JPH02156082A - Sputtering device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、高周波スパッタ装置に関する。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a high frequency sputtering apparatus.
（従来の技術）
高周波スパッタ装置においては、一般に、真空容器及び
この中に支持された被処理物たる基板が一方の電極を成
し、真空容器内に支持されたターゲットが他方の電極を
成す。前者はゼロ電位にされ、後者は高圧の高周波電圧
（ＲＦ雷電圧が印加される。前者はアース電極と呼ばれ
、後者はＲＦ主電極呼ばれる。高周波電圧は、マツチン
グ回路およびブロッキングコンデンサを含む伝送路を介
して、ＲＦ主電極るターゲットに印加される。すると、
アース電極とＲＦ電極間にグロー放電が生じ両電極間の
雰囲気をプラズマ化する。(Prior Art) In a high-frequency sputtering apparatus, generally, a vacuum chamber and a substrate supported therein, which is an object to be processed, constitute one electrode, and a target supported within the vacuum chamber constitutes the other electrode. The former is brought to zero potential, and the latter is applied with a high-voltage radio-frequency voltage (RF lightning voltage. The former is called the ground electrode, and the latter is called the RF main electrode. The radio-frequency voltage is applied to the transmission line including the matching circuit and blocking capacitor. RF is applied to the target via the main electrode.Then,
Glow discharge occurs between the earth electrode and the RF electrode, turning the atmosphere between the two electrodes into plasma.
高周波電圧の極性の切替わりに応じて、アース電極とＲ
Ｆ主電極交互に陰極となり、また陽極となる。放電電流
はプラズマ雰囲気中を陽極から陰極へと流れる。放電電
流の大きさは陰極に対するプラズマからの照射光量と印
加電圧とに比例する。According to the switching of the polarity of the high frequency voltage, the earth electrode and
F main electrode alternately serves as a cathode and an anode. A discharge current flows from the anode to the cathode in the plasma atmosphere. The magnitude of the discharge current is proportional to the amount of light irradiated from the plasma to the cathode and the applied voltage.
アース電極の方がＲＦ主電極り面積が大きく照射光量が
多いため、印加電圧が同じ場合ｊこは、アース電極が陰
極の時に、より大きい放電電流が流れる。一方、ブロッ
キングコンデンサによる直流電流のブロック作用のため
に、アース電極が陰極の時の放電電流とＲＦ主電極陰極
の時の放電電流とは同量である。そのため、高周波電圧
のピーク値はＲＦ主電極陰極の時に高く、アース電極が
陰極の時に低くなるようにマイナス側へ偏る。従って、
ＲＦ主電極陰極である時の放電の消費電力は大きく、逆
にアース電極が陰極である時の消費電力は小さい。Since the ground electrode has a larger area than the RF main electrode and irradiates a larger amount of light, a larger discharge current flows when the ground electrode is a cathode when the applied voltage is the same. On the other hand, due to the direct current blocking effect of the blocking capacitor, the discharge current when the earth electrode is the cathode is the same as the discharge current when the RF main electrode is the cathode. Therefore, the peak value of the high frequency voltage is biased towards the negative side, being high when the RF main electrode is the cathode and low when the earth electrode is the cathode. Therefore,
Discharge power consumption is large when the RF main electrode is the cathode, and conversely, power consumption is small when the earth electrode is the cathode.
このようなグロー放電中に、何らかの原因によりアーク
放電が発生することがある。アーク放電は陰極からの熱
電子放出であり、これは陰極から出る火花として視覚的
に観測される。このアーク放電の発生を最少限とするた
めに、アークカット回路が従来から知られている。アー
クカット回路は、グロー放電中の消費電力の変化からア
ーク放電の発生を検出して、高周波電圧の供給を一瞬断
つものである。上述のようにＲＦ［極が陰極の時のグロ
ー放電の消費電力は比較的大きいから、この時のアーク
放電の発生は顕著な消費電力の変化を生じさせる。従っ
て、ＲＦ主電極発生するアーク放電はアークカット回路
により容易に検出されてカットされる。しかし、アース
電極が陰極の時のアーク放電の発生は、顕著な消費電力
の変化を生じさせない。そのため、アース電極で発生す
るアーク放電はアークカット回路には検出され難くカッ
トが困難である。During such glow discharge, arc discharge may occur for some reason. Arc discharge is thermionic emission from the cathode, which is visually observed as a spark emanating from the cathode. In order to minimize the occurrence of this arc discharge, arc cut circuits are conventionally known. The arc cut circuit detects the occurrence of arc discharge from a change in power consumption during glow discharge, and momentarily cuts off the supply of high frequency voltage. As mentioned above, the power consumption of glow discharge when the RF [pole is a cathode] is relatively large, so the occurrence of arc discharge at this time causes a noticeable change in power consumption. Therefore, the arc discharge generated by the RF main electrode is easily detected and cut by the arc cut circuit. However, the occurrence of arc discharge when the ground electrode is a cathode does not cause a significant change in power consumption. Therefore, arc discharge generated at the ground electrode is difficult to be detected by the arc cut circuit and difficult to cut.
