JPH01201471A - プラズマ生成装置およびプラズマを利用した薄膜形成装置 - 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］ 本発明は、高密度のプラズマを形成することのできるプ
ラズマ生成装置および高密度プラズマによるスパッタリ
ングを利用して各種薄膜を高速度、高効率で連続して長
時間安定に形成するための新規な薄膜形成装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来から、プラズマ中で薄膜形成要素としてのターゲッ
トをスパッタして膜を形成するいわゆるスパッタ装置は
、各種材料の薄膜形成に各方面で広く用いられている。

中でも第２０図に示すようなターゲットと基板とを向か
い合わせた通常の２極（ｒｆ　、　ｄｃ）スパッタ装置
がもっとも一般的である。

この装置はターゲット１と薄膜を付着させる基板２を有
する真空槽４、ガス導入系５および排気系６からなり、
真空槽４の内部に発生させたプラズマ３によってターゲ
ット・１をスパッタして基板２上に薄膜を形成するもの
である。

従来のスパッタ装置て膜堆積速度を高めようとすると、
必然的にプラズマを高密度に保つ必要があるが、第２０
図に代表されるスパッタ装置では、プラズマを高密度に
するほどターゲット印加電圧も急激に上昇する。そのた
めに基板は高エネルギー粒子の入射、あるいはプラズマ
中の高速電子入射の衝撃により急激に加熱されるととも
に、形成される膜の結晶自体も損傷を受ける。このため
、高速スパッタ堆積は特定の耐熱基板や、膜材料および
、膜組成にしか適用することができない。

さらに従来のスパッタ装置では、１０−’Ｔｏｒｒ以下
の低ガス圧では放電が安定に形成できず、不純物がそれ
だけ多く膜中にとりこまれるという欠点があフた。

電子サイクロトロン共０３（ＥＣＲ）を利用したマイク
ロ波放電によるスパッタ型プラズマ付着装置（特開昭６
０−５０１６７号）やさらにミラー磁界による電子の閉
じ込めを利用した薄膜形成装置（特開昭６２−２２２０
８４号）が提案され、それらは種々の特徴を生かした優
れた薄膜形成装置として注目されている。

しかしながら、スパッタを利用した高速膜形成技術とし
て見た場合、ターゲットから放出された二次電子（γ電
子）を効率的に閉じ込めることが重要であるが、それら
の技術ではこの二次電子の閉じ込めが不十分で、高エネ
ルギー電子のエネルギーを有効にプラズマに伝えること
ができず、高速膜形成技術として十分とは言い難い。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上述した従来の欠点を解決し、低い圧力のガ
ス中で高密度プラズマを発生させうる装置、およびその
プラズマを用いてスパッタを行い、試料基板を低温に保
ったままで、高品質の薄膜を高速度、高効率に連続して
形成できる薄膜形成装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明プラズマ生成
装置は、ガスを導入してプラズマを発生させるプラズマ
生成室と、一端部にマイクロ波導入窓を有し、他端部に
おいてプラズマ生成室に結合された真空導波管と、プラ
ズマ生成室内部の両端部に設けられたそれぞれスパッタ
リング材料からなる第１および第２のターゲットと、第
１および第２のターゲットにそれぞれ負の電圧を印加す
る少なくとも１個の電源と、プラズマ生成室の内部に磁
場を形成し、かつ第１および第２のターゲットの一方か
らでて他方に入る磁束を生成する手段とを具えたことを
特徴とする。

さらに本発明プラズマ生成装置は、ガスを導入してプラ
ズマを発生させるプラズマ生成室と、−端部にマイクロ
波導入窓を有し、他端部においてプラズマ生成室に結合
された真空導波管と、プラズマ生成室の内側面に沿って
設けられたスパッタリング材料よりなる円筒状のターゲ
ットと、ターゲットに負の電位を印加する電源と、プラ
ズマ生成室の内部に磁場を形成し、かつターゲットの一
端部から出て他端部に入る磁束を生成する手段とを具え
たことを特徴とする特 本発明薄膜形成装置は上述したプラズマ生成装置にさら
にプラズマ生成室に結合され、内部に基板ホルダを有す
る試料室を具えたことを特徴とする。

