JPH06220632A - 陰極スパッタリングとマイクロ波照射によるプラズマ発生装置 - Google Patents

陰極スパッタリングとマイクロ波照射によるプラズマ発生装置

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JPH06220632A
JPH06220632A JP5237344A JP23734493A JPH06220632A JP H06220632 A JPH06220632 A JP H06220632A JP 5237344 A JP5237344 A JP 5237344A JP 23734493 A JP23734493 A JP 23734493A JP H06220632 A JPH06220632 A JP H06220632A
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ゲシェ ローランド
Rudolf Dr Latz
ラッツ ルドルフ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 陰極スパッタリングとマイクロ波照射によっ
てプラズマを発生させるための装置を提供することであ
る。 【構成】 本装置は、マグネトロン陰極を具備し、その
大気圧側には空洞共振器が配置されている。装置の真空
側には横方向の境界を画している1対の遮蔽用シートが
配置され、これらの遮蔽用シートの内側にはマグネトロ
ン陰極のターゲットの表面に直角な磁界を発生させる磁
石が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は陰極スパッタリングとび
マイクロ波照射とによってプラズマを発生させる装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】多くの技術分野においては薄い層を下地
(もしくはサブストレート)に付着させることが要求さ
れる。例えば特別な特性を与えるためにガラス板を被膜
したり、それ程貴ではない材料製の時計のケースを貴材
料の層で被膜したりする。
【0003】薄い層を下地に付着させるための種々のプ
ロセスは既に示唆されているが、これらのプロセスの中
のプラズマによる電気めっき及び被膜だけを説明するこ
とにする。プラズマによる被膜は、様々な材料が被膜材
料として使用できるために近年益々重要になってきてい
る。
【0004】被膜に適するプラズマを発生させるための
種々のプロセスも示唆されている。これらのプロセスの
中で陰極スパッタリングプロセスは、その高い被膜速度
の故に極めて興味深いものである。もしスパッタされる
陰極の前の領域にマイクロ波を放射すれば、被膜速度を
更に増加させることができる。
【0005】マイクロ波強化スパッタリングのための幾
つかの装置が公知である(例えば、US-A-4,610,770、US
-A-4,721,553、DE-A-3,920,834)。これらの装置では、
マイクロ波は下地表面に平行に、または直角か任意の角
度でプラズマ領域に導かれる。マグネトロンの磁界とマ
イクロ波との協働によって電子サイクロトロン共振(E
CR)が確立され、これがプラズマ粒子の電離を増倍さ
せる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら公知の殆
どの装置の欠点は、下地の領域程には粒子の励振を必要
としないスパッタ陰極の付近にECR状態が発生するこ
とである。この欠点を解消するために、DE-A-3,920,834
による装置ではマイクロ波を下地上に放射し、下地自体
を永久磁石の磁力線が通過するようにしてある。このよ
うにすると下地の直上にECR状態が実現される。しか
しながらこの公知の装置では、所与の最低電圧以上で且
つ所与最低の圧力以上でなければプラズマ放電は発生し
得ない。ターゲット表面に極めて強い磁界を印加したと
しても、プラズマ点弧電圧をそれ以上低下させることは
できない。しかしながらこのような高い放電電圧は、例
えば不活性ガスを下地構造内に含浸させるような望まし
くない効果、または放射破壊をもたらす。
【0007】
【課題を解決するための手段】プラズマ点弧電圧をさら
に低下させるために、ターゲット表面にマイクロ波エネ
ルギを案内する導波管が真空室内のターゲットの横縁に
担持されている。これによりプラズマの電離は大幅に増
加し、低い放電と大電流とでスパッタさせることができ
るようになる。100 V以下の放電電圧を実現することが
できる。
【0008】本発明は、スパッタ陰極の周囲のプラズマ
の電離をより一層増加させようとするものである。
【0009】上記課題を解決する陰極スパッタリング及
びマイクロ波照射によるプラズマ発生装置は、a)プラ
ズマ領域と、b)このプラズマ領域内にあって、電源に
接続されている電極に接続されているターゲットと、
c)磁界がターゲットから出て再びその中へ入るように
するマグネトロンと、d)平行な遮蔽用シートをターゲ
ットの表面に対して直角に設け、導波管を介してターゲ
ットの前面のこれらの遮蔽用シート間の領域内にマイク
ロ波を送信するマイクロ波送信機とを具備し、遮蔽用シ
ートに実質的に平行に伸びる磁界を発生する磁石を遮蔽
用シート上に設けたことを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明がもたらす利点は、特に、スパッタ装置
に極めて低い放電電圧を使用できることである。さら
に、スパッタ陰極の前面の付加的な磁界を選択すること
によって、広い範囲でプラズマの分布に影響を与えるこ
とができる。例えば異なる強度の通常のマグネトロン磁
界と協働させ、電子ガス相互作用に関してECR状態を
発生させることが可能であり、またはECR状態が存在
しない場合には弱い磁界と共に働かせることが可能であ
る。
【0011】
【実施例】以下に添付図面を参照して本発明の実施例を
詳細に説明する。
【0012】図1は、プラズマ室1を示し、そのハウジ
ング2は真空ポンプ(図示してない)に接続されている
ガス出口3を備えている。特殊鋼性のハウジング2内に
被膜またはエッチングされる下地5が配置される。下地
5は、ハウジング2の底7上に配置されている回転卓6
