JPH0676656B2 - 高能率シートプラズマ型スパタリング装置 - Google Patents
高能率シートプラズマ型スパタリング装置Info
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- JPH0676656B2 JPH0676656B2 JP5709087A JP5709087A JPH0676656B2 JP H0676656 B2 JPH0676656 B2 JP H0676656B2 JP 5709087 A JP5709087 A JP 5709087A JP 5709087 A JP5709087 A JP 5709087A JP H0676656 B2 JPH0676656 B2 JP H0676656B2
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- JP
- Japan
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- plasma
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- arc discharge
- sheet plasma
- sheet
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 現在のスパタリング装置の主流であるマグネトロン型ス
パタリング方式はターゲット自身がプラズマ生成用放電
陰極を兼ねるために構造が簡単になるが、反面次の欠点
を生ずる。（１）スパタリング用放電ガス（通常アルゴ
ン）イオンのターゲット入射エネルギーを高く保つため
に高い放電々圧（陰極降下電圧）を必要とし、グロー放
電に限定され、放電々流密度も制限される。かくして陰
極降下電圧によるターゲットへの入射イオン電流密度も
アーク放電に比較して著しく低い範囲に限定される。
（２）冷陰極放電の点火と保持のために放電のガス圧力
がアーク放電に比較して可成り高い範囲に限定（アルゴ
ンガスの場合２×10-3Torr〜10-2Torr）され、スパタリ
ング粒子の放電ガスによる散乱を大きくし（アルゴンの
場合の平均自由行程は1cm〜5cm程度と推定される）、基
板への附着効率を低下させる。換言すれば、ターゲット
と基板間の距離を数cm以上にすると附着効率が著しく低
下するので使用上非常に不便である。
パタリング方式はターゲット自身がプラズマ生成用放電
陰極を兼ねるために構造が簡単になるが、反面次の欠点
を生ずる。（１）スパタリング用放電ガス（通常アルゴ
ン）イオンのターゲット入射エネルギーを高く保つため
に高い放電々圧（陰極降下電圧）を必要とし、グロー放
電に限定され、放電々流密度も制限される。かくして陰
極降下電圧によるターゲットへの入射イオン電流密度も
アーク放電に比較して著しく低い範囲に限定される。
（２）冷陰極放電の点火と保持のために放電のガス圧力
がアーク放電に比較して可成り高い範囲に限定（アルゴ
ンガスの場合２×10-3Torr〜10-2Torr）され、スパタリ
ング粒子の放電ガスによる散乱を大きくし（アルゴンの
場合の平均自由行程は1cm〜5cm程度と推定される）、基
板への附着効率を低下させる。換言すれば、ターゲット
と基板間の距離を数cm以上にすると附着効率が著しく低
下するので使用上非常に不便である。
この発明は以上の欠点を改善する目的で行われた。先づ
放電はターゲットとは独立にして、磁場に沿ったアーク
放電（熱陰極を有する）を行い、この放電プラズマに対
してターゲットに負のバイアス電圧をかける。かくして
ターゲットにイオン流を入射させ、スパタリング粒子を
発生させる。この方法では、放電々流はターゲットにか
かる負のバイアス電圧とは独立にコントロールできるの
で、アーク放電の特徴を生かして大電流迄可能になり、
ターゲットへの入射イオン電流密度も現在のマグネトロ
ン型スパタリング方式より著しく高くすることができ
る。一方、放電ガスの圧力も熱陰極の電子放出のため冷
陰極方式より著しく低くすることも可能（アルゴンで２
×10-4Torr以下も可能）であり、スパッタリング粒子の
散乱を小さくすると同時にターゲットの負バイアス電圧
を高く（数100V）維持することも可能になる（磁場との
関連によって）。
放電はターゲットとは独立にして、磁場に沿ったアーク
放電（熱陰極を有する）を行い、この放電プラズマに対
してターゲットに負のバイアス電圧をかける。かくして
ターゲットにイオン流を入射させ、スパタリング粒子を
発生させる。この方法では、放電々流はターゲットにか
かる負のバイアス電圧とは独立にコントロールできるの
で、アーク放電の特徴を生かして大電流迄可能になり、
ターゲットへの入射イオン電流密度も現在のマグネトロ
ン型スパタリング方式より著しく高くすることができ
る。一方、放電ガスの圧力も熱陰極の電子放出のため冷
陰極方式より著しく低くすることも可能（アルゴンで２
×10-4Torr以下も可能）であり、スパッタリング粒子の
散乱を小さくすると同時にターゲットの負バイアス電圧
