JPS624864A - バイアススパツタリング装置 - Google Patents
バイアススパツタリング装置Info
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- JPS624864A JPS624864A JP14293085A JP14293085A JPS624864A JP S624864 A JPS624864 A JP S624864A JP 14293085 A JP14293085 A JP 14293085A JP 14293085 A JP14293085 A JP 14293085A JP S624864 A JPS624864 A JP S624864A
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- Japan
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- cathode
- substrate holder
- substrate
- frequency power
- high frequency
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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】
産業上の利用分野
本発明はスパッタリング蒸着、特にバイアススパッタリ
ング装置に関するものである。
ング装置に関するものである。
従来の技術
近年バイアススパッタリングは、ＶＬＳｌ、薄膜ヘッド
等の微細回路部品の段差部へのコーティング法として注
目されている。
等の微細回路部品の段差部へのコーティング法として注
目されている。
以下に従来のバイアススパッタ装置の一例について説明
する。
する。
第３図は、従来のバイアススパッタ装置の構成を示す概
念図である。
念図である。
真空槽１の中に、ターゲット２を取付けたカソード３と
、基板４を取付けた基板ホルダー５を有し、それぞれ整
合器６，７を介して高周波電源８゜９に連結されている
。まず真空槽を１０ Ｔｏｒｒ程度のＡｒガスで充た
した後、カソードに５ｏ○Ｗ、基板ホルダーに１ｏＯＷ
Ｏ高周波電力を印加する。放電を確認した後、所定の真
空度に調圧し、カソードの整合器を調節して、反射波電
力を５０Ｗ以下にし、次いで、基板ホルダーの整合器を
調節して、反射波電力が出来るだけ小さくなるようにし
た状態で基板にターゲット材料を析出させる。
、基板４を取付けた基板ホルダー５を有し、それぞれ整
合器６，７を介して高周波電源８゜９に連結されている
。まず真空槽を１０ Ｔｏｒｒ程度のＡｒガスで充た
した後、カソードに５ｏ○Ｗ、基板ホルダーに１ｏＯＷ
Ｏ高周波電力を印加する。放電を確認した後、所定の真
空度に調圧し、カソードの整合器を調節して、反射波電
力を５０Ｗ以下にし、次いで、基板ホルダーの整合器を
調節して、反射波電力が出来るだけ小さくなるようにし
た状態で基板にターゲット材料を析出させる。
この時、カソードの反射波電力は入力の１／１゜以下に
調整できるが、基板ホルダーの反射波電力は、３０〜ｓ
ｏＷ以下にならないので、その分を見た上での出来るだ
け小さくなる点を最適整合点とし、それより少しずらし
た安定な所に止めるべきである。
調整できるが、基板ホルダーの反射波電力は、３０〜ｓ
ｏＷ以下にならないので、その分を見た上での出来るだ
け小さくなる点を最適整合点とし、それより少しずらし
た安定な所に止めるべきである。
高周波スパッタリングでは一般に、反射波電力は入力の
１／１０以下に整合させるものとされており、それ以上
では電源への負荷が大きくなると共に、熱としてエネル
ギーが変化し易いとされている。又、実際に消費され、
スパッタリング蒸着に有効な電力は、入力から反射波電
力と考えて作業がなされてきた。
１／１０以下に整合させるものとされており、それ以上
では電源への負荷が大きくなると共に、熱としてエネル
ギーが変化し易いとされている。又、実際に消費され、
スパッタリング蒸着に有効な電力は、入力から反射波電
力と考えて作業がなされてきた。
さて、バイアススパッタリングは、ターゲットに印加さ
れた高周波電力によりたたき出されたターゲット材料が
基板に付着し、かつ基板に印加された高周波電力により
付着したターゲット材料が再度たたき出され、そのいく
らかは基板に再付着するプロセスを通して、通常のカソ
ードにのみ高周波電力を印加したスパッタリングした場
合よりも、ステップカバレージ（基板へのつき回シ）が
良く、基板の凹凸な段差部にも膜厚の均一な皮膜形成が
出来る特徴がある。
れた高周波電力によりたたき出されたターゲット材料が
基板に付着し、かつ基板に印加された高周波電力により
付着したターゲット材料が再度たたき出され、そのいく
