JPS61243172A - マグネトロンスパツタ装置 - 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】 〔概　要〕 マグネットが内蔵されたターゲット支持体上に支持され
たターゲットと対向配置した基板上に、反応性スパッタ
リング法により薄膜を形成するマグネトロンスパッタ装
置において、上記基板を基板支持体に絶縁体を介して取
り付けると共に、該基板に飛散異物阻止用のバイアス電
圧を印加するためのバイアス電圧源を付設した構成とし
、成膜時に該ターゲツト面の非スパツタ領域から飛散し
た反応堆積異物を、負極性のバイアス電圧が印加された
基板の電気的な斥力により排斥し、基板上に飛散異物に
よる膜欠陥のない良品質な薄膜を形成可能にしたもので
ある。

〔産業上の利用分野〕

本発明は各種磁気記録媒体や半導体集積回路素子等の製
造に用いられるマグネトロンスパッタ装置の改良に係り
、特に反応性スパッタリング法により基板上に薄膜を形
成する際に、ターゲット表面の非スパツタ部分に堆積し
た反応物が、再び基板上に飛散付着して膜欠陥が生じる
ことを防止した装置構造に関するものである。

マグネトロンスパッタ装置は、アルゴン（Ａｒ）ガスな
どの不活性ガス及び酸素（０２）ガスなどから成る反応
性ガス雰囲気中に対向配置された薄膜を形成すべき基板
側電極と、裏面側にマグネットを内蔵した平板状のター
ゲット間に高電圧を印加して、発生したプラズマを前記
マグネットによる磁界で集束し、プラズマ密度を高めて
、スパッタガスイオンによりターゲットをスパッタして
、前記基板上に大きな成膜堆積速度で薄膜形成を行うも
のである。

このようにマグネトロンスパッタ装置での成膜堆積速度
が、従来より用いられている各種蒸着装置や一般的なス
パッタ装置等の堆積速度に比べて高速であり、また発生
するプラズマが磁界によりターゲット側で集束されるた
め、基板温度の上昇が抑えられる等の特徴を有し、近来
、各種磁気記録媒体や半導体集積回路素子等の製造用の
薄膜形成装置として広く採用されている。

しかし、上記装置により基板上に反応性スパッタリング
法を用いて薄膜を形成する場合、前記マグネットによる
ターゲット表面の強磁界領域でスパッタがなされ、それ
以外の領域ではスパッタがなされず、しかも逆にその部
分に反応スパッタ物質が堆積され、この堆積物が剥離飛
散して基板上に異物として付着し、これが生成薄膜の欠
陥となるといった問題があり、このような問題を解消す
ることが要望されている。

〔従来の技術〕

第２図は従来のマグネトロンスパッタ装置を示す要部断
面図であり、排気装置２が付設された真空容器１内に、
ターゲット３が支持され、かつヨークによって磁気的に
結合された円環状マグネットと中心円柱状マグネットか
らなるマグネット４が内蔵されたターゲット支持体５と
、これに対向して薄膜を形成すべき基板６を支持した基
板支持体７が回転機構８により回動可能に配置されてい
る。９はシャフタである。

このような装置を用いて基板支持体７上の基板６表面に
薄膜を形成するには、前記真空容器１内をアルゴン（Ａ
ｒ）ガスなどのガス雰囲気にした状態で、基板支持体７
とターゲット３間に高周波電源１０よりマツチング回路
１１を経て高周波電力を供給する共に、シャフタ９を開
ける。

この時、発生したプラズマは、前記マグネット４により
ターゲット３表面に円弧状に磁力線１２が発生される磁
界よって集束され、密度の高いプラズマとなって、スパ
ッタガスイオンが該ターゲット３に衝突する。この際、
その表面よりターゲット物質がスパッタされて、前記基
板６上に大きな成膜堆積速度で薄膜が形成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところでこのようなマグネトロンスパッタ装置において
は、前記マグネット４により第３図に示すようにターゲ
ット３の表面上に発生される円弧状の磁力線１２によっ
てプラズマが集束され、スパッタガスイオンが選択的に
ターゲット３の磁界付与領域（エロージョン領域）２１
に衝突してスパッタされることから、その領域２１が削
られた状態に浸食され、その他の領域は殆どスパッタが
なされない不機能領域２２となっている。

ところが上記の如きスパッタ装置により、基板６上に反
応性スパッタリング法によって薄膜を被着形成する場合
、スパッタされたターゲット物質の大部分は基板６上に
被着されるが、その一部の反応スパッタ粒子はプラズマ
中のガスイオンと衝突し、ターゲット３側へ逆戻りして
その前記不機能領域２２に被着し堆積する現象がある。

上記不機能領域２２に堆積した反応物は付着力が不安定
であるのみならず、高抵抗であるがために次第に帯電し
ていって、更には異常放電等を起こして剥離し、第４図
に示すように粗大粒子３１となって飛散して基板６の生
成１！ｊ！３２に付着され膜面に突起欠陥を形成する。

また上記生成膜３２に付着された粗大粒子３１は、スパ
ッタ粒子に比べて生成膜３２に対する付着力が弱く、当
該スパッタ工程後の諸工程中に容易に離説して、ピンホ
ール欠陥等が生じる欠点があった。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、簡単な構成により、反応性ス
パッタリング法にて成膜時に、発生するターゲツト面の
非スパツタ領域から飛散する反応堆積異物が基板側生成
膜面に付着することを阻止して、膜欠陥のない薄膜形成
を可能とした新規なマグネトロンスパッタ装置を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、第１図に示すように
、マグネット４が内蔵されたターゲット支持体５上のタ
ーゲット３と対向配置された基板支持体７上に、基板６
を絶縁体４１を介して取り付けると共に、該基板６に飛
散異物阻止用のバイアス電圧を印加するためのバイアス
電圧源４２を付設した構成としている。

