JPH01306558A - スパッタリング装置 - 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〕 本発明はマイクロ波を利用した電子サイクしＪトロン共
鳴励起により生成させたプラズマを用いるスパッタリン
グ装置に関する。

〔従来技術〕

一般に半導体集積回路等の電子デバイスの製造過程で試
料基板上に薄膜を形成する方法として、シリコン系薄膜
の形成には主として高周波放電により生成させたプラズ
マを用いる化学蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａ
ｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が、また金属又は金
属化合物の薄膜形成には主としてスパッタ法が用いられ
てきた。

しかし高周波プラズマ生成室内は試料基板を２５０°Ｃ
〜４００°Ｃに加熱する必要があり、また膜の緻密性の
点で膜質に問題がある。

この対策として電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Ｅｌ
ｅ（ｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃ
ｅ）を利用して生成させたプラズマを用いるＣＶＤ法が
提案されている。

この方法は試料基板を加熱する必要がなく、しかも高温
ＣＶＤ法に匹敵する緻密な膜質が得られる利点を有する
。

一方スバッタ法は金属原子を容易に供給できる。

反面、膜制御が難しく、また膜の緻密性にも問題があっ
た。

そこでこれを解消する方法としてＥＣＲプラズマ技術と
スパッタ法とを組み合せたＥＣＲＣ式スパッタ法案され
ている（特開昭５９−４７７２８号）。

第３図は従来におけるＥＣＲＣ式スパッタ法施する装置
の模式的縦断面図であり、図中１はプラズマ生成室、２
はマイクロ波導波管、３は試料室、４は励６ｎコイルを
示している。

プラズマ生成室１の上部壁中央には石英ガラスｌａ’に
て閉鎖したマイクロ波導入窓１ｂ’を、またこれと対向
する下部璧中夫にはプラズマ引出窓１ｃを備えており、
マイクロ波導入窓１ｂ’にはマイクロ波導波管２の一端
部が連結され、またプラズマ引出窓１ｃに面して試料室
３が配設され、更に周囲にはプラズマ生成室ｌ及びこれ
に接続されたマイクロ波導波管２の一端部にわたってこ
れらを囲繞する態様で励磁コイル４が周設されている。

試料室３内には前記プラズマ引出窓１ｃに面して試料基
板Ｓを載置する試料台５が、また試料室３内におけるプ
ラズマ引出窓１ｃの開口部直下の周縁に臨ませてスパッ
タ用のターゲット６がシールドケース６ａに包持されて
配設されている。ターゲット６は、短い円筒形に形成さ
れ、その内周面を除（、上、下端面及び外周面をシール
ドケース６ａにて被覆されており、これにはシールドケ
ース６ａを貫通して直流電源７の負極が接続せしめられ
ている。

而してこのような従来装置にあっては、プラズマ生成室
１、試料室３内を、所定値にまで減圧した後、図示しな
いガス供給系を通じてこれらにガスを供給し、またマイ
クロ波導波管２を通じてプラズマ生成室１内にマイクロ
波を導入すると共に励磁コイル４に通電して磁界を形成
し、プラズマ生成室１内に電子サイクロトロン共鳴条件
を成立させてプラズマを生成せしめる。プラズマは励磁
コイル４にて形成される発散磁界によりプラズマ引出窓
１ｃを通じて試料室３内に導入される。

プラズマ中のイオンはプラズマ引出窓１ｃを経て試料室
３内に導入される際に、ターゲット６に印加された負電
圧によって加速された状態でクーケラト６表面に入射し
てこれに衝撃を与え、ターゲット６の原子がスパッタさ
れてプラズマ流中に飛び出し、そのまま、また一部はプ
ラズマ中で電子・を失ってイオン化された状態で試料基
板Ｓに入射し成膜がなされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでこのような従来装置にあっては、ターゲット６
からスパッタされた原子のうち、イオン化されなかった
原子の一部は電界、磁界に影響されることなく飛散して
マイクロ波導入窓１ｂ’の石英ガラス１８′に付着する
。このためターゲット６が金属その他の導電性金属化合
物である場合、スパッタされた金属原子がマイクロ波導
入窓に付着してマイクロ波に対する遮閉物として機能し
、マイクロ波がプラズマ生成室ｌ内に導入出来なくなり
、石英ガラスｌａ’に対する頻繁な点検保守が必要とな
る等の問題もあった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところはマイクロ波導入窓への膜付着を抑制
し得るようにしたスパッタリング装置を提供するにある
。

