JPH0466663A - スパッタ装置 - 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、高密度プラズマによるスパッタリングを利用
して、良質な薄膜を高効率で安定に形成するための新規
なスパッタ装置に関するものである。

【従来の技術ｊ 従来から、スパッタ装置は薄膜の形成に広く用いられて
いる。その内、２極スパツタ装置、高速膜形成が可能な
マグネトロンスパッタ装置等がよく知られている。

しかし、２極スパツタ装置やマグネトロンスパッタ装置
では、汎用的な薄膜の形成は可能なものの、スパッタ粒
子のイオン化率が高々１％と低く、しかも放電可能ガス
圧領域が１　ｍＴｏｒｒ以上と限られていた。さらに、
ターゲットからの種々の高エネルギー粒子の衝撃が問題
とされ、高純度の良質薄膜が形成できないという問題が
あった。

これに対して、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利
用したプラズマとスパッタを組み合わせたスパッタ装置
（ＥＣＲスパッタ装置）が考案され（Ｔ、Ｏｎｏ、　Ｃ
，Ｔａｋａｈａｓｈｉ、　＆　Ｓ、Ｍａｔｓｕｏ、　Ｊ
ｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ。

Ｐｈｙｓ、、　２３（１９８３）　Ｌ５３４．）、低ガ
ス圧中での高イオン化率スパッタ装置として注目されて
いる。第７図にその従来のＥＣＲスパッタ装置の構成図
を示す。

この装置ではガス導入口を具えたプラズマ発生室７の周
囲に磁界発生用の電磁石２が設けられ、マイクロ波真空
導波管９．マイクロ波導入窓ｌＯを介してプラズマ発生
室にマイクロ波を導入し、ＥＣＲを利用してプラズマを
発生させ、そのプラズマによって筒状ターゲット１６を
スパッタする。ガス導入口１４および排気口を具え、高
真空に排気可能な試料室１３には基板２０を支持する基
板ホルダー２１が具えられており、シャッタ２２を開閉
してスパッタ粒子を基板２０上に堆積する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したＥＣＲスパッタ装置によれば、高真空中での良
質薄膜の低温形成が可能である。しかしながら、このＥ
ＣＲスパッタ装置で膜を高速で形成しようとすると、マ
イクロ波プラズマの密度を上げる必要があり、膜へのダ
メージ等の問題から、堆積速度には限界があった。それ
に対して、第８図に示すように筒状ターゲット１６にヨ
ーク２３Ｂなどの磁気回路を設置し、マグネトロンモー
ドを用いた高速スパッタを実現している例（Ｃ，Ｔａｋ
ａｈａｓｈｉ。

Ｍ、Ｋｉｕｃｈｉ、　Ｔ、Ｏｎｏ、　＆　Ｓ、Ｍａｔｓ
ｕｏ、　Ｊ、Ｖａｃ、　Ｓｃｉ、　＆Ｔｅｃｈｎｏｌ、
、　Ａ６（１９８８）２３４８．）もあるが、この筒状
ターゲット１６の両端が解放された構造では、高密度プ
ラズマ生成に必要な、筒状ターゲットに閉じ込められた
高速電子は、そのエネルギーが完全に電離に使われる前
にターゲット両端から逃げだしてしまう。つまり、高速
電子の閉じ込め効率が十分でない構造となっている。そ
の結果、低ガス圧での高密度プラズマの生成が困難とな
る。

しかも、このＥＣＲスパッタ装置では、筒状ターゲット
の一部にプラズマが局在してしまうため、ターゲット侵
食面積も狭（、ターゲットの使用効率が十分ではなかっ
た。

本発明は従来の問題点を解決し、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たスパッタを行
い、ターゲットの使用効率が高（、良質の薄膜を高真空
中で高速度、高効率に連続して形成できるスパッタ装置
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１ かかる目的を達成するために、本発明によるスパッタ装
置は、真空容器内に導入したガスをマイクロ波によりプ
ラズマ化し、該プラズマによるスパッタを利用して薄膜
を形成するスパッタ装置において、マイクロ波導波管に
接続されたマイクロ波導入窓を一端に有し、マイクロ波
進行方向に順次結合した真空導波管、導入されたマイク
ロ波が共振する空洞共振器を形成する径および長さを有
するプラズマ発生室、プラズマ引出し部、試料室を具え
、かつガス導入口を有する真空槽と、前記プラズマ発生
室の外周に設けられプラズマ発生室の内部に磁場を形成
する電磁石と、前記試料室内に設けられ、薄膜を堆積す
る基板を支持するホルダーと、前記プラズマ発生室の内
側に設けられ、負電圧を印加してスパッタを行う板状タ
ーゲットと、プラズマを囲むように前記プラズマ引出し
部に接して設けられた筒状ターゲットと、磁束が前記筒
状ターゲット面上から漏洩して再び該筒状ターゲット面
上に戻るような、筒内の径方向に連続した漏洩磁界が形
成されるように前記筒状ターゲットに近接して設けられ
た磁気回路とを具え、前記筒状ターゲットと前記板状タ
ーゲットが、前記電磁石による磁束が一方のターゲット
面から出て他方のターゲット面に入るように配置されて
いることを特徴とする。

さらに本発明は、真空容器内に導入したガスをマイクロ
波によりプラズマ化し該プラズマによるスパッタを利用
して薄膜を形成するスパッタ装置において、マイクロ波
導波管、マイクロ波導入窓等のマイクロ波導入機構を一
端に有し、導入されたマイクロ波が共振する空洞共振器
を形成する径および長さを有するプラズマ発生室、プラ
ズマ引出し部、試料室を備え、かつガス導入口を有する
真空層と、前記プラズマ発生室の外周に設けられプラズ
マ発生室の内部に磁場を形成する電磁石と、前記試料室
内に設けられ、薄膜を堆積する基板を支持するホルダー
と、前記プラズマ発生室の内側に設けられ、負電圧を印
加してスパッタを行う板状ターゲットと、プラズマを囲
むように前記プラズマ引出し部に接して設けられた筒状
ターゲットと、磁束が前記筒状ターゲット面上から漏洩
して再び該筒状ターゲット面上に戻るような、筒内の径
方向に連続した漏洩磁界が形成されるように前記筒状タ
ーゲットに近接して設けられた磁気回路とを具え、前記
筒状ターゲットと前記板状ターゲットが、前記電磁石に
よる磁束が一方のターゲット面から出て他方のターゲッ
ト面に入るように配置されていることを特徴とする。

［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
のプラズマを用いたスパッタを行い、ターゲットの使用
効率が高（、良質の薄膜を高真空中で高速度、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し、その高密度プラズマを利用し
たスパッタを可能とする。しかも筒状ターゲットと板状
ターゲットを同時に組み合わせて、高密度プラズマ生成
に重要な高速２次電子をプラズマ中に効率的に反射する
ターゲット配置をとるため、高速スパッタを実現できる
。さらに、筒状ターゲット面では局所的に漏洩磁束を形
成し、マグネトロン放電を重畳させる構造のため、侵食
領域が拡大し、ターゲットの使用効率に優れるという効
果がある。加えて、プラズマの閉じ込め効率が高いため
、２次電子放出係数の小さな、低電圧放電しにくいター
ゲットを用いた場合でも安定に高速膜形成が実現できる
。

［実施例］ 以下、図面にもとづき実施例について説明する。

実施例−工 第１図は本発明のスパッタ装置の第１の実施例の構成を
示す断面図である。真空槽は、主にプラズマ発生室７と
試料室１３からなっている。プラズマ発生室７にはマイ
クロ波真空導波管９が接続されており、マイクロ波真空
導波管９にはマイクロ波導入窓１０を通して順に、マイ
クロ波導波管１１、整合器ＩＡ、マイクロ波電力計ＩＢ
、アイソレータＩＣおよびマイクロ波源１を含むマイク
ロ波導入機構が接続されており、マイクロ波がプラズマ
発生室７内のプラズマ発生部７Ｐに供給される。本実施
例では後述するように板状ターゲット１５と筒状ターゲ
ット１６が配置されているが、その両ターゲットから直
接見えない位置に配置されたマイクロ波導入窓ＩＯには
石英ガラス板が用いられている。マイクロ波源１として
は、例えば、２．４５ＧＨｚのマグネトロンが用いられ
る。

プラズマ発生室７およびマイクロ波真空導波管９はプラ
ズマ生成による温度上昇を防止するために、水冷される
。ガス導入口８．１４はそれぞれプラズマ発生室７と試
料室１３に直接接続されている。

プラズマ発生室７内の板状ターゲット１５が設置された
面に対向する面で、プラズマ発生室外に配置された磁界
発生用電磁石２Ａ、　２Ｂにより発生された磁束５方向
にはプラズマ引出し部１２が設置され、磁束５の方向で
、試料室１３内には基板２０が置かれ、基板２０の上に
はプラズマ３を遮断することができるようにシャッタ２
２が配置されている。また基板ホルダー２１にはヒータ
が内蔵されており基板２０を加熱することができる。さ
らに基板２ｏには直流あるいは交流の電圧を印加するこ
とができ、膜形成中の基板バイアスや基板のスパッタク
リーニングを行うことができる。

プラズマ発生室７は、マイクロ波空洞共振器の条件とし
て、−例として、はぼ円形空洞共振モードＴＥ、、、を
採用し、内のりで直径１６ｃｍ、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。

プラズマ発生室７の外周には、磁界発生用電磁石２Ａ、
　２Ｂが設置され、これによってプラズマ発生室７内に
磁界が発生される。この際、マイクロ波による電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）の条件がプラズマ発生室７の
内部で成立するように決定する。例えば周波数２．４５
Ｇｆ（ｚ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、磁界発生用電磁石２Ａ、　２
Ｂは例えば最大１２００Ｇ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がプラズマ発生室７
の内部のどこかで実現されている。この磁場はプラズマ
発生室７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、生成したイオンや電子が
磁界に垂直方向に散逸するのを防ぎ、結果として低ガス
圧中で高密度プラズマが生成される。

しかも、プラズマ発生室７外に設置された磁界発生用電
磁石２Ａ、　２Ｂによって発生する磁界は、プラズマ発
生室７からプラズマ引出し部工２を通して試料室１３方
向には磁束密度がゆるやかに減少する発散磁界分布をと
っており、発生したプラズマを効果的に基板２０上に輸
送する構成になっている。

第２図に、第１図に示した本発明の実施例における磁束
方向の磁場強度分布の例を示した。

プラズマ発生室７の上端内面には板状ターゲット１５が
配置され、一方試料室１３内でプラズマを取り囲むよう
に、プラズマ引出し部１２に接して筒状ターゲット１６
が設置されている。

第３図にターゲットの構成を示す。第３図（Ａ）は板状
ターゲット１５の詳細を示す断面図である。

板状ターゲット１５は中空で水冷可能なターゲット支持
体１５Ａに取付けられ、ターゲット支持体１５Ａは絶縁
体１５Ｂを介してプラズマ発生室のターゲット保持部７
Ａに取付けられている。ターゲット支持体１５Ａには電
源１７が接続され、板状ターゲットに負の電位が印加さ
れる。第３図（Ｂ）は筒状ターゲット１６の詳細を示す
断面図である。ターゲット１６Ａは中空で水冷可能なタ
ーゲット支持体１６Ａに取付けられ、支持体１６Ａは絶
縁体１６Ｂ　、取付は具１６Ｇを介してプラズマ発生室
７のターゲット保持部７Ｂに取付けられている。ターゲ
ット支持体１６Ａには電源１８が接続され、筒状ターゲ
ット１６に負の電位が印加される。筒状ターゲット１６
の両端部はターゲット保持部の突出端７Ｇ、　７Ｄによ
ってプラズマから保護されており、さらにターゲット１
６の裏面、ターゲット支持体１６Ａの内部には磁気回路
としての永久磁石２３Ａが設置されている。第３図（Ｃ
）は、磁気回路としてヨーク２３Ｂが設置されている例
を示し、他の構造は第３図（Ｂ）と全（同じである。

