JPH06220621A

JPH06220621A - スパッタリング式成膜装置

Info

Publication number: JPH06220621A
Application number: JP1041893A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Inoue; 晋一井上; Takashi Tsukasaki; 尚塚崎; Yuuki Itou; 有希伊藤; Kenichiro Yamanishi; 健一郎山西; Masaaki Tanaka; 正明田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-01-26
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1994-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】高品位の薄膜を安定に形成できるようにす
る。【構成】放電室１０と成膜室２との間に、ノズル２４
が形成された隔壁２３を設けた。アルゴンガスは放電室
１０から成膜室２に流れ込み難くなるから、放電室１０
の圧力を放電が発生するために必要な圧力に高めるに当
たり、アルゴンガスの流量を従来の装置より少なくでき
る。したがって、成膜室２の圧力を低下させて成膜を行
える。このため、気体分子が薄膜中に取り込まれるのを
可及的抑えることができ、結晶が緻密な薄膜を形成する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ターゲットをスパッタ
リングして生じたスパッタ粒子をキャリアガスによって
基板に向けて流し、基板上に薄膜を形成するスパッタリ
ング式成膜装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のスパッタリング式成膜装
置としては、例えば電気通信学会技術報告ＥＤ８８−２
４（１９８８）１５頁に記載されたものがある。この従
来の成膜装置を図１２によって説明する。

【０００３】図１２は従来のスパッタリング式成膜装置
の概略構成を示す断面図である。同図において、１は成
膜を行うためのチャンバーで、このチャンバー１内の成
膜室２には成膜用基板３が装着されている。４は前記成
膜室２および後述する放電室内を減圧して予め定めた圧
力に維持するための排気装置で、この排気装置４はロー
タリーポンプと油拡散ポンプとによって構成されてい
る。

【０００４】５はスパッタ粒子を生成するための放電装
置である。この放電装置５は、円筒状に形成されたター
ゲット６と、このターゲット６の一端開口部を閉塞する
放電ガス導入部材７と、前記ターゲット６の外周部に装
着された水冷式冷却部材８等とから形成されており、タ
ーゲット６と放電ガス導入部材７とが不図示の電源に接
続されている。９はターゲット６をチャンバー１および
放電ガス導入部材７とから電気的に隔離するための絶縁
板である。

【０００５】前記ターゲット６は銅，鉄あるいはチタン
によって形成され、中空部がチャンバー１の導入用開口
１ａに対向するように位置づけられている。なお、前記
基板３はこのターゲット６の中空部と対向する位置に配
置されている。

【０００６】前記放電ガス導入部材７は略円板状に形成
され、ターゲット６の中空部と対応する部分に放電ガス
導入口７ａが開口している。この放電ガス導入口７ａ
は、放電ガス導入部材７に一体に形成された管部７ｂお
よびマスフローコントローラ（図示せず）を介してアル
ゴンガス供給源（図示せず）に連通されている。

【０００７】すなわち、このように形成された放電装置
５では、ターゲット６の中空部内に、チャンバー１の導
入用開口１ａを介して成膜室２に連通された放電室１０
が形成されることになる。

【０００８】次に、上述したように構成された従来のス
パッタリング式成膜装置によって基板３に薄膜を形成す
る手順を説明する。先ず、成膜室２内に基板３を装着さ
せ、排気装置４によって成膜室２と放電室１０内を圧力
が２×１０^-5Torr以下となるように予備排気する。そし
て、キャリアガスとしてのアルゴンガスをマスフローコ
ントローラを通して放電ガス導入口７ａから放電室１０
に導入する。このようにすると、アルゴンガスは放電室
１０から導入用開口１ａを介してチャンバー１内（成膜
室２）に流れ込む。

【０００９】その後、排気装置４によりアルゴンガスを
排出させることによって放電室１０から成膜室２に流入
するアルゴンガスの流量を一定にし、この状態で、アー
ス電位にある放電ガス導入部材７とチャンバー１に対し
て負の電圧をターゲット６に印加する。なお、このよう
にアルゴンガス流が生じるようにすると、成膜室２およ
び放電室１０の圧力は１Torr程度に高められる。

【００１０】このように電圧をターゲット６に印加する
と、グロー放電が放電室１０内で発生する。アルゴンガ
ス流量を２００cc／min とし、圧力を１Torrとすると、
ターゲット６として銅製のものを使用した場合には約３
５０Ｖ、鉄では約３３０Ｖ、チタンでは約２５０Ｖ程度
の電圧において放電が安定する。

【００１１】上述したように放電室１０内で放電が発生
すると、ターゲット６の内周面がスパッタリングされ、
ターゲット６からスパッタ粒子１１がたたき出される。
そして、このスパッタ粒子１１は、放電室１０から成膜
室２へ流入するアルゴンガスと共に成膜室２へ流され、
基板３上に堆積する。このようにスパッタ粒子１１が基
板３上に堆積することによって薄膜が形成される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに構成された従来の成膜装置では、成膜された薄膜の
膜質が低くなり易いという問題があった。これは、放電
室１０の圧力を放電が発生し易い圧力まで高める必要が
あり、放電室１０に連通する成膜室２も同等の圧力（１
Torr）になってしまうからであった。

【００１３】すなわち、上述したように圧力が比較的高
い（成膜室２内のアルゴン分子が多い）状態で成膜を行
うと、基板表面には１秒当たり１００万原子層分の気体
分子（アルゴン分子）が衝突し、その一部が薄膜表面に
吸着されて滞留することになる。そして、薄膜はこれら
の気体分子を取り込みながら形成されるため、結晶が緻
密になり難く、膜質が低くなってしまう。

【００１４】また、従来の成膜装置ではチャンバー１お
よび放電ガス導入部材７を一方の電極としているため、
チャンバー１および放電ガス導入部材７でもスパッタリ
ングが生じ、チャンバー１や放電ガス導入部材７を構成
する金属材料が不純物として薄膜中に混入するという問
題があった。

【００１５】さらに、従来の成膜装置に用いた放電装置
５は、特に高速の成膜速度を得ようとすると放電圧力，
印加電圧の変動によって放電がアーク放電に移行するた
め、均一な放電を安定に発生させるための放電圧力，放
電電力の範囲に制約があった。すなわち、放電が放電ガ
ス導入部材７側に集中し易くなってしまう。このため、
ターゲット６からたたき出されるスパッタ粒子１１の量
が一定になり難くなってしまう。

【００１６】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、高品位の薄膜を安定に形成できるス
パッタリング式成膜装置を得ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るスパッ
タリング式成膜装置は、放電室と成膜室との間に、ノズ
ルが形成された隔壁を設けたものである。

