JPH09170077A - 真空処理チャンバ、真空チャンバ用マグネトロン装置および真空スパッタリング法 - Google Patents
真空処理チャンバ、真空チャンバ用マグネトロン装置および真空スパッタリング法Info
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- JPH09170077A JPH09170077A JP8304673A JP30467396A JPH09170077A JP H09170077 A JPH09170077 A JP H09170077A JP 8304673 A JP8304673 A JP 8304673A JP 30467396 A JP30467396 A JP 30467396A JP H09170077 A JPH09170077 A JP H09170077A
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アーク放電を生じることなく使用され、経済
性に優れ、長い持続時間を実現することのできる真空チ
ャンバ、真空チャンバ用マグネトロン装置および真空ス
パッタリング法を提供する。 【解決手段】 マグネトロン装置がスパッタリング電極
５６と対抗電極５８とを備えている。スパッタリング電
極５６の視野から遠ざけられた、対抗電極の領域がさら
なる電極５０をもって補助放電空間ＩＩを形成してい
る。ここに生じる補助放電が、対抗電極５８とさらなる
電極５０との間に高伝導性の結合を構成する。これによ
り、対抗電極の妨害層は短絡される。
性に優れ、長い持続時間を実現することのできる真空チ
ャンバ、真空チャンバ用マグネトロン装置および真空ス
パッタリング法を提供する。 【解決手段】 マグネトロン装置がスパッタリング電極
５６と対抗電極５８とを備えている。スパッタリング電
極５６の視野から遠ざけられた、対抗電極の領域がさら
なる電極５０をもって補助放電空間ＩＩを形成してい
る。ここに生じる補助放電が、対抗電極５８とさらなる
電極５０との間に高伝導性の結合を構成する。これによ
り、対抗電極の妨害層は短絡される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング電
極とこのスパッタリング電極とともに放電空間を形成す
る対抗電極とを有する真空処理チャンバ、上記チャンバ
を用いたマグネトロン装置、および真空スパッタリング
の方法とに関する。
極とこのスパッタリング電極とともに放電空間を形成す
る対抗電極とを有する真空処理チャンバ、上記チャンバ
を用いたマグネトロン装置、および真空スパッタリング
の方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】スパッタリング電極とは、スパッタリン
グ式薄膜コーティングという意味合いにおいて飛散させ
られた物質が被加工体上に移着することになる電極、あ
るいはスパッタリング腐食の意味においてスパッタすべ
き被加工体がその上に配置されている電極のことであ
る。
グ式薄膜コーティングという意味合いにおいて飛散させ
られた物質が被加工体上に移着することになる電極、あ
るいはスパッタリング腐食の意味においてスパッタすべ
き被加工体がその上に配置されている電極のことであ
る。
【０００３】このスパッタリング技術において問題とな
るのは、処理チャンバ内に電気絶縁層が形成される場合
であるが、それは、スパッタリング電極から金属より電
気伝導性の劣る物質が飛散させられるため、あるいはス
パッタリング電極から飛散させられた物質が反応ガスと
反応しその結果として上記の伝導性の劣る、ないしは伝
導性を有しない絶縁層となるためである。
るのは、処理チャンバ内に電気絶縁層が形成される場合
であるが、それは、スパッタリング電極から金属より電
気伝導性の劣る物質が飛散させられるため、あるいはス
パッタリング電極から飛散させられた物質が反応ガスと
反応しその結果として上記の伝導性の劣る、ないしは伝
導性を有しない絶縁層となるためである。
【０００４】この場合、上記絶縁層のために対抗電極の
ところで、スパッタリング電極と対抗電極との間の放電
が時間変化すること、すなわち不安定になることが問題
となる。
ところで、スパッタリング電極と対抗電極との間の放電
が時間変化すること、すなわち不安定になることが問題
となる。
【０００５】高周波スパッタリングに際して、スパッタ
されない電極（以降、陽極性電極とも称す）の、増大す
る絶縁層のために放電の直流自己バイアス電位が（陽極
性電極のところにおける時間的に変化する容量付加膜の
ために）ずれるようになる一方、陽極での上記絶縁層の
形成は、直流スパッタリングの際に放電電圧が次第に高
くなり、そして直流駆動の場合に活動的になる上記容量
付加膜の結合解除効果のために陽極の機能がますます低
下するという結果をもたらす。
されない電極（以降、陽極性電極とも称す）の、増大す
る絶縁層のために放電の直流自己バイアス電位が（陽極
性電極のところにおける時間的に変化する容量付加膜の
ために）ずれるようになる一方、陽極での上記絶縁層の
形成は、直流スパッタリングの際に放電電圧が次第に高
くなり、そして直流駆動の場合に活動的になる上記容量
付加膜の結合解除効果のために陽極の機能がますます低
下するという結果をもたらす。
【０００６】しかしながら今日では直流スパッタリン
グ、特に反応型直流スパッタリングが、たとえば高周波
スパッタリング装置に比べ、コスト的に有利な装置形態
を有しているという理由で優先されている。
グ、特に反応型直流スパッタリングが、たとえば高周波
スパッタリング装置に比べ、コスト的に有利な装置形態
を有しているという理由で優先されている。
【０００７】高周波スパッタリングの場合だけでなく、
今日優先的に採用される直流スパッタリングの場合に
も、ある程度まで常時不変の工程上の前提条件を補償す
