JPH01283371A - スパッタ装置 - Google Patents
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- JPH01283371A JPH01283371A JP11310788A JP11310788A JPH01283371A JP H01283371 A JPH01283371 A JP H01283371A JP 11310788 A JP11310788 A JP 11310788A JP 11310788 A JP11310788 A JP 11310788A JP H01283371 A JPH01283371 A JP H01283371A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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、スパッタ装置に関するもので、とくにマイク
ロ波と磁場を用いたスパッタ装置に関するものである。
ロ波と磁場を用いたスパッタ装置に関するものである。
従来の技術
従来、マイクロ波と磁場を用いて高電離のプラズマを形
成し、プラズマ中のイオンに電界を加えて、ターゲット
に高速のイオンを照射し2てスパッタリング現象を起こ
して簿膜形成をおこさせることは、 よく知られている
。 [ジャム ンシ゛ぜナル オフ゛アプライl−゛
フィシ゛フクス (JAPAN JOURNAL
OF APPLIED PHYSIC3)Vol
、23.No、8.At1GUST、1984.pp、
L534−L536、特開昭GO−501137号公報
コ従来例の−っとして、第5図に装置の(既略図を示す
。基本構成としては、プラズマを発生させるプラズマ室
12と基板6上に薄膜を形成する膜形成室13の二基構
成であり、さらに膜形成室13内部にターゲット14を
設けて装置を構成している。このような構成は、プラズ
マ室12をイオンの発生源として用いることにより、プ
ラズマ室12てのイオンの発生と膜形成室13てのスパ
ッタリング現象とをそれぞれ独立に制御できるようにす
るためである。すなわち、プラズマ室12に、マイクロ
波と電磁石8によって発生した電子サイクロトロン共鳴
(ECR)条件の磁場(マイクロ波の周波数fO=2.
45GII z )場合、ECR条件ノ磁場BO=0.
0875T)を印加することによって、プラズマを形成
する。このプラズマは、引出し窓15を通して磁場の印
加方向11に沿って、膜形成室13へ流れ出す。流れ出
す途中で、プラズマに対して負電位にしたターゲット1
4にプラズマ中のイオンか照射されて、スパッタリング
現象を起こす。ここてターゲット14は、直円筒状また
は円錐状のものを配置している。そして、スパッタリン
グされたターゲットの物質は、プラズマ中に入って、イ
オン化されながら、プラズマと一緒に基板6」二に到達
する。その結果ターゲットの物質またはプラズマ中の物
質と反応合成された化合物が、基板6」二に形成される
。
成し、プラズマ中のイオンに電界を加えて、ターゲット
に高速のイオンを照射し2てスパッタリング現象を起こ
して簿膜形成をおこさせることは、 よく知られている
。 [ジャム ンシ゛ぜナル オフ゛アプライl−゛
フィシ゛フクス (JAPAN JOURNAL
OF APPLIED PHYSIC3)Vol
、23.No、8.At1GUST、1984.pp、
L534−L536、特開昭GO−501137号公報
コ従来例の−っとして、第5図に装置の(既略図を示す
。基本構成としては、プラズマを発生させるプラズマ室
12と基板6上に薄膜を形成する膜形成室13の二基構
成であり、さらに膜形成室13内部にターゲット14を
設けて装置を構成している。このような構成は、プラズ
マ室12をイオンの発生源として用いることにより、プ
ラズマ室12てのイオンの発生と膜形成室13てのスパ
ッタリング現象とをそれぞれ独立に制御できるようにす
るためである。すなわち、プラズマ室12に、マイクロ
波と電磁石8によって発生した電子サイクロトロン共鳴
(ECR)条件の磁場(マイクロ波の周波数fO=2.
45GII z )場合、ECR条件ノ磁場BO=0.
0875T)を印加することによって、プラズマを形成
する。このプラズマは、引出し窓15を通して磁場の印
加方向11に沿って、膜形成室13へ流れ出す。流れ出
す途中で、プラズマに対して負電位にしたターゲット1
4にプラズマ中のイオンか照射されて、スパッタリング
現象を起こす。ここてターゲット14は、直円筒状また
は円錐状のものを配置している。そして、スパッタリン
グされたターゲットの物質は、プラズマ中に入って、イ
オン化されながら、プラズマと一緒に基板6」二に到達
する。その結果ターゲットの物質またはプラズマ中の物
質と反応合成された化合物が、基板6」二に形成される
。
このような構成で、基板θ上にたとえば酸化アルミニウ
ム膜を形成すると、高速で緻密な膜を得ることかできる
。
ム膜を形成すると、高速で緻密な膜を得ることかできる
。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記のような構成では、マイクロ波と磁場
