JPH0583633B2 - - Google Patents

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JPH0583633B2
JPH0583633B2 JP62268893A JP26889387A JPH0583633B2 JP H0583633 B2 JPH0583633 B2 JP H0583633B2 JP 62268893 A JP62268893 A JP 62268893A JP 26889387 A JP26889387 A JP 26889387A JP H0583633 B2 JPH0583633 B2 JP H0583633B2
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JP
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target
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semiconductor substrate
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thin film
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Shigeru Nakajima
Hiroshi Yano
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体基板上に良質な薄膜を形成す
るスパツタリング装置の改良に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
従来におおけるスパツタリング装置は第3図に
示す如く、真空チヤンバ1と、ターゲツト2と、
そして半導体基板3とを備えている。
上記真空チヤンバ1は略円筒形に構成され、そ
の下部には、ガス導入管1aが接続されており、
このガス導入管1aに導送されてArガス(第3
図矢印参照)が真空チヤンバ1の内部に充満する
ようになつている。
また、上記ターゲツト2は電圧源5のマイナス
側に接続されている。そして、上記半導体基板3
は略T字形の基板支持体4上に載置され、この基
板支持体4には、電圧源5のプラス側が接続され
ている。そしてまた、基板支持体4は感電防止等
のため接地されている。
従つて、半導体基板3上に良質な薄膜を形成す
るには、真空チヤンバ1の内部にArガスをガス
導入管1aで導入後、電圧源5でターゲツト2と
半導体基板3との間に電圧を印加してグロー放電
を発生させれば良い。
すると、Arガスがイオン化してターゲツト2
の表面に衝突し、このターゲツト2から全方向に
飛散したスパツタ材粒子(例えばW等の金属や
SiO2等の酸化物)6が半導体基板3上に堆積し
て薄膜(図示せず)を形成する。
ところで、この薄膜形成の際、スパツタ材粒子
6はターゲツト2から全方向に飛散するので、半
導体基板3上だけでなく、真空チヤンバ1の内周
壁にも付着して薄膜(フレーク)7を形成するこ
とがあつた。
この薄膜7はある程度の大きさになると、膜自
身の応力で剥離して落下するが、この落下した薄
膜7が半導体基板3上に落下して再付着すること
があつた。
然して、この薄膜7の半導体基板3への再付着
により、半導体基板3上に良質な薄膜を形成する
ことができない場合が少なくなかつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来におけるスパツタリング装置は以上のよう
に構成され、スパツタ材粒子6がターゲツト2か
ら全方向に飛散するので、真空チヤンバ1の内周
壁に付着した薄膜7が半導体基板3上に落下して
再付着し、良質な薄膜の半導体基板3上への形成
を妨げるという大きな問題点があつた。
この問題点を解消するには、スパツタ材粒子6
の飛散方向を制限すれば良いのであるが、そうす
ると、スパツター特有のつきまわりの良さを喪失
してしまうという重大な問題があつた。