本発明の薄膜形成装置は磁界形成手段の形成するための
補助磁界形成手段を具えても良い。

［作　用］ 本発明は、高い活性度の高密度プラズマを発生させ、そ
のプラズマを用いてスパッタを行い、試料基板を低温に
保ったままで、生成膜材料の導電性がその膜形成の障害
とならず、高品質の薄膜を高速度、高効率に連続して形
成できるものである。すなわち本発明は、電子サイクロ
トロン共鳴（ＥＣＲ）　によりプラズマを生成および加
熱し、その高密度プラズマを利用したスパッタを行い数
ｅＶから数ｋｅＶの低エネルギーイオンの引出しと、高
活性なプラズマの生成を両立させる。しかも、真空導波
管を磁束方向に対して直交するようにプラズマ生成室に
接合するため、その真空導波管へのプラズマの加速が抑
制される。その結果、マイクロ波導入窓への導電性材料
膜の付着によるマイクロ波の反射が無視でき、金属等の
導電性材料膜をも連続して長時間安定に形成することが
可能である。さらに本発明においては、プラズマ生成室
内の両端部にスパッタリング材料からなるターゲットを
設置し、プラズマ生成室の周囲に設けた磁石によってタ
ーゲットの一方から他方へ通ずる磁束を発生せしめると
共に、ターゲットに負の電位を印加する。こうして、タ
ーゲットから放出される二次電子（γ電子）をプラズマ
中に反射する電界のミラー効果を用い、ターゲット間に
形成されている磁界の閉じ込めを利用して低加速電圧、
高密度プラズマを容易に生成できる。本発明によれば高
速電子のエネルギーがさらに有効にプラズマに伝えられ
、その結果、より高効率の高密度プラズマが生成でき、
そのために本発明によれば、高速の膜形成が可能である
。

［実施例コ 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による薄膜形成装置の実施例の断面図で
ある。プラズマ生成室７はプラズマ生成部７Ｐおよびタ
ーゲット保持部７Ｔからなっている。

プラズマ生成室７にはプラズマを生成するためのガスが
導入口８から導入されるようになっている。またプラズ
マ生成室７には一端部にマイクロ波導入窓１０を有する
真空導波管９が結合されている。マイクロ波導入窓１０
は、さらにマイクロ波導波管１１に接続され、さらに図
示しない整合器、マイクロ波電力計、アイソレータ等の
マイクロ波導入機構に接続されたマイクロ波源からプラ
ズマ生成室７にマイクロ波が供給される。本実施例では
プラズマ生成室７内に設置されたターゲットから直接見
えない部分に配置されたマイクロ波導入窓１０には石英
ガラス板を用いている。マイクロ波源としては、たとえ
ば２．４５ＧＨｚのマグネトロンを用いている。プラズ
マ生成室７の内部の一端部には平板状のターゲット１２
が、ターゲット保持部７Ｔの内側面には円筒状のターゲ
ット１３が設けられている。

ターゲット１２および１３のプラズマ生成室への取付は
方法を第２Ａ図および第２Ｂ図に示す。図示するように
ターゲット１２は水冷可能な金属製支持体１２Ａに取り
外し可能に固定され、支持体１２Ａはねじ１１２Ｂによ
ってプラズマ生成室７の上部の壁７Ａに固定される。支
持体１２Ａと壁７Ａとは絶縁体１２Ｃによって絶縁され
ている。同様にターゲット１３は水冷可能な金属製支持
体１３Ａに取り外し可能に固定され、支持体１３Ａは絶
縁体１３Ｃを介してねし蓋１３Ｂによって壁７Ｂに固定
される。支持体１２Ａおよび１３Ａのそれぞれの突出端
部１２０および１３Ｄは電極を兼ね、直流電源１４およ
び１５からターゲット１２および１３に負の電圧を印加
することができる。

プラズマ生成部７Ｐは、マイクロ波空胴共振器の条件と
して、−例として、円形空胴共振モードＴＥ１１３を採
用し、内のりで直径２０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円筒形状
を用いてマイクロ波の電界強度を高め、マイクロ波放電
の効率を高めるようにした。プラズマ生成部７Ｐの下端
、即ちターゲット保持部７Ｐとの界面には、１０ｃｍ径
の穴がおいており、その面はマイクロ波に対する反射面
ともなり、プラズマ生成部７Ｐは空胴共振器として作用
している。