によってプラズマ室で形成された高電離のプラズマのう
ち、引出し窓から流れ出す一部のイオンのみを、ターゲ
ットのスパッタとして使うので、堆積速度は、低く抑え
られてしまうという課題かあった。また、磁場の印加方
向に沿って流れ出したイオンが磁場の印加方向へ進むほ
ど、イオン数か減少する。このため、直円筒状または円
錐状のターゲットを磁場の印加方向に配置した場合、プ
ラズマの流れ出した付近のみスパッタリング現象か起こ
り、ターゲットの一部のみか膜形成に寄与するため、堆
積速度は低く抑えられてしまうという課題かあった。
によってプラズマ室で形成された高電離のプラズマのう
ち、引出し窓から流れ出す一部のイオンのみを、ターゲ
ットのスパッタとして使うので、堆積速度は、低く抑え
られてしまうという課題かあった。また、磁場の印加方
向に沿って流れ出したイオンが磁場の印加方向へ進むほ
ど、イオン数か減少する。このため、直円筒状または円
錐状のターゲットを磁場の印加方向に配置した場合、プ
ラズマの流れ出した付近のみスパッタリング現象か起こ
り、ターゲットの一部のみか膜形成に寄与するため、堆
積速度は低く抑えられてしまうという課題かあった。
さらに、プラズマ室で高く励起された非常に反応性のあ
る粒子(通常、励起粒子の寿命は数十ナノ秒程度)が、
ターゲットや基板表面に達するまでに低い励起状態や準
安定状態に減衰しまい膜質の低下を生じるという課題か
あった。また、プラズマ室中のイオンや扁速中性粒子を
原因とする壁面のスパッタによって、壁面の構成側斜が
膜中に不純物として混入し、膜質の劣化を生じさせてし
まう課題があった。
る粒子(通常、励起粒子の寿命は数十ナノ秒程度)が、
ターゲットや基板表面に達するまでに低い励起状態や準
安定状態に減衰しまい膜質の低下を生じるという課題か
あった。また、プラズマ室中のイオンや扁速中性粒子を
原因とする壁面のスパッタによって、壁面の構成側斜が
膜中に不純物として混入し、膜質の劣化を生じさせてし
まう課題があった。
上記のように、プラズマ室と膜形成室の二基構成でイオ
ンの発生源の制御とスパッタリング現象を含む膜形成の
制御を独立に行っていたか、かかる課題のため、本発明
は、真空4’1’N−室でもイオンの発生と膜形成を独
立に制御を可能にし、そして高速堆積でかつ良質な膜形
成を可能にするスパッタ装置を提供することを目的とし
ている。
ンの発生源の制御とスパッタリング現象を含む膜形成の
制御を独立に行っていたか、かかる課題のため、本発明
は、真空4’1’N−室でもイオンの発生と膜形成を独
立に制御を可能にし、そして高速堆積でかつ良質な膜形
成を可能にするスパッタ装置を提供することを目的とし
ている。
課題を解決するための手段
本発明は、真空槽内にマイクロ波と磁場を印加し、マイ
クロ波を真空槽内に導入させた周辺でかつ、磁場の印加
方向以外の真空槽内面の表面に少なくとも一種類のター
ゲットを配置し、マイクロ波の伝搬モードを少なくとも
一つに固定するモード変換器を真空槽外部に設け、伝搬
モードとして1Mモードを用いたスパッタ装置である。
クロ波を真空槽内に導入させた周辺でかつ、磁場の印加
方向以外の真空槽内面の表面に少なくとも一種類のター
ゲットを配置し、マイクロ波の伝搬モードを少なくとも
一つに固定するモード変換器を真空槽外部に設け、伝搬
モードとして1Mモードを用いたスパッタ装置である。
本発明は、真空槽内にマイクロ波と磁場を印加し、磁場
の印加方向以外でかつ、マイクロ波を真空槽内に導入し
た周辺の真空槽内面に、一種類以上で複数個のターゲッ
トを配置し、マイクロ波の伝搬モードを少なく一つに固
定するモード変換器を真空槽外部に設け、モード変換器
の断面形状とターゲットの断面形状とをほぼ同等にした
スパッタ装置である。
の印加方向以外でかつ、マイクロ波を真空槽内に導入し
た周辺の真空槽内面に、一種類以上で複数個のターゲッ
トを配置し、マイクロ波の伝搬モードを少なく一つに固
定するモード変換器を真空槽外部に設け、モード変換器
の断面形状とターゲットの断面形状とをほぼ同等にした
スパッタ装置である。
作用
本発明は、上記のような構成にして、高電離のプラズマ
を形成し、ターゲットにこのプラズマ中のイオンを照射
させて、スパッタリング現象を起こし、基板上に薄膜形
成を行うものである。
を形成し、ターゲットにこのプラズマ中のイオンを照射
させて、スパッタリング現象を起こし、基板上に薄膜形
成を行うものである。
、 すなわち、真空槽内にマイクロ波と磁場を印加す
ると、高電離のプラズマが発生する。この高電離のプラ
ズマは、マイクロ波を真空槽内に導入させた周辺はと高
電離であるので、導入周辺にイオンが多量に存在する。
ると、高電離のプラズマが発生する。この高電離のプラ
ズマは、マイクロ波を真空槽内に導入させた周辺はと高
電離であるので、導入周辺にイオンが多量に存在する。
故にこの周辺にターゲットを配置することにより、ター
ゲットに多量のイオンを供給できる。これによって、プ
ラズマの制御はマイクロ波のパワーと磁場密度によって
なされ、スパッタリング現象の制御は、ターゲットの電
