JP2928105B2 - Sputtering equipment - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はスパッタリング装置に係
り、特に、プラズマ中の負の荷電粒子を真空容器等の構
造物の方向へ導くことのできるスパッタリング装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly to a sputtering apparatus capable of guiding negatively charged particles in plasma toward a structure such as a vacuum vessel.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のスパッタリング装置、例えばプレ
ーナマグネトロンスパッタリング装置においては、電界
と磁場とが直交する空間中でマグネトロン放電を行な
い、このマグネトロン放電を利用してアルゴン等の不活
性ガスをイオン化する。このようにして生成されたイオ
ンを電界で加速して陰極であるターゲットに衝突させ、
ターゲットを構成する粒子をスパッタする。スパッタさ
れた粒子は、ターゲットに対向して配置された基板の表
面に付着し、基板の表面上に徐々に粒子が堆積する。こ
のようにして堆積された粒子は基板の表面に薄膜を形成
する。2. Description of the Related Art In a conventional sputtering apparatus, for example, a planar magnetron sputtering apparatus, a magnetron discharge is performed in a space where an electric field and a magnetic field are orthogonal to each other, and an inert gas such as argon is ionized by using the magnetron discharge. The ions generated in this way are accelerated by an electric field and collide with the target which is a cathode,
The particles constituting the target are sputtered. The sputtered particles adhere to the surface of the substrate placed facing the target, and the particles are gradually deposited on the surface of the substrate. The particles thus deposited form a thin film on the surface of the substrate.
【０００３】なお、アルゴン等の不活性ガスに酸素や窒
素等の活性ガスを添加し、ターゲット構成元素と活性ガ
ス構成元素との混合物・化合物膜を基板上に形成するこ
ともできる。Incidentally, a mixture / compound film of a target constituent element and an active gas constituent element can be formed on a substrate by adding an active gas such as oxygen or nitrogen to an inert gas such as argon.
【０００４】この従来のスパッタリング装置は、図３に
示されているように、真空容器１の内部にバルブ２を介
してアルゴンガスが導入される。なお、真空容器１の内
部は常時排気されている。また、真空容器１の下部には
陰極であるベース３が設けられており、このベース３は
直流電源４のマイナス側に電気的に接続されている。ベ
ース３の上には絶縁物５を介して陽極であるアノード６
が設けられている。このアノード６は、直流電源４のプ
ラス側（アース側）に電気的に接続されている。ベース
３の中央の上面にはバッキングプレート７が載置されて
おり、このバッキングプレート７の上面にはターゲット
８が載置されている。In this conventional sputtering apparatus, as shown in FIG. 3, an argon gas is introduced into a vacuum vessel 1 via a valve 2. The inside of the vacuum vessel 1 is constantly evacuated. A base 3 serving as a cathode is provided below the vacuum vessel 1, and the base 3 is electrically connected to a negative side of the DC power supply 4. An anode 6 serving as an anode is placed on the base 3 via an insulator 5.
Is provided. The anode 6 is electrically connected to the positive side (earth side) of the DC power supply 4. A backing plate 7 is mounted on a central upper surface of the base 3, and a target 8 is mounted on the upper surface of the backing plate 7.
【０００５】ベース３の下方にはターゲット側磁石９が
設けられており、このターゲット側磁石９はターゲット
８の上方に磁力線Ａで示された磁場を形成している。こ
のターゲット側磁石９は、Ｓ極を上方に向けてターゲッ
ト８の中央の下方に設けられた内側磁石９ａと、この内
側磁石９ａを中心とした同一円周上にＮ極を上方に向け
て延設された外側磁石９ｂとにより構成される。また、
ターゲット８に対向するようにして基板１０が配置され
ており、この基板１０は基板ホルダ１１によって保持さ
れている。[0005] A target-side magnet 9 is provided below the base 3, and the target-side magnet 9 forms a magnetic field indicated by lines of magnetic force A above the target 8. The target-side magnet 9 includes an inner magnet 9a provided below the center of the target 8 with the S pole facing upward, and an N pole extending upward on the same circumference around the inner magnet 9a. And the outer magnet 9b provided. Also,
A substrate 10 is arranged so as to face the target 8, and the substrate 10 is held by a substrate holder 11.
