JPH0718436A - マグネトロンスパッタリング装置及び薄膜を堆積する方法 - Google Patents
マグネトロンスパッタリング装置及び薄膜を堆積する方法Info
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- JPH0718436A JPH0718436A JP6134015A JP13401594A JPH0718436A JP H0718436 A JPH0718436 A JP H0718436A JP 6134015 A JP6134015 A JP 6134015A JP 13401594 A JP13401594 A JP 13401594A JP H0718436 A JPH0718436 A JP H0718436A
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3438—Electrodes other than cathode
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
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- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子が引き付けられる多数のポイントを有す
る伸長されたアノード構造を提供する。 【構成】 本アノードが、金属ロッド（１０）に取り付
けられる多数のワイヤーブラシ（１１）から構成される
ことができる。本アノードをマグネトロンシステムにお
いて使用すると、直流反応及び無反応スパッタリングの
両方において、絶縁物質の堆積が減少され、膜均一性を
改良する。更には、本アノードは、過熱するのを減少さ
せ、絶縁物質が反応スパッタリングされるマグネトロン
システムの動作時間を増加する。マグネトロンシステム
が、円筒形カソード、及びカソードから平行に且つ等距
離に配置された１対の伸長されたアノードを有する。本
アノード構造は、二酸化シリコン及びシリコン窒化物を
含む絶縁物質の均一な膜をスパッタするのに、特に適す
る。
る伸長されたアノード構造を提供する。 【構成】 本アノードが、金属ロッド（１０）に取り付
けられる多数のワイヤーブラシ（１１）から構成される
ことができる。本アノードをマグネトロンシステムにお
いて使用すると、直流反応及び無反応スパッタリングの
両方において、絶縁物質の堆積が減少され、膜均一性を
改良する。更には、本アノードは、過熱するのを減少さ
せ、絶縁物質が反応スパッタリングされるマグネトロン
システムの動作時間を増加する。マグネトロンシステム
が、円筒形カソード、及びカソードから平行に且つ等距
離に配置された１対の伸長されたアノードを有する。本
アノード構造は、二酸化シリコン及びシリコン窒化物を
含む絶縁物質の均一な膜をスパッタするのに、特に適す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、基板上に膜
を堆積させるための、装置及び方法に関し、特に、基板
上に絶縁物質を堆積させるための、反応マグネトロンス
パッタリング装置及び技術に関しており、その基板にお
いて、絶縁膜は均一な厚さを有し、且つ、装置が長期間
連続して作動できる。
を堆積させるための、装置及び方法に関し、特に、基板
上に絶縁物質を堆積させるための、反応マグネトロンス
パッタリング装置及び技術に関しており、その基板にお
いて、絶縁膜は均一な厚さを有し、且つ、装置が長期間
連続して作動できる。
【０００２】
【従来の技術】スパッタリングは、ターゲットにおける
イオンの衝突の結果、ターゲットからの物質の物理的な
射出である。イオンは、通常は、グロー放電において、
ガス原子及び電子の衝突によって生成される。イオン
は、電界によって、ターゲットのカソードの方に加速さ
れる。基板は、最適な場所に配置され、一部の射出され
た原子を止める。従って、ターゲット材料のコーティン
グが、基板の表面上に堆積される。大きい堆積速度を得
るための試みにおいて、磁気的に高められたターゲット
が、用いられてきた。平面状マグネトロンにおいて、カ
ソードが、永久磁石の列を有し、その永久磁石は、閉ル
ープにおいて配列され、且つ、平面状ターゲット板に関
連して固定された位置に配置される。従って、磁界は、
通常“レーストラック”として呼ばれる閉ループにおい
て、作られ、その閉ループは、経路又は領域を確立し、
その経路又は領域に沿って、ターゲット材料のスパッタ
リングもしくは浸食が発生する。マグネトロンカソード
において、磁界が、グロー放電プラズマを閉じ込め、電
界の影響下で動いている電子の経路長さを増加させる。
このことが、ガスの原子及び電子の衝突の確率を増加す
る。このことは、磁気閉込めを用いずに得られるより
も、高いスパッタリング速度を導く。更に、スパッタリ
ング処理が、かなり低いガス圧力で達成される。
イオンの衝突の結果、ターゲットからの物質の物理的な
射出である。イオンは、通常は、グロー放電において、
ガス原子及び電子の衝突によって生成される。イオン
は、電界によって、ターゲットのカソードの方に加速さ
れる。基板は、最適な場所に配置され、一部の射出され
た原子を止める。従って、ターゲット材料のコーティン
グが、基板の表面上に堆積される。大きい堆積速度を得
るための試みにおいて、磁気的に高められたターゲット
が、用いられてきた。平面状マグネトロンにおいて、カ
ソードが、永久磁石の列を有し、その永久磁石は、閉ル
ープにおいて配列され、且つ、平面状ターゲット板に関
連して固定された位置に配置される。従って、磁界は、
通常“レーストラック”として呼ばれる閉ループにおい
て、作られ、その閉ループは、経路又は領域を確立し、
その経路又は領域に沿って、ターゲット材料のスパッタ
リングもしくは浸食が発生する。マグネトロンカソード
において、磁界が、グロー放電プラズマを閉じ込め、電
界の影響下で動いている電子の経路長さを増加させる。
このことが、ガスの原子及び電子の衝突の確率を増加す
る。このことは、磁気閉込めを用いずに得られるより
も、高いスパッタリング速度を導く。更に、スパッタリ
ング処理が、かなり低いガス圧力で達成される。
【０００３】ＤＣ反応スパッタリングにおいて、反応ガ
スが、ターゲット板からスパッタされた材料と化合す
る。ターゲット板がシリコンであり、反応ガスが酸素で
ある時、二酸化シリコンが、基板の表面に生成される。
しかしながら、二酸化シリコンが優れた絶縁物質である
ため、アーク放電を発生させるほどの厚い膜は、レース
トラック外部のターゲット板の領域において、急速に生
成される。二酸化シリコンは、この特徴のために、マグ
ネトロン反応スパッタリングによって堆積させるには、
最も困難な絶縁膜の１つであることが知られている。二
酸化シリコンに伴うアーク放電は、平面状マグネトロン
反応スパッタリングが、良質の二酸化シリコン膜を効率
良く堆積させるために利用されるのを妨げてきた。シリ
コンベースの化合物を基板上にコーティングするための
別の技術は、反応スパッタリングを、シリコンターゲッ
トを有する円筒形マグネトロンに関連させることであ
る。米国特許 5,047,131を参照されたい。作動中、コー
ティングチャンバーの種々の部分における絶縁物質の堆
積のために、定期的にシステムを掃除する必要がある。
実際に、反応スパッタリングによって、二酸化シリコン
もしくはシリコン窒化物をコーティングしている時、シ
ステムは、わずか３０時間しか連続して作動できない。
スが、ターゲット板からスパッタされた材料と化合す
る。ターゲット板がシリコンであり、反応ガスが酸素で
ある時、二酸化シリコンが、基板の表面に生成される。
しかしながら、二酸化シリコンが優れた絶縁物質である
ため、アーク放電を発生させるほどの厚い膜は、レース
トラック外部のターゲット板の領域において、急速に生
成される。二酸化シリコンは、この特徴のために、マグ
ネトロン反応スパッタリングによって堆積させるには、
最も困難な絶縁膜の１つであることが知られている。二
酸化シリコンに伴うアーク放電は、平面状マグネトロン
反応スパッタリングが、良質の二酸化シリコン膜を効率
良く堆積させるために利用されるのを妨げてきた。シリ
コンベースの化合物を基板上にコーティングするための
別の技術は、反応スパッタリングを、シリコンターゲッ
トを有する円筒形マグネトロンに関連させることであ
る。米国特許 5,047,131を参照されたい。作動中、コー
ティングチャンバーの種々の部分における絶縁物質の堆
積のために、定期的にシステムを掃除する必要がある。