位の制御によってなされる。以上より真空槽−室であっ
テモ、プラズマとスパッタリング現象を独立に制御でき
、二基構成のものと同等の作用をもつ。
ゲットに多量のイオンを供給できる。これによって、プ
ラズマの制御はマイクロ波のパワーと磁場密度によって
なされ、スパッタリング現象の制御は、ターゲットの電
位の制御によってなされる。以上より真空槽−室であっ
テモ、プラズマとスパッタリング現象を独立に制御でき
、二基構成のものと同等の作用をもつ。
また、プラズマの形成は、マイクロ波の伝搬方向に沿っ
ておこなわれる。すなわち、マイクロ波の電界強度の高
い位置はど、高密度のプラズマが形成できる。とくに、
1Mモードのマイクロ波の電界分布は真空槽の表面に沿
って形成するので、マイクロ波の伝搬方向以外にターゲ
ットを配置するとターゲットの表面付近に高密度のプラ
ズマを形成でき、ターゲットに多量のイオンを供給でき
る。
ておこなわれる。すなわち、マイクロ波の電界強度の高
い位置はど、高密度のプラズマが形成できる。とくに、
1Mモードのマイクロ波の電界分布は真空槽の表面に沿
って形成するので、マイクロ波の伝搬方向以外にターゲ
ットを配置するとターゲットの表面付近に高密度のプラ
ズマを形成でき、ターゲットに多量のイオンを供給でき
る。
さらに、磁場の印加方向以外で真空槽内面の表面にター
ゲットを配置したことにより、従来のようにプラズマ室
の外部にターゲットを配置したものに比べ、明かにター
ゲットの表面積を増加できる。また、プラズマ中のイオ
ンを有効にターゲット上に照射できるので、堆積速度を
増加させることができる。
ゲットを配置したことにより、従来のようにプラズマ室
の外部にターゲットを配置したものに比べ、明かにター
ゲットの表面積を増加できる。また、プラズマ中のイオ
ンを有効にターゲット上に照射できるので、堆積速度を
増加させることができる。
加えて、モード変換器を真空槽外部にもうけることによ
り、真空槽内のマイクロ波の伝搬モードを固定できる。
り、真空槽内のマイクロ波の伝搬モードを固定できる。
真空槽内の放電が発生した場合、マイクロ波の電界強度
の強い位置はどイオンの密度が高いので、マイクロ波の
伝搬モードを固定することは重要である。とくに、1M
モードのように真空槽の表面付近に電界強度の強い位置
がくることは、ターゲットを真空槽内の表面に配置する
場合、蒸着速度の向上を生む効果がある。
の強い位置はどイオンの密度が高いので、マイクロ波の
伝搬モードを固定することは重要である。とくに、1M
モードのように真空槽の表面付近に電界強度の強い位置
がくることは、ターゲットを真空槽内の表面に配置する
場合、蒸着速度の向上を生む効果がある。
さらに、真空槽中で高く励起せれた非常に反応性のある
粒子は短い時間でターゲットや基板表面に達するため、
低い励起状態や準安定状態に減衰することなく、高励起
の粒子が、膜形成やスパッタリング現象に寄与できる。
粒子は短い時間でターゲットや基板表面に達するため、
低い励起状態や準安定状態に減衰することなく、高励起
の粒子が、膜形成やスパッタリング現象に寄与できる。
また、負電位のターゲットが真空槽内面の表面に配置し
ているため、プラズマ中のイオンや高速中性粒子を原因
とする真空槽の壁面のスパッタによる膜中への不純物の
混入を防ぐことができる。
ているため、プラズマ中のイオンや高速中性粒子を原因
とする真空槽の壁面のスパッタによる膜中への不純物の
混入を防ぐことができる。
また、磁場の印加方向にターゲットを配置した場合、マ
イクロ波の導入周辺付近のみ、スパッタリング現象が起
こるが、複数個のターゲットの配置により、それぞれの
ターゲットの印加電圧を調整することで解決できる。異
種のターゲットによるスパッタ率の違いの場合等でも同
様ことで、複数個のターゲットの配置で解決できる。
イクロ波の導入周辺付近のみ、スパッタリング現象が起
こるが、複数個のターゲットの配置により、それぞれの
ターゲットの印加電圧を調整することで解決できる。異
種のターゲットによるスパッタ率の違いの場合等でも同
様ことで、複数個のターゲットの配置で解決できる。
実施例
以下図面に基づき、本発明の一実施例を第1図について
説明する。第1図は本発明の一実施例の装置概略図であ
る。図中の番号で、第5図と同一のものは同じ番号を付
した。1は真空槽、3はターゲットである。
説明する。第1図は本発明の一実施例の装置概略図であ
る。図中の番号で、第5図と同一のものは同じ番号を付
した。1は真空槽、3はターゲットである。
以下、マイクロ波としてfO=2.45GHzのものを
用いる。
用いる。
真空槽1は、内径20cmのマイクロ波の円形導波管を
用いた。モード変換器として、円形TM01モードマイ
クロ波導波管2を用いて、マイクロ波を真空槽1内に導
入した。TM旧モードマイクロ波導波管2は、内径11
cm +長さ28.3c+nとした。円形1Mモードマ
イクロ波導波管2は、TMmn、 TEmnモードの
高次モード(TMモードの場合、m 十n≧2.TEモ
ードの場合、m +n≧3および円形TE01モード)
を励振てきない内径にした。真空槽1とマイクロ波導波
管2とは、同一の中心軸をもつように配置した。ターゲ
