JPH10152773A - スパツタ装置及びスパツタ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、均一でかつ安定した膜質の皮膜を成
膜し得るようにプラズマの状態を安定させるようにす
る。 【解決手段】本発明は、所定の反応ガスが供給された容
器内の所定間隔離れた位置に互いに対向するように配置
された基板及びターゲツト間に電位差を与えることによ
りプラズマを発生させるスパツタ装置において、ターゲ
ツト表面にエロージヨン領域を形成するための漏れ磁界
を発生させると共に、当該エロージヨン領域に形成され
たプラズマを圧縮する凸磁界を発生させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】

以下の順序で本発明を説明する。 発明の属する技術分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 発明の実施の形態 （１）本発明によるスパツタ装置の原理（図１〜図５） （２）本発明によるスパツタ装置の構成（図６及び図
７） （３）本発明によるスパツタ装置の動作 （４）本発明によるスパツタ装置の効果 （５）他の実施例 発明の効果

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパツタ装置及び
スパツタ方法に関し、例えば反射膜を成膜するスパツタ
装置及びスパツタ方法に適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、スパツタ装置においては通常10^-8
[Torr]台の超高真空に排気された真空チヤンバ内に円盤
形状の金属塊（シリコン塊）でなるターゲツトと加工対
象である基板とを所定の距離を介して互いに平行になる
ように配置し、真空チヤンバ内にＡｒの不活性ガスを供
給し、当該ターゲツトを陰極、基板を陽極として当該タ
ーゲツト及び基板間に約 1000[V]程度の電位差を与え
る。

【０００４】これにより、スパツタ装置はターゲツト及
び基板間にプラズマを発生させると共に、ターゲツト下
部に設けられた磁石によつて漏れ磁界を発生させ、真空
チヤンバ内でイオン化させたＡｒ原子を漏れ磁界の発生
している部分のターゲツトに衝突させて当該ターゲツト
表面からＳｉ原子を飛び出させ、その後Ｏ₂ あるいはＮ
₂ 等の反応ガスを供給することによりＳｉＯ₂ 膜あるい
はＳｉＮ_X 膜を基板表面に成膜するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでかかる構成の
スパツタ装置においては、近年、装置自体の小型化に伴
つて真空チヤンバも小型化する傾向にある。このため、
基板とターゲツト間の距離、及び基板とチヤンバ壁間の
距離が狭まり、チヤンバ内に存在するシヤツタやガスの
噴出口等の小さな突起物とターゲツトとの間でプラズマ
が発生してしまうことがあり、基板とターゲツトとの間
で発生させたいプラズマの状態が不安定になるという問
題があつた。

【０００６】また、スパツタ装置においては真空チヤン
バが小型化しているので、成膜処理を連続して長時間行
うと真空チヤンバのチヤンバ壁温度も上がり易い。この
ため、スパツタ装置は真空チヤンバ内の雰囲気温度が変
化することにより、真空チヤンバ内部の状態が変化する
ので、基板の膜質を安定させることが難しいという問題
があつた。

【０００７】また、スパツタ装置においては真空チヤン
バ内に発生させたプラズマの表面のエツジ部分に波状の
うねり（以下、これを擾乱と呼ぶ）が生じており、この
擾乱によつてプラズマの状態が安定し難いという問題が
あつた。

【０００８】また、スパツタ装置においては真空チヤン
バ内に発生させたプラズマが漏れ磁界の生じている部分
に集まつてスパツタしてしまうことにより、ターゲツト
上のエロージヨン領域が漏れ磁界の生じている部分だけ
にかたよつてしまうという問題があつた。同時に、スパ
ツタ装置は漏れ磁界を生じさせるために用いられる希土
類磁石が高価であるためにコスト的に高くなつてしまう
という問題があつた。

【０００９】さらに、スパツタ装置は漏れ磁界の生じな
い部分のターゲツト表面に酸化物あるいは窒化物等の絶
縁層が積層され、当該絶縁層が帯電してしまうことによ
りアーキングが生じて正常な光学膜を成膜できないとい
う問題があつた。

