JPH08236448A - スパッタリング装置及びスパッタリング方法 - Google Patents
スパッタリング装置及びスパッタリング方法Info
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- JPH08236448A JPH08236448A JP7033771A JP3377195A JPH08236448A JP H08236448 A JPH08236448 A JP H08236448A JP 7033771 A JP7033771 A JP 7033771A JP 3377195 A JP3377195 A JP 3377195A JP H08236448 A JPH08236448 A JP H08236448A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高真空度、高密度のプラズマで大面積の基板
でも均一に処理することのできる小型のスパッタリング
装置およびスパッタリング方法を提供する。 【構成】 真空排気手段と反応ガス導入口１５を有する
真空容器１１と、真空容器の一部として設置されたター
ゲットの誘電体板１８の側面外周に、マイクロ波供給口
をリング状に連通するように設置して、かつ、誘電体板
１８の背面に設置した金属電極２０を設置することによ
り、真空容器内にマイクロ波電力が均一に放射され、磁
界と相互作用して反応ガスを均一に高密度にプラズマ化
し、その均一なプラズマ中のイオンが誘電体板裏面の電
極に印加された高周波電力によりターゲットの誘電体板
に加速入射し、スパッタリングが起こるので、ターゲッ
トは均一にスパッタリングされる。
でも均一に処理することのできる小型のスパッタリング
装置およびスパッタリング方法を提供する。 【構成】 真空排気手段と反応ガス導入口１５を有する
真空容器１１と、真空容器の一部として設置されたター
ゲットの誘電体板１８の側面外周に、マイクロ波供給口
をリング状に連通するように設置して、かつ、誘電体板
１８の背面に設置した金属電極２０を設置することによ
り、真空容器内にマイクロ波電力が均一に放射され、磁
界と相互作用して反応ガスを均一に高密度にプラズマ化
し、その均一なプラズマ中のイオンが誘電体板裏面の電
極に印加された高周波電力によりターゲットの誘電体板
に加速入射し、スパッタリングが起こるので、ターゲッ
トは均一にスパッタリングされる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ表面処理技術に
係り、半導体や液晶パネル、太陽電池等の薄膜形成工程
に用いられる誘電体膜形成用のスパッタリング装置およ
びスパッタリング方法に関する。
係り、半導体や液晶パネル、太陽電池等の薄膜形成工程
に用いられる誘電体膜形成用のスパッタリング装置およ
びスパッタリング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、スパッタリング装置は、デバイス
の高機能化とその処理コストの低減のために、高品質
化、高速化、大面積化、低ダメージ化を実現する取り組
みが盛んに行なわれている。以下に従来のマイクロ波ス
パッタリング装置について説明する。従来のマイクロ波
スパッタリング装置の例としては、スパッタ型ＥＣＲ
（Ｅlectron Ｃyclotron Ｒesonance ）マイクロ波プラ
ズマ付着装置として、「応用物理」（松岡，小野：，第
５７巻，Ｐ１３０１，１９８８）に示されているものが
ある。このマイクロ波スパッタリング装置は高真空でも
安定に放電することが特徴である。以下このマイクロ波
スパッタリング装置について説明する。
の高機能化とその処理コストの低減のために、高品質
化、高速化、大面積化、低ダメージ化を実現する取り組
みが盛んに行なわれている。以下に従来のマイクロ波ス
パッタリング装置について説明する。従来のマイクロ波
スパッタリング装置の例としては、スパッタ型ＥＣＲ
（Ｅlectron Ｃyclotron Ｒesonance ）マイクロ波プラ
ズマ付着装置として、「応用物理」（松岡，小野：，第
５７巻，Ｐ１３０１，１９８８）に示されているものが
ある。このマイクロ波スパッタリング装置は高真空でも
安定に放電することが特徴である。以下このマイクロ波
スパッタリング装置について説明する。
【０００３】図５は従来のマイクロ波スパッタリング装
置の反応室の断面図である。図５において、１は共鳴室
で、基本的にはマイクロ波の真空中での円筒共振モード
ＴＥ１１２形状をとっている。その共鳴室１に導波管２