ット3は、磁場の印加方向11の外周方向に配置し、そ
してマイクロ波を真空槽1内に導入させた周辺でかつ磁
場の印加方向11以外の真空槽内面の表面、すなわち真
空槽1と円形TM01モードマイクロ波導波管2との内
径差部分18付近に配置した。
用いた。モード変換器として、円形TM01モードマイ
クロ波導波管2を用いて、マイクロ波を真空槽1内に導
入した。TM旧モードマイクロ波導波管2は、内径11
cm +長さ28.3c+nとした。円形1Mモードマ
イクロ波導波管2は、TMmn、 TEmnモードの
高次モード(TMモードの場合、m 十n≧2.TEモ
ードの場合、m +n≧3および円形TE01モード)
を励振てきない内径にした。真空槽1とマイクロ波導波
管2とは、同一の中心軸をもつように配置した。ターゲ
ット3は、磁場の印加方向11の外周方向に配置し、そ
してマイクロ波を真空槽1内に導入させた周辺でかつ磁
場の印加方向11以外の真空槽内面の表面、すなわち真
空槽1と円形TM01モードマイクロ波導波管2との内
径差部分18付近に配置した。
第2図にターゲット3の周辺の詳細図を示す。
ターゲット3は、金属または導電性の材料を用いて、外
径1[icm、内径13 cm、 高さl0cmの大
きさの形状とした。ターゲット3と内径差部分18(真
空槽1)とは、絶縁層4によって、絶縁されている。
径1[icm、内径13 cm、 高さl0cmの大
きさの形状とした。ターゲット3と内径差部分18(真
空槽1)とは、絶縁層4によって、絶縁されている。
そして、ターゲット3の側面かスパッタされないように
、ンールド5がターゲット3と間隙をもって、ターゲッ
ト3の一部を覆っている。19は絶縁パイプ、20は水
冷用パイプである。スパッタされる部分はターゲット3
の内面側であり、シール125の部分を除いたスパッタ
される面積は3300ばてあった。
、ンールド5がターゲット3と間隙をもって、ターゲッ
ト3の一部を覆っている。19は絶縁パイプ、20は水
冷用パイプである。スパッタされる部分はターゲット3
の内面側であり、シール125の部分を除いたスパッタ
される面積は3300ばてあった。
円形TM01モードの電界分布の最大の伺近に高密度の
プラズマが形成するので、ターゲット3をこの電界の最
大のイ」近に配置した。また、磁場の強度は、電磁石8
によってECR条件を満たすように(f O=2.45
GHzの場合、BO=0.0875T) した。基板6
とターゲット3との距離は、15cmとした。
プラズマが形成するので、ターゲット3をこの電界の最
大のイ」近に配置した。また、磁場の強度は、電磁石8
によってECR条件を満たすように(f O=2.45
GHzの場合、BO=0.0875T) した。基板6
とターゲット3との距離は、15cmとした。
辺土のように構成された本実施例のスパッタ装置を用い
て、以下酸化アルミニウム膜の形成について説明する。
て、以下酸化アルミニウム膜の形成について説明する。
ターゲット3としてアルミニウムを用い、スパッタ
カスとしてアルゴンカスと酸素カスを用い、それぞれ5
SCCM流し、全圧力を0.2Paとした。基板6とし
てカラス基板を用いた。り=12− 一ゲット3に、電源9を接続して、基板ホルダー7に対
して一100vの直流電圧を印加した。マイクロ波電力
は、400Wであった。この条件でターゲラ)・3に流
れる電流は、はぼ1.3Aて、電流密度は4mA/c+
+? であった。この電流密度の値は、従来例より2倍
増加して、ターゲット3を磁場の印加方向11以外で真
空槽内面の表面に配置し、マイクロ波の伝搬モードをT
Mモードにした効果を知ることかできる。
カスとしてアルゴンカスと酸素カスを用い、それぞれ5
SCCM流し、全圧力を0.2Paとした。基板6とし
てカラス基板を用いた。り=12− 一ゲット3に、電源9を接続して、基板ホルダー7に対
して一100vの直流電圧を印加した。マイクロ波電力
は、400Wであった。この条件でターゲラ)・3に流
れる電流は、はぼ1.3Aて、電流密度は4mA/c+
+? であった。この電流密度の値は、従来例より2倍
増加して、ターゲット3を磁場の印加方向11以外で真
空槽内面の表面に配置し、マイクロ波の伝搬モードをT
Mモードにした効果を知ることかできる。
以上の条件で酸化アルミニウム膜が、毎分30nmの蒸
着速度で形成された。この酸化アルミニウム膜は、屈折
率1.76、組成比Al: O=2: 3の良質な膜で
あった。また、酸化アルミニウム膜中には、不純物とな
るアルミニウム以外の金属を検出できなかった。このこ
とは、磁場の印加方向11以外て真空槽1の内面の表面
をターゲット3で覆った効果を知ることができる。
着速度で形成された。この酸化アルミニウム膜は、屈折
率1.76、組成比Al: O=2: 3の良質な膜で
あった。また、酸化アルミニウム膜中には、不純物とな
るアルミニウム以外の金属を検出できなかった。このこ
とは、磁場の印加方向11以外て真空槽1の内面の表面
をターゲット3で覆った効果を知ることができる。
なお、本実施例において電磁石8によってECR条件を
7菌だす磁場強度を形成していたか必ずしもECR条件
