JPH0565642A - 反応性スパツタリング装置 - Google Patents

反応性スパツタリング装置

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JPH0565642A
JPH0565642A JP3229987A JP22998791A JPH0565642A JP H0565642 A JPH0565642 A JP H0565642A JP 3229987 A JP3229987 A JP 3229987A JP 22998791 A JP22998791 A JP 22998791A JP H0565642 A JPH0565642 A JP H0565642A
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reactive
discharge
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Hitoshi Yamanishi
斉 山西
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体製造プロセスや電子部品材料等の製造
工程に使用する反応性スパッタリングにおいて、薄膜形
成速度の低下を抑制する反応性スパッタリング装置の提
供を目的とする。 【構成】 反応性ガス６と放電ガス５の供給位置を別々
に設けるもので、ターゲット７に複数の小孔２０を設け
るとともに放電ガス５をその小孔を通じてターゲット７
のエロージョン領域１３から供給するよう構成すること
により、ターゲット７表面近傍で形成されるマグネトロ
ン放電によるプラズマに寄与するガスのうちの大部分が
放電ガス５になり、スパッタ粒子の放出を妨げる。ター
ゲット材と反応性ガス６との化合物が形成されにくくな
るため、化合物薄膜の形成速度の低下を抑制することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造プロセスや電
子部品材料等の製造工程に使用する反応性スパッタリン
グ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】反応性スパッタリング装置は通常のスパ
ッタリング装置において使用するアルゴンガス等の放電
ガスに窒素ガス等の反応性ガスを付加することにより、
反応性ガスとターゲット材より放出されるスパッタ粒子
との反応によって化合物薄膜を生成するものである。
【０００３】反応性スパッタリング装置は、通常のスパ
ッタリング装置に反応性ガスを付加するだけで容易に種
々の化合物薄膜を形成できるため、近年、半導体製造プ
ロセスや電子部品材料等の製造工程に使用されている。
【０００４】以下、従来の反応性スパッタリング装置に
ついて図面を参照して説明する。図４は従来の反応性ス
パッタリング装置の構成図である。
【０００５】図において１はチャンバー、２はチャンバ
ー１内の空気を排出するための真空排気口、３は放電ガ
ス５及び反応性ガス６をチャンバー１内に供給するガス
導入管、４はこれらのガス５，６の供給流量を制御する
ガス流量制御器である。７はターゲットで、カソード８
に取り付けられている。９はカソード８に電圧を印加す
る電源、１０は磁場を形成する磁気回路、１１は基板１
２を設置するための基板ホルダー、１３はマグネトロン
放電において最もプラズマ密度の高くなるターゲット７
のエロージョン領域である。
【０００６】以上の構成からなるスパッタリング装置の
動作を図面を参照して説明する。まず、チャンバー１内
を真空排気口２から真空ポンプ（図示せず）により高真
空（１０-7Torr程度）まで排気する。つぎに前記チャン
バー１の一部に一端が接続されたガス導入管３より、ガ
ス流量制御器４を介してチャンバー１内に放電ガス５と
反応性ガス６とを混入する。
【０００７】ここで、チャンバー１内の圧力は１０-3〜
１０-2〔Torr〕程度に保つ。そして、ターゲット７を取
り付けたマグネトロンカソード８に電源９により負の電
圧を印加し、前記カソード８内に設置された磁気回路１
０による磁場と、前記電源９による電場との作用によっ
てターゲット７表面近傍にマグネトロン放電によるプラ
ズマが発生し、ターゲット７から放出されたスパッタ粒
子と前記反応性ガス６との反応により、基板ホルダー１
１に設置された基板１２に化合物薄膜が形成される。
【０００８】なお、反応性スパッタリングにおけるスパ
ッタ粒子と反応性ガスとによる化合は主として基板上で
生じていることが一般的に知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の反
応性スパッタリング装置は放電ガスと反応性ガスを共通
のガス導入管よりチャンバー内に供給しているため、マ
グネトロン放電において最もプラズマ密度の高くなるタ
ーゲットのエロージョン領域にも反応性ガスが分布し、
ターゲット表面にターゲット材と反応性ガスとの反応に
よる化合物が形成される。この化合物によりターゲット
からのスパッタ粒子の放出が妨げられ、よってスパッタ
率が低下し、薄膜の形成速度が通常のスパッタリングの
薄膜の形成速度の１／３〜１／５程度まで低下してしま
うという問題点を有していた。
【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、反応性スパッタリングによる薄膜形成速度の低下を
抑制する反応性スパッタリング装置の提供を目的とする
ものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の反応性スパッタリング装置は反応性ガスと放
電ガスの供給装置を別々に設けるもので、ターゲットに
複数の小孔を設けるとともに放電ガスをターゲットの有
する複数の小孔を通じてターゲットのエロージョン領域
から供給するよう構成したものである。
【００１２】
【作用】この構成により、放電ガスをターゲットのエロ
ージョン領域より供給し、反応性ガスをそれ以外のチャ
ンバーの一部より供給するため、ターゲット表面近傍で
形成されるマグネトロン放電によるプラズマに寄与する
ガスの大部分が放電ガスで占められることになり、ター
