JPH073451A - イオンビームスパッタ装置 - Google Patents
イオンビームスパッタ装置Info
- Publication number
- JPH073451A JPH073451A JP14477493A JP14477493A JPH073451A JP H073451 A JPH073451 A JP H073451A JP 14477493 A JP14477493 A JP 14477493A JP 14477493 A JP14477493 A JP 14477493A JP H073451 A JPH073451 A JP H073451A
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- gas
- exhaust
- inert gas
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオン源から電離されていない不要な不活性
ガスが漏れるのを防止して、成生物質中にこれらガスの
分子、原子が混入するのを防止する。 【構成】 不活性ガスの供給口７ａを、プラズマ発生領
域１０とグリット１２ａの周りのイオン源筐体側面との
間に、そのプラズマ発生領域１０に対向して設ける。一
方、プラズマ発生領域１０でイオン化されなかった不活
性ガスの排気口２ｆを、ガス供給口７ａと対向するイオ
ン源筐体側面の近傍に設ける。排気口２ｆを成膜チャン
バ２６の外部に設けられた排気ポンプに接続する排気管
１３に、必要に応じ排気速度調整バルブ１４を取付け
る。イオン源１としては、カウフマン型、ＥＣＲ型、Ｒ
Ｆ型、その他のイオン源をベースにすることができる。
ガスが漏れるのを防止して、成生物質中にこれらガスの
分子、原子が混入するのを防止する。 【構成】 不活性ガスの供給口７ａを、プラズマ発生領
域１０とグリット１２ａの周りのイオン源筐体側面との
間に、そのプラズマ発生領域１０に対向して設ける。一
方、プラズマ発生領域１０でイオン化されなかった不活
性ガスの排気口２ｆを、ガス供給口７ａと対向するイオ
ン源筐体側面の近傍に設ける。排気口２ｆを成膜チャン
バ２６の外部に設けられた排気ポンプに接続する排気管
１３に、必要に応じ排気速度調整バルブ１４を取付け
る。イオン源１としては、カウフマン型、ＥＣＲ型、Ｒ
Ｆ型、その他のイオン源をベースにすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンビームスパッタ
装置に関し、特に放電等によりイオン化されなかった不
活性ガスが、イオン源から漏れるのを防止する技術に係
わる。
装置に関し、特に放電等によりイオン化されなかった不
活性ガスが、イオン源から漏れるのを防止する技術に係
わる。
【０００２】
【従来の技術】従来の典型的なイオンビームスパッタ装
置２１を図３に示す。通常はカウフマン型イオン源と呼
ばれる大電流が取れるスパッタ用イオン源１をターゲッ
ト２２に対向して配置し、１ＫｅＶ程度に加速した不活
性ガスイオン（通常Ａｒ+ イオン）をターゲット２２に
当て、スパッタリング効果によりターゲット２２を構成
する原子２３をたたき出し、ターゲット２２に対向して
配置した基板２４上に膜２５を堆積させる。
置２１を図３に示す。通常はカウフマン型イオン源と呼
ばれる大電流が取れるスパッタ用イオン源１をターゲッ
ト２２に対向して配置し、１ＫｅＶ程度に加速した不活
性ガスイオン（通常Ａｒ+ イオン）をターゲット２２に
当て、スパッタリング効果によりターゲット２２を構成
する原子２３をたたき出し、ターゲット２２に対向して
配置した基板２４上に膜２５を堆積させる。
【０００３】この時成膜チャンバ２６は真空ポンプによ
り排気されるが電離されなかった不活性ガスがイオン源
１のグリット等を通してチャンバ２６内にもれ出し、通
常１０-3Ｐａ（パスカル）程度より高い真空を得る事が
困難であった。なお、ターゲット２２はターゲットホル
ダ２７に、また基板２４は基板ホルダ２８にそれぞれ保
持されている。
り排気されるが電離されなかった不活性ガスがイオン源
１のグリット等を通してチャンバ２６内にもれ出し、通
常１０-3Ｐａ（パスカル）程度より高い真空を得る事が
困難であった。なお、ターゲット２２はターゲットホル
ダ２７に、また基板２４は基板ホルダ２８にそれぞれ保
持されている。
【０００４】次に従来のカウフマン型イオン源１につい
て図４を参照して説明する。円筒状筐体２内の上板２ａ
及び底板２ｂ側にそれぞれ陽極３及び熱陰極４が対向し
て配され、両者の間に放電電源５から数１０Ｖの電圧が
印加される。熱陰極４には数Ｖのヒーター電源６から電
流が供給される。上板２ａ側よりガス導入パイプ７を通
じてＡｒなどの不活性ガスが、互いに対向する陽極３と
熱陰極４との間の領域（プラズマ発生領域と言う）１０
に導入される。陽極３は１０００〜２０００Ｖの高圧電
源ＨＰにより高電位に保持される。筐体２は抵抗器Ｒを
通じて高圧電源ＨＰに接続され、動作中陽極より僅かに
低い電圧となっている。筐体２の側面の開口部２ｃに格
子状のグリット１２ａが取付けられ、筐体２とほぼ同電
位に保持される。グリット１２ａの外側の近傍に格子状
