JPH07300670A - プラズマを用いたスパッタリング装置 - Google Patents

プラズマを用いたスパッタリング装置

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JPH07300670A
JPH07300670A JP9274494A JP9274494A JPH07300670A JP H07300670 A JPH07300670 A JP H07300670A JP 9274494 A JP9274494 A JP 9274494A JP 9274494 A JP9274494 A JP 9274494A JP H07300670 A JPH07300670 A JP H07300670A
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JP
Japan
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anode
plasma
opening
sputtering
sheet
Prior art date
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Pending
Application number
JP9274494A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Sakami
俊之 酒見
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁性膜をも、基板上に成膜できるプラズマ
を用いたスパッタリング装置を提供すること。 【構成】 陰極11と陽極17との間にプラズマ10を
発生させ、スパッタリングを行う装置において、前記陽
極を前記プラズマを受容するための開口部17−3を形
成するフランジ部17−2と、該フランジ部と結合され
た陽極本体17−1とで構成する。前記開口部の内部に
は前記フランジ部と前記陽極本体とで形成した空間部が
17−9設けられ、該空間部は前記開口部から前記陽極
本体方向に平行又は広がるように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマを使用したスパ
ッタリング装置に関し、特に、絶縁性膜を形成するのに
有効なスパッタリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、マグネトロンスパッタリング装置
に代わり、陰極から発生した円柱状のプラズマをシート
状に成形して、陽極に導くと共に、陰極と陽極の間に置
かれたターゲットをシート状のプラズマによってスパッ
タすることにより、ターゲットと対向して配置された基
板上に、成膜するシートプラズマスパッタリング装置が
提案されている(例えば、特開平2−73967号)。
このシートプラズマスパッタリング装置では、ターゲッ
トのエロージョンが均一に行われるため、ターゲット寿
命をマグネトロンスパッタリング装置に比較して長くで
きるという利点がある。また、シート状プラズマを利用
して、種々の膜を被着させることも試みられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
シートプラズマスパッタリング装置を用いてスパッタリ
ングを行い、絶縁性膜を基板上に成膜した場合、陽極の
シート状プラズマの受容側表面に絶縁膜が堆積してシー
ト状プラズマが数分程度の短時間で停止してしまうとい
う現象が観察された。これは以下のような理由によると
考えられる。すなわち、シート状プラズマを用いてスパ
ッタリングを行うと、ターゲット部表面から成膜分子が
放出されて基板上に堆積する。そして、反応性ガスとし
て、例えば酸素ガスをスパッタリング室に導入すると、
基板上には酸化膜が絶縁膜として堆積する。この時、陽
極の表面が成膜環境に直接さらされていると、陽極表面
にも絶縁膜が堆積することとなり、シート状プラズマを
発生するための放電の維持を困難にする。しかも、絶縁
膜は基板より陽極の方へよく堆積する。この結果とし
て、従来のシートプラズマスパッタリング装置により実
用に耐える絶縁性膜を形成することは、実質上不可能で
あった。
【0004】本発明の目的は、絶縁性膜をもスパッタリ
ングにより、基板上に成膜できるプラズマを用いたスパ
ッタリング装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、プラズマを
使用したスパッタリング装置を用いて、絶縁性膜を成膜
した場合、プラズマが短時間で停止してしまう原因を究
