JPS60138069A - スパツタリング装置 - Google Patents
スパツタリング装置Info
- Publication number
- JPS60138069A JPS60138069A JP24709283A JP24709283A JPS60138069A JP S60138069 A JPS60138069 A JP S60138069A JP 24709283 A JP24709283 A JP 24709283A JP 24709283 A JP24709283 A JP 24709283A JP S60138069 A JPS60138069 A JP S60138069A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- holder
- substrate
- magnetic field
- sputtering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
- H01J37/3408—Planar magnetron sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/46—Sputtering by ion beam produced by an external ion source
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は直流二極スパッタリング装置に関するもので、
特に高品質の股を得るために負のバイアス電圧を印加す
るようにした新規な装置を提供づ゛るものである。
特に高品質の股を得るために負のバイアス電圧を印加す
るようにした新規な装置を提供づ゛るものである。
従来の直流二極スパッタリング装置を第１図に示す。１
はカソードとしてのターゲットホルダーで、ターゲット
ホルダー１にはタンタルなどのターゲット２が設けられ
る°。３はアノードとしての基板ホルダーで、基板ホル
ダー３には基板４が段けられる。５はシャッターで、タ
ーゲットホルダー１と基板ホルダー３との間に介在する
。■はスパッタ電源で、陰極側はターゲットホルダー１
に接続され、陽極側はチェンバ６および基板ホルダー３
に接続されると共に接地される。このような直流二極ス
パッタリング装置を使用して１ｌｌｌｌ＊を作成する場
合、スパッタ電圧Ｖ、スパッタ電流■。
はカソードとしてのターゲットホルダーで、ターゲット
ホルダー１にはタンタルなどのターゲット２が設けられ
る°。３はアノードとしての基板ホルダーで、基板ホル
ダー３には基板４が段けられる。５はシャッターで、タ
ーゲットホルダー１と基板ホルダー３との間に介在する
。■はスパッタ電源で、陰極側はターゲットホルダー１
に接続され、陽極側はチェンバ６および基板ホルダー３
に接続されると共に接地される。このような直流二極ス
パッタリング装置を使用して１ｌｌｌｌ＊を作成する場
合、スパッタ電圧Ｖ、スパッタ電流■。
スパッタ圧力Ｐの間には一定の関係があり、それらを独
立に制御できないという点て簿膜作成の条件がかなり制
限される。例えば、窒化タンタル抵抗体薄膜を作成する
場合、スパッタ圧力Ｐは１Ｏ−２Ｔｏｒｒ ［Ｉ Ｐａ
］台になるから、三極または四極プラズマスパッタリ
ング装置による１Ｏ−３Ｔｏｒｒ［１０’Ｐａ］台にて
作成した膜に比較して膜の特性が低下するという欠点が
ある。したがって、直流二極スパッタリング装置を使用
して高品質の膜を得ようとずれば、チェンバ６のベーキ
ングを注意深く行なうことやブリスパッタを長時間行な
うことなどを考慮しなシブればならない。しかし、実際
にはこれらの操作によっても膜の特性が充分に改善され
ない場合がある。。
立に制御できないという点て簿膜作成の条件がかなり制
限される。例えば、窒化タンタル抵抗体薄膜を作成する
場合、スパッタ圧力Ｐは１Ｏ−２Ｔｏｒｒ ［Ｉ Ｐａ
］台になるから、三極または四極プラズマスパッタリ
ング装置による１Ｏ−３Ｔｏｒｒ［１０’Ｐａ］台にて
作成した膜に比較して膜の特性が低下するという欠点が
ある。したがって、直流二極スパッタリング装置を使用
して高品質の膜を得ようとずれば、チェンバ６のベーキ
ングを注意深く行なうことやブリスパッタを長時間行な
うことなどを考慮しなシブればならない。しかし、実際
にはこれらの操作によっても膜の特性が充分に改善され
ない場合がある。。
ところで、上述のような問題点を改善するために、第２
図に示すようなバイアススパッタリング装置が既に提案
されている。このバイアススパッタリング装置において
、２１はカソードとしてのターゲットホルダー、２２は
ターゲット、２３は基板ホルダー、２４は基板、２５は
シャッター、２６はチェンバ、２１はアノードである。
図に示すようなバイアススパッタリング装置が既に提案
されている。このバイアススパッタリング装置において
、２１はカソードとしてのターゲットホルダー、２２は
ターゲット、２３は基板ホルダー、２４は基板、２５は
シャッター、２６はチェンバ、２１はアノードである。
スパッタ電源Ｖの陰極側はターゲットホルダー２１に接
続され、またその陽極側はチェンバ２６およびアノード
２１に接続されると共に接地される。バイアススパッタ
リング電源ＶＢの陰極側は基板ホルダー２３に接続され
、その陽極側は接地される。このバイアススパッタリン
