JPS61227168A - Thin metallic film forming device - Google Patents
Thin metallic film forming deviceInfo
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- JPS61227168A JPS61227168A JP6631885A JP6631885A JPS61227168A JP S61227168 A JPS61227168 A JP S61227168A JP 6631885 A JP6631885 A JP 6631885A JP 6631885 A JP6631885 A JP 6631885A JP S61227168 A JPS61227168 A JP S61227168A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は金属薄膜形成装置に関し、特に大面積の均一な
薄膜を形成するのに好適な金属薄膜形成装置に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a metal thin film forming apparatus, and particularly to a metal thin film forming apparatus suitable for forming a uniform thin film over a large area.
従来、棒状の金属をプラズマ雰囲気中に挿入し、この金
属をガスイオン等でスパッタリングすることによシ、金
属イオンをイオンビームとして取出し、基板上に付着さ
せる金属薄膜形成装置がやる(昭晃堂「イオンインプラ
チージョン」、伊藤他3名著)。Conventionally, metal thin film forming equipment inserts a rod-shaped metal into a plasma atmosphere, sputters the metal with gas ions, etc., extracts the metal ions as an ion beam, and deposits them on the substrate (Shokodo). ``Aeon Implantation,'' written by Ito et al.).
また、永久磁石を用いて狭い帯状のプラズマを作り、こ
のプラズマを利用して金属イオンを取出して基板上に付
着させる金属薄膜形成装置がある(共立「薄膜化技術」
、早用、和佐著)。There is also a metal thin film forming device that uses a permanent magnet to create a narrow band-shaped plasma and uses this plasma to extract metal ions and deposit them on a substrate (Kyoritsu "Thin Film Technology").
, written by Hayayo and Wasa).
ところが、いずれに1いても大面積の一様なビームを得
られないため、大面積の一様な金属薄膜を形成すること
ができないという問題点があつ次。However, in either case, a large-area uniform beam cannot be obtained, so there is a problem that a large-area uniform metal thin film cannot be formed.
本発明の目的は、大面積の均一な金属薄膜を形成するこ
とができる金属薄膜形成装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a metal thin film forming apparatus that can form a large area uniform metal thin film.
本発明は、一端に開口部を有し、外壁の周囲に極性を交
互に組合せた複数の永久磁石が配置されたプラズマ発生
室と、前記開口部に配置されるターゲット板と前記プラ
ズマ発生室内壁との間に電圧を加えるスパッタ電源とか
ら構成し友ものである。The present invention provides a plasma generation chamber having an opening at one end, a plurality of permanent magnets having alternating polarities arranged around an outer wall, a target plate disposed in the opening, and a wall of the plasma generation chamber. It consists of a sputtering power supply that applies a voltage between the
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on examples.
第1因は本発明の一実施例を示す断面構成図であり、プ
ラズマ発生容器1の外壁の周囲には複数個の永久磁石2
が設けられ、タングステンフィラメントから成るカソー
ド電極3とアノード電極を兼ねるプラズマ発生容器1の
間に直流電圧を印加することによシ、ガス導入口4から
導入したアルゴンガス等のガス5を低気圧のアーク放電
によって電離させてプラズマを形成し、さらに永久磁石
2の外周に巻装される円筒コイル6によってプラズマ発
生容器1の全体に単一方向の一様な磁界を印加してプラ
ズマ密度を増加させ、プラズマ電極7、加速電極8、減
速電極9のビーム引出し電極系によってイオンビームと
して取出し、このイオンビームの加速方向に配置された
基板16にプラズマ電極7と同一の金属薄膜を形成する
ようにしたものである。The first factor is a cross-sectional configuration diagram showing an embodiment of the present invention, in which a plurality of permanent magnets 2 are arranged around the outer wall of the plasma generation container
is provided, and by applying a DC voltage between the cathode electrode 3 made of a tungsten filament and the plasma generation container 1 which also serves as an anode electrode, a gas 5 such as argon gas introduced from the gas inlet 4 is heated to a low pressure. Plasma is formed by ionization by arc discharge, and a uniform magnetic field in a single direction is applied to the entire plasma generation container 1 by a cylindrical coil 6 wound around the outer periphery of the permanent magnet 2 to increase plasma density. The ion beam is extracted as an ion beam by a beam extraction electrode system including a plasma electrode 7, an acceleration electrode 8, and a deceleration electrode 9, and a metal thin film identical to that of the plasma electrode 7 is formed on a substrate 16 disposed in the acceleration direction of the ion beam. It is something.
