JPH0541703B2 - - Google Patents
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- JPH0541703B2 JPH0541703B2 JP62265103A JP26510387A JPH0541703B2 JP H0541703 B2 JPH0541703 B2 JP H0541703B2 JP 62265103 A JP62265103 A JP 62265103A JP 26510387 A JP26510387 A JP 26510387A JP H0541703 B2 JPH0541703 B2 JP H0541703B2
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Landscapes
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体装置などを製造するために
用いられるスパツタリング作用を利用した薄膜形
成装置であつて、薄膜形成の前処理機能として、
試料清浄化のための逆スパツタ機構を備えたもの
に関する。
用いられるスパツタリング作用を利用した薄膜形
成装置であつて、薄膜形成の前処理機能として、
試料清浄化のための逆スパツタ機構を備えたもの
に関する。
まず、この種の薄膜形成装置の薄膜形成の原理
と、前処理機能の必要性について以下に説明す
る。原理は、真空容器中にガスを導入し、該ガス
を放電によりプラズマ化し、その中のイオンをタ
ーゲツト材料に当て、スパツタリング作用でたた
き出されたターゲツト材料の原子または分子を試
料表面に物理的に堆積させて、薄膜を形成するも
のである。一方前処理機能が必要となる理由は、
第１に金属試料表面に形成された数10Å程度の厚
さの自然酸化膜を除去しなければならないことで
ある。第２に試料が絶縁物の場合水分が吸着して
いることが多く、その上に薄膜を形成すると薄膜
の試料への付着強度が弱まつたり、膜質が均一で
なくなるため、水分を除去しなければならないこ
とである。
と、前処理機能の必要性について以下に説明す
る。原理は、真空容器中にガスを導入し、該ガス
を放電によりプラズマ化し、その中のイオンをタ
ーゲツト材料に当て、スパツタリング作用でたた
き出されたターゲツト材料の原子または分子を試
料表面に物理的に堆積させて、薄膜を形成するも
のである。一方前処理機能が必要となる理由は、
第１に金属試料表面に形成された数10Å程度の厚
さの自然酸化膜を除去しなければならないことで
ある。第２に試料が絶縁物の場合水分が吸着して
いることが多く、その上に薄膜を形成すると薄膜
の試料への付着強度が弱まつたり、膜質が均一で
なくなるため、水分を除去しなければならないこ
とである。
従来の薄膜形成装置の逆スパツタ機構の構成例
として、第２図に示すようなものが知られてい
る。真空容器１中で試料３ａと対向して対向電極
２ａを設け、対向電極は接地する。一方真空容器
１に絶縁スペーサー６とシールド５を介して接続
された試料３ａを固定する試料電極４ａには、Ｃ
結合１１を含む整合部７と同軸ケーブル９と高周
波電源８とからなる高周波電源部１５より高周波
電圧を供給する。図示していないガス導入口より
ガスを導入し、高周波電圧により放電を生じさせ
プラズマ１０が発生する。公知のように、高周波
スパツタの場合、プラズマと電極間のキヤパシタ
ンスの関係により面積の小さい方の電極が負とな
る。そこで第２図のように対向電極２ａに対し試
料電極４ａを小さくするなど電極面積比などを適
切に設定することにより、プラズマ１０の電位に
対して試料３ａの電位は十分負となる。その結果
プラズマ１０中の正イオンは試料面に向つて加速
され衝突し、試料面は清浄化される。
として、第２図に示すようなものが知られてい
る。真空容器１中で試料３ａと対向して対向電極
２ａを設け、対向電極は接地する。一方真空容器
１に絶縁スペーサー６とシールド５を介して接続
された試料３ａを固定する試料電極４ａには、Ｃ
結合１１を含む整合部７と同軸ケーブル９と高周
波電源８とからなる高周波電源部１５より高周波
電圧を供給する。図示していないガス導入口より
ガスを導入し、高周波電圧により放電を生じさせ
プラズマ１０が発生する。公知のように、高周波
スパツタの場合、プラズマと電極間のキヤパシタ
ンスの関係により面積の小さい方の電極が負とな
る。そこで第２図のように対向電極２ａに対し試
