JPH079971U - バイアススパッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターゲットと基板電極の間隔を短く設定した
バイアススパッタ装置の膜厚分布を改善することを目的
としている。 【構成】 ターゲット２と基板電極３を対向させ、ター
ゲット２および基板電極３の両方に高周波電源７、８が
接続されたバイアススパッタ装置において、ターゲット
２と基板電極３の対向部１１の外周に沿って、環状の補
助電極１２が設置してあり、補助電極１２と接地電位１
４の間がチョークコイル１５で接続してある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、均一な膜厚分布が得られるようにしたバイアススパッタ装置に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、スパッタリングにより、基板表面に薄膜を形成する装置として、ターゲ ットと基板電極を対向させ、ターゲットおよび基板電極の両方に高周波電源が接 続された構成のバイアススパッタ装置が知られている。

【０００３】 磁気記録媒体に対して書込みおよび読取りを行う薄膜ヘッドのアルミナ保護膜 の形成などの工程においては、厚い膜厚（数１０μm ）を大きな面積に亘って短 時間で形成する目的で、前記バイアススパッタ装置が、ターゲットと基板電極の 間隔を２０〜４０mmと短く設定して利用されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

前記のように、ターゲットと基板電極の間隔を短く設定したバイアススパッタ 装置では、両電極間に放電によりプラズマを形成した場合に、プラズマ密度の分 布が両電極間で均一にならず、この結果としてスパッタリングにより形成される 薄膜の膜厚分布に均一性が得られない問題点があった。

【０００５】 前記プラズマ密度の分布が不均一になるのは、電極周辺のスパッタリングガス （例えばアルゴンガス）の圧力分布や流れの不均一が原因となっていると認めら れるが、圧力分布や流れを調節しても、プラズマ密度の均一化並びに膜厚分布の 均一化にはあまり寄与できていなかった。

【０００６】 電極周囲の接地シールドの形状や、電極を収容した真空容器の形状を変化させ たり、放電プロセス条件を変化させて、プラズマ密度の均一化を図る試みもなさ れたが、膜厚分布の改善に有効に作用させることはできなかった。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】

この考案は前記のような問題点に鑑みてなされたもので、ターゲットと基板電 極の間隔を短く設定したバイアススパッタ装置の膜厚分布を改善することを目的 としている。

【０００８】 斯る目的のもとになされたこの考案のバイアススパッタ装置は、ターゲットと 基板電極を対向させ、ターゲットおよび基板電極の両方に高周波電源が接続され たバイアススパッタ装置において、前記ターゲットと基板電極の対向部外周に沿 って、環状の補助電極が設置してあることを特徴としている。

【０００９】 前記補助電極は、浮遊電位とする他、接地電位との間で、インピーダンス調整 手段、高周波又は直流電源を接続することができる。このような補助電極は、水 冷構造を備えた構造としても良い。

【００１０】

【作用】

この考案のバイアススパッタ装置においては、スパッタリングの際に、補助電 極に表われる電位を、ターゲットと基板電極間で形成されるプラズマに作用させ て、プラズマ密度の分布を変化させて、基板表面に形成される薄膜の分布を改善 することができる。

【００１１】

【実施例】

以下、この考案を実施例に基づいて説明する。図１はこの考案の第１実施例の バイアススパッタ装置であって、真空容器１の内部に、ターゲット２と基板電極 ３が対向して設置してある。ターゲット２はターゲット電極４に取付けられる基 台５にボンディングされたものである。基板電極３は、上面に基板６が載置でき るようになっている。

【００１２】 基板電極３およびターゲット電極４は、夫々、図示は省略した水冷構造で冷却 可能としてあると共に、高周波電源７、８が接続されて、高周波電力をターゲッ ト２と基板６の間に投入できるようにされている。

【００１３】 真空容器１は、真空ポンプ９で、内部を真空排気可能としてあり、また、ガス 導入系（図示していない）を介して、アルゴンガスその他のスパッタリングガス を導入可能としてあり、スパッタリングに際しては、内部を所定圧力の雰囲気に 調整できるようにしてある。図中１０は絶縁部材である そして、前記ターゲット２と基板電極３の対向部１１の外周に沿って、環状に 形成した導電性部材でなる補助電極１２が、真空容器１の側壁を貫通して設置し た導入杆体１３を介して設置してあり、導入杆体１３と接地電位１４の間が、チ ョークコイル１５で接続してある。

