JPS60194071A - 薄膜の形成方法およびその装置 - Google Patents

薄膜の形成方法およびその装置

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JPS60194071A
JPS60194071A JP5067584A JP5067584A JPS60194071A JP S60194071 A JPS60194071 A JP S60194071A JP 5067584 A JP5067584 A JP 5067584A JP 5067584 A JP5067584 A JP 5067584A JP S60194071 A JPS60194071 A JP S60194071A
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target
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sputtering
magnetic field
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JP5067584A
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Hiromichi Enomoto
洋道 榎本
Takahiro Matsuzawa
孝浩 松沢
Yuji Kasanuki
有二 笠貫
Shozo Ishibashi
正三 石橋
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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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
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • 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
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    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/352Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields

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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】 ■ 発明の背景 技術分野 本発明は薄膜形成材料を高速でスパッタする薄膜の形成
方法およびその装置に関し、詳しくはターゲットの侵食
速度分布さらには得られる薄膜の膜厚分布を均一にする
薄膜の形成方法およびその装置に関するものである。
従来技術とその問題点 近年、高融点の金属や酸化物等の化合物を始めとするは
とんどすべての物質の薄膜化が可能とされるスパッタ法
が注目され、高速成膜、低基板温度等を1指して種々改
良が施されている。
なかでも、磁性体を含む種々の薄膜形成材料な用いてか
つ高速成膜、低基板温度を実現する方法として対向ター
ゲット式スパッタ法が提案されている(応用物理、第4
8巻第6号、 P558〜P559゜1979年)に の対向ターゲット式スパッタ法に用いられる装置は第1
図に示す如く構成される。即ち、真空槽10内に一対の
ターゲットTa、 ’rbをスパッタ面Tag。
TbSが空間を隔てて平行に対面するように配置すると
共に、基板20をターゲラ) Ta、 Tbの何方に設
けた基板ホルダー21によりターゲットTa、 Tbの
空間の側方に該空間に対面するように配置する。
そして真空槽10の回りに設けたコイル30または真空
槽10内に内蔵される永久磁石31によりプラズマ収束
磁界Hなターゲラ) Ta、 Tb間間開間発生させる
ようにしである。ここで、ターゲットールド材13,1
,131)にシールドされ、さらにシールド材13a、
13.t)は真空槽10に固定され℃いる。
上記装置を用いて薄膜を形成するには、図面に省略した
排気系により排気口40から真空槽lO内を排気した後
、図面に省略したガス導入系により導入口50を通して
アルゴン等のスパッタガスを導入し、スパッタ電源60
によりシールド13a。
13bおよび真空槽10を陽極(接地)にし、ターゲラ
) Ta、 ’rbを陰極にしてスパッタ電圧を供給す
ると共にコイル30または真空槽10内に内蔵された永
久磁石31により前記プラズマ収束磁界Hを発生させる
ことによりスパッタが行われ、基板20上にターゲラ)
 Ta、 Tl)に対応した組成の薄膜が形成される。