（発明が解決しようとする課届）
上述のように、アース電極で生じるアーク放電はアーク
カット回路によりカットすることが困難である。アース
電極のうちの基板でアーク放電が生じた場合、基板はア
ーク放電の箇所で破壊されてしまう。また、アース電極
のうちの基板近くに位置する部分、例えば基板固定用の
治具等でアーク放電が生じた場合、そのアーク放電箇所
からの噴出物が基板表面の被膜に付着してこれを台無し
にしてしまう。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, it is difficult to cut arc discharge generated at the ground electrode using an arc cut circuit. If arc discharge occurs in the substrate of the ground electrode, the substrate will be destroyed at the location of the arc discharge. Additionally, if an arc discharge occurs in a part of the ground electrode located near the board, such as a jig for fixing the board, ejected material from the arc discharge location will adhere to the coating on the board surface and ruin it. I end up making it.
また、アーク放電がなく正常にスパッタが行われている
時にも、従来の高周波スパッタには次のようないくつか
の問題点が存在する。上述のようにグロー放電電流はＲ
Ｆ主電極アース電極との間、を双方向に流れる。アース
電極に向かって族７ＪＳ電流が流れる時、ターゲットの
スパッタ蒸発は生じないから、この時の消費電力は無駄
な電力である。Further, even when sputtering is performed normally without arc discharge, conventional high-frequency sputtering has several problems as described below. As mentioned above, the glow discharge current is R
F flows in both directions between the main electrode and the ground electrode. When the Group 7JS current flows toward the ground electrode, sputter evaporation of the target does not occur, so the power consumed at this time is wasted power.
さらに、このアース電極に向かう放電電流によりアース
電極のスパッタ蒸発が生じ、蒸発したアース電極物質が
基板表面の被膜を汚染してしまう。Further, the discharge current directed toward the earth electrode causes sputter evaporation of the earth electrode, and the evaporated earth electrode material contaminates the film on the surface of the substrate.
また、アース電極うちの特に基板に電流が流れることに
より、基板の発熱が生じ、それが基板の温度制御を困難
にする。Further, when a current flows through the ground electrode, especially the substrate, heat is generated in the substrate, which makes it difficult to control the temperature of the substrate.
従って、本発明の第１の目的は、アース電極で発生する
アーク放電を有効に防止することにある。Therefore, a first object of the present invention is to effectively prevent arc discharge occurring at the earth electrode.
また、第２の目的は、ターゲットのスパッタ蒸発に寄与
しない無駄な電力を出来るだけ少なくしてスッパタレー
トの向上を図ることにある。A second purpose is to improve the sputter rate by minimizing wasted power that does not contribute to sputter evaporation of the target.
第３の目的は、アース電極のスパッタ蒸発を出来るだけ
無くし基板表面被膜の汚染を防止することにある。The third purpose is to eliminate sputter evaporation of the ground electrode as much as possible to prevent contamination of the substrate surface film.
さらに、第４の目的は、基板の発熱を防止して基板の温
度制御を容易にし、さらには高温での処理に適さない例
えばプラスチックのような材料の基板に対しても高周波
スッパタが適用できるようにすることにある。Furthermore, the fourth purpose is to prevent heat generation in the substrate, making it easier to control the temperature of the substrate, and to make it possible to apply high-frequency sputtering to substrates made of materials such as plastic, which are not suitable for high-temperature processing. It is to make it.
