JPS60258927A - バイアススパツタ装置 - Google Patents
バイアススパツタ装置Info
- Publication number
- JPS60258927A JPS60258927A JP11455884A JP11455884A JPS60258927A JP S60258927 A JPS60258927 A JP S60258927A JP 11455884 A JP11455884 A JP 11455884A JP 11455884 A JP11455884 A JP 11455884A JP S60258927 A JPS60258927 A JP S60258927A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- frequency power
- substrate
- cathode
- filament
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
- C23C14/354—Introduction of auxiliary energy into the plasma
- C23C14/355—Introduction of auxiliary energy into the plasma using electrons, e.g. triode sputtering
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はスパッタリング法による薄膜形成装置に係り、
特に薄膜形成中基板に高周波電力あるいは直流電圧を印
加するのに好適なバイアススパッタ装置に関する。
特に薄膜形成中基板に高周波電力あるいは直流電圧を印
加するのに好適なバイアススパッタ装置に関する。
従来のプレーナマグネトロン型カソードを用いたバイア
ススパッタ装置は、ＳｉＯ□がターゲット（１） のリング状の領域から放出されるため膜厚の均一性が劣
っていた。特に基板に高周波電力を印加した場合膜厚の
ばらつきは、印加する高周波電力の増加と共に増加し、
再スパツタ率３０〜５０％に於て基板に高周波電力を印
加しない場合に比べ５０〜７０％にも達し、深刻な問題
となっていた。
ススパッタ装置は、ＳｉＯ□がターゲット（１） のリング状の領域から放出されるため膜厚の均一性が劣
っていた。特に基板に高周波電力を印加した場合膜厚の
ばらつきは、印加する高周波電力の増加と共に増加し、
再スパツタ率３０〜５０％に於て基板に高周波電力を印
加しない場合に比べ５０〜７０％にも達し、深刻な問題
となっていた。
ここで上記再スパツタ率とは、Ｄ、：基板に高周波電力
を印加しない場合の５ｉｎ２膜形成速度。
を印加しない場合の５ｉｎ２膜形成速度。
Ｄ２：基板に高周波電力を印加した場合のＳｉｎ。
膜形成速度、但し、カソード電カ一定、とするときの、
（Ｄ、−Ｄ２ ）／ＤＩ と定義される。またＳｉＯ□
膜の形成速度は基板に印加する高周波電力の増加と共に
減少する。また実用的な５ｉｎ２膜の形成速度を得るた
めにカソードに印加する高周波電力を増加させると基板
に与えるダメージが大きくなるという問題点があった。
（Ｄ、−Ｄ２ ）／ＤＩ と定義される。またＳｉＯ□
膜の形成速度は基板に印加する高周波電力の増加と共に
減少する。また実用的な５ｉｎ２膜の形成速度を得るた
めにカソードに印加する高周波電力を増加させると基板
に与えるダメージが大きくなるという問題点があった。
本発明の目的は、膜厚均一性に優れ、かつ基板に与える
ダメージが少ないバイアススパッタ装置を提供すること
にある。
ダメージが少ないバイアススパッタ装置を提供すること
にある。
（２）
〔発明の概要〕
プレーナマグネトロン型カソードにおいては、ＳｉＯ□
放出領域がターゲットのリング状の領域に限られていた
。本発明はＳｉｎ、がターゲット全面から放出される様
にし、かつこの時の磁石の配置がシンプルになる様にし
、基板に高周波電力を印加した場合の膜厚均一性の改善
をはかった。またカソードにフィラメントとアノードを
設け、ターゲット表面のプラズマ密度とターゲット表面
電位が独立に制御できる様にし、ターゲット表面から放
出される高エネルギ２次電子が基板に照射されることに
よるダメージの減少をはかった。
放出領域がターゲットのリング状の領域に限られていた
。本発明はＳｉｎ、がターゲット全面から放出される様
にし、かつこの時の磁石の配置がシンプルになる様にし
、基板に高周波電力を印加した場合の膜厚均一性の改善
をはかった。またカソードにフィラメントとアノードを
設け、ターゲット表面のプラズマ密度とターゲット表面
電位が独立に制御できる様にし、ターゲット表面から放
出される高エネルギ２次電子が基板に照射されることに
よるダメージの減少をはかった。
以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を用いて
