JPH01108371A - 薄膜形成装置 - Google Patents

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〕 この発明は、半導体装置などを製造するために用いられ
るスパッタリング作用を利用した薄膜形成装置であって
、薄膜形成の前処理機能として。

試料清浄化のための逆スパツタ機構を備えたものに関す
る。

〔従来の技術〕

まず、この種の薄膜形成装置の薄膜形成の原理と、前処
理機能の必要性について以下に説明する。

原理は、真空容器中にガスを導入し、該ガスを放電によ
りプラズマ化し、その中のイオンをターゲット材料に当
て、スパッタリング作用でたたき出されたターゲット材
料の原子または分子を試料表面に物理的に堆積させて、
薄膜を形成するものである。−男前処理機能が必要とな
る理由は、第１に金属試料表面に形成された数１０Ａ程
度の厚さの自然酸化膜を除去しなければならないことで
ある。第２に試料が絶縁物の場合水分が吸着しているこ
とが多く、その上に薄膜を形成すると薄膜の試料への付
着強度が弱まったり、膜質が均一でな（なるため、水分
を除去しなければならないことである。

従来の薄膜形成装置の逆スパツタ機構の構成イ列として
、第２図に示すようなものが知られている。

真空容器１中で試料３ａと対向して対向電極２ａを設け
、対向電極は接地する。一方真空容″ａ１に絶縁スペー
サー６とシールド５を介して接続された試料３ａを固定
する試料電極４ａには、Ｃ結合１１を含む整合部７と同
軸ケーブル９と高周波′電源８とからなる高周波電源部
１５より高周波電圧を供給する０図示していないガス導
入口よりガスを導入し、高周波電圧により放電を生じさ
せプラズマ１０が発生する。公知のように、１ｌｉ６周
波スパッタの場合、プラズマと電極間のキャパシタンス
の関係により面積の小さい方の電極が負となる。

そこで第２図のように対向電極２ａに対し試料電極４ａ
を小さくするなど電極面積比などを適切に設定すること
により、プラズマ１０の電位に対して試料３ａの電位は
十分負となる。その給米プラズマ１０中の正イオンは試
料面に向って加速され衝突し、試料面は清浄化される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように対向電極が接地され、試料電極は接地され
ずに構成された薄膜形成装置の前処理機能としての逆ス
パツタ機構においては次のような問題点がある。第１に
試料が真空容器からｍｉ的に浮いているため１通常の次
工程である薄膜形成工程に移行するには機構が複雑にな
る。その理由は、薄膜形成工程では一般に試料は接地電
位にして行なうが１元々電気的に浮いていたものを高周
波的に接地することはかなり困難であり、場合によって
は、前処理を行なう真空容器と薄膜形成を行なう試料が
接地される真空容器とを、別間に設けなければならなく
なる。この場合、たとえば試料がシリコンウェハーなど
の場合、ウェハーを搬送するために新たにウェハーハン
ドリング機構を設ける必要が生じる。第２に、試料が逆
スパツタによるイオン衝撃を受けると清浄化される一方
。

当然のことながらそこで熱を発生する。普通この熱は水
を冷媒として冷却するが、水が冷媒の場合。

絶縁性が悪いので、絶縁構成が問題となる。ｌ８１４３
に、この装置を薄膜形成の研究開発装置として使用する
場合には、試料の大きさが様々であるため。

逆スパツタができず番こ対向電極の方がスパッタされて
しまうような、対向電極と試料電極の面積比になること
もありうる。実際現在市販されているこの種の装置では
、試料の大きさが、たとえばインチサイズで各段階が決
ってしまっている。このような場合には、試料の大きさ
に応じて試料電極の交換が必要であり、ひいては対向電
極をも交換する必要のある場合が生じるなど、研究開発
用としては作業効率の低い装置となる問題点がある。

この発明の目的は、前記従来の問題点を除去し。

試料電極を真空容器と同じ接地電位とすることを可能と
し、従って試料電極の構造が簡単となり。

次工程である高周波スパッタリング薄膜形成工程でも十
分な接地がとれ、薄膜形成用の別個の真空容器やその為
の搬送機構を必要とせず、また種々の大きさの試料に対
しても単一種類の電極構造で処理が可能な、逆スパッタ
機構付き薄膜形成装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明によれば、真空
容器内に導入されたガスを真空容器内に設けられた試料
電極と対向電極との間の放電によりプラズマ化してスパ
ッタリング作用で試料表面に薄膜を形成する薄膜形成装
置において、真空容器に接続され電気的に接地された試
料載置用の試料電極と、該試料電極に対向して真空容器
に電気的に絶縁されて配設された対向電極と、ｃ＃ｉ合
を含む整合部と同軸ケーブルと高周波電源とからなり前
記対向′電極に電気的に接続された高周波ｍ源部と、Ｌ
結合と直流電源とからなり前記対向電極とスイッチを介
して電気的に接続された直流電源部とからなり、該対向
電極に前記直流！＃部および高周波電源部からの′電圧
を同時に印加可能とし。

