JPH0448071A - Sputtering device and sputtering type ion source - Google Patents
Sputtering device and sputtering type ion sourceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、高密度プラズマによるスパッタリングを利用
して、薄膜を形成し、あるいは金属イオンを高効率で安
定に生成し引き出すための新規なスパッタ装置、および
スパッタ型イオン源に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention utilizes sputtering using high-density plasma to form a thin film or to create and extract metal ions stably with high efficiency. The present invention relates to an apparatus and a sputter type ion source.
従来から、プラズマを用いた薄膜形成装置として、スパ
ッタ装置は薄膜の形成に広く用いられている。その内、
2極スパツタ装置、高速膜形成が可能なマグネトロンス
パッタ装置等がよく知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a thin film forming apparatus using plasma, a sputtering apparatus has been widely used for forming thin films. Among them,
Two-pole sputtering equipment, magnetron sputtering equipment capable of high-speed film formation, and the like are well known.
第7図にマグネトロンスパッタ装置の概要を示す。基板
lを支持する基板ホルダl^、基板lと対向するターゲ
ット2.その裏面に設置された磁気回路2^が、ガス導
入口3A、排気口3Bを有する真空槽3内に設置され、
ターゲットと真空槽間で放電な生ぜしめて、プラズマP
を発生させる。ブラズマは磁気回路2Aの磁界によって
ターゲット2の表面近傍に閉じ込められ、ターゲット2
をスパッタする。FIG. 7 shows an outline of the magnetron sputtering apparatus. A substrate holder l^ supporting the substrate l, a target 2 facing the substrate l. A magnetic circuit 2^ installed on the back side is installed in a vacuum chamber 3 having a gas inlet 3A and an exhaust port 3B,
Plasma P is generated by generating a discharge between the target and the vacuum chamber.
to occur. The plasma is confined near the surface of the target 2 by the magnetic field of the magnetic circuit 2A, and
Sputter.
一方、プラズマはイオン源としても広く用いられており
、なかでも熱フィラメントを用いたイオン源、例えばカ
ウフマン型のイオン源等は各種加工やスパッタ装置用イ
オン源としてよく知られている。On the other hand, plasma is also widely used as an ion source, and among them, ion sources using hot filaments, such as Kauffman type ion sources, are well known as ion sources for various processing and sputtering devices.
第8図にカウフマン型イオン源の概要を示す。Figure 8 shows an overview of the Kaufmann type ion source.
プラズマ生成室4内に熱電子発生用フィラメント4A、
プラズマ制御電極4Bが設置され、熱電子によってプラ
ズマ生成室4内のガスをイオン化し、プラズマを発生さ
せる。イオン生成効率向上のための磁界を発生させる電
磁石5がプラズマ生成室の周囲に設けられ、プラズマ中
のイオンはイオン引き出し機構6によってイオンビーム
Iとして弓き出される。A filament 4A for generating thermionic electrons in the plasma generation chamber 4,
A plasma control electrode 4B is installed, and thermionic electrons ionize the gas in the plasma generation chamber 4 to generate plasma. An electromagnet 5 that generates a magnetic field to improve ion generation efficiency is provided around the plasma generation chamber, and ions in the plasma are extracted as an ion beam I by an ion extraction mechanism 6.
〔発明が解決しようとする課題]
2極スパツタ装置や第7図に示したマグネトロンスパッ
タ装置では、汎用的な薄膜の形成は可能なものの、スパ
ッタ装置のイオン化率が高々1%と低(、しかも放電可
能なガス圧領域が1mTorr以上と限られていた。さ
らに、形成中の膜へのターゲットからの種々の高エネル
ギー粒子による衝撃が問題とされ、高純度の良質薄膜が
形成できないという問題があった。さらに、第7図で2
Bとして示したターゲット侵食部の面積も狭(、ターゲ
ット使用効率が十分ではなかった。しかも一部の2次電
子放出係数の小さな金属(例えば1等)に対しては、十
分広い範囲の動作ガス圧で放電が維持できなかった。[Problems to be Solved by the Invention] Although it is possible to form a general-purpose thin film using a two-pole sputtering device or a magnetron sputtering device shown in FIG. 7, the ionization rate of the sputtering device is as low as 1% (and The gas pressure range in which discharge can be performed was limited to 1 mTorr or more.Furthermore, there was a problem in that the film being formed was bombarded with various high-energy particles from the target, making it impossible to form a high-quality thin film with high purity. Furthermore, in Figure 7, 2
The area of the target erosion part shown as B is also small (and the target usage efficiency was not sufficient. Moreover, for some metals with small secondary electron emission coefficients (such as 1 etc.), a sufficiently wide range of operating gases is required. Discharge could not be maintained due to pressure.
一方イオン源としては、第8図に示したカウフマン型イ
オン源に代表されるイオン源はガスイオンの引出しに限
定され、金属イオンを引き出すことは出来なかった。こ
れに対して、金属イオンも引き出せるイオン源も一部提
案されているが、大面積に大電流で金属イオンを引き出
せるイオン源はなかった。On the other hand, as an ion source, the ion source represented by the Kauffman type ion source shown in FIG. 8 is limited to extracting gas ions, and cannot extract metal ions. In response, some ion sources that can also extract metal ions have been proposed, but no ion source has been able to extract metal ions over a large area with a large current.
本発明は、このような従来の問題点を解決するためにな
されたものである。本発明スパッタ装置はプラズマによ
るスパッタを利用して薄膜を形成するスパッタ装置にお
いて、プラズマ生成室と試料室からなり、かつガス導入
口を有する真空槽と、該真空槽中に設置され、それぞれ
負電圧を印加してスパッタを行う第1および第2のター
ゲットと、前記第1のターゲット近傍に設けられた第1
の磁気回路とを具え、前記第1および第2のターゲット
は前記第1の磁気回路による磁束が一方のターゲットか
ら出て他方のターゲットに入る様に配置され、前記第2
のターゲットは前記プラズマ生成室と試料室の結合部近
傍に設けられた筒状のターゲットであり、該筒状ターゲ
ットの背面には、該筒状ターゲット内表面上から漏洩し
て円筒の高さ方向に向い再び筒状ターゲット内表面上に
戻る漏洩磁束が円筒の内周に沿って連続して形成される
様に第2の磁気回路が設置されていることを特徴とする
。The present invention has been made to solve these conventional problems. The sputtering apparatus of the present invention is a sputtering apparatus that forms a thin film using plasma sputtering, and is composed of a plasma generation chamber and a sample chamber, and a vacuum chamber having a gas inlet, and a vacuum chamber installed in the vacuum chamber, each of which is provided with a negative voltage. first and second targets for performing sputtering by applying a
a magnetic circuit, the first and second targets are arranged such that the magnetic flux from the first magnetic circuit exits one target and enters the other target, and the second target
The target is a cylindrical target provided near the joint between the plasma generation chamber and the sample chamber, and the back surface of the cylindrical target has leakage from the inner surface of the cylindrical target in the height direction of the cylinder. The second magnetic circuit is characterized in that the second magnetic circuit is installed so that a leakage magnetic flux is formed continuously along the inner circumference of the cylinder, and returns to the inner surface of the cylindrical target.