〔作　用〕

このような装置構成によって反応性スパッタリング法に
より基板６上に薄膜を形成するに際しては、基板支持体
７上に、絶縁体４１を介して取り付けられた基板６にバ
イアス電圧源４２により負極性の飛散異物阻止用バイア
ス電圧を印加した状態で、ターゲット３と基板支持体５
間に所定高電圧を印加してスパッタリングを行うことに
より、該ターゲット３面の非スパツタ領域から飛散した
負極性に帯電せる堆積粗大粒子が、前記負電位に保たれ
た基板６との間に作用する電気的な斥力により排斥され
て、該基板６に付着することが阻止され、膜欠陥のない
良品質のＷｉ膜を被着形成することが可能となる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係るマグネトロンスパッタ装置の一実
施例を示す要部断面図である。

図において、１は排気装置２が付設された真空容器であ
り、該真空容器１内に薄膜を形成すべき基板６を支持し
た基板支持体７が回転機構８により回動可能に配置され
、これに対向してターゲット３が支持され、かつヨーク
により磁気的に結合された円環状マグネットと中心円柱
状マグネットからなるマグネット４が図示のように内蔵
されたターゲット支持体５が配置されている。

更に上記基板６は、基板支持体７上にセラミ７クス等か
らなる絶縁体４１を介して絶縁された状態に取り付けら
れ、負極性の飛散異物阻止用バイアス電圧を印加するバ
イアス電圧源４２と電気的に接続された構成となってい
る。

さて、このような装置を用いて基板支持体７上の基板６
表面に反応性スパッタリング法により薄膜を形成するに
は、前記真空容器１内を１Ｏ−６ｔｏｒｒ程度の真空度
に排気装置２により排気した後、その真空容器ｌ内にア
ルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（０２）’ガスが所定容積比
で混合されたスパッタ用ガスを導入する。

次に膜厚分布を均一化するために基板６を支持した基板
支持体７を回転機構８によって回転し、更に前記基板６
にバイアス電圧源４２により、負極性の飛散異物阻止用
バイアス電圧（ＤＣ数百ボルト）を印加する。

この状態で前記基板支持体７とターゲット３間に、高周
波電源１０よりマツチング回路１１を経て高周波電力を
供給すると共に、シャッタ９を開けた状態で従来と同様
の反応性スパッタリングを行って、前記基板６上に＊＊
＊を被着形成する。

この際、ターゲット３面の不機能領域（非スパツタ領域
）に堆積された膜欠陥の原因となる反応物が部分的に剥
離して、負極性に帯電した粗大粒子となって基板６側へ
飛散するが、この飛散粗大粒子は上記した負電位に保た
れた基板６との間に作用する電気的斥力によりターゲッ
ト３側へ押し戻すように排斥される。

従って、基板６面への飛散粗大粒子の付着が阻止され、
膜欠陥のない良品質の薄膜を被着形成することが可能と
なる。

尚、以上の実施例では高周波型のマグネトロンスパッタ
装置の場合の例について説明したが、本発明はこの例に
限定されることなく、例えば直流型のマグネトロンスパ
ッタ装置、その他各種磁界集束形のマグネトロンスパッ
タ装置等に通用した場合にも、同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明に係るマグネト
ロンスパッタ装置によれば、基板支持体上に基板を絶縁
した状態に取り付けると共に、該基板に負極性の飛散異
物阻止用バイアス電圧を印加するバイアス電圧源を電気
的に接続した簡単な装置構成の改良により、基板上に被
着される生成膜に対するターゲット側からの堆積粗大粒
子の飛散が簡単に阻止され、異物突起やピンホール等の
膜欠陥のない良品質の薄膜を容易に得ることが可能とな
る。

従って、磁気記録媒体の製造、或いは半導体集積回路素
子等の製造に適用して優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るマグネトロンスパッタ装置の一実
施例を示す要部断面図、 第２図は従来のマグネトロンスパッタ装置を説明するた
めの要部断面図、 第３図は従来のマグネトロンスパッタ装置におけるター
ゲットの表面現象を説明する ための斜視図、 第４図は従来のマグネトロンスパッタ装置によって形成
された薄膜の状態を説明する ための要部断面図である。 第１図において １は真空容器、３はターゲット、４はマグネット、５は
ターゲット支持体、６は基板、７は基板支持体、ＩＯは
高周波電源、１１はマツチング回路、１２は磁力線、４
１は絶縁体、４２はバイアス電圧源をそれぞれ示す。 杢笑舊帛絖呵Ｔｓ５ｔ、５１講戎断面閃第１１ 電１ｔゴ」；ミブノワ１％跪１シ声１７：ド＊：璽！１
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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空容器（１）内に、ターゲット（３）を支持し、かつ
   マグネット（４）が内蔵されたターゲット支持体（７）
   と、これに対向して薄膜を形成すべき基板（６）を支持
   した基板支持体（７）が配置され、該真空容器（１）内
   をスパッタ用ガス雰囲気にした状態で該基板（６）上に
   ターゲット（３）物質をスパッタリングにより被着形成
   する装置構成において、上記基板（６）が基板支持体（
   ７）に絶縁体（４１）を介して取り付けられると共に、
   該基板（６）に飛散異物阻止用のバイアス電圧を印加す
   るためのバイアス電圧源（４２）を付設してなることを
   特徴とするマグネトロンスパッタ装置。