（課題を解決するための手段）
本発明は、高周波電源からの高周波電圧を、マツチング
ボックスを含む伝送路を介して、真空容器内に配された
ターゲットに印加して、前記真空容器内の被処理物にス
パッタ蒸着処理を施すものにおいて、複数のターゲット
が前記真空容器内に配され、各ターゲットと他のターゲ
ットとの相互間に一方のターゲットから出て他方のター
ゲットに入る磁力線を有する磁場を形成するための手段
が設けられ、前記各ターゲットへの各印加電圧が互いに
位相差をもつように前記高周波電源または前記伝送路が
構成されているスパッタ装置を提供するものである。(Means for Solving the Problems) The present invention applies a high frequency voltage from a high frequency power source to a target placed in a vacuum container via a transmission path including a matching box, thereby generating a target inside the vacuum container. In a device that performs sputter deposition processing on a workpiece, a plurality of targets are arranged in the vacuum container, and a magnetic field having lines of magnetic force that exits from one target and enters the other target is provided between each target and the other targets. The present invention provides a sputtering apparatus in which the high frequency power source or the transmission line is configured such that the voltages applied to the targets have a phase difference with each other.
（作 用）
上記構成によれば、複数のターゲットの各々に対して互
いに位相の異なった高周波電圧が印加される。位相の相
違によりターゲット相互間に電位差が生じる。この電位
差によりターゲット相互間でグロー放電が生じプラズマ
を形成する。磁力線が一方のターゲットから出て他方の
ターゲットに入るように磁場が形成されている。この磁
場の作用によって、ターゲットの表面近くにプラズマが
高密度に集中した領域が形成される。この領域は、一方
のターゲットの表面上から他方のターゲットの表面上に
亘って形成される。このようなプラズマ集中領域を介し
て、ターゲット相互間に良好に放電電流が流れる。放電
電流はターゲット相互間を交互に流れ、常にいずれかの
ターゲットにてスパッタ蒸発が生じる。一方、ターゲッ
トとアース電極間の放電電流は非常に少なくなる。その
ため、アース電極に流れる電流が減少する。その結果、
アース電極からのアーク放電が減り、アース電極のスパ
ッ蒸発が抑制され、基板の発熱が減少し、無駄な消費電
力が少なくなる。(Function) According to the above configuration, high frequency voltages having mutually different phases are applied to each of the plurality of targets. The difference in phase creates a potential difference between the targets. This potential difference causes a glow discharge between the targets to form plasma. A magnetic field is created such that magnetic field lines exit one target and enter the other target. Due to the action of this magnetic field, a region of highly concentrated plasma is formed near the surface of the target. This region is formed from the surface of one target to the surface of the other target. A discharge current flows well between the targets through such a plasma concentration region. The discharge current flows alternately between the targets, and sputter evaporation always occurs in one of the targets. On the other hand, the discharge current between the target and the ground electrode becomes very small. Therefore, the current flowing through the ground electrode decreases. the result,
Arc discharge from the ground electrode is reduced, spatter evaporation from the ground electrode is suppressed, heat generation from the substrate is reduced, and wasted power consumption is reduced.
（実施例） 以下、実施例により説明する。(Example) Examples will be explained below.
第１図は、本発明に係るスパッタ装置の一実施例の構成
を示す。FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of a sputtering apparatus according to the present invention.
同図において、１０は真空容器であり、この容器１０に
はガス注入口１１および排気口１２が設けられており、
容器１０内部は所定のガスがほぼ真空に近い状態で収容
されている。この容器１０には被処理物を保持する回転
式ホルダ２１が設けられ、この回転式ホルダ２１はモー
タ２２により駆動される。In the figure, 10 is a vacuum container, and this container 10 is provided with a gas inlet 11 and an exhaust port 12.
A predetermined gas is contained inside the container 10 in a nearly vacuum state. This container 10 is provided with a rotary holder 21 that holds the object to be processed, and this rotary holder 21 is driven by a motor 22.
回転式ホルダ２１の周面に対向するように、４つのスパ
ッタガンのターゲットＴ１〜Ｔ４が並設されている。こ
れらの４個のターゲットＴ１〜Ｔ４は、Ｔ１とＴ２のベ
アおよびＴ３とＴ４のベアに分けられている。ベアとな
るターゲット同士は相互間でグロー放電が良好に生じる
よう近接して配置されている。異なるベアのターゲット
間には、ベア毎の放電により形成されるプラズマが相互
干渉しないために必要な距離がおかれている。Four sputter gun targets T1 to T4 are arranged in parallel so as to face the circumferential surface of the rotary holder 21. These four targets T1 to T4 are divided into bare T1 and T2 and bare T3 and T4. The bare targets are placed close to each other so that glow discharge can occur favorably between them. A necessary distance is provided between the targets of different bears so that the plasma formed by the discharge of each bear does not interfere with each other.
