JPH05209265A - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
- Publication number
- JPH05209265A JPH05209265A JP24090992A JP24090992A JPH05209265A JP H05209265 A JPH05209265 A JP H05209265A JP 24090992 A JP24090992 A JP 24090992A JP 24090992 A JP24090992 A JP 24090992A JP H05209265 A JPH05209265 A JP H05209265A
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- JP
- Japan
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- target
- substrate
- mesh electrode
- sputtering
- sputtering apparatus
- 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
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】特性の良好な薄膜を形成できるスパッタリング
装置を提供する。 【構成】直流及び高周波スパッタリング装置で、プラズ
マをカソードであるターゲット１０３とアノードである
メッシュ電極１０４の間で発生させ、スパッタされた中
性原子及び中性分子のみを基板１０２上に堆積する。 【効果】ターゲットと被堆積基板の間にメッシュ状の電
極を設け、前記ターゲットと前記メッシュ電極をそれぞ
れカソード、アノードとすることによりプラズマを前記
ターゲットと前記メッシュ電極の間に閉じこめ、被堆積
基板へのイオン及び電子の衝撃を無くし、形成膜中への
雰囲気ガスの取り込み量を減らしたり、イオンまたは電
子の衝撃による膜特性の劣化を防ぐことが出来る
装置を提供する。 【構成】直流及び高周波スパッタリング装置で、プラズ
マをカソードであるターゲット１０３とアノードである
メッシュ電極１０４の間で発生させ、スパッタされた中
性原子及び中性分子のみを基板１０２上に堆積する。 【効果】ターゲットと被堆積基板の間にメッシュ状の電
極を設け、前記ターゲットと前記メッシュ電極をそれぞ
れカソード、アノードとすることによりプラズマを前記
ターゲットと前記メッシュ電極の間に閉じこめ、被堆積
基板へのイオン及び電子の衝撃を無くし、形成膜中への
雰囲気ガスの取り込み量を減らしたり、イオンまたは電
子の衝撃による膜特性の劣化を防ぐことが出来る
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主に薄膜の製造に用い
られるスパッタリング装置に関する。
られるスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばジャパニーズ・ジャーナル
・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ）、１９８７年、第２６巻、増刊１５項〜１７項に
記載されていた様に、通常のスパッタリング装置はカソ
ードがスパッタリングターゲットであり、アノードが基
板となっていた。
・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ）、１９８７年、第２６巻、増刊１５項〜１７項に
記載されていた様に、通常のスパッタリング装置はカソ
ードがスパッタリングターゲットであり、アノードが基
板となっていた。
【０００３】図２のスッパタリング装置概念図を基に従
来例を説明する。
来例を説明する。
【０００４】チャンバー２０１内にサファイア基板２０
３、鉛（Ｐｂ）ターゲット２０４、ランタン（Ｌａ）タ
ーゲット２０５、チタン（Ｔｉ）ターゲット２０６、基
板加熱用ヒータ２０２が図２に示すように配置されてい
る。
３、鉛（Ｐｂ）ターゲット２０４、ランタン（Ｌａ）タ
ーゲット２０５、チタン（Ｔｉ）ターゲット２０６、基
板加熱用ヒータ２０２が図２に示すように配置されてい
る。
【０００５】スパッタリング時の雰囲気ガスであるアル
ゴン（Ａｒ）ガス、酸素（Ｏ2）ガスはガス導入口２０
７より導入され、ガス排気口２０８より排気される。
ゴン（Ａｒ）ガス、酸素（Ｏ2）ガスはガス導入口２０
７より導入され、ガス排気口２０８より排気される。
【０００６】鉛ターゲット２０４、ランタンターゲット
２０５、チタンターゲット２０６は、それぞれ各々の直
流電源２０９により電力が供給され、サファイア基板２
０３及びチャンバー２０１とターゲット２０４、２０
５、２０６との間に電圧がかかるため、ほぼチャンバー
全体にプラズマが発生していた。
２０５、チタンターゲット２０６は、それぞれ各々の直
流電源２０９により電力が供給され、サファイア基板２
０３及びチャンバー２０１とターゲット２０４、２０
５、２０６との間に電圧がかかるため、ほぼチャンバー
全体にプラズマが発生していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この様にサフ
ァイア基板２０３がプラズマ中に配置されると基板はプ
ラズマ中に存在するアルゴンイオンや酸素イオンの衝