【００１４】 図２はこの考案の第２実施例のバイアススパッタ装置である。第１実施例と略 同様の構成であって、チョークコイル１５に並列に可変コンデンサ１６を接続し たものである。

【００１５】 図３はこの考案の第３実施例のバイアススパッタ装置である。この実施例では 、補助電極１２の導入杆体１３は開放状態としてあり、補助電極１２を電気的に 浮いた状態としたものである。

【００１６】 図４はこの考案の第４実施例のバイアススパッタ装置である。補助電極１２の 導入杆体１３にインピーダンス整合器１７を介して高周波電源１８を接続したも のである。

【００１７】 更に図５はこの考案の第５実施例のバイアススパッタ装置である。補助電極１ ２の導入杆体１３に直流電源１９を接続したものである。

【００１８】 各実施例の補助電極１２には、外側面に沿って水冷管を添設したり、電極自体 を中空構造として、内部を冷却水が流通できる構造として、水冷構造を備えた補 助電極とすることもできる。

【００１９】 上記実施例のバイアススパッタ装置によれば、ターゲット２と基板電極３の間 で放電を起してプラズマを形成させた場合、ターゲット２と基板電極３の間では イオン同志或いは電子同志の反撥力によりプラズマが外方に拡がろうとするが、 前記補助電極１２が、その電位を外方に拡がろうとするプラズマに作用させるの で、外方に拡がろうとするプラズマの挙動を助長し、或いは抑制することができ 、結果として電極間のプラズマ密度の均一化を図って、基板６の表面に形成され る薄膜の膜厚分布を、基板電極３の全領域に亘って均一化することができる。

【００２０】 第１実施例ではチョークコイル１５による高周波インピーダンスによって、補 助電極１２に流入する電力中の高周波成分を制御し、第２実施例ではチョークコ イル１５と可変コンデンサ１６の並列回路による高周波インピーダンスによって 、補助電極１２に流入する電力中の高周波成分を制御して、補助電極１の電位を 設定し、プラズマの挙動を制御するものである。

【００２１】 第３実施例は、電気的に浮いた状態の補助電極１２にイオン又は電子による電 荷が蓄積されるので、その蓄積電荷による電位によってプラズマの挙動を制御す るものである。

【００２２】 また、第４実施例では補助電極１２に印加される高周波電力によって、第５実 施例では補助電極１２に印加される直流電力によって、プラズマの挙動を制御す るものである。

【００２３】 尚、補助電極１２にイオンが流入する場合、補助電極表面のスパッタの可能性 があり、基板側の薄膜を汚染するので、スパッタリングが起らない程度の電位に 調整する必要がある。

【００２４】

【考案の効果】

以上に説明の通り、この考案によれば、補助電極を介して、ターゲットと基板 電極の間に形成されるプラズマの外方へ拡がろうとする挙動を助長したり抑制し て、プラズマ密度の均一化を図るので、基板表面に形成される薄膜の膜厚分布を 、広い面積に亘って均一にできる効果がある。

【００２５】 また、補助電極の電位や高周波電流に対するインピーダンスの調整で、プラズ マの持続を安定化させ、かつ基板表面に形成される膜厚の膜質を制御できる効果 もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１実施例の構成図である。

【図２】この考案の第２実施例の構成図である。

【図３】この考案の第３実施例の構成図である。

【図４】この考案の第４実施例の構成図である。

【図５】この考案の第５実施例の構成図である。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ ターゲット ３ 基板電極 ４ ターゲット電極 ６ 基板 ７、８、１８ 高周波電源 １１ 対向部 １２ 補助電極 １３ 導入杆体 １４ 接地電位 １５ チョークコイル １６ 可変コンデンサ １７ インピーダンス整合器 １９ 直流電源

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲットと基板電極を対向させ、ター
   ゲットおよび基板電極の両方に高周波電源が接続された
   バイアススパッタ装置において、前記ターゲットと基板
   電極の対向部外周に沿って、環状の補助電極が設置して
   あることを特徴とするバイアススパッタ装置。
2. 【請求項２】 補助電極は、接地電位との間で、インピ
   ーダンス調整手段、高周波又は直流電源が接続してある
   請求項１記載のバイアススパッタ装置。
3. 【請求項３】 補助電極は、水冷構造を備えている請求
   項１記載のバイアススパッタ装置。