（課題を解決するための手段） 本発明に係るスパッタリング装置はプラズマ生成室へマ
イクロ波を導く導波管においてその内部にプラズマを導
くための磁界の方向と平行な向きとなるマイクロ波電界
が形成されるよう前記導波管の一部に磁界と直交する向
きの延在部分を備え、この延在部分内に誘電体材料にて
封止したマイクロ波導入窓を設ける。

［作用］ 本発明にあってはこれによって、マイクロ波ヲプラズマ
生成室内に導くマイクロ波導入窓に膜が形成されるのを
効果的に防止し得る。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。

第１図は本発明に係るスパッタリング装置（本発明装置
という）の模式的縦断面図、第２図はマイクロ波導波管
の拡大断面図であり、図中１はプラズマ生成室、２はマ
イクロ波導波管、３は試料室、４は励磁コイル、Ｓは試
料基板を示している。

プラズマ生成室１はマイクロ波の空洞共振器として機能
するよう構成されており、その上部壁中央にはマイクロ
波導入口１ｂを、また下部壁中央にはプラズマ引出窓１
ｃを備えており、前記マイクロ波導入口１ｂにはマイク
ロ波導波管２の一端部が接続され、またプラズマ引出窓
１ｃに面して試料室３か配設され、更に周囲にはプラズ
マ生成室１及びこれに接続したマイクロ波導波管２の一
端部にわたってこれらを囲繞する態様で励磁コイル４が
配設されている。

マイクロ波導波管２は第２図に示す如く第１マイクロ波
導波管部２１と第２のマイクロ波導波管部２２とを備え
ている。第１マイクロ波導波管部２１の一端部はその中
間部において９０６湾曲せしめられており、一端部はプ
ラズマ生成室１のマイクロ波導入口１ｂの開口部周囲に
Ｏリング１ｄを介在させてプラズマ生成室１にねじ止め
固定され、また他端部は励磁コイル４の軸心線と直交す
る水平方向に延在せしめられ、これには第２マイクロ波
導波管部２２の一端部が接続されている。

第２のマイクロ波導波管部２２はその一端部近傍で直角
に湾曲せしめられており、この湾曲せしめられた一端部
と前記第１マイクロ波導波管部２１の他端部との間には
石英ガラス２３及びＯリング２４を介在させて両者のフ
ランジ２１ｂ、２２ａをボルト・ナツトを用いて締結し
、気密状態に封止されたマイクロ波導入窓１ａを形成せ
しめである。

また励磁コイル４は図示しない直流電源に接続されてお
り、プラズマ生成室ｌ内に電子サイクロトロン共鳴条件
を満たす磁界を形成すると共に、試料室３側に向けて磁
束密度が低下する発散磁界を形成するようにしである。

試料室３内には前記プラズマ引出窓１ｃと対向する位置
に試料台５が配設され、この上に試料基板Ｓを載置する
ようにしである。

また試料室３内には前記プラズマ引出窓１ｃの試料室３
側の開口部の周縁に臨ませてスパッタ用のターゲット６
が配設されている。

ターゲット６は短い円筒状に形成され、その内周面を除
く上、下端面及び外周面にわたってこれを覆うシールド
ケース６ａ内に抱持されて、前記プラズマ引出窓１ｃと
同心状にその直下に配設されており、これには直流電源
７の負極側が接続されている。

而してこのような本発明装置にあってはプラズマ生成室
１、試料室３から排気して所定値に減圧した後、図示し
ないガス供給系からプラズマ生成室１内にガス（例えば
静ガス）を導入しつつ、プラズマ生成室ｌ内にマイクロ
波導波管２を通じてマイクロ波を導入すると共に、励磁
コイル４にて磁界を形成し、プラズマ生成室ｌ内に電子
サイクロトロン共鳴条件を成立させてプラズマを生成せ
しめ、これを励磁コイル４にて形成される発散磁界によ
ってプラズマ引出窓１ｃを通じて試料室３内に導入する
。