実際に、反応スパッタリングによって、二酸化シリコン
もしくはシリコン窒化物をコーティングしている時、シ
ステムは、わずか３０時間しか連続して作動できない。
【０００４】最後に、（反応スパッタリングもしくは無
反応スパッタリングにおける）平面状マグネトロン及び
円筒形マグネトロンの使用の他の限界は、スパッタリン
グによって堆積される膜が、多数の高精度の適用に対し
て要求される均一性を達成しなかったことである。この
ことは、わずか３０時間のスパッタリングにおいてさえ
も真実である。膜の均一性を改良するための試みは、最
近では成功されていない。米国特許 5,106,474、米国特
許 4,849,087、米国特許 4,478,702を参照されたい。
反応スパッタリングにおける）平面状マグネトロン及び
円筒形マグネトロンの使用の他の限界は、スパッタリン
グによって堆積される膜が、多数の高精度の適用に対し
て要求される均一性を達成しなかったことである。この
ことは、わずか３０時間のスパッタリングにおいてさえ
も真実である。膜の均一性を改良するための試みは、最
近では成功されていない。米国特許 5,106,474、米国特
許 4,849,087、米国特許 4,478,702を参照されたい。
【０００５】
【発明の概要】本発明の目的は、均一な膜の、反応スパ
ッタリング及び無反応スパッタリングのための装置を提
供することである。また、別の目的は、従来の電極と比
較して、絶縁物質の蓄積に影響を受けにくい電極を提供
することである。更に、別の目的として、絶縁物質の均
一な膜を基板上に反応的にスパッタリングすることが可
能で、連続して長時間作動できるＤＣマグネトロン装置
を提供する。これらの目的、及び別の目的が、電極の本
体から広がる複数のポイントを有する本発明の電極によ
って、達成される。本電極は、従来の電極の代わりに、
特にマグネトロンにおける絶縁物質のＤＣ反応スパッタ
リングにおけるアノードとして、プラズマの適用におい
て用いられる。本発明の特徴の一つは、多数のポイント
を有するアノード構造が、絶縁物質によって多量にコー
ティングされないことである。その結果、アーク放電が
効果的に除かれ、マグネトロンが連続して長期間作動さ
れることができる。
ッタリング及び無反応スパッタリングのための装置を提
供することである。また、別の目的は、従来の電極と比
較して、絶縁物質の蓄積に影響を受けにくい電極を提供
することである。更に、別の目的として、絶縁物質の均
一な膜を基板上に反応的にスパッタリングすることが可
能で、連続して長時間作動できるＤＣマグネトロン装置
を提供する。これらの目的、及び別の目的が、電極の本
体から広がる複数のポイントを有する本発明の電極によ
って、達成される。本電極は、従来の電極の代わりに、
特にマグネトロンにおける絶縁物質のＤＣ反応スパッタ
リングにおけるアノードとして、プラズマの適用におい
て用いられる。本発明の特徴の一つは、多数のポイント
を有するアノード構造が、絶縁物質によって多量にコー
ティングされないことである。その結果、アーク放電が
効果的に除かれ、マグネトロンが連続して長期間作動さ
れることができる。
【０００６】本発明の好ましい実施例が、円筒形カソー
ド、及び、伸長された１対のアノードを有するマグネト
ロンスパッタリング装置からなり、前記１対のアノード
が、カソードに平行で、且つカソードから等距離に位置
付けられる。各アノードが、その長さ方向に沿って、複
数のポイントを画定する。他の実施例において、本マグ
ネトロンスパッタリング装置が、平面状カソード及びそ
のカソードの対面に配置される１対の伸長されたアノー
ドを含み、アノードの底面及び平面状ターゲットが共に
平坦である。いずれかのデバイスからの絶縁材料の反応
スパッタリングが、均一な厚さを有する絶縁コーティン
グを生成し；二酸化シリコンもしくはシリコン窒化物の
ような絶縁物質を反応的にスパッタリングしている時で
さえ、本装置は３００時間もしくはそれ以上の間、作動
できる。本発明の特徴は、アノードの長さ方向に沿った
ポイント密度を変更することによって、スパッタされる
膜の均一性が制御され得ることである。別の特徴は、複
数のポイントが、従来のアノードより熱を急速に放散す
るため、本発明のアノードが過熱されるのを防ぐことで
ある。
ド、及び、伸長された１対のアノードを有するマグネト
ロンスパッタリング装置からなり、前記１対のアノード
が、カソードに平行で、且つカソードから等距離に位置
付けられる。各アノードが、その長さ方向に沿って、複
数のポイントを画定する。他の実施例において、本マグ
ネトロンスパッタリング装置が、平面状カソード及びそ
のカソードの対面に配置される１対の伸長されたアノー
ドを含み、アノードの底面及び平面状ターゲットが共に
平坦である。いずれかのデバイスからの絶縁材料の反応
スパッタリングが、均一な厚さを有する絶縁コーティン
グを生成し；二酸化シリコンもしくはシリコン窒化物の
ような絶縁物質を反応的にスパッタリングしている時で
さえ、本装置は３００時間もしくはそれ以上の間、作動
できる。本発明の特徴は、アノードの長さ方向に沿った
ポイント密度を変更することによって、スパッタされる
膜の均一性が制御され得ることである。別の特徴は、複
数のポイントが、従来のアノードより熱を急速に放散す
るため、本発明のアノードが過熱されるのを防ぐことで
ある。
【０００７】
【実施例】本発明は、アノード本体から広がる多数のポ
イントを有する１つもしくはそれ以上のアノードを利用
するマグネトロンスパッタリング装置が、従来のマグネ
トロンシステムと比較して、連続して長期間絶縁材料を
反応的にスパッタできるという開示に、部分的に基づい
ている。本発明のアノードは、反応スパッタリングの
間、絶縁物質の蓄積に影響を受けにくい構造を有する。
更に、本発明のアノードの使用が、反応スパッタリング
及び無反応スパッタリングの両方において生成される膜
の均一性を著しく改良する。図１は、本発明のアノード
の実施例の斜視図であって、伸長され、中心にねじを切
られたスチールロッド（１０）、及び、ロッドに沿って
延長される（ワイヤーブラシと呼ばれる）複数のワイヤ
ーホイール（１１）を有している。各ワイヤーホイール
が、図２の断面図において示されるように、約３インチ
（７．６２ｃｍ）の外径、及び、約２０００のスチール
ワイヤーが取り付けられる中心銅リング（２１）を有す
る。銅リングは、中央にロッドが通過して挿入され得る
ホールを有する。（明らかなように、図２において示さ
れるワイヤーホイールは、全ての２０００のワイヤーが
描かれるように示されていない。）各ワイヤー長は重要
ではない。商業的に使用可能なワイヤーホイールを用い
る。そのようなワイヤーホイールの１つが、クリーブラ
ンドのオズボーンによって製造されている。各スチール
ワイヤーが、０．０１４インチ（０．３５ｍｍ）の直径
を有し、各ワイヤーのチップが、スパッタリングの間、
電子が特別に引きつけられるポイントを画１する。各ワ
イヤーは、スパッタリングの間、高電流によって破壊さ
れないよう十分に厚くするべきである。ワイヤーホイー
ルは０．５インチ（１．２７ｃｍ）の幅を有し、従っ
て、８２インチ（２０８．２８ｃｍ）長のアノードに対
して、約１００のワイヤーホイールが、２から４毎のワ
イヤーホイール間に位置づけられたナットによって共に
用いられ保持される。このことは、アノードロッド当た
り約３０平方インチ（１９４ｃｍ2 ）のワイヤーチップ
を提供する。本発明のアノードの重大な特徴は、アノー
ドの全体に関するアノード構造において存する多数のポ
イントである。
イントを有する１つもしくはそれ以上のアノードを利用
するマグネトロンスパッタリング装置が、従来のマグネ
トロンシステムと比較して、連続して長期間絶縁材料を
反応的にスパッタできるという開示に、部分的に基づい
ている。本発明のアノードは、反応スパッタリングの
間、絶縁物質の蓄積に影響を受けにくい構造を有する。
更に、本発明のアノードの使用が、反応スパッタリング
及び無反応スパッタリングの両方において生成される膜
の均一性を著しく改良する。図１は、本発明のアノード
の実施例の斜視図であって、伸長され、中心にねじを切
られたスチールロッド（１０）、及び、ロッドに沿って
延長される（ワイヤーブラシと呼ばれる）複数のワイヤ
ーホイール（１１）を有している。各ワイヤーホイール
が、図２の断面図において示されるように、約３インチ
（７．６２ｃｍ）の外径、及び、約２０００のスチール
ワイヤーが取り付けられる中心銅リング（２１）を有す
る。銅リングは、中央にロッドが通過して挿入され得る
ホールを有する。（明らかなように、図２において示さ
れるワイヤーホイールは、全ての２０００のワイヤーが