明し、その解決策を提案するものである。
【0006】本発明によれば、陰極及び陽極を備え、こ
れら陰極及び陽極間にプラズマを発生させ、該プラズマ
を用いて、スパッタリングを行う装置において、前記陽
極は前記プラズマを受容するための開口部を形成するフ
ランジ部と、該フランジ部と結合された陽極本体とを有
し、前記開口部の内部には前記フランジ部と前記陽極本
体とで形成した空間部が設けられ、該空間部は前記開口
部から前記陽極本体方向に平行又は広がるように形成さ
れていることを特徴とするプラズマを用いたスパッタリ
ング装置が得られる。
【0007】
【作用】本発明では、絶縁性膜をスパッタリングにより
基板上に成膜した場合、ターゲットと陽極との間の電界
によって、陽極にもスパッタリングされた物質が被着
し、結果として、陽極が絶縁性膜によって覆われ、以後
のプラズマの発生が抑制されることを見出し、スパッタ
リング中にも、絶縁性膜によって覆われるのを防止でき
るように、陽極を構成している。
【0008】
【実施例】図1を参照すると、本発明の一実施例に係る
シート状プラズマを用いたスパッタリング装置は、プラ
ズマ源として動作する陰極部11を備え、この陰極部1
1は円柱状のプラズマを発生する。陰極部11には、円
柱状プラズマをシート状に成形するシートプラズマ成形
室12が開口部を介して接続されている。陰極部11と
シートプラズマ成形室12との間には、2つの中間電極
部13が設けられており、これらの中間電極部13によ
って、陰極部11からのプラズマは陰極部より引き出さ
れる。この例では、シートプラズマ成形室12の外側に
永久磁石(この例では上下1組)14が配置されてお
り、この永久磁石14によって形成される磁場により、
円柱状プラズマはシート状プラズマ10に成形される。
結果として、プラズマは図の表面に対して垂直方向に広
がり、シート状プラズマ10を形成する。この場合、プ
ラズマの一部は、図示するように、永久磁石14によっ
てシートプラズマ成形室12の内壁の方向に広がる。
【0009】シートプラズマ成形室12からのシート状
プラズマ10は、スリット状の開口部15を通して、ス
パッタリングを行うスパッタリング室16に導かれる。
スパッタリング室16内には、シート状プラズマ10を
受けることができるように、図の表面に対して垂直方向
に延びる陽極部17が設けられている。
【0010】また、スパッタリング室16内の陽極部1
7前方、即ち、陽極部17に対して陰極部11側位置に
は、シート状プラズマを挟んで対向するように、ターゲ
ット部18と、成膜されるべき基板を搭載したテーブル
19とが設置されている。
【0011】更に、スパッタリング室16の外側には、
スパッタリング室16の陰極側と陽極側とにそれぞれ、
一対の外部磁場発生用の大径コイル20が備えられてお
り、これらの大径コイル20による磁場によって、シー
ト状プラズマ10は陽極部17方向に導かれている。
【0012】図示されているように、ターゲット部18
には、バイアス電源21によって、負のバイアス電圧が
印加されている。また、スパッタリング室16、2つの
中間電極部13は、それぞれ外部抵抗R1〜R3を介し
て、主放電電源22の+側に接続されている。
【0013】図2をも参照して、陽極部17はシート状
プラズマ10を受容するための開口部17−3を形成す
るフランジ部17−2と、このフランジ部17−2と結
合された陽極本体17−1とで構成され、開口部17−
3の内部にはフランジ部17−2と陽極本体17−1と
で形成した空間部17−9が設けられている。空間部1
7−9は、開口部17−3から陽極本体17−1方向に
平行又は広がるように形成されている。また、陽極本体
17−1には、シート状プラズマ10に対して所定の磁
極(ここではS極)が対向するように、永久磁石17−
4が埋設されている。
【0014】このようにフランジ部17−2を設ける理
由を以下に説明する。前述したように、シート状プラズ
マ10を用いてスパッタリングを行うと、ターゲット部
18表面から成膜分子が放出されて基板上に堆積する。
そして、反応性ガスとして、例えば酸素ガスをスパッタ
リング室16に導入すると、基板上には酸化膜が絶縁膜
として堆積する。この時、フランジ部17−2が無くて
陽極部17の表面が成膜環境に直接さらされていると、
陽極部17表面にも絶縁膜が堆積することとなり、シー
ト状プラズマ10を発生するための放電の維持を困難に
していた。しかも、絶縁膜は基板より陽極部の方へよく
堆積する。
【0015】そこで、上記のように陽極部17のシート
状プラズマ10の受容側をフランジ部17−2により2