を描たさなくてもよい。また磁場を発生させる手段とし
て電磁石以外の永久磁石なとを用いてもよい。
7菌だす磁場強度を形成していたか必ずしもECR条件
を描たさなくてもよい。また磁場を発生させる手段とし
て電磁石以外の永久磁石なとを用いてもよい。
本実施例では、ターゲット3を一つ用いて装置を構成し
ているか、複数個のターゲットを配置してもよい。
ているか、複数個のターゲットを配置してもよい。
本実施例では、電源9として直流電源を用い、ターゲッ
ト3として金属または導電性+4 MEを用いているか
、直流電源以外の交流電源や高周波電源を用いてもよ(
、ターゲット3として酸化物、炭化物、窒化物等の化合
物を用いてもよい。例えばターゲットとして、酸化ビス
マス、炭酸バリウム。
ト3として金属または導電性+4 MEを用いているか
、直流電源以外の交流電源や高周波電源を用いてもよ(
、ターゲット3として酸化物、炭化物、窒化物等の化合
物を用いてもよい。例えばターゲットとして、酸化ビス
マス、炭酸バリウム。
酸化ストロンチウム、酸化第−銅等を用いて、複合酸化
物薄膜を形成することは、本発明に含まれる。
物薄膜を形成することは、本発明に含まれる。
本実施例では、マイクロ波の伝搬モードとして円形T
M01モードを用いたか、他のモードを用いてもよい。
M01モードを用いたか、他のモードを用いてもよい。
本実施例では、スパッタカスとして、アルゴンカスと酸
素カスを用いたが、アルゴンカス以外の不活性ガスであ
れば何でもよく、また酸化物を形成する場合酸素ガス以
外の酸素を含むカスであれば何でもよく、酸化物以外の
炭化物や窒化物等の化合物を形成する場合窒素や炭素を
含むカスであればよい。
素カスを用いたが、アルゴンカス以外の不活性ガスであ
れば何でもよく、また酸化物を形成する場合酸素ガス以
外の酸素を含むカスであれば何でもよく、酸化物以外の
炭化物や窒化物等の化合物を形成する場合窒素や炭素を
含むカスであればよい。
本発明の他の実施例を第3図について説明する。
第3図は本発明の他の実施例の装置概略図である。
図中の番号で、第1図と同一のものは同じ番号を付した
。1は真空槽、2は円形TM01マイクロ波導彼管、3
は第1ターゲツト、23は第2ターゲツト、29は第2
電源である。
。1は真空槽、2は円形TM01マイクロ波導彼管、3
は第1ターゲツト、23は第2ターゲツト、29は第2
電源である。
以下、マイクロ波としてfO=2.45Ci)lzのも
のを用いる。
のを用いる。
真空槽1は、内径20cmの円筒形のものを用いた。
モード変換器として円形TM01モードマイクロ波導波
骨導波管いて、マイクロ波を真空槽1に導入した。円形
TM01モードマイクロ波導波骨導波管内径11cm、
長さ28.3cmとした。円形TM01モードマイ
クロ波導波骨導波管円形TMmr+、TEmnモードの
高次モード(TMモードの場合、m + n≧2゜TE
モードの場合、m+n≧3および円形TE01モード)
を励振てきない内径にした。真空槽1と円形TM01モ
ードマイクロ波導波骨導波管、同一の中心軸をもつよう
に配置した。第1.第2ターゲット3,23は、マイク
ロ波を真空槽1内に導入させた周辺、ずなわち真空41
乃1と円形TM01モードマイクロ波導波骨導波管内径
差部分12付近でかつ、磁場の印加方向11に配置した
。
骨導波管いて、マイクロ波を真空槽1に導入した。円形
TM01モードマイクロ波導波骨導波管内径11cm、
長さ28.3cmとした。円形TM01モードマイ
クロ波導波骨導波管円形TMmr+、TEmnモードの
高次モード(TMモードの場合、m + n≧2゜TE
モードの場合、m+n≧3および円形TE01モード)
を励振てきない内径にした。真空槽1と円形TM01モ
ードマイクロ波導波骨導波管、同一の中心軸をもつよう
に配置した。第1.第2ターゲット3,23は、マイク
ロ波を真空槽1内に導入させた周辺、ずなわち真空41
乃1と円形TM01モードマイクロ波導波骨導波管内径
差部分12付近でかつ、磁場の印加方向11に配置した
。
第4図に第1.第2ターゲツ)3.23の周辺の詳細図
を示す。第1.第2ターゲツ)3.23は、金属または
導電性の材料を用いて、中空円筒状の形状とした。第1
.第2ターゲット3,23の断面形状と円形TMO+モ
ードマイクロ波導波管2の断面形状は、はぼ同等すなわ
ち第1.第2ターゲット3,23の内径を円形TM01
モードマイクロ波導波骨導波管径と同じl1cmとし、
高さを両ターゲット3,23も10cmとした。第1.
第2ターゲット3.23と内径差部分18(真空槽1)
とは、絶縁層4によって絶縁され、また第1.第2ター
ゲットも同様に絶縁されている。第1.第2ターゲッl
−3,23のスパッタされる面積は、345cイであっ
た。
を示す。第1.第2ターゲツ)3.23は、金属または
導電性の材料を用いて、中空円筒状の形状とした。第1
.第2ターゲット3,23の断面形状と円形TMO+モ
ードマイクロ波導波管2の断面形状は、はぼ同等すなわ
ち第1.第2ターゲット3,23の内径を円形TM01
モードマイクロ波導波骨導波管径と同じl1cmとし、
高さを両ターゲット3,23も10cmとした。第1.