ターゲットベアＴｌ、Ｔ２の裏面側に、Ｎ極がターゲッ
トベア毎に、Ｓ極がターゲットベア毎に夫々位置した電
磁石Ｍ１が配置されている。この磁石Ｍ１は、ターゲッ
トＴ１の表面から出てターゲットＴ２の表面に入る磁力
線Φ１を有する磁場を形成する。もう一方のターゲット
ベアＴ３゜Ｔ４の裏面側には、Ｎ極がターゲットベア毎
に、Ｓ極がターゲットＴ３の側に夫々位置した電磁石Ｍ
２が配置されている。この磁石Ｍ２は、ターゲットＴ３
の表面から出てターゲットＴ４の表面に入る磁力線Φ２
を有する磁場を形成する。On the back side of the target bears Tl and T2, an electromagnet M1 is arranged, with an N pole located for each target bear and an S pole located for each target bear. This magnet M1 forms a magnetic field having lines of magnetic force Φ1 that exit from the surface of the target T1 and enter the surface of the target T2. On the back side of the other target bear T3゜T4, there is an electromagnet M with an N pole located on each target bear and a S pole located on the side of target T3.
2 is placed. This magnet M2 is connected to the target T3
The magnetic field line Φ2 that comes out from the surface of and enters the surface of target T4
form a magnetic field with .
各ターゲットベア毎に高周波電圧発生器０８０１．０Ｓ
Ｃ２が設けられている。高周波電圧発生器０ＳＣＩ、０
５Ｃ２は独立に高周波電圧を発生し、これを各ターゲッ
トベア毎に設けられた２つの伝送路に夫々出力する。各
伝送路は夫々、電圧発生器０３ＣＩ、０３Ｃ２側から見
て、電圧増幅器ＦＡＩ、ＰＡ２、マツチングボックスＭ
ＨＩ。High frequency voltage generator 0801.0S for each target bear
C2 is provided. High frequency voltage generator 0SCI, 0
5C2 independently generates a high frequency voltage and outputs it to two transmission lines provided for each target bear. Viewed from the voltage generators 03CI and 03C2, each transmission line is connected to voltage amplifiers FAI, PA2, and matching box M.
H.I.
ＭＢ２、及び高周波トランスＴｒｌ、Ｔｒ２を要素とし
て有する。ドライブケーブルＣＣ１１〜ＣＣｌ４は、電
圧増幅器ＰＡＩ〜ＰＡ４の入力インピーダンスと等しい
特性インピーダンスを有している。電圧増幅器ＰＡは電
圧発生器Ｏ８Ｃからの高周波電圧を所望レベルの高電圧
に増幅するもので、ゲインが調整できるため各スパッタ
ガンへの印加電圧レベルを個別に異ならせることも同じ
にすることもできる。マツチングボックスＭＢは、伝送
路を送られてきた高周波電圧を最大能率でスパッタガン
に印加するようにインピーダンスを整合するためのマツ
チング回路を有し、マツチング回路は直流電流をブロッ
クするブロッキングコンデンサを含む。トランスＴｒｉ
、Ｔｒ２は、高周波電圧発生器０９ＣＩ、０３Ｃ２から
出力された各高周波電圧をベアのターゲットの各々へ分
配される。トランスＴｒｌ、Ｔｒ２はバランとして機能
するように構成されているため、ベアのターゲットには
１８０度の位相差を持つ平衡２相の高周波電圧が印加さ
れる。また、真空容器１０、基板ホルダ２１及びマツチ
ングボックスのシールド等からなるアース電極はゼロ電
位にされる。It has MB2 and high frequency transformers Trl and Tr2 as elements. Drive cables CC11-CCl4 have a characteristic impedance equal to the input impedance of voltage amplifiers PAI-PA4. The voltage amplifier PA amplifies the high frequency voltage from the voltage generator O8C to a desired level of high voltage, and since the gain can be adjusted, the voltage level applied to each sputter gun can be made different or the same. . The matching box MB has a matching circuit for matching impedance so that the high frequency voltage sent through the transmission line is applied to the sputtering gun with maximum efficiency, and the matching circuit includes a blocking capacitor that blocks direct current. . Trans Tri
, Tr2 distributes each high frequency voltage output from the high frequency voltage generators 09CI and 03C2 to each bare target. Since the transformers Trl and Tr2 are configured to function as a balun, a balanced two-phase high frequency voltage having a phase difference of 180 degrees is applied to the bare target. Further, the ground electrodes consisting of the vacuum container 10, the substrate holder 21, the shield of the matching box, etc. are brought to zero potential.
