JPH08218167A - スパッタリング装置 - Google Patents

スパッタリング装置

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JPH08218167A
JPH08218167A JP2028495A JP2028495A JPH08218167A JP H08218167 A JPH08218167 A JP H08218167A JP 2028495 A JP2028495 A JP 2028495A JP 2028495 A JP2028495 A JP 2028495A JP H08218167 A JPH08218167 A JP H08218167A
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JP
Japan
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electrode
coil
shield
sputtering apparatus
target
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JP2028495A
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English (en)
Inventor
Tadashi Serikawa
正 芹川
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ターゲット11を設置する第1の電極12
と、基板13を設置する第2の電極14と、それらの間
にコイル状の第3の電極15を有するスパッタリング装
置において、コイル状の第3の電極15を該電極により
発生したプラズマから遮蔽する遮蔽物18を設ける。 【効果】 コイル状電極を構成する金属原子の堆積膜内
への混入を防止し、高純度の薄膜を堆積できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子デバイスや
光学デバイスに使用される絶縁薄膜、導電薄膜や半導体
薄膜の特性を向上して形成できるスパッタリング装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】電子デバイスや光学デバイスなどのデバ
イスに使用される薄膜の形成には広くスパッタリング法
が用いられている。この理由は、基板温度が低い状態で
も、色々な種類の良質な薄膜が容易に得られるからであ
る。そのスパッタリング法の原理は、薄膜の源となるタ
ーゲットを設置する第1の電極と基板を設置する第2の
電極とを槽内に有した真空槽に、特定の圧力のArなど
の不活性ガスを含むスパッタリング用ガスを導入し、第
1の電極に負の直流電圧もしくは高周波電圧を印加し、
プラズマ状の放電を起こして生成された正イオンを第1
の電極上のターゲットに高速で衝突させると、ターゲッ
ト構成原子が叩き出され、第2の電極上の基板の表面に
ターゲット構成原子を含む薄膜が堆積する、ことに基づ
く。この薄膜が形成されている途中、高速の正イオンは
ターゲット表面だけでなく、基板上の薄膜の表面にも衝
突し、この衝突により良質の薄膜が低温で得られる。こ
のことが、高速イオンの照射を伴わない真空蒸着法と大
きく異なる。基板表面へのイオンの照射量を増やして薄
膜の特性をさらに向上する方法として、基板を設置する
第2の電極にも負の直流電圧もしくは高周波電圧を印加
するバイアススパッタリング法が試みられている。この
バイアススパッタリング法よりも多量のイオンを生成・
照射させ、薄膜の特性を飛躍的に向上せしめる方法とし
て、ターゲットと基板との間にコイル状の第3の電極を
入れたスパッタリング装置がある。そのスパッタリング
装置の特徴と問題点を図4を用いて説明する。
【0003】真空槽40に所定の圧力のAr等の不活性
ガスを導入し、ターゲット41を設置した第1の電極4
2に電源46を通じて負の直流電圧あるいは高周波電圧
を加えると、プラズマが発生し、そこで生成されたイオ
ンが加速され、高エネルギでターゲット表面に衝突し、
ターゲット構成原子が叩き出され、第2の電極44上の
基板43に薄膜が堆積する。この時、コイル状の第3の
電極45を設け、これに、高周波電源47により高周波
電圧を印加すると、高い密度のプラズマが発生し、ター
ゲット表面より叩き出されたターゲット構成原子は、こ
の高密度プラズマ中を透過する時に、効率よくイオン化
もしくは励起されて基板表面に到達する。このため、著
しく膜特性の向上が図れる。しかし、上述の方法にはい
くつかの問題点がある。
【0004】図4に示したように、従来のものでは、コ
イル状の第3の電極45により発生した高密度プラズマ
に、このコイル自身の表面が晒され、高エネルギ粒子が
頻繁にコイルの表面に衝突し、コイル構成原子(通常は
銅でできている)がスパッタ放出され、この原子が堆積
中に膜内に混入し、膜の純度を損なうという深刻な問題
を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ターゲットと基板との間にコイル状の第3の電極を入れ
たスパッタリング装置では、密度の高い薄膜の形成には
優れているが、コイル構成原子混入のため、非常に純度
の高い薄膜を得るには大きな問題を有していた。
【0006】本発明の目的は、従来技術の問題点を解決
し、高純度の薄膜を堆積でき、優れた特性の高品質な導
電膜、半導体薄膜、絶縁膜が容易に堆積できるスパッタ