【００１０】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、均一でかつ安定した膜質の皮膜を成膜し得るスパツ
タ装置及びスパツタ方法を提案しようとするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、所定の反応ガスが供給された容器
内の所定間隔離れた位置に互いに対向するように配置さ
れた基板及びターゲツト間に電位差を与えることにより
プラズマを発生させるスパツタ装置において、ターゲツ
ト表面にエロージヨン領域を形成するための漏れ磁界を
発生させると共に、当該エロージヨン領域に形成された
プラズマを圧縮する凸磁界を発生させるようにする。こ
れにより、エロージヨン領域に形成されたプラズマの表
面を凸磁界によつて圧縮して擾乱をなくし、プラズマの
状態を安定させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。

【００１３】（１）本発明によるスパツタ装置の原理 図１に示すように、１は全体としてプラズマ装置を示
し、真空チヤンバ２内に基板３とシリコンでなるターゲ
ツト４とが所定の距離を介して互いに平行に固定されて
いる。ここで、基板３は真空チヤンバ２の筐体部分に基
板ホルダ３Ａを介してアース接地されてアノードとして
動作し、またターゲツト４はカソードとして動作するよ
うに形成されている。

【００１４】このターゲツト４の下部には、中央の回転
軸部分にターゲツト側がＮ極となるようにマグネツト５
が配置され、当該マグネツト５を中心としてターゲツト
４の周端部分に沿つてターゲツト側がＳ極となるように
ドーナツ形状のマグネツト６が配置されている。この場
合、プラズマ装置１はマグネツト５及び６によつて発生
させた漏れ磁界７及び８によつてプラズマ中のＡｒ原子
をターゲツト４に衝突させてＳｉ原子を飛び出させ、真
空チヤンバ２内に供給された反応ガス例えばＮ₂ ガスに
よつてＳｉＮ_X 膜を、あるいはＯ₂ ガスによつてＳｉＯ
₂ 膜を基板３の表面に成膜するようになされている。

【００１５】また、プラズマ装置１は基板３とターゲツ
ト４との間の空間に、基板３及びターゲツト４の回転軸
を中心として傘状のＡコイル９が設けられると共に、タ
ーゲツト４の下部に回転軸を中心としてドーナツ形状の
Ｂコイル１０が設けられている。従つて、プラズマ装置
１においてはＡコイル９及びＢコイル１０を通電させる
ことによりチヤンバ２の内側から外側に向かつて流れる
凸磁界１１及び１２を生じさせ、当該凸磁界１１及び１
２によつてプラズマ１３及び１４をターゲツト４に押し
付けて圧縮するようになされている。

【００１６】これにより、図２に示すようにプラズマ１
３及び１４は、表面が圧縮されてエツジ部分に生じた擾
乱Ａ及び擾乱Ｂがきれいなカーブ状に整えられてプラズ
マの状態が安定する。このとき、擾乱Ａは凸磁界１１及
び１２によつて圧縮されて整えられ、擾乱Ｂは磁界７及
び８によつて圧縮されて整えられるようになされてい
る。

【００１７】さらに、プラズマ装置１はＡコイル９及び
Ｂコイル１０を通電させることにより生じた凸磁界１１
及び１２に挟まれた空間にプラズマ１５が発生して閉じ
込められ、当該プラズマ１５に対向したターゲツト４中
央の表面部分、すなわちプラズマ１３及び１４によつて
はスパツタされない非エロージヨン領域をスパツタする
ようになされている。従つて、プラズマ装置１はプラズ
マ１３及び１４だけの場合に非エロージヨン領域に堆積
する酸化物あるいは窒化物をプラズマ１５によつてスパ
ツタして絶縁層を除去することができ、これによりアー
キングを防止し得るようになされている。

【００１８】ところで、図３に示すようにＡｒの不活性
ガスだけでプラズマ１３、１４及び１５を発生させたと
きのＳｉ原子の発光強度は、波長ごとにそれぞれピーク
Ｐ₁及びＰ₂ をもつて存在する。一方、Ａｒの不活性ガ
スだけで発生させたプラズマにＯ₂ あるいはＮ₂ の反応
ガスを適正量だけ供給して所望の厚さの皮膜を成膜する
ように反応性スパツタを行うと、ＳｉとＯ₂ あるいはＮ
₂ とが化学反応することよりプラズマ中に存在するＳｉ
原子の原子数が減少してしまう。

