JPH03120359A - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
- Publication number
- JPH03120359A JPH03120359A JP25445189A JP25445189A JPH03120359A JP H03120359 A JPH03120359 A JP H03120359A JP 25445189 A JP25445189 A JP 25445189A JP 25445189 A JP25445189 A JP 25445189A JP H03120359 A JPH03120359 A JP H03120359A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- reaction tank
- magnetic field
- frequency
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 241001364096 Pachycephalidae Species 0.000 abstract description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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〕
本発明は薄膜形成に利用する。特に、スパッタリングに
よる成膜速度の高速化およびターゲットの使用効率の改
善に関する。
よる成膜速度の高速化およびターゲットの使用効率の改
善に関する。
本発明は、スパッタリング装置において、ホイスラー波
により生成される高密度プラズマを利用することにより
、 成膜速度を高速化するとともにその速度制御を可能とし
、さらに、ターゲットの使用効率を高めるものである。
により生成される高密度プラズマを利用することにより
、 成膜速度を高速化するとともにその速度制御を可能とし
、さらに、ターゲットの使用効率を高めるものである。
成膜速度の速いスパッタリング装置として、従来からマ
グネトロン方式のものが用いられている。
グネトロン方式のものが用いられている。
この方式では、直交電磁界によりプラズマ密度を高め、
スパッタリングの速度およびこれに伴う成膜速度を速め
ている。スパッタリングの速度はプラズマ密度を制御す
ることにより可変であり、ガス圧や印加する高周波パワ
ーにより制御できる。
スパッタリングの速度およびこれに伴う成膜速度を速め
ている。スパッタリングの速度はプラズマ密度を制御す
ることにより可変であり、ガス圧や印加する高周波パワ
ーにより制御できる。
しかし、マグネトロン方式のスパッタリングでは、プラ
ズマ密度の上限がＩＱｌｏｃｍ−３程度であり、成膜速
度もこれにより制限されてしまう。また、磁界が印加さ
れた部分だけ集中的にスパッタされるため、ターゲット
の使用効率が低い欠点がある。
ズマ密度の上限がＩＱｌｏｃｍ−３程度であり、成膜速
度もこれにより制限されてしまう。また、磁界が印加さ
れた部分だけ集中的にスパッタされるため、ターゲット
の使用効率が低い欠点がある。
本発明は、以上の課題を解決し、成膜速度が高速かつ制
御可能であり、しかもターゲットの使用効率の高いスパ
ッタリング装置を提供することを目的とする。
御可能であり、しかもターゲットの使用効率の高いスパ
ッタリング装置を提供することを目的とする。
本発明のスパッタリング装置は、反応槽内に磁界を印加
する磁界印加手段と、ω１（ω（ωｃなる周波数の高周
波電力を上記反応槽の内部に供給する電力供給手段とを
備えたことを特徴とする。
する磁界印加手段と、ω１（ω（ωｃなる周波数の高周
波電力を上記反応槽の内部に供給する電力供給手段とを
備えたことを特徴とする。
ただし、ω１はプラズマを構成するイオンのサイクロト
ロン周波数、ωｃは電子のサイクロトロン周波数ωｃで
ある。
ロン周波数、ωｃは電子のサイクロトロン周波数ωｃで
ある。
実用的には、工業的に使用できる高周波電力の周波数が
１３．５６ ＭＨｚに限られているので、サイクロトロ
ン周波数がω１（２πＸ１３，５６ ＭＨｚ ＜ω０と
なるように磁界の強さを設定する。
１３．５６ ＭＨｚに限られているので、サイクロトロ
ン周波数がω１（２πＸ１３，５６ ＭＨｚ ＜ω０と
なるように磁界の強さを設定する。
ターゲットは磁界印加手段が印加する磁界の方向と平行
にこの磁界内に配置され、基板は磁界印加手段により印
加された磁界が発散する領域に配置されることが望まし
い。
にこの磁界内に配置され、基板は磁界印加手段により印
加された磁界が発散する領域に配置されることが望まし
い。
磁界内のプラズマに電子のサイクロトロン周波数ωｃよ
り低周波数の電磁波をθ方向（磁界方向に直交する面内
の回転方向）と２方向（磁界の軸方向）に成分をもつア
ンテナによって供給すると、この電磁波が磁力線に沿っ
て伝搬する。この電磁波はホイスラー波と呼ばれ、進行
方向に対して右回転の電界ベクトルをもつ。このホイス
ラー波の位相速度が電子の２方向の熱速度に結合するこ
とにより、電磁波のエネルギがプラママに吸収され、中
性粒子の電離が進行する。これにより、効率よくプラズ
マを生成できる。
り低周波数の電磁波をθ方向（磁界方向に直交する面内
の回転方向）と２方向（磁界の軸方向）に成分をもつア