撃、かつ電子の衝撃を受ける。
ァイア基板２０３がプラズマ中に配置されると基板はプ
ラズマ中に存在するアルゴンイオンや酸素イオンの衝
撃、かつ電子の衝撃を受ける。
【０００８】この様に、直流スパッタにおいて、イオ
ン、電子の基板への衝撃は、しばしばスパッタ堆積膜の
特性の向上をはかる上で問題となる。
ン、電子の基板への衝撃は、しばしばスパッタ堆積膜の
特性の向上をはかる上で問題となる。
【０００９】更に、高周波スパッタの場合には、基板表
面に自己バイアスがかかり、暗部が形成され、数１０Ｖ
のアノードポテンシャルを形成するため、衝撃の度合が
直流スパッタに比べ大きくなり、良好な特性の薄膜を得
ることが非常に困難であるという問題点を有していた。
面に自己バイアスがかかり、暗部が形成され、数１０Ｖ
のアノードポテンシャルを形成するため、衝撃の度合が
直流スパッタに比べ大きくなり、良好な特性の薄膜を得
ることが非常に困難であるという問題点を有していた。
【００１０】そこで、本発明は従来のこの様な課題を解
決しようとするもので、その目的とするところは、ター
ゲットと被堆積基板の間にメッシュ状の電極を設け、タ
ーゲットとメッシュ状電極をそれぞれカソード、アノー
ドとすることによりプラズマを前記ターゲットと前記メ
ッシュ状電極の間に閉じこめ、被堆積基板へのイオン及
び電子の衝撃を無くし、特性の良好な薄膜を形成するこ
とが可能なスパッタリング装置を提供するところにあ
る。
決しようとするもので、その目的とするところは、ター
ゲットと被堆積基板の間にメッシュ状の電極を設け、タ
ーゲットとメッシュ状電極をそれぞれカソード、アノー
ドとすることによりプラズマを前記ターゲットと前記メ
ッシュ状電極の間に閉じこめ、被堆積基板へのイオン及
び電子の衝撃を無くし、特性の良好な薄膜を形成するこ
とが可能なスパッタリング装置を提供するところにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
装置は、（１）カソードがスパッタリングターゲットか
らなり、対向電極としてアノードを有するスパッタリン
グ装置に於て、前記アノードをメッシュ電極とし、前記
メッシュ電極に対して、前記カソードと反対側に被堆積
基板を配置することを特徴とする。
装置は、（１）カソードがスパッタリングターゲットか
らなり、対向電極としてアノードを有するスパッタリン
グ装置に於て、前記アノードをメッシュ電極とし、前記
メッシュ電極に対して、前記カソードと反対側に被堆積
基板を配置することを特徴とする。
【００１２】（２）前記スパッタリング装置が高周波誘
導型のマグネトロンスパッタ装置であることを特徴とす
る。
導型のマグネトロンスパッタ装置であることを特徴とす
る。
【００１３】
【実施例】本発明のスパッタリング装置の第１の実施例
を図１の断面図に基づき説明する。
を図１の断面図に基づき説明する。
【００１４】本装置は高周波誘導型スパッタリング装置
であり、チャンバー１０１内にサファイア基板１０２、
ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）ターゲット１０３の中
間にメッシュ電極１０４が配置されており、高周波電源
１０５より電力が供給される。
であり、チャンバー１０１内にサファイア基板１０２、
ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）ターゲット１０３の中
間にメッシュ電極１０４が配置されており、高周波電源
１０５より電力が供給される。
【００１５】雰囲気ガスにはＡｒ／Ｏ2＝３／１を用い
た。
た。
【００１６】この時プラズマは、ＰＺＴターゲット１０
３とメッシュ電極１０４の間にのみ発生し、サファイア
基板１０２はプラズマにさらされていない。
３とメッシュ電極１０４の間にのみ発生し、サファイア
基板１０２はプラズマにさらされていない。
【００１７】サファイア基板１０２の電位は、基板ホル
ダー１０６を介してチャンバー１０１に接地されてい
る。
ダー１０６を介してチャンバー１０１に接地されてい
る。
【００１８】アルゴンイオン及び酸素イオンがＰＺＴタ
ーゲット１０３をスパッタリングし、スパッタされたエ
ネルギーの低いＰＺＴの各中性原子Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ及
び中性分子ＰｂＯ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2のみがサファイア
基板１０２上に堆積する。
ーゲット１０３をスパッタリングし、スパッタされたエ
ネルギーの低いＰＺＴの各中性原子Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ及
び中性分子ＰｂＯ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2のみがサファイア
基板１０２上に堆積する。
【００１９】ガスの平均自由工程が十分短いため、メッ
シュ電極１０４の穴を通過した中性原子あるいは中性分
子は均一にサファイア基板１０２上に到達する。
シュ電極１０４の穴を通過した中性原子あるいは中性分
子は均一にサファイア基板１０２上に到達する。
【００２０】サファイア基板１０２はスパッタ中、７０
０℃に加熱されており、ガス圧力が３Ｐａの条件で良好
なエピタキシャル成長が出来た。
０℃に加熱されており、ガス圧力が３Ｐａの条件で良好