【００１８】第２の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、放電室と成膜室との間に、小径な開口からなるノ
ズルが形成されかつ放電室の壁の一部となる隔壁を設
け、この放電室を形成する壁を、ターゲットおよびスパ
ッタリング率の低い誘電体によって形成したものであ
る。

【００１９】第３の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、放電室と成膜室との間に、ノズルが形成された隔
壁を設けると共に、放電装置における少なくとも放電室
の外周壁をスパッタリング率の低い誘電体によって形成
し、この外周壁の外周部に、スパッタリング用電極を配
置したものである。

【００２０】第４の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、前記第１ないし第３の発明に係るスパッタリング
式成膜装置のうちいずれか一つのスパッタリング式成膜
装置において、ターゲットに凹凸を設けたものである。

【００２１】第５の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、前記第１の発明のスパッタリング装置において、
ノズルより基板側に、熱電子を放出するフィラメントお
よび電子加速用グリッドを備え、スパッタ粒子をイオン
化するイオン化装置を設けたものである。

【００２２】

【作用】第１の発明によれば、キャリアガスは放電室か
ら成膜室に流れ込み難くなるから、放電室の圧力を放電
が発生するために必要な圧力に高めるに当たり、キャリ
アガスの流量を従来の装置より少なくできる。

【００２３】第２の発明によれば、第１の発明と同様に
放電室の圧力を放電が発生するために必要な圧力に高め
るに当たりキャリアガスの流量を従来の装置より少なく
できると共に、ターゲットのみからスパッタ粒子が生じ
る。

【００２４】第３の発明によれば、第１の発明と同様に
放電室の圧力を放電が発生するために必要な圧力に高め
るに当たりキャリアガスの流量を従来の装置より少なく
できると共に、誘電体を介した電極どうしあるいは誘電
体を介した電極とターゲットとの間で放電が発生して放
電室内の略全域にわたって生じるようになる。

【００２５】第４の発明によれば、ターゲットにエッジ
部が多く存在するようになるから、エッジ部の周囲に高
密度プラズマが発生してターゲットをスパッタするガス
イオンが増加する。また、ターゲットの表面積が増加す
るためにスパッタ粒子の量が増大する。

【００２６】第５の発明によれば、第１の発明と同様に
放電室の圧力を放電が発生するために必要な圧力に高め
るに当たりキャリアガスの流量を従来の装置より少なく
できると共に、放電室から成膜室に流出するスパッタ粒
子が活性化される。

【００２７】

【実施例】

実施例１．以下、第１の一実施例を図１によって詳細に
説明する。図１は第１の発明に係るスパッタリング式成
膜装置の概略構成を示す断面図である。同図において前
記図１２で説明したものと同一もしくは同等部材につい
ては、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

【００２８】図１において、符号２１はスパッタ粒子を
発生させるための放電装置で、この放電装置２１は、放
電ガス導入部材７に円柱型電極２２が設けられている以
外は図１２に示したものと同等の構造になっている。こ
の円柱型電極２２は、円筒状に形成されたターゲット６
の中空部内に配置され、ターゲット６と中心軸が同一と
なるように位置づけられている。

【００２９】そして、この放電装置２１が装着されるチ
ャンバー１は、放電室１０と成膜室２との間となる部分
に隔壁２３が形成されている。この隔壁２３は、放電室
１０の中心部（ターゲット６の中心部）と対応する部分
に小径な開口からなるノズル２４が形成されている。

【００３０】次に、このように構成された成膜装置によ
って基板３に薄膜を形成する手順について説明する。先
ず、チャンバー１内に基板３を装着させ、排気装置４に
よってチャンバー１内（成膜室２）および放電室１０内
を高真空となるように減圧させる。その後、キャリアガ
スとしてのアルゴンガスを放電装置２１のガス導入口７
ａから放電室１０内に導入する。

【００３１】このとき、放電室１０と成膜室２とはノズ
ル２４を介して連通しているだけであり、アルゴンガス
は放電室１０から成膜室２に流れ込み難くなる関係か
ら、放電室１０の圧力は成膜室２の圧力より高く保たれ
る。そして、ノズル２４から図１中に破線で示すような
範囲に比較的高速なアルゴンガス流が生じるようにな
る。例えば、ノズル２４の内径が２mm、通路長さが２m
m、アルゴンガスの流量が２５cc／min 、排気装置４の
排気流量が３０００l／sであるときには、放電室１０の
圧力は１Torrであるのに対して成膜室２の圧力は１０^-4
Torrになる。このようにすると、１秒当たりに基板３の
表面に衝突する気体分子数を１００原子層分にまで低下
させることができる。

【００３２】このようにアルゴンガスを放電室１０に導
入した後、排気装置４による排気を継続させながら放電
を起こさせる。この放電は、ターゲット６と円柱型電極
２２のうち何れか一方をアース電位に接続し、他方に周
波数２ＭＨ_Z の交流電圧を印加させることによって発生
する。なお、ターゲット６の内面と円柱型電極２２の外
周面との間隔は２cmとした。

【００３３】そして、この放電によってターゲット６か
らたたき出されたスパッタ粒子１１は、スパッタされた
ときの運動エネルギーと、アルゴンガス流および放電室
１０−成膜室２間の圧力差から与えられる運動エネルギ
ーとによってノズル２４を通って成膜室２内に放出され
る。このとき、スパッタ粒子１１は基板３へ向けて指向
性をもって放出されることになる。

【００３４】また、スパッタ粒子１１がノズル２４を通
過して成膜室２に流入するときには、スパッタ粒子１１
はその一部がアルゴンガスの断熱膨張によって凝縮し、
クラスタと呼ばれる塊状集団が形成される。このクラス
タを図１中に符号２５で示す。

【００３５】このようにノズル２４を通って成膜室２に
放出されたスパッタ粒子１１およびクラスタ２５が基板
３上に堆積して薄膜が形成されることになる。

【００３６】したがって、上述したように構成された第
１の発明の成膜装置によれば、放電室１０と成膜室２と
の間に隔壁２３，ノズル２４を設けたためにアルゴンガ
スが放電室１０から成膜室２に流れ込み難くなるから、
放電室１０の圧力を放電が発生するために必要な圧力に
高めるに当たり、アルゴンガスの流量を従来の装置より
少なくできる。このため、基板３の表面に衝突する気体
分子の数量を可及的少なくすることができる。

【００３７】実施例２．なお、前記実施例では円筒状の
ターゲット６と円柱型電極２２との間で放電を発生させ
た例を示したが、電極を円筒状に形成すると共にターゲ
ットを円柱状に形成して前記円筒状電極の中空部に配置
し、円柱状のターゲットと円筒状の電極との間で放電を
発生させても同等の効果が得られる。