次に、作用を説明する。Next, the effect will be explained.
高周波電圧発生器０ＳＣＩから出力された高周波電圧は
高周波アンプＰＡＬで増幅されトランスＴｒｉにより１
８０度の位相差をもつ２つの高周波電圧に変換され、こ
の高周波電圧は夫々ターゲットＴ１．Ｔ２に印加される
。この２つの高周波電圧の位相差に起因するターゲット
ＴＩ、Ｔ１間の電位差によって、ターゲットＴｌ、Ｔ２
間でグロー放電が発生しプラズマを形成する。同様にタ
ーゲツト７３，７４間でもグロー放電が発生しプラズマ
を形成する。The high frequency voltage output from the high frequency voltage generator 0SCI is amplified by the high frequency amplifier PAL, and then 1
The high frequency voltages are converted into two high frequency voltages with a phase difference of 80 degrees, and these high frequency voltages are respectively applied to the targets T1. Applied to T2. The potential difference between the targets TI and T1 caused by the phase difference between these two high frequency voltages causes the targets Tl and T2 to
A glow discharge occurs between the two, forming plasma. Similarly, glow discharge occurs between targets 73 and 74, forming plasma.
磁力線Φ１の作用によって、ターゲットＴＩ。Target TI due to the action of magnetic field lines Φ1.
Ｔ２の表面上にプラズマが高密度に集中した領域Ｐ１が
形成される。同様に、磁力線Φ２により、ターゲットＴ
３．Ｔ４の表面上にプラズマが集中して領域Ｐ２が形成
される。図示のように、これらプラズマ集中領域ＰＬ、
Ｐ２は、夫々のターゲットベアの一方のターゲットの表
面上から他方のターゲットの表面上に亘って形成される
。そのため、プラズマ集中領域Ｐ１を介してターゲット
ＴＩ、Ｔ２相互間に、またプラズマ集中領域Ｐ２を介し
てターゲツト７３，７４間に夫々良好に放電電流が流れ
る。この放電により、ターゲットＴＩ、Ｔ２の各々の表
面にて交互にスパッタ蒸発が行われ、またターゲットＴ
３．Ｔ４の各表面でも交互にスパッタ蒸発が行われる。A region P1 where plasma is concentrated at high density is formed on the surface of T2. Similarly, the magnetic field line Φ2 causes the target T
3. The plasma is concentrated on the surface of T4 to form a region P2. As shown in the figure, these plasma concentration regions PL,
P2 is formed from the surface of one target to the surface of the other target of each target bear. Therefore, a discharge current flows satisfactorily between the targets TI and T2 via the plasma concentration region P1, and between the targets 73 and 74 via the plasma concentration region P2. Due to this discharge, sputter evaporation is performed alternately on the surfaces of targets TI and T2, and
3. Sputter evaporation is also performed alternately on each surface of T4.
磁力線Φ１とΦ２とが反発し合う向きであること、およ
びターットベアＴＩ、Ｔ２のターゲットペアＴ３．７４
間に十分な距離があることにより、プラズマ集中領域Ｐ
１とプラズマ集中領域Ｐ２の間には相互干渉がない。従
って、各ターゲットベア毎のスパッタ蒸発は互いに独立
して行われる。The magnetic lines of force Φ1 and Φ2 are in repulsive directions, and the target pair T3.74 of tartbear TI and T2 is
By having a sufficient distance between them, the plasma concentration area P
There is no mutual interference between the plasma concentration region P1 and the plasma concentration region P2. Therefore, sputter evaporation for each target bear is performed independently of each other.
