JPH0867981A - スパッタ装置 - Google Patents
スパッタ装置Info
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- JPH0867981A JPH0867981A JP22577594A JP22577594A JPH0867981A JP H0867981 A JPH0867981 A JP H0867981A JP 22577594 A JP22577594 A JP 22577594A JP 22577594 A JP22577594 A JP 22577594A JP H0867981 A JPH0867981 A JP H0867981A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板とターゲットの間にアノード電極を配置
したスパッタ装置で、基板トレイまたは基板とアノード
電極との間での異常放電の発生を防止し、再現性、信頼
性、安定性の高い成膜を行い、実用性および量産性を高
める。 【構成】 ターゲット18とこのターゲット上に磁界を生
成するマグネット19とを含むカソード電極機構15と、プ
ロセスガスを導入するガス導入機構24と、カソード電極
機構に電圧を印加する電源21を備え、磁界および電圧に
よりプロセスガスをプラズマ化し、このプラズマによっ
てターゲットをスパッタし、ターゲットに対向して配置
された基板22に薄膜を作製するスパッタ装置であり、タ
ーゲットと基板の間に正電圧が印加されたアノード電極
25を配置し、このアノード電極と基板の間に接地電位に
保たれた接地電極31を配置する。
したスパッタ装置で、基板トレイまたは基板とアノード
電極との間での異常放電の発生を防止し、再現性、信頼
性、安定性の高い成膜を行い、実用性および量産性を高
める。 【構成】 ターゲット18とこのターゲット上に磁界を生
成するマグネット19とを含むカソード電極機構15と、プ
ロセスガスを導入するガス導入機構24と、カソード電極
機構に電圧を印加する電源21を備え、磁界および電圧に
よりプロセスガスをプラズマ化し、このプラズマによっ
てターゲットをスパッタし、ターゲットに対向して配置
された基板22に薄膜を作製するスパッタ装置であり、タ
ーゲットと基板の間に正電圧が印加されたアノード電極
25を配置し、このアノード電極と基板の間に接地電位に
保たれた接地電極31を配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスパッタ装置に関し、特
に、半導体デバイスや電子部品等で素子や配線となる薄
膜を形成するスパッタ装置に関する。
に、半導体デバイスや電子部品等で素子や配線となる薄
膜を形成するスパッタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４を参照して従来の一般的なスパッタ
装置の構成と作用を説明する。処理室１１を形成する真
空容器１２の下壁の孔１３の箇所に、絶縁性の真空シー
ル部材１４を介してカソード電極機構１５を設ける。カ
ソード電極機構１５は、裏板１６を備えたカソード本体
１７と、裏板１６上に配置されたターゲット１８と、裏
板１６の背面外側に設けられたマグネット１９を備え
る。マグネット１９は、棒状の中心磁石（上面がＮ極）
と中心磁石を囲むように配置された環状の周囲磁石（上
面がＳ極）とによって構成される。ターゲット１８は、
下壁の孔１３から処理室１１内に臨む。カソード本体１
７と接地２０との間には直流電源２１が接続され、これ
によりカソード本体１７、裏板１６、ターゲット１８は
所定の負電位に保持される。
装置の構成と作用を説明する。処理室１１を形成する真
空容器１２の下壁の孔１３の箇所に、絶縁性の真空シー
ル部材１４を介してカソード電極機構１５を設ける。カ
ソード電極機構１５は、裏板１６を備えたカソード本体
１７と、裏板１６上に配置されたターゲット１８と、裏
板１６の背面外側に設けられたマグネット１９を備え
る。マグネット１９は、棒状の中心磁石（上面がＮ極）
と中心磁石を囲むように配置された環状の周囲磁石（上
面がＳ極）とによって構成される。ターゲット１８は、
下壁の孔１３から処理室１１内に臨む。カソード本体１
７と接地２０との間には直流電源２１が接続され、これ
によりカソード本体１７、裏板１６、ターゲット１８は
所定の負電位に保持される。
【０００３】カソード電極機構１５のターゲット１８の
上方位置には、図示しない基板搬入・搬出機構によって
処理室１１内に導入された基板２２が、ターゲット表面
に対向する状態で配置される。基板２２は基板トレイ２
３で支持されている。また処理室１１内にはガス導入機
構２４によってプロセスガスが導入される。さらにター
ゲット１８と基板２２の間には、例えばリング板形状の
アノード電極２５が配置され、アノード電極２５は直流
電源２６によって所定の正電位に保持される。また真空
容器１２は接地２７に接続され、接地電位に保持されて
いる。２８はアノード電極２５に電圧を印加する導線２
９を通すための端子部である。
上方位置には、図示しない基板搬入・搬出機構によって
処理室１１内に導入された基板２２が、ターゲット表面
