JPH02149669A - 薄膜形成装置 - 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】 〔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、大面積に
わたって均一で、かつ、高密度なプラズマ放電を行うの
に適した電極構造に関する。

〔従来の技術〕

スパッタ装置は、種々の材料のＷＩ膜化手段の一つとし
て、各方面でニーズが高まっている。特に、ｌ改磁気ヘ
ッド等の保護膜として絶縁膜をスパッタするときには、
数十ミクロンと比較的厚い膜をつける必要がある。また
、成膜時間も十数時間にも及ぶため、保護膜形成工程で
のスルーブツト向上が強く望まれていた。そこで、電極
の大型化による処理能力のＮ倍化が考えられたが、ｍｔ
ｉの大型化により、電極周辺でのプラズマの拡散が著し
くなり、プラズマの閉じ込め効率が低下するため。

成膜レートが低下するとともに、１１Ｉ！極の中心付近
と周辺部分での膜厚の差が大きくなる等の問題があった
。

プラズマの閉じ込め効率を上げて、成膜レートを向上さ
せる方法としては、良く知られているマグネトロンタイ
プがある。また、特開昭６３−７３６４号公報に記載さ
れているように、基板近傍に磁石を配設することにより
、基板近傍に発生するプラズマ密度を増大させ、プラズ
マ密度の均一化を図り、ｖ４質、及び、被着性の良好な
成膜を均一に行う方法が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

絶縁膜のスパッタ装置は、一般に、コンベンショナルタ
イプであるが、これはマグネトロンタイプでは形成され
た膜の膜応力等の膜質に問題があるためである。そこで
、従来技術では、スルーブツト向上のための電極面積の
大型化に対して、プラズマ閉じ込め効率の低下、及び、
膜厚分布のバラツキ等の点について考慮されていなかっ
た。

本発明の目的は、基板に影響を与えることなく、プラズ
マの閉じ込め効率を向上させて、放電空間のプラズマ密
度を均一にするような電極構造を与えることにある。

これにより、成膜レートの低下や膜厚分布のバラツキの
増加等の問題がなく、電極の大型化を図ることができ、
スルーブツトが向上する。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、対向する電極のアースシー
ルドの部分に磁界発生手段を設けて、その対向する面の
磁極が互いに反対になるようにしたものである。

これにより、アースシールド間に、電極に対して垂直方
向に磁界が形成される。この磁界は、周方向に隙間のな
いように、磁界発生手段を配置する。

また、磁界発生手段の温度上昇による磁気特性の劣化を
防ぐためには、アースシールドの内部に冷却用の水パイ
プを通すか、冷却水の通路を設けて、アースシールド全
体を冷却する構造をとる。

さらに、プラズマ閉じ込め効率を向上させるために、磁
界発生手段を、周方向に少なくとも二重に設けて、外側
にいくほど、その磁界強度を強くするような構造とする
。

〔作用〕

対向する電極のアースシールド内に設けられた磁界発生
手段は、対向する磁極がお互いに反対になるように配置
することによって電極に垂直方向の磁界を形成する。

荷電粒子は磁力線に巻きつくような運動をするた−め、
磁力線を横切っては動きにくい、このため電極間の放電
空間から周辺にひろがろうとするプラズマは、この電極
に対して重直な磁界のために外にもれにくくなる。ちょ
うど、磁界発生手段によって形成された磁界は、電極の
周辺に目に見えない磁界の壁を形成していることになる
。

また、この磁界の壁は、磁界が外側にいくほど強くなる
ような構造とすることにより、プラズマは閉じ、込めや
すくなる。これは磁界のミラー効果によるものであろに の磁界発生手段は、一般には、永久磁石であるが、永久
磁石は温度上昇により、その磁力が劣化することが考え
られる。そこで、永久磁石を冷却水でアースシールドを
含めて冷却することにより、放電中のプラズマの衝突に
よるアースシールド、及び、永久磁石の温度上昇を防い
で、常に、一定の磁力を保障して、効率良くプラズマの
閉じ込めを行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図、第２図により説明する
。

真空容器１内には、主に、ターゲット板２を保持し、ス
パッタ放電を行う際に陰極となるターゲット電極３とア
ースシールド４，４１．成膜される基板Ｓを保持し、ス
パッタ放電を行う際に陽極となる基板電極６とアースシ
ールド４，４１と、両者間の空間を二分割する開閉可能
なシャッタ９とが収納されている。スパッタ用ガスは、
ボンベ２０からガス配管８により電極間に供給され、り
ライオポンプ１９により排気される。クライオポンプ１
９はゲート弁１８により仕切られている。

