JP2832360B2

JP2832360B2 - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JP2832360B2
Application number: JP11806689A
Authority: JP
Inventors: 清田　　哲司
Original assignee: Nihon Shinku Gijutsu KK
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1989-05-10
Filing date: 1989-05-10
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JPH02298268A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は半導体等の製造工程に使用される高周波ス
パッタリング装置等の薄膜形成装置に関するものであ
る。

（従来の技術）従来の薄膜形成装置、例えば高周波スパッタリング装
置は第３図に示され、同図において、真空槽１の底部の
開口にはリング状の絶縁体２を介して筒状のカソード３
が取付けられ、そのカソード３には整合器４、電力計５
及び高周波電源６が直列に接続されている。カソード３
の上端部にはバッキングプレート７を介してターゲット
８が着脱自在に取付けられている。また、真空槽１の底
部にはアースシールド９が、カソード３、バッキングプ
レート７及びターゲット８とそれぞれ隙間をもって取付
けられ、そのアースシールド９の上端部が、ターゲット
８表面とほぼ同じ高さになっている。アノード10はター
ゲット８の上方の真空槽１内に配設され、そのアノード
10には基板11が着脱自在に取付けられている。なお、図
において、12は放電用ガス流量調製弁、13は排気弁、14
は真空排気ポンプ、15は真空槽１と絶縁体２との間に設
けられたゴム製のＯリング、16は絶縁体２とカソード３
との間に設けられたゴム製のＯリング、17はカソード３
とバッキングプレート７との間に設けられたゴム製のＯ
リングである。

上記高周波スパッタリング装置において、放電用ガス
流量調整弁12を通って放電用ガスを真空槽１内に導入し
すると、カソード３とアノード10との間の電界によりそ
の間にプラズマが発生し、そのプラズマ中のイオンがタ
ーゲット８をスパッタリングして、ターゲット８の粒子
が基板11に付着し、基板11の表面に薄膜が形成されるよ
うになる。その場合、カソード３に印加される高周波電
源６は、一般に、13.56MHzの周波数のものが使用されて
いるが、この13.56MHzは最適周波数であるか否かの確認
はなされていない。

（発明が解決しようとする課題）従来の薄膜形成装置、例えば高周波スパッタリング装
置は、最適周波数の確認をすることなく、周波数13.56M
Hzの高周波電源６をカソード３に印加しているが、この
周波数13.56MHzの高周波電源６を使用した場合には、プ
ラズマ中のイオンエネルギが高いため、基板11の表面に
形成される薄膜がイオンによって損傷を受け、半導体素
子の微細化が進行するにつれて、この損傷が好ましくな
くなる等の問題が発生した。

また、半導体素子の微細化にともない、基板11の表面
に形成される薄膜中の不純物を少なくするためには、真
空槽１内の放電ガス中に不純物が含まれなくすることが
必要であるが、各Ｏリング15、16、17はゴム製のものが
用いられていたため、各Ｏリング15、16、17からの脱ガ
スにより、真空槽１内の放電ガス中に不純物が含まれる
ようになり、この不純物の影響を受けて、基板11の表面
に形成される薄膜の膜質が劣化する等の問題が発生し
た。

そこで、まず、基板11の表面に形成される薄膜がイオ
ンによって損傷を受けなくするための対策として、高周
波電源６に印加する高周波の周波数を、例えば27.12MH
z、40.68MHz、100MHz等に高くして、プラズマ中のイオ
ンエネルギを低くすることが有効となる。

しかしながら、従来の上記装置では、アースシールド
９と、カソード３、バッキングプレート７及びターゲッ
ト８との瞬間により、カソード３、バッキングプレート
７及びターゲット８に浮遊容量が生じると共に、高周波
電力の印加されるカソード３、バッキングプレート７及
びターゲット８自身にも浮遊容量が生じるため、これら
におけるインピーダンスが小さくなり、カソード３に印
加する高周波電源６の周波数を高くしても、カソード３
に大きい電流が流れ、ターゲット８がスパッタリングさ
れるに十分な負電位にはならないと共に、浮遊容量によ
る高周波電力の損失が起こる。