に対向する状態で配置される。基板２２は基板トレイ２
３で支持されている。また処理室１１内にはガス導入機
構２４によってプロセスガスが導入される。さらにター
ゲット１８と基板２２の間には、例えばリング板形状の
アノード電極２５が配置され、アノード電極２５は直流
電源２６によって所定の正電位に保持される。また真空
容器１２は接地２７に接続され、接地電位に保持されて
いる。２８はアノード電極２５に電圧を印加する導線２
９を通すための端子部である。
【０００４】処理室１１内にプロセスガスを導入し、タ
ーゲット１８を負電位に保持した状態において、ターゲ
ット１８の上にはマグネット１９によって生成される磁
界に対応してプラズマが生成される。プラズマ内のイオ
ンが負電位のターゲット１８に衝突すると、ターゲット
１８から電子が放出され、放出された電子の一部がター
ゲット１８の負電位により反発・加速されて、基板２２
に衝突する。
ーゲット１８を負電位に保持した状態において、ターゲ
ット１８の上にはマグネット１９によって生成される磁
界に対応してプラズマが生成される。プラズマ内のイオ
ンが負電位のターゲット１８に衝突すると、ターゲット
１８から電子が放出され、放出された電子の一部がター
ゲット１８の負電位により反発・加速されて、基板２２
に衝突する。
【０００５】またターゲット１８の上では、直交する電
界と磁界の作用で電子にローレンツ力が加わり、電子の
運動軌道がサイクロイド状の軌道をとる。その結果、タ
ーゲット１８の近傍で、磁界がない場合に比較してより
多くの衝突・電離を繰り返す。その際、アルゴンイオン
（Ａｒ+ ）、電子、ターゲットが酸化物かまたは酸素を
用いるリアクティブスパッタの場合には酸素イオン（Ｏ
- ，Ｏ2 + 等）が発生し、これらがプラズマを形成す
る。アルゴンイオンは、負電位にあるターゲット１８中
の金属原子または酸化物原子をはじき飛ばす。そして、
はじき飛ばされた原子は基板２２に付着し、薄膜が形成
される。また電子や酸素負イオンは、ターゲット１８の
負電位（Ｖcath）により反発され、加速され、浮遊電位
（Ｖf ) または接地電位（ＶG ) にある基板２２にＶf
−ＶcathまたはＶG −Ｖcathの電圧差で入射し、成膜さ
れた薄膜を再スパッタする。
界と磁界の作用で電子にローレンツ力が加わり、電子の
運動軌道がサイクロイド状の軌道をとる。その結果、タ
ーゲット１８の近傍で、磁界がない場合に比較してより
多くの衝突・電離を繰り返す。その際、アルゴンイオン
（Ａｒ+ ）、電子、ターゲットが酸化物かまたは酸素を
用いるリアクティブスパッタの場合には酸素イオン（Ｏ
- ，Ｏ2 + 等）が発生し、これらがプラズマを形成す
る。アルゴンイオンは、負電位にあるターゲット１８中
の金属原子または酸化物原子をはじき飛ばす。そして、
はじき飛ばされた原子は基板２２に付着し、薄膜が形成
される。また電子や酸素負イオンは、ターゲット１８の
負電位（Ｖcath）により反発され、加速され、浮遊電位
（Ｖf ) または接地電位（ＶG ) にある基板２２にＶf
−ＶcathまたはＶG −Ｖcathの電圧差で入射し、成膜さ
れた薄膜を再スパッタする。
【０００６】負イオン等に関する再スパッタついては、
次のような問題が提起される。
次のような問題が提起される。
【０００７】基板上の薄膜が化合物の場合には、組成比
を変えてしまう等のダメージを与えるという報告がなさ
れている。例えば、酸化物超電導膜であれば、ＹＢa Ｃ
u Ｏの例がS.M.Rossnagel and J.J.Cuomo, American In
stitute of Physics, 1988,PP106-113 、透明電導膜で
あれば、S.Ishibashi,etc., "Proc,1st Int'l Symp,on
ISSP '91 Tokyo, 1991, PP153-158に報告されている。
を変えてしまう等のダメージを与えるという報告がなさ
れている。例えば、酸化物超電導膜であれば、ＹＢa Ｃ
u Ｏの例がS.M.Rossnagel and J.J.Cuomo, American In
stitute of Physics, 1988,PP106-113 、透明電導膜で
あれば、S.Ishibashi,etc., "Proc,1st Int'l Symp,on
ISSP '91 Tokyo, 1991, PP153-158に報告されている。
【０００８】また、成膜時にはターゲットに衝突したＡ
ｒ+ がその電荷を失い、スキャッタして高速度のＡｒ原
子として基板上に成膜した薄膜を再びスパッタする現象
も報告されている。例えば、D.W.Hoffman and J.S.Badg
ley, J.Vac.Sci.Technol. A6(3),May/June,1988, PP169
1-1692にはターゲットからのスキャッタ原子の再スパッ
タが報告されている。またアルゴンイオン（Ａｒ+ ）
は、基板上の薄膜にプラズマ電位と浮遊電位の差（Ｖp
−Ｖf ）のエネルギで衝突するので、Ａｒ+ も膜特性に
関与していると考えられる。例えば大見忠弘、NIKKEI M
ICRODEVICES, 10月号，1990，PP108-114 にはＳｉ成膜
で、良好な膜の特性を得るために最適のイオンエネルギ