【００３８】実施例３．また、前記実施例１および実施
例２の成膜装置で使用する電極をターゲット材料で形成
し、円筒型と円柱型のターゲットの間で放電を発生させ
てもよい。このようにしても上述した各実施例と同等の
効果が得られる。加えて、ターゲットと異なる材料から
構成される電極を使用しないことによって、電極がスパ
ッタリングされることに起因して不純物が発生するのを
防ぐことができる。

【００３９】実施例４．次に、第２の発明に係るスパッ
タリング式成膜装置を図２によって詳細に説明する。図
２は第２の発明に係るスパッタリング式成膜装置の概略
構成を示す断面図である。同図において前記図１で説明
したものと同一もしくは同等部材については、同一符号
を付し詳細な説明は省略する。

【００４０】図２において２６は放電装置で、この放電
装置２６は、円筒状に形成されたターゲット６と、この
ターゲット６の両端開口部に固着されてターゲット６の
中空部に放電室１０を形成する蓋部材２７，２８と、放
電室１０に臨む電極２９等とから形成されている。そし
て、この放電装置２６は全体がチャンバー１内に挿入さ
れ、不図示のブラケットを介してチャンバー１に支持固
定されている。なお、このブラケットは、ターゲット６
とチャンバー１とが導通されないような構造になってい
る。

【００４１】前記蓋部材２７，２８はスパッタリング率
の低い誘電体である石英によって形成され、基板３側に
位置する蓋部材２７にはターゲット６の軸心と対応する
位置に小径な開口からなるノズル２４が形成されてい
る。一方、基板３とは反対側に位置する蓋部材２８に
は、前記電極２９が貫通固着されると共に、アルゴンガ
スを放電室１０に導入するためのガス導入管３０が貫通
固着されている。なお、この電極２９はターゲット６を
形成するために用いるターゲット材によって形成されて
いる。そして、この放電装置２６は、前記蓋部材２７の
ノズル２４を基板３に対向させてチャンバー１内に位置
決め固定されている。

【００４２】このように構成された成膜装置によれば、
放電室１０と成膜室２との間にノズル２４を有する隔壁
（蓋部材２７）を設けたため、放電室１０の圧力を放電
が発生するために必要な圧力に高めるに当たり、アルゴ
ンガスの流量を従来の装置より少なくできる。これに加
えて、放電室１０を形成する壁をターゲット６および低
スパッタリング率の誘電体である石英からなる蓋部材２
７，２８によって形成したため、放電室１０内において
放電空間に直接晒されているのはターゲット６と石英製
蓋部材２７，２８のみとなる。石英は低スパッタリング
材料であるために蓋部材２７，２８からはスパッタ粒子
が生じ難い。

【００４３】したがって、放電室１０にはターゲット６
のみからスパッタ粒子が生じることになるから、不純物
が基板３の薄膜に混入するのを抑えることができる。ま
た、本実施例で示したように放電装置２６をチャンバー
１内に配置すると、アース電位にあるチャンバー１に放
電が飛んでチャンバー１がスパッタされるのを確実に防
ぐことができる。この観点からも薄膜中に不純物が混入
するのを抑えることができる。

【００４４】実施例５．第３の発明に係るスパッタリン
グ式成膜装置を図３ないし図５によって詳細に説明す
る。図３は第３の発明に係るスパッタリング式成膜装置
に使用する放電装置の断面図で、同図に示した放電装置
は放電室の壁の全てを誘導体によって形成したものであ
る。図４は第３の発明に係るスパッタリング式成膜装置
に使用する放電装置の断面図で、同図に示した放電装置
は隔壁をターゲットによって形成したものである。図５
は第３の発明に係るスパッタリング式成膜装置に使用す
る放電装置の断面図で、同図に示した放電装置は放電室
の壁の全てを誘導体によって形成すると共に電極を放電
室外に配置したものである。これらの図において前記図
１および図２で説明したものと同一もしくは同等部材に
ついては、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

【００４５】図３において、符号３２は放電装置で、こ
の放電装置３２は、スパッタリング率の低い誘電体であ
る石英によって形成された略有底円筒状の本体３３と、
この本体３３の軸心部に配置されて本体３３に貫通固着
された円柱型ターゲット３４と、本体３３の外周部に設
置された電極３５等とから形成されている。この放電装
置３２を取付けるチャンバーは、図２に示したチャンバ
ー１と同等のものが用いられる。

【００４６】前記本体３３は、有底円筒の開口部にこの
開口部を塞ぐような隔壁３３ａを設けて形成されてお
り、この隔壁３３ａに小径な開口からなるノズル２４が
形成されている。このノズル２４の形成位置は、円柱型
ターゲット３４の軸方向端面と対向する位置とされてい
る。すなわち、この放電装置によれば、前記隔壁３３ａ
が本体３３内の放電室１０と不図示のチャンバー内の成
膜室を仕切ることになる。このような構造とすることに
よって、前記図１および図２で示した実施例と同様に、
放電室１０の圧力を放電が発生するために必要な圧力に
高めるに当たりアルゴンガスの流量を従来の装置より少
なくすることができる。

【００４７】そして、この放電装置３２は、円柱型ター
ゲット３４と電極３５のうち何れか一方がアース電位と
され、他方に交流電圧が印加される構造になっている。

【００４８】このように形成された放電装置３２では、
本体３３を介して電極３５とターゲット３４との間で放
電が発生する。このとき、放電室１０には無声放電が発
生し、放電で発生した電荷が円柱型ターゲット３４と電
極３５との間に介在する石英製本体３３の内壁面に到達
すると、本体３３の表面に電荷が滞留し逆電界を形成し
て放電が停止するようになる。

【００４９】したがって、微細なパルス放電が連続して
放電室１０の略全域に起こることになり、放電の局所集
中が防止されることになる。すなわち、ターゲット３４
の表面の略全面にわたる広い範囲でスパッタリングのた
めの放電が均一にしかも安定して発生するようになる。

【００５０】実施例６．放電装置の放電室を形成するに
当たっては、前記図３に示したように放電室の壁を全て
にわたって石英材によって形成する以外に、図４に示し
たように隔壁となる部分をターゲットによって形成する
こともできる。

【００５１】図４中に符号３６で示す放電装置は、石英
製本体３３が有底円筒状に形成されており、この本体３
３の開口部にターゲット３７が固着されている。このタ
ーゲット３７は本体３３の開口部を閉塞する構造で、本
体３３の軸心部と対応する部分に小径な開口からなるノ
ズル２４が形成されている。すなわち、ターゲット３７
が放電室１０と不図示のチャンバー内の成膜室とを仕切
る隔壁を構成している。

