JPS61170566A - スパツタ装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマグネトロンスパッタ法による薄膜作製装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来のマグネトロン・スノクツタ装置は第４図に示すよ
うな構造を有しており、互いに対向するターゲット１４
および基板ホルダー１５間のターゲット１４近傍にター
ゲットと基板ホルダーとの間に加えられる電界に直交す
る磁界をターゲット１４を介して発生することにより、
スノ臂ツタの際ターゲットから放出される二次電子に旋
回運動をさせ、電子の移動距離を長くさせ、雰囲気ガス
との衝突確率を大きくしてイオン密度を高め、低雰囲気
ガス圧、低印加電圧で高速スパッタリングを可能とする
ものである。つまり、磁界発生手段としてターゲットの
裏側に永久磁石又は電磁石を配置してターゲットおよび
基板ホルダー間のターゲット表面近傍に上述の電界に直
交する磁界を発生させている。例えば、現在量も普及し
ているプレーナ・マグネトロン・スパッタ装置のターゲ
ット及び磁界発生手段は第２図に示すような構造となっ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述したマグネトロン・スノそツタ装置
には次のような欠点がある。

先に示した第２図の例をとると、ターゲット表面から放
出された二次電子の多くはターゲット表面に形成された
トロイダル型の磁場中に閉込められるが、ターゲットの
中心部から放出された二次電子は磁場の影響を受けずに
陰極降下部で加速され、対向する基板に衝突する。この
二次電子の基板への衝突は基板温度の上昇や基板および
付着膜への損傷、化合物（あるいは合金）薄膜の組成ず
れの原因となる。

このような現象は例えば、酸化物ターゲットのような負
イオンを発生しゃすいター？、）を用いた場合の負イオ
ンに起因する高エネルギー粒子の基板衝撃によって特に
問題となる。また、基板が平坦でなく、段（あるいは溝
、穴〕があるような場合には、それらの段の側壁に対す
る膜の付着（ステップ・カバレージ）が問題となる。ス
パッタリングの場合は、スパッタされた粒子がプラズマ
中の雰囲気ガス原子あるいは荷電粒子と衝突を繰返し゛
ながら、拡散で基板面に到達するため、蒸着等に比ベス
テッグ・カバレージに優れていルカ、それでもやはり突
起物の影の部分に原子が入り込めないシャｐ−インク、
あるいはセルフ・シャドーイングの問題が依然として残
っている。このステップ二カパレージを改善する一つの
方法としてバイアス・ス、−ｅツタ法がある。これはス
パッタ中に基板に正バイアスを印加し、イオンを引付け
て基板を叩きながら、薄膜を形成する方法であるが、こ
の場合には、基板表面へのイオン衝撃によってやはり基
板あるいは付着膜への損傷さらには膜中への雰囲気ガス
の混入というような問題を伴わざるを得ない。

本発明は従来のマグネトロン・ス・母ツタ装置のターゲ
ットを一対向い合わせに配置し、それらのターゲット間
の空間領域の外部に基板を位置することにより、ターゲ
ットからの二次電子あるいは負イオン等の高エネルギー
粒子が基板に衝突するのを防ぐとともに、基板面に対し
て斜め方向からスＡツタ粒子が飛来するようにしてステ
ップ・カバレージを改善するようにした装置を提供する
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は真空容器内に互いに平行に向い合った第１、第
２のターゲットと、該ターゲットに電力を供給する電力
供給手厳と、前記第１および第２のターゲット間の前記
第１および第２のターゲット表面の近傍の領域に前記電
力供給手段による電界に対して直交する磁界を前記ター
ゲットを介して形成する磁界発生手段と、前記第１およ
び第２のターゲット間の空間領域外の前記ターゲットに
対して空間的に直交する位置に配置された基板ホルダー
とを有することを特徴とするスパッタ装置である。

〔実施例〕

次に本発明について図に示す実施例を用いて説明する。

第１図は本発明の一実施例の概略縦断面図である。ここ
で、ターゲット部分は第２図に示すように従来のマグネ
トロン・スノぐツタ装置と同様に、ターゲット１４をタ
ーゲット・ホルダー１２に固定し、ターゲット・ホル′
ダー１２の裏側から永久磁石１７を用いてターゲット表
面に磁界を発生する構造である。本発明は第１図に示す
ように、第２図に示すターゲット系を２組備え、これら
を上下に平行に向い合うように真空容器１０内に絶縁Ｉ
−ト１１を介して設置する。