から真空シールド窓３を通して２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波を導入する。その共鳴室１内で、２．４５ＧＨｚの
マイクロ波に対してＥＣＲ条件を満足するように８７５
ガウスの磁場強度を外部コイル４により印加している。
放電ガスとしてアルゴン等をガス導入口５により共鳴室
１内に入れる。プラズマ引出し口６に接し、プラズマ流
７を取り囲むように円筒状のターゲット８を設置してい
る。その下方には基板ホルダー９とその上に基板１０が
設置してある。
置の反応室の断面図である。図５において、１は共鳴室
で、基本的にはマイクロ波の真空中での円筒共振モード
ＴＥ１１２形状をとっている。その共鳴室１に導波管２
から真空シールド窓３を通して２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波を導入する。その共鳴室１内で、２．４５ＧＨｚの
マイクロ波に対してＥＣＲ条件を満足するように８７５
ガウスの磁場強度を外部コイル４により印加している。
放電ガスとしてアルゴン等をガス導入口５により共鳴室
１内に入れる。プラズマ引出し口６に接し、プラズマ流
７を取り囲むように円筒状のターゲット８を設置してい
る。その下方には基板ホルダー９とその上に基板１０が
設置してある。
【０００４】以上のように構成されたマイクロ波スパッ
タリング装置について、以下その動作を説明する。ま
ず、放電ガスとしてアルゴンを用い、１０-4〜１０-3Ｔ
ｏｒｒの圧力範囲で共鳴室１にプラズマを生成する。プ
ラズマはコイル４の発散磁場勾配により低エネルギーイ
オン（数ｅＶ〜数十ｅＶ）のプラズマ流７としてプラズ
マ引出し孔６から流れ出る。このときターゲット８に負
の電圧（直流または高周波：１３．５６ＭＨｚ）を印加
すると、プラズマ流７中のイオンがターゲット８中に入
射してスパッタリングが起こる。ターゲット８からスパ
ッタされる粒子の一部は基板１０の方向へ飛来し、薄膜
が形成される。また別のマイクロ波スパッタリング装置
の例としては、特開平４−３６４６５号公報にマイクロ
波プラズマ発生装置として示されている。
タリング装置について、以下その動作を説明する。ま
ず、放電ガスとしてアルゴンを用い、１０-4〜１０-3Ｔ
ｏｒｒの圧力範囲で共鳴室１にプラズマを生成する。プ
ラズマはコイル４の発散磁場勾配により低エネルギーイ
オン（数ｅＶ〜数十ｅＶ）のプラズマ流７としてプラズ
マ引出し孔６から流れ出る。このときターゲット８に負
の電圧（直流または高周波：１３．５６ＭＨｚ）を印加
すると、プラズマ流７中のイオンがターゲット８中に入
射してスパッタリングが起こる。ターゲット８からスパ
ッタされる粒子の一部は基板１０の方向へ飛来し、薄膜
が形成される。また別のマイクロ波スパッタリング装置
の例としては、特開平４−３６４６５号公報にマイクロ
波プラズマ発生装置として示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の第
１の従来構成では、プラズマ発生部とスパッタリング部
が分離しているために装置が大型化する。また、ターゲ
ットがリング状なのでターゲットが加工しにくく高価で
あるという問題点を有していた。また、上記第２の従来
構成では、同軸導波管の開放端からマイクロ波が放射さ
れるために、ターゲット中心部分のマイクロ波電界強度
が周囲よりも強く不均一となり、ターゲットの中央部分
の消耗が早くなって利用効率が低下する上、スパッタリ
ング堆積膜の均一性も悪いという問題点を有していた。
１の従来構成では、プラズマ発生部とスパッタリング部
が分離しているために装置が大型化する。また、ターゲ
ットがリング状なのでターゲットが加工しにくく高価で
あるという問題点を有していた。また、上記第２の従来
構成では、同軸導波管の開放端からマイクロ波が放射さ
れるために、ターゲット中心部分のマイクロ波電界強度
が周囲よりも強く不均一となり、ターゲットの中央部分
の消耗が早くなって利用効率が低下する上、スパッタリ
ング堆積膜の均一性も悪いという問題点を有していた。
【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、高真空度で使用でき、また、円板ターゲットを利用
効率よく使用でき、しかも小型で均一性のよいスパッタ
リング装置を提供することを目的とする。
で、高真空度で使用でき、また、円板ターゲットを利用
効率よく使用でき、しかも小型で均一性のよいスパッタ
リング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の第１の構成のスパッタリング装置は、真空容
器の一部として設置された誘電体板と、前記誘電体板の