るためには、陽極性電極、すなわち陽極は日常的に清掃
されなければならないことになる。これが全く不経済で
あることは当然のことであり、その上、工程の汚染に関
して常時問題を生じることになろう。特に直流スパッタ
リングの場合に高いスパッタリング率が得られるため特
に優先的に採用されるマグネトロン型スパッタリング源
の場合、上記問題は特に緊急事項である。
今日優先的に採用される直流スパッタリングの場合に
も、ある程度まで常時不変の工程上の前提条件を補償す
るためには、陽極性電極、すなわち陽極は日常的に清掃
されなければならないことになる。これが全く不経済で
あることは当然のことであり、その上、工程の汚染に関
して常時問題を生じることになろう。特に直流スパッタ
リングの場合に高いスパッタリング率が得られるため特
に優先的に採用されるマグネトロン型スパッタリング源
の場合、上記問題は特に緊急事項である。
【０００８】電気伝導性に劣る物質のスパッタリングの
場合、あるいは反応を通じて電気伝導性に劣る物質を形
成する反応ガス雰囲気の中での電気伝導性に優れた物質
のスパッタリングの場合、先に触れた絶縁の問題がスパ
ッタリング電極上にも存在する。しかし、この問題は、
ＥＰ−０ ５６４ ７８０ないしは米国出願Ｎｏ．０８
／０２０ ６７２において特にコスト的に有利なチョッ
パー技術を採用したものとして詳しく説明されているよ
うに、脈動電圧を重ね合わせた、コスト的に有利な直流
放電発生器の採用を特に考慮することにより解決され
た。
場合、あるいは反応を通じて電気伝導性に劣る物質を形
成する反応ガス雰囲気の中での電気伝導性に優れた物質
のスパッタリングの場合、先に触れた絶縁の問題がスパ
ッタリング電極上にも存在する。しかし、この問題は、
ＥＰ−０ ５６４ ７８０ないしは米国出願Ｎｏ．０８
／０２０ ６７２において特にコスト的に有利なチョッ
パー技術を採用したものとして詳しく説明されているよ
うに、脈動電圧を重ね合わせた、コスト的に有利な直流
放電発生器の採用を特に考慮することにより解決され
た。
【０００９】直流スパッタリングの場合、上に述べた問
題は、今までに陽極に関連して陽極面を大きくするか、
あるいは追加的に板簾または迷路を設けることによって
解決を図られていた。その際、同板簾ないし迷路は、粒
子粒に対して自由でそれに拘束されることなく、電気伝
導性を有する表面を、一方ではスパッタリング放電がこ
の領域で広がり得ないよう（暗空間部の保持）、また他
方では特に電子が、スパッタリング放電に晒された陽極
の絶縁層形成にもかかわらず陽極上に低抵抗の通路を見
出すよう保護する。
題は、今までに陽極に関連して陽極面を大きくするか、
あるいは追加的に板簾または迷路を設けることによって
解決を図られていた。その際、同板簾ないし迷路は、粒
子粒に対して自由でそれに拘束されることなく、電気伝
導性を有する表面を、一方ではスパッタリング放電がこ
の領域で広がり得ないよう（暗空間部の保持）、また他
方では特に電子が、スパッタリング放電に晒された陽極
の絶縁層形成にもかかわらず陽極上に低抵抗の通路を見
出すよう保護する。
【００１０】図１（ａ）には、典型的なマグネトロン型
スパッタリング構造の左側が、絶縁層形成に関係して陽
極面を自由保存するための追加的手段を除いて示されて
いる。
スパッタリング構造の左側が、絶縁層形成に関係して陽
極面を自由保存するための追加的手段を除いて示されて
いる。
【００１１】この図１（ａ）には、スパッタされたター
ゲット体１と、ターゲット体１の固定枠２と、固定枠２
とターゲット体１とを固定するねじ３と、熱伝導用接触
片４と、冷却板５と、冷却媒体通路６と、枠型陽極７
と、装置側のマグネトロン固定フランジ８と、一方が陰
極側に接し他方がフランジ／陽極側に接する両者間の電
気絶縁体９と、磁石系ハウジング１１を有する磁石系１
０と、定性的磁場形状１２と、妨害絶縁層１３と、間隙
１４とが示されている。
ゲット体１と、ターゲット体１の固定枠２と、固定枠２
とターゲット体１とを固定するねじ３と、熱伝導用接触
片４と、冷却板５と、冷却媒体通路６と、枠型陽極７
と、装置側のマグネトロン固定フランジ８と、一方が陰
極側に接し他方がフランジ／陽極側に接する両者間の電
気絶縁体９と、磁石系ハウジング１１を有する磁石系１
０と、定性的磁場形状１２と、妨害絶縁層１３と、間隙
１４とが示されている。
【００１２】参照番号１３は、純粋に模式図的かつ定性
的に、陽極７上の容量付加膜を形成する妨害絶縁層の堆
積を示している。明らかなように、これにより陰極と陽
極７との間の放電路は最後にブロックされる。その際、
陽極７と引張り枠２との間の間隙１４が暗空間の条件を
見たし、それによりそこに放電が生じ得ないことと、し
かしながらコーティング粒子は同間隙１４に侵入可能
で、図示のように、陽極７ならびにその一部が、固定フ
ランジ８の部分を覆うことができることを考慮すべきで
ある。
的に、陽極７上の容量付加膜を形成する妨害絶縁層の堆
積を示している。明らかなように、これにより陰極と陽
極７との間の放電路は最後にブロックされる。その際、
陽極７と引張り枠２との間の間隙１４が暗空間の条件を
見たし、それによりそこに放電が生じ得ないことと、し
かしながらコーティング粒子は同間隙１４に侵入可能
で、図示のように、陽極７ならびにその一部が、固定フ
ランジ８の部分を覆うことができることを考慮すべきで
ある。
【００１３】図１（ｂ）に基づいて明らかにすべきこと
は、図１（ａ）に基づいて説明した問題を解決する手段
を論ずることである。そこにはマグネトロン源の右半分
が示され、同じ構成部品には図１（ａ）の場合と同じ参
照記号が用いられている。
は、図１（ａ）に基づいて説明した問題を解決する手段
を論ずることである。そこにはマグネトロン源の右半分
が示され、同じ構成部品には図１（ａ）の場合と同じ参
照記号が用いられている。
【００１４】両図の比較から明らかなように、間隙１
