JPS61243173A - 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、上記ターゲットと基板間に、バイアス電圧
を印加した飛散異物捕捉用グリッドを配設した構成とし
、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、前記捕捉用グリッドでの電気的な引
力、或いは斥力により捕捉、または排斥し、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ｆｆ膜を
形成する際に、ターゲット表面の非スバ７タ部分に堆積
した反応物が基板上に飛散付着して膜欠陥が生じること
を防止したターゲット支持体の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具備した平板状のター
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た
スパッタガスイオンによりターゲットをスパッタさせ、
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、従来から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、基板温度の上昇が少ない等の特徴を有し、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
ターゲット表面の磁界付与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、これが性成薄膜の
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ｌ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はシャッタである。

このような装置を用いて基板支持体７上に支持された基
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（Ａｒ）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
ッタ９をターゲット３上より開ける。

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、
その表面よりスバフタ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を形成している。

〔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（エロージッン領域）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７）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。

そしてこの場合、上記反応堆積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、剥離して第４図に示
すように粗大粒子３１となって飛散し、基板６の生成膜
３２に付着して膜面に突起欠陥を形成する。

また上記粗大粒子３１はスパッタ粒子に比べて生成膜３
２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＊ａして、ピンホール欠陥等が生じる等の欠
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、簡単な構成により成膜時に、
ターゲツト面の非スパツタ領域から飛散した堆積異物が
基板側生成膜面に付着することを防止して、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
、基板支持体７に支持した基板６と対向配置されたター
ゲット３との間に、所定バイアス電圧を印加した飛散異
物捕捉用のグリッド４１を配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、前記捕捉用
グリッド４１にバイアス電圧電源４２により所定極性の
バイアス電圧を印加した状態で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、前記捕捉用グリ
ッド４１での電気的な引力、或いは斥力により捕捉、又
は排斥されて、膜欠陥のない良品質の薄膜を形成するこ
とが可能となる。

Ｃ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、前記基板支持体７に支持した基板６と、対向配置
されたターゲット３との間には、バイアス電圧電源４２
により正極性、又は負極性の例えば数百ボルトのバイア
ス電圧を印加した飛散異物捕捉用のグリッド４１が、集
束されるプラズマ領域よ、す、できるだけ離した位置に
配設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、前記基板６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
た状態にして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上に飛散異物捕捉用のグリッド４１を介
して薄膜を形成する。

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方向
へ飛散するが、この飛散粗大粒子は上記した正電位、又
は負電位に保たれた飛散異物捕捉用グリッド４１との間
で作用する電気的引力、或いは電気的斥力により捕捉、
又はターゲット３側へ押し戻すように排斥されることか
ら、基板６側への飛散が阻止され、前記飛散粗大粒子に
よる膜欠陥のない良品質の薄膜を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
ッタ装置に適用した場合にも、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、基板とターゲットとの間に
、正極性、又は負極性の所定バイァス電圧を印加した飛
散異物捕捉用のグリッドを配設した構成とすることによ
り、基板上の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、１０は
高周波電源、１１はマツチング回路、１２は磁力線、４
１は飛散異物捕捉用グリッド、４２はバイアス電圧電源
をそれぞれ示す。 ４￥掟ｙｌｓ！ｔｗＪ？Ｓ１［ＪＬ）＞［ｏ［第１１！
１ 史剌副１は明ＴＳ宴り構成°所め口 部２図 ６〔朱／Ｉ７−’７’ンＪ−１ｅ官炬巨月１う口筒３図 従朱９士Ａ゛膜１＝説呼ト１劃−面目 第４図

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、上記ターゲット（３）と基板（
   ６）との間にバイアス電圧を印加した飛散異物捕捉用グ
   リッド（４１）を配設して成ることを特徴とするマグネ
   トロンスパッタ装置。