外周側面が同軸導波管の中心導体と外導体がなす空隙と
連通するように設置した同軸導波管と、前記同軸導波管
に接続されたマイクロ波電力供給手段と、前記誘電体板
の真空容器外側平面に設置した金属電極と、前記金属電
極に高周波電力を印加する手段と、前記真空容器内の前
記誘電体板表面部分に磁界を発生させる手段とを備えて
いる。
に本発明の第１の構成のスパッタリング装置は、真空容
器の一部として設置された誘電体板と、前記誘電体板の
外周側面が同軸導波管の中心導体と外導体がなす空隙と
連通するように設置した同軸導波管と、前記同軸導波管
に接続されたマイクロ波電力供給手段と、前記誘電体板
の真空容器外側平面に設置した金属電極と、前記金属電
極に高周波電力を印加する手段と、前記真空容器内の前
記誘電体板表面部分に磁界を発生させる手段とを備えて
いる。
【０００８】また、本発明の第２の構成のスパッタリン
グ装置によれば、中心導体と外導体の中心部分にそれぞ
れ開口部分を有し、かつマイクロ波電力供給手段を有す
半同軸空胴共振器と、前記半同軸空胴共振器の中心導体
と外導体の中心部分の開口部に真空容器の一部をなすよ
う設置した誘電体板と、前記誘電体板の真空容器外側平
面に設置した金属電極と、前記金属電極に高周波電力を
印加する手段と、前記真空容器内側の前記誘電体板表面
部分に磁界を発生させる手段とを備えることが好まし
い。
グ装置によれば、中心導体と外導体の中心部分にそれぞ
れ開口部分を有し、かつマイクロ波電力供給手段を有す
半同軸空胴共振器と、前記半同軸空胴共振器の中心導体
と外導体の中心部分の開口部に真空容器の一部をなすよ
う設置した誘電体板と、前記誘電体板の真空容器外側平
面に設置した金属電極と、前記金属電極に高周波電力を
印加する手段と、前記真空容器内側の前記誘電体板表面
部分に磁界を発生させる手段とを備えることが好まし
い。
【０００９】また、本発明に係るプラズマ処理方法は、
真空容器の一部として設置し、かつ真空容器外側平面に
金属電極を有す誘電体板の外周側面から中心に向かい逆
放射状に同軸導波管によってマイクロ波電力を供給する
ことにより、前記誘電体板表面から放射するマイクロ波
の表面波と前記表面波の放射領域に形成した磁界との相
互作用によって発生させたプラズマと、前記誘電体板の
金属電極に供給した高周波電力のバイアス電位とを用い
て、誘電体板をスパッタリングし、被処理基板に誘電体
薄膜を堆積させることを特徴とする。
真空容器の一部として設置し、かつ真空容器外側平面に
金属電極を有す誘電体板の外周側面から中心に向かい逆
放射状に同軸導波管によってマイクロ波電力を供給する
ことにより、前記誘電体板表面から放射するマイクロ波
の表面波と前記表面波の放射領域に形成した磁界との相
互作用によって発生させたプラズマと、前記誘電体板の
金属電極に供給した高周波電力のバイアス電位とを用い
て、誘電体板をスパッタリングし、被処理基板に誘電体
薄膜を堆積させることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の第１の構成によれば、同軸導波管のリ
ング状のマイクロ波放射部から誘電体板の外周側面に中
心に向かって逆放射状に供給されたマイクロ波電力は、
誘電体板の被処理基板側に表面波を円周方向及び径方向
にも均一に発生させて、真空容器内にマイクロ波電力が
均一に放射され、磁界と相互作用して反応ガスを均一に
高密度にプラズマ化する。その均一なプラズマ中のイオ
ンが誘電体板裏面の電極に印加された高周波電力により
ターゲットである誘電体板に加速入射し、スパッタリン
グが起こる。従って、ターゲットを均一にスパッタリン
グするので成膜の均一性がよく、また、ターゲットの利
用効率も向上することができる。しかも、高真空度で高
密度のプラズマ生成とスパッタリングが可能で、装置サ
イズも小型化することができる。
ング状のマイクロ波放射部から誘電体板の外周側面に中
心に向かって逆放射状に供給されたマイクロ波電力は、
誘電体板の被処理基板側に表面波を円周方向及び径方向
にも均一に発生させて、真空容器内にマイクロ波電力が
均一に放射され、磁界と相互作用して反応ガスを均一に
高密度にプラズマ化する。その均一なプラズマ中のイオ
ンが誘電体板裏面の電極に印加された高周波電力により
ターゲットである誘電体板に加速入射し、スパッタリン
グが起こる。従って、ターゲットを均一にスパッタリン
グするので成膜の均一性がよく、また、ターゲットの利
用効率も向上することができる。しかも、高真空度で高
密度のプラズマ生成とスパッタリングが可能で、装置サ
イズも小型化することができる。
【００１１】また、本発明の第２の構成によれば、半同