そのため、従来の上記装置では、高周波電源６の周波
数を高くすることができない。

そこで、高周波電源６の周波数を高くすることを可能
にするためには、従来の上記装置を改良して、カソー
ド、バッキングプレート及びターゲット自身の体積を小
さくして、これらの浮遊容量を小さくすると共に、アー
スシールドと、カソード、バッキングプレート及びター
ゲットとの対向する面積を小さくして、これらの隙間に
よる浮遊容量も小さくする必要がある。また、絶縁体の
距離を長くして、誘電率の影響を小さくして、浮遊容量
を小さくする必要もある。

次に、真空槽１内の放電ガス中に不純物が含まれない
ようにするためには、ゴム製のＯリングの代りに、脱ガ
スによる、不純物の発生の少ないものにする必要があ
る。

この発明は、上記問題等を考慮して、浮遊容量による
ターゲットの負電位の減少や、高周波電力の損失を防止
することを目的の一つにすると共に、真空槽内の放電ガ
ス中に不純物が含まないようにすることも目的としてい
る。

（課題を解決するための手段）この発明の薄膜形成装置は、真空槽と絶縁された高周
波電力の印加される部分を有し、前記高周波電力の印加
される部分は、カソードと、前記カソードに取り付けら
れたターゲットとを有する薄膜形成装置であって、前記
高周波電力の印加される部分の側面を囲むように、前記
高周波電力の印加される部分の側面と隙間をもって配置
された網状のアースシールドを有することを特徴として
いる。

そして、前記カソードは、柱状の中央部の上端に、周
縁に沿って突起をもった板状の水平部を一体的に形成す
ることで構成され、前記ターゲットは、前記カソード
に、直接又はバッキングプレートを介して着脱自在に取
り付けられるように構成されている。

更に、前記真空槽の開口に金属シールを介して取り付
けられた取付金具に、長さの長い絶縁体のメタライズさ
れた一端を溶着し、前記絶縁体の、同じくメタライズさ
れた他端に前記高周波電力の印加される部分を同じく溶
着し、前記取付金具と前記高周波電力の印加される部分
との距離を離している。

（作用）この発明の薄膜形成装置は、カソードと、これに取り
付けられたターゲットとを有する高周波電力の印加され
る部分の側面が網状のアースシールドと隙間をもって対
向するので、その対向面積が減少し、隙間による浮遊容
量が小さくなる。

また、高周波電力の印加される部分の体積も減少する
ので、体積による浮遊容量も小さくなる。

更に、絶縁体によって、取付金具と高周波電力の印加
される部分との距離が離れているので、誘電率の影響が
減少して、浮遊容量が小さくなる。

更にその上、金属シールを使用したり、あるいは絶縁
体の両端をメタライズして溶着するようにしているの
で、脱ガスによる、これらからの不純物の発生が少なく
なる。

（実施例）以下、この発明の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第１図はこの発明の第１実施例の高周波スパッタリン
グ装置を示しており、同図において、従来の装置を示す
第３図と同一符号はこれと同一につき説明を省略する
が、この発明の第１実施例では、従来の装置と異なっ
て、真空槽１の底部の開口に金属シール21を介して取付
金具に相当するフランジ22が取付けられている。そし
て、そのフランジ22には長さの長い絶縁体23のメタライ
ズされた一端が溶着され、絶縁体23のメタライズされた
他端には高周波電力の印加される部分24が溶着され、絶
縁体23によって、フランジ22と高周波電力の印加される
部分24との距離が離れている。高周波電力の印加される
部分24は、柱状の中央部ａの上端に、周縁に沿って突起
3bをもった板状の水平部3cを一体的に形成したカソード
３と、このカソード３の上に直接着脱自在に取付けたタ
ーゲット８とからできている。真空槽１の底部には、網
状のアースシールド９が高周波電力の印加される部分24
であるカソード３とターゲット８との側面にこれを囲む
ように隙間をもって対向している。