描かれるように示されていない。）各ワイヤー長は重要
ではない。商業的に使用可能なワイヤーホイールを用い
る。そのようなワイヤーホイールの１つが、クリーブラ
ンドのオズボーンによって製造されている。各スチール
ワイヤーが、０．０１４インチ（０．３５ｍｍ）の直径
を有し、各ワイヤーのチップが、スパッタリングの間、
電子が特別に引きつけられるポイントを画１する。各ワ
イヤーは、スパッタリングの間、高電流によって破壊さ
れないよう十分に厚くするべきである。ワイヤーホイー
ルは０．５インチ（１．２７ｃｍ）の幅を有し、従っ
て、８２インチ（２０８．２８ｃｍ）長のアノードに対
して、約１００のワイヤーホイールが、２から４毎のワ
イヤーホイール間に位置づけられたナットによって共に
用いられ保持される。このことは、アノードロッド当た
り約３０平方インチ（１９４ｃｍ2 ）のワイヤーチップ
を提供する。本発明のアノードの重大な特徴は、アノー
ドの全体に関するアノード構造において存する多数のポ
イントである。
【０００８】図３は、ワイヤーホイール３２，３３，３
４及び３５の４組を支え、中心にねじを切られたスチー
ルロッド３１を有するアノードの概略図である。本ロッ
ドは、広がる複数のポイントを有する導電体として機能
する。ワイヤーホイールの各組は、優れた電気的接触の
ためにすき間なく配列される複数のワイヤーホイールを
示している。各ワイヤーホイールにおけるホールの直径
は、優れた導電性を維持するために、スチールロッドの
外径におおよそ等しくなる。その上、終端ナット３９、
中間ナット３６、３７及び３８は、ワイヤーホイールの
隣の組を分割し、且つ、ワイヤーホイールに対し補助的
に支持するために、ロッドにはめられ、ロッドに沿って
配置される。中間ナットは、アノードのロッドに沿っ
て、ワイヤーポイントを有さないギャップを画定する。
代替的に、各中間ナット（３６，３７もしくは３８）
は、隣のナットと電気的に接触して、その組におけるそ
れぞれのナットを有する１組のナットを表すことができ
る。均一な厚さの膜を堆積するために、それぞれの組
（３２，３３，３４及び３５）における個々のワイヤー
ホイールの数が、アノードの長さ方向に沿って、ワイヤ
ー密度すなわちポイント密度が一様に割り当てられるよ
うに、実質的に等しくなることが好ましい。更に、ワイ
ヤーホイール及びナットが、ロッドに沿ったポイント密
度が比較的均一であるように、対称的に割り当てられる
ことが望ましい。多くの適用のために、同じ長さ及び同
じポイント密度を有する伸長されたアノードを使用する
ことが望ましいが、以下に説明されるように、多数のア
ノードを使用する時、それぞれのアノードが、ワイヤー
ホイール及びナットを種々の組合せにおいて配列するこ
とによって、様々に形成されることができる。本発明の
アノードは、スチール、銅、及びニクロムのような最適
な導電性材料から構成されることができる。絶縁物を反
応的にスパッタリングすることに対する本発明のアノー
ドの優れた性能は、無反応スパッタリングに対しても同
様に、優れたアノードとして適用することができる。
４及び３５の４組を支え、中心にねじを切られたスチー
ルロッド３１を有するアノードの概略図である。本ロッ
ドは、広がる複数のポイントを有する導電体として機能
する。ワイヤーホイールの各組は、優れた電気的接触の
ためにすき間なく配列される複数のワイヤーホイールを
示している。各ワイヤーホイールにおけるホールの直径
は、優れた導電性を維持するために、スチールロッドの
外径におおよそ等しくなる。その上、終端ナット３９、
中間ナット３６、３７及び３８は、ワイヤーホイールの
隣の組を分割し、且つ、ワイヤーホイールに対し補助的
に支持するために、ロッドにはめられ、ロッドに沿って
配置される。中間ナットは、アノードのロッドに沿っ
て、ワイヤーポイントを有さないギャップを画定する。
代替的に、各中間ナット（３６，３７もしくは３８）
は、隣のナットと電気的に接触して、その組におけるそ
れぞれのナットを有する１組のナットを表すことができ
る。均一な厚さの膜を堆積するために、それぞれの組
（３２，３３，３４及び３５）における個々のワイヤー
ホイールの数が、アノードの長さ方向に沿って、ワイヤ
ー密度すなわちポイント密度が一様に割り当てられるよ
うに、実質的に等しくなることが好ましい。更に、ワイ
ヤーホイール及びナットが、ロッドに沿ったポイント密
度が比較的均一であるように、対称的に割り当てられる
ことが望ましい。多くの適用のために、同じ長さ及び同
じポイント密度を有する伸長されたアノードを使用する
ことが望ましいが、以下に説明されるように、多数のア
ノードを使用する時、それぞれのアノードが、ワイヤー
ホイール及びナットを種々の組合せにおいて配列するこ
とによって、様々に形成されることができる。本発明の
アノードは、スチール、銅、及びニクロムのような最適
な導電性材料から構成されることができる。絶縁物を反
応的にスパッタリングすることに対する本発明のアノー
ドの優れた性能は、無反応スパッタリングに対しても同
様に、優れたアノードとして適用することができる。
【０００９】一般的にマグネトロンシステムにおいて、
アノードは、磁界によってスパッタリング表面近くの領
域に閉じ込められるグロー放電を生成するためのカソー
ドターゲット表面近くに加速電界を生成する。本発明の
アノードがＤＣマグネトロンスパッタリング装置におい
て使用される時、アノードの長さ方向に沿ったポイント
密度が、堆積に影響を与えることができることが判っ
た。詳細には、高いポイント密度を有する伸長されたア
ノードを備えたマグネトロンは、より高い堆積速度を有
する傾向がある。更には、もし伸長されたアノードに沿
ったポイント密度が変化すると、種々の速度で、材料
が、コーティング範囲に相当する領域上にスパッタす
る。更に、アノードの複数のポイントが、プラズマのコ
ーティング範囲における拡散のされ方に、影響を与える
ことができる。結果的に、各ポイント近くの強い電界
は、電子を十分な力でアノードの方に放出させ、多量の
絶縁材料の破壊がアノード表面上の堆積を妨げるように
する（もしくは堆積速度を著しく減少させる）。アノー
ドのポイントが、スパッタリング中の、熱の分散及び熱
の消散を容易にする。スパッタリング処理のみならず、
本発明のアノードがプラズマ増進ＣＶＤ法（ＰＥＣＶ
Ｄ）プラズマ重合及び他の真空薄膜堆積法において、本
発明のアノードが従来のアノードに置き換わることがで
きる。米国特許 4,888,199を参照されたい。複数のポイ
ントが堆積のための改良された電界特性を生成すると予
想されるため、プラズマの特性は、高められ、本発明の
アノードによって容易に調節されることができる。更
に、物質を堆積しない化学的適用に対してさえも、プラ
ズマの分散が本発明のアノードによって改良され得る。
明確なように、複数のポイントを有する電極は、均質な
電極が陰極に帯電されるべき適用において、カソードと
して使用されることができる。
アノードは、磁界によってスパッタリング表面近くの領
域に閉じ込められるグロー放電を生成するためのカソー
ドターゲット表面近くに加速電界を生成する。本発明の
アノードがＤＣマグネトロンスパッタリング装置におい
て使用される時、アノードの長さ方向に沿ったポイント
密度が、堆積に影響を与えることができることが判っ
た。詳細には、高いポイント密度を有する伸長されたア
ノードを備えたマグネトロンは、より高い堆積速度を有
する傾向がある。更には、もし伸長されたアノードに沿
ったポイント密度が変化すると、種々の速度で、材料
が、コーティング範囲に相当する領域上にスパッタす
る。更に、アノードの複数のポイントが、プラズマのコ
ーティング範囲における拡散のされ方に、影響を与える
ことができる。結果的に、各ポイント近くの強い電界
は、電子を十分な力でアノードの方に放出させ、多量の
絶縁材料の破壊がアノード表面上の堆積を妨げるように
する（もしくは堆積速度を著しく減少させる）。アノー
ドのポイントが、スパッタリング中の、熱の分散及び熱
の消散を容易にする。スパッタリング処理のみならず、
本発明のアノードがプラズマ増進ＣＶＤ法（ＰＥＣＶ
Ｄ）プラズマ重合及び他の真空薄膜堆積法において、本
発明のアノードが従来のアノードに置き換わることがで
きる。米国特許 4,888,199を参照されたい。複数のポイ
ントが堆積のための改良された電界特性を生成すると予
想されるため、プラズマの特性は、高められ、本発明の
アノードによって容易に調節されることができる。更
に、物質を堆積しない化学的適用に対してさえも、プラ
ズマの分散が本発明のアノードによって改良され得る。
明確なように、複数のポイントを有する電極は、均質な