４′は暗空間の条件を満たして、迷路状に形成され、陽
極面領域は暗空間間隙に侵入するスパッタリング物質に
関して、ステップ状の間隙構造に基づき、参照番号１５
で例示するように、陰を付して示す。これにより、陽極
表面が絶縁被膜されることなく自由に電気的な放電通路
が確保されることになる。電子は陽極ポテンシャルによ
りその大きな運動性のために暗空間間隙１４′を通っ
て、拘束されない状態にある陽極面１５にまで移動し、
それによって電流回路が閉じられる。
４′は暗空間の条件を満たして、迷路状に形成され、陽
極面領域は暗空間間隙に侵入するスパッタリング物質に
関して、ステップ状の間隙構造に基づき、参照番号１５
で例示するように、陰を付して示す。これにより、陽極
表面が絶縁被膜されることなく自由に電気的な放電通路
が確保されることになる。電子は陽極ポテンシャルによ
りその大きな運動性のために暗空間間隙１４′を通っ
て、拘束されない状態にある陽極面１５にまで移動し、
それによって電流回路が閉じられる。
【００１５】次に確認するのは、図１（ｂ）に基づいて
説明した迷路の代わりに、陽極面領域のための陰影をつ
けた部分に並んで、全陽極表面をも大きくするための、
いわゆる肋骨構造または板簾を用いることである。これ
により、絶縁付加膜による陽極面の表皮成長が、陽極面
の全体を覆ってあまりにも急速に生じるのを抑制すべき
である。これに加えて、ＵＳ−Ａ−３ ５１４ ３９
１、ＤＥ−ＰＳ−３４２７ ５８７およびＤＥ−ＰＳ−
３６ １２ ７２１の文献が参照される。
説明した迷路の代わりに、陽極面領域のための陰影をつ
けた部分に並んで、全陽極表面をも大きくするための、
いわゆる肋骨構造または板簾を用いることである。これ
により、絶縁付加膜による陽極面の表皮成長が、陽極面
の全体を覆ってあまりにも急速に生じるのを抑制すべき
である。これに加えて、ＵＳ−Ａ−３ ５１４ ３９
１、ＤＥ−ＰＳ−３４２７ ５８７およびＤＥ−ＰＳ−
３６ １２ ７２１の文献が参照される。
【００１６】また上述の付足事項の本質的な欠点は、今
や、スパッタリングの開始から、時間的に変化する運転
条件を獲得することは可能でないということの中に認め
られる。妨害されることのない、絶縁膜の絶え間ない成
長は、放電条件を絶えず変化させる。板簾ないし迷路構
造によっても、さし当たっては有効陽極表面が除去され
ているので、運転状態が安定するまでに比較的長い時間
を要する。
や、スパッタリングの開始から、時間的に変化する運転
条件を獲得することは可能でないということの中に認め
られる。妨害されることのない、絶縁膜の絶え間ない成
長は、放電条件を絶えず変化させる。板簾ないし迷路構
造によっても、さし当たっては有効陽極表面が除去され
ているので、運転状態が安定するまでに比較的長い時間
を要する。
【００１７】取っておかれた陽極面が放電流路を排他的
に確保した後でも、放電電圧は、電子が通り抜けねばな
らない流路が比較的長いので、高い状態に留まる。しか
しながら、高い放電電圧は、定期的に大きな頻度で破壊
放電や短絡放電を招来し、それがスパッタリング工程を
妨害し、被膜形成スパッタリングの際には特に、形成さ
れた成膜を役立たなくする。迷路系の採用の場合と異な
り、陽極面の正味の拡大により、放電電圧の上昇には、
陽極面が連続的かつ一様に増大するので、事実上より長
い時間がかかる。
に確保した後でも、放電電圧は、電子が通り抜けねばな
らない流路が比較的長いので、高い状態に留まる。しか
しながら、高い放電電圧は、定期的に大きな頻度で破壊
放電や短絡放電を招来し、それがスパッタリング工程を
妨害し、被膜形成スパッタリングの際には特に、形成さ
れた成膜を役立たなくする。迷路系の採用の場合と異な
り、陽極面の正味の拡大により、放電電圧の上昇には、
陽極面が連続的かつ一様に増大するので、事実上より長
い時間がかかる。
【００１８】スパッタリング式薄膜生成の場合、直接、
生成膜の品質に影響する、このような再現不能な運転条
件は、今日の品質要求の下では受け入れられない。この
ことは、メモリ板ないし半導体の膜形成に関して指摘さ
れるべきであろう。
生成膜の品質に影響する、このような再現不能な運転条
件は、今日の品質要求の下では受け入れられない。この
ことは、メモリ板ないし半導体の膜形成に関して指摘さ
れるべきであろう。
【００１９】本発明の目的は、上記の諸欠点が除去さ
れ、電気伝導の良くない物質から誘電体物質までが妨害
なく、すなわちアーク放電を生じることなく使用され、
高い再現性と生産性とを有し、すなわち経済性に優れ、
長い持続時間を実現することのできる真空処理チャン
バ、真空チャンバ用マグネトロン装置および真空スパッ
タリング法を創造することにある。
れ、電気伝導の良くない物質から誘電体物質までが妨害
なく、すなわちアーク放電を生じることなく使用され、
高い再現性と生産性とを有し、すなわち経済性に優れ、
長い持続時間を実現することのできる真空処理チャン
バ、真空チャンバ用マグネトロン装置および真空スパッ
タリング法を創造することにある。
【００２０】その際、スパッタリング工程が急速に安定
すべきものとする。
すべきものとする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の真空処理チャン
バは、スパッタリング電極と、スパッタリング電極とと
もに放電空間を形成する対抗電極とを有する真空処理チ
ャンバであって、スパッタリング電極の可視表面領域が
手前の方へ引き取られており、次のことは、すなわち、
第３の電極が上記の表面領域とともにさらに別の放電空
間を形成し、放電空間の間に、電子に対して事実上妨害
をしない結合が維持されていることを特徴とする。
バは、スパッタリング電極と、スパッタリング電極とと
もに放電空間を形成する対抗電極とを有する真空処理チ
ャンバであって、スパッタリング電極の可視表面領域が
手前の方へ引き取られており、次のことは、すなわち、