リング装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、高密度プラ
ズマを発生させるためのコイル状電極をプラズマから遮
蔽する遮蔽物を設置することにより容易に解決できる。
【0008】
【作用】上記の構成により、コイル状電極をプラズマか
ら遮蔽する遮蔽物によって、コイル状電極により生成し
た高エネルギ粒子がコイル自身の表面をスパッタするこ
とが防止され、コイル構成原子が膜内に混入して膜の純
度を低下させることがなくなるので、優れた特性の高品
質な導電膜、半導体膜、絶縁膜を基板に堆積することが
できる。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例を示したもの
であり、コイル状の第3の電極の内部に筒状の遮蔽物を
設置したスパッタリング装置の例である。真空槽10に
所定の圧力のAr等の不活性ガスを導入し、ターゲット
11を設置した第1の電極12に電源16を通じて負の
直流電圧あるいは高周波電圧を加えると、プラズマが発
生し、そこで生成されたイオンが加速され、高エネルギ
でターゲット表面に衝突し、ターゲット構成原子が叩き
出され、第2の電極14に置かれた基板13に薄膜が堆
積する。コイル状の第3の電極15に高周波電源17に
より高周波電圧を印加すると、より高密度なプラズマが
発生でき、ターゲット表面から叩き出されたターゲット
構成原子は、この高密度プラズマ中を透過する時に、効
率良くイオン化もしくは励起されて基板表面に到達す
る。この時、遮蔽物18により、コイルの表面は高密度
プラズマに直接晒されることはなく、コイル構成原子の
スパッタ放出を防げ、膜内への混入もなくなる。
【0010】このように、本実施例では、高純度な薄膜
が得られる。この時、遮蔽物としては、SiO2やAl2
3を主成分とする絶縁物からなる筒状のものが最も効
果的である。この理由は、この遮蔽物が導電率の高い金
属等でできていると、コイル状の電極により発生した電
磁波が、この遮蔽物により遮蔽されてしまい、遮蔽物内
での高密度プラズマの生成が困難になるからである。
【0011】上述の本実施例の説明では、遮蔽物として
筒状の絶縁物からなるものを用いた例を説明したが、絶
縁物からなる遮蔽物はこれに限るものではなく、要はコ
イル状電極がプラズマに直接晒されなければよい。従っ
て、遮蔽物として、コイル状電極表面に形成した絶縁物
薄膜を用いてもよいし、さらに、コイル状電極を覆うチ
ューブ状の絶縁物を用いてもよい。
【0012】図2は、本発明の第2の実施例を示したも
のであり、コイル状の電極の内部に、穴をうがった遮蔽
物を設置したスパッタリング装置の例である。真空槽2
0に所定の圧力のAr等の不活性ガスを導入し、ターゲ
ット21を設置した第1の電極22に電源26を通じて
負の直流電圧あるいは高周波電圧を加えると、プラズマ
が発生し、そこで生成されたイオンが加速され、高エネ
ルギでターゲット表面に衝突し、ターゲット構成原子が
叩き出され、第2の電極24に置かれた基板23に薄膜
が堆積する。コイル状の第3の電極25に高周波電源2
7により高周波電圧を印加すると、コイル状の電極によ
る電磁波が遮蔽物28の穴29を通って遮蔽物内に入
り、そこに、より高密度なプラズマが発生できる。ター
ゲット表面から叩き出されたターゲット構成原子は、こ
の高密度ブラズマ中を透過する時に、効率良くイオン化
もしくは励起されて基板表面に到達する。この場合も、
遮蔽物によりコイルの表面は高密度プラズマに直接晒さ
れることはなく、コイル構成原子のスパッタ放出を防
げ、膜内への混入もなくなる。
【0013】このように、本実施例では、前記第1の実
施例と同じく、コイルの表面が高密度プラズマに直接晒
されないため、コイル構成原子のスパッタ放出を防げ、
膜質が高純度な薄膜が得られる。さらに、穴をうがった
遮蔽物を設置する本実施例は、この遮蔽物が絶縁物でも
導電率の高い金属等で作られていても良い利点がある。
その理由は、たとえこの遮蔽物が金属等でできていて
も、コイル状の電極により発生した電磁波が遮蔽されて
しまうことがなく、遮蔽物内に高密度プラズマを生成が
容易なためである。さらに、他の利点としては、絶縁物
等導電率の低い薄膜の形成は勿論のこと、高品質な金属
膜や半導体膜を、安定して形成できることも挙げられ
る。この理由は、金属膜を形成する場合でも、遮蔽物の
表面にも金属膜が堆積するが、コイル状の電極により発
生した電磁波が遮蔽されてしまうことがなく、遮蔽物内
に高密度プラズマを安定して生成できるためである。
【0014】図3は、本発明の第3の実施例を示したも
のであり、コイル状の電極の内部に、複数個の遮蔽物を
隙間を設けて設置したスパッタリング装置の例である。
真空槽30に所定の圧力のAr等の不活性ガスを導入
し、ターゲット31を設置した第1の電極32に電源3
6を通じて負の直流電圧あるいは高周波電圧を加える
と、プラズマが発生し、そこで生成されたイオンが加速
され、高エネルギでターゲット表面に衝突し、ターゲッ
ト構成原子が叩き出され、第2の電極34に置かれた基
板33に薄膜が堆積する。コイル状の第3の電極35に
高周波電源37により高周波電圧を印加すると、コイル
状の電極による電磁波は、遮蔽物38の間の隙間39を
通って遮蔽物内に入り、そこに、より高密度なプラズマ
が発生できる。ターゲット表面から叩き出されたターゲ
ット構成原子は、この高密度プラズマ中を透過する時
に、効率良くイオン化もしくは励起されて基板表面に到
達する。この場合も、遮蔽物により、コイルの表面は高
密度プラズマに直接晒されることはなく、コイル構成原
