JPS63199866A - スパツタリング装置 - Google Patents
スパツタリング装置Info
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- JPS63199866A JPS63199866A JP3211587A JP3211587A JPS63199866A JP S63199866 A JPS63199866 A JP S63199866A JP 3211587 A JP3211587 A JP 3211587A JP 3211587 A JP3211587 A JP 3211587A JP S63199866 A JPS63199866 A JP S63199866A
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Landscapes
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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】
〔概要〕
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
造に用いられるスパッタリング装置において、ターゲッ
ト電極の周縁部と、その周囲を被包したアースシールド
間に絶縁耐圧の高い絶縁材料を介在させると共に、その
間をスパッタリング時に少なくとも１０−’Ｔｏｒ’ｒ
以下の真空度とすることにより、該スパッタリング中に
ターゲットを支持したターゲット電極とアースシールド
との間での異常放電の発生を防止して、安定したスパッ
タリングが得られるようにしたものである。
造に用いられるスパッタリング装置において、ターゲッ
ト電極の周縁部と、その周囲を被包したアースシールド
間に絶縁耐圧の高い絶縁材料を介在させると共に、その
間をスパッタリング時に少なくとも１０−’Ｔｏｒ’ｒ
以下の真空度とすることにより、該スパッタリング中に
ターゲットを支持したターゲット電極とアースシールド
との間での異常放電の発生を防止して、安定したスパッ
タリングが得られるようにしたものである。
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
造に用いられるスパッタリング装置の改良に係り、特に
ターゲットを支持したターゲット電極とそのスパッタ領
域を特定するアースシールドとの構成に関するものであ
る。
造に用いられるスパッタリング装置の改良に係り、特に
ターゲットを支持したターゲット電極とそのスパッタ領
域を特定するアースシールドとの構成に関するものであ
る。
スパッタリング装置は真空蒸着装置では成膜が不可能な
酸化物、窒化物、炭化物、或いは硫化物等の非常に広範
囲の薄膜を成膜することができることから、各種磁気記
録媒体や半導体集積回路素子等の製造分野において広く
用いられている。
酸化物、窒化物、炭化物、或いは硫化物等の非常に広範
囲の薄膜を成膜することができることから、各種磁気記
録媒体や半導体集積回路素子等の製造分野において広く
用いられている。
スパッタリング装置によって基板上に薄膜を被着させる
場合、スパッタ雰囲気のガス圧の変化に対応して被着さ
れた薄膜の物性が大きく変化する。
場合、スパッタ雰囲気のガス圧の変化に対応して被着さ
れた薄膜の物性が大きく変化する。
特ニＡ ｌ ２０３ 等の絶縁膜を高いガス圧のスパッ
タ雰囲気中でのスパッタリングにより形成すると、該絶
縁膜の内部応力が非常に小さい圧縮応力値となるため、
そのような薄膜を高いガス圧のスパッタ雰囲気中で安定
したスパッタリングにより形成し得る装置構成が必要と
されている。
タ雰囲気中でのスパッタリングにより形成すると、該絶
縁膜の内部応力が非常に小さい圧縮応力値となるため、
そのような薄膜を高いガス圧のスパッタ雰囲気中で安定
したスパッタリングにより形成し得る装置構成が必要と
されている。
第２図は従来のスパッタリング装置、例えばマグネトロ
ンスパッタリング装置を示す要部構成断面図であり、排
気装置に連結された排気管２を備えたベルジャー１には
ターゲット３がターゲット電極５により支持され、かつ
該ターゲット電極５には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とからな
る二重構造の永久磁石等からなるマグネット４が内蔵さ