第３の電極が上記の表面領域とともにさらに別の放電空
間を形成し、放電空間の間に、電子に対して事実上妨害
をしない結合が維持されていることを特徴とする。
【００２２】本発明の真空処理チャンバによれば、第３
の電極が、スパッタリング電極に対して目に見える結合
はしていない対抗電極とともに、より広い放電空間を形
成し（暗空間はこれに関連して十分ではなく）、電子に
対して実質上妨害を受けていない、放電空間相互間の結
合（すなわち最後に言及した放電空間とスパッタリング
放電空間との間の結合）が存続し、拘束されていない陽
極面の領域が、また別の電気伝導性の高い放電を通じて
空間的に拡張され、スパッタリング放電電子が実際上妨
害を受けることなく、常に低電気抵抗で陽極に向かって
流れ得るようになるが、このことは、スパッタリング放
電に直接に向けられた陽極表面領域において増大する絶
縁層の形成にもかかわらず起こる。
の電極が、スパッタリング電極に対して目に見える結合
はしていない対抗電極とともに、より広い放電空間を形
成し（暗空間はこれに関連して十分ではなく）、電子に
対して実質上妨害を受けていない、放電空間相互間の結
合（すなわち最後に言及した放電空間とスパッタリング
放電空間との間の結合）が存続し、拘束されていない陽
極面の領域が、また別の電気伝導性の高い放電を通じて
空間的に拡張され、スパッタリング放電電子が実際上妨
害を受けることなく、常に低電気抵抗で陽極に向かって
流れ得るようになるが、このことは、スパッタリング放
電に直接に向けられた陽極表面領域において増大する絶
縁層の形成にもかかわらず起こる。
【００２３】本発明の真空チャンバ用マグネトロン装置
は、スパッタリング電極と対抗電極とを有する、真空チ
ャンバ用マグネトロン装置であって、スパッタリング電
極からの視野の表面範囲が手前の方に引き取られてお
り、次のこと、すなわち、第３の電極が表面領域ととも
に放電空間を形成するということを特徴とする。
は、スパッタリング電極と対抗電極とを有する、真空チ
ャンバ用マグネトロン装置であって、スパッタリング電
極からの視野の表面範囲が手前の方に引き取られてお
り、次のこと、すなわち、第３の電極が表面領域ととも
に放電空間を形成するということを特徴とする。
【００２４】本発明の真空スパッタリング法は、真空受
容器の中に電気伝導性の劣る膜層が生じる真空スパッタ
リング法であって、スパッタリング電極と対抗電極との
間に、放電空間が形成され、次のこと、すなわち、対抗
電極の表面領域が、可視結合の放電に対して引っ込めら
れ、それがさらなる放電を介してスパッタリング放電に
結合されていることを特徴とする。
容器の中に電気伝導性の劣る膜層が生じる真空スパッタ
リング法であって、スパッタリング電極と対抗電極との
間に、放電空間が形成され、次のこと、すなわち、対抗
電極の表面領域が、可視結合の放電に対して引っ込めら
れ、それがさらなる放電を介してスパッタリング放電に
結合されていることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。
て図面に基づいて説明する。
【００２６】図２には、負電位に置かれたスパッタリン
グ電極２０が示されている。同電極と正電位に置かれた
対抗電極２２との間にはアルゴン・ガスのような作業ガ
ス中で、１次放電Ｉが維持される。電極２０におけるタ
ーゲット物質はスパッタされ、それ自体電気的伝導性は
良くなく事実上金属より劣っているかまたは全く誘電体
的であり、またそれは１次放電Ｉの中において電極２０
からスパッタされた物質と挿入された作業ガスとの間に
電気伝導性に劣る物質結合を作り出す。いずれにせよ、
とりわけ陽極２２上に絶縁付加膜が生成される。スパッ
タリング電極の直接的に視認できる結合の他に、たとえ
ば環状に示されているように、第３の電極２６が設けら
れている。
グ電極２０が示されている。同電極と正電位に置かれた
対抗電極２２との間にはアルゴン・ガスのような作業ガ
ス中で、１次放電Ｉが維持される。電極２０におけるタ
ーゲット物質はスパッタされ、それ自体電気的伝導性は
良くなく事実上金属より劣っているかまたは全く誘電体
的であり、またそれは１次放電Ｉの中において電極２０
からスパッタされた物質と挿入された作業ガスとの間に
電気伝導性に劣る物質結合を作り出す。いずれにせよ、
とりわけ陽極２２上に絶縁付加膜が生成される。スパッ
タリング電極の直接的に視認できる結合の他に、たとえ
ば環状に示されているように、第３の電極２６が設けら
れている。
【００２７】保護板のような手段、または第３の電極の
部分を通じ、模式的に参照番号２８で示したように、暗
空間条件に応じた間隙２９を介して放電Ｉが電極２２の
背後にまで広がるのが防止される。これに対して第３の
電極２６と陽極２２との間には、以降に補助放電と呼ば
れる放電ＩＩの発生と持続とを許す距離の関係が支配し
ている。暗空間距離を置いて保持された保護板２８の片
側懸架をもって模式図的に示したように、以降放電空間
をＩから放電空間ＩＩへの実際上自由な貫入が維持され
る。これにより次の関係が生じる。
部分を通じ、模式的に参照番号２８で示したように、暗
空間条件に応じた間隙２９を介して放電Ｉが電極２２の
背後にまで広がるのが防止される。これに対して第３の
電極２６と陽極２２との間には、以降に補助放電と呼ば
れる放電ＩＩの発生と持続とを許す距離の関係が支配し
ている。暗空間距離を置いて保持された保護板２８の片
側懸架をもって模式図的に示したように、以降放電空間
をＩから放電空間ＩＩへの実際上自由な貫入が維持され
る。これにより次の関係が生じる。
【００２８】ａ．陽極２２の裏側には妨害層２４はでき
ない。 ｂ．補助放電ＩＩは、陽極２２と第３の電極２６との間
に高伝導度の結合を形成し、放電Ｉと陽極２２の導電面
との間に等価回路的に低抵抗結合を認める。妨害層２４
に平行に、後者を電気的に短絡して高伝導の補助放電Ｉ
Ｉが存在している。