軸空胴共振器を用いるという好ましい構成によれば、大
面積の基板を処理するときなどでも、同軸導波管を大口
径に拡大していく必要がなく、装置の小型化が図れる。
軸空胴共振器を用いるという好ましい構成によれば、大
面積の基板を処理するときなどでも、同軸導波管を大口
径に拡大していく必要がなく、装置の小型化が図れる。
【００１２】また、本発明の構成によれば、高真空、高
密度のプラズマでスパッタリングを行なうので、基板を
高速、均一に処理でき、また、ターゲットの利用効率も
向上させることが出来る。
密度のプラズマでスパッタリングを行なうので、基板を
高速、均一に処理でき、また、ターゲットの利用効率も
向上させることが出来る。
【００１３】
（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は本発明に係るスパッタリン
グ装置の第１の実施例における反応室の断面図である。
照しながら説明する。図１は本発明に係るスパッタリン
グ装置の第１の実施例における反応室の断面図である。
【００１４】図１において、１１は金属性の真空容器、
１２は真空排気系、１３は基板保持台、１４は被処理基
板、１５は反応ガスを導入するためのガス導入口、１６
は同軸導波管の中心導体、１７は同軸導波管の外導体
で、中心導体１６と外導体１７で同軸導波管を形成しマ
イクロ波を輸送する。１８はターゲットとなるＳｉＯ2
の誘電体板（外径φ５００mm、厚み２５mm、誘電率３．
８）で、１９は同心円状の永久磁石で、真空容器１１内
に磁界を形成する。その表面磁場強度は２．５キロガウ
スである。２０は誘電体板１８の背面に設置した金属電
極で、高周波電源２５から高周波電力が印加される。２
１は金属電極２０を絶縁するための絶縁物である。２２
は２．４５ＧＨｚのマイクロ波発振器（図示せず）に接
続され、マイクロ波を輸送する矩形導波管、２３は矩形
導波管２２から同軸導波管に変換するためのリッジ、２
４はマイクロ波の整合を取るプランジャーである。２５
は高周波電源である。
１２は真空排気系、１３は基板保持台、１４は被処理基
板、１５は反応ガスを導入するためのガス導入口、１６
は同軸導波管の中心導体、１７は同軸導波管の外導体
で、中心導体１６と外導体１７で同軸導波管を形成しマ
イクロ波を輸送する。１８はターゲットとなるＳｉＯ2
の誘電体板（外径φ５００mm、厚み２５mm、誘電率３．
８）で、１９は同心円状の永久磁石で、真空容器１１内
に磁界を形成する。その表面磁場強度は２．５キロガウ
スである。２０は誘電体板１８の背面に設置した金属電
極で、高周波電源２５から高周波電力が印加される。２
１は金属電極２０を絶縁するための絶縁物である。２２
は２．４５ＧＨｚのマイクロ波発振器（図示せず）に接
続され、マイクロ波を輸送する矩形導波管、２３は矩形
導波管２２から同軸導波管に変換するためのリッジ、２
４はマイクロ波の整合を取るプランジャーである。２５
は高周波電源である。
【００１５】この同軸導波管(16,17)は中心導体外径２
１.３mm、外導体内径４９mmのものから、中心導体外径
５２２mm、外導体内径５５０mmのものへマイクロ波の進
行方向へ４５度のテーパー状に拡大した後、誘電体板１
８の側面へリング状にマイクロ波を導入するよう接続
し、ドアノブ状の形状としている。
１.３mm、外導体内径４９mmのものから、中心導体外径
５２２mm、外導体内径５５０mmのものへマイクロ波の進
行方向へ４５度のテーパー状に拡大した後、誘電体板１
８の側面へリング状にマイクロ波を導入するよう接続
し、ドアノブ状の形状としている。
【００１６】本実施例の構成によれば、図２（ａ）に示
すように、マイクロ波は誘電体板１８内を外周から中心
方向に向かい逆放射状にほぼＴＥＭ近似モードで進む。
このときマイクロ波は誘電体板１８の表面で表面波と結
合し、図２（ｂ）に示すように、誘電体板１８の縁から
表面波を放射する。マイクロ波は誘電体板１８内を周囲
から中央に向かって表面波を放射しながら進み、エネル
ギーとしては弱まっていくが、中央に行くほど、マイク
ロ波は重なり合うので、均一な表面波の放射が行えると
考えられる。ここで、例えばＴＭモードの表面波は誘電
体板１８の厚みをｈとすると、 ｈ＞（６.７９tan-1ε）／｛ｆ√（ε−１）｝ の時結合する。
すように、マイクロ波は誘電体板１８内を外周から中心
方向に向かい逆放射状にほぼＴＥＭ近似モードで進む。
このときマイクロ波は誘電体板１８の表面で表面波と結
合し、図２（ｂ）に示すように、誘電体板１８の縁から
表面波を放射する。マイクロ波は誘電体板１８内を周囲
から中央に向かって表面波を放射しながら進み、エネル
ギーとしては弱まっていくが、中央に行くほど、マイク
