、陰極n
付近に電界と平行に磁界が発生するように制御装置18
から電流の供給を受ける円形コイルがか配置されている
。@27#′i、膜を付着させようとする基板、28F
i膜の材料とまるターゲット、四はシールドプレートで
あり、Eは電界、HVは永久磁石の磁力線、ahtiコ
イルIの磁力線である。
は、図示しない電源に接続された陽極すが絶縁体16を
介して固着されている。このベースプレー)11、絶縁
体16及び陽極15の中心部は、穴がくり抜かれており
、その穴に元素成分又は組成比を分析する監視装置17
が嵌め込まれている。そしてこの監視装置17に電流を
制限する制御装置18が接続されている。また底板であ
るペースプレート120周辺部くは、排気孔19及びガ
ス導入孔加が穿孔されそれぞれ排気パイプ21及びガス
導入バイブnが接続されている。また中心部は穴が嵌染
抜かれその穴に断面T字状で図、示しない電源に接続さ
れた陰極乙が絶縁体冴を介して固着され、該陰極乙の下
方には電界と直交する磁界が発生するように永久磁石す
が配置されている。ガラス円筒130周辺には、陰極n
付近に電界と平行に磁界が発生するように制御装置18
から電流の供給を受ける円形コイルがか配置されている
。@27#′i、膜を付着させようとする基板、28F
i膜の材料とまるターゲット、四はシールドプレートで
あり、Eは電界、HVは永久磁石の磁力線、ahtiコ
イルIの磁力線である。
尚本実施例ではマグネトロンスパッタ装置として平板型
のものを採用しているが、これに限定されるものでなく
第4図に示されるように同軸上に配置した円筒型のもの
でもよい。上記の構成において本発明に係る装置は以下
のように作用する。陽極15の面上に基板27を置き、
陰極乙の面上にターゲラ)2Bを置いた後に排気し、所
定のガス圧となるようにガスを導入する。しかる後電極
15.23間に所定の電力を投入すると永久磁石5及び
コイル加が作る合成磁界の電子に対する作用により電子
は陰極部の中心から所定の距離を隔ててサイクロイド運
動を行う。この電子の運動がターゲット28のイオン化
を促進するのでスパッタされた物質が基板nに付着する
。
のものを採用しているが、これに限定されるものでなく
第4図に示されるように同軸上に配置した円筒型のもの
でもよい。上記の構成において本発明に係る装置は以下
のように作用する。陽極15の面上に基板27を置き、
陰極乙の面上にターゲラ)2Bを置いた後に排気し、所
定のガス圧となるようにガスを導入する。しかる後電極
15.23間に所定の電力を投入すると永久磁石5及び
コイル加が作る合成磁界の電子に対する作用により電子
は陰極部の中心から所定の距離を隔ててサイクロイド運
動を行う。この電子の運動がターゲット28のイオン化
を促進するのでスパッタされた物質が基板nに付着する
。
λ
この場合スパッタによる陰極路上のターゲット28にお
ける侵蝕領域は、電界と平行の磁界HがHclu≧−H
eとなる範囲においてリング状に形成される。そして、
スパッタしている状態及び制御装置18が作動して侵蝕
領域が移動した際のスパッタしている状態は、監視装置
17により元素分析され制御装置18に伝へられ、該制
御装置が電流を調節するので所定の位置でスパッタする
ことができる。
ける侵蝕領域は、電界と平行の磁界HがHclu≧−H
eとなる範囲においてリング状に形成される。そして、
スパッタしている状態及び制御装置18が作動して侵蝕
領域が移動した際のスパッタしている状態は、監視装置
17により元素分析され制御装置18に伝へられ、該制
御装置が電流を調節するので所定の位置でスパッタする
ことができる。
もしコイル謳の磁界を当初H=O,次にH=Hhとなる
ように変化させたときは、第5図にみられるように合成
磁界はHlからルと変化し第6図に見られるように1侵
蝕領域がAからBK移動した状態でスパッタを行うよう
に々る。以上説明したように本発明に係る装置は、コイ
ル電流の変動によりターゲットの侵蝕領域を所定の通り
弯化させることが出来る。尚本発明に使用する監視−置
17としては、四重極質量分析器、イオンゲージ又は原
子吸光分光を用いて検出する装置などがある。また制御
装置18は、監視装置17の分析結果に応じて作動する
ように構成されているが、これだけに限るものではなく
波形電流郷の規定された電流を流すような機能を付加さ
せたものでもよい。
ように変化させたときは、第5図にみられるように合成
磁界はHlからルと変化し第6図に見られるように1侵
蝕領域がAからBK移動した状態でスパッタを行うよう
に々る。以上説明したように本発明に係る装置は、コイ
ル電流の変動によりターゲットの侵蝕領域を所定の通り
弯化させることが出来る。尚本発明に使用する監視−置
17としては、四重極質量分析器、イオンゲージ又は原
子吸光分光を用いて検出する装置などがある。また制御
装置18は、監視装置17の分析結果に応じて作動する
ように構成されているが、これだけに限るものではなく
波形電流郷の規定された電流を流すような機能を付加さ
せたものでもよい。
従って本発明に係る装置は、例えば−7図に示すように
円板にA、Bの物質を別々に同心円上に配置し友ターゲ
ットを陰極に設置した場合には、コイル電流を調節して
最初に物質BIIIK侵蝕領域が来て、次に物質A側に
侵蝕領域が来るようにした場合には、それぞれ別個にス
パッタされる為基板27には、物質B1物質Aの二層よ
りなる膜が形成出来る。また第7図に示すターゲットの
両物質の境界付近に侵蝕領域が来るように制御装置を介
してコイル電流を調節した場合には基板n上には、物質
A、Bよりなる合金ないしは化合物の膜を!成出来る。
円板にA、Bの物質を別々に同心円上に配置し友ターゲ
ットを陰極に設置した場合には、コイル電流を調節して