らかは基板に再付着するプロセスを通して、通常のカソ
ードにのみ高周波電力を印加したスパッタリングした場
合よりも、ステップカバレージ（基板へのつき回シ）が
良く、基板の凹凸な段差部にも膜厚の均一な皮膜形成が
出来る特徴がある。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、上述したように特
に基板ホルダーに印加した高周波電力の整合に問題があ
る。つまり、基板ホルダーの反射波電力が入力の１／１
０以下に整合できないという現象として表われるもので
、 （１） カソードに印加する入力を変えると、基板ホ
ルダーの反射波電力も変化し、整合点も変わる。
に基板ホルダーに印加した高周波電力の整合に問題があ
る。つまり、基板ホルダーの反射波電力が入力の１／１
０以下に整合できないという現象として表われるもので
、 （１） カソードに印加する入力を変えると、基板ホ
ルダーの反射波電力も変化し、整合点も変わる。
（２）基板ホルダーの反射波電力が入力の１／１０以上
で、高周波電源の負荷が大である。
で、高周波電源の負荷が大である。
（３）基板ホルダーにて消費されている実効電力が不明
確である。
確である。
（４） 自動整合が難しく（一般には反射波電力が入
射波電力の１／１ｏ以下、望ましくは１／！。
射波電力の１／１ｏ以下、望ましくは１／！。
以下になるよう整合器のコイル、コンデンサを調整する
。）、スパッタリング装置としての全自動化が困難であ
る。
。）、スパッタリング装置としての全自動化が困難であ
る。
（５）基板ホルダーの反射波電力が、カソード電力にも
左右され、（一般にカソード電力を大きくすると基板ホ
ルダー反射波電力の最小値が大きくなる）整合もずれる
ことから、バイアススパッタリングの全体としての真の
系状態が把握できず、条件による膜付着速度、膜質９等
々のバラツキが予測の域を越えて大きく、経験的作業と
なる。さらに、異なる装置では条件のペースそのものが
異なり、技術の展開が阻害される。
左右され、（一般にカソード電力を大きくすると基板ホ
ルダー反射波電力の最小値が大きくなる）整合もずれる
ことから、バイアススパッタリングの全体としての真の
系状態が把握できず、条件による膜付着速度、膜質９等
々のバラツキが予測の域を越えて大きく、経験的作業と
なる。さらに、異なる装置では条件のペースそのものが
異なり、技術の展開が阻害される。
という問題がある。
これは、カソード、基板ホルダーに何ら制御されていな
い高周波電力をそれぞれ印加するために、カソードの大
きい電力による放電の影響を、基板ホルダーへの高周波
電力が受けるものと考えられ、バイアススパッタの機能
を最大限引出せておらず又、生産の観点からも問題点を
有していた。
い高周波電力をそれぞれ印加するために、カソードの大
きい電力による放電の影響を、基板ホルダーへの高周波
電力が受けるものと考えられ、バイアススパッタの機能
を最大限引出せておらず又、生産の観点からも問題点を
有していた。
本発明は、上記問題点に鑑み、カソード、基板ホルダー
に印加する高周波電力の実効パワーを把握すると共に、
自動整合により装置全体の自動化を図り、カソードと基
板ホルダーへの高周波電力を個別に制御することにより
、加工条件の最適化を容易にし、膜質の向上をはかると
共に、生産設備として優れたバイアススパッタ装置を提
供するものである。
に印加する高周波電力の実効パワーを把握すると共に、
自動整合により装置全体の自動化を図り、カソードと基
板ホルダーへの高周波電力を個別に制御することにより
、加工条件の最適化を容易にし、膜質の向上をはかると
共に、生産設備として優れたバイアススパッタ装置を提
供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明のバイアススパッタ
装置は、真空槽の中にターゲットを取付けるカソードと
、基板を取付ける基板ホルダーを有し、それぞれ整合器
を介して、高周波の位相を制御してカソードと基板ホル
ダーに高周波電力を供給する高周波電源と連結されたも
のである。
装置は、真空槽の中にターゲットを取付けるカソードと
、基板を取付ける基板ホルダーを有し、それぞれ整合器
を介して、高周波の位相を制御してカソードと基板ホル
ダーに高周波電力を供給する高周波電源と連結されたも
のである。
作 用
本発明は上記した構成によって、カソードに印加された
高周波電力と、基板ホルダーに印加された高周波電力が
、互いに干渉し合うことなく別々に制御され、具体的に
は、カソードの高周波電力の大小にかかわらず基板ホル
ダーの反射波電力が印加した入射波電力の１／１ｏ以下
に整合できることとなる。この詳細なメカニズムは未解
明であるが、位相がずれていながら、周波数は同一であ
るために、カソードの高周波と、基板ホルダーの高周波