ゲット表面にターゲット材と反応性ガスとの反応による
化合物が形成されにくくなる。従って薄膜形成速度の低
下を抑えることができる。
【００１３】
【実施例】以下本発明の一実施例の反応性スパッタリン
グ装置を図面を参照しながら説明する。
【００１４】図１は本実施例の反応性スパッタリング装
置の構成断面図である。ここで図４の従来例と同一機能
を有する部分には同一符号を付して説明を省略する。従
来例と異なるのは、ターゲット７に複数の小孔２０を設
けるとともに、放電ガス５をチャンバー１内に供給する
べきガス導入管１４をターゲット７の小孔に接続して配
した点である。
【００１５】図２は同装置のカソード部分の断面図で、
図３（ａ）〜（ｃ）は図２のカソード部分をａ−ａ′，
ｂ−ｂ′，ｃ−ｃ′線を鉛直上向きに見た平断面図であ
る。
【００１６】図２及び図３において、１５はカソード本
体でマグネトロン放電発生用の磁気回路１０が設置され
ている。１６はパッキングプレートで全周にわたり環状
のスリットすなわち環状の溝１７が形成されている。パ
ッキングプレート１６にはターゲット７が固定される面
と反対の面の一部にガス導入用の小孔１８が設けられ、
筒状溝１７まで貫通され、ガス導入管１４が接続されて
いる。
【００１７】ターゲット７のエロージョン領域１３には
ガス吹き出し用の多数の小孔１９が形成され、インジウ
ムハンダ等でパッキングプレート１６に固定されてい
る。
【００１８】以上のように構成された本発明の反応性ス
パッタリング装置の動作を説明する。
【００１９】チャンバー１内を真空排気口２から真空ポ
ンプ（図示せず）により高真空（１０-7〔Torr〕程度）
になるまで排気する。
【００２０】つぎに、ガス導入管１４からチャンバー１
内に放電ガス５を供給する。放電ガス５はガス導入管１
４からガス導入用の小孔１８，パッキングプレート１６
に形成された環状の溝１７、さらにターゲット７の複数
の小孔１９を通り、ターゲット７のエロージョン領域１
３からチャンバー１内に供給される。
【００２１】一方、反応性ガス用導入管３により反応性
ガス６をチャンバー１内に供給する。
【００２２】この時のチャンバー１内の圧力は１０-3〜
１０-2〔Torr〕程度に保ち、それぞれのガス流量はガス
流量制御器４により制御されている。
【００２３】そして、電源９によりターゲット７を取り
付けたマグネトロンカソード８に負の電圧を印加し、マ
グネトロンカソード８内に設置された磁気回路１０によ
る磁場と、電源９による電場との作用によって、ターゲ
ット７表面近傍にマグネトロン放電によるプラズマが発
生する。本実施例では、放電ガス５をターゲット７のエ
ロージョン領域１３からチャンバー１内に供給している
ため、ターゲット７近傍には主に放電ガス５が分布して
おり、ターゲット７の表面近傍で形成される、マグネト
ロン放電によるプラズマの発生に寄与するガスの大部分
が放電ガス５となる。
【００２４】一方、反応性ガス６はターゲット７近傍以
外に分布しているため、ターゲット材と反応してターゲ
ット７表面に化合物を形成しにくく、ターゲット７から
放出されるスパッタ粒子を妨げるものはない。
【００２５】したがって、このスパッタ粒子は基板１２
上で反応性ガス６と反応する際、基板１２に形成される
化合物薄膜の形成速度が低下することなくスパッタリン
グを行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明の反応性スパッタリ
ング装置は、反応性ガスと放電ガスの供給位置を別々に
設け、特にターゲットに複数の小孔を設けるとともに、
放電ガスをターゲットの有する複数の小孔を通じてター
ゲットのエロージョン領域からチャンバー内に供給する
ように構成されていることにより、ターゲット表面近傍
で形成されるマグネトロン放電によるプラズマに寄与す
るガスの大部分が放電ガスで占められるため、ターゲッ
トからのスパッタ粒子の放出を妨げる、ターゲット材と
反応性ガスとの化合物が形成されにくくなる。
【００２７】その結果、反応性スパッタリングにより形
成される化合物薄膜の形成速度の低下を抑制した優れた
反応性スパッタリング装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における反応性スパッタリン
グ装置の構成図
【図２】同実施例における反応性スパッタリング装置の
カソードの断面図
【図３】（ａ）は図２のカソードをａ−ａ′線に沿った
鉛直上向きに見た平断面図 （ｂ）は図２のカソードをｂ−ｂ′線に沿った鉛直上向
きに見た平断面図 （ｃ）は図２のカソードをｃ−ｃ′線に沿った鉛直上向
きに見た平断面図
【図４】従来の反応性スパッタリング装置の構成図
【符号の説明】
１ チャンバー ２ 真空排気口 ３ ガス導入管（反応性ガス用） ４ ガス流量制御器 ５ 放電ガス ６ 反応性ガス ７ ターゲット ８ カソード ９ 電源 １０ 磁気回路 １１ 基板ホルダー １２ 基板 １３ エロージョン領域 １４ ガス導入管（放電ガス用）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】チャンバーと、 前記チャンバーの内面に固定されたカソードと、 前記カソードに取り付けられ複数の小孔を有するターゲ
    ットと、 前記チャンバー内の空気を真空排気する真空排気手段
    と、 前記チャンバーの一部に配され、反応性ガスをチャンバ
    ー内に供給する第１のガス導入手段と、 前記ターゲットの小孔を通じて放電ガスを前記ターゲッ
    トのエロージョン領域から前記チャンバー内に供給する
    ように配された第２のガス導入手段と、 前記反応性ガスの供給流量を制御する第１のガス流量制
    御手段と、 前記放電ガスの供給流量を制御する第２のガス流量制御
    手段と、 前記カソードに電圧を印加する電源と、 磁場を形成する磁気回路と、 前記チャンバー内で、かつ前記ターゲットに対向するよ
    うに配され、基板を設置固定する基板ホルダーとから構
    成される反応性スパッタリング装置。
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