ここで、プラズマ発生容器1はステ/レス鋼で構成され
、約8500ガウス残留磁化の永久磁石2が16列、N
極と8極が容器外壁面に交互に接するように配置され、
カスプ磁界が作られるように構成されている。また、容
器1の底面にも同様の永久磁石がN極と8極とを交互に
組合せて配置されている。一方、円筒コイル6は16列
の永久磁石2の外側に例えば40回巻かれておシ、容器
1内に図示する矢印のような磁界を加えている。Here, the plasma generation container 1 is made of stainless steel, and has 16 rows of permanent magnets 2 with residual magnetization of about 8500 Gauss, N
The poles and 8 poles are arranged so as to alternately touch the outer wall of the container,
It is configured to create a cusp magnetic field. Furthermore, similar permanent magnets are arranged on the bottom surface of the container 1 with N poles and 8 poles alternately combined. On the other hand, the cylindrical coil 6 is wound, for example, 40 times around the outside of the 16 rows of permanent magnets 2, and applies a magnetic field inside the container 1 as shown by the arrow.
第2図は第1図の構成における電気系統の結線図であシ
、フィラメント電源lOでカソード電極3を加熱し、ア
ーク電源11でプラズマ発生容器1のアノードとの間で
アーク放電をさせ、スパッタ電源12を使用して、ター
ゲット板を兼ねるプラズマ電極7にアルゴンイオンを加
速して衝突させ、プラズマ電極7、加速電極8、接地電
極9のイオンビーム引き出し電極系によってスパッタさ
れ、かつイオン化され九粒子をアルゴンイオンと共に加
速電源13、減速電源14から印加した電界によってイ
オンビームとして引出すように構成されている。この場
合、スパッタされた粒子の大部分はプラズマ発生容器1
の内壁に付着するため、容器1の内部全体がターゲット
板(プラズマ電極7)と同一材質で被われるようになシ
、結果的に高純度のイオンビーム出力が得られる。FIG. 2 is a wiring diagram of the electrical system in the configuration shown in FIG. Using the power supply 12, argon ions are accelerated and collided with the plasma electrode 7, which also serves as a target plate, and are sputtered and ionized by the ion beam extraction electrode system of the plasma electrode 7, acceleration electrode 8, and ground electrode 9 to form nine particles. The argon ions are extracted as an ion beam by an electric field applied from an acceleration power source 13 and a deceleration power source 14 together with argon ions. In this case, most of the sputtered particles are in the plasma generation container 1.
Since the ion beam adheres to the inner wall of the container 1, the entire interior of the container 1 is covered with the same material as the target plate (plasma electrode 7), resulting in a highly purified ion beam output.
プラズマ電極7、加速電極8、減速電極9は、おのおの
直径41m11程度の孔が400個程変心いており、ア
ルゴンイオンの衝突によりスパッタされた粒子はイオン
ビーム方向にはほとんど飛ばない。The plasma electrode 7, the acceleration electrode 8, and the deceleration electrode 9 each have about 400 eccentric holes with a diameter of about 41 m11, so that particles sputtered by collision with argon ions hardly fly in the direction of the ion beam.
この九め、電気的に中性のスパッタ粒子がイオンビーム
として出力されることなく、高純度のエネルギーのそろ
つ几イオンビーム出力が得られる。Ninth, electrically neutral sputtered particles are not output as an ion beam, and a high-purity ion beam output with uniform energy can be obtained.
なお、高分子化合物のスパッタイオンを得る場合は、破
線で示すターゲット板7′にスパッタ用の高分子化合物
を設け、プラズマ電極7にスパッタの少い材質を使用す
ればよい。In addition, in order to obtain sputtered ions of a polymer compound, a polymer compound for sputtering may be provided on the target plate 7' indicated by a broken line, and a material with less sputtering may be used for the plasma electrode 7.
また、アルゴンガスの代シに、ターゲット板7または7
′と反応するガスを利用することもできる。例えば、高
分子材料をターゲット板7′に使用し、水素ガスを導入
すると、炭化水素のイオンビームを得ることができる。Also, in place of argon gas, the target plate 7 or 7
It is also possible to use a gas that reacts with . For example, if a polymer material is used for the target plate 7' and hydrogen gas is introduced, a hydrocarbon ion beam can be obtained.
さらに、アルゴンイオンと、ターゲット板7のイオンと
を分離するために、イオンビームカ基板16に到達する
手前で、電磁石等を利用した質量分mを行い、ターゲッ
ト板7のイオンビームのみを基板16に到達させるよう
Kすることもできる。Further, in order to separate the argon ions from the ions on the target plate 7, the ion beam is separated by a mass m using an electromagnet before reaching the substrate 16, and only the ion beam on the target plate 7 is separated from the ion beam on the substrate 16. You can also set K to reach .