が全く重なったり、影響し合ったりしないためと考えて
いる。
高周波電力と、基板ホルダーに印加された高周波電力が
、互いに干渉し合うことなく別々に制御され、具体的に
は、カソードの高周波電力の大小にかかわらず基板ホル
ダーの反射波電力が印加した入射波電力の１／１ｏ以下
に整合できることとなる。この詳細なメカニズムは未解
明であるが、位相がずれていながら、周波数は同一であ
るために、カソードの高周波と、基板ホルダーの高周波
が全く重なったり、影響し合ったりしないためと考えて
いる。
実施例
以下本発明の一実施例のバイアススバヮタリング装置に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
真空槽１１の中に、ターゲット１２を取付けたカソード
１３と、基板１４を取付けた基板ホルダー１５を有し、
それぞれ整合器１６．１’７を介して、高周波の位相を
制御してカソードと基板ホルダーに高周波電力を供給す
る高周波電源１８と連結する。高周波電源は、第３図に
示すように、単一の発振子２１から位相制御器２２を介
して増幅回路２３．２４を通シ、カソードと基板ホルダ
ーに供給される。従って、カソードと基板ホルダーに供
給される高周波入射電力は、同一周波数で位相のみがず
れて制御されたもので、電力パワーも個別に制御可能な
ものである。
１３と、基板１４を取付けた基板ホルダー１５を有し、
それぞれ整合器１６．１’７を介して、高周波の位相を
制御してカソードと基板ホルダーに高周波電力を供給す
る高周波電源１８と連結する。高周波電源は、第３図に
示すように、単一の発振子２１から位相制御器２２を介
して増幅回路２３．２４を通シ、カソードと基板ホルダ
ーに供給される。従って、カソードと基板ホルダーに供
給される高周波入射電力は、同一周波数で位相のみがず
れて制御されたもので、電力パワーも個別に制御可能な
ものである。
スパッタリング方法は従来例とほぼ同様に、真空槽を１
０”” Ｔｏｒｒ程度のＡｒガスで充たした後、カソー
ドに５００Ｗの高周波電力を印加し、放電を確認した後
所定の真空度例えば３Ｘ１０Ｔｏｒｒに調圧し、カソー
ドの整合器を調節して、反射波電力を５０Ｗ以下にする
。次に、基板ホルダーに位相を１８ｏｏずらしたｅｏＷ
の高周波電力を印加し、整合器を調節して反射波電力を
６Ｗ以下にした状態で基板にターゲット材料を析出させ
る。
０”” Ｔｏｒｒ程度のＡｒガスで充たした後、カソー
ドに５００Ｗの高周波電力を印加し、放電を確認した後
所定の真空度例えば３Ｘ１０Ｔｏｒｒに調圧し、カソー
ドの整合器を調節して、反射波電力を５０Ｗ以下にする
。次に、基板ホルダーに位相を１８ｏｏずらしたｅｏＷ
の高周波電力を印加し、整合器を調節して反射波電力を
６Ｗ以下にした状態で基板にターゲット材料を析出させ
る。
この場合、基板への高周波電力の印加は、カソードへの
高周波電力と同時でも問題はないが、整合が、カソード
、基板ホルダー別々に取れる事を真に理解するために、
上記実施例として示した。
高周波電力と同時でも問題はないが、整合が、カソード
、基板ホルダー別々に取れる事を真に理解するために、
上記実施例として示した。
又、このカソードと基板ホルダーへの高周波電力の位相
は、１８ｏ０ずらしたが、実験の結果、４６°から３１
５°の範囲であれば、基板ホルダーの反射波電力は入射
波電力の１／１０以下になる事が判った。但し、いわゆ
るジャストマツチ（反射波電力０）にするには、１３６
°から２２５゜の範囲でなければ々らない。
は、１８ｏ０ずらしたが、実験の結果、４６°から３１
５°の範囲であれば、基板ホルダーの反射波電力は入射
波電力の１／１０以下になる事が判った。但し、いわゆ
るジャストマツチ（反射波電力０）にするには、１３６
°から２２５゜の範囲でなければ々らない。
一方、反射波電力が入射波電力の１／１０以下になる条
件で、逆り型の整合回路を用いた場合、カソード、基板
ホルダー両方共に自動整合が可能であった。
件で、逆り型の整合回路を用いた場合、カソード、基板
ホルダー両方共に自動整合が可能であった。
以上のように本実施例によれば、真空槽の中にターゲッ
トを取付けるカソードと、基板を取付ける基板ホルダー
を有し、それぞれ整合器を介して、高周波の位相を制御
してカソードと基板ホルダーに高周波電力を供給する高
周波電源と連結させることにより、カンード、基板ホル
ダー両方共、反射波電力が入射波電力の１／１０以下に
整合され装置の自動化が可能となった。又、カソードと
基板ホルダーの条件が個別に独立して調整及び評価。
トを取付けるカソードと、基板を取付ける基板ホルダー
を有し、それぞれ整合器を介して、高周波の位相を制御
してカソードと基板ホルダーに高周波電力を供給する高
周波電源と連結させることにより、カンード、基板ホル
ダー両方共、反射波電力が入射波電力の１／１０以下に