重構造にして、フランジ部17−2にシート状プラズマ
10通過のための最小限の隙間を有する、いわば蓋の機
能を持たせることにより、絶縁膜を形成する分子が直
接、陽極部17の放電面(空間部17−9の底方側)に
飛び込んで絶縁膜を形成することを抑制することができ
る。特に、陽極部17の放電面は、開口部17−3より
広くなっており、シート状プラズマ10を発生するため
の放電を長時間維持することができる。なお、フランジ
部17−2の表面には、図1に象徴的に示すように、絶
縁膜が形成されるが、これは問題ない。
【0016】放電を長時間行うと空間部17−9の底部
側である陽極本体17−1にも絶縁膜が形成されるが、
しかし、空間部17−9の側方側のフランジ部17−2
が放電面となり、また、空間部17−9の側方側のフラ
ンジ部に絶縁膜が形成されると空間部17−9の開口部
17−3側のフランジ部17−2が放電面となり、長時
間の放電が可能となる。このようにして、陽極部17の
機能を失うことなく、基板上に長時間絶縁膜の成膜が可
能となる。
【0017】図3は陽極部17の第2の例を示す。この
例では、フランジ部17−2´によりシート状プラズマ
10を受容する開口部17−3をそのまま陽極本体17
−1まで延長した構造となっている。このような構造で
あっても、絶縁膜はフランジ部17−2´表面に堆積
し、絶縁膜を形成する分子が開口部17−3の奥部、す
なわち陽極部17の放電面に到達して堆積するのを抑制
することができる。この実施例では、放電を長時間行う
と空間部17−9の底部側である陽極本体17−1にも
絶縁膜が形成されるが、しかし、空間部17−9の側方
側のフランジ部17−2´が放電面となり、長時間の放
電が可能となる。
【0018】図4は陽極部17の第3の例を示す。この
例では、フランジ部17−5が陽極本体17−1とは同
じ材料の別体にて構成されている。すなわち、フランジ
部17−5は、陽極本体17−1の放電面とは別の箇所
に接続され、且つ、互いに間隔をおいて延在する2枚の
板状部材17−6と、これらの板状部材17−6からシ
ート状プラズマ10を挟み得るように、開口部17−3
を規定している鍔部材17−7とから成る。なお、この
例では、陽極本体17−1に全長に亘って水冷用のジャ
ケット17−8が形成されている。
【0019】図5は陽極部17の第4の例を示し、図4
に示した2枚の板状部材17−6に相当する2枚の板状
部材17−6´を陽極本体17−1の放電面に接続した
点を除けば、第3の例と同じである。
【0020】図6は陽極部17の第5の例を示し、図3
に示したフランジ部17−2´を陽極本体17−1と同
じ材料の別体にて構成し、陽極本体17−1には水冷用
のジャケット17−8を形成した例である。
【0021】図7は陽極部17の第6の例を示し、図1
に示された例の変形例である。すなわち、陽極本体17
−1に水冷用のジャケット17−8を形成した点を除け
ば、図1の例と同じである。
【0022】図8は陽極部17の第7の例を示し、図3
に示された例の変形例である。すなわち、陽極本体17
−1に水冷用のジャケット17−8を形成した点を除け
ば、図3の例と同じである。
【0023】図9は陽極部17の第8の例を示し、図8
に示された例の変形例である。すなわち、陽極本体17
−1とフランジ部17−2との間に形成する空間を、開
口部17−3から陽極本体17−1に向けて漸次広がる
ように形成されている点に特徴を有する。このようにす
ることにより、陽極本体17−1の放電面を広げること
ができるので、前述した理由でシート状プラズマ10を
発生するための放電を長時間維持することができる。
【0024】以上、陽極部17の構造についていくつか
の例を示したが、本発明の要旨は、陽極本体17−1に
フランジ部17−2を組み合わせることで、絶縁膜を形
成する分子が直接、陽極部17の放電面に飛び込んで絶
縁膜を形成することを抑制するようになっていれば良い
のであり、上記以外にも様々な構造が考えられることは
言うまでも無い。また、前記実施例では、シート状プラ
ズマについて述べたが、円柱状のプラズマを用いたスパ
ッタリング装置にも適用することができる。この場合、
開口部の形状は円形であり、別の形状のプラズマの場合
は、そのプラズマ断面形状にあった開口部にすれば良
い。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば陽
極本体にフランジ部を組み合わせて、絶縁膜を形成する
分子が直接、陽極部の放電面に飛び込んで絶縁膜を形成
することを抑制するようにしたことにより、スパッタリ
ング中にも、陽極が絶縁性膜によって覆われることで以