【００１９】これにより、図４に示すように、Ａｒの不
活性ガスで発生させたプラズマにＯ₂ あるいはＮ₂ の反
応ガスを供給した場合のＳｉ原子の発光強度は、Ａｒの
不活性ガスだけを供給した場合のＳｉ原子の発光強度
（Ｐ₁ 、Ｐ₂ ）に比べて波長ごとにピークの下がつたピ
ークＰ₃ 及びＰ₄ となる。従つて、スパツタ装置１は所
望の厚さの皮膜を成膜し得る適正量の反応ガスを供給し
たときのＳｉ原子の発光強度であるピークＰ₃ 及びＰ₄
のどちらか一方を基準（以下、これを基準発光強度Ｐ_S
と呼ぶ）として設定し（Ｐ₃ ＝Ｐ_S ）、この基準発光強
度Ｐ_S に近づけるように反応ガスの供給量を調整するよ
うになされている。

【００２０】また、スパツタ装置１は２波長のピークＰ
₃ 及びＰ₄ の発光強度比率に基づいて基準となる電子温
度Ｔ_S （以下、これを基準電子温度と呼ぶ）を算出し、
当該基準電子温度Ｔ_S に近づけるようにターゲツト４に
印加する電圧値を制御するようになされている。この場
合、スパツタ装置１において電子温度Ｔは、以下のよう
にして算出する。まず、Ｓｉ原子の発光強度をＩ、粒子
数密度をｎ、遷移確率をＡ、プランク定数をｈ、光の振
動数をν、統計的重みをｇ、分配関数をＺ、エネルギー
レベルの大きさをＥ、ボルツマン係数をｋ_B とすると、
まず次式

【数１】 によつてＳｉ原子の発光強度をＩを求める。

【００２１】ここで、ｊレベルからｉレベルへの遷移と
ｊ´レベルからｉ´レベルへの遷移による２つの波長の
線スペクトルの強度比率は次式

【数２】 で表される。

【００２２】以上の（１）及び（２）式より、アルゴン
プラズマにおける電子温度Ｔは4806Ａと6965Ａの２本の
波長の発光ピーク強度を測定し、両波長の強度比率Ｒ
（4806／6965）とすると、次式

【数３】 及び

【数４】 で表される。ここで、Ｋは温度を表す単位ケルビンであ
り、電子温度Ｔの温度範囲によつて用いられる式が異な
る。かくして、スパツタ装置１において電子温度Ｔは
（３）式あるいは（４）式によつて算出することがで
き、このようにして算出した電子温度Ｔを基準電子温度
Ｔ_S に近づけるようにターゲツト４に印加する電圧値を
制御するようになされている。

【００２３】ところが実際上、図５（Ａ）及び（Ｂ）に
示すように、スパツタ装置１において連続スパツタした
後のプラズマ１３、１４及び１５中のＳｉ原子の発光強
度のピークＰ₃ （基準発光強度Ｐ_S ）は、数時間後には
真空チヤンバ２内の雰囲気温度の変化（温度上昇）に伴
つて発光強度のピークがΔＩ分だけ上がつたピークＰ₃
´となつてしまう。そこで、スパツタ装置１は、まず発
光強度をΔＩ分だけ下げるように反応ガスの供給量を調
整して基準発光強度Ｐ_S に近づけ、その後真空チヤンバ
２内の電子温度Ｔを算出し、当該電子温度Ｔを基準電子
温度Ｔ_S に近づけるようにターゲツト４に印加する電圧
値を制御するようになされている。

【００２４】（２）本発明によるスパツタ装置の構成 図６において１は全体としてスパツタ装置を示し、真空
チヤンバ２の筐体部分に固定されたアノードとしての基
板ホルダ３Ａを介して基板３が取り付けられ、当該基板
３と対向する位置にカノードとしてシリコンのターゲツ
ト４が固定されている。このターゲツト４はバツキング
プレート２０に固定されており、当該バツキングプレー
ト２０が絶縁リング２１を介して真空チヤンバ２の筐体
部分と接触しないように取り付けられている。このよう
に、ターゲツト４の固定されたバツキングプレート２０
及び絶縁リング２１を含んで全体をシールド板２２がカ
バーしている。

【００２５】また、ターゲツト４はバツキングプレート
２０を介して陰極電源２３に電気的に接続され、動作時
に所定の電圧で印加されるようになされている。従つ
て、スパツタ装置１はスパツタ時にターゲツト４がカソ
ードとして作動し、かつ基板ホルダ３Ａ及び成膜チヤン
バ２の筐体部分がアノードとして作動することにより、
ターゲツト４及び基板３間にプラズマを発生させるよう
になされている。