ない。 ｂ．補助放電ＩＩは、陽極２２と第３の電極２６との間
に高伝導度の結合を形成し、放電Ｉと陽極２２の導電面
との間に等価回路的に低抵抗結合を認める。妨害層２４
に平行に、後者を電気的に短絡して高伝導の補助放電Ｉ
Ｉが存在している。
【００２９】補助放電ＩＩは非常に低抵抗である一方、
絶縁層２４はもはや非常に急速に効果を現わさず、電子
流は図に書込まれているように本来陽極の自由面を空間
的に広げる放電ＩＩを超えて確保される。
絶縁層２４はもはや非常に急速に効果を現わさず、電子
流は図に書込まれているように本来陽極の自由面を空間
的に広げる放電ＩＩを超えて確保される。
【００３０】第３の電極２６のポテンシャルは、陽極２
２のそれとの関係においてΦ26をもって記号表記されて
いるが、それが有利な方法として、これ（陽極２２）に
対してもう一度正に保たれており、これにより補助放電
ＩＩにおいて陽極２２は陰極的に作用し、そのため全く
自由にスパッタされる。
２のそれとの関係においてΦ26をもって記号表記されて
いるが、それが有利な方法として、これ（陽極２２）に
対してもう一度正に保たれており、これにより補助放電
ＩＩにおいて陽極２２は陰極的に作用し、そのため全く
自由にスパッタされる。
【００３１】陽極的でかつ陰極的な電極は、高周波で駆
動された放電Ｉの場合に、必要なら放電ＩＩをも考慮し
て意識された。すなわち、ケーニッヒの法則によれば、
放電Ｉの方に向けられた電極面は電極２２のそれより小
さく選ばれ、それで高周波駆動の場合には、負の電位が
電極２０に、正の電位が電極２２に与えられ、後者が直
流ポテンシャルにより陽極および陰極と定義されること
はない。次にこの意味において、高周波駆動の考察に際
しても、「陽極」および「陰極」について触れる。
動された放電Ｉの場合に、必要なら放電ＩＩをも考慮し
て意識された。すなわち、ケーニッヒの法則によれば、
放電Ｉの方に向けられた電極面は電極２２のそれより小
さく選ばれ、それで高周波駆動の場合には、負の電位が
電極２０に、正の電位が電極２２に与えられ、後者が直
流ポテンシャルにより陽極および陰極と定義されること
はない。次にこの意味において、高周波駆動の考察に際
しても、「陽極」および「陰極」について触れる。
【００３２】図３から図５には、本発明に基づいた高周
波スパッタリング用真空処理チャンバを構想するため
の、いくつかの可能性を示す。その際、理解のために、
ケーニッヒの面積法則と、ケーニッヒによって求められ
たアスペクト比を、トンネル型磁場の付加の下に、境界
において変更することの可能性についての知識とを仮定
するが、それについては、米国出願Ｎｏ．０４７ ８９
６ないし米国出願Ｎｏ．８２９ ７３９に対応して、Ｄ
Ｅ−ＯＳ−３７ ０６ ６９８を参照することができ
る。
波スパッタリング用真空処理チャンバを構想するため
の、いくつかの可能性を示す。その際、理解のために、
ケーニッヒの面積法則と、ケーニッヒによって求められ
たアスペクト比を、トンネル型磁場の付加の下に、境界
において変更することの可能性についての知識とを仮定
するが、それについては、米国出願Ｎｏ．０４７ ８９
６ないし米国出願Ｎｏ．８２９ ７３９に対応して、Ｄ
Ｅ−ＯＳ−３７ ０６ ６９８を参照することができ
る。
【００３３】図３によれば高周波発生器３０が、スパッ
タリング陰極２０と対抗電極２２とに接続されている。
暗空間保護板２８により、電極２２の背後への放電の広
がりが防止される。暗空間保護板２８は、しかしながら
放電空間Ｉと、陽極２２の裏側との間への、実際上の妨
害なき侵入は阻止しない。そこには第３の電極２６が設
けられ、好ましくは陽極２２に関係し、定電圧の電源３
２により正のポテンシャルが加えられている。先の図２
におけるように、ここにも真空チャンバの内部ハウジン
グは書込まれておらず、後者は第３の電極２６として挿
入されるのが望ましいが、説明した原理については全く
変更の必要はない。
タリング陰極２０と対抗電極２２とに接続されている。
暗空間保護板２８により、電極２２の背後への放電の広
がりが防止される。暗空間保護板２８は、しかしながら
放電空間Ｉと、陽極２２の裏側との間への、実際上の妨
害なき侵入は阻止しない。そこには第３の電極２６が設
けられ、好ましくは陽極２２に関係し、定電圧の電源３
２により正のポテンシャルが加えられている。先の図２
におけるように、ここにも真空チャンバの内部ハウジン
グは書込まれておらず、後者は第３の電極２６として挿
入されるのが望ましいが、説明した原理については全く
変更の必要はない。
【００３４】図４は、図３と類似の図であって、定電圧
電源３２の代わりに、第３の電極２６′と陽極２２との
間に高周波発生器３２′が接続された場合の関係を示
す。補助放電ＩＩも高周波放電であるこのような場合
に、第３の電極２６′を陽極２２との関係において正電
位で駆動するためには、模式図的に示すように、第３の
電極２６′の放電作用面は、補助放電ＩＩの方に分配さ
れている自由陽極面より大きく選ばれる。
電源３２の代わりに、第３の電極２６′と陽極２２との
間に高周波発生器３２′が接続された場合の関係を示
す。補助放電ＩＩも高周波放電であるこのような場合
に、第３の電極２６′を陽極２２との関係において正電
位で駆動するためには、模式図的に示すように、第３の
電極２６′の放電作用面は、補助放電ＩＩの方に分配さ
れている自由陽極面より大きく選ばれる。
【００３５】上に言及したように、高周波スパッタリン
グの際、陽極部へのトンネル型の磁場の付加により、そ
の陽極作用の維持の下に、その面はスパッタされる陰極
面に関係づけられて、実際的には１の関係にまで、事実
上縮小され得るということがわかる。
グの際、陽極部へのトンネル型の磁場の付加により、そ
の陽極作用の維持の下に、その面はスパッタされる陰極
面に関係づけられて、実際的には１の関係にまで、事実
上縮小され得るということがわかる。