ロ波は重なり合うので、均一な表面波の放射が行えると
考えられる。ここで、例えばＴＭモードの表面波は誘電
体板１８の厚みをｈとすると、 ｈ＞（６.７９tan-1ε）／｛ｆ√（ε−１）｝ の時結合する。
【００１７】ここで、ｆはマイクロ波の周波数、εは誘
電体板１８の誘電率である。本実施例においてはＳｉＯ
2 の誘電体板１８の初期の厚みは上式を満たし、被処理
基板４内で表面波の放射が均一となるように最適化した
値を用いたが、表面波はＴＭモードに限られる訳ではな
く、マイクロ波の周波数と被処理面積に合わせ厚みは誘
電体板の消耗を考慮して最適化すればよい。なお、本実
施例の構成の場合、ターゲットは誘電体である必要があ
る。
電体板１８の誘電率である。本実施例においてはＳｉＯ
2 の誘電体板１８の初期の厚みは上式を満たし、被処理
基板４内で表面波の放射が均一となるように最適化した
値を用いたが、表面波はＴＭモードに限られる訳ではな
く、マイクロ波の周波数と被処理面積に合わせ厚みは誘
電体板の消耗を考慮して最適化すればよい。なお、本実
施例の構成の場合、ターゲットは誘電体である必要があ
る。
【００１８】以上のように構成されたスパッタリング装
置について、以下図１を用いてその動作を説明する。ま
ず、真空容器１１を真空排気し、ガス導入口１５より例
えばＡｒガスを導入し、０.３mTorrに調圧する。次に、
マイクロ波電力を同軸導波管(16, 17)に同軸モードのマ
イクロ波をＴＥＭモードを基本波として５００Ｗ伝搬さ
せ、ＳｉＯ2 誘電体板１８の外周側面から中心に向かい
逆放射状にマイクロ波を導入させる。このマイクロ波は
表面波と結合し、誘電体板１８の縁から真空容器１１内
に均一に放射される。この表面波は永久磁石１９により
形成される磁界と相互作用する事により、プラズマ中の
電子に回転運動を与え、ガス粒子との衝突確立を増加
し、高密度の均一プラズマが発生する。このＡｒガスプ
ラズマ内のイオンは電極２０に印加した１００Ｗの高周
波電力２５によって発生する負のバイアス電位によって
加速されて、ターゲットであるＳｉＯ2 の誘電体板１８
に入射衝突しスパッタリングが起こる。このとき、被処
理基板１４上にはＳｉＯ2 膜が０．１５μｍ／分の成膜
速度、およびφ４２０mm面内で±４．３％の均一性で成
膜できた。
置について、以下図１を用いてその動作を説明する。ま
ず、真空容器１１を真空排気し、ガス導入口１５より例
えばＡｒガスを導入し、０.３mTorrに調圧する。次に、
マイクロ波電力を同軸導波管(16, 17)に同軸モードのマ
イクロ波をＴＥＭモードを基本波として５００Ｗ伝搬さ
せ、ＳｉＯ2 誘電体板１８の外周側面から中心に向かい
逆放射状にマイクロ波を導入させる。このマイクロ波は
表面波と結合し、誘電体板１８の縁から真空容器１１内
に均一に放射される。この表面波は永久磁石１９により
形成される磁界と相互作用する事により、プラズマ中の
電子に回転運動を与え、ガス粒子との衝突確立を増加
し、高密度の均一プラズマが発生する。このＡｒガスプ
ラズマ内のイオンは電極２０に印加した１００Ｗの高周
波電力２５によって発生する負のバイアス電位によって
加速されて、ターゲットであるＳｉＯ2 の誘電体板１８
に入射衝突しスパッタリングが起こる。このとき、被処
理基板１４上にはＳｉＯ2 膜が０．１５μｍ／分の成膜
速度、およびφ４２０mm面内で±４．３％の均一性で成
膜できた。
【００１９】以上のように本実施例によれば、真空容器
１１の一部として設置されたターゲットである誘電体板
１８と、誘電体板１８の外周側面が中心導体１６と外導
体１７がなす空隙と連通するように設置したマイクロ波
電力を供給するための同軸導波管と、誘電体板１８の真
空容器外側平面に設置した金属電極２０と、金属電極２
０に高周波電力を印加する高周波電源２５と、真空容器
内の誘電体板表面部分に磁界を発生させる永久磁石１９
とを備えることにより、ターゲットである誘電体板１８
を均一にスパッタリングするので成膜の均一性がよく、
また、ターゲットの利用効率も向上することができる。
しかも、高真空度で高密度のプラズマ生成とスパッタリ
ングが可能で、装置サイズも小型化することができる。
１１の一部として設置されたターゲットである誘電体板
１８と、誘電体板１８の外周側面が中心導体１６と外導
体１７がなす空隙と連通するように設置したマイクロ波
電力を供給するための同軸導波管と、誘電体板１８の真
空容器外側平面に設置した金属電極２０と、金属電極２
０に高周波電力を印加する高周波電源２５と、真空容器
内の誘電体板表面部分に磁界を発生させる永久磁石１９
とを備えることにより、ターゲットである誘電体板１８