一方、ターゲットＴ１〜Ｔ４とアース電極１０゜２１間
では、放電電流は殆ど流れない。従って、アース電極に
流れる電流は殆ど無く、アース電極からのアーク放電が
有効に防止される。また、基板に殆ど電流が流れないた
め基板の発熱が少なくなり、基板の温度制御が容易にな
る。基板の発熱が少ないことはまた、高温処理に不適な
材料に対して高周波スパッタを適用できる可能性を生じ
させる。さらに、アース電極のスパッタ蒸発が殆ど生じ
ないため、基板被膜の汚染が殆どない。また、この実施
例は、放電がターゲットの各ベア毎に独立して行われベ
ア間での干渉がないため、高周波電圧発生器０ＳＣＩ、
０５Ｃ２間で周波数が少しばかり異なっていても、また
位相が異なっていても、実際上の問題は無いという利点
を有する。On the other hand, almost no discharge current flows between the targets T1 to T4 and the earth electrode 10°21. Therefore, almost no current flows through the earth electrode, and arc discharge from the earth electrode is effectively prevented. Furthermore, since almost no current flows through the substrate, the heat generation of the substrate is reduced, making it easier to control the temperature of the substrate. The low heat generation of the substrate also gives rise to the possibility of applying high frequency sputtering to materials unsuitable for high temperature processing. Furthermore, since almost no sputter evaporation of the ground electrode occurs, there is little contamination of the substrate coating. In addition, in this embodiment, since discharge is performed independently for each bear of the target and there is no interference between bears, the high frequency voltage generator 0SCI,
05C2 has the advantage that there is no practical problem even if the frequencies are slightly different or the phases are different.
第２図は本発明をマグネトロン形のスパッタ装置に適用
した一実施例を示す。同図はこの実施例のターゲット周
辺の部分のみを図示する。図示してない他の部分には第
１図と同様の構成が採用できる。FIG. 2 shows an embodiment in which the present invention is applied to a magnetron type sputtering apparatus. The figure shows only the portion around the target of this embodiment. The same configuration as in FIG. 1 can be adopted for other parts not shown.
４つのターゲットＴ５〜Ｔ８が並設されており、それら
はターゲットペアＴ５．Ｔ６およびターゲットペアＴ７
．Ｔ８にグループ分けされている。Four targets T5 to T8 are arranged in parallel, and they form a target pair T5. T6 and target pair T7
．． It is grouped into T8.
同じベアのターゲット同士は相互間のグロー放電を良好
とするため近接配置され、異なるターゲット同士はプラ
ズマの相互干渉を避けるために離れて配置されている。The same bare targets are placed close to each other to improve glow discharge between them, and different targets are placed apart from each other to avoid mutual interference of plasma.
各ターゲットベア毎に、２つのターゲットに平衡２相の
高周波電圧が印加される。真空容器１０はゼロ電位にさ
れる。A balanced two-phase high frequency voltage is applied to two targets for each target bear. Vacuum vessel 10 is brought to zero potential.
各ターゲットＴ５〜Ｔ８の裏面側には、電磁石Ｍ５〜Ｍ
８が配置されている。各磁石Ｔ５〜Ｔ８は、一方の磁極
を中心にこれを他方の磁極が囲んだ形状を有している。Electromagnets M5 to M are provided on the back side of each target T5 to T8.
8 is placed. Each of the magnets T5 to T8 has a shape in which one magnetic pole is surrounded by the other magnetic pole.
それらは、各ターゲットＴ５〜Ｔ８の表面上に、ターゲ
ットの中心（又は周囲）から出て周囲（又は中心）に入
る磁力線Φ５〜Φ８を有する磁界を形成する。They form a magnetic field on the surface of each target T5-T8 with magnetic field lines Φ5-Φ8 coming out of the center (or periphery) and entering the periphery (or center) of the target.
磁石Ｍ５およびＭ８は、中心にＳ極を有し周囲にＮ極を
有している。磁石Ｍ６およびＭｌは、中心にＮ極を有し
周囲にＳ極を有している。つまり、ベアとなるターゲッ
トの裏面の磁石同士は互いに逆の磁極配置となっている
。そのため、ベアのターゲラ間に、一方のターゲットの
表面から出て他方のターゲットの表面に入る磁力線Φ９
．Φ１０を夫々有する磁界が形成される。Magnets M5 and M8 have an S pole at the center and an N pole around the periphery. Magnets M6 and Ml have a north pole at the center and a south pole around the periphery. In other words, the magnets on the back surface of the bare target have opposite magnetic poles. Therefore, between the bare targets, a line of magnetic force Φ9 exits from the surface of one target and enters the surface of the other target.
．． Magnetic fields each having Φ10 are formed.
次に作用を説明する。Next, the action will be explained.