また、ターゲツト2と半導体基板3とを上下逆
にした従来のスパツタリング装置では、剥離した
薄膜7がターゲツト2上に落下し、この落下した
膜7がArイオンのターゲツト2への衝突に伴い
半導体基板3に飛び出して付着し、良質な薄膜の
半導体基板3上への形成を同様に妨げるという大
きな問題点があつた。
本発明は上記に鑑みなされたもので、半導体基
板上に良質な薄膜を形成することのできるスパツ
タリング装置を提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては上述の目的を達成するため、
放電ガスが充満する真空容器の内部上方に設けら
れスパツタリングされるターゲツトと、このター
ゲツトの下方に位置する状態で該真空容器の内部
に配置されスパツタ材に付着される物体と、該タ
ーゲツトと物体との間に電圧を印加して放電を発
生させる電圧源と、該ターゲツトと物体とを囲む
状態で真空容器の非中心部に設けられターゲツト
から飛散したスパツタ材粒子のうち物体に付着し
ないスパツタ材粒子を捕獲して当該スパツタ材粒
子の物体への付着を防止する帯電可能な捕獲電極
と、該ターゲツト及び物体と捕獲電極との間に介
在され捕獲電極の電界をシールドするほぼメツシ
ユ構造の電界シールドとを備え、しかも該ターゲ
ツトから飛散したスパツタ材粒子を物体に付着さ
せるとともに、このスパツタ材粒子を物体上に堆
積させて薄膜を形成するようにしている。
〔作用〕
本発明によれば、真空容器の内壁とターゲツト
及び物体との間に介在して配設された捕獲電極
が、ターゲツトから全方向に飛散したスパツタ材
粒子のうち物体に飛散しないスパツタ材粒子をプ
ラスに帯電された表面に吸着捕獲して、薄膜の物
体への付着を確実に防止するので、物体上に良質
な薄膜を極めて容易に形成することが可能とな
る。
また、捕獲電極と電界シールドとが真空容器の
非中心部に配設され、しかも、電界シールドがメ
ツシユ構造に構成されているので、スパツタ材粒
子の飛散方向を制限することがなく、スパツター
特有のつきまわりの良さを維持することができ
る。
〔実施例〕
以下、図1に示す一実施例に基づき本発明を詳
述すると、本発明に係るスパツタリング装置は同
図に示す如く、Arガス(放電ガス)が充満する
真空チヤンバ1(真空容器)と、ターゲツト2
と、半導体基板3(物体)と、捕獲電極8と、そ
してメツシユ構造体(電界シールド)9とを備え
ている。
上記真空チヤンバ1は、上部が閉塞した略円筒
形に構成され、その下部には、ガス導入管1aが
接続されており、このガス導入管1aに導送され
てArガス(第1図の矢印参照)が真空チヤンバ
1の内部に充満するようになつている。
また、上記ターゲツト2は、WやSiO2等から
構成され、真空チヤンバ1の内部上方に配設され
ており、電圧源5のマイナス側に接続されて対向
する半導体基板3との間に、当該半導体基板3か
ら向かつてくるスパツタリング用の電界が発生す
るようになつている。
そして、上記半導体基板3は、真空チヤンバ1
の内部下方の略T字形を露呈した基板支持体4上
に載置され、ターゲツト2の直下に空間をおいて
対向配置されており、基板支持体4には、電圧源
5のプラス側が接続されている。そしてまた、基
板支持体4は感電防止等のため接地されている。
一方、上記捕獲電極8は、略円筒形に構成さ
れ、真空チヤンバ1の内周壁とターゲツト2及び
半導体基板3との間に介在して配設されており、
複数の捕獲電極用電圧源5Aのプラス側に接続さ
れてその表面がプラスに帯電するようになつてい
る。
然して、捕獲電極8は、ターゲツト2から全方
向に飛散したスパツタ材粒子6のうち半導体基板
3に飛散しないスパツタ材粒子6を吸着捕獲し
て、真空チヤンバ1の内周壁から剥離した薄膜7
の半導体基板3への付着を防止する機能を有して
いる。
他方、上記メツシユ構造体9は、導電性を有す
るスパツタ材等からスパツタ材粒子6が通過可能
な網目状のメツシユ構造の略円筒形に構成され、
ターゲツト2及び半導体基板3と捕獲電極8との
間に介在して配設されており、感電防止等のため
接地されている。
然して、メツシユ構造体9は、捕獲電極8から