このような装置および方法では前述の構成によりスパッ
タ面’r、s、 TbSに垂直なプラズマ収束磁界Hが
印加されているので、対向するターゲラ)Ta。
Tb間の空間内に高エネルギー電子が閉じ込めら札この
空間内のスパッタガスのイオン化が促進されてスパッタ
速度が大きくなり、高速の薄膜形成を可能とし、また、
基板20は従来のスパッタ装置の如くターゲットに対向
せず、ターゲット’ra、 TbQb方に配置されてい
るので基板20への高エネル・ギー粒子や二次電子の衝
突がほとんどなくなり、かつ、ターゲラ) Ta、 T
bからの熱輻射も小さく、基板温度の上昇を防ぎ低温で
の薄膜形成を可能にしている。
しかしながら、上記の如き利点を有する従来の対向ター
ゲット式スパッタ法では、スパッタ面形状が矩形あるい
は円形のターゲットを用いており、プラズマ密度が中央
部はど高く、ターゲットの侵食速度に分布を有し基板上
に形成される薄膜の膜厚が不均一となる欠点があった。
これに対し、シールド材13a、 13bの少なくとも
一方に第2図に示す如くのチップ14をシールド材13
.および/または13i)上に設けることにより、ター
ゲット中央部でのスパッタガスのイオン化を抑制させ。
ターゲットの侵食速度および基板上に形成される薄膜の
膜厚を均一にする方法が提案されているが、プラズマ密
度を局部的にしか変化させることができず、充分ではな
かった。
■ 発明の目的 ・本発明は上記の如き問題点に鑑み為されたもので、本
発明の第1の目的は均一なターゲット侵食速度および均
一な膜厚を有する薄膜を得ることを可能にする薄膜の形
成方法を提供することである。
本発明の第2の目的は上記薄膜の形成方法に適する装置
を提供することである。
III 発明の具体的構成 本発明の第1の目的は、陰極となる一対のターゲットを
、そのスパッタ面が空間を隔てて対面するよう配置し、
該ターゲットを貫く方向に磁界を発生する手段により磁
界を発生しながら、前記ターゲット間の側方に前記空間
に対面するように配置した基板上にスパッタにより薄膜
を形成するようにした薄膜の形成方法において、前記タ
ーゲットのスパッタ面を囲む少なくとも一対の向い合う
辺が平行な直線部を有さないように、前記ターゲットお
よび/または前記ターゲットをシールドするシールド材
の形状を構成することを特徴とする薄膜の形成方法によ
り達成される。
本発明の第2の目的は、陰極となる一対のターゲットを
、そのスパッタ面が空間を隔てて対面するよう配置し、
該ターゲットを貫く方向に磁界を発生する手段を設け、
前記ターゲット間の側方に、前記空間に対面するように
配置した基板上にスパッタにより成膜するようになした
薄膜の形成装置において、前記ターゲットのスパッタ面
を囲む少なくとも一対の向い合う辺が平行な直線部を有
さないように、前記ターゲットおよび/または前記ター
ゲットをシールドするシールド材の形状を構成すること
を特徴とする薄膜の形成装置により達成される。
本発明は種々の利点を有する前記対向ターゲット式スパ
ッタ法の基本構造を変えることな(、ターグツ)Tまた
はシールド材13の形状を変えることにより、ターゲッ
ト間空間のプラズマ密度、さらには得られる薄膜の膜厚
の均一化を達成するようにしたもので、以下、図面によ
り、ターゲット部分またはシールド材部分について詳細
に説明する。
第3図(aL (bL (C)は本発明に用いるターゲ
ットTの形状を示したもので、第3図(a)および(b
)に示したターグツ)Tは、そのスパッタ面形状が図に
向かって左右方向の中央部が一番細くて、スパッタ面積
が最も小さく両端に向かうにつれて幅広となりスパッタ
面積が連続的に大きくなる。従って、このターゲットT
を対向ターゲット式スパッタ装置に設置し、対向するタ
ーゲット7間にプラズマ収束磁界を発生させると、中央
部でのプラズマ密プラズマ密度の均一性が一段と向上し
、ターゲットの侵食速度、さらには得られる薄膜の膜厚
の均一化に寄与する。第3図(C)に示したターグツ)
Tは、その断面形状が図に向かって左右方向の中央部が
一番低く、両端に向かうにつれて連続的に高くなり、従
って、このターゲットTを対向ターゲット式スパッタ装
置に設置し、対向するターゲット7間にプラズマ収束磁
界を発生させると、前記と同様に中央部でのプラズマ密
度が小さくなり、しかも連続的なターグツ)T間距離の
変化に対応してプラズマ密度も変化し、全体のプラズマ
密度の均一性が一段と向上し、前記と同様にターゲット
Tの侵食速度、さらには得られる薄膜の膜厚の均一化に
寄与する。
第4図は本発明に用いるシールド材13の表面形状を示
したもので、そのターゲットを覆う部分が両端に向かう
につれて連続的に小さくなる。
従って、このシールド材13を対向ターゲット式スパッ
タ装置に設置し、対向するターゲット7間にプラズマ収
束磁界を発生させると、両端部でのプラズマ密度は従来
と同程度であるが中央部に向かうにつれてシールド材1