整合され装置の自動化が可能となった。又、カソードと
基板ホルダーの条件が個別に独立して調整及び評価。
確認できるようになシ、バイアススパッタの系全体を明
確に把握できるようになった。
確に把握できるようになった。
なお、実施例において、カソード、基板ホルダーに位相
を制御した高周波電力を供給する高周波電源は、単一の
発振子から位相制御器を介して増幅回路を通り、カソー
ド、基板ホルダーと連結するとしたが、これは、位相制
御を容易にするための一実施例を示したもので、２台の
電源から個別に位相をずらせて高周波電力が供給できれ
ば、同様の効果が得られる。
を制御した高周波電力を供給する高周波電源は、単一の
発振子から位相制御器を介して増幅回路を通り、カソー
ド、基板ホルダーと連結するとしたが、これは、位相制
御を容易にするための一実施例を示したもので、２台の
電源から個別に位相をずらせて高周波電力が供給できれ
ば、同様の効果が得られる。
又、第２図ではカソードと基板ホルダーは対向して示し
たが、対向する必要はなく、その位置関係は自由であり
、カソードも平板である必要はなく、シリンダ状であっ
てもよいことは言うまでもない。
たが、対向する必要はなく、その位置関係は自由であり
、カソードも平板である必要はなく、シリンダ状であっ
てもよいことは言うまでもない。
発明の効果
以上のように本発明は、真空槽の中にターゲットを取付
けるカソードと基板を取付ける基板ホルダーを有し、そ
れぞれ整合器を介して、高周波の位相を制御してカソー
ドと基板ホルダーに高周波電力を供給する高周波電源と
連結させることにより、 （１） カソードと基板ホルダーに印加する高周波電
力の大きさに左右されず、カソード、基板ホルダーそれ
ぞれが自由な条件に設定できる。
けるカソードと基板を取付ける基板ホルダーを有し、そ
れぞれ整合器を介して、高周波の位相を制御してカソー
ドと基板ホルダーに高周波電力を供給する高周波電源と
連結させることにより、 （１） カソードと基板ホルダーに印加する高周波電
力の大きさに左右されず、カソード、基板ホルダーそれ
ぞれが自由な条件に設定できる。
（２） カソードと基板ホルダー両方が、反射波電力
を入射波電力の１／１０以下に整合するととができ、高
周波電源が安定して長期間使用できる。
を入射波電力の１／１０以下に整合するととができ、高
周波電源が安定して長期間使用できる。
（３） カソードと基板ホルダー両方が、自動整合可
能となり、装置全体の自動化が図れ、無人運転・夜間連
続運転・作業者バラツキの更正等、生産性向上に寄与す
る。
能となり、装置全体の自動化が図れ、無人運転・夜間連
続運転・作業者バラツキの更正等、生産性向上に寄与す
る。
（４） カソード、基板ホルダーに実際に入力され、
実効している高周波電力が把握され、かつ再現されるた
め、系の状態の把握が明確に独立して行えるため、最適
加工条件が容易に判明すると共に、他装置への技術移行
が容易である。
実効している高周波電力が把握され、かつ再現されるた
め、系の状態の把握が明確に独立して行えるため、最適
加工条件が容易に判明すると共に、他装置への技術移行
が容易である。
（５）位相ずれを６００から３ｏｏｏ の範囲にした場
合、従来のバイアススパッタ装置と比較し、コーナクラ
ックの発生が約６チと減少すると共に、付着強度が約２
０％向上し、膜質の良化が顕著である。
合、従来のバイアススパッタ装置と比較し、コーナクラ
ックの発生が約６チと減少すると共に、付着強度が約２
０％向上し、膜質の良化が顕著である。
という効果がある。
第１図は本発明のバイアススパッタ装置の構成概念図、
第２図は本発明の実施例における高周波電源の回路構成
図、第３図は従来のバイアススパッタ装置の構成概念図
である。 １１・・・・・・真空槽、１２・・・・・・ターゲット
、１３・・・・・・カソード、１４・・・・・・基板、
１６・・・・・・基板ホルダー、１６．１７・・・・・
・整合器、１８・・・・・・高周波電源、２１・・・・
・・高周波発振子、２２・・・・・・位相制御器、２３
゜２４・・・・・・増幅回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 男２図
第２図は本発明の実施例における高周波電源の回路構成
図、第３図は従来のバイアススパッタ装置の構成概念図
である。 １１・・・・・・真空槽、１２・・・・・・ターゲット
、１３・・・・・・カソード、１４・・・・・・基板、
１６・・・・・・基板ホルダー、１６．１７・・・・・
・整合器、１８・・・・・・高周波電源、２１・・・・
・・高周波発振子、２２・・・・・・位相制御器、２３
゜２４・・・・・・増幅回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 男２図
Claims (3)