がある等の報告がある。
ｒ+ がその電荷を失い、スキャッタして高速度のＡｒ原
子として基板上に成膜した薄膜を再びスパッタする現象
も報告されている。例えば、D.W.Hoffman and J.S.Badg
ley, J.Vac.Sci.Technol. A6(3),May/June,1988, PP169
1-1692にはターゲットからのスキャッタ原子の再スパッ
タが報告されている。またアルゴンイオン（Ａｒ+ ）
は、基板上の薄膜にプラズマ電位と浮遊電位の差（Ｖp
−Ｖf ）のエネルギで衝突するので、Ａｒ+ も膜特性に
関与していると考えられる。例えば大見忠弘、NIKKEI M
ICRODEVICES, 10月号，1990，PP108-114 にはＳｉ成膜
で、良好な膜の特性を得るために最適のイオンエネルギ
がある等の報告がある。
【０００９】以上に述べたように、従来のスパッタ装置
では、高エネルギ電子や高エネルギ負イオンや高エネル
ギ反跳中性原子が再スパッタによって、基板上の薄膜の
膜質に影響するという報告がなされている。従って膜質
を改善するには、（１）高エネルギの負の荷電粒子を取
り除く、（２）基板に衝突する高エネルギ粒子のエネル
ギを低下させる、（３）Ａｒ+ イオンエネルギ量を最適
にコントロールする等の改善法が考えられる。上記の
（１）と（２）の改善法は、基板上の薄膜における高エ
ネルギ粒子による膜のダメージを軽減することによって
膜質を改善する。（３）の改善法は、最適なイオンエネ
ルギを有するイオンを基板へ照射することによって膜質
を改善する。
では、高エネルギ電子や高エネルギ負イオンや高エネル
ギ反跳中性原子が再スパッタによって、基板上の薄膜の
膜質に影響するという報告がなされている。従って膜質
を改善するには、（１）高エネルギの負の荷電粒子を取
り除く、（２）基板に衝突する高エネルギ粒子のエネル
ギを低下させる、（３）Ａｒ+ イオンエネルギ量を最適
にコントロールする等の改善法が考えられる。上記の
（１）と（２）の改善法は、基板上の薄膜における高エ
ネルギ粒子による膜のダメージを軽減することによって
膜質を改善する。（３）の改善法は、最適なイオンエネ
ルギを有するイオンを基板へ照射することによって膜質
を改善する。
【００１０】また特開平４−２５４５７９号公報には、
基板とターゲット間にアノード電極を配置し、アノード
電極に、ターゲットの印加電位よりも高い正電位を印加
する構成を有した成膜装置が開示される。この成膜装置
によれば、従来のスパッタ装置に比較して、低抵抗のＩ
ＴＯ膜を得ることができる。アノード電極を基板とター
ゲットの間に配置することにより、（１）負の荷電粒子
を集め、高エネルギの負の荷電粒子の数を減らせる、
（２）ターゲット上の放電インピーダンスを低くでき
る、（３）プラズマ電位を制御できる、（４）基板近傍
のプラズマ密度を増加できる等の効果を生じさせること
ができる。このようにして基板とターゲットの間にアノ
ード電極を設けることにより、膜特性を改善できる。
基板とターゲット間にアノード電極を配置し、アノード
電極に、ターゲットの印加電位よりも高い正電位を印加
する構成を有した成膜装置が開示される。この成膜装置
によれば、従来のスパッタ装置に比較して、低抵抗のＩ
ＴＯ膜を得ることができる。アノード電極を基板とター
ゲットの間に配置することにより、（１）負の荷電粒子
を集め、高エネルギの負の荷電粒子の数を減らせる、
（２）ターゲット上の放電インピーダンスを低くでき
る、（３）プラズマ電位を制御できる、（４）基板近傍
のプラズマ密度を増加できる等の効果を生じさせること
ができる。このようにして基板とターゲットの間にアノ
ード電極を設けることにより、膜特性を改善できる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、図４に
示した従来装置の構成を有するインライン装置におい
て、基板とターゲットの間にアノード電極を挿入し、タ
ーゲットにＩＴＯターゲット（Ｉｎ2 Ｏ3 と１０％wtＳ
ｎＯ2 ）を使用し、プロセスガス（ＡｒとＯ2 ）を用い
て、成膜実験を行った。その結果、アノード電極に正電
圧を印加すると、搬送中の基板トレイや基板の上にアー
ク状の異常放電が継続的に発生し、基板に成膜される薄
膜において膜厚変化や抵抗率等の膜特性に変化が生じた
り、基板がガラス基板である場合には異常放電によるキ
ズが基板に生じたりして、成膜の再現性、信頼性に関し
て問題を生じた。また異常放電の際に膜剥れが発生し、
パーティクルの発生原因の一つとなった。このように、
従来装置の構成によるインライン装置ではアノード電極
を設けるだけでは各種の問題が生じ、実際の生産装置と
しては実用性が極めて低いという不具合がある。
示した従来装置の構成を有するインライン装置におい
て、基板とターゲットの間にアノード電極を挿入し、タ
ーゲットにＩＴＯターゲット（Ｉｎ2 Ｏ3 と１０％wtＳ
ｎＯ2 ）を使用し、プロセスガス（ＡｒとＯ2 ）を用い
て、成膜実験を行った。その結果、アノード電極に正電
圧を印加すると、搬送中の基板トレイや基板の上にアー
ク状の異常放電が継続的に発生し、基板に成膜される薄
膜において膜厚変化や抵抗率等の膜特性に変化が生じた