料電極４ａを小さくするなど電極面積比などを適
切に設定することにより、プラズマ１０の電位に
対して試料３ａの電位は十分負となる。その結果
プラズマ１０中の正イオンは試料面に向つて加速
され衝突し、試料面は清浄化される。
以上のように対向電極が接地され、試料電極は
接地されずに構成された薄膜形成装置の前処理機
能としての逆スパツタ機構においては次のような
問題点がある。第１に試料が真空容器から電気的
に浮いているため、通常の次工程である薄膜形成
工程に移行するには機構が複雑になる。その理由
は、薄膜形成工程では一般に試料は接地電位にし
て行なうが、元々電気的に浮いていたものを高周
波的に接地することはかなり困難であり、場合に
よつては、前処理を行なう真空容器と薄膜形成を
行なう試料が接地される真空容器とを、別個に設
けなければならなくなる。この場合、たとえば試
料がシリコンウエハーなどの場合、ウエハーを搬
送するために新たにウエハーハンドリング機構を
設ける必要が生じる。第２に、試料が逆スパツタ
によるイオン衝撃をうけると清浄化される一方、
当然のことながらそこで熱を発生する。普通この
熱は水を冷媒として冷却するが、水が冷媒の場
合、絶縁性が悪いので、絶縁構成が問題となる。
第３に、この装置を薄膜形成の研究開発装置とし
て使用する場合には、試料の大きさが様々である
ため、逆スパツタができずに対向電極の方がスパ
ツタされてしまうような、対向電極と試料電極の
面積比になることもありうる。実際現在市販され
ているこの種の装置では、試料の大きさが、たと
えばインチサイズで各段階が決つてしまつてい
る。このような場合には、試料の大きさに応じて
試料電極の交換が必要であり、ひいては対向電極
をも交換する必要のある場合が生じるなど、研究
開発用としては作業効率の低い装置となる問題点
がある。
接地されずに構成された薄膜形成装置の前処理機
能としての逆スパツタ機構においては次のような
問題点がある。第１に試料が真空容器から電気的
に浮いているため、通常の次工程である薄膜形成
工程に移行するには機構が複雑になる。その理由
は、薄膜形成工程では一般に試料は接地電位にし
て行なうが、元々電気的に浮いていたものを高周
波的に接地することはかなり困難であり、場合に
よつては、前処理を行なう真空容器と薄膜形成を
行なう試料が接地される真空容器とを、別個に設
けなければならなくなる。この場合、たとえば試
料がシリコンウエハーなどの場合、ウエハーを搬
送するために新たにウエハーハンドリング機構を
設ける必要が生じる。第２に、試料が逆スパツタ
によるイオン衝撃をうけると清浄化される一方、
当然のことながらそこで熱を発生する。普通この
熱は水を冷媒として冷却するが、水が冷媒の場
合、絶縁性が悪いので、絶縁構成が問題となる。
第３に、この装置を薄膜形成の研究開発装置とし
て使用する場合には、試料の大きさが様々である
ため、逆スパツタができずに対向電極の方がスパ
ツタされてしまうような、対向電極と試料電極の
面積比になることもありうる。実際現在市販され
ているこの種の装置では、試料の大きさが、たと
えばインチサイズで各段階が決つてしまつてい
る。このような場合には、試料の大きさに応じて
試料電極の交換が必要であり、ひいては対向電極
をも交換する必要のある場合が生じるなど、研究
開発用としては作業効率の低い装置となる問題点
がある。
この発明の目的は、前記従来の問題点を除去
し、試料電極を真空容器と同じ接地電位とするこ
とを可能とし、従つて試料電極の構造が簡単とな
り、次工程である高周波スパツタリング薄膜形成
工程でも十分な接地がとれ、薄膜形成用の別個の
真空容器やその為の搬送機構を必要とせず、また
種々の大きさの試料に対しても単一種類の電極構
造で処理が可能な、逆スパツタ機構付き薄膜形成
装置を提供することである。
し、試料電極を真空容器と同じ接地電位とするこ
とを可能とし、従つて試料電極の構造が簡単とな
り、次工程である高周波スパツタリング薄膜形成
工程でも十分な接地がとれ、薄膜形成用の別個の
真空容器やその為の搬送機構を必要とせず、また
種々の大きさの試料に対しても単一種類の電極構
造で処理が可能な、逆スパツタ機構付き薄膜形成
装置を提供することである。
上記問題点を解決するために、この発明によれ
ば、真空容器内に導入されたガスを真空容器内に
設けられた試料電極と対向電極との間の放電によ
りプラズマ化してスパツタリング作用で試料表面
に薄膜を形成する薄膜形成装置において、真空容
器に接続され電気的に接地された試料載置用の試