【００５２】このように形成された放電装置３６におい
ても本体３３を介して電極３５とターゲット３７との間
で放電が発生するから、図３で示した実施例と同等の効
果が得られる。

【００５３】実施例７．前記図３および図４で示した放
電装置はターゲットに通電して放電を発生させる構造で
あったが、図５に示すようにターゲットに通電しないよ
うにすることもできる。

【００５４】図５中に符号３８で示す放電装置は、略有
底円筒状の本体３３内にターゲット３９が固着され、本
体３３の外周部に電極４０，４１が本体３３の軸線方向
に間隔をおいて装着されている。前記ターゲット３９は
本体３３の内周部に嵌入する円筒状に形成されており、
本体３３内における隔壁３３ａ側の端部に固着されてい
る。

【００５５】そして、この放電装置３８は、前記電極４
０，４１のうち一方がアース電位とされ、他方に高周波
電圧が印加される構造になっている。このように構成し
ても、放電室１０内に無声放電を発生させて放電室１０
内に設置したターゲット３９をスパッタできるから、前
記図３に示した実施例と同等の効果が得られる。

【００５６】実施例８．第４の発明に係るスパッタリン
グ式成膜装置を図６により詳細に説明する。図６は第４
の発明に係るスパッタリング式成膜装置に使用する放電
装置の断面図である。同図に示した放電装置はターゲッ
ト以外の部材が前記図３で示した放電装置と同等に形成
されている。同図において前記図３で説明したものと同
一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な
説明は省略する。

【００５７】図６に示したターゲット３４は、全体が略
有底円筒状に形成されており、凹部３４ａが形成された
円筒部分を放電室１０内に臨ませて本体３３に貫通固着
されている。また、前記凹部３４ａは内径が一定となる
ように形成されている。このように円筒状に形成された
ターゲット３４では、放電が集中するエッジ部３４ｂが
多く存在するようになる。このため、エッジ部３４ｂの
周囲に高密度プラズマが発生し、このターゲット３４を
スパッタするガスイオンが増大するから、その結果、タ
ーゲット３４からスパッタされるスパッタ粒子１１が増
加することになる。

【００５８】しかも、ターゲット３４の外周面，先端面
に加えて凹部３４ａの内面もスパッタされるようになっ
てスパッタ面積が増大するため、この点からも放出され
るスパッタ粒子１１の量を増やすことができる。

【００５９】この図６に示した放電装置３２を、本体３
３として内径２７mmの石英管を使用し、ターゲット３４
として外径２２mm，内径１８mmのモリブデンを用いて形
成し、かつ放電ガスとしてアルゴンを用いて放電電力約
３００Ｗを石英管に巻いた高さ５０mmのステンレス電極
を通じて投入して試験を行い、ノズル２４から約１００
mm離れたところで水晶振動子モニタで成膜速度を測定し
たところ、約３００Å／ｍｉｎの成膜速度を得ることが
できた。

【００６０】実施例９．前記図６で示したターゲットは
円筒内周部を同一径とした例を示したが、図７に示すよ
うに円筒内周部の底側へ向かうにしたがって小径となる
ように形成することもできる。

【００６１】図７は凹部を底側へ向かうにしたがって小
径となるように形成したターゲットの他の例を示す断面
図で、同図（ａ）は凹部をテーパ状に形成した例を示
し、同図（ｂ）は凹部を略階段状に形成した例を示す。
（ａ）図に示したターゲット３４は、テーパ状凹部３４
ａのテーパの角度としては数度から６０度の範囲に設定
する。同図（ｂ）に示した階段状凹部３４ａは段差部が
２箇所であるが、この段差部の数は適宜増やすことがで
きる。

【００６２】上述したように凹部３４ａをテーパ状ある
いは略階段状に形成し、テーパの角度あるいは階段の傾
斜角度を適正化することで、スパッタ粒子の放出方向を
ノズルに向けることができる。すなわち、スパッタ粒子
のノズル透過率を向上させ、成膜速度をさらに速めるこ
とができる。

【００６３】実施例１０．なお、ターゲットにエッジ部
を多く設けると共にターゲットの表面積を増大させるに
当たっては、ターゲットを図８に示すように形成しても
よい。図８は凹凸を設けたターゲットの他の例を示す斜
視図で、同図（ａ）は円筒状ターゲットの平面部に突起
を形成した例を示し、同図（ｂ）は円筒状ターゲットの
先端に径方向へ延びる切り込みを形成した例を示し、同
図（ｃ）は円筒状ターゲットの先端に周方向へ延びる凹
溝を形成した例を示し、同図（ｄ）はターゲットを円盤
部と円柱部とによって形成した例を示す。なお、これら
の図はターゲットを径方向に２分割した状態で描いてあ
る。

【００６４】図８（ａ）に示したターゲット３４は、軸
方向端面３４ｃ（先端面）と凹部３４ａの底面３４ｄに
円錐状あるいは円柱状の突起３４ｅが多数突設されてい
る。これらの突起３４ｅは、ターゲット３４の有底円筒
状部分と一体に形成されている。同図（ｂ）に示したタ
ーゲット３４は、軸方向端部に径方向へ延びる切り込み
３４ｆが周方向に間隔をおいて複数形成されている。こ
の切り込み３４ｆの幅（ターゲット３４の周方向に対す
る開口寸法）は、円筒部の肉厚と同程度とされている。

【００６５】同図（ｃ）に示したターゲット３４は、軸
方向端部に軸方向端面３４ｃに開口する環状凹溝３４ｇ
が形成されている。同図（ｄ）に示したターゲット３４
は、不図示の放電装置本体に固着される円盤部３４ｈ
と、この円盤部３４ｈに突設された複数本の円柱３４ｉ
とから形成されている。この円柱３４ｉがターゲット３
４の凸部となる。なお、円盤部３４ｈはターゲット材に
よって形成することが望ましい。

【００６６】図８（ａ）〜（ｄ）に示したよう、ターゲ
ット３４の内面および上部にエッジ部を多数形成するこ
とによって、高密度プラズマが発生する部分がより一層
増加されてスパッタ粒子の発生量が増加するから、成膜
速度の増大を図ることができる。その上、ターゲット３
４の表面積も大きくなる関係から、この点からもスパッ
タ粒子の発生量を増やすことができる。

【００６７】なお、前記図６〜図８では、前記図３に示
した放電装置３２に用いられるターゲット３４に第４の
発明を適用した例について説明したが、第４の発明に係
るターゲットは、前記図１〜図５に示した放電装置にも
採用することができる。