上に載っている。スパッタ電極8は下地5に対向し、且
つハウジング2の上壁4に一体化されており、このスパ
ッタ電極8は陰極タブ9に接続されている。陰極タブ9
は、好ましくは直流電源である電源10に接続されてい
る。陰極タブ9は電気絶縁体11、12上に座してお
り、絶縁体11、12はハウジング2の上壁4の凹みの
中に埋込まれている。各絶縁体11、12はそれぞれ封
止用リング35、36を有している。
【0013】陰極タブ9内には、1つのN極と1つのS
極とを各々が有する3つの永久磁石15、16、17が
配置されている。これらの永久磁石15、16、17は
1つのヨーク14によって互いに結合されている。永久
磁石15〜17の磁力線18、19は陰極タブ9及びタ
ーゲット(スパッタ電極)8を貫通し、プラズマ領域2
0内に2つの弧を形成している。
【0014】このプラズマ領域20の横方向は2つのア
ングル即ち遮蔽用シート21、22によって境界が定め
られている。遮蔽用シート21、22は銅製であり、上
壁4の内側に支えられている。プラズマ領域20内の上
壁4と遮蔽用シート21、22との間に、ターゲット8
に直角な磁界を発生するコイルが配置されている。この
コイルは2つの半分のコイル24、25に示されている
が、図示してない手法で互いに接続されているのであ
る。コイル24、25の十分に均一な磁界によって実質
的に3つの効果が達成される。第1は、電子とマイクロ
波との効果的な相互作用によって付加的なプラズマ付勢
が達成されることである。第2は、ターゲット即ちスパ
ッタ陰極8の前面のプラズマを磁界によって均一にする
ことができるので、ターゲットの利用率が向上すること
である。最後に、磁界によって下地に向かう方向にプラ
ズマがより強く拡張され、層の成長に好ましい影響を与
えることである。
【0015】ハウジング2の外側には導波管26が設け
られている。導波管26は、磁石15〜17、ヨーク1
4、及び陰極タブ9からなるマグネトロンを取囲んでい
る。この導波管26は矩形管の形状であり、共振するよ
うに同調されている。この導波管26内に、紙面に直角
にマイクロ波が導入される。マイクロ波の導入の詳細に
関しては図2を参照すると理解し易い。
【0016】マイクロ波は、例えばテフロン製の絶縁体
11、12、及び間隙27、28を通してプラズマ領域
20内へ導かれる。プラズマ領域20内において、マイ
クロ波は永久磁石15〜17の磁界及び付加的な磁石2
4、25の磁界と共に、ガス供給管29、30からのガ
スの流れに電子サイクロトロン共振を発生させる。プラ
ズマ領域20内の正に帯電した粒子は高速でターゲット
8に衝突してターゲット8から粒子を放出させ、これら
の粒子を下地5上に沈積させる。時間の経過と共にガス
供給管29、30がスパッタによって詰まることがない
ように、保護アングル31、32が設けられている。
【0017】プラズマ領域20内に入るマイクロ波は波
形矢印33、34で記号的に示されている。間隙または
スリット、またはダークスペース27、28を通してマ
イクロ波をプラズマ領域20へ結合するためには複雑な
装置は必要としない。標準スパッタリング電極構造で全
く十分である。陰極タブ9の大気側上にマイクロ波共振
器箱が配置され、そこからマイクロ波はダークスペース
27、28を通してプラズマ領域20内へ案内される。
テフロン製の絶縁体11、12は真空密封機能をも有し
ており、この理由から絶縁体11、12の両側にはOリ
ング35、36が封止用リングとして設けられている。
【0018】図2は、図1の装置の部分斜視図である。
図2から、マイクロ波が延長部40を通して空洞共振器
26(マグネトロン内を詳細に図示するために分解して
示してある)内に導入されることが理解されよう。ガス
供給管29、30はプラズマ領域20に向けられた多く
の孔を有しているが、図2にはそれらの中の3つに番号
41、42、43を付してあるに過ぎない。これらの孔
41〜43の前には保護アングル31、32が設けられ
ている。これらの保護アングル31、32は孔がスパッ
タリングによって閉じてしまうのを防いでいる。もしコ
イル24、25を通して交流電流を流せば、陰極タブ9
の前面のプラズマを脈動させることができる。さらに、
ターゲット8の前面のプラズマが前後にわずかに振動す
るのでターゲットの利用率がより高められる。
【0019】遮蔽用シート21、22によって空洞共振
器は上側空洞共振器と下側空洞共振器とに分割される。
下側共振器はテフロン絶縁体11、12に沿う環状共振
器であり、マイクロ波入口とは反対の側で上側共振器に
接続されている。下側共振器から、マイクロ波はダーク
スペース27、28を通してプラズマ領域20内へ入
る。上側共振器はバッファ共振器として機能する。この
ような共振器の構造のために、陰極側に沿うダークスペ
ース内の磁界は顕著に均一になる。
【0020】図1及び2は、幾つかの考え得る実施例の
1つを示したに過ぎないことを理解されたい。例えば回
転卓6は、普通のインライン装置において好ましく使用
されているような線形可動下地保持具としても差し支え
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】プラズマ室、マグネトロン陰極及びマイクロ波
照射の概要断面図である。
【図2】マグネトロン陰極直前のマイクロ波照射とプラ
ズマ領域の部分斜視図である。
【符号の説明】
1 プラズマ室 2 ハウジング 3 ガス出口 4 ハウジング上壁 5 下地 6 回転卓 7 ハウジングの底 8 スパッタ陰極(ターゲット) 9 陰極タブ 10 電源 11、12 電気絶縁体 14 ヨーク 15、16、17 永久磁石 18、19 磁力線 20 プラズマ領域 21、22 遮蔽用シート 24、25 コイル 26 導波管(空洞共振器) 27、28 間隙(スリットまたはダークスペース) 29、30 ガス供給管 31、32 保護アングル 35、36 封止用(O)リング 40 延長部 41、42、43 孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルドルフ ラッツ ドイツ連邦共和国 D−63110 ロドガウ シュペスサルトリング 15