【０００６】このような構成よりなる従来のスパッタリ
ング装置においては、バルブ２を介して真空容器１の内
部にアルゴンガス等が導入され、直流電源４によってベ
ース３に所定の高電圧が印加されると、真空容器１の内
部で放電が生じ、この放電によってアルゴンガスがイオ
ン化する。この際、ターゲット８の上方にはターゲット
側磁石９の磁力線Ａによる磁場が形成されているため、
この磁力線Ａと直流電源４による電界とが直交する部分
において、放電によって電離した電子がマグネトロン運
動を行ない、高密度のプラズマが形成される。プラズマ
内のアルゴンイオンは正の電荷を有するため、陰極であ
るターゲット８に向かって加速され、ターゲット８に衝
突する。このアルゴンイオンの衝撃によってターゲット
８を構成する粒子がスパッタされ、基板１０に向かって
飛び出す。飛び出した粒子は基板１０に付着し、徐々に
堆積されて基板１０の表面に薄膜が形成される。In the conventional sputtering apparatus having such a configuration, when a gas such as argon is introduced into the vacuum vessel 1 through the valve 2 and a predetermined high voltage is applied to the base 3 by the DC power supply 4. A discharge is generated inside the vacuum vessel 1, and the argon gas is ionized by the discharge. At this time, since a magnetic field due to the magnetic field lines A of the target-side magnet 9 is formed above the target 8,
In a portion where the magnetic field lines A and the electric field generated by the DC power supply 4 are orthogonal to each other, electrons ionized by the discharge perform magnetron motion to form a high-density plasma. Since argon ions in the plasma have a positive charge, they are accelerated toward the target 8 serving as a cathode and collide with the target 8. Particles constituting the target 8 are sputtered by the bombardment of the argon ions, and jump out toward the substrate 10. The protruding particles adhere to the substrate 10 and are gradually deposited to form a thin film on the surface of the substrate 10.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、プラズマ中
の電位は一般に負となるため、プラズマ中に存在する電
子や負イオンといった負の荷電粒子は、このプラズマの
負電位によって形成された電界と直流電源４によって形
成された電界とが重ね合った電界によって基板１０の方
向へ加速される。このため、負の荷電粒子は高いエネル
ギーを持って基板１０に衝突し、基板１０を損傷した
り、基板１０の表面上の薄膜を損傷して膜質が劣化する
という問題があった。However, since the electric potential in the plasma is generally negative, negatively charged particles such as electrons and negative ions existing in the plasma are generated by the electric field formed by the negative electric potential of the plasma and the direct current. The electric field generated by the power supply 4 is accelerated in the direction of the substrate 10 by the superposed electric field. Therefore, there is a problem that the negatively charged particles collide with the substrate 10 with high energy and damage the substrate 10 or a thin film on the surface of the substrate 10 to deteriorate the film quality.
【０００８】特に、反応性スパッタリングにおいては、
プラズマ中で励起された負イオンの衝撃による膜質劣化
の問題が深刻であった。例えば、液晶表示パネルの透明
導電膜（ＩＴＯ）を反応性スパッタリングによって作成
する際に、プラズマ中で励起された酸素イオン（負イオ
ン）が電界によって加速されて薄膜に衝突し、これによ
ってＩＴＯの導電率の面内均一性が著しく低下するとい
う問題があった。In particular, in reactive sputtering,
The problem of film quality deterioration due to the impact of negative ions excited in the plasma was serious. For example, when a transparent conductive film (ITO) of a liquid crystal display panel is formed by reactive sputtering, oxygen ions (negative ions) excited in the plasma are accelerated by an electric field and collide with the thin film, thereby causing the conductive film of the ITO to become conductive. There was a problem that the in-plane uniformity of the ratio was significantly reduced.