を均一にスパッタリングするので成膜の均一性がよく、
また、ターゲットの利用効率も向上することができる。
しかも、高真空度で高密度のプラズマ生成とスパッタリ
ングが可能で、装置サイズも小型化することができる。
【００２０】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図３は本発明に係
るスパッタリング装置の第２の実施例における反応室の
断面図である。
ついて図面を参照しながら説明する。図３は本発明に係
るスパッタリング装置の第２の実施例における反応室の
断面図である。
【００２１】図３において、２６は磁界発生手段である
電磁石コイルで、真空容器１内に磁界を形成する。その
他のものは第１の実施例と同じものである。
電磁石コイルで、真空容器１内に磁界を形成する。その
他のものは第１の実施例と同じものである。
【００２２】上記のように構成されたスパッタリング装
置について、以下その動作を説明する。真空容器１内に
Ａｒガス等を供給し、マイクロ波の表面波を放射するの
と、ターゲットに高周波バイアスを印加することによ
り、高密度のプラズマを生成させるのは第１の実施例と
同様である。第１の実施例と異なるのはターゲット１８
表面に形成する磁界を永久磁石から、大型化するが磁界
の均一性に優れる電磁石コイルにしている点である。こ
のことにより、スパッタリング処理の均一性の向上と、
ターゲットの消耗領域（エロージョン）を均一に拡大し
ターゲット利用効率を向上させることができる。
置について、以下その動作を説明する。真空容器１内に
Ａｒガス等を供給し、マイクロ波の表面波を放射するの
と、ターゲットに高周波バイアスを印加することによ
り、高密度のプラズマを生成させるのは第１の実施例と
同様である。第１の実施例と異なるのはターゲット１８
表面に形成する磁界を永久磁石から、大型化するが磁界
の均一性に優れる電磁石コイルにしている点である。こ
のことにより、スパッタリング処理の均一性の向上と、
ターゲットの消耗領域（エロージョン）を均一に拡大し
ターゲット利用効率を向上させることができる。
【００２３】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図４は本発明に係
るスパッタリング装置の第３の実施例における反応室の
断面図である。
ついて図面を参照しながら説明する。図４は本発明に係
るスパッタリング装置の第３の実施例における反応室の
断面図である。
【００２４】図４において、２７は中心導体と外導体そ
れぞれ中心付近に開口部を有す半同軸空胴共振器で、２
８は半同軸空胴共振器２７にマイクロ波を供給する導波
管であり、その他のものは第１の実施例と同じものであ
る。第１の実施例と大きく異なるのは、ターゲットであ
るＳｉＯ2 の誘電体板１８側面へ半同軸空胴共振器２７
からマイクロ波を逆放射状に供給する点である。このこ
とにより、第１の実施例のように同軸導波管をテーパー
上に拡大する必要がなく、装置サイズを小型化すること
ができる。
れぞれ中心付近に開口部を有す半同軸空胴共振器で、２
８は半同軸空胴共振器２７にマイクロ波を供給する導波
管であり、その他のものは第１の実施例と同じものであ
る。第１の実施例と大きく異なるのは、ターゲットであ
るＳｉＯ2 の誘電体板１８側面へ半同軸空胴共振器２７
からマイクロ波を逆放射状に供給する点である。このこ
とにより、第１の実施例のように同軸導波管をテーパー
上に拡大する必要がなく、装置サイズを小型化すること
ができる。
【００２５】なお、第１〜３の実施例においてターゲッ
トの誘電体板１８をＳｉＯ2 としたがマイクロ波を透過
する材質であればよく、例えばアルミナ、ＢＮ、Ｓｉ3
Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5、テフロン、等を用いてもよい。また、
第３の実施例において、半同軸空胴共振器２７へのマイ
クロ波の供給を導波管で行なったが、半同軸空胴共振器
中へ挿入したアンテナを用いてもよい。
トの誘電体板１８をＳｉＯ2 としたがマイクロ波を透過
する材質であればよく、例えばアルミナ、ＢＮ、Ｓｉ3
Ｎ4、Ｔａ2Ｏ5、テフロン、等を用いてもよい。また、
第３の実施例において、半同軸空胴共振器２７へのマイ
クロ波の供給を導波管で行なったが、半同軸空胴共振器
中へ挿入したアンテナを用いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明の第１の構成のス
パッタリング装置に依れば、ターゲットを均一にスパッ
タリングするので成膜の均一性がよく、また、ターゲッ
トの利用効率も向上することができ、しかも、高真空度