この実施例では、筒状ターゲット１６として内径１０ｃ
ｍ、高さ５ｃｍの円筒、板状ターゲット１５として直径
１０ｃｍの円板状ターゲットを用いている。また、筒状
ターゲット１６内には、筒状ターゲット用磁気回路とし
て、第３図（Ｂ）に示すように、筒状ターゲット１６の
両端に極性の異なるリング状の永久磁石２３Ａを少なく
とも１対設置し、筒状ターゲット表面に磁束が漏洩する
ようにしている。永久磁石２３Ａの磁極は、筒状ターゲ
ット上の漏洩磁界方向が磁界発生用電磁石２Ａ、　２Ｂ
により発生した磁束方向と同じになるようにするのが望
ましい。

磁気回路として永久磁石２３Ａだけでなく、第３図（Ｃ
）に示すようにヨーク２３Ｂを用いてもよい。

第４Ａ図および第４Ｂ図に、高速２次（γ）電子の運動
によるプラズマ増殖機構を示した。

筒状ターゲット１６と板状ターゲット１５は、第４Ａ図
に示すように、筒状ターゲット１６と板状ターゲット１
５の面の一部にプラズマ発生室の外周に設置された磁界
発生用電磁石２Ａ、　２Ｂによる磁束５が流入するよう
に、しかもその磁束５がターゲット１５、１６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。

以上のようにして生成された高密度プラズマに面した筒
状ターゲット１６と板状ターゲット１５に負の電位を印
加することにより、高密度プラズマ中のイオンを両ター
ゲットに効率よく引き込みスパッタをおこさせる。両タ
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高速２次電子（γ）電
子４が放出される。この高速２次（γ）電子４はそれぞ
れのターゲット１５．１６が作る電界２６Ａ、　２６Ｂ
で加速され、それらターゲット表面に走る磁束５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高速２次（γ）電
子４はまたそのターゲットが作る電界で反射され、結果
として高速２次（γ）電子４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。この往復運
動する高速２次（γ）電子４はそのエネルギーが磁束の
束縛エネルギーより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。

一方、ターゲット上面図である第４Ｂ図に示すように筒
状ターゲット１６から放出された高速２次（γ）電子４
は、磁気回路、例えば永久磁石２３Ａまたはヨーク２３
Ｂによって筒状ターゲット面上に漏洩した磁界２５とタ
ーゲット上の電界２６Ｂとの相互作用により、筒状ター
ゲット上にサイクロイド運動しつつ拘束され、その拘束
から逃れた高速２次電子４は板状ターゲットの電界で反
射され、再びプラズマ中にもどされる。その結果、きわ
めて効率よく高速電子４をプラズマ中に閉じ込めておく
ことができる。このため、１０−’　Ｔｏｒｒ台のより
低いガス圧でも放電が安定に持続できる。

一方、金属膜を形成する場合、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。そこで
、マイクロ波導入窓１０が導電性材料膜の付着により曇
らないように、マイクロ波真空導波管９は磁束５方向と
交差する方向からプラズマ発生室７に接続されている。

これはプラズマが磁束と直行する方向には加速されない
ことを利用したものである。一方、プラズマ発生室７中
に設置された筒状ターゲット１６や板状ターゲット１３
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受けず、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１０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、生成膜の種
類や導電性によらず、またその膜厚にもよらず、マイク
ロ波導入窓の量りがな（、はとんど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。

また、マイクロ波導入効率の点からは、プラズマ発生室
のマイクロ波入射部の磁場強度を、ＥＣＲがおきる磁場
強度、この場合８７５Ｇより強（設定したようがよい。

次に、本発明装置を用いてＡ℃膜を形成した結果につい
て説明する。

試料室１３の真空度を５　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒまで
排気した後、Ａｒガスを毎分ＩＣＣのフロー速度で導入
しプラズマ発生室内のガス圧を２　Ｘ　１０−’　Ｔｏ
ｒｒとしてマイクロ波電力１００〜１０００Ｗ、筒状の
Ａρツタ−ット１６に投入する電力を３００〜５２００
Ｗとして膜を形成した。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、５０〜１０００
ｒ＋ｍ／ｗｉｎの堆積速度で長時間連続して安定に効率
よ（Ａρ膜を堆積できた。

第５図に筒状ターゲット１６の侵食状況を示す。

Ａは本実施例の場合であり、Ｂは平板ターゲットと筒状
ターゲットを組合せ、筒状ターゲットに磁気回路を設置
しない場合、Ｃは磁気回路を設置した筒状ターゲットの
みを用い、平板ターゲットのない場合の侵食状況を示し
ている。第５図に示すように、本発明のスパッタ装置で
は、ターゲットの侵食領域が広く、ターゲット使用効率
に優れていることがわかる。