説明する。第１図は本発明による装置の断面を示したも
のであり、第２図は第１図のカソード２を真上から見た
時の平面図である。カソード２はカソード電極１０にタ
ーゲット（石英）３が取り付けられ、その両側にフィラ
メント１１およびアノード１２を配置し、さらにフィラ
メント（３） とアノードを結ぶ線と直角に磁石１３．１４を図に示し
た様な極性で配置し、その側面および裏面をシールド１
５で覆う。第１図に於てＳｉＯ□膜の形成は次の様にし
て行なう。真空槽１を排気装置（図示せず）によってｌ
Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ程度の真空度まで排気した後、ガス
導入装置（図示せず）によってＡｒガスを５Ｘ１０−３
丁ｏｒｒまで導入する。直流電源１６によってフィラメ
ント１１に電流を流し、フィラメントから熱電子を放出
させる。
説明する。第１図は本発明による装置の断面を示したも
のであり、第２図は第１図のカソード２を真上から見た
時の平面図である。カソード２はカソード電極１０にタ
ーゲット（石英）３が取り付けられ、その両側にフィラ
メント１１およびアノード１２を配置し、さらにフィラ
メント（３） とアノードを結ぶ線と直角に磁石１３．１４を図に示し
た様な極性で配置し、その側面および裏面をシールド１
５で覆う。第１図に於てＳｉＯ□膜の形成は次の様にし
て行なう。真空槽１を排気装置（図示せず）によってｌ
Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ程度の真空度まで排気した後、ガス
導入装置（図示せず）によってＡｒガスを５Ｘ１０−３
丁ｏｒｒまで導入する。直流電源１６によってフィラメ
ント１１に電流を流し、フィラメントから熱電子を放出
させる。
次にアノード１２に直流電源１７によって正の電圧を印
加し、ターゲット３の表面でグロー放電を発生させる。
加し、ターゲット３の表面でグロー放電を発生させる。
次に高周波電源１８によってカソード電極１０に高周波
電力を印加しターゲット３の表面に負電圧を誘起させる
。この負電圧によってグロー放電中のＡｒイオンがター
ゲット表面に衝突しＳｉｎ。
電力を印加しターゲット３の表面に負電圧を誘起させる
。この負電圧によってグロー放電中のＡｒイオンがター
ゲット表面に衝突しＳｉｎ。
が放出される。基板４は基板電極２０に石英５を介して
設置され、この上にターゲット３から放出されたＳｉＯ
□が堆積する。この時基板電極にも高周波電源２２によ
って高周波電力を印加し、堆積（４） したＳｉＯ□の一部を再放出させる。この様にして堆積
膜の一部をエツチングしなからＳｉＯ□膜を形成すると
特公昭５６−２１８３６に開示された様に堆積膜の表面
を平坦にして５ｉｎ２膜を形成することができる。
設置され、この上にターゲット３から放出されたＳｉＯ
□が堆積する。この時基板電極にも高周波電源２２によ
って高周波電力を印加し、堆積（４） したＳｉＯ□の一部を再放出させる。この様にして堆積
膜の一部をエツチングしなからＳｉＯ□膜を形成すると
特公昭５６−２１８３６に開示された様に堆積膜の表面
を平坦にして５ｉｎ２膜を形成することができる。
本発明の他の実施例を第３図、第４図、第５図。
第６図を用いて説明する。第３図、第４図には従来のプ
レーナマグネトロン型カソードの磁石の配置とターゲッ
ト表面３での磁力線３１の分布を斜視図によってそれぞ
れ示した。プレーナマグネトロン型カソードでは第４図
に示す様なターゲット表面のリング状の領域で直交電磁
界が形成され、この部分でＡｒガスが高効率でイオン化
され、ターゲット表面のこのリング状の領域で主にＳｉ
Ｏ□が放出される。しかしながら、基板に高周波電力を
印加して５ｉｆｔ ［を形成するバイアススパッタに於
てはこの磁石による磁束の漏れが基板上での膜厚分布に
大きな影響を与える。そこで例えば第５図に示す様に基
板側にもカソードの磁石４１と同じ磁束分布をもち極性
を反転した磁石４２を配（５） 置した場合に於ても磁束が強め合うところ３２が生じ、
カソード漏えい磁束の影響を打ち消すことができない。
レーナマグネトロン型カソードの磁石の配置とターゲッ
ト表面３での磁力線３１の分布を斜視図によってそれぞ
れ示した。プレーナマグネトロン型カソードでは第４図
に示す様なターゲット表面のリング状の領域で直交電磁
界が形成され、この部分でＡｒガスが高効率でイオン化
され、ターゲット表面のこのリング状の領域で主にＳｉ
Ｏ□が放出される。しかしながら、基板に高周波電力を
印加して５ｉｆｔ ［を形成するバイアススパッタに於
てはこの磁石による磁束の漏れが基板上での膜厚分布に
大きな影響を与える。そこで例えば第５図に示す様に基
板側にもカソードの磁石４１と同じ磁束分布をもち極性
を反転した磁石４２を配（５） 置した場合に於ても磁束が強め合うところ３２が生じ、
