JP2845910B2 - スパッタリング成膜装置 - Google Patents
スパッタリング成膜装置Info
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- JP2845910B2 JP2845910B2 JP31195588A JP31195588A JP2845910B2 JP 2845910 B2 JP2845910 B2 JP 2845910B2 JP 31195588 A JP31195588 A JP 31195588A JP 31195588 A JP31195588 A JP 31195588A JP 2845910 B2 JP2845910 B2 JP 2845910B2
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- discharge
- sputtering
- electrodes
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絶縁物や金属のターゲットをスパッタリング
し、透明導電膜（SnO2）やYSZ（安定化ジルコニア）薄
膜などの均一な薄膜を形成するスパッタリング成膜装置
に関する。
し、透明導電膜（SnO2）やYSZ（安定化ジルコニア）薄
膜などの均一な薄膜を形成するスパッタリング成膜装置
に関する。
第２図には従来より用いられるDC直流スパッタリング
装置を示す。陽極02と陰極05との間に数KVのDC（直流）
電圧を印加すると、電極間にグロー放電が発生し、アル
ゴンプラズマが形成される。このプラズマ中のAr+が陰
極近傍のシース領域で加速されターゲット表面へ入射
し、表面の原子はスパッタ放出される。スパッタ放出さ
れた粒子は陽極02上にある基板03上に堆積され、ターゲ
ットと同成分の薄膜が形成される。このDC2極スパッタ
装置は動作がグロー放電特性により決まるので、イオン
加速電圧、プラズマ密度などが独立に制御できない。ま
た、放電に必要な電子の供給源が陰極05であるため金属
ターゲットのスパッタしかできない。
装置を示す。陽極02と陰極05との間に数KVのDC（直流）
電圧を印加すると、電極間にグロー放電が発生し、アル
ゴンプラズマが形成される。このプラズマ中のAr+が陰
極近傍のシース領域で加速されターゲット表面へ入射
し、表面の原子はスパッタ放出される。スパッタ放出さ
れた粒子は陽極02上にある基板03上に堆積され、ターゲ
ットと同成分の薄膜が形成される。このDC2極スパッタ
装置は動作がグロー放電特性により決まるので、イオン
加速電圧、プラズマ密度などが独立に制御できない。ま
た、放電に必要な電子の供給源が陰極05であるため金属
ターゲットのスパッタしかできない。
上記と同一の方法で、DC電源の代りにRF（高周波）電
源を用いても同一のスパッタリングが可能である。RF放
電を用いた場合でもDC同様、動作がグロー放電特性によ
り決まるので、イオン加速電圧、プラズマ密度などを独
立に制御できない。しかし、RF放電は、空間に存在する
電子が放電の供給源となるので、絶縁物のスパッタリン
グが可能である。
源を用いても同一のスパッタリングが可能である。RF放
電を用いた場合でもDC同様、動作がグロー放電特性によ
り決まるので、イオン加速電圧、プラズマ密度などを独
立に制御できない。しかし、RF放電は、空間に存在する
電子が放電の供給源となるので、絶縁物のスパッタリン
グが可能である。
RFスパッタリングにより絶縁物のスパッタは可能であ
るが、RF電源は他の計測器に悪影響をおよぼし、マッチ
ングボックスを必要とするなど給電方法についてもめん
どうなことが多くしかも高価である。DCスパッタリング
は装置が簡単であるが、絶縁物のスパッタができない。
また相方共に膜の均一性、大面積化という面について
は、イオン入射角等の制御ができないので、望みがな
い。
るが、RF電源は他の計測器に悪影響をおよぼし、マッチ
ングボックスを必要とするなど給電方法についてもめん
どうなことが多くしかも高価である。DCスパッタリング
は装置が簡単であるが、絶縁物のスパッタができない。
また相方共に膜の均一性、大面積化という面について
は、イオン入射角等の制御ができないので、望みがな
い。
本発明の課題は、第１図に示すように、放電用電源と
してAC（交流）電源を用い、RF電源を使用せずに絶縁物
のスパッタリングが可能で、また、DC電圧を変化させる
ことでイオン入射角を変化でき、大面積かつ均一化が可
能なスパッタリング成膜装置を提供することである。
してAC（交流）電源を用い、RF電源を使用せずに絶縁物
のスパッタリングが可能で、また、DC電圧を変化させる
ことでイオン入射角を変化でき、大面積かつ均一化が可
能なスパッタリング成膜装置を提供することである。
本発明は、AC放電によりプラズマを発生する一対の第
１の平板電極と、この第１の平板電極で発生したプラズ
マを電極間に閉じ込める磁界用コイルと、前記第１の平
板電極および前記磁界用コイルで発生したプラズマ中に
存在するイオンを加速するための表面にターゲット材を
持つ第２の平板電極と、この第２の平板電極に変調DC電
圧を加えるための電源装置とを具備してなることを特徴
とするスパッタリング成膜装置である。
１の平板電極と、この第１の平板電極で発生したプラズ
マを電極間に閉じ込める磁界用コイルと、前記第１の平
板電極および前記磁界用コイルで発生したプラズマ中に
存在するイオンを加速するための表面にターゲット材を
持つ第２の平板電極と、この第２の平板電極に変調DC電
圧を加えるための電源装置とを具備してなることを特徴
