JPS59197567A - スパツタリング装置 - Google Patents

スパツタリング装置

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JPS59197567A
JPS59197567A JP6903783A JP6903783A JPS59197567A JP S59197567 A JPS59197567 A JP S59197567A JP 6903783 A JP6903783 A JP 6903783A JP 6903783 A JP6903783 A JP 6903783A JP S59197567 A JPS59197567 A JP S59197567A
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JP
Japan
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high frequency
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JP6903783A
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JPS621471B2 (ja
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Eiichiro Imaoka
今岡 英一郎
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Fujitsu General Ltd
Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
Gencorp Inc
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036Reactive sputtering

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流2極スパツタリング装置の改良に関するも
ので、特に絶縁基板上に効率よく、高−品質の肋膜を付
着生成できるようにしたものである。
改良型直流2極スパツタリング装置には、第1の電極で
あるカッ〜ドと第2の電極であるアノードの間に高圧直
流電源を印加するとともに、カソードとアノードの間に
第3の電極となる基板ホルダを設置し、基板ホルダがア
ノードに対して負バイアスとなるように基板ホルダとア
ノードの間に直流バイアスを印加したバイアススパッタ
リング装置が知られている。このバイアススパッタリン
グ装置によって得られる薄膜は、通常の2極スパツタリ
ング装置によって得られるものと比べればはるかに品質
のよい薄膜であることが報告されている。しかし、この
構造では主放電が行なわれるアノード・カソード間に基
板ホ゛ルダが介在しているので、基板ホルダを大きくす
ると、主放電が乱されたり、消滅してしまい、基板ホル
ダを一アノードに対して大きくできなかった。このため
、基板ボルダ上に配置される基板の数が制限され、薄膜
生成効率が低下するという欠点があった。
上述の欠点を解決するため、本出願人は既に第1図に示
すようなスパッタリング装置を提案した。
すなわち、カソードとしてのターゲットホルダ(1)と
基板ボルダ(2)との間に接地されたメッシュアノ−ト
責3)を設け、ターゲットホルダ(1)とメツシュアノ
ート責3)とに高圧直流電源(4)の負極側と正極側と
をそれぞれ接続し、かつ、直流バイアス電源(5)によ
り基板ホルダ(2)に負のバイアス電圧(例えばOV〜
−200V )を印加して、基板(61X6□X6.)
に薄膜を付着生成するようにしたものである。これによ
り薄膜の品質と、薄膜の生産効率が同時に向上した。し
かしながら基板が導体の場合には問題がなかったが、基
板が絶縁体の場合、次のような若干の問題点が生じた。
(イ)絶縁基板上にスパッタ金属がある程度堆積した後
でなけれしよ負バイアスの効果が現われないので、薄膜
生成の初期においては負バイアスの効果が少なかった。
(ロ)絶縁基板のクリーニングは加熱によるガス放出の
方法のみしかできず、スパッタエッチをすることができ
ないためクリーニングが不十分であった。
(ハ)絶縁基板上のプラズマ密度は基板面積が大きくな
るほど不均一になるため、導体部である基板ホルダが見
えるように間隔をあけて基板を配置する必要があり、基
板ホルダ上に配置できる基板の数が制限されていた。
本発明は上述の問題点(イ)(ロ)(/→を改善するた
めになされたもので、カソードと基板ホルダとの間にメ
ツシュアノードを設け、前記カソードと前記メツシュア
ノードとに高圧直流電源の負極側と正極側とをそれぞれ
接続し、前記基板ホルダと前記メツシュアノードとの間
に振幅可変の高周波電源を接続し、負バイアスを誘起す
ることにより、絶R基板であっても高品質の薄膜をその
堆積の初期から効率よく生成できるようにしたものであ
る。
以下、本発明の一実施例を第2図および第3図に基づい
て説明する。第2図において、00)は減圧容器として
のチェンバで、このチェンバ00)内下部にはカソード
としてのターゲットホルダ(1])が設けられ、このタ
ーゲットホルダαυにはスパッタ金属(例えばタンタル
)からなるターゲラ)(12)が固着されている。前記
チェンバ(10)内下部には、前記ターゲットα2に対
向して基板ホルダα3)が設けられ、この基板ホルダ0
3)上には薄膜を形成すべき絶縁基板(14,X14□
X14gX144)が保持されている。
前記クーゲラ) (12)と基板ホルダ(国との間には