り、基板がガラス基板である場合には異常放電によるキ
ズが基板に生じたりして、成膜の再現性、信頼性に関し
て問題を生じた。また異常放電の際に膜剥れが発生し、
パーティクルの発生原因の一つとなった。このように、
従来装置の構成によるインライン装置ではアノード電極
を設けるだけでは各種の問題が生じ、実際の生産装置と
しては実用性が極めて低いという不具合がある。
【００１２】本発明の目的は、上記問題を解決するた
め、基板とターゲットの間にアノード電極を挿入した構
成において、基板トレイとアノード電極の間または基板
とアノード電極の間での異常放電の発生を防止し、再現
性、信頼性、安定性の優れた薄膜を量産できる実用性の
高いスパッタ装置を提供することにある。
め、基板とターゲットの間にアノード電極を挿入した構
成において、基板トレイとアノード電極の間または基板
とアノード電極の間での異常放電の発生を防止し、再現
性、信頼性、安定性の優れた薄膜を量産できる実用性の
高いスパッタ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係るスパッタ装
置は、上記の目的を達成するために、ターゲットとこの
ターゲット上に磁界を生成するマグネットとを含むカソ
ード電極機構と、プロセスガスを導入するガス導入機構
と、カソード電極機構に電圧を印加する電源を備え、磁
界および電圧によりプロセスガスをプラズマ化し、この
プラズマによってターゲットをスパッタし、ターゲット
に対向して配置された基板に薄膜を作製するスパッタ装
置であり、ターゲットと基板の間に正電圧が印加された
第１電極（アノード電極）を配置し、この第１電極と基
板の間に接地電位の第２電極（接地電極）を配置するよ
うに構成される。
置は、上記の目的を達成するために、ターゲットとこの
ターゲット上に磁界を生成するマグネットとを含むカソ
ード電極機構と、プロセスガスを導入するガス導入機構
と、カソード電極機構に電圧を印加する電源を備え、磁
界および電圧によりプロセスガスをプラズマ化し、この
プラズマによってターゲットをスパッタし、ターゲット
に対向して配置された基板に薄膜を作製するスパッタ装
置であり、ターゲットと基板の間に正電圧が印加された
第１電極（アノード電極）を配置し、この第１電極と基
板の間に接地電位の第２電極（接地電極）を配置するよ
うに構成される。
【００１４】前記の構成において、好ましくは、第１電
極と第２電極はリング板形状で形成され、かつ第１電極
と第２電極は少なくとも一部が重なるように平行に配置
される。
極と第２電極はリング板形状で形成され、かつ第１電極
と第２電極は少なくとも一部が重なるように平行に配置
される。
【００１５】
【作用】本発明では、正電位に保持される第１電極によ
って高エネルギの負の荷電粒子を吸収し基板に衝突する
負の荷電粒子の数を低減すると共に、接地電位に保持さ
れる第２電極によって第１電極と基板または基板トレイ
との間に生じる異常放電を抑制する。異常放電の発生を
防止することにより、作製される薄膜の再現性、信頼
性、安定性を高め、膜剥れの発生を抑制する。
って高エネルギの負の荷電粒子を吸収し基板に衝突する
負の荷電粒子の数を低減すると共に、接地電位に保持さ
れる第２電極によって第１電極と基板または基板トレイ
との間に生じる異常放電を抑制する。異常放電の発生を
防止することにより、作製される薄膜の再現性、信頼
性、安定性を高め、膜剥れの発生を抑制する。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明の好適実施例を添付図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００１７】図１は本発明に係るスパッタ装置の第１の
実施例を示す。図１において、図４で説明した要素と実
質的に同一の要素には同一の符号を付している。
実施例を示す。図１において、図４で説明した要素と実
質的に同一の要素には同一の符号を付している。
【００１８】処理室１１を形成する真空容器１２の下壁
の孔１３に真空シール部材（絶縁部材）１４を介してカ
ソード電極機構１５を設ける。カソード電極機構１５
は、裏板１６を備えたカソード本体１７とターゲット１
８とマグネット１９を備える。ターゲット１８は、ＩＴ
Ｏ膜を作製するためには、例えばＩｎ2 Ｏ3 と１０％wt
ＳｎＯ2 で形成される。マグネット１９は棒状の中心磁
石と環状の周囲磁石によって構成される。ターゲット１
８は孔１３から処理室１１内に臨む。カソード本体１７
と接地２０との間には直流電源２１が接続され、カソー
ド本体１７、裏板１６、ターゲット１８は負電位に保持
される。ターゲット１８の上方位置には、基板トレイ２
３に支持された基板２２が対向状態で配置される。処理
室１１内にはガス導入機構２４によってプロセスガス
（ＡｒとＯ2 ）が導入される。また真空容器１２は接地
２７に接続され、接地電位に保持されている。
の孔１３に真空シール部材（絶縁部材）１４を介してカ
ソード電極機構１５を設ける。カソード電極機構１５
は、裏板１６を備えたカソード本体１７とターゲット１
８とマグネット１９を備える。ターゲット１８は、ＩＴ
Ｏ膜を作製するためには、例えばＩｎ2 Ｏ3 と１０％wt