生じる電界がターゲツト2と半導体基板3との間
に発生するスパツタリング用の電界に悪影響を及
ぼすのをシールドして防止する機能を有してい
る。
従つて、半導体基板3上に良質な薄膜を形成す
るには、真空チヤンバ1の内部にArガスをガス
導入管1aで導入後、電圧源5でターゲツト2と
半導体基板3との間に電圧を印加してグロー放電
を発生させれば良い。
すると、Arガスがイオン化してターゲツト2
の表面に衝突し、このターゲツト2から全方向に
飛散したスパツタ材粒子(例えばW等の金属や
SiO2等の酸化物)6が半導体基板3上に堆積し
て薄膜(図示せず)を形成する。
この薄膜形成の際、スパツタ材粒子6はターゲ
ツト2から全方向に散乱飛散するので、半導体基
板3上だけでなく、半導体基板3以外の方向にも
飛散して薄膜(フレーク)7を形成しようとす
る。
しかしながら、このスパツタ材粒子6はメツシ
ユ構造体9を通過してプラスに帯電された捕獲電
極8の表面に確実に吸着捕獲され、この吸着捕獲
に基づき、真空チヤンバ1の内周壁から剥離した
薄膜7の半導体基板3への付着が確実に防止され
る。
スパツタ材粒子6(中性粒子)は、帯電された
捕獲電極8の表面に接近すると、静電誘導により
逆の電荷に帯電されるので、金属の磁石への吸着
と同様の理論により、捕獲電極8の表面に確実に
吸着して捕獲される。
また、捕獲電極8に捕獲されずに真空チヤンバ
1の内周壁に付着した薄膜7がスパツタリング中
に内周壁から剥離しても、プラスに帯電された捕
獲電極8の表面に確実に吸着して再度捕獲される
ので、真空チヤンバ1の内周壁から剥離した薄膜
7の半導体基板3への付着が確実に防止されるこ
ととなる。
さらに、メツシユ構造体9を通過せずに、メツ
シユ構造体9のメツシユ面に付着したスパツタ材
粒子6も、捕獲電極8の吸引力により捕獲電極8
の側に吸引して引つ張られるので、真空チヤンバ
1の内周壁から剥離した薄膜7の半導体基板3へ
の付着が確実に防止されることとなる。
尚、捕獲電極8をスパツタリング中だけでな
く、真空チヤンバ1の真空を破る際にも帯電させ
ておき、真空を破る際に生じる気流の乱れに伴う
薄膜7の半導体基板3への再付着を防止するよう
にしても良い。
上記構成によれば、真空チヤンバ1の内周壁と
ターゲツト2及び半導体基板3との間に介在して
配設された捕獲電極8が、ターゲツト2から全方
向に飛散したスパツタ材粒子6のうち半導体基板
3に飛散しないスパツタ材粒子6をプラスに帯電
された表面に吸着捕獲して、薄膜7の半導体基板
3への付着を確実に防止するので、半導体基板3
上に良質な薄膜を形成することが可能となる。
また、捕獲電極8とメツシユ構造体9とが真空
チヤンバ1の内周面寄りに偏位して配設され、し
かも、メツシユ構造体9が網目状に構成されてい
るので、スパツタ材粒子の飛散方向を制限するこ
とがなく、スパツター特有のつきまわりの良さを
維持することができる。
次に、第2図a〜dは本発明の他の実施例を示
すもので、この場合には、捕獲電極8とメツシユ
構造体9の形状を変形させるようにしている。
具体的には、第2図aではターゲツト2及び半
導体基板3を囲繞するように捕獲電極8とメツシ
ユ構造体9を同心円状に配設し、第2図bではタ
ーゲツト2及び半導体基板3の周囲に円筒形の捕
獲電極8を環形に、しかも、均等に複数配列する
とともに、この複数の捕獲電極8を円筒形のメツ
シユ構造体9にそれぞれ囲繞させるようにしてい
る。
また、第2図cではターゲツト2及び半導体基
板3の周囲に角柱状の捕獲電極8を環形に、しか
も、均等に複数配列するとともに、この複数の捕
獲電極8とターゲツト2及び半導体基板3との間
に円筒形のメツシユ構造体9を介在配置し、そし
て、第2図dではターゲツト2及び半導体基板3
の周囲に矩形の捕獲電極8を配設するとともに、
この捕獲電極8とターゲツト2及び半導体基板3
との間に円筒形のメツシユ構造体9を介在配置す
るようにしている。
尚、捕獲電極8とメツシユ構造体9の形状は本
実施例に何等限定されるものではない。
本実施例においても、上記実施例と同様の作用
効果が期待し得るのは明白である。