ベアのターゲットに逆相の高周波電圧が印加されること
により、ベアターゲット間にグロー放電が生じ各ターゲ
ットＴ５〜Ｔ８の表面付近にプラズマを形成する。プラ
ズマは磁力線Φ５〜Φ８により閉じこめられ、各ターゲ
ット表面上に環状のプラズマ集中領域Ｐ５〜Ｐ８を形成
する。また１、ペアターゲット間の磁力線Φ９．Φ１０
に閉じこめられたプラズマにより、ベアの一方のターゲ
ットの表面上から他方のターゲットの表面上に亘るプラ
ズマ集中領域Ｐ９．Ｐ１０が形成される。このベアのタ
ーゲット間に亘るプラズマ集中領域Ｐ９．ＰＩＯを介し
て、ベアのターゲットの表面上のプラズマ集中領域が互
いに結合される。こうして、ベアターゲット間で結合さ
れたプラズマ集中領域を介して、ベアターゲット間に良
好に放電電流が流れる。一方、ターゲットＴ５〜Ｔ８と
アース電極間に流れる放電電流は減少する。By applying a reverse phase high frequency voltage to the bare targets, a glow discharge is generated between the bare targets and plasma is formed near the surfaces of each of the targets T5 to T8. The plasma is confined by magnetic lines of force Φ5 to Φ8, forming annular plasma concentration regions P5 to P8 on each target surface. Also 1. Line of magnetic force Φ9 between paired targets. Φ10
Due to the plasma confined in the bare target, a plasma concentration region P9. P10 is formed. Plasma concentration region P9 between the bare targets. Via the PIO, the plasma concentration regions on the surface of the bare target are coupled together. In this way, a discharge current flows satisfactorily between the bare targets via the plasma concentration region coupled between the bare targets. On the other hand, the discharge current flowing between the targets T5 to T8 and the ground electrode decreases.
以上、好適な実施例を説明した。これら実施例では２個
のターゲットを２相の高周波電圧で駆動したが、より多
数のターゲットを多相高周波電圧で駆動することも本発
明の範回に含まれる。例えば、３個のターゲットを１２
０度ずつ位相が異なる平衡３相高周波電圧で駆動する変
形例も可能である。この変形例は、単一の高周波電源か
らの高周波電圧を高周波トランスによって平衡３相高周
波電圧に変換するような伝送路を使用することにより実
現できる。The preferred embodiments have been described above. In these embodiments, two targets were driven with two-phase high-frequency voltages, but the scope of the present invention also includes driving a larger number of targets with multi-phase high-frequency voltages. For example, if you set 3 targets to 12
A modification is also possible in which it is driven by balanced three-phase high frequency voltages whose phases differ by 0 degrees. This modification can be realized by using a transmission line in which a high frequency voltage from a single high frequency power source is converted into a balanced three-phase high frequency voltage by a high frequency transformer.
以上説明したように、本発明によれば、高周波電流が主
としてターゲット間で流れアース電極には殆ど高周波電
流が流れないように構成したので、アース電極でのアー
ク放電の発生、アース電極のスパッタ蒸発による基板の
汚染、基板の発熱、及び無駄な電力消費が減少し、製品
品質の向上、スパッタレートの向上、基板温度制御の容
易化および高温処理に不適な材質への高周波スパッタの
適用可能性の発生という効果が得られる。As explained above, according to the present invention, the configuration is such that the high-frequency current mainly flows between the targets and almost no high-frequency current flows through the ground electrode. This reduces substrate contamination, substrate heat generation, and wasted power consumption, improves product quality, increases sputtering rate, facilitates substrate temperature control, and makes it possible to apply high-frequency sputtering to materials unsuitable for high-temperature processing. The effect of generation can be obtained.
施例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example.
１０・・・真空容器、２１・・・基板ホルダ、Ｔ１〜Ｔ
８・・・ターゲット、Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ５〜Ｍ８・・・電
磁石、Φ１．Φ２．Φ５〜Φ１０・・・磁力線、ＰＩ、
Ｐ２．Ｐ５〜ＰＩＯ・・・プラズマ集中領域、０ＳＣ１
，０ＳＣ２・・・高周波電圧発生器、ＣＣｌ１．ＣＣｌ
２・・・ドライブケーブル、ＰＡＩ。10... Vacuum container, 21... Substrate holder, T1-T
8...Target, Ml, M2. M5-M8...Electromagnet, Φ1. Φ2. Φ5~Φ10...Magnetic field lines, PI,
P2. P5~PIO...Plasma concentration area, 0SC1
,0SC2...High frequency voltage generator, CCl1. CCl
2...Drive cable, PAI.