電極が陰極に帯電されるべき適用において、カソードと
して使用されることができる。
【００１０】図４は、排気可能チャンバー５０内部に位
置づけられる、回転可能な円筒形カソードターゲット４
０及びアノード４６、４７を有するスパッタリングマグ
ネトロン装置の概略断面図である。円筒形マグネトロン
は、磁気アセンブリー４５を有し、その磁気アセンブリ
ーは、円筒形マグネトロンの長さ方向に沿って平行に配
列される磁極の列を有する。各列が、３つの極性の変わ
る磁極４２、４３及び４４を有し、これらの極が各々Ｎ
極、Ｓ極、Ｎ極の極性を有するように配列される。回転
可能な円筒形マグネトロンの設計は、一般的に知られて
いる。米国特許5,047,131、米国特許 4,466,877、米国
特許 4,356,073を参照されたい。各アノードが、図１，
２及び３において示されるような、本体の構造から広が
る複数のポイントを有する伸長された構造を含む。各ア
ノードの長さが、カソードの長さと等しいことが望まし
い。アノード及びカソードが電源４１に接続される。ア
ノードの一方あるいは双方が、接地され、又は、それに
バイアス電位を与えるために、分離した電源に接続され
る。スパッタリングの間、アノードが周期的に回転さ
れ、従って、種々のポイントがカソードに向けられる。
伸長された本発明のアノード構造４６及び４７が、カソ
ードの上方、及びそれの反対側に、好ましくは等距離に
配置される。（このカソードの反対側は、極４３の長さ
方向に平行で、且つ、カソードの直径を二分する想像上
の平面によって形成される左側及び右側を指してい
る。）約６インチ（１５．２３ｃｍ）の外径を有する円
筒形カソードに対して、各アノード構造とカソード間の
距離（ｄ）は、おおよそ０．５から１．０インチ（１．
２７ｃｍから２．５４ｃｍ）にすべきであり、アノード
間の距離は、おおよそ４から５インチ（１０．１６ｃｍ
から１２．７ｃｍ）にすべきである。円筒形カソードの
長さが重大ではないにも関わらず、その長さは、一般的
には２０から１３０インチ（５０．８から３３０．２ｃ
ｍ）の範囲である。
置づけられる、回転可能な円筒形カソードターゲット４
０及びアノード４６、４７を有するスパッタリングマグ
ネトロン装置の概略断面図である。円筒形マグネトロン
は、磁気アセンブリー４５を有し、その磁気アセンブリ
ーは、円筒形マグネトロンの長さ方向に沿って平行に配
列される磁極の列を有する。各列が、３つの極性の変わ
る磁極４２、４３及び４４を有し、これらの極が各々Ｎ
極、Ｓ極、Ｎ極の極性を有するように配列される。回転
可能な円筒形マグネトロンの設計は、一般的に知られて
いる。米国特許5,047,131、米国特許 4,466,877、米国
特許 4,356,073を参照されたい。各アノードが、図１，
２及び３において示されるような、本体の構造から広が
る複数のポイントを有する伸長された構造を含む。各ア
ノードの長さが、カソードの長さと等しいことが望まし
い。アノード及びカソードが電源４１に接続される。ア
ノードの一方あるいは双方が、接地され、又は、それに
バイアス電位を与えるために、分離した電源に接続され
る。スパッタリングの間、アノードが周期的に回転さ
れ、従って、種々のポイントがカソードに向けられる。
伸長された本発明のアノード構造４６及び４７が、カソ
ードの上方、及びそれの反対側に、好ましくは等距離に
配置される。（このカソードの反対側は、極４３の長さ
方向に平行で、且つ、カソードの直径を二分する想像上
の平面によって形成される左側及び右側を指してい
る。）約６インチ（１５．２３ｃｍ）の外径を有する円
筒形カソードに対して、各アノード構造とカソード間の
距離（ｄ）は、おおよそ０．５から１．０インチ（１．
２７ｃｍから２．５４ｃｍ）にすべきであり、アノード
間の距離は、おおよそ４から５インチ（１０．１６ｃｍ
から１２．７ｃｍ）にすべきである。円筒形カソードの
長さが重大ではないにも関わらず、その長さは、一般的
には２０から１３０インチ（５０．８から３３０．２ｃ
ｍ）の範囲である。
【００１１】動作中、スパッタリングを発生させる十分
な電位は、従来の電気ブラシによって各カソードと滑り
接触を有するパワーラインを通じて、直流電源から円筒
形カソードに供給される。シリコンターゲットに対し
て、シリコンがバッキングチューブ上にコーティングさ
れる。十分な強度を有する材料に対して、いわゆる“自
立系”円筒形ターゲットが、使用されることができる。
米国特許 5,171,411を参照されたい。反応的に二酸化シ
リコン膜をスパッタするために、不活性ガス（Ａｒ）及
び反応ガス（Ｏ2 ）が、従来の手段によって、排気可能
チャンバーに拡散される。米国特許 5,047,131を参照さ
れたい。反応的にシリコン窒化物（Ｓｉ3Ｎ4 ）をスパ
ッタするために、窒素が酸素の代わりに用いられる。本
発明のアノードは、均一な金属膜をスパッタするため
に、もしくは反応的に絶縁膜をスパッタするために、平
面状マグネトロンを有して用いられることができる。平
面状カソードを有するマグネトロン装置の設計は、一般
的に知られている。米国特許 4,166,018、及び米国特許
4,046,659を参照されたい。カソードは、実質的に平面
状ターゲット表面を有し、且つ、磁界を生成するための
磁気手段を有し、その磁界は、前記平面表面から曲線で
広がっており、且つ、前記平面表面上の閉ループ浸食領
域上に無端アーク放電を生成するために戻る磁束線を有
する。平面状マグネトロンにおけるアノードが、円筒形
マグネトロンの場合と同様の機能に、基本的に作用し、
その機能は、磁界によって閉じ込められるグロー放電プ
ラズマを生成するためのスパッタリング表面近くの加速
電界を生成することである。従来、アノードは、平面状
ターゲットの周囲に沿って配置される比較的滑らかな金
属表面から構成されてきた。
な電位は、従来の電気ブラシによって各カソードと滑り
接触を有するパワーラインを通じて、直流電源から円筒
形カソードに供給される。シリコンターゲットに対し
て、シリコンがバッキングチューブ上にコーティングさ
れる。十分な強度を有する材料に対して、いわゆる“自
立系”円筒形ターゲットが、使用されることができる。
米国特許 5,171,411を参照されたい。反応的に二酸化シ
リコン膜をスパッタするために、不活性ガス（Ａｒ）及
び反応ガス（Ｏ2 ）が、従来の手段によって、排気可能
チャンバーに拡散される。米国特許 5,047,131を参照さ
れたい。反応的にシリコン窒化物（Ｓｉ3Ｎ4 ）をスパ
ッタするために、窒素が酸素の代わりに用いられる。本
発明のアノードは、均一な金属膜をスパッタするため
に、もしくは反応的に絶縁膜をスパッタするために、平
面状マグネトロンを有して用いられることができる。平
面状カソードを有するマグネトロン装置の設計は、一般
的に知られている。米国特許 4,166,018、及び米国特許
4,046,659を参照されたい。カソードは、実質的に平面
状ターゲット表面を有し、且つ、磁界を生成するための
磁気手段を有し、その磁界は、前記平面表面から曲線で
広がっており、且つ、前記平面表面上の閉ループ浸食領
域上に無端アーク放電を生成するために戻る磁束線を有
する。平面状マグネトロンにおけるアノードが、円筒形
マグネトロンの場合と同様の機能に、基本的に作用し、
その機能は、磁界によって閉じ込められるグロー放電プ
ラズマを生成するためのスパッタリング表面近くの加速
電界を生成することである。従来、アノードは、平面状
ターゲットの周囲に沿って配置される比較的滑らかな金
属表面から構成されてきた。
【００１２】図５は、平面状カソード６０を有する平面
状マグネトロンの概略斜視図であり、その平面状カソー
ドは、ターゲット下面６１、及び本発明のアノード構造
６２及び６３を有する。各アノードは、前述し、且つ図
１，２及び３において示されるように、その本体から広
がる複数のポイントを有する伸長された構造である。ア
ノード構造は、カソードの反対側に位置づけられる。カ
ソードから各アノードの間隔、すなわち距離が、カソー
ドの長さ方向に沿って均等であり、各アノードの長さ
が、好ましくはカソードの長さと等しい。重要ではない
が、各アノードの底面が、好ましくはターゲット下面と
共に平坦である。長方形のターゲットを有する平面状マ
グネトロンに対して、好ましくは少なくとも２つのアノ
ードが、カソードの反対側に取り付けられる。米国特許
4,478,702を参照されたい。図６は、環状平面状ターゲ
ットを含むカソードを備えたマグネトロンを有する本発
明の他の実施例を示す。この平面図において示されるよ
うに、環状の金属ロッド８２、及びそこから広がる多数