とするスパッタリング成膜装置である。
第１図は、本発明の一実施例を示す図である。第１図
において、放電用電極14により、Arガス導入口19より注
入されたArのAC放電プラズマを発生する。このプラズマ
は磁界用コイル12によって発生される磁力線により電極
14間に閉じ込められる。ターゲット材15とターゲット入
射イオン加速用電極16は一体になっており、電極14によ
り発生したプラズマ中のイオンが電極16に印加された数
KVの電圧によりターゲットに入射される。その際電界は
電極14のどちらかの負極とターゲット材15の間にあり、
ターゲット材15の電圧によって電界は変化する。よって
イオン入射角が変化し、スパッタ放出方向の任意性が増
す。その結果、基板13上には均一な膜が形成される。こ
の場合、放電用電極14より供給される電子により放電が
継続され、DCスパッタのようにターゲットはプラズマ発
生には直接関与しない。そして、ACパワーによってプラ
ズマ密度をコントロールできる。ターゲット材15と電極
16は、上記プラズマ中に存在するAr+イオンを加速し、
ターゲット表面に入射させる。ここで陰極16に印加する
電圧をファンクションジェネレータ18を用いて変調させ
る。第３図にはその簡単な説明を示す。放電用電極14に
よって発生する電界をE1、加速用陰極16によって発生す
る電界をE2とすると、 として表されイオンは の正方向に加速される。このとき、θ＝tan-1（E1/E2）
となり入射角はE1とE2の比に依存している。よってAC電
源11に正弦波電圧を用い、DC電圧源17に変調を加えれ
ば、θが変動し、イオン入射角が変動し、スパッタ放出
粒子の放出する方向に偏りがなくなり均一な薄膜が形成
される。
において、放電用電極14により、Arガス導入口19より注
入されたArのAC放電プラズマを発生する。このプラズマ
は磁界用コイル12によって発生される磁力線により電極
14間に閉じ込められる。ターゲット材15とターゲット入
射イオン加速用電極16は一体になっており、電極14によ
り発生したプラズマ中のイオンが電極16に印加された数
KVの電圧によりターゲットに入射される。その際電界は
電極14のどちらかの負極とターゲット材15の間にあり、
ターゲット材15の電圧によって電界は変化する。よって
イオン入射角が変化し、スパッタ放出方向の任意性が増
す。その結果、基板13上には均一な膜が形成される。こ
の場合、放電用電極14より供給される電子により放電が
継続され、DCスパッタのようにターゲットはプラズマ発
生には直接関与しない。そして、ACパワーによってプラ
ズマ密度をコントロールできる。ターゲット材15と電極
16は、上記プラズマ中に存在するAr+イオンを加速し、
ターゲット表面に入射させる。ここで陰極16に印加する
電圧をファンクションジェネレータ18を用いて変調させ
る。第３図にはその簡単な説明を示す。放電用電極14に
よって発生する電界をE1、加速用陰極16によって発生す
る電界をE2とすると、 として表されイオンは の正方向に加速される。このとき、θ＝tan-1（E1/E2）
となり入射角はE1とE2の比に依存している。よってAC電
源11に正弦波電圧を用い、DC電圧源17に変調を加えれ
ば、θが変動し、イオン入射角が変動し、スパッタ放出
粒子の放出する方向に偏りがなくなり均一な薄膜が形成
される。
第１図は平板形基板用の本発明によるスパッタリング
成膜装置の一実施例を示す図である。
成膜装置の一実施例を示す図である。
第１図において、放電用電極14間に発生するプラズマ
を磁界用コイル12で電極間に閉じ込め、電極14に対して
垂直に置かれたターゲット入射イオン加速用電極16によ
り上記プラズマ中に存在するイオンを電極16の表面にあ
るターゲット材15の表面へ入射させ表面をスパッタリン
グする。そのとき放出されるスパッタ粒子はターゲット
材15と平行に置かれた基板13上に堆積し薄膜が形成され
る。また、スパッタ粒子と同時に放出されるβ電子は磁
界用コイル12による磁界の影響で電極14間のプラズマ中
に閉じ込められる。さらに基板13はプラズマの外部にあ
るのでプラズマによる膜の損傷は防止される。
を磁界用コイル12で電極間に閉じ込め、電極14に対して
垂直に置かれたターゲット入射イオン加速用電極16によ
り上記プラズマ中に存在するイオンを電極16の表面にあ
るターゲット材15の表面へ入射させ表面をスパッタリン
グする。そのとき放出されるスパッタ粒子はターゲット
材15と平行に置かれた基板13上に堆積し薄膜が形成され
る。また、スパッタ粒子と同時に放出されるβ電子は磁
界用コイル12による磁界の影響で電極14間のプラズマ中
に閉じ込められる。さらに基板13はプラズマの外部にあ
るのでプラズマによる膜の損傷は防止される。
第４図は円筒形基板用の本発明によるスパッタリング
成膜装置の他の実施例を示す図である。原理的には第１
図と同じである。放電用ドーナツ型電極14′はドーナツ
型のものを用い、ドーナツ中心部に円筒型基板13′が位
置している。電極14′と磁界用コイル12の作用により電
極14′間には梢状のプラズマを発生させ基板13′への悪
影響を防ぐことができる。そして上記プラズマ中に存在
するイオンを円筒型入射イオン加速用電極16′により加
速し、電極16′の内側にある円筒型ターゲット材15′を
スパッタリングする。これによりスパッタ放出された粒
子は円筒型基板13′上に堆積し、薄膜を形成する。
成膜装置の他の実施例を示す図である。原理的には第１
図と同じである。放電用ドーナツ型電極14′はドーナツ
型のものを用い、ドーナツ中心部に円筒型基板13′が位