本発明のスパッタ装置は、Ａβの膜形成のみならず、は
とんどすべての膜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用いた化合物膜の形成も実
現できる。

実施例−■ 第６図は本発明のスパッタ装置の第２の実施例の構成を
示す断面図である。真空槽は、主にプラズマ発生室７と
試料室１３からなっている。プラズマ発生室７にはマイ
クロ波導入窓１０を通して順に接続されたマイクロ波導
波管９、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。

マイクロ波源を含むマイクロ波導入機構からマイクロ波
が供給される。本実施例では後述するようにリング状タ
ーゲット２４と筒状ターゲット１６が配置されているが
、マイクロ波導入窓ｌＯはそのリング状ターゲット２４
の中央部に設置されている。マイクロ波導入窓１０には
石英ガラス板が用いられている。マイクロ波源１として
は、例えば、２．４５ＧＨｚのマグネトロンが用いられ
る。

プラズマ発生室７はプラズマ生成による温度上昇を防止
するために、水冷される。ガス導入口８゜１４はそれぞ
れプラズマ発生室７と試料室１３に直接接続されている
。プラズマ発生室７内のマイクロ波導入窓１０の接続さ
れた面に対向する一端で、プラズマ発生室外に設置され
た磁界発生用電磁石２により発生された磁束５方向には
プラズマ引出し部１２が設置され、その磁束５の方向で
、試料室内には基板２０が置かれ、基板２０の上にはプ
ラズマ３を遮断することができるようにシャッタ２２が
配置されている。また基板ホルダー２１にはヒータが内
蔵されており、基板２０を加熱することができる。

さらに基板２０には直流あるいは交流の電圧を印加する
ことができ、膜形成中の基板バイアスや基板のスパッタ
クリーニングを行うことができる。

プラズマ発生室７は、マイクロ波空洞共振器の条件とし
て、−例として、はぼ円形空洞共鳴モードＴＥ１１３を
採用し、内のりで直径１６ｃｍ、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。

プラズマ発生室７の外周には、磁界発生用電磁石２が設
置され、これによってプラズマ発生室７内に磁界が発生
される。その際、マイクロ波による電子サイクロトン共
鳴（ＥＣＲ）の条件がプラズマ発生室７の内部で成立す
るように決定する。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、磁界発生用電磁石２は例えば最大１２００Ｇ
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がプラズマ発生室７の内部のどこかで実現され
ている。この磁場はプラズマ発生室７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、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、結果として低ガス圧中で高密度プラズマが生
成される。

しかも、電磁石２によって形成された磁界は、プラズマ
発生室７からプラズマ引出し部１２を通して試料室１３
方向に磁束密度がゆるやかに減少する発散磁界分布をと
っており、プラズマ発生室７内のプラズマを効果的に基
板２０上に輸送する構成となっている。

本実施例での磁束方向の磁場強度分布は先の実施例とほ
ぼ同様な分布をとっている。

プラズマ発生室７の上端内面にはリング状ターゲット２
４が配置されている。一方、試料室１３内でプラズマを
取り囲むように、プラズマ引出し部１２に接して筒状タ
ーゲット１６が配置されている。この実施例では、筒状
ターゲット１６として内径１０ｃｍ、高さ５ｃｍの円筒
、リング状ターゲット２４として外径１０ｃｍ、内径４
ｃｍのリング状ターゲットを用いている。また、筒状タ
ーゲット内には、筒状ターゲット用磁気回路として、筒
状ターゲット１６の両端に極性の異なるリング状の永久
磁石２３Ａが少なくとも１対設置され、筒状ターゲット
１６表面に磁束が漏洩するようにされている。その磁極
は、筒状ターゲット上の漏洩磁界方向が、磁界発生用電
磁石２により発生した磁束方向と同じになるよう、にす
るのが望ましい。また、この磁気回路は永久磁石２３Ａ
だけでなく、ヨークを用いてもよい。