ンテナによって供給すると、この電磁波が磁力線に沿っ
て伝搬する。この電磁波はホイスラー波と呼ばれ、進行
方向に対して右回転の電界ベクトルをもつ。このホイス
ラー波の位相速度が電子の２方向の熱速度に結合するこ
とにより、電磁波のエネルギがプラママに吸収され、中
性粒子の電離が進行する。これにより、効率よくプラズ
マを生成できる。
この方法で生成されるプラズマは円筒状であり、従来の
高周波平行平板プラズマや電子サイクロトロン共鳴プラ
ズマ（ＥＣＲプラズマ）に比較して密度が１〜２桁以上
も高いことが知られている。
高周波平行平板プラズマや電子サイクロトロン共鳴プラ
ズマ（ＥＣＲプラズマ）に比較して密度が１〜２桁以上
も高いことが知られている。
単位時間にターゲットがスパッタされる速度はイオンの
密度に比例するので、この高密度プラズマを利用すれば
、高速スパッタリングを実現できる。
密度に比例するので、この高密度プラズマを利用すれば
、高速スパッタリングを実現できる。
また、プラズマ密度は印加磁界の強さに比例するので、
磁界の強さを制御することにより、スパッタリング速度
を変化させることができる。
磁界の強さを制御することにより、スパッタリング速度
を変化させることができる。
また、プラズマ密度は磁界の方向に一定であり、磁界が
管状の場合にはその中心で最も密度が高くなる。そこで
、管状の磁界の中心に、その磁界の方向に沿って細長い
ターゲットをプラズマを乱さない程度に配置することに
より、ターゲットの使用効率を高めることができる。
管状の場合にはその中心で最も密度が高くなる。そこで
、管状の磁界の中心に、その磁界の方向に沿って細長い
ターゲットをプラズマを乱さない程度に配置することに
より、ターゲットの使用効率を高めることができる。
ターゲットから蒸発した粒子は、磁界が発散する部分を
中心として堆積する傾向がある。そこで、基板をその位
置に配置することが望ましい。
中心として堆積する傾向がある。そこで、基板をその位
置に配置することが望ましい。
第１図は本発明第一実施例のスパッタリング装置の概略
を示す断面図である。
を示す断面図である。
この装置は、ターゲット１および基板２が内部に配置さ
れる反応槽３と、この反応槽３内の気体（スパッタガス
）を電離してプラズマを発生させるプラズマ発生手段と
してアンテナ４を備える。
れる反応槽３と、この反応槽３内の気体（スパッタガス
）を電離してプラズマを発生させるプラズマ発生手段と
してアンテナ４を備える。
アンテナ４には高周波電源が接続され、高周波電力を反
応槽３内に供給する。
応槽３内に供給する。
ここで、本実施例の特徴とするところは、反応槽３内に
磁界を印加する磁界印加手段として電磁石５を備え、ア
ンテナ４には、プラズマを構成するイオンのサイクロト
ロン周波数のｌより周波数が高く電子のサイクロトロン
周波数ωｃより周波数が低い高周波電力が供給されるこ
とにある。
磁界を印加する磁界印加手段として電磁石５を備え、ア
ンテナ４には、プラズマを構成するイオンのサイクロト
ロン周波数のｌより周波数が高く電子のサイクロトロン
周波数ωｃより周波数が低い高周波電力が供給されるこ
とにある。
この例では、反応槽３として円筒状の石英管を用い、そ
の一端を排気口、他端をガス導入口としている。排気口
は真空ポンプを含む排気系に接続される。反応槽３の外
側にはコイル状のアンテナ４が巻き付けられ、これが電
磁石５のソレノイド内に配置されている。アンテナ４は
空冷または水冷可能であり、電磁石５は水冷可能である
。電磁石５は、反応槽３の円筒軸方向に−様な磁界を発
生する。Ｎ極とＳ極の向きはどちら方向でもよい。
の一端を排気口、他端をガス導入口としている。排気口
は真空ポンプを含む排気系に接続される。反応槽３の外
側にはコイル状のアンテナ４が巻き付けられ、これが電
磁石５のソレノイド内に配置されている。アンテナ４は
空冷または水冷可能であり、電磁石５は水冷可能である
。電磁石５は、反応槽３の円筒軸方向に−様な磁界を発
生する。Ｎ極とＳ極の向きはどちら方向でもよい。
以下では、反応槽３の円筒軸方向を２方向、径方向をｒ
方向とする。ｒ方向のベクトルが回転する方向がθ方向
である。
方向とする。ｒ方向のベクトルが回転する方向がθ方向
である。
ターゲット１は反応槽３の管径の中心（ｒ＝０）に配置
され、その形状は２方向に細長い。このターゲット１は
接地電位に接続され、スパッタリング時には水冷される
。基板２は電磁石５により印加される磁界が発散する領
域、特に反応槽３の排気口近傍に、Ｚ軸に対して垂直に
配置される。
され、その形状は２方向に細長い。このターゲット１は
接地電位に接続され、スパッタリング時には水冷される
。基板２は電磁石５により印加される磁界が発散する領
域、特に反応槽３の排気口近傍に、Ｚ軸に対して垂直に
配置される。
スパッタリング実行時には、ガス導入口から反応槽３内
にスパッタガスを導入し、電磁石５により反応槽３内に
２方向に−様な磁界を形成し、アンテナ４から１３．５
６ＭＨｚの高周波電力を供給する。
にスパッタガスを導入し、電磁石５により反応槽３内に
２方向に−様な磁界を形成し、アンテナ４から１３．５
６ＭＨｚの高周波電力を供給する。
スパッタガスとしてはアルゴンを用い、マス・フロー・
コントローラによって流量を制御する。反応槽３内の圧
力は、数ｍＴｏｒｒないし数ＩＱｍＴｏｒｒに保つ。
コントローラによって流量を制御する。反応槽３内の圧