【００２６】一方、バツキングプレート２０はターゲツ
ト４の下部にコイルプレート２２が取り付けられ、当該
コイルプレート２２上の最外周部分に沿つてブロツク状
のフエライト磁石が環状に複数個取り付けられてマグネ
ツト６を形成している。このマグネツト６の内周部分に
ドーナツ形状のＢコイル１０が配置され、当該Ｂコイル
１０の内周側にブロツク状のフエライト磁石が環状に複
数個取り付けられてマグネツト５を形成している。

【００２７】このように、マグネツト５及び６はフエラ
イト磁石によつて形成されるので、当該マグネツト５及
び６によつて発生する漏れ磁界は弱くなるが、Ｂコイル
１０によつて発生する磁界が加わることにより、希土類
磁石のような強い漏れ磁界を発生させることができる。
また、Ｂコイル１０は電源２４に電気的に接続され、コ
イルに流れる電流量を制御して磁界の強さを調整し得る
ようになされている。

【００２８】ところで、基板３とターゲツト４との間の
空間には傘状のＡコイル９が固着され、当該Ａコイル９
とターゲツト４の下部に設けられたＢコイル１０とによ
つてヘルムホルツコイルが形成されている。この場合
も、Ａコイル９は電源２５に電気的に接続され、コイル
に流れる電流量を制御して磁界の強さを調整し得るよう
になされている。

【００２９】また、スパツタ装置１は真空チヤンバ２内
の基板３とターゲツト４との間の空間にＡｒの不活性ガ
スを供給するためのガス供給管２６、及びＯ₂ やＮ₂ の
反応ガスを供給するためのガス供給管２７が設けられて
いる。さらに、スパツタ装置１はメカニカルポンプ２８
及びターボ分子ポンプ２９を成膜チヤンバ２の外部に設
けることにより、成膜チヤンバ２内を排気して所定のス
パツタ圧力に設定し得るようになされている。

【００３０】続いてスパツタ装置１は、このようにして
発生させたプラズマの発光を真空チヤンバ２内に設けら
れたＣＣＤカメラ３０によつて画像として取り込み、検
出手段としてのモノクロメータ３１によつて所望の２波
長の光を選択する。選択された２波長の光は、発光強度
増幅器３２によつて信号処理し得るレベルに増幅されて
アナログ／デイジタル変換器３３に送出される。アナロ
グ／デイジタル変換器３３は、信号処理し得るレベルに
増幅された２波長の光をデイジタルデータに変換して制
御手段としてのコンピユータ３４に送出するようになさ
れている。

【００３１】コンピユータ３４は、予め２波長のＳｉ原
子の発光強度比率に基づいて基準電子温度Ｔ_S を算出し
て記憶しておき、実際に発生させたプラズマ中に存在す
る２波長のＳｉ原子の発光強度比率に基づいて算出した
電子温度Ｔが基準電子温度Ｔ_S に近づけるように電源２
３を制御して印加電圧を調整するようになされている。
また、コンピユータ３４は予めＳｉ原子の２波長の発光
強度であるピークＰ₃及びＰ₄ （図４）のどちらか、例
えばピークＰ₃ を基準発光強度Ｐ_S として記憶してお
き、実際に発生させたプラズマの発光強度ピークを常に
この基準発光強度Ｐ_S に近づけるようにガス制御ドライ
バ３５を駆動させて反応ガスの供給量を制御するように
なされている。

【００３２】さらに、コンピユータ３４は電源２４及び
２５を制御することにより、Ａコイル９及びＢコイル１
０に流す電流量を変えて磁界強度を調整するようになさ
れている。従つて、スパツタ装置１は磁界強度を変化さ
せることによりエロージヨン領域をシフトさせ、ターゲ
ツト４上をかたよりなくスパツタし得るようになされて
いる。この場合、コンピユータ３４はプラズマ１３及び
１４の擾乱をなくし得る程度の範囲内で磁界強度を調整
するようになされている。

【００３３】また、ガス制御ドライバ３５はコンピユー
タ３４からの指示に基づいて基準発光強度Ｐ_S に近づけ
るように反応ガス用ピエゾバルブ３６を開閉して反応ガ
スの供給量を調整するようになされている。ここで、ガ
ス制御ドライバ３５はコンピユータ３４からの指示に基
づいて最初にＡｒの不活性ガスを供給する際に不活性ガ
ス用ピエゾバルブ３７を開閉して不活性ガスを所定量供
給するようになされている。