【０００９】一方、従来のスパッタリング装置において
は、ターゲット８と基板１０との離間距離を短くするこ
とによって、基板の処理速度及びターゲットの１枚当た
りの基板の処理枚数を増加させることができる。ところ
が、ターゲット８と基板１０との離間距離を短くすると
プラズマと基板１０との距離も短くなり、このためプラ
ズマ中の負電位に起因して基板１０の方向への放電が発
生し、基板１０の表面上の薄膜にすじ状の放電の痕跡が
残り、基板１０が使用不可能となるという問題もあっ
た。On the other hand, in the conventional sputtering apparatus, by reducing the distance between the target 8 and the substrate 10, the processing speed of the substrate and the number of substrates processed per target can be increased. However, when the separation distance between the target 8 and the substrate 10 is shortened, the distance between the plasma and the substrate 10 is also shortened, so that a discharge in the direction of the substrate 10 occurs due to the negative potential in the plasma, There is also a problem that a trace of a streak-like discharge remains on the thin film on the surface, making the substrate 10 unusable.
【００１０】そこで、本発明の目的は、プラズマ中の負
の荷電粒子を真空容器等の構造物へと導くことによっ
て、負の荷電粒子の衝撃による基板や薄膜の損傷を防止
すると共にプラズマ中の負の電位に起因する基板方向へ
の放電を防止することができるスパッタリング装置を提
供することにある。Therefore, an object of the present invention is to prevent negatively charged particles in a plasma from being introduced into a structure such as a vacuum vessel, thereby preventing damage to a substrate or a thin film due to the impact of the negatively charged particles and preventing the plasma from being damaged. An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus which can prevent discharge in a substrate direction due to a negative potential.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるスパッタリング装置は、ターゲット側
磁石によって真空容器内に第１の磁場を形成し、この第
１の磁場を利用してマグネトロン放電を発生させ、この
マグネトロン放電によって生成された正イオンでターゲ
ットをスパッタし、スパッタされた粒子が基板の表面に
堆積されるようにしたスパッタリング装置において、前
記基板の中央部に形成された孔に挿通される凸状部材を
有する基板ホルダと、前記真空容器内に第２の磁場を形
成する基板側磁石と、を備え、前記基板側磁石のＮ極又
はＳ極の一方を前記基板の中央部背面付近に位置させる
と共に、前記基板側磁石の磁力線を前記ターゲット側磁
石の磁力線とほぼ同じ方向に向け、前記第２の磁場によ
って前記真空容器内の負の荷電粒子を前記真空容器、前
記凸状部材等の構造物の方向に導くようにしたことを特
徴とする。In order to achieve the above object, a sputtering apparatus according to the present invention forms a first magnetic field in a vacuum chamber by a target-side magnet, and utilizes the first magnetic field to generate a magnetron. In a sputtering apparatus, which generates a discharge and sputters a target with positive ions generated by the magnetron discharge, so that sputtered particles are deposited on the surface of the substrate, a hole formed in a central portion of the substrate is formed. A substrate holder having a convex member to be inserted therein, and a substrate-side magnet for forming a second magnetic field in the vacuum container, wherein one of the N-pole or the S-pole of the substrate-side magnet is placed at a central portion of the substrate. The vacuum vessel is positioned near the back surface, and the magnetic field lines of the substrate-side magnets are oriented in substantially the same direction as the magnetic field lines of the target-side magnets. Negative of the charged particles vacuum container, characterized in that so as to guide the direction of the building, such as the convex member.
【００１２】[0012]
【００１３】さらに、前記基板側磁石の磁力線は前記基
板に対してほぼ平行であることが好ましい。Further, it is preferable that the lines of magnetic force of the substrate-side magnet are substantially parallel to the substrate.
【００１４】また、前記基板側磁石は前記基板の背面全
体をほぼ覆うようにして配置することもできる。Further, the substrate-side magnet may be disposed so as to substantially cover the entire back surface of the substrate.
