JPH02163373A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPH02163373A JPH02163373A JP63318418A JP31841888A JPH02163373A JP H02163373 A JPH02163373 A JP H02163373A JP 63318418 A JP63318418 A JP 63318418A JP 31841888 A JP31841888 A JP 31841888A JP H02163373 A JPH02163373 A JP H02163373A
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- film forming
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- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 21
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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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は薄膜形成装置に係り、特に二極スパッタリング
装置の改良に関する。
装置の改良に関する。
［従来の技術］
一般に薄膜形成装置は、半導体技術を始めとした広範囲
の技術分野で種々の材料の薄膜形成手段として用いられ
ている。特に、高速・低温スパッタの実現、ターゲット
から放出される負イオンおよびγ電子等による基板衝撃
等の問題を解決するものとして、マグネトロンスパッタ
装置や対向スパッタ装置が広く用いられている。
の技術分野で種々の材料の薄膜形成手段として用いられ
ている。特に、高速・低温スパッタの実現、ターゲット
から放出される負イオンおよびγ電子等による基板衝撃
等の問題を解決するものとして、マグネトロンスパッタ
装置や対向スパッタ装置が広く用いられている。
これらの装置は、γ電子をトラップするために電極の背
面に設けた磁気製【により百ないし数百ガウスの磁場を
形成する必要があるが、°これらの磁場はターゲット近
傍のみにとどまらず、成膜基板面にも影響を及ぼし、特
に磁性膜を形成する際の磁区の形成方向に大きく影響を
与えてしまう。
面に設けた磁気製【により百ないし数百ガウスの磁場を
形成する必要があるが、°これらの磁場はターゲット近
傍のみにとどまらず、成膜基板面にも影響を及ぼし、特
に磁性膜を形成する際の磁区の形成方向に大きく影響を
与えてしまう。
またスルーブツトを上げるために電極を大きくしたり極
間距離を広げたりすると、より大きな磁界発生装置が必
要となり、これが原因で磁場の影響部分を更に広げてし
まう。
間距離を広げたりすると、より大きな磁界発生装置が必
要となり、これが原因で磁場の影響部分を更に広げてし
まう。
これし；対して、磁性膜の形成や磁性膜の保護膜形成用
として用いられている二極スパッタリング装置が知られ
、この装置によれば全体を簡単な構造にすることができ
る。
として用いられている二極スパッタリング装置が知られ
、この装置によれば全体を簡単な構造にすることができ
る。
これら各種スパッタ装置については、例えば昭和６０年
６月７日、経営開発センターから出版された［スパッタ
法による薄膜作成技術」で論じられており、また対向ス
パッタ装置については特開昭６２−１９６３６９号公報
等で紹介されている。
６月７日、経営開発センターから出版された［スパッタ
法による薄膜作成技術」で論じられており、また対向ス
パッタ装置については特開昭６２−１９６３６９号公報
等で紹介されている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら従来の二極スパッタリング装【は。
成膜速度の面で他のスパッタ装置に劣り、成膜工程での
スループットを向上させる必要がある。そこで電極を大
型化して配置できる基板数に多くしてスルーブツトを向
上させることが考えられるが。
スループットを向上させる必要がある。そこで電極を大
型化して配置できる基板数に多くしてスルーブツトを向
上させることが考えられるが。
第３図に示すように二極電極の外部へのプラズマの拡散
が著しくなる。つまり同図に示すように。
が著しくなる。つまり同図に示すように。