カソード漏えい磁束の影響を打ち消すことができない。
また磁石４２の（）内に示した極性を用いても、磁力線
の分布は図には示してないが同様である。これに対して
、前述のターゲット表面でほぼ均一な直交電磁界を発生
できる前述のカソードを用いれば、磁界の分布がシンプ
ルであるので第６図に示す様な磁石３４．３５によって
カソード漏えい磁束の影響を容易に打ち消すことができ
る。
の分布は図には示してないが同様である。これに対して
、前述のターゲット表面でほぼ均一な直交電磁界を発生
できる前述のカソードを用いれば、磁界の分布がシンプ
ルであるので第６図に示す様な磁石３４．３５によって
カソード漏えい磁束の影響を容易に打ち消すことができ
る。
第１図に示した装置に於て、カソード電極径１２．７ｃ
ｍ＋ターゲット基板間距離６ｃ１１．Ａｒ圧力５Ｘ１０
−ａＴｏｒｒ、フィラメント電流１０Ａ。
ｍ＋ターゲット基板間距離６ｃ１１．Ａｒ圧力５Ｘ１０
−ａＴｏｒｒ、フィラメント電流１０Ａ。
アノード電圧７０ｖ、カソードと基板に印加する高周波
電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）をそれぞれ２ｋＷ、３
００Ｗとし、再スパッタ率約３０％で５ｉ（ｌｚ膜膜形
成速度３０入 の時、基板に７．６ ｃｍφのシリコンウェハを用いて
膜厚のばらつき±１２％が得られ、従来のプレーナマグ
ネトロン型カソードを用いた場合のほぼ（６） 同様な実験の±５０％以上に比べ著しく改善された。ま
た第６図に示した様に磁石を配置して、基板表面上での
漏えい磁束を１０ガウス以下にした場合、同一条件で膜
厚のばらつきは±４％まで改善された。
電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）をそれぞれ２ｋＷ、３
００Ｗとし、再スパッタ率約３０％で５ｉ（ｌｚ膜膜形
成速度３０入 の時、基板に７．６ ｃｍφのシリコンウェハを用いて
膜厚のばらつき±１２％が得られ、従来のプレーナマグ
ネトロン型カソードを用いた場合のほぼ（６） 同様な実験の±５０％以上に比べ著しく改善された。ま
た第６図に示した様に磁石を配置して、基板表面上での
漏えい磁束を１０ガウス以下にした場合、同一条件で膜
厚のばらつきは±４％まで改善された。
また、従来プレーナマグネトロン型カソードを用いて電
界効果トランジスタが形成されているシリコン基板にＳ
ｉＯ□膜を形成した場合、しきい値電圧の変動などを起
こし、膜形成後に特性回復のための水素アニール処理が
必要であった。本発明に於てはその様なアニール処理は
ほとんど必要のない程度の特性変動しか起らなかった。
界効果トランジスタが形成されているシリコン基板にＳ
ｉＯ□膜を形成した場合、しきい値電圧の変動などを起
こし、膜形成後に特性回復のための水素アニール処理が
必要であった。本発明に於てはその様なアニール処理は
ほとんど必要のない程度の特性変動しか起らなかった。
従って、本発明によれば膜厚均一性を著しく改善でき、
また素子に与えるダメージを大幅に少なくすることがで
きる。
また素子に与えるダメージを大幅に少なくすることがで
きる。
以上ＳｉＯ□膜の形成を中心に説明してきたが、本発明
はこれに限定されることなく、ＳｉＯ□値以１ ”ｏｍ
ｔｙｒＭ＊ｙｘ・１１・＊：＆ｌ［１Ｌ＝−ｖｂｚｒｔ
＠ＦｆＪできる。またガスにはＡｒを用いたがＡｒ以外
の不活性ガスあるいは他の反応ガスを用いることな（７
） どいろいろな変形が可能であることは明らかである。
はこれに限定されることなく、ＳｉＯ□値以１ ”ｏｍ
ｔｙｒＭ＊ｙｘ・１１・＊：＆ｌ［１Ｌ＝−ｖｂｚｒｔ
＠ＦｆＪできる。またガスにはＡｒを用いたがＡｒ以外
の不活性ガスあるいは他の反応ガスを用いることな（７
） どいろいろな変形が可能であることは明らかである。
本発明によれば、カソード２に於てターゲット表面に誘
起される負電圧と磁石１３．１４による磁界とによって
ターゲット表面近傍に直交電磁界が形成され、Ａｒガス
が高効率でイオン化される。
起される負電圧と磁石１３．１４による磁界とによって
ターゲット表面近傍に直交電磁界が形成され、Ａｒガス
が高効率でイオン化される。
またＳｉＯ□はターゲット表面からほぼ均一に放出され
、基板に高周波電力を印加してＳｉｎ、膜の形成を行な
った場合に於ても膜厚のばらつきは極めて少ないなどの
効果がある。
、基板に高周波電力を印加してＳｉｎ、膜の形成を行な
った場合に於ても膜厚のばらつきは極めて少ないなどの
効果がある。
またフィラメントとアノードによってグロー放電を発生
でき、フィラメントに流す電流によってターゲット表面
近傍のプラズマ密度を高めることができる。この結果、
同じ堆積速度を得るためのターゲット電極に印加する高
周波電力を小さくすることができ、基板に与えるダメー
ジを減少できる効果がある。
でき、フィラメントに流す電流によってターゲット表面