ＳｎＯ2 で形成される。マグネット１９は棒状の中心磁
石と環状の周囲磁石によって構成される。ターゲット１
８は孔１３から処理室１１内に臨む。カソード本体１７
と接地２０との間には直流電源２１が接続され、カソー
ド本体１７、裏板１６、ターゲット１８は負電位に保持
される。ターゲット１８の上方位置には、基板トレイ２
３に支持された基板２２が対向状態で配置される。処理
室１１内にはガス導入機構２４によってプロセスガス
（ＡｒとＯ2 ）が導入される。また真空容器１２は接地
２７に接続され、接地電位に保持されている。
【００１９】ターゲット１８の表面上にはマグネット１
９によって磁力線３０が分布しており、磁界が生成され
る。マグネット１９によってターゲット表面上に生成さ
れる磁界は環形状またはドーナツ形状を有している。な
おマグネット１９として、ターゲット上でターゲット面
に平行な磁界強度が約１０００Gauss 以上となるものが
使用されることが好ましい。
９によって磁力線３０が分布しており、磁界が生成され
る。マグネット１９によってターゲット表面上に生成さ
れる磁界は環形状またはドーナツ形状を有している。な
おマグネット１９として、ターゲット上でターゲット面
に平行な磁界強度が約１０００Gauss 以上となるものが
使用されることが好ましい。
【００２０】ターゲット１８と基板２２の間には、直流
電源２６によって所定の正電位に保持された例えばリン
グ板形状のアノード電極２５が配置される。アノード電
極２５に電圧を印加する導線２９は電流導入端子部２８
を通って配線される。
電源２６によって所定の正電位に保持された例えばリン
グ板形状のアノード電極２５が配置される。アノード電
極２５に電圧を印加する導線２９は電流導入端子部２８
を通って配線される。
【００２１】またアノード電極２５と基板２２の間に
は、さらに、例えばリング板形状の接地電極３１が配置
される。接地電極３１はアノード電極２５に対して平行
に配置され、かつ好ましくは接地電極３１の一部がアノ
ード電極２５と重なるように配置される。接地電極３１
は導線３２によって真空容器１２に接続される。真空容
器１２は接地されているので、接地電極３１も接地電位
に保持される。ターゲット１８とアノード電極２５の
間、およびアノード電極２５と接地電極３１の間には、
例えばリング形状の絶縁部材３３ａ〜３３ｄが介設さ
れ、ターゲット１８、アノード電極２５、接地電極３１
のそれぞれの位置関係を保持している。絶縁部材３３ａ
〜３３ｄには、例えば耐熱性の高いセラミックス、例え
ばアルミナセラミックス等が使用される。
は、さらに、例えばリング板形状の接地電極３１が配置
される。接地電極３１はアノード電極２５に対して平行
に配置され、かつ好ましくは接地電極３１の一部がアノ
ード電極２５と重なるように配置される。接地電極３１
は導線３２によって真空容器１２に接続される。真空容
器１２は接地されているので、接地電極３１も接地電位
に保持される。ターゲット１８とアノード電極２５の
間、およびアノード電極２５と接地電極３１の間には、
例えばリング形状の絶縁部材３３ａ〜３３ｄが介設さ
れ、ターゲット１８、アノード電極２５、接地電極３１
のそれぞれの位置関係を保持している。絶縁部材３３ａ
〜３３ｄには、例えば耐熱性の高いセラミックス、例え
ばアルミナセラミックス等が使用される。
【００２２】上記のスパッタ装置の動作を説明する。図
示しない排気機構によって真空容器１２内の処理室１１
を排気する。処理室１１を所望の圧力まで排気した後、
ガス導入機構２４によってプロセスガスを所定の圧力ま
で導入する。その後、アノード電極２５に対し直流電源
２６から端子部２８および導線２９を通して所望の正の
直流電圧を印加する。基板トレイ２３に支持された基板
２２をターゲット１８上に移動させながら、ターゲット
１８から飛び出したスパッタ原子を基板２２に付着させ
て薄膜を作製する。またアノード電極２５と基板２２の
間に挿入・配置された接地電極３１により、異常放電の
発生を防止することができる。
示しない排気機構によって真空容器１２内の処理室１１
を排気する。処理室１１を所望の圧力まで排気した後、
ガス導入機構２４によってプロセスガスを所定の圧力ま
で導入する。その後、アノード電極２５に対し直流電源
２６から端子部２８および導線２９を通して所望の正の
直流電圧を印加する。基板トレイ２３に支持された基板
２２をターゲット１８上に移動させながら、ターゲット
１８から飛び出したスパッタ原子を基板２２に付着させ
て薄膜を作製する。またアノード電極２５と基板２２の
間に挿入・配置された接地電極３１により、異常放電の
発生を防止することができる。
【００２３】上記に対して、接地電極３１の代わりに正
電位のアノード電極を配置した場合には、「発明が解決
しようとする課題」の箇所で説明した通り、基板２２、
基板上の薄膜、アノード電極２５、基板トレイ２３の各
々の上にアーク状の異常放電が発生し、正常な成膜を行
うことが困難であることが実験的に見出された。
電位のアノード電極を配置した場合には、「発明が解決
しようとする課題」の箇所で説明した通り、基板２２、
基板上の薄膜、アノード電極２５、基板トレイ２３の各
々の上にアーク状の異常放電が発生し、正常な成膜を行