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマ領域と、このプラズマ領域内に
    あって、電源に接続されている電極に接続されているタ
    ーゲットと、磁界が前記ターゲットから出て再びその中
    へ入るようにするマグネトロンと、平行な遮蔽用シート
    を前記ターゲットの表面に対して直角に設け、導波管を
    介して前記ターゲットの前面のこれらの遮蔽用シートの
    間の領域内にマイクロ波を送信するマイクロ波送信機と
    を具備し、前記遮蔽用シートに実質的に平行に伸びる磁
    界を発生する磁石を前記遮蔽用シート上に設けたことを
    特徴とする陰極スパッタリング及びマイクロ波照射によ
    るプラズマ発生装置。
  2. 【請求項2】 前記磁石が、前記遮蔽用シート上に巻か
    れた電磁石であることを特徴とする請求項1に記載の装
    置。
  3. 【請求項3】 磁界が直流磁界であることを特徴とする
    請求項1に記載の装置。
  4. 【請求項4】 磁界が交流磁界であることを特徴とする
    請求項1に記載の装置。
  5. 【請求項5】 前記プラズマ領域がハウジング内に配置
    され、マイクロ波を透過させる封止及び間隙を通して前
    記プラズマ領域に結合されている導波管がハウジングの
    外側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載
    の装置。
  6. 【請求項6】 前記遮蔽用シートにはガス供給管が一体
    的に取付けられ、これらのガス供給管にはプラズマ領域
    に向けられた複数の孔が設けられていることを特徴とす
    る請求項1に記載の装置。
  7. 【請求項7】 前記遮蔽用シートには保護アングルによ
    って取囲まれている前記ガス供給管が取付けられている
    ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
  8. 【請求項8】 前記封止が、封止用リングを有するテフ
    ロン要素からなることを特徴とする請求項5に記載の装
    置。
  9. 【請求項9】 テフロン要素が下側共振器として機能す
    ることを特徴とする請求項8に記載の装置。
JP5237344A 1992-09-10 1993-08-30 陰極スパッタリングとマイクロ波照射によるプラズマ発生装置 Pending JPH06220632A (ja)

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DE4230290.0 1992-09-10
DE4230290A DE4230290A1 (de) 1992-09-10 1992-09-10 Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas mittels Kathodenzerstäubung und Mikrowelleneinstrahlung

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DE (1) DE4230290A1 (ja)
NL (1) NL9301480A (ja)

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