縦軸のプラズマ密度は、中心部から外側に向かうにつれ
て急速に減少し、これに対応して形成される薄膜は中心
が厚く、かつ外側程急速に薄くなってしまう。この傾向
は、投入するパワーを大きくするほど顕著になる。
て急速に減少し、これに対応して形成される薄膜は中心
が厚く、かつ外側程急速に薄くなってしまう。この傾向
は、投入するパワーを大きくするほど顕著になる。
本発明の目的は、プラズマの拡散を防止して二極電極間
の放電空間におけるプラズマ密度の均一化を図った薄膜
形成装置を提供するにある。
の放電空間におけるプラズマ密度の均一化を図った薄膜
形成装置を提供するにある。
［課題を解決するための手段］
本発明は上記目的を達成するために、放電空間の周辺近
傍に、互いに異なる極性の磁剣装【を周方向に複数設け
たことを特徴とする。
傍に、互いに異なる極性の磁剣装【を周方向に複数設け
たことを特徴とする。
［作用コ
本発明による薄膜形成装【は上記の如き構成であるから
、上記磁気装置により形成される磁場、例えば１００ガ
ウス程度の弱磁場によづて、二極電極内で生成した放電
プラズマが外部へ拡散しようとするとき、拡散するイオ
ンおよび電子等を通りに＜＜シたり方向を曲げたりし、
これによってプラズマの再ｆｆｉ離を促して、電極周縁
部でのプラズマ密度の急激な低下を防ぎ放電空間におけ
るプラズマ密度の均一化を図ることができる。
、上記磁気装置により形成される磁場、例えば１００ガ
ウス程度の弱磁場によづて、二極電極内で生成した放電
プラズマが外部へ拡散しようとするとき、拡散するイオ
ンおよび電子等を通りに＜＜シたり方向を曲げたりし、
これによってプラズマの再ｆｆｉ離を促して、電極周縁
部でのプラズマ密度の急激な低下を防ぎ放電空間におけ
るプラズマ密度の均一化を図ることができる。
［実施例コ
以下本発明の実施例を図面によって説明する。
第１図および第２図は二極スパッタリング装置の縦断面
図および横断面図である。
図および横断面図である。
真空容器１内には絶縁物１１によって電気的に絶縁され
たカソード電極３と、！ｍ物１２によって電気的に絶縁
された基板電極５とが対向配置され、その対向部に放電
空間１０を形成している。
たカソード電極３と、！ｍ物１２によって電気的に絶縁
された基板電極５とが対向配置され、その対向部に放電
空間１０を形成している。
カソード電極３はスパッタ放電を行なわせるときに陰極
となり、一方、基板電極５は陽極となる。
となり、一方、基板電極５は陽極となる。
この基板電極５には成膜される基板４が保持され、カソ
ード電極３にはターゲット板２が保持されている。また
真空容器１にはガス導入口６があり、このガス導入口６
から導入されたスパッタ用ガスは、第２図のように真空
容器］の内壁面に沿って延びて配置したガス管７の図示
しない多数の小孔から放電空間１０に供給される。更に
真空容器１の排気口１３に取付けたゲート弁８にはクラ
イオポンプ９が接続されており、このクライオポンプ９
によって真空容器１内の排気が行なわれる。カソード電
極３にはマツチングボックス２１を介して高周波電源２
２が接続され、基板電極５にはマツチングボックス２３
を介して高周波電源２４が接続されてスパッタ用電源が
構成されている。このスパッタ用電源は導電性の金属タ
ーゲットでは高周波電源２２．２４に代えて直流電源で
も良い。
ード電極３にはターゲット板２が保持されている。また
真空容器１にはガス導入口６があり、このガス導入口６
から導入されたスパッタ用ガスは、第２図のように真空
容器］の内壁面に沿って延びて配置したガス管７の図示
しない多数の小孔から放電空間１０に供給される。更に
真空容器１の排気口１３に取付けたゲート弁８にはクラ
イオポンプ９が接続されており、このクライオポンプ９
によって真空容器１内の排気が行なわれる。カソード電
極３にはマツチングボックス２１を介して高周波電源２
２が接続され、基板電極５にはマツチングボックス２３
を介して高周波電源２４が接続されてスパッタ用電源が
構成されている。このスパッタ用電源は導電性の金属タ
ーゲットでは高周波電源２２．２４に代えて直流電源で
も良い。
また基板電極５は直接接地して使用しても良い。
放電プラズマが誘起されることになる放電空間１０の周
辺近傍には、複数の磁気装置である永久磁石３１が設け
られている。各永久磁石３１は、第２図に示すように周
方向において互いに異なる極性であり、かつ電極３，５
の径方向が６１極の方向となっている。従って永久磁石
３１の磁力線３２は隣り合う永久磁石間で閉磁路を形成