本発明イオン源はプラズマによるスパッタを利用して生
じたイオンを引き出すスパッタ型イオン源において、プ
ラズマ生成室と試料室からなり、かつガス導入口を有す
る真空槽と、該真空槽中に設置され、それぞれ負電圧を
印加してスパッタを行う第1および第2のターゲットと
、前記プラズマ生成室内に設けられたプラズマ制御電極
と、イオン引き出し機構と、前記第1のターゲット近傍
に設けられた第1の磁気回路とを具え、前記第1および
第2のターゲットは前記第1の磁気回路による磁束が一
方のターゲットから出て他方のターゲットに入る様に配
置され、前記第2のターゲットは前記プラズマ生成室と
試料室の結合部近傍に設けられた筒状のターゲットであ
り、該筒状ターゲットの背面には、該筒状ターゲット内
表面上から漏洩して円筒の高さ方向に向い再び筒状ター
ゲット内表面上に戻る漏洩磁束が円筒の内周面に沿って
連続して形成される様に第2の磁気回路が設置されてい
ることを特徴とする特
〔作 用〕
本発明は、高密度プラズマを発生させ、スパッタを行い
、ターゲットの使用効率が高(、良質の薄膜を高真空中
で高速度に連続して形成できるものである。The ion source of the present invention is a sputter-type ion source that extracts ions generated using sputtering by plasma, and includes a vacuum chamber comprising a plasma generation chamber and a sample chamber and having a gas inlet, and installed in the vacuum chamber, first and second targets that perform sputtering by applying a negative voltage to each, a plasma control electrode provided in the plasma generation chamber, an ion extraction mechanism, and a first target provided near the first target. a magnetic circuit, the first and second targets are arranged such that magnetic flux from the first magnetic circuit exits one target and enters the other target, and the second target is connected to the plasma generation chamber. This is a cylindrical target installed near the joining part of the cylindrical target and the sample chamber, and on the back side of the cylindrical target, leakage from the inner surface of the cylindrical target is directed toward the height direction of the cylinder and returns inside the cylindrical target. Features [Function] The present invention is characterized in that the second magnetic circuit is installed so that leakage magnetic flux returning to the surface is continuously formed along the inner peripheral surface of the cylinder. It generates sputtering and uses the target with high efficiency, and can continuously form high-quality thin films at high speed in a high vacuum.
すなわち本発明は、筒状ターゲットと板状ターゲットを
同時に組み合わせて、高密度プラズマ生成に重要な高速
2次電子をプラズマ中に効率的に反射するターゲット配
置をとっているので、高速スパッタを実現できる。さら
に、筒状ターゲット面、あるいは板状ターゲット面では
局所的に漏洩磁束を形成し、マグネトロン放電を重畳さ
せる構造のため、侵食領域が拡大し、ターゲットの使用
効率に優れるという効果がある。また、プラズマの閉じ
込め効率が高いため、2次電子放出係数の小さな、低電
圧放電しにくいターゲットを用いた場合でも安定に高速
膜形成が実現できる。In other words, the present invention uses a combination of a cylindrical target and a plate-like target at the same time to achieve a target arrangement that efficiently reflects high-speed secondary electrons, which are important for high-density plasma generation, into the plasma, thereby realizing high-speed sputtering. . Furthermore, since the cylindrical target surface or the plate-shaped target surface has a structure in which leakage magnetic flux is locally formed and magnetron discharge is superimposed, the erosion area is expanded and the use efficiency of the target is excellent. Furthermore, since the plasma confinement efficiency is high, stable high-speed film formation can be achieved even when using a target with a small secondary electron emission coefficient and difficult to discharge at low voltage.
さらに、本発明によれば、以上の様にして生成した高密
度プラズマ中のイオンを、イオン引出し機構により高効
率に引き出すことができる。Further, according to the present invention, the ions in the high-density plasma generated as described above can be extracted with high efficiency by the ion extraction mechanism.
以下、図面にもとづき実施例について説明する。 Examples will be described below based on the drawings.
実施例−I
第1図は本発明のスパッタ装置の第1の実施例の構成を
示す断面図である。真空槽7はプラズマ生成室7Aと試
料室7Bとからなり、ガス導入口8からガスを導入でき
、排気口21に接続された図示しない排気系によって真
空排気できる。プラズマ生成室の上部には板状ターゲッ
ト12が、試料室に近い側には筒状ターゲット13が設
置されている。より詳しくは、ターゲット12および1
3はそれぞれ水冷可能なターゲット支部材12A、13
Aに支持され、各支持部材は絶縁体12B、13Bを介
してプラズマ生成室に固定されている。筒状ターゲット
の近傍に突起部7Cを設け、筒状ターゲット13の上端
をプラズマから保護してもよい、板状ターゲット12お
よび筒状ターゲット13には、それぞれ電源14および
15によって負の電圧を印加することができる。板状タ
ーゲットの周囲で、真空槽7外には板状ターゲット用電
磁石16Aが配置されている。筒状ターゲット13は発
生された磁束17の発散方向に配置されている。Embodiment-I FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a first embodiment of a sputtering apparatus of the present invention. The vacuum chamber 7 consists of a plasma generation chamber 7A and a sample chamber 7B, into which gas can be introduced through a gas introduction port 8, and can be evacuated by an exhaust system (not shown) connected to an exhaust port 21. A plate-shaped target 12 is installed in the upper part of the plasma generation chamber, and a cylindrical target 13 is installed in the side closer to the sample chamber. More specifically, targets 12 and 1
3 are water-coolable target supporting members 12A and 13, respectively.
A, and each support member is fixed to the plasma generation chamber via insulators 12B and 13B. A protrusion 7C may be provided near the cylindrical target to protect the upper end of the cylindrical target 13 from plasma. Negative voltages are applied to the plate-like target 12 and the cylindrical target 13 by power supplies 14 and 15, respectively. can do. A plate-shaped target electromagnet 16A is arranged outside the vacuum chamber 7 around the plate-shaped target. The cylindrical target 13 is arranged in the direction in which the generated magnetic flux 17 diverges.
一方、試料室7B内の筒状ターゲット13の中心軸上に
は基板ホルダー23が設置され、その上に基板22を配
置できる様になっている。基板22の上にはスパッタ粒
子18を遮断することができるようにシャッタ24が配
置されている。また基板ホルダー23にはヒータを内蔵
しており基板22を加熱することができる。さらに基板
22には直流あるいは交流の電圧を印加することができ
、膜形成中の基板バイアスや基板のスパッタクリーニン
グを行うことができる。On the other hand, a substrate holder 23 is installed on the central axis of the cylindrical target 13 in the sample chamber 7B, on which the substrate 22 can be placed. A shutter 24 is arranged above the substrate 22 to block sputtered particles 18. Further, the substrate holder 23 has a built-in heater and can heat the substrate 22. Further, a direct current or alternating current voltage can be applied to the substrate 22 to bias the substrate during film formation and to perform sputter cleaning of the substrate.
第2図(A)に、第1図に示した本発明の実施例におけ
る磁束方向の磁場強度分布の例を、第2図(B) 、
(C)に電子の挙動を示した。FIG. 2(A) shows an example of the magnetic field strength distribution in the magnetic flux direction in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 2(B),
(C) shows the behavior of electrons.