3により囲まれる部分が連続的に大きくなり、プラズマ
密度が従来より小さくなる。この結果、全体のプラズマ
密度の均一性が一段と向上し、ターグツ)Tの侵食速度
、さらには得られる薄膜の膜厚の均一化に寄与する。
■ 発明の具体的実施例 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが
、本発明はこれ属より限定されるものではない。
実施例1 第1図に示した装置において、第3図(a)に示した形
状のターゲットを用いて以下の条件で行った。
ターゲットTとして、左右方向長さ150 III s
上下方向長さ100W%左右方向中央部の上下方向長さ
50襲、厚さ5Hの形状を有するC、−C,を用い、タ
ーゲット間距離110ioa、ターゲット空間と基板距
離60m、真空槽内圧5 X1f’Torr、印加電圧
420■、放電電流2A%Atガス圧2m ’fo r
 r。
基板温度−室温、ターゲット中央部でのプラズマ収束磁
界1400eで基板上に薄膜を形成した。得られた薄膜
の膜厚分布を中央部の膜厚を1として実線で第5図に示
す。
実施例2 m1図に示した装置において、第4図に示した形状のシ
ールド材13として、その表面部の形状が左右方向長さ
155tz、上下方向長さ105諺、左右方向中央部の
上下方向長さ55m5厚さ5龍の鉄を用い、シールド材
間距離105mm、シールド材空間と基板距離55 y
rmとした以外は前記実施例1と同様の条件で薄膜を形
成した。得られた薄膜の膜厚分布を中央部の膜厚を1と
して第5図に一点鎖線で示す。
比較例1 前記実施例1において、ターゲットTとして左右方向長
さ150關、上下方向長さ100朋のスパッタ面形状が
長方形のものを用い、第2図の如くシールド材上にチッ
プを置いた以外は同一の条件で基板上に薄膜を形成した
。得られた薄膜の膜厚を中央部の膜厚を1として点線で
第5図に示す。
■ 発明の詳細 な説明した如く、本発明によれば、種々の利点を有する
従来の対向ターゲット式スパッタ法の基本構造を変える
ことなく、ターゲットの形状またはシールド材の形状を
変えるのみで、ターゲットの侵食速度の均一性を向上さ
せることができ、さらには、得られる薄膜の膜厚の均一
性を向上させることができ、実用性に大きく寄与するも
のである0
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の対向ターゲット式スパッタ装置の説明図
、第2図は従来のシールド材の説明図、第3図〜第5図
は本発明の一実施例を示すもので、第3図(a)s (
b) * (c)はそれぞれターゲットの説明図、第4
図はシールド材の説明図、第5図は得られた薄膜の膜厚
分布を示す図である。 T、 Ta、Tb ”ターゲット、 TS、 TaS、
 ’rbs mスパッタ面、10・・・真空槽、lla
、 llb・・・ターゲットホルダー、12a* 12
b ”・絶縁スペーサー、13.13a、13b・・・
シールド材、14・・・チップ、20・・・基板、21
・・・基板支持体、30.31・・・磁界発生手段、4
0・・・排気口、50・・−導入口、60・・・スパッ
タ電源 特許出願人 小西六写真工業株式会社 第1図 Cン) 第2図 第3図 (a) (b) 」 (c)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 陰極となる一対のターゲットを、ソノスパッタ
    面が空間を隔てて対面するよう配置し、該ターゲットを
    貫く方向に磁界を発生する手段により磁界を発生しなが
    ら、前記ターゲット間の側方に前記空間に対面、するよ
    うに配置した基板上にスパッタにより薄膜を形成するよ
    うにした薄膜の形成方法において、前記ターゲットのス
    パッタ面を囲む少なくとも一対の向い合5辺が平行な直
    線部を有さないように、前記ターゲットおよび/または
    前記ターゲットをシールドするシールド材の形状を構成
    することを特徴とする薄膜の形成方法。
  2. (2)陰極となる一対のターゲットを、そのスパッタ面
    が空間を隔てて対面するよう配置し、該ターゲットを貫
    く方向に磁界を発生する手段を設け、前記ターゲット間
    の側方に、前記空間に対面するように配置した基板上に
    スパッタにより成膜するようになした薄膜の形成装置に
    おいて、前記ターゲットのスパッタ面を囲む少なくとも
    一対の向い合う辺が平行な直線部を有さないように、前
    記ターゲットおよび/または前記ターゲットをシールド
    するシールド材の形状を構成することを特徴とする薄膜
    の形成装置。
JP5067584A 1984-03-16 1984-03-16 薄膜の形成方法およびその装置 Pending JPS60194071A (ja)

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