し、全体として周方向の磁場が形成されている。この磁
場の強さは１００ガウス程度であり、基板電極５上の。
辺近傍には、複数の磁気装置である永久磁石３１が設け
られている。各永久磁石３１は、第２図に示すように周
方向において互いに異なる極性であり、かつ電極３，５
の径方向が６１極の方向となっている。従って永久磁石
３１の磁力線３２は隣り合う永久磁石間で閉磁路を形成
し、全体として周方向の磁場が形成されている。この磁
場の強さは１００ガウス程度であり、基板電極５上の。
基板４に殆んど影響を与えず、また与えたとしても僅か
である。
である。
また周方向の各永久磁石３１間には適当な間隔が形成さ
れており、この隙間を通してガス管７から放電空間１０
にスパッタ用ガスが何等支障なく供給される。
れており、この隙間を通してガス管７から放電空間１０
にスパッタ用ガスが何等支障なく供給される。
上述のようにして形成された磁場は、電極３゜５間の中
心部から外側へ拡散する放電プラズマに作用して、これ
を放電空間１０内に閉じ込めることができるので、放電
空間１０におけるプラズマ密度を均一に分布させること
ができる。従って、基板４に形成される膜も均一化し、
このようにして電極をより大型化して基板４の配置数を
増してスループットを向上させた薄膜形成装置が得られ
る。
心部から外側へ拡散する放電プラズマに作用して、これ
を放電空間１０内に閉じ込めることができるので、放電
空間１０におけるプラズマ密度を均一に分布させること
ができる。従って、基板４に形成される膜も均一化し、
このようにして電極をより大型化して基板４の配置数を
増してスループットを向上させた薄膜形成装置が得られ
る。
第４図は本発明の他の実施例による薄膜形成装置の電極
間対向部を拡大して示すもので、電極３゜５間に形成さ
れた放電空間１０の周囲に配置した複数の磁気装置であ
る永久磁石３１には、保脛カバー３３か形成されている
。永久磁石３１の配置によって電極３，５間が電気的に
短終することが心配される場合、保護カバー３３として
絶縁物を用いる。また永久磁石３１の材料のスパッタに
よる基板４への付着が心配される場合は、保護カバー３
３として非磁性材やターゲット４Ｆｉ２と同し金属を用
いると良い。
間対向部を拡大して示すもので、電極３゜５間に形成さ
れた放電空間１０の周囲に配置した複数の磁気装置であ
る永久磁石３１には、保脛カバー３３か形成されている
。永久磁石３１の配置によって電極３，５間が電気的に
短終することが心配される場合、保護カバー３３として
絶縁物を用いる。また永久磁石３１の材料のスパッタに
よる基板４への付着が心配される場合は、保護カバー３
３として非磁性材やターゲット４Ｆｉ２と同し金属を用
いると良い。
第５図乃至第７図は本発明の他の実施例による薄膜形成
装置の永久磁石３１を中心とする構成を示す平面図、第
５図のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図および部分側面図で
ある。
装置の永久磁石３１を中心とする構成を示す平面図、第
５図のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図および部分側面図で
ある。
特に第５図と第７図から分かるように円板状の１対の取
付Ｗ１３４が用いられ、この取付雇３４間に複数の永久
磁石３１が間隔を隔てて配置され。
付Ｗ１３４が用いられ、この取付雇３４間に複数の永久
磁石３１が間隔を隔てて配置され。
永久磁石３１と取付雇３４間を適当な手段によって固着
させている。従って永久磁石３１を中心とする部分はユ
ニット構成となり、これに付着したターゲット材を洗浄
する場合、このユニットを一括して取出しまた洗浄作業
を行なうこと゛ができる。
させている。従って永久磁石３１を中心とする部分はユ
ニット構成となり、これに付着したターゲット材を洗浄
する場合、このユニットを一括して取出しまた洗浄作業
を行なうこと゛ができる。
また、このようにユニット化された永久磁石３１を用い
るなら、基板４の取付は取外し時に、ユニット化した永
久磁石３１を第１図の基板電極５側の上方へずらすよう
に構成することもできる。尚。
るなら、基板４の取付は取外し時に、ユニット化した永
久磁石３１を第１図の基板電極５側の上方へずらすよう
に構成することもできる。尚。
取付雇３４は非磁性材で構成し、環状でも良いし。
また半環状のものを２組用いても良い。
第８図および第９図は本発明の更に異なる実施例による
電極近傍のみを示す薄膜形成装置の平面図および部分断
面正面図である。