この実施例では、筒状ターゲット13として内径10c
+a、高さ5cmの円筒、板状ターゲット12として直
径10cmの円板状ターゲットを用いており、両ターゲ
ットの間隔を8cmとしている。また、筒状ターゲット
13の裏面には、筒状ターゲット用磁気回路として、筒
状ターゲット13の両端に極性の異なるリング状の永久
磁石19Aが、筒状ターゲット13表面に磁束が漏洩す
るように少な(とも1対設置されている。その磁極は、
筒状ターゲット13上の漏洩磁束20A方向が板状ター
ゲット用電磁石16Aにより発生した磁束17方向と同
じになるようにするのが望ましい、漏洩磁束は円筒内面
で高さ方向に向い、かつ円筒の内周面に沿って連続して
いることが望ましい。また、この筒状ターゲット用磁気
回路は永久磁石19Aと共にヨークを用いてもよいし、
永久磁石19Aに代わりヨークのみを用いてもよい。In this embodiment, the cylindrical target 13 has an inner diameter of 10 c.
+a, a cylindrical and plate-shaped target 12 with a height of 5 cm is used as a disc-shaped target with a diameter of 10 cm, and the interval between both targets is set to 8 cm. Further, on the back surface of the cylindrical target 13, ring-shaped permanent magnets 19A with different polarities are installed at both ends of the cylindrical target 13 as a magnetic circuit for the cylindrical target, so that the magnetic flux is small so as to leak to the surface of the cylindrical target 13. (A pair of both are installed.The magnetic poles are
It is desirable that the direction of the leakage magnetic flux 20A on the cylindrical target 13 is the same as the direction of the magnetic flux 17 generated by the plate-shaped target electromagnet 16A.The leakage magnetic flux is oriented in the height direction on the inner surface of the cylinder, and It is desirable that it be continuous along the circumferential surface. Further, this magnetic circuit for a cylindrical target may use a yoke together with the permanent magnet 19A,
Only a yoke may be used instead of the permanent magnet 19A.
筒状ターゲット13と板状ターゲット12は、第2図(
B)に示す様に、筒状ターゲット13と板状ターゲット
12の表面に板状ターゲット用電磁石16Aによる磁束
17が流入するように、しかもその磁束17が両ターゲ
ット12.13のうち一方のターゲットから出て他方の
ターゲットに入る様に設置されている。The cylindrical target 13 and the plate-like target 12 are shown in FIG.
As shown in B), the magnetic flux 17 generated by the electromagnet 16A for plate-shaped targets flows into the surfaces of the cylindrical target 13 and the plate-shaped target 12, and the magnetic flux 17 flows from one of the targets 12 and 13. It is set up so that it exits and enters the other target.
以上の筒状ターゲット13と板状ターゲット12に、そ
れぞれ筒状ターゲット用電源15、板状ターゲット用電
源14によって負の電位を印加することにより、高密度
プラズマを生成してスパッタを実行する。両ターゲット
に引き込まれたイオンがターゲット表面に衝突すると、
そのターゲット表面から高速2次電子(γ電子)9が放
出される。A negative potential is applied to the cylindrical target 13 and the plate-shaped target 12 by the cylindrical target power supply 15 and the plate-shaped target power supply 14, respectively, to generate high-density plasma and perform sputtering. When the ions drawn into both targets collide with the target surface,
High speed secondary electrons (γ electrons) 9 are emitted from the target surface.
この高速2次(γ)電子9はそれぞれのターゲットが作
る電界10.11で加速され、それらターゲット表面間
に走る磁束17に拘束され、スパイラル運動しながら相
手のターゲットに高速で移動する。These high-speed secondary (γ) electrons 9 are accelerated by the electric fields 10 and 11 created by each target, are restrained by the magnetic flux 17 running between the surfaces of these targets, and move at high speed to the other target in a spiral motion.
相手のターゲットに達した高速2次(γ)電子9はまた
そのターゲットが作る電界で反射され、結果として高速
2次(γ)電子9は両ターゲット間にスパイラル運動し
つつ閉じ込められることになる。この高速2次(γ)電
子9の往復運動はそのエネルギーが磁束の束縛エネルギ
ーより小さくなるまで続き、その間中性粒子との衝突や
プラズマとの相互作用により電離を加速する。The high-speed secondary (γ) electrons 9 that have reached the other target are also reflected by the electric field created by that target, and as a result, the high-speed secondary (γ) electrons 9 are trapped between the two targets while moving in a spiral manner. This reciprocating motion of the high-speed secondary (γ) electrons 9 continues until its energy becomes smaller than the binding energy of the magnetic flux, during which time ionization is accelerated by collisions with neutral particles and interaction with plasma.
一方、筒状ターゲット13から放出された高速2次(γ
)電子9は、筒状ターゲット13面上に漏洩した筒状タ
ーゲット上漏洩磁界20Aと筒状ターゲット上電界lO
との相互作用により筒状ターゲット13上にサイクロイ
ド運動しつつ拘束され、その拘束から逃れた高速2次電
子9は板状ターゲット12の電界11で反射され、再び
プラズマ中にもどされる。その結果、きわめて効率よく
高速電子9をプラズマ中に閉じ込めてお(ことができる
、このため、10−’Torr台のより低いガス圧でも
放電が安定に持続できる。On the other hand, the high-speed secondary (γ
) The electrons 9 are generated by the leakage magnetic field 20A on the cylindrical target leaked onto the surface of the cylindrical target 13 and the electric field lO on the cylindrical target.
The high-speed secondary electrons 9 are restrained while moving cycloidally on the cylindrical target 13 due to the interaction with the plate-shaped target 13, and the high-speed secondary electrons 9 that escape from the restraint are reflected by the electric field 11 of the plate-shaped target 12 and returned to the plasma. As a result, the high-speed electrons 9 can be very efficiently confined in the plasma, so that the discharge can be maintained stably even at a lower gas pressure on the order of 10-' Torr.
次に、本発明装置を用いてl膜を形成した結果について
説明する。Next, the results of forming a film using the apparatus of the present invention will be explained.
真空槽7の真空度を5 X 10−’Torrまで排気
した後、Arガスを毎分20ccのフロー速度で導入し
プラズマ生成室内のガス圧をI X 10−”Torr
として、筒状のAI!、ターゲット13に投入する電力
を500〜5000Wとして膜を形成した。このとき試
料台は加熱しないで常温で膜形成をおこなった。この結
果、100〜11000n/winの堆積速度で長時間
連続して安定に効率よく へβ膜を堆積できた。After evacuating the vacuum chamber 7 to 5 x 10-' Torr, Ar gas was introduced at a flow rate of 20 cc/min to bring the gas pressure inside the plasma generation chamber to I x 10-' Torr.
As a cylindrical AI! The film was formed by applying power to the target 13 from 500 to 5000 W. At this time, the film was formed at room temperature without heating the sample stage. As a result, the β film could be deposited stably and efficiently over a long period of time at a deposition rate of 100 to 11,000 n/win.
第3図に筒状ターゲット表面の侵食分布の一例を示す。FIG. 3 shows an example of the erosion distribution on the surface of a cylindrical target.
Aは本実施例におけるターゲットの侵食状況を示し、B
およびCは、それぞれ筒状ターゲットに磁気回路19A
が設けられていない場合および板状ターゲットがなく、
筒状ターゲットに磁気回路19を設置した場合のターゲ
ットの侵食状況を示す。第3図に示す様に、本発明のス
パッタ装置では、ターゲットの侵食領域が広く、ターゲ
ット使用効率に優れていることがわかる。A shows the erosion state of the target in this example, and B
and C indicate the magnetic circuit 19A in the cylindrical target, respectively.