れている。
ンスパッタリング装置を示す要部構成断面図であり、排
気装置に連結された排気管２を備えたベルジャー１には
ターゲット３がターゲット電極５により支持され、かつ
該ターゲット電極５には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とからな
る二重構造の永久磁石等からなるマグネット４が内蔵さ
れている。
また前記ターゲット電極３の周囲には、該ターゲット３
の表面部のみにスパッタガスイオンを入射せしめるアー
スシールド６が図示のように配設されている。
の表面部のみにスパッタガスイオンを入射せしめるアー
スシールド６が図示のように配設されている。
一方、前記ベルジャー１に対して気密に封着された蓋体
７側には、前記ターゲット電極３に対向して薄膜形成用
基板９が基板ホルダー８により保持され、該ホルダー８
は回転機構１０に回動可能に連結されている。
７側には、前記ターゲット電極３に対向して薄膜形成用
基板９が基板ホルダー８により保持され、該ホルダー８
は回転機構１０に回動可能に連結されている。
このような装置を用いて前記基板ホルダー８に保持され
た基板９表面に薄膜を形成するには、排気装置２により
一旦真空にされた気密ベルジャー１内をアルゴン（Ａｒ
）ガスなどのスパッタガス雰囲気にした後、ターゲット
電極５と基板ホルダー８間に電源１１より高電圧を印加
することにより、ターゲット３と基板９間に放電を発生
させ、アルゴン（Ａｒ” ） イオンとエレクトロンｅ
−の混合したプラズマ状態にする。この際、Ａｒ”イオ
ンは前記ターゲット３に高速度で衝突してターゲット原
子を叩き出し、基板ホルダー８に保持された基板９上に
付着される。
た基板９表面に薄膜を形成するには、排気装置２により
一旦真空にされた気密ベルジャー１内をアルゴン（Ａｒ
）ガスなどのスパッタガス雰囲気にした後、ターゲット
電極５と基板ホルダー８間に電源１１より高電圧を印加
することにより、ターゲット３と基板９間に放電を発生
させ、アルゴン（Ａｒ” ） イオンとエレクトロンｅ
−の混合したプラズマ状態にする。この際、Ａｒ”イオ
ンは前記ターゲット３に高速度で衝突してターゲット原
子を叩き出し、基板ホルダー８に保持された基板９上に
付着される。
またエレクトロンｅ−は前記マグネット４によりターゲ
ット３表面に生じた水平磁場によりサイクロイド運動を
行って＾ｒガスをより多く電離し、多くのＡｒ”イオン
を形成する。そしてこれらのガスイオンが前記ターゲッ
ト３に衝突することにより、その表面よりターゲット物
質が多量にスパッタされ、対向する基板９上に大きな成
膜堆積速度で被着して薄膜を形成している。
ット３表面に生じた水平磁場によりサイクロイド運動を
行って＾ｒガスをより多く電離し、多くのＡｒ”イオン
を形成する。そしてこれらのガスイオンが前記ターゲッ
ト３に衝突することにより、その表面よりターゲット物
質が多量にスパッタされ、対向する基板９上に大きな成
膜堆積速度で被着して薄膜を形成している。
ところでこのような構成のスパッタリング装置により、
例えば内部応力が非常に小さい圧縮応力値となるＡ ｌ
ｚｏｘ等の絶縁膜を得るために、スパッタ雰囲気のガ
ス圧を高めてスパッタリングを行うと、前記ターゲット
３を含むターゲット電極５とアースシールド６との狭い
空間で異常放電が発生し易くなる。特にマグネトロンス
パッタリング装置によるスパッタリング中のスパッタ雰
囲気中でのＡｒ”イオンの密度が高くなると、その異常
放電が生じる傾向が極めて顕著となり、本来の該ターゲ
ット３と基板９間での放電が不安定となるといった問題
があった。
例えば内部応力が非常に小さい圧縮応力値となるＡ ｌ
ｚｏｘ等の絶縁膜を得るために、スパッタ雰囲気のガ
ス圧を高めてスパッタリングを行うと、前記ターゲット
３を含むターゲット電極５とアースシールド６との狭い
空間で異常放電が発生し易くなる。特にマグネトロンス
パッタリング装置によるスパッタリング中のスパッタ雰
囲気中でのＡｒ”イオンの密度が高くなると、その異常
放電が生じる傾向が極めて顕著となり、本来の該ターゲ
ット３と基板９間での放電が不安定となるといった問題
があった。
一般にターゲット３を含むターゲット電極５とアースシ
ールド６間で放電が発生しない理由は、パッシェンの法
則、即ち、放電電圧Ｖ、は「放電ガス圧ｐと平行電極間
距離ｄが、ｐ−ｄ ＝ｃｏｎｓｔの値で最小値Ｖ３ｍを