したがって、上記第１実施例では、従来の装置と同様
に、カソード３とアノード10との間の電界によりその間
にプラズマが発生し、そのプラズマ中のイオンがターゲ
ット８をスパッタリングして、ターゲット８の粒子が基
板11に付着し、基板11の表面に薄膜が形成されるように
なるが、高周波電力の印加される部分24の側面と網状の
のアースシールド９との隙間をもって対向する面積が減
少するため、浮遊容量が小さくなる。また、高周波電力
の印加される部分24の体積も従来に比べて減少するの
で、体積による浮遊容量も小さくなる。絶縁体23によっ
て、フランジ22と高周波電力の印加される部分24との距
離が離れているので、誘電率の影響が減少して、浮遊容
量が小さくなる。

このように浮遊容量が小さくなることから、ターゲッ
ト８をスパッタリングするのに十分な負電位にすること
ができると共に、浮遊容量による高周波電力の損失を減
少でき、そのため、高周波電源６の周波数を高くするこ
とが可能となる。

更に、金属シール21を使用したり、あるいは絶縁体23
の両端をメタライズして溶着するようにしているので、
脱ガスによる、これらからの不純物の発生が少なくな
る。

次に、第２図はこの発明の第２実施例を示しており、
同図によれば、カソード３の背部に電磁石25を配設して
いる。

なお、上記各実施例では、カソード３の上に直接着脱
自在にターゲット８を取付けているが、この代りに、バ
ッキングプレートを介して、ターゲットをカソード３の
上に着脱自在に取付けてもよい。更に、上記各実施例で
は、高周波マグネトロンスパッタリング装置であるが、
この代りに、エッチング装置やCVD装置等のプラズマ装
置にも利用できる。

（発明の効果）この発明によれば、浮遊容量が小さくなることから、
高周波電力の印加される部分を十分な負電位にすること
ができると共に、浮遊容量による高周波電力の損失を減
少でき、そのため、高周波電源周波数を高くすることが
可能となる。それゆえ、薄膜に損傷を与えることなく、
半導体素子の微細化を行うことができる。更に、この発
明の実施例によれば、金属シールを使用したり、あるい
は絶縁体の両端をメタライズして溶着するようにしてい
るので、脱ガスによる、これらからの不純物の発生が少
なくなり、そのため、薄膜の膜質が劣化しなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す説明図、第２図は
この発明の第２実施例を示す説明図である。第３図は従
来の高周波スパッタリング装置を示す説明図である。図中、１……真空槽３……カソード７……バッキングプレート８……ターゲット 21……金属シール 22……フランジ（取付金具） 23……絶縁体 24……高周波電力の印加される部分なお図中、同一符号は同一又は相当部分を示している。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】真空槽と絶縁された高周波電力の印加され
る部分を有し、前記高周波電力の印加される部分は、カ
ソードと、前記カソードに取り付けられたターゲットと
を有する薄膜形成装置であって、前記高周波電力の印加される部分の側面を囲むように、
前記高周波電力の印加される部分の側面と隙間をもって
配置された網状のアースシールドを有することを特徴と
する薄膜形成装置。
【請求項２】前記カソードは、柱状の中央部の上端に、
周縁に沿って突起をもった板状の水平部を一体的に形成
することで構成され、前記ターゲットは、前記カソード
に、直接又はバッキングプレートを介して着脱自在に取
り付けられるように構成されたことを特徴とする請求項
１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】前記真空槽の開口に金属シールを介して取
付けられた取付金具に、長さの長い絶縁体のメタライズ
された一端を溶着し、同じくメタライズされた前記絶縁
体の他端に前記高周波電力の印加される部分を同じく溶
着し、前記取付金具と前記高周波電力の印加される部分
との距離を離したことを特徴とする請求項１又は請求項
２のいずれか１項記載の薄膜形成装置。