のワイヤーを有する環状のアノード構造が、環状ターゲ
ット８５の周囲の全縁に沿って配置される。各ワイヤー
のチップ（例えば８１）がポイントを画定する。マグネ
トロンが印加される時、グロー放電は、ターゲット表面
のすぐ上の領域に閉じ込められる。スパッタリング処理
の際に、環状浸食領域８０が、ターゲット内に発生す
る。浸食領域が、内部エッジ８３及び外部エッジ８４の
各々を有する。
状マグネトロンの概略斜視図であり、その平面状カソー
ドは、ターゲット下面６１、及び本発明のアノード構造
６２及び６３を有する。各アノードは、前述し、且つ図
１，２及び３において示されるように、その本体から広
がる複数のポイントを有する伸長された構造である。ア
ノード構造は、カソードの反対側に位置づけられる。カ
ソードから各アノードの間隔、すなわち距離が、カソー
ドの長さ方向に沿って均等であり、各アノードの長さ
が、好ましくはカソードの長さと等しい。重要ではない
が、各アノードの底面が、好ましくはターゲット下面と
共に平坦である。長方形のターゲットを有する平面状マ
グネトロンに対して、好ましくは少なくとも２つのアノ
ードが、カソードの反対側に取り付けられる。米国特許
4,478,702を参照されたい。図６は、環状平面状ターゲ
ットを含むカソードを備えたマグネトロンを有する本発
明の他の実施例を示す。この平面図において示されるよ
うに、環状の金属ロッド８２、及びそこから広がる多数
のワイヤーを有する環状のアノード構造が、環状ターゲ
ット８５の周囲の全縁に沿って配置される。各ワイヤー
のチップ（例えば８１）がポイントを画定する。マグネ
トロンが印加される時、グロー放電は、ターゲット表面
のすぐ上の領域に閉じ込められる。スパッタリング処理
の際に、環状浸食領域８０が、ターゲット内に発生す
る。浸食領域が、内部エッジ８３及び外部エッジ８４の
各々を有する。
【００１３】最後に、図７は、スパッタリング装置の概
略断面図であり、ただ１つの伸長されたアノード５１が
用いられていること以外は、図４の装置と類似する。
（図７の装置の他の構造的要素は、図４における構造的
要素と同様であり、同じ参照番号の記載がある。）明確
であるように、１つのアノードが、直接に円筒形ターゲ
ットの上部に配置される。回転できる２つの円筒形カソ
ード及び２つのアノードを有するマグネトロンスパッタ
リング装置が、各アノードに沿ったポイント密度が変化
される実験において、反応的に基板上にシリコン窒化
物、もしくは二酸化シリコンをスパッタするために、用
いられた。マグネトロンスパッタリング装置が、カソー
ド及びアノードの装置の２組を含み、１つが図７におい
て示されるように、それらは真空チャンバーにおいて平
行して配置された。各カソードは、約８４インチ（２１
３．３６ｃｍ）長であり、直径は約５．６インチ（１
４．２ｃｍ）である。第１の実験において、各アノード
に対するワイヤーホイール及びナットがネジを切られた
ロッドに配列され、従って、ワイヤーポイント密度が伸
長されたアノード構造の中心において最高になる。詳細
には、ロッド構造の約４０％を覆うアノードの中心領域
に対して、ロッドの１フィート（３０．４８ｃｍ）当た
り２０のワイヤーホイールがあり、それに反して（それ
ぞれがロッドの約３０％を有する）外部（もしくは端）
領域において、ロッドの１フィート当たり８のワイヤー
ホイールしかない。
略断面図であり、ただ１つの伸長されたアノード５１が
用いられていること以外は、図４の装置と類似する。
（図７の装置の他の構造的要素は、図４における構造的
要素と同様であり、同じ参照番号の記載がある。）明確
であるように、１つのアノードが、直接に円筒形ターゲ
ットの上部に配置される。回転できる２つの円筒形カソ
ード及び２つのアノードを有するマグネトロンスパッタ
リング装置が、各アノードに沿ったポイント密度が変化
される実験において、反応的に基板上にシリコン窒化
物、もしくは二酸化シリコンをスパッタするために、用
いられた。マグネトロンスパッタリング装置が、カソー
ド及びアノードの装置の２組を含み、１つが図７におい
て示されるように、それらは真空チャンバーにおいて平
行して配置された。各カソードは、約８４インチ（２１
３．３６ｃｍ）長であり、直径は約５．６インチ（１
４．２ｃｍ）である。第１の実験において、各アノード
に対するワイヤーホイール及びナットがネジを切られた
ロッドに配列され、従って、ワイヤーポイント密度が伸
長されたアノード構造の中心において最高になる。詳細
には、ロッド構造の約４０％を覆うアノードの中心領域
に対して、ロッドの１フィート（３０．４８ｃｍ）当た
り２０のワイヤーホイールがあり、それに反して（それ
ぞれがロッドの約３０％を有する）外部（もしくは端）
領域において、ロッドの１フィート当たり８のワイヤー
ホイールしかない。
【００１４】シリコン窒化物は、配置されたアノードを
用いる直流マグネトロン装置を有して、反応的にガラス
基板上にスパッタされた。１１の個々のガラス基板が、
一様に離れて配置され、直接的に、円筒形カソードの下
方であり、且つ、端から端まで円筒形カソードの長さ方
向に沿った１１の位置に位置づけられた。図８は、１１
の基板の厚さ測定に基づいた平均から、シリコン窒化物
膜厚の偏差を示すグラフである。膜厚は、おおよそ７０
０から８００Åであった。膜は、３０時間以上反応的に
Ｓｉ3 Ｎ4 のスパッタを完了した装置においてスパッタ
された。明らかなように、中心領域の下に堆積された膜
は、終端領域の下に堆積された膜より優れた均一性を示
す。それにも関わらず、全体の膜の均一性は、図８にお
いて示されるように、従来のアノードを用いる円筒形マ
グネトロンを有してスパッタされた（比較できる厚さ
の）シリコン窒化物膜の均一性より、優れていることが
分かる。第２の実験において、装置の各アノードが、種
々のポイント密度の５つの領域に分割された。：中心の
領域、２つの中間の領域、及び２つの終端の領域であ
る。各領域が、アノードの長さの約２０％を占め、ロッ
ドの１フィート（３０．４８ｃｍ）当たり、中心領域、
中間領域、及び終端領域が、各々２０、８、及び３のワ
イヤーホイールを有した。シリコン窒化物が、前述のよ
うに円筒形カソードの下方に戦略的に位置づけられた１
１の基板上に反応的にスパッタされた。同様に、第２の
実験に対して、図９は反応的に基板上にスパッタされた
シリコン窒化物膜の厚さの偏差を示すグラフである。膜
厚は、約７００から８００Åであった。膜は、約８０時
間反応的にＳｉ3 Ｎ4 のスパッタリングを完了した後、
その装置においてスパッタされた。（詳細には、第１の
実験において用いられた装置において、約８０時間反応
的にＳｉ3 Ｎ4 をスパッタリングした後、アノードのワ
イヤーホイール及びナットが、第２の実験において、使
用するために再配列された。）明らかなように、図８と
比較すると、全体の膜厚均一性がかなり改良されている
ことを示す。
用いる直流マグネトロン装置を有して、反応的にガラス
基板上にスパッタされた。１１の個々のガラス基板が、
一様に離れて配置され、直接的に、円筒形カソードの下
方であり、且つ、端から端まで円筒形カソードの長さ方
向に沿った１１の位置に位置づけられた。図８は、１１
の基板の厚さ測定に基づいた平均から、シリコン窒化物
膜厚の偏差を示すグラフである。膜厚は、おおよそ７０
０から８００Åであった。膜は、３０時間以上反応的に
Ｓｉ3 Ｎ4 のスパッタを完了した装置においてスパッタ
された。明らかなように、中心領域の下に堆積された膜
は、終端領域の下に堆積された膜より優れた均一性を示
す。それにも関わらず、全体の膜の均一性は、図８にお
いて示されるように、従来のアノードを用いる円筒形マ
グネトロンを有してスパッタされた（比較できる厚さ
の）シリコン窒化物膜の均一性より、優れていることが
分かる。第２の実験において、装置の各アノードが、種
々のポイント密度の５つの領域に分割された。：中心の
領域、２つの中間の領域、及び２つの終端の領域であ
る。各領域が、アノードの長さの約２０％を占め、ロッ
ドの１フィート（３０．４８ｃｍ）当たり、中心領域、
中間領域、及び終端領域が、各々２０、８、及び３のワ
イヤーホイールを有した。シリコン窒化物が、前述のよ
うに円筒形カソードの下方に戦略的に位置づけられた１
１の基板上に反応的にスパッタされた。同様に、第２の
実験に対して、図９は反応的に基板上にスパッタされた
シリコン窒化物膜の厚さの偏差を示すグラフである。膜
厚は、約７００から８００Åであった。膜は、約８０時
間反応的にＳｉ3 Ｎ4 のスパッタリングを完了した後、
その装置においてスパッタされた。（詳細には、第１の
実験において用いられた装置において、約８０時間反応