【００１５】また、前記基板側磁石の磁力線は、前記タ
ーゲットのエロージョンの中心位置、すなわちエロージ
ョンを最も受けやすい部位に対向する前記基板の対向位
置の周辺において前記基板に対してほぼ平行とすること
もできる。Further, the magnetic field lines of the substrate-side magnet may be substantially parallel to the substrate at a central position of the erosion of the target, that is, at a periphery of the opposing position of the substrate facing a portion most susceptible to erosion. it can.
【００１６】[0016]
【作用】第２の磁場を形成する磁力線によって、プラズ
マ中の負の荷電粒子が真空容器等の構造物の方向へ導か
れる。このため、プラズマ中の負の荷電粒子は基板の方
向に加速されにくくなる。また、プラズマ中の負の電荷
は構造物を介して逃がされるため、プラズマ中の負の電
位が低減される。プラズマ中の負の電位が低減される
と、基板上での放電が生じにくくなると共に、負の荷電
粒子を基板方向に加速する電界の強度が減少する。The negative charged particles in the plasma are guided toward the structure such as the vacuum vessel by the magnetic field lines forming the second magnetic field. Therefore, negatively charged particles in the plasma are less likely to be accelerated toward the substrate. In addition, since the negative charges in the plasma are released through the structure, the negative potential in the plasma is reduced. When the negative potential in the plasma is reduced, the discharge on the substrate is less likely to occur, and the intensity of the electric field for accelerating the negatively charged particles toward the substrate is reduced.
【００１７】また、基板側磁石の磁力線はターゲット側
磁石の磁力線とほぼ同じ方向を向いているので、基板側
磁石の磁場によってターゲット側磁石の磁場が弱められ
ることがなく、マグネトロン放電の達成が阻害されるこ
とがない。Further, since the magnetic lines of force of the substrate-side magnet are oriented in substantially the same direction as the magnetic lines of force of the target-side magnet, the magnetic field of the substrate-side magnet does not weaken the magnetic field of the target-side magnet, and the achievement of magnetron discharge is hindered. Never be.
【００１８】さらに、基板側磁石の磁力線は基板に対し
てほぼ平行であるため、負の荷電粒子は基板側磁石の磁
力線に沿って基板に対して平行に移動し、負の荷電粒子
が基板に衝突することがない。Further, since the magnetic field lines of the substrate-side magnet are substantially parallel to the substrate, the negatively charged particles move parallel to the substrate along the magnetic field lines of the substrate-side magnet, and the negative charged particles are transferred to the substrate. No collisions.
【００１９】また、基板の背面全体をほぼ覆うようにし
て配置された基板側磁石の磁力線は、基板表面の前方の
空間領域を全体的に覆うため、負の荷電粒子は基板側磁
石の磁力線によって確実に構造物の方向へと導かれ、基
板への衝突が防止される。The magnetic lines of force of the substrate-side magnet arranged so as to substantially cover the entire back surface of the substrate entirely cover the space in front of the substrate surface, so that the negatively charged particles are reduced by the magnetic lines of force of the substrate-side magnet. It is reliably guided in the direction of the structure, and collision with the substrate is prevented.
【００２０】また、基板側磁石の磁力線はターゲットの
エロージョンの中心位置に対向する基板の対向位置の周
辺において基板に対してほぼ平行であるから、負の荷電
粒子による膜質劣化が生じやすい部位、すなわちターゲ
ットのエロージョンの中心位置に対向する基板の対向位
置において、負の荷電粒子による衝撃を確実に防止する
ことができる。Further, since the magnetic field lines of the substrate-side magnet are substantially parallel to the substrate around the opposing position of the substrate opposing the center position of the erosion of the target, the film quality is likely to be degraded by negative charged particles, The impact by the negatively charged particles can be reliably prevented at the position facing the substrate facing the center position of the erosion of the target.
【００２１】[0021]
【実施例】以下、本発明によるスパッタリング装置の一
実施例について、図１及び図２を参照して説明する。な
お、図３に示す従来例と同一の部材については同一符号
を付して説明は省略する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a sputtering apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The same members as those of the conventional example shown in FIG.