料電極と、該試料電極に対向して真空容器に電気
的に絶縁されて配設された対向電極と、Ｃ結合を
含む整合部と同軸ケーブルと高周波電源とからな
り前記対向電極に電気的に接続された高周波電源
部と、Ｌ結合と直流電源とからなり前記対向電極
とスイツチを介して電気的に接続された直流電源
部とからなり、該対向電極に前記直流電源部およ
び高周波電源部からの電圧を同時に印加可能と
し、前記試料電極に装着された試料表面をプラズ
マからのイオン衝撃により清浄化することを可能
とした逆スパツタ機構を持つものとする。
ば、真空容器内に導入されたガスを真空容器内に
設けられた試料電極と対向電極との間の放電によ
りプラズマ化してスパツタリング作用で試料表面
に薄膜を形成する薄膜形成装置において、真空容
器に接続され電気的に接地された試料載置用の試
料電極と、該試料電極に対向して真空容器に電気
的に絶縁されて配設された対向電極と、Ｃ結合を
含む整合部と同軸ケーブルと高周波電源とからな
り前記対向電極に電気的に接続された高周波電源
部と、Ｌ結合と直流電源とからなり前記対向電極
とスイツチを介して電気的に接続された直流電源
部とからなり、該対向電極に前記直流電源部およ
び高周波電源部からの電圧を同時に印加可能と
し、前記試料電極に装着された試料表面をプラズ
マからのイオン衝撃により清浄化することを可能
とした逆スパツタ機構を持つものとする。
試料電極を接地し、対向電極にＣ結合を含む高
周波電源部より高周波電圧を印加した場合、通常
は対向電極がプラズマに対して十分に負となる。
これは、前記したように、面積の小さい方の電極
が負になるわけだが、この場合試料電極は接地さ
れており、また真空容器も当然接地されている。
すると見かけ上試料電極の大きさは試料電極自身
の大きさに真空容器の一部を加えた大きさになつ
てしまい、対向電極に比べ非常に大きくなつてし
まう。その為、小さい方の対向電極が十分負にな
る。その結果、主として対向電極にイオン衝撃が
生じてしまい、試料は清浄化されずむしろ汚染さ
れることになる。そこで、高周波に対して十分に
インピーダンスの大きいＬを含んだ直流電源部よ
り直流電圧を印加し、強制的に対向電極を正する
とプラズマの電位はシフトする。これは元々プラ
ズマの電位は両方の電極に対して浮いているの
で、片側の電極の電位を上げれば、当然プラズマ
の電位もそれにつれて上るためである。従つて、
プラズマと接地してある試料電極間の電位差がプ
ラズマと対向電極間の電位差よりも十分大きくな
り、その結果主として試料面にイオン衝撃が生
じ、試料の清浄化が行なわれることになる。
周波電源部より高周波電圧を印加した場合、通常
は対向電極がプラズマに対して十分に負となる。
これは、前記したように、面積の小さい方の電極
が負になるわけだが、この場合試料電極は接地さ
れており、また真空容器も当然接地されている。
すると見かけ上試料電極の大きさは試料電極自身
の大きさに真空容器の一部を加えた大きさになつ
てしまい、対向電極に比べ非常に大きくなつてし
まう。その為、小さい方の対向電極が十分負にな
る。その結果、主として対向電極にイオン衝撃が
生じてしまい、試料は清浄化されずむしろ汚染さ
れることになる。そこで、高周波に対して十分に
インピーダンスの大きいＬを含んだ直流電源部よ
り直流電圧を印加し、強制的に対向電極を正する
とプラズマの電位はシフトする。これは元々プラ
ズマの電位は両方の電極に対して浮いているの
で、片側の電極の電位を上げれば、当然プラズマ
の電位もそれにつれて上るためである。従つて、
プラズマと接地してある試料電極間の電位差がプ
ラズマと対向電極間の電位差よりも十分大きくな
り、その結果主として試料面にイオン衝撃が生
じ、試料の清浄化が行なわれることになる。
このように、本発明によれば、試料電極を接地
して逆スパツタ機構を可能とならしめたので、機
構の簡潔な、かつ作業効率の良い薄膜形成装置が
実現可能となる。
して逆スパツタ機構を可能とならしめたので、機
構の簡潔な、かつ作業効率の良い薄膜形成装置が
実現可能となる。
第１図に本発明の一実施例になる薄膜形成装置
の構成を示す。接地された真空容器１の中に、接
地された試料電極４が真空容器１と一体化して設
けられ、この試料電極４に試料３が装着されてい
る。この試料３と対向した位置に対向電極２が配
置され、シールド５によつておおわれている。対
向電極２は絶縁スペーサー６により真空容器１と
は絶縁されており、Ｃ結合１１を含む整合部７と