次に基板ホルダー１５は図に示すようにターグツ）　１
４．１４間の空間領域の外部に置き、グラズマに晒され
ないようにし、ターゲット間を結ぶ軸と基板面とが平行
になるようにする。また、１３はシールド、２０はガス
導入系、２１は排気系、３ｏは電源である。

図には示していないが、ター１”　ｙ　）　１４　ハス
バ。

り中に加熱されるため、水冷等の冷却手段が必要であり
、また、基板１６前面には必要に応じて遮蔽するための
シャター等が必要であることもよく知られているとおり
である。また、第１図では基板１６が左右の２箇所に配
置されているが、本発明の内容から基板はターゲット１
４の周囲全てに配置が可能であることは明らかである。

本発明のスパッタ装置においては、上下のターグツ）　
１４．１４においてそれぞれ独立にマグネトロン・スフ
４ツタが行なわれ、それぞれのターゲット１４，１４か
らスパッタされ斜め方向に飛出した粒子が基板１６面に
到達する。

先に述べたようにターゲツト面から垂直に飛出す二次電
子や負イオンは反対側のターゲット近傍の陰極降下部で
はね返され、両ターゲット間を往復しながらエネルギー
を失うため、通常のマグネトロン・スパッタのように基
板に衝突して種々の悪影響を及ぼすことはない。また、
基板面がターゲットから見て斜め方向にあるため、基板
に段があってもその側壁に対して直接スパッタ粒子が飛
来し、付着するような位置関係にあることになり、従来
のスパッタ法に比べ良好なステップ・カバレージが得ら
れる。

さらに、通常ターゲットからスパッタされて飛出す粒子
の方向性は、ターゲツト面の法線方向からの角度に対し
て概ねその余弦（ｃｏｓｉｎｅ　）の分布を示すことが
一般に知られており、第１図のような基板の配置におい
ても十分高い堆積速度が得られる。また、このような方
法で膜の一堆積を行なった場合の膜厚の均一性を第３図
に示すが、これは半径Ｒの円形ターゲットを用いターケ
゛ット間距離を２Ｒ，ターゲット間中心軸から基板面ま
での距離を２Ｒとしたときの基板面内（上下方向）の膜
厚分布を示したものである。このように本発明によって
、従来のマグネトロン・スパッタ装置の特徴である高堆
積速度は損われることなく、また膜厚の均一性という点
ではむしろ従来よりも良好である。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように本発明によれば、従来のマグネ
トロン・スパッタ法のターゲットを一対向い合わせに配
置し、それらのターゲット間の空間領域の外部に基板を
位置することにより、ターゲットからの二次電子あるい
は負イオン等の高エネルギー粒子が基板に衝突するのを
防ぎ、基板温度の上昇、基板あるいは付着膜への損傷を
防ぐとともに、基板に対して斜め方向からスパッタ粒子
が飛来するようにしてステップ・カパジージヲ改善する
ことができる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスパッタ装置の一実施例の概略縦
断面図、第２図はターゲットおよび磁界発生手段の断面
図、第３図は本発明によるスパッタ装置による堆積膜の
膜厚分布図、第４図は従来のマグネトロン・スフ４ツタ
装置の概略縦断面図である。 】０：真空容器、１１：絶縁ポート、】２：ターゲツト
面 ーゲット、１５：基板ホルダー、１６：基板、１７：永
久磁石、２０：ガス導入系、２１：排気系、３０：電源 第２図 月興厚　　　　　　　　ζ）―；３図 番板内０位置　ｚ／Ｒ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内に互いに平行に向い合った第１、第２
   のターゲットと、該ターゲットに電力を供給する電力供
   給手段と、前記第１および第２のターゲット間の前記第
   １おとび第２のターゲット表面の近傍の領域に前記電力
   供給手段による電界に対して直交する磁界を前記ターゲ
   ットを介して形成する磁界発生手段と、前記第１および
   第２のターゲット間の空間領域外の前記ターゲットに対
   して空間的に直交する位置に配置された基板ホルダーと
   を有することを特徴とするスパッタ装置。