- （１）真空槽の中に、ターゲットを取付けるカソードと
、基板を取付ける基板ホルダーを有し、それぞれ整合器
を介して、高周波の位相を制御してカソードと基板ホル
ダーに高周波電力を供給する高周波電源と連結している
ことを特徴とするバイアススパッタリング装置。 - （２）高周波電源が、単一発振子から位相制御器を介し
て増幅回路を通じ、カソード及び基板ホルダーと連結し
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバ
イアススパッタリング装置。 - （３）カソードを基板ホルダーの高周波の位相ずれが、
６０°から３００°の範囲であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のバイアススパッタリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14293085A JPS624864A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | バイアススパツタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14293085A JPS624864A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | バイアススパツタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS624864A true JPS624864A (ja) | 1987-01-10 |
Family
ID=15326945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14293085A Pending JPS624864A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | バイアススパツタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS624864A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6411971A (en) * | 1987-07-03 | 1989-01-17 | Seiko Epson Corp | High frequency bias sputtering device |
| US5116482A (en) * | 1989-09-22 | 1992-05-26 | Hitachi, Ltd. | Film forming system using high frequency power and power supply unit for the same |
| JP2010242212A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-10-28 | Fujifilm Corp | 位相シフトによる物理的気相成長方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5523908A (en) * | 1978-08-07 | 1980-02-20 | Kameda Seika Kk | Preparation of rolled japanese cracker |
| JPS5621836A (en) * | 1979-07-31 | 1981-02-28 | Makoto Ishikawa | Manufacture of polyvinyl chloride made hollow ball |
| JPS6063367A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-11 | Tokuda Seisakusho Ltd | スパツタリング装置 |
| JPS6244576A (ja) * | 1984-09-14 | 1987-02-26 | Anelva Corp | 多電極放電反応処理装置 |
-
1985
- 1985-06-28 JP JP14293085A patent/JPS624864A/ja active Pending
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| US8557088B2 (en) | 2009-02-19 | 2013-10-15 | Fujifilm Corporation | Physical vapor deposition with phase shift |
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