置している。電極14′と磁界用コイル12の作用により電
極14′間には梢状のプラズマを発生させ基板13′への悪
影響を防ぐことができる。そして上記プラズマ中に存在
するイオンを円筒型入射イオン加速用電極16′により加
速し、電極16′の内側にある円筒型ターゲット材15′を
スパッタリングする。これによりスパッタ放出された粒
子は円筒型基板13′上に堆積し、薄膜を形成する。
RFに比べ、取り扱いが簡単なDC,AC電源を用いて、絶
縁物のスパッタリングが可能であり、DCを変調すること
で、イオン入射角を変化させ均一な薄膜が形成でき、産
業上きわめて価値がある。
縁物のスパッタリングが可能であり、DCを変調すること
で、イオン入射角を変化させ均一な薄膜が形成でき、産
業上きわめて価値がある。
第１図は本発明の一実施例として平板型基板にターゲッ
ト材と同質の薄膜を形成するスパッタリング成膜装置を
示す部分断面図、第２図は従来型２極スパッタリング装
置の部分断面図、第３図は第１図に示す実施例における
入射イオン角度変調の原理説明図、第４図は本発明の他
の実施例としての円筒型基板外側にターゲット材と同質
の薄膜を形成するスパッタリング成膜装置を示す部分断
面図である。 11……放電用AC電源、12……磁界用コイル、13……基
板、14……放電用電極、15……ターゲット材、16……タ
ーゲット入射イオン加速用電極、17……可変DC電圧源。
ト材と同質の薄膜を形成するスパッタリング成膜装置を
示す部分断面図、第２図は従来型２極スパッタリング装
置の部分断面図、第３図は第１図に示す実施例における
入射イオン角度変調の原理説明図、第４図は本発明の他
の実施例としての円筒型基板外側にターゲット材と同質
の薄膜を形成するスパッタリング成膜装置を示す部分断
面図である。 11……放電用AC電源、12……磁界用コイル、13……基
板、14……放電用電極、15……ターゲット材、16……タ
ーゲット入射イオン加速用電極、17……可変DC電圧源。
Claims (1)
- 【請求項１】AC放電によりプラズマを発生する一対の第
１の平板電極と、この第１の平板電極で発生したプラズ
マを電極間に閉じ込める磁界用コイルと、前記第１の平
板電極および前記磁界用コイルで発生したプラズマ中に
存在するイオンを加速するための表面にターゲット材を
持つ第２の平板電極と、この第２の平板電極に変調DC電
圧を加えるための電源装置とを具備してなることを特徴
とするスパッタリング成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31195588A JP2845910B2 (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | スパッタリング成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31195588A JP2845910B2 (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | スパッタリング成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02159370A JPH02159370A (ja) | 1990-06-19 |
| JP2845910B2 true JP2845910B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=18023446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31195588A Expired - Lifetime JP2845910B2 (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | スパッタリング成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2845910B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07116589B2 (ja) * | 1990-08-01 | 1995-12-13 | 新日本製鐵株式会社 | 組成変調薄膜の作製方法 |
| US5316645A (en) * | 1990-08-07 | 1994-05-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Plasma processing apparatus |
| JP4503194B2 (ja) * | 2001-02-16 | 2010-07-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 気相堆積装置及び方法 |
| US20060278524A1 (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-14 | Stowell Michael W | System and method for modulating power signals to control sputtering |
-
1988
- 1988-12-12 JP JP31195588A patent/JP2845910B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02159370A (ja) | 1990-06-19 |
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