とる」によるためであり、ターゲット３と基板９間では
安定に放電するが、対向間隙の狭いターゲット電極３と
アースシールド６間では放電が生じ難いのが通例である
。
ールド６間で放電が発生しない理由は、パッシェンの法
則、即ち、放電電圧Ｖ、は「放電ガス圧ｐと平行電極間
距離ｄが、ｐ−ｄ ＝ｃｏｎｓｔの値で最小値Ｖ３ｍを
とる」によるためであり、ターゲット３と基板９間では
安定に放電するが、対向間隙の狭いターゲット電極３と
アースシールド６間では放電が生じ難いのが通例である
。
しかし、放電ガス圧ｐが高くなると前記パッシェンの法
則により平行電極間距離ｄが小さくても、その間で放電
は発生し易くなる。
則により平行電極間距離ｄが小さくても、その間で放電
は発生し易くなる。
本発明は上記従来の実情に鑑み、スパッタリング時のタ
ーゲットを支持したターゲット電極とアースシールド間
の間隙内のみを減圧状態にする構成にして、スパッタ雰
囲気のガス圧を斉めてスパッタリングを行っても、該タ
ーゲット電極とアースシールド間での異常放電を防止し
得る新規なスパッタリング装置を提供することを目的と
するものである。
ーゲットを支持したターゲット電極とアースシールド間
の間隙内のみを減圧状態にする構成にして、スパッタ雰
囲気のガス圧を斉めてスパッタリングを行っても、該タ
ーゲット電極とアースシールド間での異常放電を防止し
得る新規なスパッタリング装置を提供することを目的と
するものである。
本発明は上記目的を達成するため、スパッタリング装置
における薄膜形成用基板に対向するターゲットの周縁部
と、その周囲を被包したアースシールド間に絶縁耐圧の
高い絶縁材料を介在させると共に、該ターゲットを含む
ターゲット電極とアースシールドとの間を、スパッタリ
ング時に少なくとも１０− ４Ｔｏｒｒ以下の真空度に
排気維持する構成からなっている。
における薄膜形成用基板に対向するターゲットの周縁部
と、その周囲を被包したアースシールド間に絶縁耐圧の
高い絶縁材料を介在させると共に、該ターゲットを含む
ターゲット電極とアースシールドとの間を、スパッタリ
ング時に少なくとも１０− ４Ｔｏｒｒ以下の真空度に
排気維持する構成からなっている。
本発明のスパッタリング装置では、ターゲットの周縁部
と、その周囲のアースシールド間に絶縁耐圧の高い絶縁
材料を介在し、しかも、該ターゲットを含むターゲット
電極とアースシールドとの間はスパッタリング中に少な
くとも１０−４Ｔｏｒｒ以下の真空度とすることにより
、ベルジャー内のスパッタ雰囲気のガス圧を高めてスパ
ッタリングを行っても、該ターゲット電極とアースシー
ルド間での異常放電の発生が防止される。
と、その周囲のアースシールド間に絶縁耐圧の高い絶縁
材料を介在し、しかも、該ターゲットを含むターゲット
電極とアースシールドとの間はスパッタリング中に少な
くとも１０−４Ｔｏｒｒ以下の真空度とすることにより
、ベルジャー内のスパッタ雰囲気のガス圧を高めてスパ
ッタリングを行っても、該ターゲット電極とアースシー
ルド間での異常放電の発生が防止される。
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。
る。
第１図は本発明に係るスパッタリング装置の一実施例を
示す要部拡大断面図である。
示す要部拡大断面図である。
図において、１はベルジャー、３はターゲットであり、
前記従来例と同様に二重構造のマグネット４が内蔵され
たターゲット電極５によって支持されている。
前記従来例と同様に二重構造のマグネット４が内蔵され
たターゲット電極５によって支持されている。
２１は該ターゲット３及びターゲット電極５の周囲に被
包配置したアースシールドであり、該アースシールド２
１と対応する前記ターゲット３の周縁部との間に、この
間を閉塞する形に絶縁耐圧の高い絶縁材料、例えばアル
ミナセラミックリング２２、或いはＡｌ２Ｏ２等の絶縁
膜等を介在させた構成とする。
包配置したアースシールドであり、該アースシールド２
１と対応する前記ターゲット３の周縁部との間に、この
間を閉塞する形に絶縁耐圧の高い絶縁材料、例えばアル
ミナセラミックリング２２、或いはＡｌ２Ｏ２等の絶縁
膜等を介在させた構成とする。
またこのターゲット３を支持したターゲット電極５とア
ースシールド２１間は前記ベルジャー１外で絶縁的に気
密シールされ、該アースシールド２１には、前記両者間
内を排気する排気管２３が図示のように配設され、該排
気管２３は図示しない排気装置に連結されている。