【００３４】次に、図７はスパツタ装置１において実際
に発生させたプラズマを安定させてスパツタリングする
場合の処理手順を示す。スパツタ装置１は、まずＲＴ１
の開始ステツプから入つてステツプＳＰ１に移る。ステ
ツプＳＰ１において、コンピユータ３４はガス制御ドラ
イバ３５を介して不活性ガス用ピエゾバルブ３７を開閉
し、Ａｒの不活性ガスを真空チヤンバ２内に供給する。
そして、コンピユータ３４は電源２３を介してターゲツ
ト４に所定の電圧を印加することにより、基板３及びタ
ーゲツト４間にプラズマを発生させてステツプＳＰ２に
移る。

【００３５】ステツプＳＰ２において、コンピユータ３
４は電源２４及び２５を介してＡコイル９及びＢコイル
１０に所定量の電流を流すことにより、基板３及びター
ゲツト４間に凸磁界１１及び１２を発生させると共に、
マグネツト５及び６とＢコイル１０によつてターゲツト
４表面にエロージヨン領域を形成するための漏れ磁界７
及び８を発生させる。これにより、ターゲツト４上のエ
ロージヨン領域に発生したプラズマ１３及び１４は、凸
磁界１１及び１２によつて表面のエツジ部分が圧縮され
て擾乱が無くなる。

【００３６】また、コンピユータ３４は電源２４及び２
５を介してＡコイル９及びＢコイル１０に流す電流量を
制御することにより、凸磁界１１及び１２の磁界強度を
調整してターゲツト４上のエロージヨン領域をシフトさ
せることができる。このとき、凸磁界１１及び１２によ
つて挟まれた空間にはプラズマ１５が発生して閉じ込め
られ、当該プラズマ１５によつてターゲツト４の中心部
分がスパツタされる。

【００３７】ステツプＳＰ３において、ＣＣＤカメラ３
０がプラズマ１３、１４及び１５中に存在するＳｉ原子
の発光を画像として取り込んで、ステツプＳＰ４に移
る。ステツプＳＰ４において、コンピユータ３４はプラ
ズマ１３、１４及び１５中に存在するＳｉ原子の発光強
度ピークを検出し、ステツプＳＰ５に移る。ステツプＳ
Ｐ５において、コンピユータ３４は予め記憶しておいた
基準発光強度Ｐ_S に近づけるように反応ガスの供給量を
調整してステツプＳＰ６に移る。

【００３８】ステツプＳＰ６において、コンピユータ３
４はプラズマ１３、１４及び１５中に存在するＳｉ原子
の２波長の発光強度ピークの比率に基づいて電子温度Ｔ
を算出し、ステツプＳＰ７に移る。ステツプＳＰ７にお
いて、コンピユータ３４はプラズマ１３、１４及び１５
の電子温度Ｔを予め記憶しておいた基準電子温度Ｔ_S に
近づけるようにターゲツト４に印加する電圧を調整して
ステツプＳＰ８に移つて処理を終了する。

【００３９】（３）本発明によるスパツタ装置の動作 以上の構成において、スパツタ装置１は予めコンピユー
タ３３によつて基準電子温度Ｔ_S を算出して記憶してお
くと共に、基準発光強度Ｐ_S を設定して記憶おく。そし
て、スパツタ装置１は真空チヤンバ２内に実際にプラズ
マを発生させ、Ａコイル９及びＢコイル１０を通電させ
ることによつて基板３及びターゲツト４間に内側から外
側に向かう凸磁界１１及び１２を発生させる。

【００４０】このように、スパツタ装置１は凸磁界１１
及び１２を発生させることによつて当該凸磁界１１及び
１２によつて狭められた空間内にプラズマ１５を閉じ込
め、当該プラズマ１５によつて非エロージヨン領域であ
つたターゲツト４上の中央部分をスパツタすることによ
り、酸化物及び窒化物を堆積させることもなくなつてア
ーキングを防止することができる。