【００２２】図１において、ターゲット８と基板１０と
の離間距離は、基板１０の処理速度の向上等を図るべ
く、上述した従来のスパッタリング装置よりも短くなっ
ている。また、基板１０の裏面と基板ホルダ１１の内側
面との間に形成される空間には基板側磁石１２が配設さ
れており、この基板側磁石１２は符号Ｂで示されたよう
な磁力線を有している。また、基板１０の中央部に形成
された孔には、基板ホルダ１１の中央部に形成された凸
状部材が填め込まれている。In FIG. 1, the distance between the target 8 and the substrate 10 is shorter than that of the above-mentioned conventional sputtering apparatus in order to improve the processing speed of the substrate 10. Further, a substrate-side magnet 12 is provided in a space formed between the back surface of the substrate 10 and the inner side surface of the substrate holder 11, and the substrate-side magnet 12 generates a magnetic line of force indicated by reference numeral B. Have. The hole formed in the center of the substrate 10 is filled with a convex member formed in the center of the substrate holder 11.
【００２３】この基板側磁石１２は、図２に示されいて
いるように、同一円周上に配設された複数の台形板磁石
１２ａ、１２ａ…１２ａにより構成されており、基板１
０の背面の上方をほぼ覆うように配置されている。ま
た、この基板側磁石１２の極性は、中心側がＳ極で外周
側がＮ極である。したがって、この基板側磁石１２の磁
力線Ｂの向きは、ベース３の下方に設けられたターゲッ
ト側磁石９の磁力線Ａの向きとほぼ同じ方向を向いてい
る。As shown in FIG. 2, the substrate-side magnet 12 is composed of a plurality of trapezoidal plate magnets 12a, 12a... 12a arranged on the same circumference.
0 is disposed so as to substantially cover the upper part of the rear surface. The polarity of the substrate-side magnet 12 is S-pole at the center and N-pole at the outer periphery. Therefore, the direction of the line of magnetic force B of the substrate-side magnet 12 is substantially the same as the direction of the line of magnetic force A of the target-side magnet 9 provided below the base 3.
【００２４】次に、本実施例の作用について説明する。
ベース３の下方に設けられたターゲット側磁石９によっ
てターゲット８の上方に磁力線Ａが形成されており、こ
の磁力線Ａはターゲット８の表面の外周縁付近から中央
へと向かっている。Next, the operation of this embodiment will be described.
A magnetic field line A is formed above the target 8 by a target-side magnet 9 provided below the base 3, and the magnetic field line A extends from the vicinity of the outer peripheral edge of the surface of the target 8 to the center.
【００２５】一方、基板側磁石１２によって基板１０の
下方に形成される磁力線Ｂは、基板１０の外周縁付近か
ら中央へと向かっている。すなわち、ターゲット側磁石
９の磁力線Ａと基板側磁石の磁力線Ｂはほぼ同じ方向を
向いている。On the other hand, the lines of magnetic force B formed below the substrate 10 by the substrate-side magnet 12 extend from the vicinity of the outer peripheral edge of the substrate 10 to the center. That is, the magnetic line of force A of the target-side magnet 9 and the magnetic line of force B of the substrate-side magnet are oriented in substantially the same direction.
【００２６】また、図１において符号Ｏで示されたター
ゲット８のエロージョンの中心位置に対向する基板１０
の対向位置の周辺において、基板側磁石１２の磁力線Ｂ
は基板１０に対してほぼ平行である。なお、ターゲット
８のエロージョンの中心位置Ｏとは、スパッタリングに
よるエロージョンを最も受けやすいターゲット８の部位
のことである。The substrate 10 facing the center of the erosion of the target 8 indicated by the symbol O in FIG.
Of the magnetic field B of the substrate-side magnet 12 around the opposing position
Is substantially parallel to the substrate 10. Note that the erosion center position O of the target 8 is a portion of the target 8 that is most susceptible to erosion by sputtering.