【００６８】実施例１１．前記図６〜図８に示したよう
にターゲットを有底円筒状に形成する場合には、図９に
示すようにターゲットの内周部に放電ガスを導入するこ
ともできる。図９は第４の発明に係るターゲットにおい
て円筒状ターゲットの内周部に放電ガスを導入させる他
の例を示す断面図である。同図に示した放電装置はガス
導入管の取付け位置が前記図６で示した放電装置とは異
なっている。同図において前記図３および図６で説明し
たものと同一もしくは同等部材については、同一符号を
付し詳細な説明は省略する。

【００６９】図９に示す有底円筒状ターゲット３４は、
底部に軸線方向と平行な貫通孔３４ｊが穿設されてい
る。このため、凹部３４ａ内はこの貫通孔３４ｊを介し
て放電装置外に連通されている。なお、本実施例では、
貫通孔３４ｊはターゲット３４の軸心部に穿設されてい
る。そして、ターゲット３４における本体３３を貫通し
て本体３３外に突出している部分に、前記貫通孔３４ｊ
に連なるようにガス導入管３０が固着されている。

【００７０】このように構成すると、ガス導入管３０に
連なる貫通孔３４ｊの近傍は局所的にガス圧力が高くな
るので、プラズマ密度が増大してガスイオンが多く発生
するようになる。すなわち、スパッタ粒子１１の量が増
加し、その結果として成膜速度の増加が可能となる。さ
らに、放電の発生している部分の近傍に直接ガスを供給
できるので、必要なガスを供給する必要もないため、成
膜室を高真空に維持することができる。特に、図示した
ように有底円筒状のターゲット３４の底部にガス導入口
を開口させると、高密度の放電プラズマが発生している
部分からノズル方向へのガス流を生じさせることができ
る。このため、このガス流によって効率よくスパッタ粒
子１１を流すことができる。

【００７１】実施例１２．第５の発明に係るスパッタリ
ング式成膜装置を図１０により詳細に説明する。図１０
は第５の発明に係るスパッタリング式成膜装置の要部を
示す断面図である。同図において前記図１ないし図５で
説明したものと同一もしくは同等部材については、同一
符号を付し詳細な説明は省略する。

【００７２】図１０において、符号５１は第４の発明に
係るイオン化装置である。このイオン化装置５１は、通
電されて加熱されることによって電子５２を放出するイ
オン化用フィラメント５３と、前記電子５２を加速させ
てスパッタ粒子１１やクラスタ２５の一部に衝突させる
グリッド５４等とから構成されている。そして、このイ
オン化装置５１は放電装置３２のノズル２４より不図示
の基板側に配置されている。

【００７３】前記イオン化装置５１を装着した成膜装置
では、成膜室に流入したスパッタ粒子１１，クラスタ２
５に電子５２が衝突し、スパッタ粒子１１，クラスタ２
５がイオン化する。イオン化したクラスタ２５（クラス
タイオン）を図１０中に符号２５ａで示す。このクラス
タイオン２５ａの量は電子５２の量と運動エネルギーに
よって制御される。

【００７４】なお、クラスタ２５に衝突する電子５２の
量はイオン化用フィラメント５３に流す電流量とグリッ
ド５４に印加する電圧によって制御され、電子５２の運
動エネルギーはグリッド５４に印加する電圧によって制
御される。

【００７５】したがって、このようにスパッタ粒子１１
やクラスタ２５をイオン化することによって、これらの
粒子のもつ化学的ポテンシャルエネルギーを高めること
ができ、放電室１０から成膜室に流出するスパッタ粒子
１１やクラスタ２５が活性化される。

【００７６】なお、図１０に示した例では放電装置とし
て前記図３で示したものを用いたが、本発明はこのよう
な限定にとらわれることなく、放電室と成膜室との間に
隔壁が設けられてこの隔壁にノズルが形成された放電装
置であればどのようなものでもよい。

【００７７】実施例１３．また、前記図１０に示したイ
オン化装置５１には図１１に示すようにイオン加速用電
極を設けることもできる。

【００７８】図１１は第５の発明に係るスパッタリング
装置においてイオン化装置にイオン加速用電極を設けた
例を示す図である。同図において前記図１ないし図１０
で説明したものと同一もしくは同等部材については、同
一符号を付し詳細な説明は省略する。

【００７９】図１１において、符号５５はイオン化され
たスパッタ粒子１１やクラスタ２５を基板へ向けて加速
させるためのイオン加速用電極である。このイオン加速
用電極５５はグリッド５４より基板側に位置づけられて
いる。

【００８０】このように構成すると、イオン加速用電極
５５に通電することによってクラスタイオン２５ａが基
板に向けて加速されることになる。なお、クラスタイオ
ン２５ａの速度はイオン加速用電極５５に印加する電圧
によって制御される。

【００８１】すなわち、前記図１０に示した実施例によ
って得られる効果に加え、クラスタイオン２５ａの持つ
運動エネルギーを高め、その速度を制御することができ
るようになる。

【００８２】実施例１４．なお、上述した各実施例では
放電装置でターゲットをスパッタリングするときの放電
が無声放電であるものを示したが、マイクロ波放電等の
無電極放電を用いても同等の効果が得られる。

【００８３】実施例１５．また、前記図２〜図１１に示
した実施例ではスパッタリング率の低い誘電体として石
英を用いたが、低スパッタリング率であるアルミナ、窒
化けい素等の酸化物誘電体あるいは窒化物誘電体を用い
ても同等の効果が得られる。

【００８４】実施例１６．さらに、上述した各実施例で
は放電ガス（キャリアガス）としてアルゴンガスを用い
たが、ガスの種類はこれに限定されるものではない。放
電ガスとして酸素，窒素等の反応性ガスを採用すると、
放電室内においてスパッタ材料の酸化反応あるいは窒化
反応を促進させながら酸化物薄膜あるいは窒化物薄膜を
形成することができる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明に係るス
パッタリング式成膜装置は、放電室と成膜室との間に、
ノズルが形成された隔壁を設けたため、キャリアガスは
放電室から成膜室に流れ込み難くなるから、放電室の圧
力を放電が発生するために必要な圧力に高めるに当た
り、キャリアガスの流量を従来の装置より少なくでき
る。したがって、成膜室の圧力を低下させて成膜を行え
るから、気体分子が薄膜中に取り込まれるのを可及的抑
えることができ、結晶が緻密な薄膜を形成することがで
きる。