プラズマ生成室７の外周両端には、電磁石１６＾。

１６Ｂを設け、これによってプラズマ生成室内で磁界を
発生する。その際、マイクロ波による電子サイクロトロ
ン共０３（ＥＣＲ）の条件がプラズマ生成部７Ｐの内部
で成立するように各構成条件を決定する。例えば周波数
２．４５ＧＨｚのマイクロ波に対しては、ＥＣＨの条件
は磁束密度８７５Ｇであるため、両端の電磁石１８Ａ、
１６Ｂは例えば最大２０００Ｇまでの磁束密度が得られ
るように構成し、その磁束密度８７５Ｇがプラズマ生成
部７Ｐの内部のどこかで実現されている。プラズマ生成
部７Ｐの内部でＥＣＲによって効率よく電子にエネルギ
ーが与えられるだけでなく、この磁場は生成したイオン
や電子を磁界に垂直方向に散逸するのを防ぎ、その結果
、低ガス圧中で高密度プラズマが生成される。

平板状ターゲット１２と円筒状ターゲット１３は、平板
状ターゲット１２と円筒状ターゲット１３の面に電磁石
１６Ａ、１６Ｂによる磁束１７が流入するように、しか
もその磁束がターゲットのうち一方のターゲットから出
て他方のターゲットに入るように設置しである。

プラズマ生成室は水冷可能とするのが望ましい。ターゲ
ット１２および１３の側面をプラズマから保護するため
に、プラズマ生成室の内面にはシールド７Ｃおよび７Ｄ
を設けることが好ましい。

プラズマ生成室７内を高真空に排気した後、ガス導入口
８からガスを導入して、マイクロ波を導入し、ＥＣＲ条
件で放電を生ぜしめ、高密度プラズマを発生させる。タ
ーゲット間の磁束はターゲット表面から生成された二次
電子（γ電子）が磁界に垂直方向に散逸するのを防ぎ、
さらにプラズマを閉じ込める効果をもち、その結果低ガ
ス圧中で高密度プラズマが生成される。プラズマによっ
てターゲットをスパッタしてイオンおよび中性粒子を生
ぜしめ、スパッタ粒子１８として引出すことができる。

プラズマ生成室７の下部には試料室１９がプラズマ生成
室７と結合されている。試料室１９にはガス導入口２０
からガスを導入することができ、排気系２１によって高
真空に排気することができる。試料室１９内には基板２
２を保持するための基板ホルダ２３が設けられ、基板ホ
ルダ２３上には開閉可能なシャッタ２４が設けられてい
る。基板ホルダ２３にはヒータを内蔵して基板を加熱で
きるようにするのが好ましく、また基板２２に直流ある
いは交流の電圧を印加して膜形成中の基板へのバイアス
電圧の印加、基板のスパッタクリーニングが可能なよう
に構成するのが望ましい。

第３図に第１図に示した装置の構成の概要と、磁束方向
の電位の分布、第４図に磁束方向の磁場強度の分布の例
を示す。磁場は発散磁場である。

ここで第５図および第３図、第４図を参照して、本実施
例におけるプラズマの増殖機構を説明する。プラズマ生
成室にガスを導入して、ＥＣＲ条件下でプラズマを生成
させる。上述したように、プラズマ生成室の内部上面に
は平板状ターゲット１２が設置されている。またプラズ
マ生成室の試料室側出口にはプラズマを囲むように円筒
状のターゲット１３が設置されている。

電磁石による磁束は平板状ターゲット１２と円筒状ター
ゲット１３の表面の間を走るように、即ちその磁束が片
方のターゲット１３表面からもう片方のターゲット表面
に入るように設計されている。

このように磁界が空間的にゆるやかに変化している場合
には、生成された高密度プラズマ中の電子はイオンに比
べて極めて大きな移動度を有し、磁束１７に拘束されて
磁束１７の回りをスパイラル運動しながら、その角運動
量を保存しつつ、磁場勾配にともなってプラズマ生成室
中央に加速される。

一方、以上のようにして生成された高密度プラズマに面
した円筒状ターゲット１３と平板状ターゲット１２にそ
れぞれ負の電圧Ｖａｃｒｖａｐを印加させることにより
、高密度プラズマ中のイオン２５を円筒状ターゲット１
３と平板状ターゲット１２に効率よく引き込みスパッタ
をおこさせる。それらターゲットに引き込まれたイオン
２５がターゲット表面に衝突すると、そのターゲット表
面から二次電子（γ電子）２６が放出される。このγ電
子２６はそれぞれのターゲットが作る電界で加速され、
それらターゲット表面に走る磁束１７に拘束されスパイ
ラル運動しながら相手のターゲットに高速で移動する。