【００２７】そして、例えば反応性スパッタリングにお
いては、常時排気されている真空容器１の内部へバルブ
２を介してアルゴンガスおよび酸素ガスを導入する。次
に、直流電源４によってベース３に所定の高電圧を印加
すると真空容器１の内部で放電が生じる。この際、ター
ゲット８の上方にはターゲット側磁石９の磁力線Ａによ
る磁場が形成されているため、この磁場と電界とが直交
する部分において、放電によって電離した電子がマグネ
トロン運動を行ない、高密度のプラズマが発生する。For example, in reactive sputtering, an argon gas and an oxygen gas are introduced via a valve 2 into a vacuum vessel 1 which is constantly evacuated. Next, when a predetermined high voltage is applied to the base 3 by the DC power supply 4, a discharge occurs inside the vacuum vessel 1. At this time, since a magnetic field is formed above the target 8 by the magnetic field lines A of the target-side magnet 9, in a portion where the magnetic field and the electric field are orthogonal to each other, the electrons ionized by the discharge perform the magnetron motion, and the high density Plasma is generated.
【００２８】プラズマ内のアルゴンイオンは正の電荷を
有するため、電界によって陰極であるターゲット８に向
かって加速され、ターゲット８に衝突する。アルゴンイ
オンがターゲット８に衝突すると、ターゲット８の構成
元素がスパッタされて基板１０の方向へ放出される。放
出された元素は基板１０の表面に付着するが、同時に酸
素と反応して基板１０の表面上で酸化物膜を形成する。Since the argon ions in the plasma have a positive charge, they are accelerated by the electric field toward the target 8 serving as a cathode and collide with the target 8. When the argon ions collide with the target 8, the constituent elements of the target 8 are sputtered and emitted toward the substrate 10. The released elements adhere to the surface of the substrate 10, but simultaneously react with oxygen to form an oxide film on the surface of the substrate 10.
【００２９】一方、電離した電子及び負イオンは、電界
によって陽極である基板１０の方向へ向かう力を受ける
と同時に、ターゲット側磁石９および基板側磁石１２に
よって形成される磁場からも力をうける。On the other hand, the ionized electrons and negative ions receive a force toward the substrate 10 serving as the anode due to the electric field, and also receive a force from the magnetic field formed by the target-side magnet 9 and the substrate-side magnet 12.
【００３０】このため、ターゲット８の近くの空間に存
在する電子及び負イオンは、ターゲット側磁石９の磁力
線Ａに巻き付くと同時に陽極である基板１０の方向への
力を受けるので、基板１０の方向への力とターゲット８
の方向への力とがつりあい、ターゲット８の近くの空間
に捕捉されることになる。For this reason, the electrons and negative ions existing in the space near the target 8 wind around the magnetic field line A of the target-side magnet 9 and simultaneously receive a force in the direction of the substrate 10 serving as an anode. Force in direction and target 8
And the force in the direction is balanced and captured in the space near the target 8.
【００３１】一方、基板１０の近くの空間に存在する電
子及び負イオンは、基板側磁石１２の磁力線Ｂに巻き付
くと同時に電界によって陽極である基板１０の方向への
力を受けるので、基板側磁石１２の磁力線Ｂに沿って螺
旋運動をしながら真空容器１や基板ホルダ１１といった
金属製の構造物の方向へと移動する。電子及び負イオン
が構造物に達すると、構造物を介して電子及び負イオン
の負電荷がアースへと流れ込む。On the other hand, electrons and negative ions existing in the space near the substrate 10 are wound around the magnetic field lines B of the substrate-side magnets 12 and simultaneously receive a force in the direction of the substrate 10 as an anode by an electric field. It moves in the direction of a metal structure such as the vacuum vessel 1 and the substrate holder 11 while performing a spiral motion along the magnetic force line B of the magnet 12. When the electrons and negative ions reach the structure, the negative charges of the electrons and negative ions flow through the structure to ground.