【００８６】第２の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、放電室と成膜室との間に、小径な開口からなるノ
ズルが形成されかつ放電室の壁の一部となる隔壁を設
け、この放電室を形成する壁を、ターゲットおよびスパ
ッタリング率の低い誘電体によって形成したため、第１
の発明と同様に放電室の圧力を放電が発生するために必
要な圧力に高めるに当たりキャリアガスの流量を従来の
装置より少なくできると共に、ターゲットのみからスパ
ッタ粒子が生じる。したがって、結晶が緻密な薄膜を形
成できると共に、成膜室の壁等がスパッタされて生じる
金属粒子（不純物）が薄膜中に混入するのを防ぐことが
できる。

【００８７】第３の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、放電室と成膜室との間に、ノズルが形成された隔
壁を設けると共に、放電装置における少なくとも放電室
の外周壁をスパッタリング率の低い誘電体によって形成
し、この外周壁の外周部に、スパッタリング用電極を配
置したため、第１の発明と同様に放電室の圧力を放電が
発生するために必要な圧力に高めるに当たりキャリアガ
スの流量を従来の装置より少なくできると共に、誘電体
を介した電極どうしあるいは誘電体を介した電極とター
ゲットとの間で放電が発生して放電室内の略全域にわた
って生じるようになる。したがって、結晶が緻密な薄膜
を形成できることに加え、放電が局所に集中するのを防
止して広いキャリアガス圧力範囲，印加電圧範囲で均一
な放電を安定に発生させることができ、ターゲットから
たたき出されるスパッタ粒子の量が安定して薄膜を均質
に形成できるようになる。

【００８８】第４の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、前記第１ないし第３の発明に係るスパッタリング
式成膜装置のうちいずれか一つのスパッタリング式成膜
装置においてターゲットに凹凸を設けたものであるた
め、ターゲットにエッジ部が多く存在するようになるか
ら、エッジ部の周囲に高密度プラズマが発生してターゲ
ットをスパッタするガスイオンが増加する。また、ター
ゲットの表面積が増加するためにスパッタ粒子の量が増
大する。

【００８９】したがって、スパッタ粒子の量を増大させ
ることができるから、成膜速度を速めることができる。

【００９０】第５の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、前記第１の発明のスパッタリング式成膜装置にお
いて、ノズルより基板側に、熱電子を放出するフィラメ
ントおよび電子加速用グリッドを備え、スパッタ粒子を
イオン化するイオン化装置を設けたため、第１の発明と
同様に放電室の圧力を放電が発生するために必要な圧力
に高めるに当たりキャリアガスの流量を従来の装置より
少なくできると共に、放電室から成膜室に流出するスパ
ッタ粒子が活性化される。したがって、結晶が緻密な薄
膜を形成できることに加え、形成される薄膜の結晶性を
制御したり、化合物薄膜を形成するに当たっては化学反
応促進を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明に係るスパッタリング式成膜装置の
概略構成を示す断面図である。

【図２】第２の発明に係るスパッタリング式成膜装置の
概略構成を示す断面図である。

【図３】第３の発明に係るスパッタリング式成膜装置に
使用する放電装置の断面図で、同図に示した放電装置は
放電室の壁の全てを誘導体によって形成したものであ
る。

【図４】第３の発明に係るスパッタリング式成膜装置に
使用する放電装置の断面図で、同図に示した放電装置は
隔壁をターゲットによって形成したものである。

【図５】第３の発明に係るスパッタリング式成膜装置に
使用する放電装置の断面図で、同図に示した放電装置は
放電室の壁の全てを誘導体によって形成すると共に電極
を放電室外に配置したものである。

【図６】第４の発明に係るスパッタリング式成膜装置に
使用する放電装置の断面図である。

【図７】凹部を底側へ向かうにしたがって小径となるよ
うに形成したターゲットの他の例を示す断面図で、同図
（ａ）は凹部をテーパ状に形成した例を示し、同図
（ｂ）は凹部を略階段状に形成した例を示す。

【図８】凹凸を設けたターゲットの他の例を示す斜視図
で、同図（ａ）は円筒状ターゲットの平面部に突起を形
成した例を示し、同図（ｂ）は円筒状ターゲットの先端
に径方向へ延びる切り込みを形成した例を示し、同図
（ｃ）は円筒状ターゲットの先端に周方向へ延びる凹溝
を形成した例を示し、同図（ｄ）はターゲットを円盤部
と円柱部とによって形成した例を示す。

【図９】第４の発明に係るターゲットにおいて円筒状タ
ーゲットの内周部に放電ガスを導入させる他の例を示す
断面図である。

【図１０】第４の発明に係るスパッタリング式成膜装置
の要部を示す断面図である。

【図１１】第４の発明に係るスパッタリング装置におい
てイオン化装置にイオン加速用電極を設けた例を示す図
である。

【図１２】従来のスパッタリング式成膜装置の概略構成
を示す断面図である。

【符号の説明】

１チャンバー２成膜室３基板６ターゲット１０放電室１１スパッタ粒子２１放電装置２２電極２３隔壁２４ノズル２６放電装置２７蓋部材２９ターゲット３２放電装置３３本体３３ａ隔壁３４ターゲット３４ａ凹部３４ｅ突起３４ｆ切り込み３４ｇ環状凹溝３４ｉ円柱３５電極３６放電装置３７ターゲット３８放電装置３９ターゲット４０電極４１電極５１イオン化装置５２電子５３イオン化用フィラメント５４グリッド

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】スパッタリング式成膜装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ターゲットをスパッタ
リングして生じたスパッタ粒子を導入ガスによって基板
に向けて流し、基板上に薄膜を形成するスパッタリング
式成膜装置に関するものである。

【０００２】

【０００４】５はスパッタ粒子を生成するための放電装
置である。この放電装置５は、円筒状に形成されたター
ゲット６と、このターゲット６の一端開口部を閉塞する
ガス導入部材７と、前記ターゲット６の外周部に装着さ
れた水冷式冷却部材８等とから形成されており、ターゲ
ット６とガス導入部材７とが不図示の電源に接続されて
いる。９はターゲット６をチャンバー１およびガス導入
部材７とから電気的に隔離するための絶縁板である。

【０００６】前記ガス導入部材７は略円板状に形成さ
れ、ターゲット６の中空部と対応する部分にガス導入口
７ａが開口している。このガス導入口７ａは、ガス導入
部材７に一体に形成された管部７ｂおよびマスフローコ
ントローラ（図示せず）を介してアルゴンガス供給源
（図示せず）に連通されている。

【０００８】次に、上述したように構成された従来のス
パッタリング式成膜装置によって基板３に薄膜を形成す
る手順を説明する。先ず、成膜室２内に基板３を装着さ
せ、排気装置４によって成膜室２と放電室１０内を圧力
が２×１０^-5Torr以下となるように予備排気する。そし
て、導入ガスとしてのアルゴンガスをマスフローコント
ローラを通してガス導入口７ａから放電室１０に導入す
る。このようにすると、アルゴンガスは放電室１０から
導入用開口１ａを介してチャンバー１内（成膜室２）に
流れ込む。