を高く（数100V）維持することも可能になる（磁場との
関連によって）。
しかしながら、ここで大面積ターゲットに対する問題が
生ずる。即ち、一様で大面積に渡っての大電流密度の入
射イオン流が必要になるが、一般の磁場中アーク放電プ
ラズマ流は円柱状であり、プラズマの密度分布は中心
（1cm程度の巾）から周辺にかけて急激に低下する。従
って一般のアーク放電はこの要請に対応できない。そこ
で、本発明者が既に特許出願済（特願昭57-60634号、特
開昭59-27499号）の高能率シートプラズマの生成法、即
ち、円柱プラズマの両側に、一対の永久磁石を、同一磁
極が該円柱プラズマに面するように配置することによ
り、該円柱プラズマを圧縮し、シート状にすることによ
りシートプラズマを生成することを特徴とする簡単で高
能率なシートプラズマの生成法を利用して、厚みが薄
く、巾の大きな、長いシートプラズマ（厚み0.5cm、巾3
0cm、長さ1mも容易）を生成し、図面に示したように配
置し、大電流密度の一様な入射イオン流を大面積に効率
よく形成するのがこの発明の狙いである。
生ずる。即ち、一様で大面積に渡っての大電流密度の入
射イオン流が必要になるが、一般の磁場中アーク放電プ
ラズマ流は円柱状であり、プラズマの密度分布は中心
（1cm程度の巾）から周辺にかけて急激に低下する。従
って一般のアーク放電はこの要請に対応できない。そこ
で、本発明者が既に特許出願済（特願昭57-60634号、特
開昭59-27499号）の高能率シートプラズマの生成法、即
ち、円柱プラズマの両側に、一対の永久磁石を、同一磁
極が該円柱プラズマに面するように配置することによ
り、該円柱プラズマを圧縮し、シート状にすることによ
りシートプラズマを生成することを特徴とする簡単で高
能率なシートプラズマの生成法を利用して、厚みが薄
く、巾の大きな、長いシートプラズマ（厚み0.5cm、巾3
0cm、長さ1mも容易）を生成し、図面に示したように配
置し、大電流密度の一様な入射イオン流を大面積に効率
よく形成するのがこの発明の狙いである。
即ち本発明は、アーク放電プラズマ流発生手段と、同一
磁極がアーク放電プラズマ流に面するように配置され、
アーク放電プラズマ流をシートプラズマに変形する対の
永久磁石からなる磁場手段と、該シートプラズマに対し
て略平行に配置されたターゲットと、上記プラズマに対
してターゲットに負のバイアス電圧をかける手段とを有
することを特徴とする高能率シートプラズマ型スパタリ
ング装置を提供するものである。
磁極がアーク放電プラズマ流に面するように配置され、
アーク放電プラズマ流をシートプラズマに変形する対の
永久磁石からなる磁場手段と、該シートプラズマに対し
て略平行に配置されたターゲットと、上記プラズマに対
してターゲットに負のバイアス電圧をかける手段とを有
することを特徴とする高能率シートプラズマ型スパタリ
ング装置を提供するものである。
以下図面に従って本発明を説明する。第１図は本発明の
高効率シートプラズマを利用したスパタリング装置の概
略図である。１は、空芯磁場コイルでつくられる初期磁
場４に沿った、熱陰極（図示せず）と陽極８との間のア
ーク放電によって発生した通常のアーク放電円柱状プラ
ズマ流である。この円柱状プラズマ流１を挟んで、Ｎ極
同志を対向させて一対の永久磁石２を配置することによ
り、シート状に変形してシートプラズマ３を発生させ
る。シートプラズマ３は第１図に示したような厚みを有
し、第１図に垂直な方向に大きな巾を有している。同様
に第１図に示したような厚みを有し、第１図に垂直な方
向に大きな巾を有するターゲット５に、直流電源６によ
って上記シートプラズマ３に対して負の電圧をかけるこ
とにより、上記シートプラズマ３からターゲット５に、
大電流密度の一様なイオン流が大面積にわたり入射し、
スパタリングが行なわれる。スパタリングされた粒子
は、基板７に附着し薄膜が形成される。
高効率シートプラズマを利用したスパタリング装置の概
略図である。１は、空芯磁場コイルでつくられる初期磁
場４に沿った、熱陰極（図示せず）と陽極８との間のア
ーク放電によって発生した通常のアーク放電円柱状プラ
ズマ流である。この円柱状プラズマ流１を挟んで、Ｎ極
同志を対向させて一対の永久磁石２を配置することによ
り、シート状に変形してシートプラズマ３を発生させ
る。シートプラズマ３は第１図に示したような厚みを有
し、第１図に垂直な方向に大きな巾を有している。同様
に第１図に示したような厚みを有し、第１図に垂直な方
向に大きな巾を有するターゲット５に、直流電源６によ
って上記シートプラズマ３に対して負の電圧をかけるこ
とにより、上記シートプラズマ３からターゲット５に、
大電流密度の一様なイオン流が大面積にわたり入射し、
スパタリングが行なわれる。スパタリングされた粒子
は、基板７に附着し薄膜が形成される。
この発明によって、一般にイオンプレーテング法に比較
して成膜速度の小さなスパタリング法の欠点が除去さ
れ、またスパタリング粒子のエネルギーの大きさ（イオ
ンプレーテング用プラズマイオンのエネルギーに比較し