近傍のプラズマ密度を高めることができる。この結果、
同じ堆積速度を得るためのターゲット電極に印加する高
周波電力を小さくすることができ、基板に与えるダメー
ジを減少できる効果がある。
第１図は本発明の一実施例になる装置の縦断面（８）
図、第２図は第１図の装置のカソード部の平面図、第３
．第４図は従来のプレーナマグネトロン型カソードの磁
石とそれによる磁場の態様を示す斜視図、第５図、第６
図は本発明の他の実施例を説明する電極と磁石部の縦断
面図である。 ■・・・真空槽、２・・・カソード、３・・・石英、４
・・・基板、５・・・石英、１０・・・カソード電極、
１１・・・フィラメント、１２・・・アノード、１３，
１４・・・永久磁石、１５・・・シールド、１６．１７
・・・直流電源、１８・・・高周波電源、２０・・・基
板電極、２１・・・シールド、２２・・・高周波電源、
３０，４１，４２，３４゜３５・・・永久磁石、３１，
３２，３３，３６，３７（９） １Ａ７ ■ １ 図 冨 ２ 図 特開昭ＧＯ−２５８９２７（４） １図 ■４図 ￥３５ 図 第 ６ 図 ＼４７
．第４図は従来のプレーナマグネトロン型カソードの磁
石とそれによる磁場の態様を示す斜視図、第５図、第６
図は本発明の他の実施例を説明する電極と磁石部の縦断
面図である。 ■・・・真空槽、２・・・カソード、３・・・石英、４
・・・基板、５・・・石英、１０・・・カソード電極、
１１・・・フィラメント、１２・・・アノード、１３，
１４・・・永久磁石、１５・・・シールド、１６．１７
・・・直流電源、１８・・・高周波電源、２０・・・基
板電極、２１・・・シールド、２２・・・高周波電源、
３０，４１，４２，３４゜３５・・・永久磁石、３１，
３２，３３，３６，３７（９） １Ａ７ ■ １ 図 冨 ２ 図 特開昭ＧＯ−２５８９２７（４） １図 ■４図 ￥３５ 図 第 ６ 図 ＼４７
Claims (1)
- ターゲットと基板の開方に高周波電力あるいは直流電圧
を印加して薄膜を形成するバイアススパッタ法において
、ターゲットを設置するカソード電極の周囲にグロー放
電を維持するために熱電子を放出するフィラメントとこ
の熱電子を引き出すためのアノード電極を備え、かつタ
ーゲット表面に磁界を発生する手段を備えたことを特徴
とするバイアススパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11455884A JPS60258927A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | バイアススパツタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11455884A JPS60258927A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | バイアススパツタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60258927A true JPS60258927A (ja) | 1985-12-20 |
Family
ID=14640810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11455884A Pending JPS60258927A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | バイアススパツタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60258927A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01270320A (ja) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Seiko Epson Corp | 絶縁薄膜堆積装置 |
| JPH03150355A (ja) * | 1989-11-02 | 1991-06-26 | Nec Corp | スパッタリング装置 |
-
1984
- 1984-06-06 JP JP11455884A patent/JPS60258927A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01270320A (ja) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Seiko Epson Corp | 絶縁薄膜堆積装置 |
| JPH03150355A (ja) * | 1989-11-02 | 1991-06-26 | Nec Corp | スパッタリング装置 |
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