相手のターゲットに達したγ電子２６はまたそのターゲ
ットが作る電界で反射され、その結果γ電子２６は両タ
ーゲット間にスパイラル運動しつつ閉じ込められること
になる。このγ電子２６の往復運動はそのエネルギーが
磁束の束縛エネルギーよりも小さくなるまで閉じ込めら
れ、その間中性粒子との衝突やプラズマとの相互作用に
より電離を加速する。

中性粒子は電界および磁界の影響を受けないで基板に到
達する。エネルギーを失った電子は発散磁界に沿って基
板上に到達し基板表面に負の電位を与える。その結果イ
オンは中性粒子と共に基板上に堆積する。

本実施例ではプラズマが活性であるため、１Ｏ−５Ｔｏ
ｒｒ台のより低いガス圧でも放電が安定に形成できるの
みならず、活性種が薄膜形成の重要な役割を演じる比較
的高いガス圧中でも活性なプラズマの作用により低基板
温度下でも結晶性の良好な薄膜形成を実現している。

一方、本発明の薄膜形成装置では、前述のようにプラズ
マのイオン化率が極めて高いため、ターゲットから放出
された中性のスパッタ粒子がプラズマ中でイオン化され
る割合が高い。このイオン化されたターゲット構成粒子
がまたターゲットの電位で加速されて、またターゲット
をスパッタするいわゆるセルフスパッタの割合も極めて
大きくなる。即ち、プラズマ生成用ガス（例えばＡｒ）
がごく希薄な場合、あるいはガスを用いない場合でも上
述のセルフスパッタを持続し、そのために高純度の膜形
成も実現できるという特徴ももっている。

導電性材料膜を形成する場合、マイクロ波導入窓が曇る
と、長時間にわたってプラズマ生成ができない。これに
対して、真空導波管９が磁束に対して直交して接続され
ている場合には、プラズマが磁束に直交する方向には加
速されないので、プラズマはマイクロ波導入方向に加速
されることはない。プラズマ生成室７中に設置された円
筒状ターゲット１３や平板状ターゲット１２からスパッ
タされた粒子のうち、イオン化されない中性の粒子は磁
界や電界の影響をうけず、そのターゲットからほぼ直進
して飛来する。このため、マイクロ波導入窓１０をター
ゲットから直接見えない位置に設置することによりマイ
クロ波導入窓ｌＯのスパッタ粒子による曇りも防止する
ことができる。このようにして、生成膜の導電性によら
ず、またその膜厚にもよらず、マイクロ波導入窓が曇る
ことがなく、かつほとんどの材料の膜を連続して長時間
安定に形成することが可能である。

マイクロ波導入効率の観点からは、プラズマ生成室のマ
イクロ波入射部の磁場強度をＥＣＲをおこす磁場強度、
この場合８７５Ｇより強く設定したほうがよい。

次に、本発明装置を用いてへλ膜を形成した結果につい
て説明する。試料室１９の真空度を５×１０−’Ｔｏｒ
ｒまで排気した後、Ａ「ガスを毎分２ｃｃのフロー速度
で導入しプラズマ生成室内のガス圧を３Ｘ　１０−’Ｔ
ｏｒｒとして、マイクロ波電力１００〜５００Ｗ。

円筒状のＩｎターゲット１３に投入する電力を１００〜
８００Ｗで膜を形成した。このとき試料台は加熱しない
で常温で膜形成をおこなった。この結果、ｌＯ〜１５０
ｒｖ／ｌｌ１ｉｎの堆積速度で長時間連続して安定に効
率よく　＾ＩＬＩＩ！を堆積できた。このときのイオン
の平均エネルギーは５ｅＶから３０ｅＶまで変化した。

第６図に本実施例装置における放電特性の一例を示した
。この例では平板状ターゲットに印加する電圧は一５０
０ｖに、Ａｒガス圧は０．３および３ｎ＋Ｔｏｒｒに、
マイクロ波電力は３００および８０ｗに固定している。

平板状ターゲット１２と円筒状ターゲット１３に印加す
る電圧が異なる場合でも十分高密度プラズマを生成でき
、またその電圧が同じ場合、即ち両ターゲットを電気的
に接続した場合でも十分高効率に高密度プラズマを生成
できる。