プラズマがプラズマ引出窓ＩＣを通過する際、ターゲッ
ト６には直流電源７にて負電圧が印加せしめられている
から、プラズマ中のイオンはこれに引き寄せられてター
ゲット６の表面に加速された状態で衝突し、これをスパ
ッタする。

スパッタされてターゲット６から飛び出した原子はその
まま、また一部は周囲のプラズマ中で電子を失ってイオ
ン化され、試料基板Ｓの表面に導かれ、これに付着して
成膜が行われる。

マイクロ波導波管２はプラズマ生成室ｌのマイクロ波導
入口ｉｂに接続された一端部から垂直方向、即ち励磁コ
イル４の軸心線と平行な向きに立上がり、所定寸法立上
った位置で水平横向き、即ら励磁コイル４の軸心線と直
交する向きに９０°湾曲され、更に水平方向に所要寸法
延在させた位置から再び垂直方向、即ち励磁コイル４の
軸心線と平行な向きに励磁コイル４にて囲われた領域の
外部にまで立ち上がっており、その他端部は図示しない
高周波発振器に接続せしめられている。高周波発振器か
ら発せられたマイクロ波は第２マイクロ波導波管部２２
、第１マイクロ波導波管部２１を通じてプラズマ生成室
１内に導入されるが、両マイクロ波導波管部２１．２２
のうち、励磁コイル４の軸心線と平行な向きに延在する
部分では第２図に夫々双方向矢符で示す如くに、マイク
ロ波電界方向は励磁コイル４にて形成される磁界の方向
Ｍと直交する方向に、また励磁コイル４の軸心線と直交
する向きに延在する部分２１ｃ、　２１ｂ間では同じく
管内のマイクロ波電界方向は励磁コイル４により形成さ
れる磁界方向と平行な向きに形成されるようにしてあり
、この後者の部分内では電子サイクロトロン共鳴条件が
成立せず、この部分でプラズマが生成されることはなく
、従って、石英ガラス２３はプラズマにさらされること
がなく、加熱によるＯリング２４の…傷もない。

〔効果〕

以上の如く本発明装置にあってはプラズマの生成に用い
るマイクロ波の導波管に、プラズマを誘導する磁界の方
向と直交する延在部分を形成し、この延在部分内にマイ
クロ波導入窓を形成しであるから、マイクロ波導入窓近
くでは電子サイクロトロン共鳴条件が成立することがな
く、従ってプラズマの生成が少ないためマイクロ波導入
窓の石英ガラスが加熱されず、またその石英ガラスはタ
ーゲツトから隠蔽された位置にあってスパッタされた原
子が石英ガラスに付着する等の不都合も生じない等本発
明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の模式的縦断面図、第２図はマイク
ロ波導波管の拡大断面図、第３図は従来装置の模式的拡
大断面図である。 ■・・・プラズマ生成室　２・・・マイクロ波導波管３
・・・試料室　４・・・励磁コイル　５・・・試料台６
・・・ターゲラ）　　６ａ・・・シールドケース７・・
・電源　２１・・・第１マイクロ波導波管部２２・・・
第２マイクロ波導波管部　２３・・・石英ガラス２４・
・・０リング 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロ波を利用した電子サイクロトロン共鳴励起
   によりプラズマ生成室内にプラズマを生成させ、生成さ
   せたプラズマを磁界によってターゲット側に導くように
   したスパッタリング装置において、 前記プラズマ生成室へマイクロ波を導く導波管はその内
   部にプラズマ生成室内の磁界の方向と平行な向きとなる
   マイクロ波電界が形成されるよう前記導波管の一部に磁
   界と直交する向きの延在部分を備え、この延在部分内に
   誘電体材料にて封止したマイクロ波導入窓を設けたこと
   を特徴とするスパッタリング装置。