第3図は本発明の他の実施例を示す断面構成図であシ、
直流スパッタ法を用い九金属薄膜形成装置を示している
。同図において、第1図の実施例と異なる点はターゲッ
ト板15または15′の反対側に金属薄膜を形成する基
板16を配置し、さらに膜厚を均一にするために基板1
6のイオンビーム進入方向側に永久磁石2′を設け、こ
の永久磁石を回転させるようにしたことである。なお、
ターゲット板15または15’は冷却水によって冷却す
るようにしている。FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram showing another embodiment of the present invention;
This figure shows an apparatus for forming nine metal thin films using DC sputtering. In this figure, the difference from the embodiment shown in FIG.
A permanent magnet 2' is provided on the ion beam entrance direction side of 6, and this permanent magnet is rotated. In addition,
The target plate 15 or 15' is cooled by cooling water.
この実施例によれば、ターゲット板15または15′が
均一に消耗するため、膜厚の均一な大面積の金属薄膜を
形成することができる。According to this embodiment, since the target plate 15 or 15' is uniformly consumed, a large area metal thin film with uniform thickness can be formed.
第4図は、プラズマの維持に高周波放電を利用した本発
明の他の実施例を示す断面構成図である。FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram showing another embodiment of the present invention that utilizes high frequency discharge to maintain plasma.
同図において、プラズマ発生容器21の外側には電磁石
としての円筒コイル6が巻装されてい−る。In the figure, a cylindrical coil 6 as an electromagnet is wound around the outside of a plasma generation container 21.
プラズマ発生容器21には、高周波電流導入端子22、
水導入端子23、ガス導入口4、起動用フィラメント2
4が取付けてあり、さらに円筒コイル状の高周波アンテ
ナ25が絶縁スペーサ26を介して容器21の内壁に取
付けられている。永久磁石2は、永久磁石容器27に格
納され、水冷パイプ28から流入される冷却水で直接冷
却されると共に、絶縁架台29によってプラズマ発生容
器21に固定されている。プラズマからイオンをイオン
ビームとして引き出すプラズマ電標7、加速電極8、減
速電極9のイオンビーム引き出し電極系は、プラズマ発
生容器21の開口部に面して取付けである。The plasma generation container 21 includes a high frequency current introduction terminal 22,
Water introduction terminal 23, gas introduction port 4, starting filament 2
4 is attached to the inner wall of the container 21, and a cylindrical coil-shaped high frequency antenna 25 is further attached to the inner wall of the container 21 via an insulating spacer 26. The permanent magnet 2 is housed in a permanent magnet container 27 , is directly cooled by cooling water flowing in from a water cooling pipe 28 , and is fixed to the plasma generation container 21 by an insulating frame 29 . An ion beam extraction electrode system including a plasma electrode 7, an acceleration electrode 8, and a deceleration electrode 9 for extracting ions from the plasma as an ion beam is attached facing the opening of the plasma generation container 21.
この構成においては、ガス導入口4より導入した中性ガ
ス5を起動フィラメント24の熱電子と高周波アンテナ
25の誘起電界によってプラズマ化した後、起動フィラ
メントの動作は停止させる。In this configuration, after the neutral gas 5 introduced through the gas inlet 4 is turned into plasma by the thermoelectrons of the starting filament 24 and the electric field induced by the high-frequency antenna 25, the operation of the starting filament is stopped.
この後、プラズマを永久磁石2が形成している第1図と
同様のカスプ磁界で効率良く容器21内に閉じ込め、さ
らに、円筒コイル6の一様な直流磁界を附加することに
よってプラズマを作る効率を高めている。この場合、プ
ラズマ発生容器21として導電率の良い無酸素鋼を使用
する。すると、高周波磁界がプラズマ発生容器21の電
磁シールド効果によりシールドされ、円筒コイル6に高
周波の電圧を誘起し、過熱する等のトラブルを防止でき
る。After this, the plasma is efficiently confined within the container 21 by a cusp magnetic field similar to that shown in FIG. is increasing. In this case, oxygen-free steel with good electrical conductivity is used as the plasma generation container 21. Then, the high frequency magnetic field is shielded by the electromagnetic shielding effect of the plasma generation container 21, and problems such as high frequency voltage being induced in the cylindrical coil 6 and overheating can be prevented.
なお、起動フィラメント24は、棒ギャップ等の放電要
素に変えることも可能であり、フィラメントを使用しな
いイオン源とすることもできる。Note that the starting filament 24 can be replaced with a discharge element such as a rod gap, and an ion source that does not use a filament can also be used.
本実施例によれば、フィラメントを一時的にしか使用し
ないために、動作時間を著しく長くできる効果がある。According to this embodiment, since the filament is used only temporarily, there is an effect that the operating time can be significantly lengthened.
また、アルゴンガスのみでなく、腐蝕性のイオンを発生
するC F4 、8 Fg等のガスに対しても安定な放
電を維持できるという効果がある。Further, there is an effect that stable discharge can be maintained not only against argon gas but also against gases such as C F4 and 8 Fg that generate corrosive ions.