、両者の対向面?−位置する部分に網目状の孔(1粉を
形成したメツシュアノード(16)と、シャッタ(Lη
とが設けられている。メツシュアノードα6)とシャッ
タ(17)の位置関係は入れ替わってもよい。このシャ
ッタ07)は前記チェンバ00)外部から開閉制御でき
るように構成されている。側はヌパツク電源としての可
変の高圧直流電源で、この高圧直流電源(18)の負極
側は高周波カット用のチョークコイル(Lαを介して前
記ターゲラ)ホルダαηに接続され、正極側は前記メツ
シュアノード(16)、シャッタcL7)およびチェン
バ00)に接続されるとともに接地されている。(20
)は振幅可変の高周波バイアス電源で、この高周波バイ
アス電源(20)は、例えば13 、56MI(zのも
のが用いられ、一方の極は前記メツシュアノード(+6
)およびチェンバ00)に接続され、他方の極は直流分
カット用のコンデンサ(21)を介して前記基板ホルダ
α3)に接続されている。前記チェンバ(10)内には
アルゴンガスのような不活性ガスと窒素のような活性ガ
スの混合ガスが封入され、内部のガス圧力は図示しない
真空装置によって例えば10”Torrの一定圧力に保
たれている。
つぎに本発明の詳細な説明する。
まずチェンバα0)内のクリーニングについて説明する
。第2図に示すようにシャッタ07)を閉じた状態にお
いて、高圧直流電源α8)から所定の直流電圧を印加し
、高周波バイアス電源(20)から時間平均バイアスレ
ベルの高い所定の高周波電圧を印加する。
すると、ターゲツ゛ト圓とチェンバ(10)内壁および
メツシュアノード(16)間で放電が行なわれ、内部ガ
スがイオン化され、このイオンのボンバード(衝撃)作
用によりターゲラ)(12+、チェンバα0)内壁に吸
蔵されているガス及び、ターゲットθり上に生成された
酸化物(例えばTa 20 、)などが除去されてこれ
らのクリーニングが行なわれる。また、基板ホルダ(+
3) 1mは時間平均バイアスレベルの高い(側光ば一
600V)高周波バイアス電源(20)が加えられてい
るので、基板ホルダ(13)とシャッタ(17)および
チェンバ00)内壁間で放電が行なわれ、内部ガスがイ
オン化され、このイオンのボンバード作用によりこれら
がクリーニングされる。このとき、基板(141X14
2)(143X144)が加熱され、かつ基板(141
X142X143)(144,)表面は例えば平均表面
電位−600vでスパッタエッチされる。このため基板
(14□X142X143X144)表面のクリーニン
グが十分に行なわれる。
上述のようにしてチェンバ(10)内のクリーニングが
終ったら、高周波バイアス効果(20)の時間平均バイ
アスレベルを基板のスパッタエッチの効果を落とし、膜
形成を促進するために望ましい値(例えば−100v)
、に下げ、ついでシャッタ(17)を開いて本スパッタ
に入る。この本スパッタにおいては、メツシュアノード
α6)とターゲット02)間にグロー放電が生じ、アル
ゴンガスがイオン化し、アルゴンイオンがターゲラ)Q
21に衝突すると、アルゴンイオンとターゲット(12
]のタンタル原子との間でエネルギー授受が行なわれる
。このエネルギーによりタンタル原子がターゲットα2
)から飛び出し、窒素と反応してメツシュアノード(1
6)の孔α5)を通って基板(141X142X143
X144)上に付着し、窒化メンタルの薄膜が形成され
る。このとき、メツシュアノード(16)と基板ホルダ
(13)と′の間には、高周波バイアス電源(20)が
接続されており、等価的に基板に負バイアスが印加され
た結合になり、基板はアルゴンイオンの衝撃を受け、ク
リーニングが同時に進行する。
したがって品質の良い膜が形成される。
基板に等価的に負バイアスが印加された結合は第3図に
よって説明される。基板および基板ホルダに流入する電
流を基板ホルダ高周波電圧の関数で瞬間的に表わすと、
Fi g 、3の゛如くダイオード特性となる。これは
、電子の移動変がイオンの移動変よりも大きく、電子は
メツシュアノード住6)と基板ホルダ03)に届くが、
イオンは極性の切り変わりに追随できないからである。
ここで基板ホルダ(131は第2図のコンデンサ(2]
)によって直流的に絶縁されているから、基板(14□
)〜(144)および基板ボ′ルダα3)には電子の蓄
積が起こり、基板側はメツシュアノード(161に対し
て負にバイアスされる。このことは、第3図において、
基板ホルダ(131に流入する電子とイオンによる電流
が、電荷中性の条件を満たしてBの如く波形面積b1と
b2が等しくなるべく、基板ホルダ03)に誘起される
高周波電圧はAの如く例えば−100vにおのずと負に
バイアスされたものとなる必要があることからも説明さ
れる。
上述のように、望ましい値の時間平均バイアスレベルを
もった高周波バイアス電源(20)を加えることによっ
て、基板(141X142X143X144)は間隔を
設けて配置する必要がなく、基板ホルダ(13i上の全
面に配置でき、配置数を可及的に多くすることができる
前記実施例では、絶縁基板上に窒化タンタルの薄膜を付
着生成する場合を説明したが、本発明はこれに限られる
ものではない。例えば、活性ガスとして酸素を用いれは
タンタル酸化物の薄膜を生成でき、またスパッタ金属と
してタンタル以外の金属を用いれば、その金属自体、そ
の金属の窒化物またはその金属の酸化物の薄膜を生成で
きる。
さらに、絶縁基板上に限らず導体基板上にも高品質の薄
膜を生成できることは勿論である。
本発明によるスパッタリング装置は上記のように構成し
たので、従来の直流2極スパツタリング装置にメツシュ
アノードを付加し、このメツシュアノードと基板ホルダ