同軸ケーブル９と高周波電源８とからなる高周波
電源部１５に接続されている。さらに対向電極２
はスイツチ１４を介してＬ結合１２と直流電源１
３とからなる直流電源部１６とも接続されてい
る。真空容器１の中に、図示しないガス導入口か
らアルゴンなどのガスを導入し、高周波電圧を印
加すると放電が起こり、プラズマ１０が発生す
る。ここでさらに直流電圧を印加すると、スイツ
チ１４のオン状態においてＣ結合１１とＬ結合１
２によつて対向電極２は高周波電圧と直流電圧が
重畳された電圧となり、プラズマ１０は正電位に
シフトし、試料３にイオン衝撃が生じる。一般に
試料清浄化のためには数10eVで加速されたイオ
ン衝撃があれば十分であり、その為には例えば、
試料電極４と対向電極２間の高周波電圧ピーク対
ピーク値Vppは、100eV程度、直流電圧はVppの
１／２〜１／３程度にすると良いことが実験結果
から確かめられている。この場合、プラズマ１０
と対向電極２間の電位差は数eV程度となり、イ
オンが加速されて対向電極２をスパツタし汚染を
生じることはないので、十分な試料清浄効果があ
る。また第１図において高周波電圧を印加せずに
直流電圧のみを印加した場合、直流逆スパツタに
よる試料清浄化も可能である。表層の２〜3nmが
酸化された金属試料の場合、直流逆スパツタのみ
で十分にこの酸化膜は除去できる。さらに第１図
でスイツチ１４を開き、対向電極２として薄膜と
なるターゲツト材料自身を使用すると、ターゲツ
トの搬送工程なしに高周波スパツタリングによる
薄膜形成が可能となる。
の構成を示す。接地された真空容器１の中に、接
地された試料電極４が真空容器１と一体化して設
けられ、この試料電極４に試料３が装着されてい
る。この試料３と対向した位置に対向電極２が配
置され、シールド５によつておおわれている。対
向電極２は絶縁スペーサー６により真空容器１と
は絶縁されており、Ｃ結合１１を含む整合部７と
同軸ケーブル９と高周波電源８とからなる高周波
電源部１５に接続されている。さらに対向電極２
はスイツチ１４を介してＬ結合１２と直流電源１
３とからなる直流電源部１６とも接続されてい
る。真空容器１の中に、図示しないガス導入口か
らアルゴンなどのガスを導入し、高周波電圧を印
加すると放電が起こり、プラズマ１０が発生す
る。ここでさらに直流電圧を印加すると、スイツ
チ１４のオン状態においてＣ結合１１とＬ結合１
２によつて対向電極２は高周波電圧と直流電圧が
重畳された電圧となり、プラズマ１０は正電位に
シフトし、試料３にイオン衝撃が生じる。一般に
試料清浄化のためには数10eVで加速されたイオ
ン衝撃があれば十分であり、その為には例えば、
試料電極４と対向電極２間の高周波電圧ピーク対
ピーク値Vppは、100eV程度、直流電圧はVppの
１／２〜１／３程度にすると良いことが実験結果
から確かめられている。この場合、プラズマ１０
と対向電極２間の電位差は数eV程度となり、イ
オンが加速されて対向電極２をスパツタし汚染を
生じることはないので、十分な試料清浄効果があ
る。また第１図において高周波電圧を印加せずに
直流電圧のみを印加した場合、直流逆スパツタに
よる試料清浄化も可能である。表層の２〜3nmが
酸化された金属試料の場合、直流逆スパツタのみ
で十分にこの酸化膜は除去できる。さらに第１図
でスイツチ１４を開き、対向電極２として薄膜と
なるターゲツト材料自身を使用すると、ターゲツ
トの搬送工程なしに高周波スパツタリングによる
薄膜形成が可能となる。
以上に述べたように、本発明によれば、対向電
極にＣ結合を介して高周波電圧を、Ｌ結合を介し
て直流電圧を印加することにより、試料電極が接
地されていても十分に高周波逆スパツタを行うこ
とが可能となるので、試料電極の構造が単純とな
る。また、次工程の高周波スパツタリングにおい
て、薄膜形成用の別の真空容器やそこに試料を搬
送するための機構を必要としない。さらに試料電
極が接地されているので試料の大きさ形状によら
ず、単一種類の試料電極で処理が可能となり、薄
膜研究開発の面での大巾な効率向上が図れるなど
の効果がある。
極にＣ結合を介して高周波電圧を、Ｌ結合を介し
て直流電圧を印加することにより、試料電極が接
地されていても十分に高周波逆スパツタを行うこ
とが可能となるので、試料電極の構造が単純とな
る。また、次工程の高周波スパツタリングにおい
て、薄膜形成用の別の真空容器やそこに試料を搬
送するための機構を必要としない。さらに試料電
極が接地されているので試料の大きさ形状によら