第2ターゲット3.23と内径差部分18(真空槽1)
とは、絶縁層4によって絶縁され、また第1.第2ター
ゲットも同様に絶縁されている。第1.第2ターゲッl
−3,23のスパッタされる面積は、345cイであっ
た。
磁場の強度は、電磁石8によってECR条件を満たすよ
うに(fO=2.45GHzの場合、BO=0.087
5T)した。基板6と第2ターゲツトの端面との距離は
、16cmとした。
うに(fO=2.45GHzの場合、BO=0.087
5T)した。基板6と第2ターゲツトの端面との距離は
、16cmとした。
以上のように構成された本実施例のスパッタ装置を用い
て、以下酸化アルミニウム膜の形成について説明する。
て、以下酸化アルミニウム膜の形成について説明する。
第1.第2ターゲツ)3.23ともにアルミニウムを用
い、スパッタガスとしてアルゴンカスと酸素ガスを用い
、それぞれ53CCM流し、全圧力を0.2Paさした
。基板6としてガラス基板を用いた。第1ターゲツト3
に第1電源9を、第2ターゲツト23に第2電源29を
接続して、基板ホルダー6に対して−80、−200V
の直流電圧を印加した。マイクロ波電力は、はぼ300
Wであった。マイクロ波の入射電力Pμ〜300W、
反射電力P ref二IWそしてVSWR=1. 1
3であった。そしてこのVSWRの値は、放電あるなし
にかかわらずほぼ同してあった。このようにマイクロ波
パワーを真空槽1内に効率よく導入できたのは、モード
変換器の断面形状とターゲットの断面形状を同等にした
効果と理解できる。
い、スパッタガスとしてアルゴンカスと酸素ガスを用い
、それぞれ53CCM流し、全圧力を0.2Paさした
。基板6としてガラス基板を用いた。第1ターゲツト3
に第1電源9を、第2ターゲツト23に第2電源29を
接続して、基板ホルダー6に対して−80、−200V
の直流電圧を印加した。マイクロ波電力は、はぼ300
Wであった。マイクロ波の入射電力Pμ〜300W、
反射電力P ref二IWそしてVSWR=1. 1
3であった。そしてこのVSWRの値は、放電あるなし
にかかわらずほぼ同してあった。このようにマイクロ波
パワーを真空槽1内に効率よく導入できたのは、モード
変換器の断面形状とターゲットの断面形状を同等にした
効果と理解できる。
この条件で第1.第2ターゲット3.23に流れる電流
はほぼ1.4Aで、電流密度は4mA/cnF てあっ
た。この電流密度の値は、従来例より3倍増加して第1
.第2ターゲット3.23を、磁場の印加方向11以外
て真空$41W 1内面の表面に配置し、マイクロ波の
伝搬モードをTMモードにした効果を知ることかできる
。また、複数個のターゲットを用ない場合、電流密度が
3mA/C++Fであり、これ以−に増加させると(マ
イクロ波パワーは一定)、アーク放電へ移行することと
なり、複数個のターゲットの配置にした効果を知ること
ができる。
はほぼ1.4Aで、電流密度は4mA/cnF てあっ
た。この電流密度の値は、従来例より3倍増加して第1
.第2ターゲット3.23を、磁場の印加方向11以外
て真空$41W 1内面の表面に配置し、マイクロ波の
伝搬モードをTMモードにした効果を知ることかできる
。また、複数個のターゲットを用ない場合、電流密度が
3mA/C++Fであり、これ以−に増加させると(マ
イクロ波パワーは一定)、アーク放電へ移行することと
なり、複数個のターゲットの配置にした効果を知ること
ができる。
以」二の条件で酸化アルミニウム膜が、毎分50nmの
蒸着速度で形成された。この酸化アルミニウム膜は、屈
折率1.76、組成比Al: 0=2: 3の良質な膜
であった。また、酸化アルミニウム膜中には、不純物と
なるアルミニウム以外の金属を検出てきなかった。この
ことは、真空槽1の内面の表面に複数個のタープy ト
3..2’3を配置した効果を知ることができる。
蒸着速度で形成された。この酸化アルミニウム膜は、屈
折率1.76、組成比Al: 0=2: 3の良質な膜
であった。また、酸化アルミニウム膜中には、不純物と
なるアルミニウム以外の金属を検出てきなかった。この
ことは、真空槽1の内面の表面に複数個のタープy ト
3..2’3を配置した効果を知ることができる。
なお、本実施例において電磁石8によってECR条件を
満たす磁場強度を形成していたか必すしもECR条件を
満たさなくてもよい。また磁場を発生させる手段として
電磁石以外の永久磁石なとを用いてもよい。
満たす磁場強度を形成していたか必すしもECR条件を
満たさなくてもよい。また磁場を発生させる手段として
電磁石以外の永久磁石なとを用いてもよい。
本実施例では、ターゲットの周辺にシールドを用いずに
構成しているが、シールドをターゲットの周辺に配置し
ても本発明に含まれる。
構成しているが、シールドをターゲットの周辺に配置し
ても本発明に含まれる。
本実施例では、2個のターゲラl−3,23を用いて装
置を構成しているか、3個以」二のターゲットを配置し
てもよい。
置を構成しているか、3個以」二のターゲットを配置し
てもよい。
本実施例では、電源9,29として直流電源を用い、タ
ーゲットとじて金属または導電性材料を用いているか、
直流電源以外の交流電源や高周波電源を用いてもよく、
ターゲットとして酸化物、炭化物、窒化物等の化合物を
用いてもよい。また、本実施例では同じ種類のターゲッ
トを複数個用いたが、異種のターゲットを使ってもよい
。例えばターゲットとして、酸化ビスマス、炭酸バリウ
ム。
ーゲットとじて金属または導電性材料を用いているか、
直流電源以外の交流電源や高周波電源を用いてもよく、
ターゲットとして酸化物、炭化物、窒化物等の化合物を
用いてもよい。また、本実施例では同じ種類のターゲッ
トを複数個用いたが、異種のターゲットを使ってもよい
。例えばターゲットとして、酸化ビスマス、炭酸バリウ
ム。
酸化ストロンチウム、酸化第−銅等を用いて、複合酸化
物薄膜を形成することは、本発明に含まれる。
物薄膜を形成することは、本発明に含まれる。
本実施例では、マイクロ波の伝搬モードとして円形TM
O+モードを用いたか、他のモードを用いてもよい。
O+モードを用いたか、他のモードを用いてもよい。
本実施例では、スパッタカスとしてアルゴンカスと酸素