の引出しグリット１２ｂが配され加速電源１１により−
１００〜−５００Ｖに保持される。
て図４を参照して説明する。円筒状筐体２内の上板２ａ
及び底板２ｂ側にそれぞれ陽極３及び熱陰極４が対向し
て配され、両者の間に放電電源５から数１０Ｖの電圧が
印加される。熱陰極４には数Ｖのヒーター電源６から電
流が供給される。上板２ａ側よりガス導入パイプ７を通
じてＡｒなどの不活性ガスが、互いに対向する陽極３と
熱陰極４との間の領域（プラズマ発生領域と言う）１０
に導入される。陽極３は１０００〜２０００Ｖの高圧電
源ＨＰにより高電位に保持される。筐体２は抵抗器Ｒを
通じて高圧電源ＨＰに接続され、動作中陽極より僅かに
低い電圧となっている。筐体２の側面の開口部２ｃに格
子状のグリット１２ａが取付けられ、筐体２とほぼ同電
位に保持される。グリット１２ａの外側の近傍に格子状
の引出しグリット１２ｂが配され加速電源１１により−
１００〜−５００Ｖに保持される。
【０００５】熱陰極４より発生した電子ｅ- は陽極３と
の間に加えられた電界により加速され、ガス導入パイプ
７より導入された例えばＡｒガスと衝突し、ガスの一部
は電離する。この時、磁場９は電離の効率を高める。プ
ラズマ発生領域１０で発生したガスイオン（この例では
Ａｒ+ ）は格子状の引出しグリット１２ｂに吸引され加
速されてプロセス領域１３中の物質、つまりターゲット
２２に入射される。しかし、イオン源１内で電離される
ガスは供給ガスの２０数％に過ぎず、大半はガスのまま
引出しグリット１２ｂからプロセス領域１３に漏れ出
す。
の間に加えられた電界により加速され、ガス導入パイプ
７より導入された例えばＡｒガスと衝突し、ガスの一部
は電離する。この時、磁場９は電離の効率を高める。プ
ラズマ発生領域１０で発生したガスイオン（この例では
Ａｒ+ ）は格子状の引出しグリット１２ｂに吸引され加
速されてプロセス領域１３中の物質、つまりターゲット
２２に入射される。しかし、イオン源１内で電離される
ガスは供給ガスの２０数％に過ぎず、大半はガスのまま
引出しグリット１２ｂからプロセス領域１３に漏れ出
す。
【０００６】マイクロ波により励振してイオン化させる
周知のＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式や、ＲＦ波により励振してイ
オン化させる周知のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎ
ｃｙ）方式を用いたイオン源の場合も電離効率は上述の
カウフマン型イオン源と同様である。
周知のＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式や、ＲＦ波により励振してイ
オン化させる周知のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎ
ｃｙ）方式を用いたイオン源の場合も電離効率は上述の
カウフマン型イオン源と同様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来用いられている電
離効率の良いイオン源（カウフマン型イオン源，ＥＣＲ
イオン源，ＲＦイオン源等）を用いても電離効率は２０
数％程度で、大半のガスは電離されずにプロセス雰囲気
に流れ出していた。すなわち、スパッタレート（成膜レ
ート）を上げる為にイオン源１から大量のイオンを引き
出そうとすると、必然的に電離していないガスが同時に
プロセス雰囲気に流れ出す事になる。従って、これらの
ガスは成膜中に取り込まれ膜の特性を悪化させる。ある
いは反応性ガスをチャンバ内に導入しながら化合物を堆
積しようとする場合、混入した不要なガスが化学量論値
を狂わせる等の問題があった。
離効率の良いイオン源（カウフマン型イオン源，ＥＣＲ
イオン源，ＲＦイオン源等）を用いても電離効率は２０
数％程度で、大半のガスは電離されずにプロセス雰囲気
に流れ出していた。すなわち、スパッタレート（成膜レ
ート）を上げる為にイオン源１から大量のイオンを引き
出そうとすると、必然的に電離していないガスが同時に
プロセス雰囲気に流れ出す事になる。従って、これらの
ガスは成膜中に取り込まれ膜の特性を悪化させる。ある
いは反応性ガスをチャンバ内に導入しながら化合物を堆
積しようとする場合、混入した不要なガスが化学量論値
を狂わせる等の問題があった。
【０００８】この発明の目的は、イオン源から電離され
ていない不要なガスが漏れるのを防止して、イオンビー
ムのスパッタリングにより成生される物質の純度を高め
ようとするものである。
ていない不要なガスが漏れるのを防止して、イオンビー
ムのスパッタリングにより成生される物質の純度を高め
ようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では図１に示す様
にイオン源の中に存在するイオンにならないガスを排除
する機構のついたイオン源を従来のイオン源の代りに装
備する。これによりプロセス中の真空度を向上させ、成
生膜中に混入する不要なガス分子等を減少させ不純物の
少い良質な膜を形成する。
にイオン源の中に存在するイオンにならないガスを排除
する機構のついたイオン源を従来のイオン源の代りに装