なお、本実施例では、リング状ターゲット２４の中央部
からマイクロ波を投入するので、マイクロ波導波管はマ
イクロ波導入窓１０の直前で矩形導波管から円形導波管
に変換された後、プラズマ発生室に接続されている。

筒状ターゲット１６とリング状ターゲット２４は、その
筒状ターゲット１６とリング状ターゲット２４の面の一
部にプラズマ発生室の外周に設置された磁界発生用電磁
石２による磁束５が流入するように、しかもその磁束５
が前記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されている。このため、
実施例■で説明したように、ターゲット間で高密度プラ
ズマを生成できる。

しかも、筒状ターゲット面上に漏洩した磁界２５とター
ゲット上の電界２６Ｂとの相互作用により筒状ターゲッ
ト上もきわめて効率よ（高密度プラズマを生成できる。

この実施例の装置でも、１０−’　Ｔｏｒｒ台のより低
いガス圧でも放電が安定に持続できる。

また、マイクロ波導入効率の点からは、プラズマ発生室
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窒化Ａ２膜を形成した結果に
ついて説明する。

試料室１３の真空度を５　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒまで
排気した後、Ａｒガスを毎分１ｃｃのフロー速度で導入
し、窒素ガスを毎分２０ｃｃのフロー速度で導入し、プ
ラズマ発生室内のガス圧を８　Ｘ　１０−４　Ｔｏｒｒ
としてマイクロ波電力１００〜１００ＯＷ　、筒状のｌ
ターゲット１６に投入する電力を３００〜４０００Ｗと
して膜を形成した。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、３〜１８０ｎｍ／ｍ
ｉｎの堆積速度で長時間連続して安定に効率よ（化学量
論組成の窒化Ａρ膜を堆積できた。

本発明のスパッタ装置は、窒化Ａβの膜形成のみならず
、はとんどすべての膜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
できる。

［発明の効果１ 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利用したスパ
ッタを用いて高イオン化率の薄膜形成を実現するのみな
らず、低ガス圧中での高効率な薄膜形成を可能とするも
のである。しかも、ターゲット使用効率が高いという特
徴がある。