最初に物質BIIIK侵蝕領域が来て、次に物質A側に
侵蝕領域が来るようにした場合には、それぞれ別個にス
パッタされる為基板27には、物質B1物質Aの二層よ
りなる膜が形成出来る。また第7図に示すターゲットの
両物質の境界付近に侵蝕領域が来るように制御装置を介
してコイル電流を調節した場合には基板n上には、物質
A、Bよりなる合金ないしは化合物の膜を!成出来る。
さらに第8図のように物質A、B、Cをターゲットとし
て配置し九場合において侵蝕領域を最初が物質A側、次
に物質B、C側となるように制御装置を介してコイル電
流を調節した場合には、A−(BC)を単位とする多層
膜を形成することができる。
て配置し九場合において侵蝕領域を最初が物質A側、次
に物質B、C側となるように制御装置を介してコイル電
流を調節した場合には、A−(BC)を単位とする多層
膜を形成することができる。
次に具体例としてAを鉛(Pb) 、Bをジルコニウム
(Zr) 、Cをチタン(Ti)として選択し良場合に
説明する。まず物質Pb 、Zr lTi ’)!’A
t 90s。
(Zr) 、Cをチタン(Ti)として選択し良場合に
説明する。まず物質Pb 、Zr lTi ’)!’A
t 90s。
ot1o鳴雰囲気中のそれぞれ同一条件のもとでスパッ
タした場合に基板に堆積する割合は、実験によると15
,4:1,28:1,0であっi。そ?ニーテア、rと
’fi(D 面積比ヲ47J:52,7 K設定すると
共KPbll ’とTi 、7.r側でスパッタす
る時間を1:18.6に設定し第9図のような波形電流
を流すと基板表面には、PbO−(Zro、B4 ・T
i 0044)Oxを単位とする層の重なりができる。
タした場合に基板に堆積する割合は、実験によると15
,4:1,28:1,0であっi。そ?ニーテア、rと
’fi(D 面積比ヲ47J:52,7 K設定すると
共KPbll ’とTi 、7.r側でスパッタす
る時間を1:18.6に設定し第9図のような波形電流
を流すと基板表面には、PbO−(Zro、B4 ・T
i 0044)Oxを単位とする層の重なりができる。
この場合にそれぞれの層が単原子層になるようにしてス
パッタ繰り返せば、Pb(zro、54・Tio、44
)o3なる組成で表わサレルシルコン酸チタン酸鉛化e
ad zirconate titanate)の結晶
を(001)方向に成長させることができる。
パッタ繰り返せば、Pb(zro、54・Tio、44
)o3なる組成で表わサレルシルコン酸チタン酸鉛化e
ad zirconate titanate)の結晶
を(001)方向に成長させることができる。
以上のように本発−明に係る装置は、従来のものに比較
して構造を複雑圧しなくとも、侵蝕領域を電気的Kかつ
所定の位置に移動させることが出来るため従来のものに
比較して、基板に対して複数の層からなる膜を付着させ
ることが出来るとか、任意の組成からなる合金の膜を付
着させることが出来るといった様々な用途を有するので
その利用価値は極めて高く、かつ監視装置で元素分析を
行い制御装置にスパッタの状態を伝えるよう圧している
ため精度の高いものを得ることができるのである。
して構造を複雑圧しなくとも、侵蝕領域を電気的Kかつ
所定の位置に移動させることが出来るため従来のものに
比較して、基板に対して複数の層からなる膜を付着させ
ることが出来るとか、任意の組成からなる合金の膜を付
着させることが出来るといった様々な用途を有するので
その利用価値は極めて高く、かつ監視装置で元素分析を
行い制御装置にスパッタの状態を伝えるよう圧している
ため精度の高いものを得ることができるのである。
第1図は、従来のマグネトロンスパッタ装置を表わす概
略図、第2図は本発明に係る装置の一実施例を表わす端
面図、第8図本発明に係る装置の陰極部の磁界の状態を
表わす状態図、第4図は本発明に係る装置の円筒型の実
施例をあられす一部断面図、第5図は磁界の変化と侵蝕
領域との関係を表わすグラフ、第6図はターグットの侵
蝕領域の状態を示す一部平面図1、第7図並びに第8図
は、ターゲットの実施例を示す平面図、第9図は、コイ
ルに流す液形電流の一態様を示す波形図である。 l・・・陽極 2へ・・陰極8・・・磁石
4・・・基板11 、12・・・ペース
プレート13・・・円筒14・・・スパッタ室 1
5・・・陽極16・・・絶縁体 17・・・監
視装置18・・・制御装置 19・・・排気孔加
・・・ガス導入孔 カ・・・排気パイプη・・・ガ
ス導入バイブ ス・・・陰極ス・・・絶縁体
δ・・・永久磁石加・・・円形コイル n・・
・基板特許出願人 土 屋 英 俊 特許出願人 深 簾 龍 夫 代理人弁理士 稲 木 次 之
略図、第2図は本発明に係る装置の一実施例を表わす端
面図、第8図本発明に係る装置の陰極部の磁界の状態を
表わす状態図、第4図は本発明に係る装置の円筒型の実
施例をあられす一部断面図、第5図は磁界の変化と侵蝕
領域との関係を表わすグラフ、第6図はターグットの侵
蝕領域の状態を示す一部平面図1、第7図並びに第8図
は、ターゲットの実施例を示す平面図、第9図は、コイ
ルに流す液形電流の一態様を示す波形図である。 l・・・陽極 2へ・・陰極8・・・磁石
4・・・基板11 、12・・・ペース
プレート13・・・円筒14・・・スパッタ室 1
5・・・陽極16・・・絶縁体 17・・・監
視装置18・・・制御装置 19・・・排気孔加
・・・ガス導入孔 カ・・・排気パイプη・・・ガ
ス導入バイブ ス・・・陰極ス・・・絶縁体
δ・・・永久磁石加・・・円形コイル n・・
・基板特許出願人 土 屋 英 俊 特許出願人 深 簾 龍 夫 代理人弁理士 稲 木 次 之
Claims (4)
- (1) 一対の陽極及び陰極と、この間の電界と直交
する磁界を発生させる磁石とを基本構成とするマグネト