的にＳｉ3 Ｎ4 をスパッタリングした後、アノードのワ
イヤーホイール及びナットが、第２の実験において、使
用するために再配列された。）明らかなように、図８と
比較すると、全体の膜厚均一性がかなり改良されている
ことを示す。
【００１５】第１の実験において配置されたようなアノ
ードを有する円筒形マグネトロンスパッタリング装置
が、反応的に二酸化シリコンをスパッタするために使用
された。膜は、１６０時間の作動を完了した後に、その
装置においてスパッタされた。（詳細には、第２の実験
が完了した後、その装置のアノードにおけるホイールワ
イヤー及びナットが、第１の実験の配置に再配置され
た。）この適用例において、酸素が反応ガスとして窒素
に代わった。膜厚は第１の実験と同様に測定され、図１
０は堆積された２つの二酸化シリコン膜の厚さの偏差を
示すグラフである。その膜厚は、１１００から１２００
Åであった。おおよそ３００時間の反応スパッタリング
の後でさえも、本発明のアノードを使用するマグネトロ
ンスパッタリング装置は、作動し、且つ優れた均一な厚
さの膜を堆積するように連続した。このことは、アノー
ド上に、シリコン窒化物の厚い堆積、及び／又は、二酸
化シリコンの厚い堆積が生じなかったことを示す。本発
明は好ましい詳細な実施例に関連して以上に述べられて
きたが、本説明及び例は、特許請求の範囲によって定義
される本発明の範囲を示すものであり、且つ本発明の範
囲を制限するものではないことが理解されよう。
ードを有する円筒形マグネトロンスパッタリング装置
が、反応的に二酸化シリコンをスパッタするために使用
された。膜は、１６０時間の作動を完了した後に、その
装置においてスパッタされた。（詳細には、第２の実験
が完了した後、その装置のアノードにおけるホイールワ
イヤー及びナットが、第１の実験の配置に再配置され
た。）この適用例において、酸素が反応ガスとして窒素
に代わった。膜厚は第１の実験と同様に測定され、図１
０は堆積された２つの二酸化シリコン膜の厚さの偏差を
示すグラフである。その膜厚は、１１００から１２００
Åであった。おおよそ３００時間の反応スパッタリング
の後でさえも、本発明のアノードを使用するマグネトロ
ンスパッタリング装置は、作動し、且つ優れた均一な厚
さの膜を堆積するように連続した。このことは、アノー
ド上に、シリコン窒化物の厚い堆積、及び／又は、二酸
化シリコンの厚い堆積が生じなかったことを示す。本発
明は好ましい詳細な実施例に関連して以上に述べられて
きたが、本説明及び例は、特許請求の範囲によって定義
される本発明の範囲を示すものであり、且つ本発明の範
囲を制限するものではないことが理解されよう。
【図１】多数のポイントを有するアノードの斜視図。
【図２】図１のアノードにおいて用いられるワイヤーホ
イールの断面図。
イールの断面図。
【図３】本発明のアノードの概略図。
【図４】１対のアノードを有する円筒形カソードの概略
断面図。
断面図。
【図５】二重のアノードを有する平面状カソードの斜視
図。
図。
【図６】ターゲット周辺の外部に配置されたアノードを
備えた環状平面状ターゲットを有するマグネトロン装置
の平面図。
備えた環状平面状ターゲットを有するマグネトロン装置
の平面図。
【図７】１つのアノードを有する円筒形カソードの概略
断面図。
断面図。
【図８】膜厚変化の割合と基板位置の関係を示すグラ
フ。
フ。
【図９】膜厚変化の割合と基板位置の関係を示すグラ
フ。
フ。
【図１０】膜厚変化の割合と基板位置の関係を示すグラ
フ。
フ。
１０ スチールロッド １１ ワイヤーホイール ２１ 銅リング ３１ スチールロッド ３２，３３，３４，３５ ワイヤーホイールの１組 ３６，３７，３８ 中間ナット ３９ 終端ナット ４０ ターゲット ４１ 電源 ４２，４３，４４ 磁極 ４５ 磁気アセンブリー ４６，４７ アノード ５０ 排気可能チャンバー ５１ アノード ６０ 平面状カソード ６１ ターゲット下面 ６２，６３ アノード ８１ チップ ８２ 金属ロッド ８３ 内部エッジ ８４ 外部エッジ ８５ 環状ターゲット
フロントページの続き (72)発明者 ラッセル ジェイ ヒル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94530 エル セリット バッキンガム ドライヴ 8502 (72)発明者 ジョン エル ヴォッセン アメリカ合衆国 ニュージャージー州 08807ブリッジウォーター サンセット リッジ 1012 (72)発明者 スティーヴン シー シュルツ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94510 ベニシア パノラマ ドライヴ 107
Claims (9)
- 【請求項１】薄膜を基板上に堆積させるためのマグネト
ロンスパッタリング装置であって、 排気可能なコーティングチャンバー；コーティングチャ
ンバーに取り付けられ、スパッタされる材料の外表面を
有するターゲットを備えたマグネトロンカソード；及び
コーティングチャンバーに取り付けられ、導電体から広
がる複数のポイントを有する導電体を備えたアノード；
を有することを特徴とするマグネトロンスパッタリング
装置。 - 【請求項２】ターゲットが伸長され、アノードが、ター
ゲットの長さと同様の長さを有する伸長された構造を備
え、前記伸長された構造が、伸長されたターゲットの近
くに、且つ実質的に平行に配置されることを特徴とする
請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】第２導電体から広がる複数のポイントを有
する第２導電体を画定する第２アノードを、更に有する
マグネトロンスパッタリング装置であって、前記第２ア
ノードが、ターゲットの長さと同様の長さを有する第２
の伸長された構造を備え、第１アノードとターゲット間
の距離が、第２アノードとターゲット間の距離におおよ
そ等しくなるように、前記第２構造が、伸長されたター
ゲットの近くに、且つ実質的に平行に配置されることを
特徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】各々のアノードが、取り付けられた複数の
金属ワイヤーを有する導電性の中心ロッドを備え、その
各ワイヤーが、スパッタリングの間、電子を引きつける
ための、且つ、アノード上に絶縁物質の堆積速度を減少
させるための手段を有することを特徴とする請求項１な
いし３のいずれかに記載の装置。 - 【請求項５】前記ロッドが、取り付けられたワイヤーを
有さない１つもしくはそれ以上のギャップを画定するこ
とを特徴とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】ターゲットが実質的に平面状であることを
特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。 - 【請求項７】ターゲットが回転するシリンダーであるこ
とを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の装
置。 - 【請求項８】基板上に薄膜を堆積する方法であって：ス
パッタされる材料の外表面を有するターゲットを備える
カソードを、排気可能なコーティングチャンバーに取り
付け；本体から広がる複数のポイントを有する電導体を
備えるアノードを、排気可能なチャンバーに取り付け；
且つターゲットをスパッタすることによって基板上に膜
を堆積するステップを備えることを特徴とする薄膜を堆
積する方法。 - 【請求項９】ターゲットが伸長され、アノードがターゲ
ットの長さと同様の長さを有する伸長された構造を備
え、その構造が、ターゲットの近くに、且つ、実質的に
平行に配置され、更に、反応ガスを排気可能なコーティ
ングチャンバーに流入させるステップを備えることを特
徴とする請求項８に記載された薄膜を堆積する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018517846A (ja) * | 2015-06-05 | 2018-07-05 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | スパッタ堆積源、スパッタリング装置およびそれらを動作させる方法 |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5616225A (en) * | 1994-03-23 | 1997-04-01 | The Boc Group, Inc. | Use of multiple anodes in a magnetron for improving the uniformity of its plasma |