ＰＡ２・・・電圧増幅器、Ｃ，Ｃ２１，ＣＣ２２・・・
出カケープル、ＭＢＩ、ＭＢ２・・・マツチングボック
ス、Ｔｒｉ、Ｔｒ２・・・高周波トランス。PA2...Voltage amplifier, C, C21, CC22...
Output cable, MBI, MB2...Matching box, Tri, Tr2...High frequency transformer.
Claims (1)
スを含む伝送路を介して、真空容器内に配されたターゲ
ットに印加して、前記真空容器内の被処理物にスパッタ
蒸着処理を施すものにおいて、複数のターゲットが前記
真空容器内に配され、各ターゲットと他のターゲットと
の相互間に一方のターゲットから出て他方のターゲット
に入る磁力線を有する磁場を形成するための手段が設け
られ、前記各ターゲットへの各印加電圧が互いに位相差
をもつように前記高周波電源または前記伝送路が構成さ
れていることを特徴とするスパッタ装置。 ２、請求項１記載の装置において、前記複数のターゲッ
トは所定個数のターゲットから成るグループに分けられ
、同じグループに属する各ターゲット相互間に一方のタ
ーゲットから出て他方のターゲットに入る磁力線を有す
る磁場を形成するように前記磁場形成手段が設けられ、
同じグループに属する各ターゲットへの各印加電圧が互
いに位相差をもつように前記高周波電源または前記伝送
路が構成されていることを特徴とするスパッタ装置。 ３、請求項１記載の装置において、前記磁場形成手段は
、前記一方のターゲット側に配置されたＮ極と、前記他
方のターゲット側に配置されたＳ極とを有する磁石であ
ることを特徴とするスパッタ装置。 ４、請求項１記載の装置において、前記各ターゲットに
対応して磁石が配置されたマグネトロン型のスパッタ装
置であって、前記一方のターゲットに対応した磁石と前
記他方のターゲットに対応した磁石とは互いに逆の磁極
配置構造を有していることを特徴とするスパッタ装置。[Claims] 1. Applying a high-frequency voltage from a high-frequency power source to a target placed in a vacuum container via a transmission path including a matching box, and sputtering deposition onto a workpiece in the vacuum container. In the processing apparatus, a plurality of targets are arranged in the vacuum vessel, and means for forming a magnetic field between each target and the other targets, the magnetic field having lines of magnetic force exiting from one target and entering the other target. A sputtering apparatus characterized in that the high frequency power source or the transmission path is configured such that the voltages applied to the targets have a phase difference with each other. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the plurality of targets are divided into groups of a predetermined number of targets, and a magnetic field having lines of magnetic force exiting from one target and entering the other target is provided between each target belonging to the same group. The magnetic field forming means is provided so as to form a
A sputtering apparatus characterized in that the high frequency power supply or the transmission path is configured such that voltages applied to targets belonging to the same group have a phase difference with each other. 3. The apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field forming means is a magnet having a north pole placed on the one target side and a south pole placed on the other target side. sputtering equipment. 4. The apparatus according to claim 1, which is a magnetron type sputtering apparatus in which a magnet is arranged corresponding to each of the targets, wherein the magnet corresponding to the one target and the magnet corresponding to the other target are A sputtering apparatus characterized by having a mutually opposite magnetic pole arrangement structure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31137988A JPH02156082A (en) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31137988A JPH02156082A (en) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | Sputtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02156082A true JPH02156082A (en) | 1990-06-15 |
Family
ID=18016468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31137988A Pending JPH02156082A (en) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | Sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02156082A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5565074A (en) * | 1995-07-27 | 1996-10-15 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with a segmented balanced electrode for sputtering process materials from a target surface |
| JPWO2019003309A1 (en) * | 2017-06-27 | 2019-06-27 | キヤノンアネルバ株式会社 | Sputtering device |
| US11569070B2 (en) | 2017-06-27 | 2023-01-31 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
| US11600466B2 (en) | 2018-06-26 | 2023-03-07 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus, plasma processing method, and memory medium |
| US11600469B2 (en) | 2017-06-27 | 2023-03-07 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus |
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-
1988
- 1988-12-09 JP JP31137988A patent/JPH02156082A/en active Pending
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