ロンスパッタ装置において、前記陰極近傍に制御装置に
よシミ界とほぼ平行な成分の磁界を変化させる磁石を有
することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。 - (2)電界とほぼ平行な成分の磁界を発生させる磁石示
コイル磁石から表シ、該コイル磁石に制御装置から規定
された電流が流れるよう構成されていることを特徴とす
る特許請求の範、囲1111項記載のマグネトロンスパ
ッタ装置。 - (3)一対の陽極及び陰極とこの間の電界と直交する磁
界を発生させる磁石とを基本構成とするマグネトロンス
パッタ装置において、前記装置がスパッタする元素を分
析する監視装置及び陰極近傍に電界とほぼ平行にかつ、
前記監視装置からの信号に従がい作動する制御装置によ
勤磁界を変化させる磁石を有することを特徴とするマグ
ネトロンスパッタ装置。 - (4)電界と#1は平行に磁界を変化させる磁石がコイ
ル磁石からな)、該コイル磁石に制御装置から規定され
要電流が流れるように構成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第8項記載のマグネトロンスパッタ装置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5339682A JPS58171569A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | スパッタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5339682A JPS58171569A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | スパッタリング方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58171569A true JPS58171569A (ja) | 1983-10-08 |
JPS6154112B2 JPS6154112B2 (ja) | 1986-11-20 |
Family
ID=12941659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5339682A Granted JPS58171569A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | スパッタリング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58171569A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58199860A (ja) * | 1982-05-17 | 1983-11-21 | Hitachi Ltd | 成膜方法 |
US5744011A (en) * | 1993-03-18 | 1998-04-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sputtering apparatus and sputtering method |
JP2007019109A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Fujitsu Ltd | 成膜方法及び半導体装置の製造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS4926184A (ja) * | 1971-09-07 | 1974-03-08 | ||
JPS5432638A (en) * | 1977-08-17 | 1979-03-10 | Asahi Denka Kogyo Kk | Cosmetic base composition |
JPS54137642A (en) * | 1978-04-12 | 1979-10-25 | Battelle Memorial Institute | Electrode for reversible fuel cell* and method of and apparatus for producing same |
JPS5816068A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-01-29 | Hitachi Ltd | プレ−ナマグネトロン方式のスパッタリング方法 |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP5339682A patent/JPS58171569A/ja active Granted
Patent Citations (4)
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JPH029108B2 (ja) * | 1982-05-17 | 1990-02-28 | Hitachi Ltd | |
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JP2007019109A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Fujitsu Ltd | 成膜方法及び半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6154112B2 (ja) | 1986-11-20 |
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