【００３６】図６から図１０には、本発明による真空処
理チャンバの、すなわち直流スパッタリング用真空処理
チャンバの、特に好ましい実施の形態を示す。まず最初
の実施の形態の（ａ）から（ｃ）は、模式図的に第６図
に示されている。真空チャンバ４０の中には陰極２０
が、望ましくはマグネトロン陰極が、模式図的に示され
ているように絶縁体４１とともに設けられており、チャ
ンバ・ハウジングより絶縁されている。陽極２２は環状
陽極として形成されていると同時に、その内側部材とと
もに暗空間保護体２８を構成している。陽極２２は、一
方で絶縁体４１とともに模式的に示されているように、
チャンバ４０から絶縁されている。陰極２０と陽極２２
との間には直流発生器４２が接続されている。この構成
においてチャンバ４０の内側ハウジングは、番号２６″
で示されていて、第３の電極として作用する。選択スイ
ッチ４３とともに模式的に示されているように、電極２
２は次のようにポテンシャル付加される： （ａ） 陰極２０と陽極２２と、したがってまた直流発
生器４２は、第３の電極２６″から絶縁されている； （ｂ） 陽極２２と第３の電極２６″との間には、抵抗
が接続されている； （ｃ） 陽極２２は、ハウジング５０のところで第３の
電極２６″ポテンシャルにあり、通常の方法で参照ポテ
ンシャル、すなわちアース電位に接続されている。
理チャンバの、すなわち直流スパッタリング用真空処理
チャンバの、特に好ましい実施の形態を示す。まず最初
の実施の形態の（ａ）から（ｃ）は、模式図的に第６図
に示されている。真空チャンバ４０の中には陰極２０
が、望ましくはマグネトロン陰極が、模式図的に示され
ているように絶縁体４１とともに設けられており、チャ
ンバ・ハウジングより絶縁されている。陽極２２は環状
陽極として形成されていると同時に、その内側部材とと
もに暗空間保護体２８を構成している。陽極２２は、一
方で絶縁体４１とともに模式的に示されているように、
チャンバ４０から絶縁されている。陰極２０と陽極２２
との間には直流発生器４２が接続されている。この構成
においてチャンバ４０の内側ハウジングは、番号２６″
で示されていて、第３の電極として作用する。選択スイ
ッチ４３とともに模式的に示されているように、電極２
２は次のようにポテンシャル付加される： （ａ） 陰極２０と陽極２２と、したがってまた直流発
生器４２は、第３の電極２６″から絶縁されている； （ｂ） 陽極２２と第３の電極２６″との間には、抵抗
が接続されている； （ｃ） 陽極２２は、ハウジング５０のところで第３の
電極２６″ポテンシャルにあり、通常の方法で参照ポテ
ンシャル、すなわちアース電位に接続されている。
【００３７】図７は、切換位置（ａ）にあるときの図６
の拡大切取図である。陽極２２の絶縁層２４における負
の帯電のために、スパッタリング放電Ｉのプラズマ・ポ
テンシャルは第３の電極２６″に関して、すなわち通常
の方法でアースされたチャンバ４０のハウジング壁に関
して低位にある。自由状態にある陽極面とハウジングと
の間には補助放電ＩＩが生じ、その際陽極２２はこの放
電に関しては、陰極として作用し、したがって補助放電
ＩＩにおいては、自由スパッタリングが存続する傾向に
ある。
の拡大切取図である。陽極２２の絶縁層２４における負
の帯電のために、スパッタリング放電Ｉのプラズマ・ポ
テンシャルは第３の電極２６″に関して、すなわち通常
の方法でアースされたチャンバ４０のハウジング壁に関
して低位にある。自由状態にある陽極面とハウジングと
の間には補助放電ＩＩが生じ、その際陽極２２はこの放
電に関しては、陰極として作用し、したがって補助放電
ＩＩにおいては、自由スパッタリングが存続する傾向に
ある。
【００３８】補助放電ＩＩは約３０Ｖのプラズマ・ポテ
ンシャルで発生するとすぐ、この放電ＩＩを介してスパ
ッタリング放電Ｉが陽極と陰極とをもって、第３の電極
２６″のアース電位の下に約３０Ｖの電位差をもって発
生する。確実性の局面から、特に補助放電ＩＩが未だ充
分に確立していない状態においては、スパッタリングの
開始には切換位置（ｂ）に基づいて、陽極２２と第３の
電極２６″に対応する受容器との間に抵抗Ｒが接続され
る。これにより、陽極２２とハウジングのところにおけ
る参照電位との間の電位差は、補助放電ＩＩが確立する
前に、危険なく上昇し得ることが保証される。
ンシャルで発生するとすぐ、この放電ＩＩを介してスパ
ッタリング放電Ｉが陽極と陰極とをもって、第３の電極
２６″のアース電位の下に約３０Ｖの電位差をもって発
生する。確実性の局面から、特に補助放電ＩＩが未だ充
分に確立していない状態においては、スパッタリングの
開始には切換位置（ｂ）に基づいて、陽極２２と第３の
電極２６″に対応する受容器との間に抵抗Ｒが接続され
る。これにより、陽極２２とハウジングのところにおけ
る参照電位との間の電位差は、補助放電ＩＩが確立する
前に、危険なく上昇し得ることが保証される。
【００３９】図８に切換位置（ｃ）の場合の状況を示
す。ここでは陽極２２の金属製陽極体が、絶縁層２４よ
りなるコンデンサの１枚の板を形成し、もう一方の板
は、絶縁層２４上の負の帯電層で形成される。補助放電
ＩＩはここでは、動きの悪い負の帯電４４と陽極２２の
自由面との間に生じる。第３の電極はここでは、本来、
負の帯電層４４で形成される。
す。ここでは陽極２２の金属製陽極体が、絶縁層２４よ
りなるコンデンサの１枚の板を形成し、もう一方の板
は、絶縁層２４上の負の帯電層で形成される。補助放電
ＩＩはここでは、動きの悪い負の帯電４４と陽極２２の
自由面との間に生じる。第３の電極はここでは、本来、
負の帯電層４４で形成される。
【００４０】図６を振り返り、図７から図８の説明を考
慮すれば、抵抗Ｒを０から無限大まで変化させることに
より、図７と図８とに基づく両極端を実現できることは
明らかである。しかしながら、その際、図８に基づく補
助放電が生じる前に、図７に基づく補助放電の発生に成