後のプラズマの発生が抑制されてしまうようなことを防
止できる。その結果、本発明装置によれば絶縁性膜をも
スパッタリングにより基板上に成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるスパッタリング装置を側面から見
た概略縦断面図である。
【図2】図1に示された陽極部の斜視図である。
【図3】本発明の要部である陽極部の第2の例の断面図
である。
【図4】本発明の要部である陽極部の第3の例を示した
図であり、図aは平面図、図bは断面図、図cは正面図
である。
【図5】本発明の要部である陽極部の第4の例の断面図
である。
【図6】本発明の要部である陽極部の第5の例の断面図
である。
【図7】本発明の要部である陽極部の第6の例の断面図
である。
【図8】本発明の要部である陽極部の第7の例の断面図
である。
【図9】本発明の要部である陽極部の第8の例の断面図
である。
【符号の説明】
10 シート状プラズマ 11 陰極部 12 シートプラズマ成形室 13 中間電極部 14 永久磁石 15 開口部 16 スパッタリング室 17 陽極部 17−1 陽極本体 17−2,17−2´ フランジ部 17−3 開口部 17−4 永久磁石 17−5 フランジ部 17−6,17−6´ 板状部材 17−7 鍔部材 17−8 ジャケット 17−9 空間部 18 ターゲット部 19 テーブル 20 大径コイル 21 バイアス電源 22 主放電電源

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陰極及び陽極を備え、これら陰極及び陽
    極間にプラズマを発生させ、該プラズマを用いて、スパ
    ッタリングを行う装置において、前記陽極は前記プラズ
    マを受容するための開口部を形成するフランジ部と、該
    フランジ部と結合された陽極本体とを有し、前記開口部
    の内部には前記フランジ部と前記陽極本体とで形成した
    空間部が設けられ、該空間部は前記開口部から前記陽極
    本体方向に平行又は広がるように形成されていることを
    特徴とするプラズマを用いたスパッタリング装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のスパッタリング装置にお
    いて、前記フランジ部は前記陽極と別部材で形成されて
    いることを特徴とするプラズマを用いたスパッタリング
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1あるいは2記載のスパッタリン
    グ装置において、前記空間部は前記開口部から前記陽極
    本体方向に漸次広がるように形成されていることを特徴
    とするプラズマを用いたスパッタリング装置。
  4. 【請求項4】 請求項1あるいは2記載のスパッタリン
    グ装置において、前記空間部は前記開口部の奥部が開口
    部に対して急激に広くなるように形成されていることを
    特徴とするプラズマを用いたスパッタリング装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載のスパッ
    タリング装置において、前記陽極本体には、前記プラズ
    マに対して所定の磁極が対向するように、永久磁石が埋
    設されていることを特徴とするプラズマを用いたスパッ
    タリング装置。
JP9274494A 1994-04-28 1994-04-28 プラズマを用いたスパッタリング装置 Pending JPH07300670A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011502215A (ja) * 2007-11-01 2011-01-20 エリコン・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト,トリュープバッハ 被処理面を作製するための方法および真空プラズマ源

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011502215A (ja) * 2007-11-01 2011-01-20 エリコン・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト,トリュープバッハ 被処理面を作製するための方法および真空プラズマ源
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Effective date: 20000216