グ装置により製作された窒化タンタル抵抗体薄膜は、第
１図に示した直流二極スパッタリング装置により製作さ
れた薄膜よりも品質の良いものが得られる。しかし、こ
のバイアススパッタ装置における主放電はアノード２７
とターゲット２２との間で生ずるが、アノード２７とタ
ーゲット２２どの間に介在した基板ホルダー２３を大き
くすると、主放電が乱れたり、または消滅するため、あ
まり基板ホルダー２３をアノード２７に対して大きくで
きない。
続され、またその陽極側はチェンバ２６およびアノード
２１に接続されると共に接地される。バイアススパッタ
リング電源ＶＢの陰極側は基板ホルダー２３に接続され
、その陽極側は接地される。このバイアススパッタリン
グ装置により製作された窒化タンタル抵抗体薄膜は、第
１図に示した直流二極スパッタリング装置により製作さ
れた薄膜よりも品質の良いものが得られる。しかし、こ
のバイアススパッタ装置における主放電はアノード２７
とターゲット２２との間で生ずるが、アノード２７とタ
ーゲット２２どの間に介在した基板ホルダー２３を大き
くすると、主放電が乱れたり、または消滅するため、あ
まり基板ホルダー２３をアノード２７に対して大きくで
きない。
したがって、スパッタリングによる簿膜生成効率が低下
してしまうという欠点がある。
してしまうという欠点がある。
しかるに、本発明はこのような従来のバイアススパッタ
リング装置の欠点を改善するために、従来の直流二極ス
パッタリング装置のターゲットホルダーと基板ホルダー
との柚に接地されたメツシュアノードを１４ノ、かつ基
板ボルダ−に負のバイアス電圧を印加するようにしたス
パッタリング装置を提供するものである。これにより、
従来の直流二極スパッタリング装置を簡単な改良により
バイアススパッタリング装置として転用し得るものであ
る。
リング装置の欠点を改善するために、従来の直流二極ス
パッタリング装置のターゲットホルダーと基板ホルダー
との柚に接地されたメツシュアノードを１４ノ、かつ基
板ボルダ−に負のバイアス電圧を印加するようにしたス
パッタリング装置を提供するものである。これにより、
従来の直流二極スパッタリング装置を簡単な改良により
バイアススパッタリング装置として転用し得るものであ
る。
第３図に本発明に係るスパッタリング装置の一実施例を
示す。このスパッタリング装置において、３１はカソー
ドとしてのターゲットホルダー、３２はターゲット、３
３は基板ホルダー、３４は基板、３５はシャッター、３
６はチェンバ、３７はメツシュアノードである。メツシ
ュアノード３７はターゲットホルダー３１と基板ホルダ
ー３３との間に介在し、両ホルダー３１．３３間に位置
する部分は例えば網目状の孔を有している。スパッタ電
源Ｖの陰極側はターゲットホルダー３１に接続され、ま
たその陽極側はチェンバ３Ｇおよθメツシュアノード３
７に接続されると共に接地される。バイアスｆｉｍＶＢ
の陰極側は基板ホルダー３３に接続され、その陽極側は
接地される。
示す。このスパッタリング装置において、３１はカソー
ドとしてのターゲットホルダー、３２はターゲット、３
３は基板ホルダー、３４は基板、３５はシャッター、３
６はチェンバ、３７はメツシュアノードである。メツシ
ュアノード３７はターゲットホルダー３１と基板ホルダ
ー３３との間に介在し、両ホルダー３１．３３間に位置
する部分は例えば網目状の孔を有している。スパッタ電
源Ｖの陰極側はターゲットホルダー３１に接続され、ま
たその陽極側はチェンバ３Ｇおよθメツシュアノード３
７に接続されると共に接地される。バイアスｆｉｍＶＢ
の陰極側は基板ホルダー３３に接続され、その陽極側は
接地される。
次に、第３図に示した装置を使用し、例えば窒化タンタ
ル薄膜を作成した場合について述べる。
ル薄膜を作成した場合について述べる。
第４図に導入するアルゴンガスおよび窒素ガスのうちの
窒素ガス分圧率に対する窒化タンタルｗｉＷＡの抵抗率
の変化を示す。第４図において、曲線ａはバイアス電圧
ＶＢがＯｖの場合、曲線すはバイアス電圧ＶＢが一１０
０ｖの場合、曲線０はバイアス電圧ＶＢが一２００ｖの
場合を承り。バイアス電圧ＶＢの効果をＯｖから一２０
０■に大ぎくすると、分圧率７〜１１％に存在するプラ
トー領域がより明確になり、かつその領域の抵抗率も純
粋な窒化タンタル薄膜の抵抗率２５０μΩ−Ｇｌに近づ
いていくことが判る。これは負のバイアス電圧を基板ホ
ルダー３３に印加することにより、膜の表面がイオンの
衝撃を受けて純化され、高品質になったことを示してい
る。
窒素ガス分圧率に対する窒化タンタルｗｉＷＡの抵抗率
の変化を示す。第４図において、曲線ａはバイアス電圧
ＶＢがＯｖの場合、曲線すはバイアス電圧ＶＢが一１０
０ｖの場合、曲線０はバイアス電圧ＶＢが一２００ｖの
場合を承り。バイアス電圧ＶＢの効果をＯｖから一２０
０■に大ぎくすると、分圧率７〜１１％に存在するプラ
トー領域がより明確になり、かつその領域の抵抗率も純
粋な窒化タンタル薄膜の抵抗率２５０μΩ−Ｇｌに近づ
いていくことが判る。これは負のバイアス電圧を基板ホ
ルダー３３に印加することにより、膜の表面がイオンの
衝撃を受けて純化され、高品質になったことを示してい
る。
なお、本発明において、主放電はターゲット３２とメツ
シュアノード３７との間で生ずるのであるが、基板３４