備する。これによりプロセス中の真空度を向上させ、成
生膜中に混入する不要なガス分子等を減少させ不純物の
少い良質な膜を形成する。
【００１０】この発明では、成膜チャンバの外部より不
活性ガスをイオン源筐体内に導入するガス導入パイプの
ガス供給口が、イオン源筐体内のプラズマ発生領域とイ
オン源のグリットの周りの筐体側面との間に、そのプラ
ズマ発生領域に対向して設けられる。一方、イオン化さ
れなかった不活性ガスの排出口が、ガス供給口と対向す
るイオン源筐体側面の近傍に設けられる。その排気口
に、成膜チャンバの外部に設けられた排気ポンプに接続
する排気管が取付けられ、その排気管に、必要に応じ排
気速度調整バルブが設けられる。
活性ガスをイオン源筐体内に導入するガス導入パイプの
ガス供給口が、イオン源筐体内のプラズマ発生領域とイ
オン源のグリットの周りの筐体側面との間に、そのプラ
ズマ発生領域に対向して設けられる。一方、イオン化さ
れなかった不活性ガスの排出口が、ガス供給口と対向す
るイオン源筐体側面の近傍に設けられる。その排気口
に、成膜チャンバの外部に設けられた排気ポンプに接続
する排気管が取付けられ、その排気管に、必要に応じ排
気速度調整バルブが設けられる。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図１及び図２に、図３及び
図４と対応する部分に同じ符号を付して示す。７はイオ
ンを作る為にアルゴンなどの不活性ガス８を供給するパ
イプでイオン源１の中に導入されている。２４は膜を付
ける為の基板で過熱、冷去、あるいは回転させる為の機
構が通常設けられている。２５は堆積した膜、２３はタ
ーゲット２２よりスパッタアウトされた原子、２２は所
望の膜の原料となるターゲット、２６は成膜チャンバ
で、ポンプにより真空に排気される。従来はイオン源１
に導入されたＡｒガス８は１０のプラズマ中で１部が電
離されてイオンとなり、引出しグリット１２ｂにより引
き出され加速されて、ターゲット２２をスパッタし、ス
パッタ原子２３を発生させ、その一部が基板２４の上に
堆積する。
図４と対応する部分に同じ符号を付して示す。７はイオ
ンを作る為にアルゴンなどの不活性ガス８を供給するパ
イプでイオン源１の中に導入されている。２４は膜を付
ける為の基板で過熱、冷去、あるいは回転させる為の機
構が通常設けられている。２５は堆積した膜、２３はタ
ーゲット２２よりスパッタアウトされた原子、２２は所
望の膜の原料となるターゲット、２６は成膜チャンバ
で、ポンプにより真空に排気される。従来はイオン源１
に導入されたＡｒガス８は１０のプラズマ中で１部が電
離されてイオンとなり、引出しグリット１２ｂにより引
き出され加速されて、ターゲット２２をスパッタし、ス
パッタ原子２３を発生させ、その一部が基板２４の上に
堆積する。
【００１２】本発明ではカウフマン型イオン源、ＥＣＲ
型イオン源、ＲＦ型イオン源、その他のイオン源をベー
スにして、特に、ガス導入パイプ７のガス供給口７ａ
が、プラズマ発生領域１０とグリット１２ａの周りの筐
体側面との間に、そのプラズマ発生領域１０に対向して
設けられ、プラズマ発生領域１０でイオン化されなかっ
たガスの排気口２ｆが、ガス供給口７ａと対向するイオ
ン源筐体側面の近傍に設けられる。また排気口２ｆに、
成膜チャンバ２６の外部に設けられた排気ポンプに接続
するための排気管１３が取付けられ、その排気管に必要
に応じ排気速度調整バルブ１４が設けられる。
型イオン源、ＲＦ型イオン源、その他のイオン源をベー
スにして、特に、ガス導入パイプ７のガス供給口７ａ
が、プラズマ発生領域１０とグリット１２ａの周りの筐
体側面との間に、そのプラズマ発生領域１０に対向して
設けられ、プラズマ発生領域１０でイオン化されなかっ
たガスの排気口２ｆが、ガス供給口７ａと対向するイオ
ン源筐体側面の近傍に設けられる。また排気口２ｆに、
成膜チャンバ２６の外部に設けられた排気ポンプに接続
するための排気管１３が取付けられ、その排気管に必要
に応じ排気速度調整バルブ１４が設けられる。
【００１３】従って、ガス供給口７ａと排気口２ｆとの
間にガス圧力の勾配が出来、イオン化されないガスはこ
の勾配に沿って排気管１３に流れ込む。イオン化された
ガスは引出しグリット１２ｂの電界に引かれて加速さ
れ、ターゲット２２に当たり、従来と同様にターゲット
物質をスパッタする。従って、不要のガスがグリット１
２ｂを通し成膜チャンバ２６内に流入する量が大幅に減
少し、成膜中の真空度が向上し、膜２５中に混入する不
要なガス分子の量を減少させる事が出来る。
間にガス圧力の勾配が出来、イオン化されないガスはこ
の勾配に沿って排気管１３に流れ込む。イオン化された
ガスは引出しグリット１２ｂの電界に引かれて加速さ
れ、ターゲット２２に当たり、従来と同様にターゲット
物質をスパッタする。従って、不要のガスがグリット１
２ｂを通し成膜チャンバ２６内に流入する量が大幅に減
少し、成膜中の真空度が向上し、膜２５中に混入する不
要なガス分子の量を減少させる事が出来る。
【００１４】
【発明の効果】本発明はイオン化されなかった不要なガ
スを排気する機構を持ったイオン源を装備する事によ
り、イオンビームスパッタリング中の不要なガス分圧を