力は、数ｍＴｏｒｒないし数ＩＱｍＴｏｒｒに保つ。
アンテナ４から高周波電力を供給すると、反応槽３内の
アルゴンガスが電離し、プラズマが生成される。このプ
ラズマは、電磁石５により形成された磁力線に沿って分
布し、反応槽３内のＺ方向に−様に分布する。また、高
周波電力の周波数が０皿（ω（ωｃであるため、プラズ
マ内をホイスラー波が伝搬し、プラズマ密度が高められ
る。
アルゴンガスが電離し、プラズマが生成される。このプ
ラズマは、電磁石５により形成された磁力線に沿って分
布し、反応槽３内のＺ方向に−様に分布する。また、高
周波電力の周波数が０皿（ω（ωｃであるため、プラズ
マ内をホイスラー波が伝搬し、プラズマ密度が高められ
る。
このプラズマにより、ターゲット１０表面がスパッタさ
れる。この粒子は、反応槽３の排気口側に運ばれ、基板
２の表面に堆積する。基板２の堆積速度および形成され
た薄膜の質を高めるために、基板２の温度を赤外線ヒー
タその他により制御することが望ましい。
れる。この粒子は、反応槽３の排気口側に運ばれ、基板
２の表面に堆積する。基板２の堆積速度および形成され
た薄膜の質を高めるために、基板２の温度を赤外線ヒー
タその他により制御することが望ましい。
スパッタ速度およびこれと密接な関係のある成膜速度は
、高周波電力および磁界の強さにより制御できる。
、高周波電力および磁界の強さにより制御できる。
この実施例は、アンテナ４を用いて反応槽３の外部から
高周波電力を供給するため、平行平板方式のように放電
用の電極がプラズマに曝されることがなく、クリーンな
状況で成膜できる。
高周波電力を供給するため、平行平板方式のように放電
用の電極がプラズマに曝されることがなく、クリーンな
状況で成膜できる。
第２図は本発明第二実施例のスパッタリング装置の概略
を示す断面図である。
を示す断面図である。
この実施例は、ターゲット１を反応槽３内の排気口側に
磁界方向と垂直に配置したことが第一実施例と異なる。
磁界方向と垂直に配置したことが第一実施例と異なる。
基板２は磁界と平行に配置される。
この配置にすると、発散磁界によってイオンが加速され
、スパッタリングの効率が高くなる。また、基板２を磁
界と平行に配置することによって、膜厚分布が均一とな
る。
、スパッタリングの効率が高くなる。また、基板２を磁
界と平行に配置することによって、膜厚分布が均一とな
る。
ただし、プラズマ密度が反応槽３の径方向には非一様で
あるため、ターゲット１の使用効率は低下し、中心が集
中的にスパッタされてしまう。それでもな右、従来のマ
グネトロン方式により高い使用効率が得られる。
あるため、ターゲット１の使用効率は低下し、中心が集
中的にスパッタされてしまう。それでもな右、従来のマ
グネトロン方式により高い使用効率が得られる。
以上説明したように、本発明のスパッタリング装置は、
高密度のプラズマが得られるため、スパッタ速度および
成膜速度を速めることができる効果がある。また、プラ
ズマの密度が印加磁場に比例するため、磁界の強さによ
りスパック速度を制御できる効果がある。さらに、軸方
向に−様なプラズマを生成できるので、ターゲットを適
当な位置に配置することにより、ターゲットの使用効率
を高めることができる効果がある。
高密度のプラズマが得られるため、スパッタ速度および
成膜速度を速めることができる効果がある。また、プラ
ズマの密度が印加磁場に比例するため、磁界の強さによ
りスパック速度を制御できる効果がある。さらに、軸方
向に−様なプラズマを生成できるので、ターゲットを適
当な位置に配置することにより、ターゲットの使用効率
を高めることができる効果がある。
また、反応槽の外部から高周波電力を供給する場合には
、プラズマ中に放電用電極がないため、クリーンな環境
で成膜できる効果がある。
、プラズマ中に放電用電極がないため、クリーンな環境
で成膜できる効果がある。
第り図は本発明第一実施例スパッタリング装置の概略を
示す断面図。 第２図は本発明第二実施例スパッタリング装置の概略を
示す断面図。 １・・・ターゲット、２・・・基板、３・・・反応槽、
４・・・アンテナ、５・・・電磁石。
示す断面図。 第２図は本発明第二実施例スパッタリング装置の概略を
示す断面図。 １・・・ターゲット、２・・・基板、３・・・反応槽、
４・・・アンテナ、５・・・電磁石。
Claims (3)
- １．ターゲットおよび基板が内部に配置される反応槽と
、 この反応槽内の気体を電離してプラズマを発生させるプ
ラズマ発生手段と を備えたスパッタリング装置において、 上記反応槽内に磁界を印加する磁界印加手段を備え、 上記プラズマ発生手段は、プラズマを構成するイオンの
サイクロトロン周波数ω＿ｉより周波数が高く電子のサ
イクロトロン周波数ω＿ｃより周波数が低い高周波電力
を上記反応槽の内部に供給する電力供給手段を含む ことを特徴とするスパッタリング装置。 - ２．ターゲットは磁界印加手段が印加する磁界の方向と
平行にこの磁界内に配置される請求項１記載のスパッタ
リング装置。 - ３．基板は磁界印加手段により印加された磁界が発散す