なエピタキシャル成長が出来た。
【００２１】第１の実施例では、基板電位をチャンバー
電位に接地したが、基板を電気的に浮かしても勿論良
い。
電位に接地したが、基板を電気的に浮かしても勿論良
い。
【００２２】また、反応性スパッタリングを用いて説明
したが、不活性ガスのみを用いた高周波スパッタでも勿
論良いし、磁石を使って堆積速度を上げた高周波マグネ
トロンスパッタでも勿論良い。
したが、不活性ガスのみを用いた高周波スパッタでも勿
論良いし、磁石を使って堆積速度を上げた高周波マグネ
トロンスパッタでも勿論良い。
【００２３】本発明のスパッタリング装置の第２の実施
例を図３の断面図に基づいて説明する。
例を図３の断面図に基づいて説明する。
【００２４】第１実施例と異なるところは、高周波スパ
ッタリング装置ではなくて、直流スパッタリング装置で
あることである。
ッタリング装置ではなくて、直流スパッタリング装置で
あることである。
【００２５】直流電源３０５は、メッシュ電極１０４と
ターゲット３０３の間に電力を供給している。
ターゲット３０３の間に電力を供給している。
【００２６】ここでは、ニッケル（Ｎｉ）のスパッタを
例として示す。
例として示す。
【００２７】ターゲット３０３材は、ニッケルであり、
被堆積基板としてシリコン基板３０２を用いた。
被堆積基板としてシリコン基板３０２を用いた。
【００２８】スパッタリングガスにはアルゴンガスを用
いた。
いた。
【００２９】第１の実施例と同様にアルゴンプラズマ
は、ニッケルターゲット３０３とメッシュ電極１０４の
間にのみ発生し、シリコン基板３０２は、プラズマにさ
らされていない。
は、ニッケルターゲット３０３とメッシュ電極１０４の
間にのみ発生し、シリコン基板３０２は、プラズマにさ
らされていない。
【００３０】シリコン基板３０２の電位は基板ホルダー
１０６を介してチャンバー１０１に接地されている。
１０６を介してチャンバー１０１に接地されている。
【００３１】基板温度２０℃、チャンバー内圧力７０ｍ
Ｔｏｒｒ、カソードポテンシャル３０００Ｖの条件でス
パッタした時、従来の２極直流スパッタリング、すなわ
ちメッシュ電極１０４が存在していなかったときの薄膜
中へのアルゴン原子の取り込み量は、Ａｒ／Ｎｉモル比
で１×１０-3個であったが、本方法を用いることにより
Ａｒ／Ｎｉモル比は、１×１０-4個と１桁下げることが
出来た。
Ｔｏｒｒ、カソードポテンシャル３０００Ｖの条件でス
パッタした時、従来の２極直流スパッタリング、すなわ
ちメッシュ電極１０４が存在していなかったときの薄膜
中へのアルゴン原子の取り込み量は、Ａｒ／Ｎｉモル比
で１×１０-3個であったが、本方法を用いることにより
Ａｒ／Ｎｉモル比は、１×１０-4個と１桁下げることが
出来た。
【００３２】実際上は、カソードポランシャルを低電
圧、例えば６００Ｖ程度にしても同様の効果があった。
圧、例えば６００Ｖ程度にしても同様の効果があった。
【００３３】すなわち、従来は基板表面に、エネルギー
を持つアルゴンイオンが衝突し、成長する膜の中に埋も
れていたが、本発明のスパッタリング装置を用いること
により、膜中に埋もれるほど十分なエネルギーを持つア
ルゴンイオンは基板表面に到達しないので、薄膜中への
アルゴン原子の取り込み量を飛躍的に減少することが出
来たのである。
を持つアルゴンイオンが衝突し、成長する膜の中に埋も
れていたが、本発明のスパッタリング装置を用いること
により、膜中に埋もれるほど十分なエネルギーを持つア
ルゴンイオンは基板表面に到達しないので、薄膜中への
アルゴン原子の取り込み量を飛躍的に減少することが出
来たのである。
【００３４】第２実施例では基板の電位をチャンバー電
位に接地したが、基板を電気的に浮かしても勿論良い。
位に接地したが、基板を電気的に浮かしても勿論良い。
【００３５】本発明のスパッタリング装置の第３の実施
例を図４（ａ）の概念図及び図４（ｂ）の上面図に基づ
いて説明する。
例を図４（ａ）の概念図及び図４（ｂ）の上面図に基づ
いて説明する。
【００３６】第２の実施例と異なるところは、平行平板
型の構造ではなく、円筒対称を有する直流スパッタリン
グ装置であるところである。
型の構造ではなく、円筒対称を有する直流スパッタリン
グ装置であるところである。
【００３７】チャンバー４０１内にニッケルターゲット
４０２及びメッシュ電極４０３が図４に示すように、同
軸対称で形成されており、それぞれ電気的に分離されて
いる。
４０２及びメッシュ電極４０３が図４に示すように、同
軸対称で形成されており、それぞれ電気的に分離されて
いる。
【００３８】シリコン基板４０４は、基板ホルダー４０
５上に設置されており、それらはチャンバー４０１とメ
ッシュ電極４０３の間に配置されている。
５上に設置されており、それらはチャンバー４０１とメ
ッシュ電極４０３の間に配置されている。
【００３９】直流電源４０６は、メッシュ電極４０３と
ニッケルターゲット４０２の間に電力を供給しており、
前記メッシュ電極４０３とニッケルターゲット４０２の
間にプラズマは閉じ込められる構造となっている。
ニッケルターゲット４０２の間に電力を供給しており、
前記メッシュ電極４０３とニッケルターゲット４０２の
間にプラズマは閉じ込められる構造となっている。
【００４０】第１実施例及び第２実施例では、枚葉式の
スパッタリング装置で説明したが、第３実施例に示すよ
うにバッジ式のスパッタリング装置でも当然本特許の請