第７図に基板を接地電位に保った時の膜堆積速度のター
ゲット投入電力依存性の一例を示した。

膜堆積速度はターゲット没入電力とともに直線的に増加
する。

本実施例の薄膜形成装置は、Ａｌ１膜の形成のみならず
、はとんどすべての薄膜の形成に用いることができ、ま
た導入するガスとしてほとんどの反応性ガスを用いるこ
とができ、それにより反応スパッタも実現できる。

第８図に本発明の薄膜形成装置の他の実施例を示す。本
装置と第１図に示した装置との相異は、プラズマ生成室
の形状と円筒状ターゲット１３の配置である。すなわち
、本実施例におけるプラズマ生成室７はプラズマ生成部
のみからなり、特別のターゲット保持部が設けられてい
ない。円筒状ターゲット１３はプラズマ生成室の下部内
側面に設けられている。本実施例の薄膜形成装置も第１
図に示した装置と同様に動作する。

第９図は本発明の薄膜形成装置のさらに他の実施例の断
面図である。本実施例においては、平板状ターゲットと
円筒状ターゲットの組合せでなく、２個の円筒状ターゲ
ット１３および２７を用いている。磁界発生用電磁石１
６による磁束は一方のターゲットからでき他方のターゲ
ットに入る。ターゲット２７は水冷可能な金属製支持体
２７Ａに取り外し可能に固定され、電源１４によって負
の電源が付加される。２７Ｃは絶縁体である。

本実施例においても負電圧が印加されているターゲット
に高速イオンが衝突するとそのターゲット表面から高速
の二次電子（γ電子）が放出される。このターゲットか
ら放出されたγ電子は両ターゲットの電界で反射され、
両ターゲット間に走る磁束１７の回りをサイクロトン運
動しながらターゲット間を往復運動する。そして先に説
明したのと全く同様に本実施例においても低いガス圧中
で高密度のプラズマを生成することができる。

本装置によっても、第１図に示した装置によると同様に
高速度の薄膜形成が可能である。プラズマ生成室を第１
図に示すようにプラズマ生成部とターゲット保持部とか
ら構成し、一方のターゲット１３をターゲット保持部内
に設けてもよい。

第１０図に本発明の薄膜形成装置のさらに他の実施例を
示す。本実施例のイオン源は１個の円筒状ターゲット２
８を具えている。ターゲット２８は水冷可能な金属製タ
ーゲット支持体２８＾に支持され、電源１５によって負
の電圧が印加される。２８Ｃは絶縁体である。電磁石１
６による磁束はターゲット２８の一方の端部からでて他
方の端部へ入る。本装置は第１図に示した装置と同様に
高密度のプラズマの生成および大出力のイオンビームの
引出しが可能であり、高速の膜形成が可能である。

第１１図に本発明のさらに他の実施例の断面図を示す。

本実施例は第９図に示した実施例のプラズマ生成室の両
側に試料室を設けたものである。すなわち、試料室１９
と対向して試料室１９Ａがプラズマ生成室７に結合され
ている。試料室１９Ａはガス導入口２０Ａおよび排気系
（図示せず）を有し、その内部には基板２２Ａを指示す
る基板ホルダ２３Ａおよびシャッタ２４Ａを具えている
。本実施例装萱によれば、スパッタ粒子をプラズマ生成
室７の両側に引出して膜形成を行うことができる。

第１２図に本発明の薄膜形成装置のさらに他の実施例を
示す。本実施例は第１図に示した電磁石１６Ａ、１６Ｂ
をそれぞれ永久磁石２９Ａおよび２９Ｂに置き換えたも
のである。ＥＣＲ条件を満たす強度の磁界をプラズマ生
成室内に形成し、かつ一方のターゲットからでて他方の
ターゲットに入る磁束を発生させることによって本実施
例の薄膜形成装置は第１図の実施例と同じく高密度のプ
ラズマを生成でき、大電流のイオンビームを引出して高
速の膜形成が可能である。

第８図、第９図、第１θ図および第１１図に示した実施
例においても、電磁石にかえて永久磁石を用いることが
可能である。

第１３図に本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例
は、第１図に示した実施例に補助電磁石３０を加えたも
のである。補助電磁石は試料室１９の外部に設けてもよ
い。補助電磁石３０は基板２２に磁界を印加できるよう
にし、その磁界の方向は電磁石ｌ６＾、１６Ｂによる磁
界と同方向または逆方向とする。