る領域に配置される請求項１記載のスパッタリング装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25445189A JPH03120359A (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25445189A JPH03120359A (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | スパッタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03120359A true JPH03120359A (ja) | 1991-05-22 |
Family
ID=17265197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25445189A Pending JPH03120359A (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03120359A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0648069A1 (en) * | 1993-07-30 | 1995-04-12 | Texas Instruments Incorporated | RF induction plasma source for plasma processing |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP25445189A patent/JPH03120359A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0648069A1 (en) * | 1993-07-30 | 1995-04-12 | Texas Instruments Incorporated | RF induction plasma source for plasma processing |
| US5430355A (en) * | 1993-07-30 | 1995-07-04 | Texas Instruments Incorporated | RF induction plasma source for plasma processing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4491132B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| AU746645C (en) | Method and apparatus for deposition of biaxially textured coatings | |
| EP0403418B1 (en) | High density plasma deposition and etching apparatus | |
| JP3174981B2 (ja) | ヘリコン波プラズマ処理装置 | |
| US6579421B1 (en) | Transverse magnetic field for ionized sputter deposition | |
| US5181986A (en) | Plasma processing apparatus | |
| JPS5915982B2 (ja) | 放電化学反応装置 | |
| US6468387B1 (en) | Apparatus for generating a plasma from an electromagnetic field having a lissajous pattern | |
| JPS61267324A (ja) | 乾式薄膜加工装置 | |
| JPS61213377A (ja) | プラズマデポジシヨン法及びその装置 | |
| WO2020039190A1 (en) | Method of generating a uniform high density plasma sheet | |
| JPH03120359A (ja) | スパッタリング装置 | |
| JPS59173265A (ja) | スパツタ装置 | |
| JPH06196446A (ja) | 高周波磁場励起処理装置 | |
| JP2000164578A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| JPS6267822A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP3235299B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理方法 | |
| JPH0530500B2 (ja) | ||
| JPS61217573A (ja) | 真空処理用放電装置 | |
| Baranov et al. | How to Control Plasma Parameters | |
| JPH0312924A (ja) | プラズマ加工装置 | |
| GB2360530A (en) | High target utilisation sputtering system with remote plasma source | |
| JP3221928B2 (ja) | マグネトロン反応性イオン処理装置 | |
| JPS62143418A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH02133571A (ja) | 薄膜形成装置 |