減少させる事が出来る。その結果膜中に混入する不純物
を減少させる事ができ、良質な膜を形成する事が出来
る。
スを排気する機構を持ったイオン源を装備する事によ
り、イオンビームスパッタリング中の不要なガス分圧を
減少させる事が出来る。その結果膜中に混入する不純物
を減少させる事ができ、良質な膜を形成する事が出来
る。
【００１５】また反応性ガスを成膜中に導入し化合物を
堆積しようとする場合、同様に堆積物に混入する不要な
ガス原子等を減少させる事が出来、正しい化学量論値を
持つ堆積物を形成する事が出来る。
堆積しようとする場合、同様に堆積物に混入する不要な
ガス原子等を減少させる事が出来、正しい化学量論値を
持つ堆積物を形成する事が出来る。
【図１】この発明の実施例を示す原理的な構成図。
【図２】図１のイオン源１の実施例を示す原理的な構成
図。
図。
【図３】従来のイオンビームスパッタ装置の原理的な構
成図。
成図。
【図４】図３のイオン源１の原理的な構成図。
Claims (2)
- 【請求項１】 排気された成膜チャンバ内にイオン源と
ターゲットと基板とを配置し、前記イオン源からの不活
性ガスイオンを前記ターゲットに入射させて、前記ター
ゲットを構成する原子をたたき出し、前記基板上に膜を
堆積させるイオンビームスパッタ装置において、 前記成膜チャンバの外部より不活性ガスを前記イオン源
筐体内に導入するガス導入パイプのガス供給口が、前記
イオン源筐体内のプラズマ発生領域と前記イオン源のグ
リッドの周りの筐体側面との間に、そのプラズマ発生領
域に対向して設けられ、 前記プラズマ発生領域でイオン化されなかった不活性ガ
スの排気口が、前記ガス供給口と対向する前記イオン源
筐体側面の近傍に設けられ、 その排気口に、前記成膜チャンバの外部に設けられた排
気ポンプに接続するための排気管が取付けられているこ
とを特徴とする、 イオンビームスパッタ装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のイオンビームスパッタ装
置において、前記排気管に排気速度調整バルブが設けら
れることを特徴とする。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5144774A JP2984746B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | イオンビームスパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5144774A JP2984746B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | イオンビームスパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH073451A true JPH073451A (ja) | 1995-01-06 |
| JP2984746B2 JP2984746B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=15370121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5144774A Expired - Fee Related JP2984746B2 (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | イオンビームスパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2984746B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4958130A (en) * | 1988-04-04 | 1990-09-18 | Nakagawa Corrosion Protecting Co., Ltd. | Evaluation method of corrosion of steel material embedded in concrete |
-
1993
- 1993-06-16 JP JP5144774A patent/JP2984746B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4958130A (en) * | 1988-04-04 | 1990-09-18 | Nakagawa Corrosion Protecting Co., Ltd. | Evaluation method of corrosion of steel material embedded in concrete |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2984746B2 (ja) | 1999-11-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990810 |
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