【００３２】このように、基板１０の近くの空間に存在
する電子及び負イオンは金属製の構造物を介してアース
へと逃がされるため、電界によって加速された電子及び
負イオンが基板１０又は基板表面に形成された薄膜を衝
撃して損傷する可能性が極めて小さくなる。As described above, since the electrons and negative ions existing in the space near the substrate 10 escape to the ground via the metal structure, the electrons and negative ions accelerated by the electric field are reduced to the substrate 10 or the substrate. The possibility of damaging the thin film formed on the surface by impact becomes extremely small.
【００３３】また、基板１０の近くの空間の負電位が小
さくなるため、電子及び負イオンが加速されて基板１０
に衝突したとしても、そのエネルギーは極めて小さく、
基板１０又は基板表面に形成された薄膜の損傷は生じな
い。Further, since the negative potential in the space near the substrate 10 becomes small, electrons and negative ions are accelerated and the substrate 10
Even if it collides, its energy is extremely small,
No damage occurs to the substrate 10 or the thin film formed on the substrate surface.
【００３４】さらに、空間中の負電位は極めて小さいた
め、この負電位空間から基板１０への放電も防止され、
放電による基板１０又は基板表面に形成された薄膜の損
傷は防止される。Further, since the negative potential in the space is extremely small, discharge from the negative potential space to the substrate 10 is also prevented.
Damage to the substrate 10 or a thin film formed on the substrate surface due to the discharge is prevented.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、第２
の磁場によってプラズマ中の負の荷電粒子が真空容器等
の構造物の方向に導かれるため、負の荷電粒子の衝撃に
よって基板や基板表面に形成された薄膜が損傷を受ける
ことがなく、また、基板上での放電によって基板や基板
表面に形成された薄膜が損傷することもない。As described above, according to the present invention, the second
Since the negatively charged particles in the plasma are guided toward the structure such as a vacuum vessel by the magnetic field, the substrate and the thin film formed on the substrate surface are not damaged by the impact of the negatively charged particles, and The substrate and the thin film formed on the substrate surface are not damaged by the discharge on the substrate.
【００３６】また、基板側磁石の磁力線はターゲット側
磁石の磁力線とほぼ同じ方向を向いているので、基板側
磁石の磁場によってターゲット側磁石の磁場が弱められ
ることがなく、マグネトロン放電を確実に維持しながら
基板又は基板表面に形成された薄膜の損傷を防止するこ
とができる。Since the magnetic field lines of the substrate-side magnet are oriented in substantially the same direction as the magnetic field lines of the target-side magnet, the magnetic field of the target-side magnet is not weakened by the magnetic field of the substrate-side magnet, and the magnetron discharge is reliably maintained. In addition, it is possible to prevent the substrate or the thin film formed on the substrate surface from being damaged.
【００３７】さらに、基板側磁石の磁力線は基板に対し
てほぼ平行であるため、基板側磁石の磁力線に沿って移
動する負の荷電粒子は基板に衝突することがなく、基板
又は基板表面に形成された薄膜の損傷を確実に防止する
ことができる。Further, since the magnetic field lines of the substrate-side magnet are substantially parallel to the substrate, the negatively charged particles moving along the magnetic field lines of the substrate-side magnet do not collide with the substrate and form on the substrate or the substrate surface. It is possible to reliably prevent the damaged thin film from being damaged.
【００３８】また、基板の背面全体をほぼ覆うようにし
て配置された基板側磁石の磁力線は、基板の表面の前方
の空間領域を全体的に覆うため、負の荷電粒子は基板に
衝突することがなく、基板側磁石の磁力線によって確実
に構造物の方向に導かれ、これによって基板又は基板表
面に形成された薄膜の損傷が確実に防止される。Further, since the magnetic field lines of the substrate-side magnet arranged so as to substantially cover the entire back surface of the substrate entirely cover the space in front of the surface of the substrate, negatively charged particles may collide with the substrate. Therefore, the magnetic field lines of the substrate-side magnet are surely guided toward the structure, thereby reliably preventing damage to the substrate or the thin film formed on the substrate surface.