【０００９】その後、排気装置４によりアルゴンガスを
排出させることによって放電室１０から成膜室２に流入
するアルゴンガスの流量を一定にし、この状態で、アー
ス電位にあるガス導入部材７とチャンバー１に対して負
の電圧をターゲット６に印加する。なお、このようにア
ルゴンガス流が生じるようにすると、成膜室２および放
電室１０の圧力は１Torr程度に高められる。

【００１２】

【００１４】また、従来の成膜装置ではチャンバー１お
よびガス導入部材７を一方の電極としているため、チャ
ンバー１およびガス導入部材７でもスパッタリングが生
じ、チャンバー１やガス導入部材７を構成する金属材料
が不純物として薄膜中に混入するという問題があった。

【００１５】さらに、従来の成膜装置に用いた放電装置
５は、特に高速の成膜速度を得ようとすると放電圧力，
印加電圧の変動によって放電がアーク放電に移行するた
め、均一な放電を安定に発生させるための放電圧力，放
電電力の範囲に制約があった。すなわち、放電がガス導
入部材７側に集中し易くなってしまう。このため、ター
ゲット６からたたき出されるスパッタ粒子１１の量が一
定になり難くなってしまう。

【００１７】

【００２１】第５の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、前記第１ないし第４の発明に係るスパッタリング
式成膜装置のうちいずれか一つのスパッタリング式成膜
装置において、ノズルより基板側に、熱電子を放出する
フィラメントおよび電子加速用グリッドを備え、スパッ
タ粒子をイオン化するイオン化装置を設けたものであ
る。

【００２２】

【作用】第１の発明によれば、導入ガスは放電室から成
膜室に流れ込み難くなるから、放電室の圧力を放電が発
生するために必要な圧力に高めるに当たり、導入ガスの
流量を従来の装置より少なくできる。

【００２３】第２の発明によれば、第１の発明と同様に
放電室の圧力を放電が発生するために必要な圧力に高め
るに当たり導入ガスの流量を従来の装置より少なくでき
ると共に、ターゲットのみからスパッタ粒子が生じる。

【００２４】第３の発明によれば、第１の発明と同様に
放電室の圧力を放電が発生するために必要な圧力に高め
るに当たり導入ガスの流量を従来の装置より少なくでき
ると共に、誘電体を介した電極どうしあるいは誘電体を
介した電極とターゲットとの間で放電が発生して放電室
内の略全域にわたって生じるようになる。

【００２６】第５の発明によれば、第１ないし第４の発
明のスパッタリング式成膜装置において、放電室から成
膜室に流出するスパッタ粒子が活性化される。

【００２７】

【実施例】実施例１．以下、第１の一実施例を図１によって詳細に
説明する。図１は第１の発明に係るスパッタリング式成
膜装置の概略構成を示す断面図である。同図において前
記図１２で説明したものと同一もしくは同等部材につい
ては、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

【００２８】図１において、符号２１はスパッタ粒子を
発生させるための放電装置で、この放電装置２１は、ガ
ス導入部材７に円柱型電極２２が設けられている以外は
図１２に示したものと同等の構造になっている。この円
柱型電極２２は、円筒状に形成されたターゲット６の中
空部内に配置され、ターゲット６と中心軸が同一となる
ように位置づけられている。

【００３０】次に、このように構成された成膜装置によ
って基板３に薄膜を形成する手順について説明する。先
ず、チャンバー１内に基板３を装着させ、排気装置４に
よってチャンバー１内（成膜室２）および放電室１０内
を高真空となるように減圧させる。その後、放電装置２
１で放電を発生させるための導入ガスとしてのアルゴン
ガスを放電装置２１のガス導入口７ａから放電室１０内
に導入する。

【００３１】このとき、放電室１０と成膜室２とはノズ
ル２４を介して連通しているだけであり、アルゴンガス
は放電室１０から成膜室２に流れ込み難くなる関係か
ら、放電室１０の圧力は成膜室２の圧力より高く保たれ
る。例えば、ノズル２４の内径が２mm、通路長さが２m
m、アルゴンガスの流量が２５cc／min 、排気装置４の
排気流量が３０００l／sであるときには、放電室１０の
圧力は１Torrであるのに対して成膜室２の圧力は１０^-4
Torrになる。このようにすると、１秒当たりに基板３の
表面に衝突する気体分子数を１００原子層分にまで低下
させることができる。

【００３３】そして、この放電によってターゲット６か
らたたき出されたスパッタ粒子１１は、スパッタされた
ときの運動エネルギーと、放電室１０−成膜室２間の圧
力差から与えられる運動エネルギーとによってノズル２
４を通って成膜室２内に放出される。このとき、スパッ
タ粒子１１は基板３へ向けて指向性をもって放出される
ことになる。なお、スパッタ粒子１１はスパッタされた
ときの運動エネルギーによって成膜室２に放出されるの
であり、圧力差から与えられる運動エネルギーはあくま
でも副次的なものである。

【００５９】この図６に示した放電装置３２を、本体３
３として内径２７mmの石英管を使用し、ターゲット３４
として外径２２mm，内径１８mmのモリブデンを用いて形
成し、かつ導入ガスとしてアルゴンを用いて放電電力約
３００Ｗを石英管に巻いた高さ５０mmのステンレス電極
を通じて投入して試験を行い、ノズル２４から約１００
mm離れたところで水晶振動子モニタで成膜速度を測定し
たところ、約３００Å／ｍｉｎの成膜速度を得ることが
できた。

【００６８】実施例１１．前記図６〜図８に示したよう
にターゲットを有底円筒状に形成する場合には、図９に
示すようにターゲットの内周部に導入ガスを導入するこ
ともできる。図９は第４の発明に係るターゲットにおい
て円筒状ターゲットの内周部に導入ガスを導入させる他
の例を示す断面図である。同図に示した放電装置はガス
導入管の取付け位置が前記図６で示した放電装置とは異
なっている。同図において前記図３および図６で説明し
たものと同一もしくは同等部材については、同一符号を
付し詳細な説明は省略する。

【００７２】図１０において、符号５１は第５の発明に
係るイオン化装置である。このイオン化装置５１は、通
電されて加熱されることによって電子５２を放出するイ
オン化用フィラメント５３と、前記電子５２を加速させ
てスパッタ粒子１１やクラスタ２５の一部に衝突させる
グリッド５４等とから構成されている。そして、このイ
オン化装置５１は放電装置３２のノズル２４より不図示
の基板側に配置されている。