うことが困難であることが実験的に見出された。
【００２４】接地電極３１を設けない図４に示した構成
で、安定放電状態にてアノード電極２５に正電圧Ｖ3 を
印加し、Ｉｎ2 Ｏ3 と１０％wtＳｎＯ2 を含むターゲッ
ト１８を用いてターゲット電圧、ターゲット電流、アノ
ード電極電流（Ｉ3 ）への効果を調べてみると、アノー
ド電極電流Ｉ3 のアノード電極電圧Ｖ3 に対する依存特
性において、Ｉ3 はＶ3 の増加に伴って単調に増加し、
Ｉ3 の増加に伴ってターゲット電流が増加するという結
果が得られた。すなわち、アノード電極２５からの電力
投入より放電インピーダンスが小さくなり、プラズマが
ターゲット１８の上方に広がりかつ高密度化され、増加
したイオンがターゲット１８に流入するために、ターゲ
ット電流が増加し、ターゲット電圧が減少するという現
象が見られた。なお上記の場合、ターゲット電力を０．
４５ＫＷ、圧力を１〜５mTorr 、アルゴン／酸素流量を
１０５／０．５sccmとした。
で、安定放電状態にてアノード電極２５に正電圧Ｖ3 を
印加し、Ｉｎ2 Ｏ3 と１０％wtＳｎＯ2 を含むターゲッ
ト１８を用いてターゲット電圧、ターゲット電流、アノ
ード電極電流（Ｉ3 ）への効果を調べてみると、アノー
ド電極電流Ｉ3 のアノード電極電圧Ｖ3 に対する依存特
性において、Ｉ3 はＶ3 の増加に伴って単調に増加し、
Ｉ3 の増加に伴ってターゲット電流が増加するという結
果が得られた。すなわち、アノード電極２５からの電力
投入より放電インピーダンスが小さくなり、プラズマが
ターゲット１８の上方に広がりかつ高密度化され、増加
したイオンがターゲット１８に流入するために、ターゲ
ット電流が増加し、ターゲット電圧が減少するという現
象が見られた。なお上記の場合、ターゲット電力を０．
４５ＫＷ、圧力を１〜５mTorr 、アルゴン／酸素流量を
１０５／０．５sccmとした。
【００２５】以上のことから、明細書の「従来の技術」
の箇所で記述した高エネルギの負の荷電粒子を、次の２
つの理由により抑制できる。第１に、ターゲットの放電
インピーダンスを減少し、ターゲット電圧を低くするこ
と、第２に、アノード電極が負の荷電粒子を吸収し、基
板に入射される高エネルギの負の荷電粒子量を減少する
ことである。従って、アノード電極２５を設けることに
より基板２２における負の荷電粒子の衝突エネルギを減
少させることができる。実際に目視ではあるが、アノー
ド電極２５の電位を高めると、プラズマがシールド間全
体に広がり基板２２近傍のプラズマ密度が増大すること
が確認できた。そのため、基板２２に衝突するＡｒ+ イ
オンの数が増大し膜質を変えることが確認された。
の箇所で記述した高エネルギの負の荷電粒子を、次の２
つの理由により抑制できる。第１に、ターゲットの放電
インピーダンスを減少し、ターゲット電圧を低くするこ
と、第２に、アノード電極が負の荷電粒子を吸収し、基
板に入射される高エネルギの負の荷電粒子量を減少する
ことである。従って、アノード電極２５を設けることに
より基板２２における負の荷電粒子の衝突エネルギを減
少させることができる。実際に目視ではあるが、アノー
ド電極２５の電位を高めると、プラズマがシールド間全
体に広がり基板２２近傍のプラズマ密度が増大すること
が確認できた。そのため、基板２２に衝突するＡｒ+ イ
オンの数が増大し膜質を変えることが確認された。
【００２６】本実施例では、図１に示すように、前述の
アノード電極２５をターゲット１８と基板２２の間に配
置し、さらにアノード電極２５の上に複数のリング状絶
縁部材３３ａ〜３３ｄを介して接地電極３１を配置する
ようにしたため、異常放電の発生を防止することが可能
となり、成膜の再現性を良好にし、異常放電のない安定
な状態で低抵抗の薄膜を得ることができる。ターゲット
１８がＩｎ2 Ｏ3 と１０％wtＳｎＯ2 からなる材料で作
られ、プロセスガスにＡｒとＯ2 が使用された場合、作
製される薄膜はＩＴＯ膜となる。
アノード電極２５をターゲット１８と基板２２の間に配
置し、さらにアノード電極２５の上に複数のリング状絶
縁部材３３ａ〜３３ｄを介して接地電極３１を配置する
ようにしたため、異常放電の発生を防止することが可能
となり、成膜の再現性を良好にし、異常放電のない安定
な状態で低抵抗の薄膜を得ることができる。ターゲット
１８がＩｎ2 Ｏ3 と１０％wtＳｎＯ2 からなる材料で作
られ、プロセスガスにＡｒとＯ2 が使用された場合、作
製される薄膜はＩＴＯ膜となる。
【００２７】ターゲット１８の材料は、（Ｉｎ2 Ｏ3 ＋
１０％wtＳｎＯ2 ）に限定されるものではない。また、
接地電極３１とアノード電極２５の形状は、ターゲット
のエロージョン部を囲むような前述のリング状電極でも
よく、あるいは平板状の２本の電極を平行に配置しても
よい。各電極の形状等は、プラズマ分布を考慮して、最
適形状とする。この場合、接地電極３１とアノード電極
２５の配置関係は任意に設定することができる。
１０％wtＳｎＯ2 ）に限定されるものではない。また、
接地電極３１とアノード電極２５の形状は、ターゲット
のエロージョン部を囲むような前述のリング状電極でも
よく、あるいは平板状の２本の電極を平行に配置しても