に高周波バイアス電源を印加する簡単な改良により、従
来にない次℃ような特有の効果を有する。
(1)絶縁基板上に導体膜が堆積しなくてもバイアス効
果が現われ、ガスイオンのボンバード作用が行なわれる
。このため、基板のクリーニングにおいて従来の加熱の
他にスパッタエッチが行なわれ、基板のクリーニングが
十分に行なわれる。このため、絶縁基板上に薄膜を付着
生成した場合高品質の薄膜が得られる。
(2)絶縁基板上のプラズマ密度が一様に形成されるた
め、従来のように基板間隔を設ける必要がない。このた
め、基板ホルダ上に配置する基板の数を可及的に多くす
ることができ、薄膜生産効率を向上させることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本出願人が既に提案したスパッタ9ング装置の
構成図、第2図は本発明によるスパッタリング装置の一
実施例を示す構成図、第3図は本発明の詳細な説明する
特性図である。 (1)(11)・・・ターゲットホルダ(カソード) 
、 (21α3)・・・基板ホルダ、(3)(16i)
・・・メツシュアノード、(4r(18+・・・高圧直
流電源、(5)・・・直流バイアス電源、(61X62
X63)(14,X14□X143X1’i4)・・・
基板、叫・・・チェンバ(減圧容器)、(12)・・・
ターゲット、(19・・・孔、(17)・・・シャッタ
、(19)・・・チョークコイル、(20)・・・高周
波バイアス電源、(2])・・・コンデンサ、A・・・
高周波電圧、B・・・基板ボルダ電流。 特許出願人 株式会社 ゼ ネ ラ ル「1− 代理人弁理士古澤俊萌 一一  □ 同上 弁理士加納−男 第  3  因 第  1  図 手続補正書(自発) 特許庁長官 若杉和夫殿 1、事件の表示 昭和58年特 許 願第069037号2、発明の名称
  スパッタリング装置3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 4、代理人 6 補正により増加する発明の数 なし7、補正の対象 明細書 8、補正のビ」容 別紙。通り 明細書中梁8ページ第12行目から第13行目に「電子
の移動変がイオンの移動変よりも犬きく、」とあるのを
、 「電子の移動度がイオンの移動度よりも太きく、」と訂
正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  減圧容器内にカソードと基板ボルダとを設け
    、該カソードと該基板ホルダとの間にメツシュアノード
    を設け、該カソードと該メツシュアノードとに高圧直流
    電源の負極側と正極側とをそれぞれ接続し、該基板ホル
    ダと該メツシュアノードとの間に振幅可変の高周波バイ
    アス電源を接続してなることを特徴とするスパッタリン
    グ装置。 (2、特許請求の範囲第1項記載において、高圧直流電
    源の正極側は接地するとともに減圧容器に接続してなる
    スパッタリング装置。
JP6903783A 1983-04-19 1983-04-19 スパツタリング装置 Granted JPS59197567A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6903783A JPS59197567A (ja) 1983-04-19 1983-04-19 スパツタリング装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP6903783A JPS59197567A (ja) 1983-04-19 1983-04-19 スパツタリング装置

Publications (2)

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JPS59197567A true JPS59197567A (ja) 1984-11-09
JPS621471B2 JPS621471B2 (ja) 1987-01-13

Family

ID=13390977

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JP (1) JPS59197567A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61261472A (ja) * 1985-05-13 1986-11-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> バイアススパツタ法およびその装置
JPH01195273A (ja) * 1988-01-29 1989-08-07 Hitachi Ltd 基板バイアス方式のスパッタリング方法及びその装置
JPH01195272A (ja) * 1988-01-29 1989-08-07 Hitachi Ltd スパッタリング装置
US4871434A (en) * 1986-04-05 1989-10-03 Leybold-Heraeus Gmbh Process for equipment to coat tools for machining and forming techniques with mechanically resistant layers

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JPH01195272A (ja) * 1988-01-29 1989-08-07 Hitachi Ltd スパッタリング装置

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