第5図は、第4図に示し九イオン源のプラズマ電極7の
部分に、エツチング加工する基板16′を置き、エツチ
ング装置として応用した場合の断面構成図である。FIG. 5 is a sectional view showing a case where a substrate 16' to be etched is placed on the plasma electrode 7 of the nine ion source shown in FIG. 4, and the apparatus is used as an etching apparatus.
この実施例によれば、イオンビームが大面積であり、か
つ均一であるため、大面積の均一なエツチングが可能と
なる効果がある。According to this embodiment, since the ion beam has a large area and is uniform, there is an effect that uniform etching of a large area can be performed.
第6図は、第3図に示した薄膜形成装置と第4図に示し
た高周波放電によるプラズマを利用した実施例を示す断
面構成図である。この実施例によれば、プラズマが安定
して維持されるため、大面積の均一な薄膜を形成するこ
とができる。FIG. 6 is a cross-sectional configuration diagram showing an embodiment using the thin film forming apparatus shown in FIG. 3 and plasma generated by high-frequency discharge shown in FIG. 4. According to this embodiment, since the plasma is maintained stably, a uniform thin film over a large area can be formed.
以上の説明から明らかなように本発明によれば、永久磁
石によるカスプ磁界を利用しているため、均一で大面積
のプラズマを発生させ、これによって大面積の一様な金
属薄膜を形成することができる。As is clear from the above description, according to the present invention, since a cusp magnetic field from a permanent magnet is used, a uniform large-area plasma is generated, thereby forming a large-area uniform metal thin film. I can do it.
第1図は本発明の一実施例を示す断面構成図、第2図は
第1因における電気系統の結線図、第3図は本発明の他
の実施例を示す断面構成図、第4図は本発明の第3の実
施例を示す断面構成図、第5図は本発明の第4の実施例
を示す断面構成図、第6図は本発明の第5の実施例を示
す断面構成図である。
1.21・・・プラズマ発生容器、2.2’・・・永久
磁石、3・・・カンード電極、4・・・ガス導入口、6
・・・円筒コイル、7・・・プラズマ電極、7’ 、1
5.15’・・・ターゲット板、8・・・加速電極、9
・・・減速電極、10・・・フィラメント電源、11・
・・アーク電極、12・・・スパッタ電源、12・・・
加速電源、14・・・減速電源、16・・・基板。FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a wiring diagram of the electrical system in the first cause, FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 4 5 is a sectional configuration diagram showing a third embodiment of the invention, FIG. 5 is a sectional configuration diagram showing a fourth embodiment of the invention, and FIG. 6 is a sectional configuration diagram showing a fifth embodiment of the invention. It is. 1.21... Plasma generation container, 2.2'... Permanent magnet, 3... Canned electrode, 4... Gas inlet, 6
...Cylindrical coil, 7...Plasma electrode, 7', 1
5.15'...Target plate, 8...Acceleration electrode, 9
...Deceleration electrode, 10...Filament power supply, 11.
...Arc electrode, 12...Sputter power supply, 12...
Acceleration power supply, 14... Deceleration power supply, 16... Board.
Claims (1)
合せられた複数の永久磁石が配置されたプラズマ発生室
と、前記開口部に配置されるターゲット板と前記プラズ
マ発生室内壁との間に電圧を加えるスパッタ電源とを備
えた金属薄膜形成装置。1. A plasma generation chamber having an opening at one end and having a plurality of permanent magnets with alternating polarities arranged around an outer wall, a target plate disposed in the opening, and a wall of the plasma generation chamber. A metal thin film forming apparatus equipped with a sputtering power source that applies voltage between the two.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6631885A JPS61227168A (en) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | Thin metallic film forming device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6631885A JPS61227168A (en) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | Thin metallic film forming device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61227168A true JPS61227168A (en) | 1986-10-09 |
Family
ID=13312362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6631885A Pending JPS61227168A (en) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | Thin metallic film forming device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61227168A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5354443A (en) * | 1992-07-31 | 1994-10-11 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for physical-vapor deposition of material layers |
WO2012120850A1 (en) * | 2011-03-07 | 2012-09-13 | 株式会社神戸製鋼所 | Plasma source and film deposition apparatus provided with plasma source |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP6631885A patent/JPS61227168A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5354443A (en) * | 1992-07-31 | 1994-10-11 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for physical-vapor deposition of material layers |
WO2012120850A1 (en) * | 2011-03-07 | 2012-09-13 | 株式会社神戸製鋼所 | Plasma source and film deposition apparatus provided with plasma source |
JP2012186057A (en) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Kobe Steel Ltd | Plasma source, and film formation apparatus with plasma source |
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