功したときはいつでも、最も後者は発生しないというこ
とを考慮すべきである。安定性基準からは、切換位置
（ｂ）に基づく確実性の観点の考慮の下での、切換位置
（ａ）に基づく事例が望ましい。
慮すれば、抵抗Ｒを０から無限大まで変化させることに
より、図７と図８とに基づく両極端を実現できることは
明らかである。しかしながら、その際、図８に基づく補
助放電が生じる前に、図７に基づく補助放電の発生に成
功したときはいつでも、最も後者は発生しないというこ
とを考慮すべきである。安定性基準からは、切換位置
（ｂ）に基づく確実性の観点の考慮の下での、切換位置
（ａ）に基づく事例が望ましい。
【００４１】図９には、原理的に別の変形電気接続が示
されている。専門家には直ちに明らかなように、ここで
は陽極２２は第３の電極２６″に関係して、特にこのた
めに設けられた直流発生器４６を用いて負の電位に置か
れ、それにより工程の始めから、補助放電ＩＩは、陰極
の作用をする陽極２２によって開始される。消費の観点
からは、先に述べた電気接続切換位置の場合より適性は
劣るが、この実施の形態は、すぐにわかるように工程の
支配に関しては最も確実である。
されている。専門家には直ちに明らかなように、ここで
は陽極２２は第３の電極２６″に関係して、特にこのた
めに設けられた直流発生器４６を用いて負の電位に置か
れ、それにより工程の始めから、補助放電ＩＩは、陰極
の作用をする陽極２２によって開始される。消費の観点
からは、先に述べた電気接続切換位置の場合より適性は
劣るが、この実施の形態は、すぐにわかるように工程の
支配に関しては最も確実である。
【００４２】どの場合でも、陰極２０としてはマグネト
ロン陰極を採用するのがより望ましい。スパッタ物質ま
たは成膜物質に影響する、陰極２０上の絶縁層の問題に
対処するために、図９に参照番号４７で模式的に示すよ
うに、交流電圧、好ましくは脈動的交流電圧を重畳する
のが望ましい。これは（参照番号４８として点線で書込
まれているように）直流発生器４２を橋絡するチョッパ
ー・ユニットで実現し、それでもって制御、調節される
のが望ましく、抵抗の、陰極２０のための荷電平均化結
合を創造するが、このことはＵＳ−０８／０２０ ６７
２ならびに、ＥＰ−０ ５６４ ７８９に詳しく記述さ
れている。
ロン陰極を採用するのがより望ましい。スパッタ物質ま
たは成膜物質に影響する、陰極２０上の絶縁層の問題に
対処するために、図９に参照番号４７で模式的に示すよ
うに、交流電圧、好ましくは脈動的交流電圧を重畳する
のが望ましい。これは（参照番号４８として点線で書込
まれているように）直流発生器４２を橋絡するチョッパ
ー・ユニットで実現し、それでもって制御、調節される
のが望ましく、抵抗の、陰極２０のための荷電平均化結
合を創造するが、このことはＵＳ−０８／０２０ ６７
２ならびに、ＥＰ−０ ５６４ ７８９に詳しく記述さ
れている。
【００４３】補助放電ＩＩのプラズマ密度は、磁場の印
加によって高めるのが望ましい。図１０には、現在実現
されテストされている装置を示す。第３の電極として作
用する受容器ハウジング５０には、出願人のＡＱＲ１０
０型プラズマ発生源５２がフランジ取付けられている。
浮動ポテンシャルで作動させられているリング５４は、
暗空間距離を置いてマグネトロン源５２のターゲット５
６を取り囲んでいる。リング５４を部分的にハウジング
５０とともに形成することは、全く可能である。対抗電
極として作用する陽極５８は、絶縁管６０を用いてハウ
ジング５０に固定され、ターゲット側では暗空間距離に
近づけられており、一方ハウジング側では補助放電ＩＩ
用の放電空間が、ハウジング５０に関して露出してい
る。Ｂは磁場を表わし、特にマグネトロン源５２の漂遊
磁場も書込まれており、それは陽極５８を貫通、したが
ってかなりの磁場が、陽極５８とハウジング５０との間
の補助放電空間に形成される。
加によって高めるのが望ましい。図１０には、現在実現
されテストされている装置を示す。第３の電極として作
用する受容器ハウジング５０には、出願人のＡＱＲ１０
０型プラズマ発生源５２がフランジ取付けられている。
浮動ポテンシャルで作動させられているリング５４は、
暗空間距離を置いてマグネトロン源５２のターゲット５
６を取り囲んでいる。リング５４を部分的にハウジング
５０とともに形成することは、全く可能である。対抗電
極として作用する陽極５８は、絶縁管６０を用いてハウ
ジング５０に固定され、ターゲット側では暗空間距離に
近づけられており、一方ハウジング側では補助放電ＩＩ
用の放電空間が、ハウジング５０に関して露出してい
る。Ｂは磁場を表わし、特にマグネトロン源５２の漂遊
磁場も書込まれており、それは陽極５８を貫通、したが
ってかなりの磁場が、陽極５８とハウジング５０との間
の補助放電空間に形成される。
【００４４】陽極は図６の、Ｒ＝１ｋΩの切換位置
（ｂ）に切換えられた。陽極５８とハウジング５０との
間の距離Δｒは約８０ｍｍであった。
（ｂ）に切換えられた。陽極５８とハウジング５０との
間の距離Δｒは約８０ｍｍであった。
【００４５】陽極の裏側とハウジングとの間の距離ｄは
１０ｍｍから１５ｍｍであった。ハウジングはアースに
接続されていた。上記のマグネトロン源５２を用い、幅
ｄの補助放電空間の磁場強度は１００Ｇであった。
１０ｍｍから１５ｍｍであった。ハウジングはアースに
接続されていた。上記のマグネトロン源５２を用い、幅
ｄの補助放電空間の磁場強度は１００Ｇであった。
【００４６】本発明によるチャンバは以下のように操作
された： マグネトロン消費電力：２ｋＷから４ｋＷ ターゲット５６と陽極５８との間の放電電圧：金属的モ
ードで−４００Ｖないし６００Ｖ、リアクティブ・モー
ドで−２００Ｖないし３３０Ｖ アルゴン圧力：４×１０-3ｍｂａｒから８×１０-3ｍｂ
ａｒ 反応ガス：Ｏ2 、Ｎ2 酸素圧力：２×１０-3ｍｂａｒ 窒素圧力：３×１０-3ｍｂａｒ ターゲットからコーティング基板の距離：７０ｍｍ アースと、これに関して負の陽極５８との間の電圧は、