電極近傍のみを示す薄膜形成装置の平面図および部分断
面正面図である。
先の実施例では電極３，５の中心部から外側へ拡散する
放電プラズマに作用して、これを放電空間１ｏ内に閉じ
込める磁場を、永久磁石３１によって得ていたが、本実
施例では放電空間１０の周囲に複数のコイル３５から成
る磁気装置を設けて同様の磁場を得ている。
放電プラズマに作用して、これを放電空間１ｏ内に閉じ
込める磁場を、永久磁石３１によって得ていたが、本実
施例では放電空間１０の周囲に複数のコイル３５から成
る磁気装置を設けて同様の磁場を得ている。
上述したいずれの実施例においても、放電空間１ｏの周
囲に配置した複数の磁気装置は第２図に示すガス管７か
ら電極３，５の対向部の中心部へ向かうスパッタ用ガス
の流入を許すガス通過部を有するため、放電空間１０の
周囲に配置しても。
囲に配置した複数の磁気装置は第２図に示すガス管７か
ら電極３，５の対向部の中心部へ向かうスパッタ用ガス
の流入を許すガス通過部を有するため、放電空間１０の
周囲に配置しても。
この点での影響はない。
［発明の効果］
以上説明したように本発明は、放電空間の周囲近傍に互
いに異なる極性の磁気装置を周方向に複数設けたため、
これら磁気装置にて形成される磁場により、放電空間で
生成した放電プラズマが外部へ拡散しようとするのを抑
制しつつ再電離を促すことができ、放電空間におけるプ
ラズマ密度の均一化を一層図ることができる。
いに異なる極性の磁気装置を周方向に複数設けたため、
これら磁気装置にて形成される磁場により、放電空間で
生成した放電プラズマが外部へ拡散しようとするのを抑
制しつつ再電離を促すことができ、放電空間におけるプ
ラズマ密度の均一化を一層図ることができる。
第１図は本発明の一実施例による薄膜形成装置の縦断面
正面図、第２図は第１図の横断面平面図、第３図は従来
の薄膜形成装置における放電空間のプラズマ密度分布図
、第４図は本発明の他の実施例における薄膜形成装置の
要部を拡大した部分断面正面図、第５図は本発明の更に
異なる他の実施例による薄膜形成装置の要部を示す平面
図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ線に沿った拡大断面図
、第７図は第６図の部分側面図、第８図および第９図は
本発明の更に異なる他の実施例による薄膜形成装置の要
部を示す平面図および部分断面正面図である。 １・・・・・真空容器、２・・・・・・ターゲット材、
３・・・・・カソードｌｉｔ極、４・・・・・・基板、
５・・・・・・基板電極、６・・・・・・ガス導入口、
７・・・・・・ガス管、１０・・・・・・放電空間、３
１・・・・・・永久磁石、３２・・・・・・磁力線、３
３・・・・・・保護カバー、３４・・・・・・取付層、
３５・・・・・・コイル。 第 図 中で炉らυ）Ｅ蘭（ｃｒｎ） 第 図 １真文客器 ５基版堂砧 ２ターゲ、ト木（ ６カ”ス酋入口 ３２Ｉソ→゛１１右シ １０＃−電を藺 ４憲拒 ３ｂμａ石
正面図、第２図は第１図の横断面平面図、第３図は従来
の薄膜形成装置における放電空間のプラズマ密度分布図
、第４図は本発明の他の実施例における薄膜形成装置の
要部を拡大した部分断面正面図、第５図は本発明の更に
異なる他の実施例による薄膜形成装置の要部を示す平面
図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ線に沿った拡大断面図
、第７図は第６図の部分側面図、第８図および第９図は
本発明の更に異なる他の実施例による薄膜形成装置の要
部を示す平面図および部分断面正面図である。 １・・・・・真空容器、２・・・・・・ターゲット材、
３・・・・・カソードｌｉｔ極、４・・・・・・基板、
５・・・・・・基板電極、６・・・・・・ガス導入口、
７・・・・・・ガス管、１０・・・・・・放電空間、３
１・・・・・・永久磁石、３２・・・・・・磁力線、３
３・・・・・・保護カバー、３４・・・・・・取付層、
３５・・・・・・コイル。 第 図 中で炉らυ）Ｅ蘭（ｃｒｎ） 第 図 １真文客器 ５基版堂砧 ２ターゲ、ト木（ ６カ”ス酋入口 ３２Ｉソ→゛１１右シ １０＃−電を藺 ４憲拒 ３ｂμａ石
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、真空容器内に、ターゲット板を保持し成膜時に陰極
となるカソード電極と、上記ターゲット板に対向する基
板を保持し成膜時に陽極となる基板電極と、これら両電
極間の放電空間にスパッタ用ガスを供給するガス導入口
とを有する薄膜形成装置において、上記放電空間の周辺