If there is no plate-like target,
The erosion state of the target when the magnetic circuit 19 is installed in the cylindrical target is shown. As shown in FIG. 3, it can be seen that in the sputtering apparatus of the present invention, the erosion area of the target is wide and the target usage efficiency is excellent.
本発明のスパッタ装置は、Aβの膜形成のみならず、は
とんどすべての膜形成に用いることができ、また導入す
るガスとしてほとんどの反応性ガスを用いることができ
、それにより反応スパッタも用いた化合物膜の形成も実
現出来る。The sputtering apparatus of the present invention can be used not only for Aβ film formation, but also for almost all film formation, and most reactive gases can be used as the introduced gases, so that reactive sputtering can also be performed. It is also possible to form a compound film using the above method.
板状ターゲットにかえ、リング状ターゲット。Ring-shaped target instead of plate-shaped target.
凸面状のターゲットを用いることも可能である。It is also possible to use a convex target.
実施例−■
第4図は本発明のスパッタ装置の第2の実施例の構成を
示す断面図である。プラズマ生成室7B内には、板状タ
ーゲット12と筒状ターゲット13、および基板ホルダ
ー23が設置されており、基本構成は実施例Iと同様で
ある。Embodiment 2 FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a second embodiment of the sputtering apparatus of the present invention. A plate-shaped target 12, a cylindrical target 13, and a substrate holder 23 are installed in the plasma generation chamber 7B, and the basic configuration is the same as in Example I.
実施例■と本実施例との違いは、本実施例においては板
状ターゲット用磁気回路として、板状ターゲット用永久
磁石16Bが設置されている点にある。The difference between Example 2 and this example is that in this example, a permanent magnet 16B for plate-shaped targets is installed as a magnetic circuit for plate-shaped targets.
本実施例では、筒状ターゲット13として内径7cff
i、高さ3cmの円筒、板状ターゲット12として直径
6.5cmの円板状ターゲットを用いており、両ターゲ
ットの間隔を2cmとしている。板状ターゲット用永久
磁石として板状ターゲットの裏面にリング状の永久磁石
16Bが設けられている。この磁極が筒状ターゲット1
3の両端に配置された永久磁石19Aのうち板状ターゲ
ットに近い方の永久磁石の磁極と逆になるようにするの
が望ましい。In this embodiment, the cylindrical target 13 has an inner diameter of 7 cff.
i. A disk-shaped target with a diameter of 6.5 cm is used as the cylindrical and plate-shaped target 12 with a height of 3 cm, and the interval between both targets is set to 2 cm. A ring-shaped permanent magnet 16B is provided on the back surface of the plate-shaped target as a permanent magnet for the plate-shaped target. This magnetic pole is the cylindrical target 1
It is desirable that the magnetic poles of the permanent magnets 19A disposed at both ends of the plate-shaped target be opposite to those of the permanent magnet that is closer to the plate-shaped target.
この様にして設置された磁気回路により生じた磁束は、
両ターゲット表面を貫(様に設定され、その結果、先に
説明した様に両ターゲット間に高速の2次電子を閉じ込
めることが出来る。同時に、筒状ターゲット面上でも高
速2次電子を閉じ込めることができる。The magnetic flux generated by the magnetic circuit installed in this way is
As a result, as explained earlier, high-speed secondary electrons can be confined between both targets. At the same time, high-speed secondary electrons can also be confined on the cylindrical target surface. I can do it.
次に、本発明装置を用いてAffN膜を形成した結果に
ついて説明する。Next, the results of forming an AffN film using the apparatus of the present invention will be described.
真空槽7の真空度を5xlO−”Torrまで排気した
後、Arガスを毎分10cc、窒素ガスを毎分20cc
のフロー速度で導入し、プラズマ生成室内のガス圧を3
X 10−”Torrとして、筒状のlターゲット1
3に投入する電力を200〜2000Wとして膜を形成
した。このとき試料台は加熱しないで常温で膜形成をお
こなった。この結果、10〜1100n/winの堆積
速度で長時間連続して安定に効率よ(AβN膜を堆積で
きた。After exhausting the degree of vacuum in the vacuum chamber 7 to 5xlO-'' Torr, Ar gas is pumped at 10 cc/min and nitrogen gas is pumped at 20 cc/min.
The gas pressure in the plasma generation chamber was increased to 3.
As X 10-”Torr, cylindrical l target 1
The film was formed by setting the power input in step 3 at 200 to 2000 W. At this time, the film was formed at room temperature without heating the sample stage. As a result, it was possible to deposit an AβN film continuously and stably and efficiently for a long time at a deposition rate of 10 to 1100 n/win.
さらに、本発明のスパッタ装置でも第3図に示したもの
と同様に、ターゲットの侵食領域が広く、ターゲット使
用効率に優れていることがわかる。Furthermore, it can be seen that in the sputtering apparatus of the present invention, the erosion area of the target is wide and the target usage efficiency is excellent, as in the case of the sputtering apparatus shown in FIG.
本発明のスパッタ装置は、AρNの膜形成のみならず、
はとんどすべての膜形成に用いることができる。もちろ
ん、実施例Iで試みた金属膜の形成も実現出来る。The sputtering apparatus of the present invention not only forms a film of AρN, but also
can be used for almost all film formation. Of course, the formation of the metal film attempted in Example I can also be realized.
実施例−III
第5図は本発明のスパッタ装置の第3の実施例の構成を
示す断面図である。プラズマ生成室7入内には、板状タ
ーゲット12と筒状ターゲット13、および基板ホルダ
ー23が設置されており、基本構成は実施例■と同様で
ある。Embodiment III FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a third embodiment of the sputtering apparatus of the present invention. A plate-shaped target 12, a cylindrical target 13, and a substrate holder 23 are installed inside the plasma generation chamber 7, and the basic configuration is the same as that of Example 2.
実施例■と本実施例との違いは、本実施例においては、
板状ターゲットの表面で閉じた磁束分布を形成する様な
板状ターゲット用永久磁石が設置されていることである
。The difference between Example ■ and this example is that in this example,
A permanent magnet for a plate-shaped target is installed so as to form a closed magnetic flux distribution on the surface of the plate-shaped target.
本実施例では、筒状ターゲット13として内径7cm、
高さ3cmの円筒、板状ターゲット12として直径6.
5cmの円板状ターゲットを用いており、両ターゲット
の間隔を1.5cmとしている。板状ターゲット用永久
磁石16Bとして板状ターゲットの裏面にリング状の永
久磁石とその中央に棒状の永久磁石が設けられている。In this embodiment, the cylindrical target 13 has an inner diameter of 7 cm,
A cylindrical plate-like target 12 with a height of 3 cm and a diameter of 6.
A 5 cm disc-shaped target is used, and the distance between both targets is 1.5 cm. As the plate-shaped target permanent magnet 16B, a ring-shaped permanent magnet and a bar-shaped permanent magnet are provided at the center of the ring-shaped permanent magnet on the back surface of the plate-shaped target.
これらの磁極が互いに逆で、しかもこのリング状永久磁
石の磁極が筒状ターゲット13の両端に配置された永久
磁石19Aのうち板状ターゲットに近い方の永久磁石の
磁極と逆になるようにするのが望ましい。永久磁石19
Aと共にあるいは永久磁石19Aの代わりにヨーク19
Bを用いることもできる。さらに、本実施例では、板状
ターゲット用永久磁石16Bの裏面には板状ターゲット
用ヨーク16cが設けられて永久磁石を安定化している
。These magnetic poles are opposite to each other, and the magnetic pole of this ring-shaped permanent magnet is opposite to the magnetic pole of the permanent magnet 19A arranged at both ends of the cylindrical target 13, which is closer to the plate-shaped target. is desirable. Permanent magnet 19
Yoke 19 with A or instead of permanent magnet 19A
B can also be used. Furthermore, in this embodiment, a plate-shaped target yoke 16c is provided on the back surface of the plate-shaped target permanent magnet 16B to stabilize the permanent magnet.
この様にして投雪した磁気回路により生じた磁束は、両
ターゲット表面を貫く様に設定され、その結果光に説明
した様に両ターゲット間に高速の2次電子を閉じ込める
ことができる。同時に、本実施例では筒状ターゲット面
上だけでな(板状ターゲット面上でも閉じた磁束分布を
とるため、板状ターゲット上でも高速2次電子を閉じ込
めることができ、その分高効率に高密度プラズマを生成
することができる。The magnetic flux generated by the magnetic circuit that threw the snow in this way is set to penetrate the surfaces of both targets, and as a result, high-speed secondary electrons can be confined between the two targets as explained in the section on light. At the same time, in this example, since a closed magnetic flux distribution is obtained not only on the cylindrical target surface (also on the plate-shaped target surface), high-speed secondary electrons can be confined even on the plate-shaped target, resulting in high efficiency and high efficiency. Can generate density plasma.
次に、本発明装置を用いてMo膜を形成した結果につい
て説明する。Next, the results of forming a Mo film using the apparatus of the present invention will be explained.
真空槽7の真空度を5 X 10−’Torrまで排気
した後、Arガスを毎分30ccのフロー速度で導入し
、プラズマ生成室内のガス圧を3 X 10−”Tor
rとして、筒状のMoターゲット13に投入する電力を
500〜5000Wとして膜を形成した。このとき試料
台は加熱しないで常温で膜形成をおこなった。この結果
、150〜1500nm/minの堆積速度で長時間連
続して安定に効率よ(Mo膜を堆積できた。After exhausting the degree of vacuum in the vacuum chamber 7 to 5 x 10-' Torr, Ar gas was introduced at a flow rate of 30 cc per minute, and the gas pressure in the plasma generation chamber was increased to 3 x 10-' Torr.
The film was formed by setting the power input to the cylindrical Mo target 13 at 500 to 5000 W as r. At this time, the film was formed at room temperature without heating the sample stage. As a result, a Mo film could be deposited continuously and stably and efficiently for a long time at a deposition rate of 150 to 1500 nm/min.
さらに、本発明のスパッタ装置でも第3図に示したもの
と同様に、ターゲットの侵食領域が広く、ターゲット使
用効率に優れていることがわかる。Furthermore, it can be seen that in the sputtering apparatus of the present invention, the erosion area of the target is wide and the target usage efficiency is excellent, as in the case of the sputtering apparatus shown in FIG.
本発明のスパッタ装置は、Moの膜形成のみならず、は
とんどすべての膜形成に用いることができる。The sputtering apparatus of the present invention can be used not only to form a Mo film but also to form almost any film.
実施例−IV
第6図は本発明によるスパッタ型イオン源を薄膜形成装
置として応用した実施例の構成を示す断面図である。Embodiment IV FIG. 6 is a sectional view showing the structure of an embodiment in which the sputtering type ion source according to the present invention is applied as a thin film forming apparatus.
真空槽7は、プラズマ生成室7Aと試料室7Bからなっ
ている。The vacuum chamber 7 consists of a plasma generation chamber 7A and a sample chamber 7B.
プラズマ生成室25内には板状ターゲット12、筒状タ
ーゲット13、プラズマ制御電極29、イオン弓出し機
構31を備えている。試料室内には基板22を設置でき
る基板ホルダー23を備えている。The plasma generation chamber 25 includes a plate-shaped target 12, a cylindrical target 13, a plasma control electrode 29, and an ion projection mechanism 31. The sample chamber is equipped with a substrate holder 23 in which a substrate 22 can be placed.
両ターゲット12.13はスパッタによる温度上昇を防
止するために、水冷される。また本実施例では、膜堆積
中に反応ガス等を導入する目的で試料室にもガス導入口
28が設置されている。プラズマ生成室7A内の一端で
、真空槽外に設置された板状ターゲット用電磁石16A
により発生された磁束17の発散方向には筒状ターゲッ
ト13が設置され、その中心軸上には半球状の一枚多孔
グリッドからなるイオン引出し機構31が設置されてい
る。Both targets 12 and 13 are water-cooled to prevent temperature increases due to sputtering. Further, in this embodiment, a gas inlet 28 is also installed in the sample chamber for the purpose of introducing a reaction gas or the like during film deposition. A plate-shaped target electromagnet 16A installed outside the vacuum chamber at one end of the plasma generation chamber 7A.
A cylindrical target 13 is installed in the direction of divergence of the magnetic flux 17 generated by the cylindrical target 13, and an ion extraction mechanism 31 consisting of a hemispherical single-hole grid is installed on the central axis of the cylindrical target 13.
イオンビーム■の引出し方向の試料室内には基板ホルダ
ー23が設置され、その上に基板22が支持される。基
板22の上にはイオンビーム6を遮断することができる
ようにシャッタ24が配置されている。また基板ホルダ
ー23にはヒータを内蔵しており基板22には直流ある
いは交流の電圧を印加することができる。A substrate holder 23 is installed in the sample chamber in the extraction direction of the ion beam (2), and the substrate 22 is supported on it. A shutter 24 is arranged above the substrate 22 so as to be able to block the ion beam 6. Further, the substrate holder 23 has a built-in heater, so that a DC or AC voltage can be applied to the substrate 22.
本実施例での磁束方向の磁場強度分布は先の実施例■と
ほぼ同様な分布をとっている。The magnetic field strength distribution in the magnetic flux direction in this embodiment has almost the same distribution as in the previous embodiment (2).
この実施例では、筒状ターゲット13として内径I D
em、高さ5cmの円筒、板状ターゲット12として径
8cmの円板状ターゲットを用いており、両ターゲット
の間隔を8CI11としている。また、筒状ターゲット
内には、筒状ターゲット用磁気回路として、筒状ターゲ
ット13の両端に極性の異なるリング状の永久磁石19
Aが少なくとも1対設置され、筒状ターゲット13の表
面に磁束が漏洩するようにされている。その磁極は、筒
状ターゲット上の漏洩磁束方向が、板状ターゲット用電
磁石16^により発生した磁束17方向と同じになるよ
うにするのが望ましい、また、この磁気回路は永久磁石
19Aだけでなく、ヨークを用いてもよいし、永久磁石
に代わりヨークのみを用いてもよい。In this embodiment, the cylindrical target 13 has an inner diameter I D
em, a cylinder with a height of 5 cm, a disk-shaped target with a diameter of 8 cm is used as the plate-shaped target 12, and the interval between both targets is set to 8CI11. Further, in the cylindrical target, ring-shaped permanent magnets 19 with different polarities are installed at both ends of the cylindrical target 13 as a magnetic circuit for the cylindrical target.
At least one pair of A is installed so that magnetic flux leaks to the surface of the cylindrical target 13. It is desirable for the magnetic poles to be such that the direction of the leakage magnetic flux on the cylindrical target is the same as the direction of the magnetic flux 17 generated by the plate-shaped target electromagnet 16^, and this magnetic circuit includes not only the permanent magnet 19A but also , a yoke may be used, or only a yoke may be used instead of a permanent magnet.
筒状ターゲット13と板状ターゲット12は、筒状ター
ゲット13と板状ターゲット12の面の一部にプラズマ
生成室の外周に設置された板状ターゲット用電磁石16
八による磁束17が流入するように、しかもその磁束1
7が両ターゲット12.13のうち一方のターゲットか
ら出て他方のターゲットに入る様に設置されている。The cylindrical target 13 and the plate-shaped target 12 have plate-shaped target electromagnets 16 installed on a part of the surface of the cylindrical target 13 and the plate-shaped target 12 on the outer periphery of the plasma generation chamber.
8, so that the magnetic flux 17 flows in, and the magnetic flux 1
7 is installed so that it exits from one of the two targets 12.13 and enters the other target.
以上の筒状ターゲット13と板状ターゲット12に、そ
れぞれ筒状ターゲット用電源15、板状ターゲット用電
源14によって、プラズマ生成室に対して負の電位を印
加することにより、高密度プラズマを生成し、効率よく
スパッタをおこさせる。このプラズマ生成機構は実施例
I中で説明した通りである。High-density plasma is generated by applying a negative potential to the plasma generation chamber to the above-mentioned cylindrical target 13 and plate-shaped target 12 by the cylindrical target power supply 15 and the plate-shaped target power supply 14, respectively. , to efficiently generate sputtering. This plasma generation mechanism is as explained in Example I.
しかも、第2図に示したように、筒状ターゲット面上に
漏洩した磁束20Aと筒状ターゲット上電界10との相
互作用により筒状ターゲット上でもきわめて効率よく高
密度プラズマを生成できる。Moreover, as shown in FIG. 2, high-density plasma can be generated extremely efficiently even on the cylindrical target due to the interaction between the magnetic flux 20A leaking onto the cylindrical target surface and the electric field 10 on the cylindrical target.
この実施例の装置では、10−’Torr台のより低い
ガス圧でも放電が安定に持続できる。In the device of this embodiment, the discharge can be maintained stably even at a lower gas pressure on the order of 10-'Torr.
ターゲットからスパッタされた粒子の一部はプラズマ中
でイオン化される。このイオンを引き出すことによって
イオン源として機能させることができる。Some of the particles sputtered from the target are ionized in the plasma. By extracting these ions, it can function as an ion source.
プラズマ生成室25内に設置された内径10cm、高さ
3cmの筒状のプラズマ制御電極29にはプラズマ生成
室25に対して正の電圧をプラズマ制御電極用電源30
から印加する。本実施例では、プラズマ制御電極29が
板状ターゲットと筒状ターゲットの間で絶縁体32を介
してプラズマ生成室内に設置されているため、プラズマ
の電位を制御することが出来る。すなわち、プラズマ制
御電極に印加する電圧でイオンのエネルギーを制御する
ことができる。さらに有効引き出し径6cmのイオン引
き出し機構にはプラズマ生成室より負の電圧をイオン引
き出し機構用電源33から印加する方が望ましく、この
結果プラズマ中のイオンを基板22方向にイオンビーム
Iとして引き出しすることができる。この時、基板22
に飛来するイオンのエネルギーは、はぼプラズマ制御電
極29の電位と基板に印加された電圧との差に相当する
。A cylindrical plasma control electrode 29 with an inner diameter of 10 cm and a height of 3 cm installed in the plasma generation chamber 25 is connected to a plasma control electrode power supply 30 that applies a positive voltage to the plasma generation chamber 25.
Apply from In this embodiment, the plasma control electrode 29 is installed in the plasma generation chamber between the plate-shaped target and the cylindrical target via the insulator 32, so that the potential of the plasma can be controlled. That is, the energy of ions can be controlled by the voltage applied to the plasma control electrode. Furthermore, it is preferable to apply a negative voltage from the ion extraction mechanism power supply 33 to the ion extraction mechanism with an effective extraction diameter of 6 cm from the plasma generation chamber, and as a result, ions in the plasma can be extracted in the direction of the substrate 22 as an ion beam I. I can do it. At this time, the board 22
The energy of the ions flying in corresponds to the difference between the potential of the plasma control electrode 29 and the voltage applied to the substrate.
次に、本発明装置を用いてAβイオンを引き出してA℃
膜を形成した結果について説明する。Next, Aβ ions are extracted using the device of the present invention and
The results of forming the film will be explained.
試料室27の真空度を5 X 10−’Torrまで排
気した後、Arガスを毎分5ccのフロー速度で導入し
、ブラズマ生成室内のガス圧を4 X 10−”Tor
rとして、筒状のA℃ツタ−ット13に投入する電力を
300〜4000Wとして放電させた。プラズマ制御電
極29に印加する電位を100V、イオン引き出し機構
31としての球状多孔グリッドに印加する電位を一50
V、基板に印加する電位を一50Vとしてへβイオンを
引き出し、膜を堆積させた。このとき試料台は加熱しな
いで常温で膜形成をおこなった。この結果、1〜18n
m/II+inの堆積速度で長時間連続して安定に効率
よく Aρ膜を堆積できた。なお、引き出したA2粒子
のうちイオン化率は、投入電力が500Wの特約30%
であった。After the sample chamber 27 was evacuated to a vacuum level of 5 x 10-' Torr, Ar gas was introduced at a flow rate of 5 cc per minute, and the gas pressure in the plasma generation chamber was reduced to 4 x 10-' Torr.
As r, the power input to the cylindrical A.degree. C. tube 13 was set to 300 to 4000 W and discharged. The potential applied to the plasma control electrode 29 was 100V, and the potential applied to the spherical porous grid serving as the ion extraction mechanism 31 was 150V.
V, and the potential applied to the substrate was -50 V to extract β ions and deposit a film. At this time, the film was formed at room temperature without heating the sample stage. As a result, 1 to 18n
The Aρ film could be deposited stably and efficiently for a long period of time at a deposition rate of m/II+in. The ionization rate of the extracted A2 particles is 30% when the input power is 500W.
Met.
本発明のスパッタ型イオン源は、A℃イオンの弓き出し
と膜形成のみならず、はとんどすべての膜形成に用いる
ことができ、また導入するガスとしてほとんどの反応性
ガスを用いることができる。The sputtering type ion source of the present invention can be used not only for ejecting A°C ions and forming films, but also for almost all film formations, and most reactive gases can be used as the gases to be introduced. I can do it.
また、本イオン源の実施例として、実施例■およびII
Iに示した様に、板状ターゲット用磁気回路として永久
磁石を用いることも可能である。In addition, as examples of this ion source, Examples
As shown in I, it is also possible to use a permanent magnet as the magnetic circuit for the plate-shaped target.
本実施例では、イオン引き出し機構31として、半球状
の多孔グリッドを用いているが、これは平板状多孔グリ
ッド、あるいは2枚もしくは3枚からなるグリッドを用
いてもよい。In this embodiment, a hemispherical porous grid is used as the ion extraction mechanism 31, but a flat porous grid or a grid consisting of two or three sheets may also be used.
〔発明の効果]
以上説明した様に、本発明はスパッタを用いて高効率の
薄膜形成を実現するのみならず、低ガス圧中での薄膜形
成を可能とするものである。しかも、ターゲット使用効
率が高いという特徴がある。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention not only realizes highly efficient thin film formation using sputtering, but also enables thin film formation under low gas pressure. Furthermore, it is characterized by high target usage efficiency.
板状ターゲットは厳密には板である必要はな(、球や、
凸状ターゲットを用いてもよい。また同様に、筒状ター
ゲット形状は円筒状である必要はなく、多角形状をして
いても本発明の本質的な効果は全(変わらない。Strictly speaking, a plate target does not have to be a plate (such as a ball,
A convex target may also be used. Similarly, the cylindrical target shape does not have to be cylindrical, and even if it is polygonal, the essential effects of the present invention remain unchanged.
板状、筒状ターゲット用の電源は一体で、電気的に接続
されていても効果は変わらない。またその電源は直流の
負電源でもよいし、交流、あるいは高周波電源であって
もよい。しかし、両方ともに高周波電源とする場合には
、同位相をできるだけ揃える方が望ましい。もちろん片
方だけが直流電源であってもよい。The power supply for plate-shaped and cylindrical targets is integrated, and the effect remains the same even if they are electrically connected. Further, the power source may be a direct current negative power source, an alternating current power source, or a high frequency power source. However, if both are high frequency power sources, it is desirable to align the same phase as much as possible. Of course, only one of them may be a DC power source.
付加的な電磁石やヨーク、あるいは永久磁石を配置して
磁界分布を制御することも可能である。It is also possible to arrange additional electromagnets, yokes, or permanent magnets to control the magnetic field distribution.
第1図は本発明のスパッタ装置の実施例の構成を示す断
面図、
第2図(^)は第1図に示された本発明のスパッタ装置
の実施例におけるプラズマ中心の磁束方向の磁場強度分
布を示す図、第2図(B)、(C)は高密度プラズマ生
成機構を説明する概念図で、図(B)はターゲット間で
の高速(γ)電子の運動を、図(C)は筒状ターゲット
状での高速(γ)電子の運動を筒状ターゲット上面から
示した図、第3図は本発明のスパッタ装置の実施例にお
ける筒状ターゲット上の侵食分布の一例を示す断面図、
第4図は本発明のスパッタ装置の他の実施例の構成を示
す断面図、
第5図は本発明のスパッタ装置のさらに他実施例の構成
を示す断面図、
第6図は本発明のスパッタ型イオン源を薄膜形成装置と
して応用した実施例の構成を示す断面図。
第7図は従来のマグネトロンスパッタ装置の構成を示す
断面図、
第8図は従来のカウフマン型イオン源の構成図を示す断
面図である。
1・・・基板、
2・・・ターゲット、
3・・・真空槽、
4・・・プラズマ生成室、
5・・・磁界発生用電磁石、
6・・・イオン引出し機構、
7・・・真空槽、
7A・・・プラズマ生成室、
7B・・・試料室、
8・・・ガス導入口、
9・・・高速2次電子、
10・・・筒状ターゲット上電界、
11・・・板状ターゲット上電界、
12・・・板状ターゲット、
13・・・筒状ターゲット、
14・・・板状ターゲット用電源、
15・・・筒状ターゲット用電源、
16・・・板状ターゲット用磁気回路、16A・・・板
状ターゲット用電磁石、16B・・・板状ターゲット用
永久磁石、16c・・・板状ターゲット用ヨーク、17
・・・磁束、
18・・・スパッタ粒子、
19A・・・筒状ターゲット用永久磁石、19B・・・
筒状ターゲット用ヨーク、20・・・ターゲット上漏洩
磁束、
20A・・・筒状ターゲット上漏洩磁束、20B・・・
板状ターゲット上漏洩磁束、21・・・排気口、
22・・・基板、
23・・・基板ホルダー
24・・・シャッタ、
28・・・試料室用ガス導入口、
29・・・プラズマ制御電極、
30・・・プラズマ制御電極用電源、
31・・・イオン引出し機構、
32・・・絶縁体、
33・・・イオン引出し機構用電源。Figure 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of the sputtering apparatus of the present invention, and Figure 2 (^) is the magnetic field strength in the magnetic flux direction at the plasma center in the embodiment of the sputtering apparatus of the present invention shown in Figure 1. Figures 2 (B) and (C) showing the distribution are conceptual diagrams explaining the high-density plasma generation mechanism, Figure (B) shows the movement of high-speed (γ) electrons between targets, and Figure (C) 3 is a diagram showing the movement of high-speed (γ) electrons in the shape of a cylindrical target from the top surface of the cylindrical target, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the erosion distribution on the cylindrical target in an embodiment of the sputtering apparatus of the present invention. , FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of another embodiment of the sputtering apparatus of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of still another embodiment of the sputtering apparatus of the present invention, and FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an embodiment in which a sputtering type ion source is applied as a thin film forming apparatus. FIG. 7 is a sectional view showing the configuration of a conventional magnetron sputtering apparatus, and FIG. 8 is a sectional view showing the configuration of a conventional Kauffman type ion source. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Substrate, 2...Target, 3...Vacuum chamber, 4...Plasma generation chamber, 5...Magnetic field generation electromagnet, 6...Ion extraction mechanism, 7...Vacuum chamber , 7A... Plasma generation chamber, 7B... Sample chamber, 8... Gas inlet, 9... High speed secondary electrons, 10... Electric field above cylindrical target, 11... Plate target Upper electric field, 12... Plate-shaped target, 13... Cylindrical target, 14... Power source for plate-shaped target, 15... Power source for cylindrical target, 16... Magnetic circuit for plate-shaped target, 16A... Electromagnet for plate-shaped target, 16B... Permanent magnet for plate-shaped target, 16c... Yoke for plate-shaped target, 17
... Magnetic flux, 18... Sputtered particles, 19A... Permanent magnet for cylindrical target, 19B...
Yoke for cylindrical target, 20...Leakage magnetic flux on target, 20A...Leakage magnetic flux on cylindrical target, 20B...
Leakage magnetic flux on the plate-shaped target, 21... Exhaust port, 22... Substrate, 23... Substrate holder 24... Shutter, 28... Gas inlet for sample chamber, 29... Plasma control electrode , 30... Power source for plasma control electrode, 31... Ion extraction mechanism, 32... Insulator, 33... Power source for ion extraction mechanism.
Claims (1)
スパッタ装置において、 プラズマ生成室と試料室からなり、かつガス導入口を有
する真空槽と、 該真空槽中に設置され、それぞれ負電圧を印加してスパ
ッタを行う第1および第2のターゲットと、 前記第1のターゲット近傍に設けられた第1の磁気回路
とを具え、 前記第1および第2のターゲットは前記第1の磁気回路
による磁束が一方のターゲットから出て他方のターゲッ
トに入る様に配置され、 前記第2のターゲットは前記プラズマ生成室と試料室の
結合部近傍に設けられた筒状のターゲットであり、 該筒状ターゲットの背面には、該筒状ターゲット内表面
上から漏洩して円筒の高さ方向に向い円筒の内周に沿っ
て再び筒状ターゲット内表面上に戻る漏洩磁束が連続し
て形成される様に第2の磁気回路が設置されていること
を特徴とするスパッタ装置。 2)前記第1の磁気回路が、前記第1のターゲット背面
に設けられ、該第1のターゲット面上から漏洩して再び
板状ターゲット面上に戻る様な、板状ターゲット面内で
連続した漏洩磁束が形成される様な磁気回路であること
を特徴とする請求項1に記載のスパッタ装置。 3)前記第1の磁気回路によって形成された両ターゲッ
ト間の磁束の方向が、前記第2の磁気回路によって筒状
ターゲット面上に漏洩した磁束方向と同一であることを
特徴とする請求項1または2項に記載のスパッタ装置。 4)プラズマによるスパッタを利用して生じたイオンを
引き出すスパッタ型イオン源において、プラズマ生成室
と試料室からなり、かつガス導入口を有する真空槽と、 該真空槽中に設置され、それぞれ負電圧を印加してスパ
ッタを行う第1および第2のターゲットと、 前記プラズマ生成室内に設けられたプラズマ制御電極と
、 イオン引き出し機構と、 前記第1のターゲット近傍に設けられた第1の磁気回路
とを具え、 前記第1および第2のターゲットは前記第1の磁気回路
による磁束が一方のターゲットから出て他方のターゲッ
トに入る様に配置され、 前記第2のターゲットは前記プラズマ生成室と試料室の
結合部近傍に設けられた筒状のターゲットであり、 該筒状ターゲットの背面には、該筒状ターゲット内表面
上から漏洩して円筒の高さ方向に向い再び筒状ターゲッ
ト内表面上に戻る漏洩磁束が円筒の内周に沿って連続し
て形成される様に第2の磁気回路が設置されていること
を特徴とするスパッタ型イオン源。 5)前記プラズマ制御電極が、前記第1のターゲットと
第2のターゲットの間に設置されていることを特徴とす
る請求項4に記載のスパッタ型イオン源。 6)前記第1の磁気回路が、前記第1のターゲット背面
に設けられ、第1のターゲット面上から漏洩して再び第
1のターゲット面上に戻る様な、第1のターゲット面内
で連続した漏洩磁束が形成される様な磁気回路であるこ
とを特徴とする請求4または5に記載のスパッタ型イオ
ン源。 7)前記第1の磁気回路によって形成された両ターゲッ
ト間の磁束の方向が、前記筒状ターゲット用磁気回路に
よって筒状ターゲット面上に漏洩した磁束方向と同一で
あることを特徴とする請求項4ないし6のいずれかに記
載のスパッタ型イオン源。 8)前記イオン引出し機構が一枚あるいは2枚以上の平
板、あるいは凸状の多孔グリッドからなり、かつ前記イ
オン引出し機構が筒状ターゲットの中心軸上に設置され
ていることを特徴とする請求項4ないし7のいずれかに
記載のスパッタ型イオン源。[Claims] 1) A sputtering apparatus for forming a thin film using plasma sputtering, comprising: a vacuum chamber comprising a plasma generation chamber and a sample chamber and having a gas inlet; first and second targets that perform sputtering by applying a negative voltage to each; and a first magnetic circuit provided near the first target, and the first and second targets are connected to the first target. The second target is a cylindrical target provided near the joint between the plasma generation chamber and the sample chamber; On the back surface of the cylindrical target, a leakage magnetic flux is continuously formed that leaks from the inner surface of the cylindrical target, points in the height direction of the cylinder, and returns to the inner surface of the cylindrical target again along the inner periphery of the cylinder. 1. A sputtering apparatus characterized in that a second magnetic circuit is installed so that the second magnetic circuit 2) The first magnetic circuit is provided on the back surface of the first target, and is continuous within the plate-shaped target surface such that it leaks from the first target surface and returns to the plate-shaped target surface. The sputtering apparatus according to claim 1, characterized in that the magnetic circuit is such that a leakage magnetic flux is formed. 3) The direction of the magnetic flux between both targets formed by the first magnetic circuit is the same as the direction of the magnetic flux leaked onto the cylindrical target surface by the second magnetic circuit. Or the sputtering apparatus according to item 2. 4) In a sputter type ion source that extracts ions generated by using sputtering by plasma, a vacuum chamber consisting of a plasma generation chamber and a sample chamber and having a gas inlet, and a vacuum chamber installed in the vacuum chamber, each with a negative voltage first and second targets that perform sputtering by applying a voltage, a plasma control electrode provided within the plasma generation chamber, an ion extraction mechanism, and a first magnetic circuit provided near the first target. The first and second targets are arranged such that the magnetic flux generated by the first magnetic circuit exits one target and enters the other target, and the second target is connected to the plasma generation chamber and the sample chamber. It is a cylindrical target provided near the joint part of the cylindrical target, and on the back side of the cylindrical target, water leaks from the inner surface of the cylindrical target, faces in the height direction of the cylinder, and returns onto the inner surface of the cylindrical target. A sputter type ion source characterized in that a second magnetic circuit is installed so that a returning leakage magnetic flux is continuously formed along the inner circumference of the cylinder. 5) The sputter type ion source according to claim 4, wherein the plasma control electrode is installed between the first target and the second target. 6) The first magnetic circuit is provided on the back surface of the first target, and is continuous within the first target surface such that it leaks from above the first target surface and returns to the first target surface. The sputter type ion source according to claim 4 or 5, characterized in that the magnetic circuit is such that a leakage magnetic flux is formed. 7) The direction of the magnetic flux between both targets formed by the first magnetic circuit is the same as the direction of the magnetic flux leaked onto the cylindrical target surface by the cylindrical target magnetic circuit. 7. The sputter type ion source according to any one of 4 to 6. 8) Claim characterized in that the ion extraction mechanism is composed of one or more flat plates or a convex porous grid, and the ion extraction mechanism is installed on the central axis of the cylindrical target. 8. The sputter type ion source according to any one of 4 to 7.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15400390A JPH0448071A (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Sputtering device and sputtering type ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15400390A JPH0448071A (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Sputtering device and sputtering type ion source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0448071A true JPH0448071A (en) | 1992-02-18 |
Family
ID=15574791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15400390A Pending JPH0448071A (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Sputtering device and sputtering type ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0448071A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240021411A1 (en) * | 2022-07-12 | 2024-01-18 | Ascentool, Inc. | Vacuum deposition into trenches and vias and etch of trenches and via |
| US20240021421A1 (en) * | 2022-07-12 | 2024-01-18 | Ascentool, Inc. | Vacuum deposition into trenches and vias |
-
1990
- 1990-06-14 JP JP15400390A patent/JPH0448071A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240021411A1 (en) * | 2022-07-12 | 2024-01-18 | Ascentool, Inc. | Vacuum deposition into trenches and vias and etch of trenches and via |
| US20240021421A1 (en) * | 2022-07-12 | 2024-01-18 | Ascentool, Inc. | Vacuum deposition into trenches and vias |
| US12154770B2 (en) * | 2022-07-12 | 2024-11-26 | Ascentool, Inc. | Vacuum deposition into trenches and vias |
| US12170185B2 (en) * | 2022-07-12 | 2024-12-17 | Ascentool, Inc. | Vacuum deposition into trenches and vias and etch of trenches and via |
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