よい。各電極の形状等は、プラズマ分布を考慮して、最
適形状とする。この場合、接地電極３１とアノード電極
２５の配置関係は任意に設定することができる。
【００２８】図２および図３は他の実施例を示す。図２
および図３で、接地電極およびアノード電極については
図１と同様な符号を付す。図２の実施例では、リング板
形状の接地電極３１の内縁および外縁がアノード電極２
５の内縁および外縁よりも内方または外方へ延設され、
アノード電極２５を安全に覆った実施例を示す。接地電
極３１はアノード電極２５よりも広い幅を有する。３３
ｅは例えばリング状（棒状またはブロック状）の絶縁部
材である。図３の実施例では、リング形状の接地電極３
１とアノード電極２５の電極幅を等しくしている。
および図３で、接地電極およびアノード電極については
図１と同様な符号を付す。図２の実施例では、リング板
形状の接地電極３１の内縁および外縁がアノード電極２
５の内縁および外縁よりも内方または外方へ延設され、
アノード電極２５を安全に覆った実施例を示す。接地電
極３１はアノード電極２５よりも広い幅を有する。３３
ｅは例えばリング状（棒状またはブロック状）の絶縁部
材である。図３の実施例では、リング形状の接地電極３
１とアノード電極２５の電極幅を等しくしている。
【００２９】また本発明によるスパッタ装置ではターゲ
ットの取付位置を特に限定しない。すなわち、ターゲッ
ト１８の取付位置が上置または横置等であっても、ター
ゲット、アノード電極、接地電極、基板の相対位置が上
記実施例と同様な位置関係に維持されれば、本発明を適
用することができる。
ットの取付位置を特に限定しない。すなわち、ターゲッ
ト１８の取付位置が上置または横置等であっても、ター
ゲット、アノード電極、接地電極、基板の相対位置が上
記実施例と同様な位置関係に維持されれば、本発明を適
用することができる。
【００３０】以上のように、アノード電極２５を設ける
ことにより、プラズマ電位の低減、カソード電極のイン
ピーダンスの低減、負の高エネルギ荷電粒子の基板入射
量の制御を行えると共に、アノード電極２５の上方に接
地電極３１を設けることにより、基板トレイ２３とアノ
ード電極２５の間、基板２２とアノード電極２５の間の
異常放電を防止し、薄膜作製における再現性および信頼
性を高め、パーティクルの発生を低減することができ
る。
ことにより、プラズマ電位の低減、カソード電極のイン
ピーダンスの低減、負の高エネルギ荷電粒子の基板入射
量の制御を行えると共に、アノード電極２５の上方に接
地電極３１を設けることにより、基板トレイ２３とアノ
ード電極２５の間、基板２２とアノード電極２５の間の
異常放電を防止し、薄膜作製における再現性および信頼
性を高め、パーティクルの発生を低減することができ
る。
【００３１】前記実施例ではスパッタ装置に関して説明
したが、本発明による電極構造はＣＶＤ装置、エッチン
グ装置等の成膜装置に適用することができる。
したが、本発明による電極構造はＣＶＤ装置、エッチン
グ装置等の成膜装置に適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、正電圧を印加した第１電極（アノード電極）と基
板の間に負電位の第２電極（接地電極）を設けたため、
異常放電の発生を防止し、安定性、再現性、信頼性の優
れた膜質を有する薄膜を量産することができ、膜剥れを
低減することができ、実用性の高い成膜装置を実現でき
る。
れば、正電圧を印加した第１電極（アノード電極）と基
板の間に負電位の第２電極（接地電極）を設けたため、
異常放電の発生を防止し、安定性、再現性、信頼性の優
れた膜質を有する薄膜を量産することができ、膜剥れを
低減することができ、実用性の高い成膜装置を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスパッタ装置の第１実施例を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】アノード電極と接地電極の配置構造の他の実施
例を示す縦断面図である。
例を示す縦断面図である。
【図３】アノード電極と接地電極の配置構造の他の実施
例を示す縦断面図である。
例を示す縦断面図である。
【図４】従来のスパッタ装置の縦断面図である。
１１ 処理室 １２ 真空容器 １５ カソード電極 １７ カソード本体 １８ ターゲット １９ マグネット ２２ 基板 ２３ 基板トレイ ２４ ガス導入機構 ２５ アノード電極 ３１ 接地電極 ３３ａ〜３３ｅ 絶縁部材
Claims (2)
- 【請求項１】 ターゲットとこのターゲット上に磁界を
生成するマグネットとを含むカソード電極機構と、プロ
セスガスを導入するガス導入機構と、前記カソード電極
機構に電圧を印加する電源を備え、前記磁界および前記
電圧により前記プロセスガスをプラズマ化し、このプラ
ズマによって前記ターゲットのターゲット物質をスパッ
タし、前記ターゲットに対向して配置された基板上に薄
膜を作製するスパッタ装置において、 前記ターゲットと前記基板の間に正電圧が印加された第
１電極を配置し、この第１電極と前記基板の間に接地電
位の第２電極を配置したことを特徴とするスパッタ装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載のスパッタ装置において、