ターゲット電極３と基板電極６はそれぞれ絶縁物１２．
１３で真空容器１とは絶縁されており、マツチングボッ
クス１４．１５を通して、高周波電源１６．１７より電
力が供給される。

アースシールド４は真空容器１に固定されており、アー
スシールド４１は、ボルトでアースシールド４に固定さ
れており、アースシールド４１は容易に取りはずしがで
きるようになっている。永久磁石１０．１１は、アース
シールド４，４１ではさまれた形で固定されている。永
久磁石１０゜１１は棒状磁石で、これを円周方向になら
べて、はぼ、円形になるように配置している。アースシ
ールド４に設けた冷却水用通路２２に冷却水を流すこと
によって、永久磁石１０．１１を含めてアースシールド
４，４１の全体の冷却をすることができる。

永久磁石１０．１１を設けた場合に形成される磁界２１
の様子を第２図に示す、永久磁石１０は、下面をＮ極に
して円周方向に配置する。永久磁石１１は、上面がＳ極
になるようにして円周方向に配置する。これにより、ア
ースシールド４，４１にそって円周方向に上から下向き
の磁界が形成される。これにより、ターゲラ１〜電極３
と、基板電極６間でのプラズマ放電を閉じ込めることが
出来る。

本発明の他の実施例を第４図に示す、永久磁石１０．１
１に加えて永久磁石１０１，１１１を永久磁石１０．１
１と同心円状に配置する。このとき、永久磁石１０１，
１１１の磁極の向きはそれぞれ永久磁石１０．１１と同
じである。ただし、永久磁石１０１，１１１の表面磁力
は、永久磁石１０．１１より強くなるようにしである。

これにより、第５図に示すように、アースシールド４゜
４１にそって円周方向に形成される磁界は、その内側よ
りも外側の方が強くなる。これにより、ターゲット電極
３と基板電極６間でのプラズマ放電を、より効率よく閉
じ込めることができる。

単純なコンベンショナルタイプの対向ｍ％間での放電で
は、プラズマ密度は中心から半径方向の外側に進むにつ
れて、急速に減少する。このため、形成される膜も、中
心ほど厚く、外周ほど薄くなる傾向にある。しかし、本
発明のように、中心から外側に拡散するプラズマを磁界
で閉じ込めることによって、電極間のプラズマ密度分布
を、はぼ均一にすることができる。これにより形成され
る膿の均一性も良好となり、電極の大型化にも適してい
る。

本実施例によれば、 （１）成膜レートの向上により、成膜時間の短縮が図れ
る。

（２）膜厚のバラツキを少なくすることができる。

（３）電極の大型化に対しても、成膜レートの低下や膜
厚のバラツキの増大はなく、成膜枚数の増加により、容
易にスループットの向上が図れる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電極間の放電空間のプラズマを高密度
で、かつ、均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第１
図の平面図、第３図は第１図でのプラズマ閉じ込め磁界
の様子を示す説明図、第４図は。 本発明の他の一実施例のブロック図、第５図は、第４図
に示す実施例の磁界の様子を示す説明図である。 １・・・真空容器、３・・・ターゲット電極、４・・・
アースシールド、５・・・基板、６・・・基板Ｍ１極、
１０．１１・・・永久磁石、１４．１５・・・マツチン
グボックス、１６．１７・・・高周波電源、１９・・・
クライオポンプ。 第２−図 第３図 馬午図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成膜材料から成るターゲット板と、前記ターゲット
   板を保持し、成膜時には陰極となるターゲット電極と、
   前記ターゲット板と対向配置された被成膜母材である基
   板と、前記基板を保持し、成膜時には陽極となる基板電
   極と、前記ターゲット電極と前記基板電極とではさまれ
   た放電空間を二分割することができるように配置された
   シャッタと、前記放電空間にスパッタ用のガスを供給す
   るガス配管と、これらを収納し、且つ、真空状態を保持
   する真空容器と、前記真空容器内を排気する排気装置を
   備えたスパッタリング装置に於いて、 前記ターゲット電極及び前記基板電極のそれぞれのアー
   スシールドの部分に、磁界発生機構を設けたことを特徴
   とする薄膜形成装置。 ２、前記磁界発生機構を冷却するための機構を設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装
   置。 ３、前記磁界発生機構は、周方向に少なくとも二重に設
   けて、その磁界の強さを外側ほど強くすることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成装置。