カスを用いたか、アルゴンカス以外の不活性カスであれ
ば何でもよく、また酸化物を形成する場合酸素カス以外
の酸素を含むカスであれば何でもよく、酸化物以外の炭
化物や窒化物等の化合物を形成する場合窒素や炭素を含
むカスであればよい。
カスを用いたか、アルゴンカス以外の不活性カスであれ
ば何でもよく、また酸化物を形成する場合酸素カス以外
の酸素を含むカスであれば何でもよく、酸化物以外の炭
化物や窒化物等の化合物を形成する場合窒素や炭素を含
むカスであればよい。
発明の効果
以−」−説明したように、本発明は、真空槽内にマイク
ロ波と磁場を印加し、マイクロ波を真空槽内に導入させ
た周辺でかつ、磁場の印加方向以外の真空4111.j
i内面の表面に少なくとも一種類のターゲットを配置し
、マイクロ波の伝搬モードを少なくとも一つに固定する
モード変換器を真空格外部に設け、伝搬モードとしてT
Mモードを用いた簡易な構成で、高電離のプラズマをタ
ーゲットの表面に形成するので、ターゲットに多量のイ
オンを照射てき、堆積速度を増加させる効果をもつ。さ
らに、真空槽中て高く励起ぜれた非常に反応性のある粒
子は短い時間でターゲットや基板表面に達するため、低
い励起状態や準安定状態に減衰することなく、高励起の
粒子が、膜形成やスパッタリング現象に寄与でき、膜質
向上に効果をもつ。
ロ波と磁場を印加し、マイクロ波を真空槽内に導入させ
た周辺でかつ、磁場の印加方向以外の真空4111.j
i内面の表面に少なくとも一種類のターゲットを配置し
、マイクロ波の伝搬モードを少なくとも一つに固定する
モード変換器を真空格外部に設け、伝搬モードとしてT
Mモードを用いた簡易な構成で、高電離のプラズマをタ
ーゲットの表面に形成するので、ターゲットに多量のイ
オンを照射てき、堆積速度を増加させる効果をもつ。さ
らに、真空槽中て高く励起ぜれた非常に反応性のある粒
子は短い時間でターゲットや基板表面に達するため、低
い励起状態や準安定状態に減衰することなく、高励起の
粒子が、膜形成やスパッタリング現象に寄与でき、膜質
向上に効果をもつ。
また、負電位のターゲットが真空槽内面の表面を被って
いるため、プラズマ中のイオンや高速中性粒子を原因と
する真空槽の壁面のスパッタによる膜中への不純物の混
入を防ぐ効果がある。
いるため、プラズマ中のイオンや高速中性粒子を原因と
する真空槽の壁面のスパッタによる膜中への不純物の混
入を防ぐ効果がある。
マイクロ波と磁場の関係をECR条件を満たずようにす
ると、高電離のプラズマを得て、さらに堆積速度を向上
させる効果をもつ。
ると、高電離のプラズマを得て、さらに堆積速度を向上
させる効果をもつ。
また、本発明は真空槽内にマイクロ波と磁場を印加し、
磁場の印加方向以外でかつマイクロ波を真空槽内に導入
した周辺の真空槽内面に、一種類基」−で複数個のター
ゲットを配置し、マイクロ波の伝搬モードを少なくとも
一つに固定するモード変換器を真空槽外部に設け、モー
ド変換器の断面形状とターゲットの断面形状とをほぼ同
等にした簡易な+M成て、高電離のプラズマをターゲッ
トの表面に形成するので、ターゲラ)・に多量のイオン
を照射てきる。このため、蒸着速度を増加させる効果を
もつ。また、複数個のターゲットを配置したことにより
、ターゲットの一部のみかスパッタされることはなくな
った。これによって、蒸着速度を増加させる効果をもつ
。そして、マイクロ波の伝搬モードを一つに固定するこ
とにより、マイクロ波の電界強度の強い位置にイオンの
密度が高くてき、堆積速度の向上に効果かある。さらに
、モー1!変換器の断面形状とターゲットの断面形状を
同等にすることによって、マイクロ波パワーを真空イ・
ハj内に効率よく導入できる。
磁場の印加方向以外でかつマイクロ波を真空槽内に導入
した周辺の真空槽内面に、一種類基」−で複数個のター
ゲットを配置し、マイクロ波の伝搬モードを少なくとも
一つに固定するモード変換器を真空槽外部に設け、モー
ド変換器の断面形状とターゲットの断面形状とをほぼ同
等にした簡易な+M成て、高電離のプラズマをターゲッ
トの表面に形成するので、ターゲラ)・に多量のイオン
を照射てきる。このため、蒸着速度を増加させる効果を
もつ。また、複数個のターゲットを配置したことにより
、ターゲットの一部のみかスパッタされることはなくな
った。これによって、蒸着速度を増加させる効果をもつ
。そして、マイクロ波の伝搬モードを一つに固定するこ
とにより、マイクロ波の電界強度の強い位置にイオンの
密度が高くてき、堆積速度の向上に効果かある。さらに
、モー1!変換器の断面形状とターゲットの断面形状を
同等にすることによって、マイクロ波パワーを真空イ・
ハj内に効率よく導入できる。
以」二のように本発明は優れた効果を有するものであり
、本発明の工業的価値は高い。
、本発明の工業的価値は高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の−・実施例のスパッタ装置概略断面図
、第2図は本実施例のターゲット周辺の詳細な断面図、
第3図は本発明の他の実施例のスパッタ装置概略断面図
、第4図は本実施例のターゲット周辺の詳細な断面図、
第5図は従来のスパッタ装置の概略断面図である。 1・・・真空槽、2・・・円形TM01モードマイクロ
波導波管、3・・・第1ターゲッl−123・・・第2
ターゲツト、 6・・・基板、 8・・・電磁石、 9
.29・・・電源、15・・・引出し窓。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名−23= 憾 0\ 暫 依 ―
、第2図は本実施例のターゲット周辺の詳細な断面図、
第3図は本発明の他の実施例のスパッタ装置概略断面図
、第4図は本実施例のターゲット周辺の詳細な断面図、
第5図は従来のスパッタ装置の概略断面図である。 1・・・真空槽、2・・・円形TM01モードマイクロ
波導波管、3・・・第1ターゲッl−123・・・第2
ターゲツト、 6・・・基板、 8・・・電磁石、 9
.29・・・電源、15・・・引出し窓。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名−23= 憾 0\ 暫 依 ―
Claims (10)