ースシールド２１間は前記ベルジャー１外で絶縁的に気
密シールされ、該アースシールド２１には、前記両者間
内を排気する排気管２３が図示のように配設され、該排
気管２３は図示しない排気装置に連結されている。
従って、このような構成のスパッタリング装置によって
、例えばベルジャー１内のスパッタ雰囲気のガス圧を高
めてＡ １１２０３等の絶縁膜をスパッタリング法によ
り形成するに際しては、前記ターゲット３を含むターゲ
ット電極５と周囲のアースシールド２１との間隙間を排
気管２３を介して図示しない排気装置により、少なくと
も１０−４Ｔｏｒｒ以下の真空度に排気した状態でスパ
ッタリングを行って、Ｑ Ｅ ｚＬ等の絶縁膜を形成す
るようにすれば、ターゲット３及びターゲット電極５と
周囲のアースシールド２１との狭い間隙での異常放電の
発生を確実に防止することが可能となる。
、例えばベルジャー１内のスパッタ雰囲気のガス圧を高
めてＡ １１２０３等の絶縁膜をスパッタリング法によ
り形成するに際しては、前記ターゲット３を含むターゲ
ット電極５と周囲のアースシールド２１との間隙間を排
気管２３を介して図示しない排気装置により、少なくと
も１０−４Ｔｏｒｒ以下の真空度に排気した状態でスパ
ッタリングを行って、Ｑ Ｅ ｚＬ等の絶縁膜を形成す
るようにすれば、ターゲット３及びターゲット電極５と
周囲のアースシールド２１との狭い間隙での異常放電の
発生を確実に防止することが可能となる。
尚、このアルミナセラミックリング２２の介在によるア
ースシールド２１とターゲット３との間の気密性は、こ
の両者間の間隙内がベルジャーｌ内のスパッタ雰囲気の
ガス圧よりも約２桁程度真空度が低ければ良く、ターゲ
ット３の取替えの必要性もあることから、厳密な密閉構
造でなくてよい。
ースシールド２１とターゲット３との間の気密性は、こ
の両者間の間隙内がベルジャーｌ内のスパッタ雰囲気の
ガス圧よりも約２桁程度真空度が低ければ良く、ターゲ
ット３の取替えの必要性もあることから、厳密な密閉構
造でなくてよい。
また以上の実施例ではマグネトロンスパッタリング装置
を対象とした場合の例について説明したが、本発明はこ
の例に限定されるものではなく、ターゲット電極の周囲
にアースシールドを設けた各種スパッタリング装置にも
適用可能であり、同様の効果が得られる。
を対象とした場合の例について説明したが、本発明はこ
の例に限定されるものではなく、ターゲット電極の周囲
にアースシールドを設けた各種スパッタリング装置にも
適用可能であり、同様の効果が得られる。
以上の説明から明らかなように、本発明に係るスパッタ
リング装置によれば、ベルジャー内のスパッタ雰囲気の
ガス圧を高めてスパッタリングを行っても、該ターゲッ
ト電極とアースシールド間での異常放電の発生が確実に
防止することが可能となり、安定で、かつ高効率なスパ
ッタリングを行うことができる等、優れた利点を有し、
実用上顕著なる効果を奏する。
リング装置によれば、ベルジャー内のスパッタ雰囲気の
ガス圧を高めてスパッタリングを行っても、該ターゲッ
ト電極とアースシールド間での異常放電の発生が確実に
防止することが可能となり、安定で、かつ高効率なスパ
ッタリングを行うことができる等、優れた利点を有し、
実用上顕著なる効果を奏する。
第１図は本発明に係るスパッタリング装置の一実施例を
マグネトロンスパッタリング 装置に適用した場合の例で示す要部拡 大断面図、 第２図は従来のスパッタリング装置をマグネトロンスパ
ッタリング装置により説明す るための要部構成断面図である。 第１図において、 １はベルジャー、３はターゲット、４はマグネット、５
はターゲット電極、２１はアースシールド、２２はアル
ミナセラミックリング、２３は排気管をそれぞれ示す。
マグネトロンスパッタリング 装置に適用した場合の例で示す要部拡 大断面図、 第２図は従来のスパッタリング装置をマグネトロンスパ
ッタリング装置により説明す るための要部構成断面図である。 第１図において、 １はベルジャー、３はターゲット、４はマグネット、５
はターゲット電極、２１はアースシールド、２２はアル
ミナセラミックリング、２３は排気管をそれぞれ示す。
Claims (2)
- （１）周囲をアースシールド（２１）で被包したターゲ
ット（３）と薄膜形成用基板（６）を対向配置し、これ
らを収容したベルジャー（１）内をスパッタ用ガス雰囲
気にした状態で、該基板（６）上にターゲット物質をス