尚、上記諸実施例ではターゲツト2の下方に半
導体基板3を配設したものを示したが、上下逆に
して半導体基板3の下方にターゲツト2を配設し
ても良い。
また、上記諸実施例ではメツシユ構造体9を使
用したものを示したが、捕獲電極8から生じる電
界がターゲツト2と半導体基板3との間に発生す
るスパツタリング用の電界に悪影響を及ぼさない
程度のものであれば、メツシユ構造体9を使用し
なくても上記諸実施例と同様の作用効果が期待で
きる。
そしてまた、上記諸実施例では捕獲電極8が真
空チヤンバ1の内周壁とターゲツト2及び半導体
基板3との間に介在して配設されたものを示した
が、真空チヤンバ1の内周壁の特定箇所に捕獲電
極8を配設し、そこに落下する薄膜7だけを捕獲
するようにしても良い。
さらに、上記諸実施例では一定の電圧を印加す
るタイプのスパツタリング装置を使用したものを
示したが、マグネトロンスパツタリング装置等に
ついても本発明を適用することができるのは言う
までもない。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、真空容器の内壁
とターゲツト及び物体との間に介在して配設され
た捕獲電極が、ターゲツトから全方向に飛散した
スパツタ材粒子のうち物体に飛散しないスパツタ
材粒子をプラスに帯電された表面に吸着捕獲し
て、薄膜の物体への付着を確実に防止するので、
物体上に良質な薄膜を極めて容易に形成すること
が可能になるという顕著な効果がある。
また、通常、側壁等から剥離して落下する薄膜
はターゲツトから飛来してくるスパツタ材粒子に
よりも形状が大きいので、それ自身が帯電してい
る電荷量は飛来してくるスパツタ材粒子よりもは
るかに大きい。このため、本発明によれば、捕獲
電極に印加する電圧を調整することで、所定の大
きさのスパツタ材粒子のみを捕獲することがで
き、物体上に良質で正常な大きさの薄膜を極めて
容易に形成することが可能になるという顕著な効
果がある。
さらに、本発明によれば、スパツタ材粒子の飛
散方向を全く制限しないので、スパツター特有の
つきまわりの良さを確実に維持することができる
という格別の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るスパツタリング装置の一
実施例を示す断面側面図、第2図a〜dは本発明
に係るスパツタリング装置の他の実施例を示す説
明図、第3図は従来のスパツタリング装置を示す
断面側面図である。 1……真空チヤンバ(真空容器)、2……ター
ゲツト、3……半導体基板(物体)、5……電圧
源、6……スパツタ材粒子、7……薄膜、8……
捕獲電極、9……メツシユ構造体(電界シール
ド)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 放電ガスが充満する真空容器の内部上方に設
    けられスパツタリングされるターゲツトと、この
    ターゲツトの下方に位置する状態で該真空容器の
    内部に配置されスパツタ材に付着される物体と、
    該ターゲツトと物体との間に電圧を印加して放電
    を発生させる電圧源と、該ターゲツトと物体とを
    囲む状態で真空容器の非中心部に設けられターゲ
    ツトから飛散したスパツタ材粒子のうち物体に付
    着しないスパツタ材粒子を捕獲して当該スパツタ
    材粒子の物体への付着を防止する帯電可能な捕獲
    電極と、該ターゲツト及び物体と捕獲電極との間
    に介在され捕獲電極の電界をシールドするほぼメ
    ツシユ構造の電界シールドとを備え、該ターゲツ
    トから飛散したスパツタ材粒子を物体に付着させ
    るとともに、このスパツタ材粒子を物体上に堆積
    させて薄膜を形成することを特徴とするスパツタ
    リング装置。
JP26889387A 1987-10-23 1987-10-23 スパッタリング装置 Granted JPH01111872A (ja)

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