上での薄膜の生成はメツシュアノード３７の網目を介し
た付着物によって行なわれるため、基板３４の面積を大
きくしても主放電が乱れたり、または消滅したりするこ
とがなく、これにより基板３４に対する薄膜生成効率を
向上することができる。
シュアノード３７との間で生ずるのであるが、基板３４
上での薄膜の生成はメツシュアノード３７の網目を介し
た付着物によって行なわれるため、基板３４の面積を大
きくしても主放電が乱れたり、または消滅したりするこ
とがなく、これにより基板３４に対する薄膜生成効率を
向上することができる。
また、従来の直流二極スパッタリング装置°にメツシュ
７ノードを付加し、バイアス電源を用意すればバイアス
スパッタリング装置として容易に転用し得るものである
。
７ノードを付加し、バイアス電源を用意すればバイアス
スパッタリング装置として容易に転用し得るものである
。
次に、ターゲット３２とターゲットホルダー３１との関
係において、第５図に示すようにターゲットホルダー３
１内に磁界発生源３８、例えば永久磁石を取着しておき
、ターゲット３２に磁界を付与するように構成すると、
電極（ターゲットホルダ−３１）に垂直な電界方向に運
動する電子は電界と直交する磁界の影響を受けてターゲ
ット３２の表面上でトロコダイル運動を行なう。そして
、磁界領域がドーナツ状に閉じていると、つまり永久磁
石３８の中心のＮ極に対してＳ極を環状に形成しておく
と、電子はトロコダイル運動をしながらドーナツ部分を
囲周することになり、その結果陰極（ターゲット３２）
面を境界とする強い磁界を生じているドーナツ状空間に
濃密度プラズマが閉込められることになる。この濃密度
プラズマによってチェンバ３６内に導入されたガスとの
衝突確率が高くなるためにガス放電は低いガス圧中で維
持され、イオン電流密度は高くなる。すなわち、ターゲ
ットホルダー３１内に磁界発生源３８を取着すると、通
常のバイアススパッタリング時のチェンバ３６ガス内圧
である１ ０−２Ｔｏｒｒ ［Ｉ Ｐａ １台より１桁
低い１Ｏ−３Ｔｏｒｒ ［１０’Ｐａ ］台でスパッタ
リングが可能となる。
係において、第５図に示すようにターゲットホルダー３
１内に磁界発生源３８、例えば永久磁石を取着しておき
、ターゲット３２に磁界を付与するように構成すると、
電極（ターゲットホルダ−３１）に垂直な電界方向に運
動する電子は電界と直交する磁界の影響を受けてターゲ
ット３２の表面上でトロコダイル運動を行なう。そして
、磁界領域がドーナツ状に閉じていると、つまり永久磁
石３８の中心のＮ極に対してＳ極を環状に形成しておく
と、電子はトロコダイル運動をしながらドーナツ部分を
囲周することになり、その結果陰極（ターゲット３２）
面を境界とする強い磁界を生じているドーナツ状空間に
濃密度プラズマが閉込められることになる。この濃密度
プラズマによってチェンバ３６内に導入されたガスとの
衝突確率が高くなるためにガス放電は低いガス圧中で維
持され、イオン電流密度は高くなる。すなわち、ターゲ
ットホルダー３１内に磁界発生源３８を取着すると、通
常のバイアススパッタリング時のチェンバ３６ガス内圧
である１ ０−２Ｔｏｒｒ ［Ｉ Ｐａ １台より１桁
低い１Ｏ−３Ｔｏｒｒ ［１０’Ｐａ ］台でスパッタ
リングが可能となる。
このようにターゲットホルダー３１に磁界発生１１３８
を付与し、つまりターゲット３２に磁界を付与してスパ
ッタリングを行なうと、ガス圧を低くすることができる
のでガス中に含まれる不純物を低減できるため、より一
層高品質の膜生成が可能となる。
を付与し、つまりターゲット３２に磁界を付与してスパ
ッタリングを行なうと、ガス圧を低くすることができる
のでガス中に含まれる不純物を低減できるため、より一
層高品質の膜生成が可能となる。
以上にて述べたように、本発明は直流二極スパッタリン
グ装置において、ターゲットホルダーに磁界発生源を設
けると共にメツシュアノードを設け、基板ホルダーに負
のバイアス電圧を印加するという簡単な構成であるが、
スパッタリングによる高品質の膜を得ることができると
いう利点を奏するものである。
グ装置において、ターゲットホルダーに磁界発生源を設
けると共にメツシュアノードを設け、基板ホルダーに負
のバイアス電圧を印加するという簡単な構成であるが、
スパッタリングによる高品質の膜を得ることができると
いう利点を奏するものである。
４、追加の関係
原特許願はターゲットホルダーと基板ホルダーとの間に
メツシュアノードを設け、ターゲットホルダーとメツシ
ュアノードとの間にスパッタ電源を接続し、基板ホルダ
ーに負のバイアス電圧を印加してなるスパッタリング装
置に関するものであり、本特許願は原特許願においてタ
ーゲットホルダーを磁界発生源付のターゲットホルダー
としたものである。
メツシュアノードを設け、ターゲットホルダーとメツシ
ュアノードとの間にスパッタ電源を接続し、基板ホルダ
ーに負のバイアス電圧を印加してなるスパッタリング装
置に関するものであり、本特許願は原特許願においてタ
ーゲットホルダーを磁界発生源付のターゲットホルダー
としたものである。
第１図は第１の従来例を示す図、第２図は第２の従来例
を示す図、第３図は本発明の一実施例を示す図、第４図
は本発明の一実施例により１ｑられたタンタルｉＩ膜の
窒素分圧率に対する抵抗率の変化を示す図、第５図は本
発明におけるターゲットホルダーと磁界発生源とターゲ