第１４図に本実施例の構成の概要と磁束方向の電位の分
布を、第１５図に磁束方向の磁界強度の分布を示した。

本実施例においても、生成された高密度プラズマに面し
た円筒状ターゲット１３と平板状ターゲット１２に負の
電圧Ｖ　ａ　ｃ＋　Ｖ　ａｐを印加させることにより、
高密度プラズマ中のイオン２５を円筒状ターゲット１３
と平板状ターゲット１２に効率よく引き込みスパッタを
おこさせる。それらターゲットに引き込まれたイオンが
ターゲット表面に衝突すると、そのターゲット表面から
二次電子（γ電子）２６が放出される。このγ電子２６
はそれぞれのターゲットが作る電界で加速され、それら
ターゲット表面に走る磁束１７に拘束されスパイラル運
動しながら相手のターゲットに高速で移動する。相手の
ターゲットに達したγ電子２６はまたそのターゲットが
作る電界で反射され、その結果γ電子２６は両ターゲッ
ト間にスパイラル運動しつつ閉じ込められることになる
。このγ電子２６の往復運動はそのエネルギーが磁束の
束縛エネルギーよりも小さくなるまで閉じ込められ、そ
の間中性粒子との衝突やプラズマとの相互作用により電
離を加速する。

ここで基板に補助電磁石３０を用いて磁界を印加してそ
の磁場勾配を変化させることにより、基板方向への電子
の加速を制御し、その結果イオンのエネルギーを変化さ
せることができる。第１６図に補助電磁石に流す電流に
対する基板に入射するイオンのエネルギーの変化の例を
示す。

補助電磁石３０は円筒状ターゲット１３に流入する磁束
も制御することができるためそのターゲットの侵食分布
の制御や、放電条件の微妙な制御もできるという特徴も
持っている。

次に、本実施例装置を用いてＡｌ１膜を形成した結果に
ついて説明する。試料室１９の真空度を５×１０−’Ｔ
ｏｒｒまで排気した後、Ａｒガスを毎分２ｃｃのフロー
速度で導入してプラズマ生成室内のガス圧を３　ｘ　１
０−’Ｔｏｒｒとしてマイクロ波電力１０１）　〜５０
０Ｗ。

円筒状のＡＪ２ターゲット１３に投入する電力を１００
〜ａｏｏｗで膜を形成した。このとき試料台は加熱しな
いで常温で膜形成をおこなった。この結果、ｌＯ〜１５
０ｎｍ／ｗｉｎの堆積速度で長時間連続して安定に効率
よ＜　　Ａｌ１膜を堆積できた。このときのイオンの平
均エネルギーは５ｅＶから３０ｅＶまで変化した。

第１７図に本実施装置における放電特性の一例を示した
。この例では平板状ターゲットに印加する電圧は一５０
０ｖに、Ａｒガス圧は０．３および３　ｍＴｏｒｒに、
マイクロ波電力は３００および８０Ｗに固定している。

本実施例におけるように、平板状ターゲット１２と円筒
状ターゲット１３に印加する電圧が異なる場合でも十分
高密度プラズマを生成でき、またその電圧が同じ場合、
即ち両ターゲットを電気的に接続した場合でも十分高効
率に高密度プラズマが生成できる。

第１８図に基板を接地電位に保った時の膜堆積速度のタ
ーゲット投入電力依存性の一例を示した。

第１９図に本発明のさらに他の実施例の断面図を示す。

本実施例は第１２図に示した実施例に補助電磁石３０を
加えたものである。本実施例においても、基板に磁界を
印加して、その磁場勾配を変化させることによって、イ
オンのエネルギーを変化させることができる。さらに円
筒状ターゲットの侵食分布や放電条件の微妙な制御もで
きる。

補助電磁石は本発明の全ての実施例に付加することがで
きる。さらに、永久磁石２９Ａ、２９Ｂにかえてヨーク
を用いることもできる。

本発明の薄膜形成装置は、Ａｌ１膜の形成のみならず、
はとんどすべての薄膜の形成に用いることができ、また
導入するガスとしてほとんどの反応性ガスを用いること
ができ、それにより反応スパッタも実現できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、電子サイクロトロン共
鳴により生成されたマイクロ波プラズマを発生し、その
プラズマを利用したスパッタを用いて、低いガス圧中で
高効率の低温膜形成を実現するものであり、膜の導電性
や膜厚によらず連続して長時間安定な膜形成を実現する
ものである。