【００４１】また、スパツタ装置１は凸磁界１１、１２
及び磁界７、８によつてエロージヨン領域のプラズマ１
３及び１４を圧縮して擾乱Ａ及びＢ（図２）をなくすよ
うにしたことにより、プラズマの状態を安定させること
ができる。この場合、スパツタ装置１は磁界７及び８を
発生させるために用いられる第１の磁界発生手段として
安価なフエライト磁石とＢコイル１０を用いるようにし
たことにより、高価な希土類磁石を用いる場合に比べて
コストダウンを図ることができる。

【００４２】また、スパツタ装置１は凸磁界１１及び１
２の磁界強度を調整することにより、ターゲツト４上の
エロージヨン領域をシフトしてスパツタリングすること
ができ、かくしてターゲツト４全面をかたよりなく有効
に利用することができる。

【００４３】さらに、スパツタ装置１はＣＣＤカメラ３
０によつてプラズマ１３、１４及び１５の発光を画像と
して取り込むことにより、プラズマ中に存在するＳｉ原
子の発光強度ピークをデイジタルデータとしてコンピユ
ータ３４で演算処理することができる。そして、コンピ
ユータ３４は真空チヤンバ２内の雰囲気温度が上昇した
場合でも、予め記憶しておいた基準発光強度Ｐ_S に近づ
けるように反応ガスの供給量を調整し、Ｓｉ原子の２波
長の発光強度比率に基づいて算出した電子温度Ｔを予め
記憶しておいた基準電子温度Ｔ_S に近づけるようにター
ゲツト４に印加する電圧値を制御することにより、プラ
ズマ１３、１４及び１５の状態を安定させて均一でかつ
膜質の安定した皮膜を基板３に成膜することができる。

【００４４】（４）本発明によるスパツタ装置の効果 以上の構成によれば、スパツタ装置１はまず基板３及び
ターゲツト４間にプラズマを発生し、Ａコイル９及びＢ
コイル１０によつて発生させた凸磁界１１及び１２によ
つてプラズマ１３及び１４を圧縮して擾乱をなくすこと
ができると共に、凸磁界１１及び１２の磁界強度を電流
量を制御して調整することにより、ターゲツト４上のエ
ロージヨン領域をシフトさせてかたよりなくスパツタす
ることができる。

【００４５】また、スパツタ装置１は所望の厚さの皮膜
を均一に成膜し得る適正量の反応ガスを供給したときの
Ｓｉ原子の基準発光強度Ｐ_S に近づけるように反応ガス
の供給量を調整した後、２波長の発光強度比率に基づい
て算出した基準電子温度Ｔ_Sに近づけるようにターゲツ
ト４に印加する電圧を電源２３を介して調整することに
より、プラズマ１３、１４及び１５の状態を常に安定さ
せた状態でスパツタリングでき、かくして均一でかつ膜
質の安定した皮膜を成膜することができる。

【００４６】（５）他の実施例 なお上述の実施例においては、第２の磁界発生手段とし
てのＡコイル９及びＢコイル１０によつて凸磁界１１及
び１２を発生させるようにした場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、永久磁石によつて凸磁界１１及
び１２を発生させたり、またＡコイル９及びＢコイル１
０と永久磁石を併用させて凸磁界１１及び１２を発生さ
せるようにしても良い。この場合にも上述の実施例と同
様の効果を得ることができる。

【００４７】また上述の実施例においては、第１の磁界
発生手段としてのマグネツト５、６及びＢコイル１０に
よつて希土類磁石のような強い漏れ磁界を発生させるよ
うにした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、マグネツト５及び６を用いることなくＢコイル１０
だけを通電させた状態にして希土類磁石のような強い漏
れ磁界を発生させて用いるようにしても良い。

【００４８】さらに上述の実施例においては、撮像手段
としてのＣＣＤカメラ３０を用いてプラズマ１３、１４
及び１５の発光を画像として取り込み、当該画像から検
出手段としてのモノクロメータ３１によつて２波長の光
を選択するようにした場合について述べたが、本発明は
これに限らず、ＣＣＤカメラ３０のレンズ表面に所定波
長の光を２種類取り込める波長選択透過膜を取り付けて
２波長の光を選択するようにしても良い。

【００４９】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、所定の反
応ガスが供給された容器内の所定間隔離れた位置に互い
に対向するように配置された基板及びターゲツト間に電
位差を与えることによりプラズマを発生させるスパツタ
装置において、ターゲツト表面にエロージヨン領域を形
成するための漏れ磁界を発生させると共に、当該エロー
ジヨン領域に形成されたプラズマを圧縮する凸磁界を発
生させるようにする。これにより、エロージヨン領域に
形成されたプラズマの表面を凸磁界によつて圧縮して擾
乱をなくしてプラズマの状態を安定させることができ、
かくして均一でかつ安定した膜質の皮膜を成膜し得るス
パツタ装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスパツタ装置の原理を示す略線的
断面図である。