て）による拡散速度の大きさ、大面積からのスパタリン
グ粒子の放出による一様性の良さ等を通して、むしろイ
オンプレーテング法以上の特徴を発揮することも期待さ
れる。
して成膜速度の小さなスパタリング法の欠点が除去さ
れ、またスパタリング粒子のエネルギーの大きさ（イオ
ンプレーテング用プラズマイオンのエネルギーに比較し
て）による拡散速度の大きさ、大面積からのスパタリン
グ粒子の放出による一様性の良さ等を通して、むしろイ
オンプレーテング法以上の特徴を発揮することも期待さ
れる。
図面第１図は、本発明の高効率シートプラズマ型スパタ
リング装置をシートプラズマの厚み方向から見た概略構
成図である。１はアーク放電円柱状プラズマ流、２は一
対の永久磁石、３はシートプラズマ、４は空芯磁場コイ
ルでつくられる一様磁場、５はターゲット、６はターゲ
ットにシートプラズマに対して負の電圧をかける直流電
源、７は薄膜を形成する基板、８はアーク放電の陽極で
ある。
リング装置をシートプラズマの厚み方向から見た概略構
成図である。１はアーク放電円柱状プラズマ流、２は一
対の永久磁石、３はシートプラズマ、４は空芯磁場コイ
ルでつくられる一様磁場、５はターゲット、６はターゲ
ットにシートプラズマに対して負の電圧をかける直流電
源、７は薄膜を形成する基板、８はアーク放電の陽極で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 麻蒔立男「薄膜作成の基礎」Ｐ．135〜 136 （昭52−１−30、日刊工業新聞社) 真空 25［ＩＩ］（1982）Ｐ．719〜726
Claims (1)
- 【請求項１】アーク放電プラズマ流発生手段と、同一磁
極がアーク放電プラズマ流に面するように配置され、ア
ーク放電プラズマ流をシートプラズマに変形する対の永
久磁石からなる磁場手段と、該シートプラズマに対して
略平行に配置されたターゲットと、上記プラズマに対し
てターゲットに負のバイアス電圧をかける手段とを有す
ることを特徴とする高能率シートプラズマ型スパタリン
グ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5709087A JPH0676656B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 高能率シートプラズマ型スパタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5709087A JPH0676656B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 高能率シートプラズマ型スパタリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63223171A JPS63223171A (ja) | 1988-09-16 |
| JPH0676656B2 true JPH0676656B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=13045802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5709087A Expired - Fee Related JPH0676656B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 高能率シートプラズマ型スパタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676656B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0357824B1 (en) * | 1988-09-08 | 1993-04-07 | Joshin Uramoto | A sheet plasma sputtering method and an apparatus for carrying out the method |
| US5009922A (en) * | 1989-03-02 | 1991-04-23 | Ashahi Glass Company, Ltd. | Method of forming a transparent conductive film |
-
1987
- 1987-03-12 JP JP5709087A patent/JPH0676656B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 真空２５［ＩＩ（１９８２）Ｐ．７１９〜７２６ |
| 麻蒔立男「薄膜作成の基礎」Ｐ．１３５〜１３６（昭５２−１−３０、日刊工業新聞社） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63223171A (ja) | 1988-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |