JPH0448071A - スパッタ装置およびスパッタ型イオン源 - 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、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。

〔従来の技術〕

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。

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。

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。

第８図にカウフマン型イオン源の概要を示す。

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。

〔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。

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。

〔課題を解決するための手段〕

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
。

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。

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。

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。

〔実施例〕

以下、図面にもとづき実施例について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

第３図に筒状ターゲット表面の侵食分布の一例を示す。

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。

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。

板状ターゲットにかえ、リング状ターゲット。

凸面状のターゲットを用いることも可能である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

〔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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）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。