板状ターゲットは厳密には板である必要はなく、球や、
上に凸のターゲットを用いてもよい。

また同様に、筒状ターゲット形状は円筒状である必要は
な（、多角形状をしていても本発明の本質的な効果は全
（変わらない。

板状および筒状ターゲット用の電源は個別のものでなく
、１個の電源からそれぞれのターゲットに電気的に接続
されていても効果は変わらない。

またその電源は直流の負電源でもよいし、交流、あるい
は高周波電源であってもよい。もちろん片方だけが直流
電源であってもよい。

基板周囲等に付加的な電磁石やヨーク、あるいは永久磁
石を配置して磁界分布を制御することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスパッタ装置の実施例の構成を示す断
面図、 第２図は第１図に示したスパッタ装置におけるプラズマ
中心の磁束方向の磁場強度分布を示す図、 第３図はそれぞれ第１図に示したスパッタ装置の実施例
におけるターゲット構成の詳細断面図、 第４Ａ図および第４Ｂ図は本発明スパッタ装置における
高密度プラズマ生成機構を説明する概念図、 第５図は本発明のスパッタ装置の実施例における筒状タ
ーゲット上の侵食分布を示す断面図、第６図は本発明の
スパッタ装置の他の実施例の構成を示す断面図、 第７図は従来のＥＣＲスパッタ装置の構成を示す断面図
、 第８図は従来の他のＥＣＲスパッタ装置の構成を示す断
面図である。 １・・・マイクロ波源、 ＩＡ・・・整合器、 １Ｂ・・・マイクロ波電力計、 ＩＣ・・・アイソレータ、 ２・・・磁界発生用電磁石、 ２Ａ、　２Ｂ・・・磁界発生用電磁石、３・・・プラズ
マ、 ４・・・高速２次（γ）電子、 ５・・・磁束、 ６・・・スパッタ粒子、 ７・・・プラズマ発生室、 ７Ｐ・・・プラズマ発生部、 ７Ａ、７Ｂ・・・ターゲット保持部、 ８・・・プラズマ発生室用ガス導入口、９・・・マイク
ロ波真空導波管、 １０・・・マイクロ波導入窓、 １１・・・マイクロ波導波管、 １２・・・プラズマ引出し部、 １３・・・試料室、 １４・・・試料室用ガス導入口、 １５・・・板状ターゲット、 １５Ａ・・・板状ターゲット支持体、 １６・・・筒状ターゲット、 １６Ａ・・・筒状ターゲット支持体、 １７・・・板状ターゲット用電源、 １８・・・筒状ターゲット用電源、 １９・・・排気口、 ２０・・・基板、 ２１・・・基板ホルダー ２２・・・シャッター ２３Ａ・・・筒状ターゲット用永久磁石、２３Ｂ・・・
筒状ターゲット用ヨーク、２４・・・リング状ターゲッ
ト、 ２５・・・筒状ターゲット漏洩磁界、 ２６Ａ、　２６Ｂ・・・ターゲット上電界。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）真空容器内に導入したガスをマイクロ波によりプラ
   ズマ化し、該プラズマによるスパッタを利用して薄膜を
   形成するスパッタ装置において、マイクロ波導波管に接
   続されたマイクロ波導入窓を一端に有し、マイクロ波進
   行方向に順次結合した真空導波管、導入されたマイクロ
   波が共振する空洞共振器を形成する径および長さを有す
   るプラズマ発生室、プラズマ引出し部、試料室を具え、
   かつガス導入口を有する真空槽と、 前記プラズマ発生室の外周に設けられプラズマ発生室の
   内部に磁場を形成する電磁石と、 前記試料室内に設けられ、薄膜を堆積する基板を支持す
   るホルダーと、 前記プラズマ発生室の内側に設けられ、負電圧を印加し
   てスパッタを行う板状ターゲットと、プラズマを囲むよ
   うに前記プラズマ引出し部に接して設けられた筒状ター
   ゲットと、 磁束が前記筒状ターゲット面上から漏洩して再び該筒状
   ターゲット面上に戻るような、筒内の径方向に連続した
   漏洩磁界が形成されるように前記筒状ターゲットに近接
   して設けられた磁気回路とを具え、 前記筒状ターゲットと前記板状ターゲットが、前記電磁
   石による磁束が一方のターゲット面から出て他方のター
   ゲット面に入るように配置されていることを特徴とする
   スパッタ装置。 ２）前記真空導波管が、前記プラズマ発生室の外周に設
   置された電磁石による磁束方向と交差する方向から前記
   プラズマ発生室に接続されることを特徴とする請求項１
   に記載のスパッタ装置。 ３）前記マイクロ波導入窓が、前記真空層内に設置され
   たターゲットから直接見えない位置に設置されているこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載のスパッタ装置
   。 ４）真空容器内に導入したガスをマイクロ波によりプラ
   ズマ化し該プラズマによるスパッタを利用して薄膜を形
   成するスパッタ装置において、マイクロ波導波管、マイ
   クロ波導入窓等のマイクロ波導入機構を一端に有し、導
   入されたマイクロ波が共振する空洞共振器を形成する径
   および長さを有するプラズマ発生室、プラズマ引出し部
   、試料室を備え、かつガス導入口を有する真空層と、 前記プラズマ発生室の外周に設けられプラズマ発生室の
   内部に磁場を形成する電磁石と、 前記試料室内に設けられ、薄膜を堆積する基板を支持す
   るホルダーと、 前記プラズマ発生室の内側に設けられ、負電圧を印加し
   てスパッタを行う板状ターゲットと、プラズマを囲むよ
   うに前記プラズマ引出し部に接して設けられた筒状ター
   ゲットと、 磁束が前記筒状ターゲット面上から漏洩して再び該筒状
   ターゲット面上に戻るような、筒内の径方向に連続した
   漏洩磁界が形成されるように前記筒状ターゲットに近接
   して設けられた磁気回路とを具え、 前記筒状ターゲットと前記板状ターゲットが、前記電磁
   石による磁束が一方のターゲット面から出て他方のター
   ゲット面に入るように配置されていることを特徴とする
   スパッタ装置。 ５）前記マイクロ波導入機構が、前記板状 ターゲットの中央部から前記プラズマ発生室に結合され
   ていることを特徴とする請求項４に記載のスパッタ装置
   。 （以下余白）