【図２】スパツタ装置が発生した磁界によつて圧縮され
たプラズマの状態を示す略線図である。

【図３】プラズマ中のＳｉ原子の発光強度（１）を示す
グラフである。

【図４】プラズマ中のＳｉ原子の発光強度（２）を示す
グラフである。

【図５】プラズマ中のＳｉ原子の発光強度（３）を示す
グラフである。

【図６】スパツタ装置の全体構成を示す略線的斜視図で
ある。

【図７】スパツタ装置による処理手順を示すフローチヤ
ートである。

【符号の説明】

１……スパツタ装置、２……成膜チヤンバ、３……基
板、４……ターゲツト、５、６……マグネツト、７、８
……磁界、９……Ａコイル、１０……Ｂコイル、１１、
１２……凸磁界、１３、１４、１５……プラズマ、２０
……バツキングプレート、２１……絶縁リング、２２…
…シールド板、２３……陰極電源、２４、２５……電
源、２６、２７……ガス供給管、２８……メカニカルポ
ンプ、２９……ターボ分子ポンプ、３０……ＣＣＤカメ
ラ、３１……モノクロメータ、３２……発光強度増幅
器、３３……Ａ／Ｄ変換器、３４……コンピユータ、３
５……ガス制御ドライバ、３６……反応ガス用ピエゾバ
ルブ、３７……不活性ガス用ピエゾバルブ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の反応ガスが供給された容器内の所定
   間隔離れた位置に互いに対向するように配置された基板
   及びターゲツト間に電位差を与えることによりプラズマ
   を発生させるスパツタ装置において、 上記ターゲツト表面にエロージヨン領域を形成するため
   の漏れ磁界を発生させる第１の磁界発生手段と、 上記エロージヨン領域に形成されたプラズマを圧縮する
   凸磁界を発生させる第２の磁界発生手段とを具えること
   を特徴とするスパツタ装置。
2. 【請求項２】上記漏れ磁界及び上記凸磁界によつて上記
   基板及びターゲツト間に形成されたプラズマ中に存在す
   る原子の発光を画像として取り込む撮像手段と、 上記画像に基づいて上記原子の発光強度ピークを波長ご
   とに少なくとも２種類以上検出する検出手段と、 上記発光強度ピークに基づいて上記反応ガスの供給量を
   制御すると共に、上記２種類以上検出された発光強度ピ
   ークの比率に基づいて電子温度を算出し、当該電子温度
   に基づいて上記ターゲツトに印加する電圧を制御する制
   御手段とを具えることを特徴とする請求項１に記載のス
   パツタ装置。
3. 【請求項３】上記第１の磁界発生手段は、フエライト磁
   石及びコイルでなることを特徴とする請求項１に記載の
   スパツタ装置。
4. 【請求項４】所定の反応ガスが供給された容器内の所定
   間隔離れた位置に互いに対向するように配置された基板
   及びターゲツト間に電位差を与えることにより発生させ
   たプラズマによつて上記基板表面をスパツタするスパツ
   タ方法において、 上記ターゲツト表面にエロージヨン領域を形成するため
   の漏れ磁界を発生させると共に、当該エロージヨン領域
   に形成されたプラズマを圧縮する凸磁界を発生させる第
   １のステツプを具えることを特徴とするスパツタ方法。
5. 【請求項５】上記漏れ磁界及び上記凸磁界によつて上記
   基板及びターゲツト間に形成されたプラズマ中に存在す
   る原子の発光を画像として取り込む第２のステツプと、 上記画像に基づいて上記原子の発光強度ピークを波長ご
   とに少なくとも２種類以上検出する第３のステツプと、 上記発光強度ピークに基づいて上記反応ガスの供給量を
   制御する第４のステツプと、 上記２種類以上検出された発光強度ピークの比率に基づ
   いて上記プラズマの電子温度を算出する第５のステツプ
   と、 上記電子温度に基づいて上記ターゲツトに印加する電圧
   を制御する第６のステツプとを具えることを特徴とする
   請求項４に記載のスパツタ方法。