近傍に、互いに異なる極性の磁気装置を周方向に交互に
複数設けたことを特徴とする薄膜形成装置。 ２、請求項１記載のものにおいて、上記磁気装置は永久
磁石であり、上記両電極の径方向が磁極の方向となるよ
うに配置したことを特徴とする薄膜形成装置。 ３、請求項１記載のものにおいて、上記磁気装置の外表
面を保護カバーで被つたことを特徴とする薄膜成形装置
。 ４、請求項１記載のものにおいて、上記磁気装置は、周
方向に磁極が交互の極性をもつよう配置した複数のコイ
ルから成ることを特徴とする薄膜形成装置。 ５、請求項１記載のものにおいて、上記磁気装置は、上
記ガス導入口からのスパッタ用ガスを上記放電空間へ流
入させるガス通過部を有することを特徴とする薄膜形成
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318418A JPH0689446B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 薄膜形成装置 |
| US07/450,461 US5085755A (en) | 1988-12-19 | 1989-12-14 | Sputtering apparatus for forming thin films |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318418A JPH0689446B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02163373A true JPH02163373A (ja) | 1990-06-22 |
| JPH0689446B2 JPH0689446B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=18098933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63318418A Expired - Lifetime JPH0689446B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 薄膜形成装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5085755A (ja) |
| JP (1) | JPH0689446B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009127109A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Hitachi Metals Ltd | マグネトロンスパッタリング装置 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW271490B (ja) * | 1993-05-05 | 1996-03-01 | Varian Associates | |
| US5455197A (en) * | 1993-07-16 | 1995-10-03 | Materials Research Corporation | Control of the crystal orientation dependent properties of a film deposited on a semiconductor wafer |
| US5496455A (en) * | 1993-09-16 | 1996-03-05 | Applied Material | Sputtering using a plasma-shaping magnet ring |
| US5597459A (en) * | 1995-02-08 | 1997-01-28 | Nobler Technologies, Inc. | Magnetron cathode sputtering method and apparatus |
| US5605696A (en) * | 1995-03-30 | 1997-02-25 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Drug loaded polymeric material and method of manufacture |
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