前記試料電極に装着された試料表面をプラズマからのイ
オン衝撃により清浄化することを可能とした逆スパツタ
機構を持つものとする。

〔作用〕

試料電極を接地し、対向を極にＣ結合を含む高周波電源
部より高周波電圧を印加した場合１通常は対向電極がプ
ラズマに対して十分に負となる。

これは、前記したように１面積の小さい方の電極が負に
なるわけだが、この場合試料電極は接地されており、ま
た真空容器も当然接地されている。

すると見かけ上試料電極の大きさは試料電極自身の大き
ざに真空容器の一部を加えた大きさになってしまい、対
向電極に比べ非常に大きくなってしまう、その為、小さ
い方の対向電極が十分負になる。その結果、主として対
向電極にイオン衝撃が生じてしまい、試料は清浄化され
ずむしろ汚染されることになる。そこで、高周波に対し
て十分にインピーダンスの大きいＬを含んだ直流電源部
より直流電圧を印加し１強制的に対向電極を正にすると
プラズマの電位はシフトする。これは元々プラズマの電
位は両方の電極に対して浮いているので１片側の電極の
電位を上げれば、当然プラズマの電位もそれにつれて上
るためである。従って。

プラズマと接地しである試料電極間の電位差がプラズマ
と対向電極間の電位差よりも十分大きくなり、その結果
上として試料画にイオン衝撃が生じ。

試料の清浄化が行なわれることになる。

このように１本発明によれば、試料電極を接地して逆ス
パツタ機構を可能とならしめたので１機構の簡潔な、か
つ作業効率の良い薄膜形成装置が実現可能となる。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例になる薄膜形成装置の構成を
示す、接地された真空容器１の中に、接地された試料電
極４が真空容器１と一体化して設けられ、この試料電極
４に試料３が装着されている。この試料３と対向した位
置に対向電極２が配置され、シールド５によっておおわ
れている。対向電極２は絶縁スペーサー６により真空容
器１とは絶縁されており、Ｃ結合１１を含む整合部７と
同軸ケーブル９と高周波電源８とからなる高周波電源部
１５に接続されている。ざらに対向電極２にはスイッチ
１４を介してＬ結合１２と直流を源１３とからなる直流
電源部１６とも接続されている。真！２！答器１の中に
１図示しないガス導入口からアルゴンなどのガスを導入
し、高周波電圧を印加すると放電が起こり、プラズマ１
０が発生する。

ここでさらに直流電圧を印加すると、スイッチ１４のオ
ン状態においてＣ結合１１とＬ結合１２によって対向電
極２は高周波電圧と直流電圧が重畳された電圧となり、
プラズマ１０は正電位にシフトし、試料３にイオン衝撃
が生じる。一般に試料清浄化のためには数１０ｅＶで力
ロ速されたイオン衝撃があれば十分であり、その為には
例えば、試料電極４と対向１極２間の高周波電圧ピーク
対ピーク値・Ｖｐｐ　４−！　、　１００　ｅ　Ｖ　程
度、直Ｒ，電ＦＥハＶｐｐノ１／２〜１／３程度にする
と良いことが実験結果から確かめられている。この場合
、プラズマ１０と対向電極２間の電位差は数ｅＶ程度と
なり、イオンが加速されて対向電極２をスパッタし汚染
を生じることはないので、十分な試料清浄効果がある。

また第１図において高周波電圧を印加せずに直流電圧の
みを印加した場合、直流逆スパツタによる試料清浄化も
可能である０表層の２〜３′ｋｘが酸化された　４゜金
属試料の場合、直流逆スパツタのみで十分にこの酸化膜
は除去できる。さらに第１図でスイッチ１４を開き、対
向電極２として薄膜となるターゲット材料自身を使用す
ると、ターゲットの搬送工程なしに高周波スパッタリン
グによる薄膜形成が可能となる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように１本発明によれば、対向電極にＣ結
合を介して高周波電圧を、Ｌ結合を介して直流電圧を印
加することにより、試料電極が接地されていても十分に
高周波逆スパツタを行うことが可能となるので、試料電
極の構造が単純となる。また１次工程の高周波スパッタ
リングにおいて、薄膜形成用の別の真空容器やそこに試
料を搬送するための機構を必要としない。さらに試料電
極が接地されているので試料の大きざ形状によらず、単
一種類の試料電極で処理が可能となり、薄膜研究開発の
面での大巾な効率向上が図れるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる逆スパンタ機構付き薄
膜形成装置の構成図、第２図は従来の逆スパッタ機構付
き薄膜形成装置の構成図である。 １：真空容器、２．２ａ：対向電極、３，３ａ：試料、
４，４ａ：試料電極、６：絶縁スペーサー。 ：スイッチ、１５：高周波電源部、１６：直流電゛源部
。 代理人ｆ）　ｆｆ士　山　口　　巖　　　　　、゛−−
′ 第１　区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）真空容器内に導入されたガスを真空容器内に設けら
   れた試料電極と対向電極との間の放電によりプラズマ化
   してスパッタリング作用で試料表面に薄膜を形成する薄
   膜形成装置において、真空容器に接続され電気的に接地
   された試料載置用の試料電極と、該試料電極に対向して
   真空容器に電気的に絶縁されて配設された対向電極と、
   Ｃ結合を含む整合部と同軸ケーブルと高周波電源とから
   なり前記対向電極に電気的に接続された高周波電源部と
   、Ｌ結合と直流電源とからなり前記対向電極とスイッチ
   を介して電気的に接続された直流電源部とからなること
   を特徴とする薄膜形成装置。 ２）特許請求範囲第１項記載の薄膜形成装置において、
   対向電極が薄膜となるターゲット材料自身であることを
   特徴とする薄膜形成装置。