- (1)真空槽内に、マイクロ波と磁場を印加し、前記マ
イクロ波を前記真空槽内に導入させた周辺でかつ、前記
磁場の印加方向以外の前記真空槽内面の表面を少なくと
も一種類のターゲットを配置したことを特徴とするスパ
ッタ装置。 - (2)マイクロ波の伝搬モードを少なくとも一つに固定
するモード変換器を真空槽外部に設けたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のスパッタ装置。 - (3)マイクロ波の伝搬モードとして、TMモードを用
いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のスパ
ッタ装置。 - (4)少なくとも一種類のターゲットを磁場の印加方向
に対して外周方向に配置したことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のスパッタ装置。 - (5)磁場をマイクロ波の周波数で決まる電子サイクロ
トロン共鳴(ECR)条件をほぼ満たすことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のスパッタ装置。 - (6)真空槽内に、マイクロ波と磁場を印加し、前記磁
場の印加方向以外でかつ、前記マイクロ波を前記真空槽
内に導入した周辺の前記真空槽内面に、一種類以上で複
数個のターゲットを配置し、前記マイクロ波の伝搬モー
ドを少なくとも一つに固定するモード変換器を前記真空
槽外部に設け、前記モード変換器の断面形状と前記複数
個のターゲットの断面形状とをほぼ同等にしたことを特
徴とするスパッタ装置。 - (7)複数個のターゲットを、磁場の印加方向にそれぞ
れ電気的に分離して配置したことを特徴とする特許請求
の範囲第6項記載のスパッタ装置。 - (8)マイクロ波の伝搬モードとして、TMモードを用
いたことを特徴とする特許請求の範囲第6項記載のスパ
ッタ装置。 - (9)真空槽を円筒形とし、ターゲットを中空円筒状に
し、マイクロ波の伝搬モードとして、円形TM01モー
ドをしたことを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の
スパッタ装置。 - (10)磁場をマイクロ波の周波数で決まる電子サイク
ロトロン共鳴(ECR)条件をほぼ満たすことを特徴と
する特許請求の範囲第6項記載のスパッタ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63113107A JPH0715145B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63113107A JPH0715145B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | スパッタ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01283371A true JPH01283371A (ja) | 1989-11-14 |
JPH0715145B2 JPH0715145B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=14603674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63113107A Expired - Fee Related JPH0715145B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0715145B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003073824A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Canon Inc | 薄膜作成法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6029956A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-02-15 | Kyocera Corp | 光磁気記録媒体の製造方法 |
JPS61104074A (ja) * | 1984-10-26 | 1986-05-22 | Hitachi Ltd | スパッタリング方法及びその装置 |
JPS62151561A (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-06 | Hitachi Ltd | スパツタリング装置 |
-
1988
- 1988-05-10 JP JP63113107A patent/JPH0715145B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6029956A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-02-15 | Kyocera Corp | 光磁気記録媒体の製造方法 |
JPS61104074A (ja) * | 1984-10-26 | 1986-05-22 | Hitachi Ltd | スパッタリング方法及びその装置 |
JPS62151561A (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-06 | Hitachi Ltd | スパツタリング装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003073824A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Canon Inc | 薄膜作成法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0715145B2 (ja) | 1995-02-22 |
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