で高密度のプラズマ生成とスパッタリングが可能で、装
置サイズも小型化することができる。
パッタリング装置に依れば、ターゲットを均一にスパッ
タリングするので成膜の均一性がよく、また、ターゲッ
トの利用効率も向上することができ、しかも、高真空度
で高密度のプラズマ生成とスパッタリングが可能で、装
置サイズも小型化することができる。
【００２７】また、本発明の半同軸空胴共振器を用いる
第２の構成によれば、大面積の基板を処理するときなど
でも、同軸導波管を大口径に拡大していく必要がなく、
装置の小型化が図れる。
第２の構成によれば、大面積の基板を処理するときなど
でも、同軸導波管を大口径に拡大していく必要がなく、
装置の小型化が図れる。
【００２８】また、本発明のスパッタリング方法によれ
ば、高真空、高密度のプラズマでスパッタリングを行な
うので、基板を高速、均一に処理でき、また、ターゲッ
トの利用効率も向上させることが出来る。
ば、高真空、高密度のプラズマでスパッタリングを行な
うので、基板を高速、均一に処理でき、また、ターゲッ
トの利用効率も向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスパッタリング装置の第１の実施
例における反応室の断面図
例における反応室の断面図
【図２】（ａ）は本実施例の表面波の電磁界分布図 （ｂ）は本実施例の誘電体板内を進むマイクロ波の様子
を示す概略図
を示す概略図
【図３】本発明に係るスパッタリング装置の第２の実施
例における反応室の断面図
例における反応室の断面図
【図４】本発明に係るスパッタリング装置の第３の実施
例における反応室の断面図
例における反応室の断面図
【図５】従来のスパッタリング処理装置における反応室
の断面図
の断面図
１１ 真空容器 １２ 真空排気系 １３ 基板保持台 １４ 被処理基板 １５ ガス導入口 １６ 同軸導波管の中心導体 １７ 同軸導波管の外導体 １８ 誘電体板 １９ 永久磁石 ２０ 金属電極 ２１ 絶縁物 ２２ 矩形導波管 ２３ リッジ変換器 ２４ プランジャー ２５ 高周波電源 ２６ 電磁石コイル ２７ 半同軸空胴共振器 ２８ 導波管
Claims (7)
- 【請求項１】真空排気手段と反応ガス導入口を有する真
空容器と、前記真空容器内に設置された被処理基板保持
手段と、前記真空容器の一部として設置された誘電体板
と、前記誘電体板の外周側面が同軸導波管の中心導体と
外導体がなす空隙と連通するように設置した同軸導波管
と、前記同軸導波管に接続されたマイクロ波電力供給手
段と、前記誘電体板の真空容器外側平面に設置した金属
電極と、前記金属電極に高周波電力を印加する手段と、
前記真空容器内の前記誘電体板表面部分に磁界を発生さ
せる手段とを備えたスパッタリング装置。 - 【請求項２】磁界を発生させる手段が金属電極内に設置
した永久磁石である請求項１記載のスパッタリング装
置。 - 【請求項３】磁界を発生させる手段が真空容器外側に設
置した電磁石コイルである請求項１記載のスパッタリン
グ装置。 - 【請求項４】真空排気手段と反応ガス導入口を有する真
空容器と、前記真空容器内に設置された被処理基板保持
手段と、中心導体と外導体の中心部分にそれぞれ開口部
分を有し、かつマイクロ波電力供給手段を有する半同軸
空胴共振器と、前記半同軸空胴共振器の中心導体と外導
体の中心部分の開口部に真空容器の一部をなすよう設置
した誘電体板と、前記誘電体板の真空容器外側平面に設
置した金属電極と、前記金属電極に高周波電力を印加す
る手段と、前記真空容器内側の前記誘電体板表面部分に
磁界を発生させる手段とを備えたスパッタリング装置。 - 【請求項５】半同軸空洞共振器へのマイクロ波供給手段
が、前記半同軸空洞共振器に結合した導波管である請求
項４記載のスパッタリング装置。 - 【請求項６】半同軸空洞共振器へのマイクロ波供給手段
が、前記半同軸空洞共振器内に挿入したマイクロ波放射
アンテナである請求項４記載のスパッタリング装置。 - 【請求項７】真空排気手段と反応ガス導入手段を有する
真空容器内に発生させたプラズマにより誘電体をスパッ
タリングし、前記真空容器内に設けた被処理基板に誘電
体薄膜を堆積させるスパッタリング方法であって、前記
真空容器の一部として設置し、前記真空容器外側平面に
金属電極を有する誘電体板の外周側面から中心に向かい
逆放射状に同軸導波管によってマイクロ波電力を供給す
ることにより、前記誘電体板表面から放射するマイクロ
波の表面波と前記表面波の放射領域に形成した磁界との
相互作用によって発生させたプラズマと、前記誘電体板
の金属電極に供給した高周波電力のバイアス電位とを用
いて、誘電体板をスパッタリングし、被処理基板に誘電