| US6342134B1 (en) * | 2000-02-11 | 2002-01-29 | Agere Systems Guardian Corp. | Method for producing piezoelectric films with rotating magnetron sputtering system |
| US6440280B1 (en) | 2000-06-28 | 2002-08-27 | Sola International, Inc. | Multi-anode device and methods for sputter deposition |
| US6597447B1 (en) | 2001-07-31 | 2003-07-22 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for periodic correction of metrology data |
| US6736948B2 (en) * | 2002-01-18 | 2004-05-18 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Cylindrical AC/DC magnetron with compliant drive system and improved electrical and thermal isolation |
| WO2004005574A2 (en) * | 2002-07-02 | 2004-01-15 | Academy Precision Materials A Division Of Academy Corporation | Rotary target and method for onsite mechanical assembly of rotary target |
| AU2003304125A1 (en) * | 2002-12-18 | 2004-12-03 | Cardinal Cg Company | Plasma-enhanced film deposition |
| US20040200418A1 (en) * | 2003-01-03 | 2004-10-14 | Klaus Hartig | Plasma spray systems and methods of uniformly coating rotary cylindrical targets |
| US20040129561A1 (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-08 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Cylindrical magnetron magnetic array mid span support |
| US7014741B2 (en) * | 2003-02-21 | 2006-03-21 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Cylindrical magnetron with self cleaning target |
| US20050051422A1 (en) * | 2003-02-21 | 2005-03-10 | Rietzel James G. | Cylindrical magnetron with self cleaning target |
| US20050276381A1 (en) * | 2003-07-02 | 2005-12-15 | Academy Corporation | Rotary target locking ring assembly |
| US20050224343A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-13 | Richard Newcomb | Power coupling for high-power sputtering |
| US7491453B2 (en) * | 2004-07-14 | 2009-02-17 | The Penn State Research Foundation | Bio-electrochemically assisted microbial reactor that generates hydrogen gas and methods of generating hydrogen gas |
| US8277984B2 (en) * | 2006-05-02 | 2012-10-02 | The Penn State Research Foundation | Substrate-enhanced microbial fuel cells |
| US7922878B2 (en) * | 2004-07-14 | 2011-04-12 | The Penn State Research Foundation | Electrohydrogenic reactor for hydrogen gas production |
| US8962165B2 (en) * | 2006-05-02 | 2015-02-24 | The Penn State Research Foundation | Materials and configurations for scalable microbial fuel cells |
| US20080292912A1 (en) * | 2006-05-02 | 2008-11-27 | The Penn State Research Foundation | Electrodes and methods for microbial fuel cells |
| US20060049041A1 (en) * | 2004-08-20 | 2006-03-09 | Jds Uniphase Corporation | Anode for sputter coating |
| US8500973B2 (en) * | 2004-08-20 | 2013-08-06 | Jds Uniphase Corporation | Anode for sputter coating |
| US7879209B2 (en) * | 2004-08-20 | 2011-02-01 | Jds Uniphase Corporation | Cathode for sputter coating |
| US20060065524A1 (en) * | 2004-09-30 | 2006-03-30 | Richard Newcomb | Non-bonded rotatable targets for sputtering |
| US20060096855A1 (en) * | 2004-11-05 | 2006-05-11 | Richard Newcomb | Cathode arrangement for atomizing a rotatable target pipe |
| US20060278519A1 (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Leszek Malaszewski | Adaptable fixation for cylindrical magnetrons |
| US20060278524A1 (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-14 | Stowell Michael W | System and method for modulating power signals to control sputtering |
| US20060278521A1 (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-14 | Stowell Michael W | System and method for controlling ion density and energy using modulated power signals |
| US7842355B2 (en) * | 2005-11-01 | 2010-11-30 | Applied Materials, Inc. | System and method for modulation of power and power related functions of PECVD discharge sources to achieve new film properties |