【００８１】すなわち、前記図１０に示した実施例によ
って得られる効果に加え、クラスタイオン２５ａの持つ
運動エネルギーを高め、その速度を制御することができ
るようになる。また、イオン加速用電極５５を設けるこ
とによって、スパッタ粒子１１に与える運動エネルギー
を制御できるため、形成される薄膜の結晶性を制御する
ことができる。

【００８４】実施例１６．さらに、上述した各実施例で
は導入ガスとしてアルゴンガスを用いたが、ガスの種類
はこれに限定されるものではない。導入ガスとして酸
素，窒素等の反応性ガスを採用すると、放電室内におい
てスパッタ材料の酸化反応あるいは窒化反応を促進させ
ながら酸化物薄膜あるいは窒化物薄膜を形成することが
できる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明に係るス
パッタリング式成膜装置は、放電室と成膜室との間に、
ノズルが形成された隔壁を設けたため、導入ガスは放電
室から成膜室に流れ込み難くなるから、放電室の圧力を
放電が発生するために必要な圧力に高めるに当たり、導
入ガスの流量を従来の装置より少なくできる。したがっ
て、成膜室の圧力を低下させて成膜を行えるから、気体
分子が薄膜中に取り込まれるのを可及的抑えることがで
き、結晶が緻密な薄膜を形成することができる。

【００８６】第２の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、放電室と成膜室との間に、小径な開口からなるノ
ズルが形成されかつ放電室の壁の一部となる隔壁を設
け、この放電室を形成する壁を、ターゲットおよびスパ
ッタリング率の低い誘電体によって形成したため、第１
の発明と同様に放電室の圧力を放電が発生するために必
要な圧力に高めるに当たり導入ガスの流量を従来の装置
より少なくできると共に、ターゲットのみからスパッタ
粒子が生じる。したがって、結晶が緻密な薄膜を形成で
きると共に、成膜室の壁等がスパッタされて生じる金属
粒子（不純物）が薄膜中に混入するのを防ぐことができ
る。

【００８７】第３の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、放電室と成膜室との間に、ノズルが形成された隔
壁を設けると共に、放電装置における少なくとも放電室
の外周壁をスパッタリング率の低い誘電体によって形成
し、この外周壁の外周部に、スパッタリング用電極を配
置したため、第１の発明と同様に放電室の圧力を放電が
発生するために必要な圧力に高めるに当たり導入ガスの
流量を従来の装置より少なくできると共に、誘電体を介
した電極どうしあるいは誘電体を介した電極とターゲッ
トとの間で放電が発生して放電室内の略全域にわたって
生じるようになる。したがって、結晶が緻密な薄膜を形
成できることに加え、放電が局所に集中するのを防止し
て広い導入ガス圧力範囲，印加電圧範囲で均一な放電を
安定に発生させることができ、ターゲットからたたき出
されるスパッタ粒子の量が安定して薄膜を均質に形成で
きるようになる。

【００９０】第５の発明に係るスパッタリング式成膜装
置は、前記第１の発明のスパッタリング式成膜装置にお
いて、ノズルより基板側に、熱電子を放出するフィラメ
ントおよび電子加速用グリッドを備え、スパッタ粒子を
イオン化するイオン化装置を設けたため、第１の発明と
同様に放電室の圧力を放電が発生するために必要な圧力
に高めるに当たり導入ガスの流量を従来の装置より少な
くできると共に、放電室から成膜室に流出するスパッタ
粒子が活性化される。したがって、結晶が緻密な薄膜を
形成できることに加え、形成される薄膜の結晶性を制御
したり、化合物薄膜を形成するに当たっては化学反応促
進を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図９】第４の発明に係るターゲットにおいて円筒状タ
ーゲットの内周部に導入ガスを導入させる他の例を示す
断面図である。

【符号の説明】１チャンバー２成膜室３基板６ターゲット１０放電室１１スパッタ粒子２１放電装置２２電極２３隔壁２４ノズル２６放電装置２７蓋部材２９ターゲット３２放電装置３３本体３３ａ隔壁３４ターゲット３４ａ凹部３４ｅ突起３４ｆ切り込み３４ｇ環状凹溝３４ｉ円柱３５電極３６放電装置３７ターゲット３８放電装置３９ターゲット４０電極４１電極５１イオン化装置５２電子５３イオン化用フィラメント５４グリッド

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山西健一郎兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社生産技術研究所内 (72)発明者田中正明兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電装置内で放電によってターゲットを
スパッタリングし、ターゲットから放出されたスパッタ
粒子を放電装置に一連に設けられた成膜室へキャリアガ
スによって流して成膜室内の基板上に堆積させるスパッ
タリング式成膜装置において、前記放電装置の放電室と
成膜室との間に、小径な開口からなるノズルが形成され
た隔壁を設けたことを特徴とするスパッタリング式成膜
装置。
【請求項２】放電装置内で放電によってターゲットを
スパッタリングし、ターゲットから放出されたスパッタ
粒子を放電装置に一連に設けられた成膜室へキャリアガ
スによって流して成膜室内の基板上に堆積させるスパッ
タリング式成膜装置において、前記放電装置の放電室と
成膜室との間に、小径な開口からなるノズルが形成され
かつ放電室の壁の一部となる隔壁を設け、この放電室を
形成する壁を、ターゲットおよびスパッタリング率の低
い誘電体によって形成したことを特徴とするスパッタリ
ング式成膜装置。
【請求項３】放電装置内で放電によってターゲットを
スパッタリングし、ターゲットから放出されたスパッタ
粒子を放電装置に一連に設けられた成膜室へキャリアガ
スによって流して成膜室内の基板上に堆積させるスパッ
タリング式成膜装置において、前記放電装置の放電室と
成膜室との間に、小径な開口からなるノズルが形成され
た隔壁を設けると共に、前記放電装置における少なくと
も放電室の外周壁をスパッタリング率の低い誘電体によ
って形成し、この誘電体製外周壁の外周部に、スパッタ
リング用電極を配置したことを特徴とするスパッタリン
グ式成膜装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３記載のスパッタ
リング式成膜装置のうちいずれか一つのスパッタリング
式成膜装置において、ターゲットに凹凸を設けたことを
特徴とするスパッタリング式成膜装置。
【請求項５】請求項１記載のスパッタリング式成膜装
置において、ノズルより基板側に、熱電子を放出するフ
ィラメントおよび電子加速用グリッドを備え、ノズルか
ら成膜室内に流入したスパッタ粒子に熱電子を衝突させ
てイオン化するイオン化装置を設けたことを特徴とする
スパッタリング式成膜装置。