体薄膜を堆積させることを特徴とするスパッタリング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7033771A JPH08236448A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | スパッタリング装置及びスパッタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7033771A JPH08236448A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | スパッタリング装置及びスパッタリング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08236448A true JPH08236448A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=12395722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7033771A Pending JPH08236448A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | スパッタリング装置及びスパッタリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08236448A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011521107A (ja) * | 2008-05-14 | 2011-07-21 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | マイクロ波を援用した回転可能なｐｖｄ |
| WO2014119653A1 (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | 東海ゴム工業株式会社 | スパッタ成膜装置 |
| KR20210091333A (ko) * | 2018-12-06 | 2021-07-21 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 |
| US12437972B2 (en) | 2023-01-18 | 2025-10-07 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
-
1995
- 1995-02-22 JP JP7033771A patent/JPH08236448A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011521107A (ja) * | 2008-05-14 | 2011-07-21 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | マイクロ波を援用した回転可能なｐｖｄ |
| WO2014119653A1 (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | 東海ゴム工業株式会社 | スパッタ成膜装置 |
| KR20210091333A (ko) * | 2018-12-06 | 2021-07-21 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 |
| CN113170568A (zh) * | 2018-12-06 | 2021-07-23 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置和等离子体处理方法 |
| CN113170568B (zh) * | 2018-12-06 | 2024-07-19 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置和等离子体处理方法 |
| US12488964B2 (en) | 2018-12-06 | 2025-12-02 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| US12437972B2 (en) | 2023-01-18 | 2025-10-07 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
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