ットとの関係を示す概略的な断面図である。 図中、３１はターゲットホルダー、３２はターゲット、
３３は基板ホルダー、３４は基板、３５はシャッター、
３６はチェンバ、３１はメツシュアノード、３８は磁界
発生源。 特許出願人 株式会社ゼネラル 第１図 第２図 蓋秒呻（：／、） 第５図
を示す図、第３図は本発明の一実施例を示す図、第４図
は本発明の一実施例により１ｑられたタンタルｉＩ膜の
窒素分圧率に対する抵抗率の変化を示す図、第５図は本
発明におけるターゲットホルダーと磁界発生源とターゲ
ットとの関係を示す概略的な断面図である。 図中、３１はターゲットホルダー、３２はターゲット、
３３は基板ホルダー、３４は基板、３５はシャッター、
３６はチェンバ、３１はメツシュアノード、３８は磁界
発生源。 特許出願人 株式会社ゼネラル 第１図 第２図 蓋秒呻（：／、） 第５図
Claims (1)
- 磁界発生源付のターゲットホルダーと基板ホルダーとの
間にメツシュアノードを設け、磁界発生源付のターゲッ
トホルダーとメツシュアノードとの間にスパッタ電源を
接続し、雄板ホルダーに負のバイアス電圧を印加してな
るスパッタリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24709283A JPS60138069A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | スパツタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24709283A JPS60138069A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | スパツタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60138069A true JPS60138069A (ja) | 1985-07-22 |
Family
ID=17158308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24709283A Pending JPS60138069A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | スパツタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60138069A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01165764A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-06-29 | Hitachi Ltd | バイアススパッタ装置 |
| JP2001208146A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-08-03 | United Technol Corp <Utc> | 回転歯車列および歯車列を潤滑する方法 |
| EP1746181A3 (en) * | 2005-07-13 | 2011-03-30 | Applied Materials, Inc. | Improved magnetron sputtering system for large-area substrates |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5887272A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-25 | Hitachi Ltd | プレ−ナマグネトロンスパツタ装置 |
-
1983
- 1983-12-27 JP JP24709283A patent/JPS60138069A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5887272A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-25 | Hitachi Ltd | プレ−ナマグネトロンスパツタ装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01165764A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-06-29 | Hitachi Ltd | バイアススパッタ装置 |
| JP2001208146A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-08-03 | United Technol Corp <Utc> | 回転歯車列および歯車列を潤滑する方法 |
| EP1746181A3 (en) * | 2005-07-13 | 2011-03-30 | Applied Materials, Inc. | Improved magnetron sputtering system for large-area substrates |
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