| US20070095281A1 (en) * | 2005-11-01 | 2007-05-03 | Stowell Michael W | System and method for power function ramping of microwave liner discharge sources |
| CN101300658B (zh) * | 2005-11-04 | 2010-06-09 | 冯·阿德纳设备有限公司 | 用于冗余阳极溅射的方法和*** |
| KR100712818B1 (ko) * | 2005-12-16 | 2007-04-30 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 구리 배선 형성 방법 |
| US7626135B2 (en) * | 2006-05-10 | 2009-12-01 | Sub-One Technology, Inc. | Electrode systems and methods of using electrodes |
| CA2748603A1 (en) | 2008-12-30 | 2010-07-08 | The Penn State Research Foundation | Cathodes for microbial electrolysis cells and microbial fuel cells |
| EP2325350A1 (en) * | 2009-11-24 | 2011-05-25 | Applied Materials, Inc. | Anode rod for a sputtering system |
| US9546426B2 (en) | 2013-03-07 | 2017-01-17 | The Penn State Research Foundation | Methods for hydrogen gas production |
| US9546429B1 (en) | 2013-04-12 | 2017-01-17 | Microrganic Technologies Inc | Multi-strand electrode and method of making |
| US10580611B2 (en) * | 2014-08-21 | 2020-03-03 | Raytheon Company | Rapid 3D prototyping and fabricating of slow-wave structures, including electromagnetic meta-material structures, for millimeter-wavelength and terahertz-frequency high-power vacuum electronic devices |
| US10811236B2 (en) | 2014-10-29 | 2020-10-20 | General Plasma, Inc. | Magnetic anode for sputter magnetron cathode |
| KR102651759B1 (ko) * | 2016-10-11 | 2024-03-29 | 삼성디스플레이 주식회사 | 증착장치 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE222900C (ja) * | ||||
| US3514391A (en) * | 1967-05-05 | 1970-05-26 | Nat Res Corp | Sputtering apparatus with finned anode |
| US3594301A (en) * | 1968-11-22 | 1971-07-20 | Gen Electric | Sputter coating apparatus |
| US3616449A (en) * | 1970-03-30 | 1971-10-26 | Bendix Corp | Sputtering anode |
| US3767559A (en) * | 1970-06-24 | 1973-10-23 | Eastman Kodak Co | Sputtering apparatus with accordion pleated anode means |
| US4166018A (en) * | 1974-01-31 | 1979-08-28 | Airco, Inc. | Sputtering process and apparatus |
| US4046659A (en) * | 1974-05-10 | 1977-09-06 | Airco, Inc. | Method for coating a substrate |
| US4356073A (en) * | 1981-02-12 | 1982-10-26 | Shatterproof Glass Corporation | Magnetron cathode sputtering apparatus |
| US4466877A (en) * | 1983-10-11 | 1984-08-21 | Shatterproof Glass Corporation | Magnetron cathode sputtering apparatus |
| US4478702A (en) * | 1984-01-17 | 1984-10-23 | Ppg Industries, Inc. | Anode for magnetic sputtering apparatus |
| DE3427587A1 (de) * | 1984-07-26 | 1986-02-06 | Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln | Zerstaeubungseinrichtung fuer katodenzerstaeubungsanlagen |
| US4888199A (en) * | 1987-07-15 | 1989-12-19 | The Boc Group, Inc. | Plasma thin film deposition process |
| US4849087A (en) * | 1988-02-11 | 1989-07-18 | Southwall Technologies | Apparatus for obtaining transverse uniformity during thin film deposition on extended substrate |
| US5047131A (en) * | 1989-11-08 | 1991-09-10 | The Boc Group, Inc. | Method for coating substrates with silicon based compounds |
| US5106474A (en) * | 1990-11-21 | 1992-04-21 | Viratec Thin Films, Inc. | Anode structures for magnetron sputtering apparatus |
| US5171411A (en) * | 1991-05-21 | 1992-12-15 | The Boc Group, Inc. | Rotating cylindrical magnetron structure with self supporting zinc alloy target |
| US5393575A (en) * | 1992-03-03 | 1995-02-28 | Esterlis; Moisei | Method for carrying out surface processes |
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1994
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018517846A (ja) * | 2015-06-05 | 2018-07-05 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | スパッタ堆積源、スパッタリング装置およびそれらを動作させる方法 |
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