【００３９】また、基板側磁石の磁力線はターゲットの
エロージョンの中心位置に対向する基板の対向位置の周
辺において基板に対してほぼ平行であるから、負の荷電
粒子による膜質劣化が生じやすい部位、すなわちターゲ
ットのエロージョンの中心位置に対向する基板の対向位
置において、負の荷電粒子による衝撃を確実に防止する
ことができる。Further, since the magnetic field lines of the substrate-side magnet are substantially parallel to the substrate around the opposing position of the substrate opposing the center position of the erosion of the target, the film quality is likely to be degraded by negative charged particles, The impact by the negatively charged particles can be reliably prevented at the position facing the substrate facing the center position of the erosion of the target.
【図１】本発明によるスパッタリング装置の一実施例を
示した縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a sputtering apparatus according to the present invention.
【図２】本発明の要部である基板側磁石を示した図１の
２−２断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.
【図３】従来のスパッタリング装置を示した縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a conventional sputtering apparatus.
１ 真空容器 ８ ターゲット ９ ターゲット側磁石 １０ 基板 １２ 基板側磁石 Ａ 第１の磁場を形成する磁力線 Ｂ 第２の磁場を形成する磁力線 Ｏ ターゲットのエロージョンの中心位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 8 Target 9 Target-side magnet 10 Substrate 12 Substrate-side magnet A Magnetic field line forming a first magnetic field B Magnetic field line forming a second magnetic field O Center position of target erosion
Claims (4)
１の磁場を形成し、この第１の磁場を利用してマグネト
ロン放電を発生させ、このマグネトロン放電によって生
成された正イオンでターゲットをスパッタし、スパッタ
された粒子が基板の表面に堆積されるようにしたスパッ
タリング装置において、 前記基板の中央部に形成された孔に挿通される凸状部材
を有する基板ホルダと、 前記真空容器内に第２の磁場を形成する基板側磁石と、
を備え、 前記基板側磁石のＮ極又はＳ極の一方を前記基板の中央
部背面付近に位置させると共に、前記基板側磁石の磁力
線を前記ターゲット側磁石の磁力線とほぼ同じ方向に向
け、 前記第２の磁場によって前記真空容器内の負の荷電粒子
を前記真空容器、前記凸状部材等の構造物の方向に導く
ようにしたことを特徴とするスパッタリング装置。1. A first magnetic field is formed in a vacuum vessel by a target-side magnet, a magnetron discharge is generated by using the first magnetic field, and a target is sputtered by positive ions generated by the magnetron discharge. A sputtering apparatus in which sputtered particles are deposited on a surface of a substrate; a substrate holder having a convex member inserted into a hole formed in a central portion of the substrate; A substrate-side magnet that forms a magnetic field of
Wherein one of the N-pole and the S-pole of the substrate-side magnet is located near the center rear surface of the substrate, and the magnetic lines of force of the substrate-side magnet are oriented in substantially the same direction as the magnetic lines of force of the target-side magnet. 2. The sputtering apparatus according to claim 2, wherein the negatively charged particles in the vacuum vessel are guided toward a structure such as the vacuum vessel and the convex member by the magnetic field of 2.
てほぼ平行であることを特徴とする請求項１記載のスパ
ッタリング装置。2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the lines of magnetic force of the substrate-side magnet are substantially parallel to the substrate.
ぼ覆うようにして配置されたことを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載のスパッタリング装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein the substrate-side magnet is disposed so as to substantially cover the entire back surface of the substrate.
Or the sputtering device according to claim 2.
のエロージョンの中心位置に対向する前記基板の対向位
置の周辺において前記基板に対してほぼ平行であること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記
載のスパッタリング装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein the lines of magnetic force of the substrate-side magnet are substantially parallel to the substrate around a position facing the substrate facing the center position of the erosion of the target. 4. The sputtering apparatus according to claim 3,
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- 1994-11-09 JP JP6275156A patent/JP2928105B2/en not_active Expired - Lifetime
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