また粒子のエネルギーも数ｅＶから数十ｅＶまでの広い
範囲で自由に制御でき、高活性なプラズマを用いている
ことから、この装置を用いて、損傷の少ない良質の膜を
低基板温度で高速度、高安定に連続形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄膜形成装置の実施例の断面図、 第２Ａ図、第２Ｂ図はターゲットの取付けを示す図、 第３図は第１図に示した実施例の構成の概要と電位分布
を示す図、 第４図は磁束方向の磁場強度分布を示す図、第５図は第
１図の実施例におけるプラズマ増殖機構を説明する図、 第６図は第１図に示した実施例における放電特性の一例
を示す図、 第７図は第１図に示した実施例における膜堆積速度のタ
ーゲット投入電力依存性の例を示す図、第８図ないし第
１３図はそれぞれ本発明の他の実施例の断面図、 第１４図は第１３図の実施例の構成の概要と電位分布を
示す図、 第１５図は第１３図に示した実施例における磁束方向の
磁場強度分布を示す図、 第１６図は補助電磁石に流す電流に対する基板に入射す
るイオンエネルギーの変化を示す図、第１７図は第１３
図に示した実施例における放電特性の一例を示す図、 第１８図は第１３図に示した実施例における膜堆積速度
のターゲット投入電力依存性の例を示す図、第１９図は
本発明の他の実施例の断面を示す図、第２０図は従来の
２極スパツタ装置の構成を示す断面図である。 １・・・ターゲット、 ２・・・基板、 ３・・・プラズマ、 ４・・・真空槽、 ７・・・プラズマ生成室、 ７Ｐ・・・プラズマ生成部、 ７丁・・・ターゲウト保持部、 ８・・・ガス導入口、 ９・・・真空導波管、 ｌＯ・・・マイクロ波導入窓、 １１・・・マイクロ波導波管、 １２−・・平板状ターゲット、 １３．２７．２８・・・円筒状ターゲット、１６．１６
Ａ、１６Ｂ・・・電磁石、 １７・・・磁束、 １８・・・スパッタ粒子、 １９・・・試料室、 ２２・・・基板、 ２３・・・基板ホルダ、 ２６・・・二次電子、 ２９＾、２９Ｂ・・・永久磁石、 ３０・・・補助電磁石。 第２Ａ図 第２８図 ３１２尊淳晋 第３図 Ｐｉｎ　　　（Ｗ） 円笥月欠゛ターγ゛ット才文λ霞力 第７図 冠１２図 第１６図 Ｐｉｎ　　　（Ｗ） 円笥月欠゛ターγ°ットオ史＼電力 第１８図 第２０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ガスを導入してプラズマを発生させるプラズマ生成
   室と、 一端部にマイクロ波導入窓を有し、他端部において前記
   プラズマ生成室に結合された真空導波管と、 前記プラズマ生成室内部の両端部に設けられたそれぞれ
   スパッタリング材料からなる第１および第２のターゲッ
   トと、 該第１および第２のターゲットにそれぞれ負の電圧を印
   加する少なくとも１個の電源と、前記プラズマ生成室の
   内部に磁場を形成し、かつ前記第１および第２のターゲ
   ットの一方からでて他方に入る磁束を生成する手段とを
   具えたことを特徴とするプラズマ生成装置。２）ガスを
   導入してプラズマを発生させるプラズマ生成室と、 一端部にマイクロ波導入窓を有し、他端部において前記
   プラズマ生成室に結合された真空導波管と、 前記プラズマ生成室の内側面に沿って設けられたスパッ
   タリング材料よりなる円筒状のターゲットと、 該ターゲットに負の電位を印加する電源と、前記プラズ
   マ生成室の内部に磁場を形成し、かつ前記ターゲットの
   一端部から出て他端部に入る磁束を生成する手段とを具
   えたことを特徴とするプラズマ生成装置。 ３）請求項１または２に記載のプラズマ生成装置にさら
   に前記プラズマ生成室に結合され、内部に基板ホルダを
   有する試料室を具えたことを特徴とする薄膜形成装置。 ４）前記磁界形成手段の形成する磁界を補正するための
   補助磁界形成手段を具えたことを特徴とする請求項３記
   載の薄膜形成装置。