子のスパッタ放出を防げ、膜内への混入もなくなる。
【0015】このように、本実施例では、前記第1およ
び第2の実施例と同じく、コイルの表面が高密度プラズ
マに直接晒されないため、コイル構成原子のスパッタ放
出を防げ、膜質が高純度な薄膜が得られる。ただ、隙間
を設けた遮蔽物を設置する本実施例は、前記第2の実施
例と同じく、この遮蔽物が絶縁物でも導電率の高い金属
等で作られていても良い利点がある。その理由は、この
遮蔽物が金属等でできていても、コイル状の電極により
発生した電磁波が遮蔽されてしまうことがなく、遮蔽物
内での高密度プラズマの生成が容易なためである。さら
に、他の利点としては、前記第2の実施例の場合と同じ
理由から、絶縁物等導電率の低い薄膜の形成は勿論のこ
と、高品質な金属膜や半導体膜を、安定して形成できる
ことも挙げられる。
【0016】以上に説明したように、本発明では、コイ
ル構成原子のスパッタ放出を防げ、膜内への混入もなく
なるため、高純度で高品質な導電膜、絶縁膜や半導体膜
の形成に有効な特徴を有する。
【0017】なお、本発明で用いる遮蔽物の形状や大き
さは、スパッタリング装置の得られる薄膜の仕様に合わ
せて変更できる。また、遮蔽物にうがった穴の形状や大
きさも、さらに遮蔽物間の隙間の大きさも、同様に変更
できる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は高純度で
高品質な導電膜、絶縁膜や半導体膜を形成できる極めて
有効なスパッタリング装置を提供し、半導体デバイスや
光デバイスの製作に有効なことは勿論のこと、他のデバ
イスへの応用にも極めて重要な役割を果たす。
【0019】本発明スパッタリング装置は、高周波とし
ては現在工業用として広く使用されている周波数13.
56メガヘルツのものは勿論のこと、他の周波数も利用
できるため極めて応用が広い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す構成図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す構成図である。
【図3】本発明の第3の実施例を示す構成図である。
【図4】従来のターゲットと基板との間にコイル状の電
極を入れたスパッタリング装置を示す構成図である。
【符号の説明】
10、20、30、40…真空槽 11、21、31、41…ターゲット 12、22、32、42…第1の電極 13、23、33、43…基板 14、24、34、44…第2の電極 15、25、35、45…コイル状の第3の電極 16、26、36…電源 17、27、37、47…高周波電源 18、28、38…遮蔽物 29…穴 39…隙間 46…直流電源

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ターゲットを設置する第1の電極と、基板
    を設置する第2の電極と、前記第1の電極と第2の電極
    との間にコイル状の第3の電極を有するスパッタリング
    装置において、前記コイル状の第3の電極を該電極によ
    り発生したプラズマから遮蔽する遮蔽物を有することを
    特徴とするスパッタリング装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のスパッタリング装置にお
    いて、前記遮蔽物が絶縁物からなることを特徴とするス
    パッタリング装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載のスパッタリング装置にお
    いて、前記遮蔽物が筒状の形状をなし、これをコイル状
    の第3の電極の内部に配置したことを特徴とするスパッ
    タリング装置。
  4. 【請求項4】請求項2に記載のスパッタリング装置にお
    いて、前記遮蔽物が、コイル状の第3の電極の表面に形
    成した絶縁物薄膜であることを特徴とするスパッタリン
    グ装置。
  5. 【請求項5】請求項2に記載のスパッタリング装置にお
    いて、前記遮蔽物が、コイル状の第3の電極の表面を覆
    うチューブ状の絶縁物であることを特徴とするスパッタ
    リング装置。
  6. 【請求項6】請求項1に記載のスパッタリング装置にお
    いて、前記遮蔽物が、単数あるいは複数個の穴をうがっ
    た筒状の遮蔽物であり、これをコイル状の第3の電極の
    内部に配置したことを特徴とするスパッタリング装置。
  7. 【請求項7】請求項1に記載のスパッタリング装置にお
    いて、前記遮蔽物が、複数個の遮蔽物を隙間を設けて、
    コイル状の第3の電極の内部に配置したものであること
    を特徴とするスパッタリング装置。
JP2028495A 1995-02-08 1995-02-08 スパッタリング装置 Pending JPH08218167A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11269643A (ja) * 1998-03-20 1999-10-05 Toshiba Corp 成膜装置およびそれを用いた成膜方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11269643A (ja) * 1998-03-20 1999-10-05 Toshiba Corp 成膜装置およびそれを用いた成膜方法

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