前記第１電極と前記第２電極はリング板形状で形成さ
れ、かつ前記第１電極と前記第２電極は少なくとも一部
が重なるように平行に配置されることを特徴とするスパ
ッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22577594A JP3562595B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22577594A JP3562595B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | スパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0867981A true JPH0867981A (ja) | 1996-03-12 |
| JP3562595B2 JP3562595B2 (ja) | 2004-09-08 |
Family
ID=16834604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22577594A Expired - Fee Related JP3562595B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3562595B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006506521A (ja) * | 2002-11-14 | 2006-02-23 | ゾンド， インコーポレイテッド | 高蒸着速度スパッタリング |
| WO2006097994A1 (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Thin-Film Process Inc. | スパッタリング装置 |
| JP2008001989A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Qimonda Ag | スパッタ堆積装置およびスパッタ堆積方法 |
| US8125155B2 (en) | 2004-02-22 | 2012-02-28 | Zond, Inc. | Methods and apparatus for generating strongly-ionized plasmas with ionizational instabilities |
| WO2012114941A1 (ja) * | 2011-02-25 | 2012-08-30 | 東レ株式会社 | プラズマ処理用マグネトロン電極 |
-
1994
- 1994-08-26 JP JP22577594A patent/JP3562595B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006506521A (ja) * | 2002-11-14 | 2006-02-23 | ゾンド， インコーポレイテッド | 高蒸着速度スパッタリング |
| US7811421B2 (en) | 2002-11-14 | 2010-10-12 | Zond, Inc. | High deposition rate sputtering |
| US8125155B2 (en) | 2004-02-22 | 2012-02-28 | Zond, Inc. | Methods and apparatus for generating strongly-ionized plasmas with ionizational instabilities |
| WO2006097994A1 (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Thin-Film Process Inc. | スパッタリング装置 |
| JP2008001989A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Qimonda Ag | スパッタ堆積装置およびスパッタ堆積方法 |
| WO2012114941A1 (ja) * | 2011-02-25 | 2012-08-30 | 東レ株式会社 | プラズマ処理用マグネトロン電極 |
| JP2012188751A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-10-04 | Toray Ind Inc | プラズマ処理用マグネトロン電極 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3562595B2 (ja) | 2004-09-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040507 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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