ず、単一種類の試料電極で処理が可能となり、薄
膜研究開発の面での大巾な効率向上が図れるなど
の効果がある。
第１図は本発明の一実施例になる逆スパツタ機
構付き薄膜形成装置の構成図、第２図は従来の逆
スパツタ機構付き薄膜形成装置の構成図である。 １……真空容器、２，２ａ……対向電極、３，
３ａ……試料、４，４ａ……試料電極、６……絶
縁スペーサー、７……整合部、８……高周波電
源、９……同軸ケーブル、１１……Ｃ結合、１２
……Ｌ結合、１３……直流電源、１４……スイツ
チ、１５……高周波電源部、１６……直流電源
部。
構付き薄膜形成装置の構成図、第２図は従来の逆
スパツタ機構付き薄膜形成装置の構成図である。 １……真空容器、２，２ａ……対向電極、３，
３ａ……試料、４，４ａ……試料電極、６……絶
縁スペーサー、７……整合部、８……高周波電
源、９……同軸ケーブル、１１……Ｃ結合、１２
……Ｌ結合、１３……直流電源、１４……スイツ
チ、１５……高周波電源部、１６……直流電源
部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空容器内に導入されたガスを真空容器内に
設けられた試料電極と対向電極との間の放電によ
りプラズマ化してスパツタリング作用で試料表面
に薄膜を形成する薄膜形成装置において、真空容
器に接続され電気的に接地された試料載置用の試
料電極と、該試料電極に対向して真空容器に電気
的に絶縁されて配設された対向電極と、Ｃ結合を
含む整合部と同軸ケーブルと高周波電源とからな
り前記対向電極に電気的に接続された高周波電源
部と、Ｌ結合と直流電源とからなり前記対向電極
とスイツチを介して電気的に接続された直流電源
部とからなることを特徴とする薄膜形成装置。 ２ 特許請求範囲第１項記載の薄膜形成装置にお
いて、対向電極が薄膜となるターゲツト材料自身
であることを特徴とする薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26510387A JPH01108371A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26510387A JPH01108371A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01108371A JPH01108371A (ja) | 1989-04-25 |
| JPH0541703B2 true JPH0541703B2 (ja) | 1993-06-24 |
Family
ID=17412647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26510387A Granted JPH01108371A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01108371A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52122284A (en) * | 1976-04-07 | 1977-10-14 | Hitachi Ltd | Sputtering device having bias electrode |
| JPS6326361A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Hitachi Ltd | 薄膜形成方法および装置 |
-
1987
- 1987-10-20 JP JP26510387A patent/JPH01108371A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52122284A (en) * | 1976-04-07 | 1977-10-14 | Hitachi Ltd | Sputtering device having bias electrode |
| JPS6326361A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Hitachi Ltd | 薄膜形成方法および装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01108371A (ja) | 1989-04-25 |
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