求の範囲に含まれる。
スパッタリング装置で説明したが、第３実施例に示すよ
うにバッジ式のスパッタリング装置でも当然本特許の請
求の範囲に含まれる。
【００４１】
【発明の効果】本発明のスパッタリング装置は、以上説
明したように、ターゲットと被堆積基板の間にメッシュ
状の電極を設け、前記ターゲットと前記メッシュ電極を
それぞれカソード、アノードとすることによりプラズマ
を前記ターゲットと前記メッシュ電極の間に閉じこめ、
被堆積基板へのイオン及び電子の衝撃を無くし、形成膜
中への雰囲気ガスの取り込み量を減らしたり、イオンま
たは電子の衝撃による膜特性の劣化を防ぐことが出来る
効果を有する。
明したように、ターゲットと被堆積基板の間にメッシュ
状の電極を設け、前記ターゲットと前記メッシュ電極を
それぞれカソード、アノードとすることによりプラズマ
を前記ターゲットと前記メッシュ電極の間に閉じこめ、
被堆積基板へのイオン及び電子の衝撃を無くし、形成膜
中への雰囲気ガスの取り込み量を減らしたり、イオンま
たは電子の衝撃による膜特性の劣化を防ぐことが出来る
効果を有する。
【図１】本発明のスパッタリング装置の第１実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】従来のスパッタリング装置概念図である。
【図３】本発明のスパッタリング装置の第２実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】本発明のスパッタリング装置の第３実施例を示
す概念図及び上面図である。
す概念図及び上面図である。
１０１ チャンバー １０２ サファイア基板 １０３ ＰＺＴターゲット １０４ メッシュ電極 １０５ 高周波電源 １０６ 基板ホルダー ２０１ チャンバー ２０２ 基板加熱用ヒータ ２０３ サファイア基板 ２０４ 鉛ターゲット ２０５ ランタンターゲット ２０６ チタンターゲット ２０７ ガス導入口 ２０８ ガス排気口 ２０９ 直流電源 ３０２ シリコン基板 ３０３ ニッケルターゲット ３０５ 直流電源 ４０１ チャンバー ４０２ ニッケルターゲット ４０３ メッシュ電極 ４０４ シリコン基板 ４０５ 基板ホルダー ４０６ 直流電源
Claims (2)
- 【請求項１】 カソードがスパッタリングターゲットか
らなり、対向電極としてアノードを有するスパッタリン
グ装置に於て、前記アノードをメッシュ電極とし、前記
メッシュ電極に対して、前記カソードと反対側に被堆積
基板を配置することを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のスパッタリング装置が高
周波誘導型のマグネトロンスパッタ装置であることを特
徴とするスパッタリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24090992A JPH05209265A (ja) | 1991-09-25 | 1992-09-09 | スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-245857 | 1991-09-25 | ||
| JP24585791 | 1991-09-25 | ||
| JP24090992A JPH05209265A (ja) | 1991-09-25 | 1992-09-09 | スパッタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05209265A true JPH05209265A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=26534985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24090992A Pending JPH05209265A (ja) | 1991-09-25 | 1992-09-09 | スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05209265A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009001914A (ja) * | 2008-09-22 | 2009-01-08 | Ulvac Japan Ltd | 蒸着源、蒸着装置 |
| CN113913775A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 浙江师范大学 | 对向靶磁控溅射无损伤薄膜沉积系统 |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP24090992A patent/JPH05209265A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009001914A (ja) * | 2008-09-22 | 2009-01-08 | Ulvac Japan Ltd | 蒸着源、蒸着装置 |
| CN113913775A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 浙江师范大学 | 对向靶磁控溅射无损伤薄膜沉积系统 |
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