パッタリング法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）を含むターゲット電極（５）とそ
の周囲のアースシールド（２１）間の空間を、スパッタ
リング時に少なくとも１０＾−＾４Ｔｏｒｒ以下の真空
度とすることを特徴とするスパッタリング装置。 - （２）上記ターゲット（３）の周縁部と対向するアース
シールド（２１）間に、絶縁耐圧の高い絶縁材料（２を
介在させると共に、そのターゲット（３）を含むターゲ
ット電極（５）とアースシールド（２１）間を真空に排
気する排気管（２３）を設けてなることを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項に記載したスパッタリング装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3211587A JPS63199866A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | スパツタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3211587A JPS63199866A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | スパツタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63199866A true JPS63199866A (ja) | 1988-08-18 |
Family
ID=12349902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3211587A Pending JPS63199866A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | スパツタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63199866A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999017336A1 (en) * | 1997-09-29 | 1999-04-08 | Applied Materials, Inc. | Insulating ceramic coated metallic part in a plasma sputter reactor |
| JP2013543057A (ja) * | 2010-10-22 | 2013-11-28 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 大きなターゲットによる高圧スパッタリングのためのスパッタ源およびスパッタリング方法 |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP3211587A patent/JPS63199866A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999017336A1 (en) * | 1997-09-29 | 1999-04-08 | Applied Materials, Inc. | Insulating ceramic coated metallic part in a plasma sputter reactor |
| JP2013543057A (ja) * | 2010-10-22 | 2013-11-28 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 大きなターゲットによる高圧スパッタリングのためのスパッタ源およびスパッタリング方法 |
| US9481928B2 (en) | 2010-10-22 | 2016-11-01 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Sputtering sources for high-pressure sputtering with large targets and sputtering method |
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