０Ｖないし１００Ｖであって、上記の抵抗Ｒを選択し、
運転は２０Ｖから４０Ｖに設定した。
された： マグネトロン消費電力：２ｋＷから４ｋＷ ターゲット５６と陽極５８との間の放電電圧：金属的モ
ードで−４００Ｖないし６００Ｖ、リアクティブ・モー
ドで−２００Ｖないし３３０Ｖ アルゴン圧力：４×１０-3ｍｂａｒから８×１０-3ｍｂ
ａｒ 反応ガス：Ｏ2 、Ｎ2 酸素圧力：２×１０-3ｍｂａｒ 窒素圧力：３×１０-3ｍｂａｒ ターゲットからコーティング基板の距離：７０ｍｍ アースと、これに関して負の陽極５８との間の電圧は、
０Ｖないし１００Ｖであって、上記の抵抗Ｒを選択し、
運転は２０Ｖから４０Ｖに設定した。
【００４７】次の駆動値を推奨する：マグネトロン ：通常の典型的な磁場強度は、スパッタリ
ング面に平行に、かつターゲット中心に関してラディア
ル方向に、ターゲット面上で直接測定して、典型的には
１５０Ｇから７００Ｇであるが、最も望ましい磁場強度
は１５０Ｇから４００Ｇの間にある。
ング面に平行に、かつターゲット中心に関してラディア
ル方向に、ターゲット面上で直接測定して、典型的には
１５０Ｇから７００Ｇであるが、最も望ましい磁場強度
は１５０Ｇから４００Ｇの間にある。
【００４８】作業圧力の範囲：全体的な圧力範囲として
は、１×１０-3ｍｂａｒから１×１０-1ｍｂａｒの間の
値を採用するのが最も望ましい。
は、１×１０-3ｍｂａｒから１×１０-1ｍｂａｒの間の
値を採用するのが最も望ましい。
【００４９】補助放電空間に関する注：補助空間内で、
この空間を縁取る固体物質面間の最小距離： １λf ≧１５λf ただし、５λf より大きくない値を選択することが最も
望ましい。
この空間を縁取る固体物質面間の最小距離： １λf ≧１５λf ただし、５λf より大きくない値を選択することが最も
望ましい。
【００５０】ここでλf は、与えられた圧力での使用作
業ガスの自由飛行距離を指す。これは補助放電空間のす
べてのディメンジョンにおける、最小の拡がり範囲を与
えるが、それは典型的には５ｍｍから５０ｍｍ、最も望
ましいのは５ｍｍから３０ｍｍ、特に１０ｍｍと２５ｍ
ｍとの間である。ここで重要なのは、既に述べたように
補助放電空間に沿った縁取り面間距離のうちの最小距離
である。
業ガスの自由飛行距離を指す。これは補助放電空間のす
べてのディメンジョンにおける、最小の拡がり範囲を与
えるが、それは典型的には５ｍｍから５０ｍｍ、最も望
ましいのは５ｍｍから３０ｍｍ、特に１０ｍｍと２５ｍ
ｍとの間である。ここで重要なのは、既に述べたように
補助放電空間に沿った縁取り面間距離のうちの最小距離
である。
【００５１】補助的磁場：既に述べたように、補助放電
空間における補助的磁場は、ことさらそのために設けら
れたマグネットによって、あるいはまた設けられたマグ
ネトロン機構の漂遊磁場で作り出される。その磁場は、
望ましくは補助放電空間の少なくともある１箇所で、使
用マグネトロンの最大磁場強度に対して１０Ｇより大き
いことが望ましいが、また望ましくは補助放電空間を規
定する電極間の少なくともある１箇所で、マグネトロン
磁場の５０％より、上に定義したように、最大値より大
きくならないことである。
空間における補助的磁場は、ことさらそのために設けら
れたマグネットによって、あるいはまた設けられたマグ
ネトロン機構の漂遊磁場で作り出される。その磁場は、
望ましくは補助放電空間の少なくともある１箇所で、使
用マグネトロンの最大磁場強度に対して１０Ｇより大き
いことが望ましいが、また望ましくは補助放電空間を規
定する電極間の少なくともある１箇所で、マグネトロン
磁場の５０％より、上に定義したように、最大値より大
きくならないことである。
【００５２】ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 ならびにＳｉＮの膜
が、ＳｉＯ2 の場合にはマグネトロン源消費電力２ｋ
Ｗ、金属的モードで４６Å／ｓｅｃという比較的高率
で、また同様にＳｉＮの場合にはマグネトロン源消費電
力２ｋＷ、金属的モードで２２Å／ｓｅｃの率で、生成
された。スパッタリング式コーティング工程は、金属的
モードにおいても、またリアクティブ・モードでも、運
転開始から安定していた。補助プラズマＩＩは運転開始
時に直接発生した。
が、ＳｉＯ2 の場合にはマグネトロン源消費電力２ｋ
Ｗ、金属的モードで４６Å／ｓｅｃという比較的高率
で、また同様にＳｉＮの場合にはマグネトロン源消費電
力２ｋＷ、金属的モードで２２Å／ｓｅｃの率で、生成
された。スパッタリング式コーティング工程は、金属的
モードにおいても、またリアクティブ・モードでも、運
転開始から安定していた。補助プラズマＩＩは運転開始
時に直接発生した。
【００５３】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【００５４】
【発明の効果】本発明の真空処理チャンバによれば、第
３の電極が、スパッタリング電極に対して目に見える結
合はしていない対抗電極とともに、より広い放電空間を
形成し（暗空間はこれに関連して十分ではなく）、電子
に対して実質上妨害を受けていない、放電空間相互間の
結合（すなわち最後に言及した放電空間とスパッタリン
グ放電空間との間の結合）が存続し、拘束されていない
陽極面の領域が、また別の電気伝導性の高い放電を通じ
て空間的に拡張され、スパッタリング放電電子が実際上
妨害を受けることなく、常に低電気抵抗で陽極に向かっ
て流れ得るようになるが、このことはスパッタリング放
電に直接に向けられた陽極表面領域において増大する絶
縁層の形成にもかかわらず起こる。
３の電極が、スパッタリング電極に対して目に見える結
合はしていない対抗電極とともに、より広い放電空間を
形成し（暗空間はこれに関連して十分ではなく）、電子
に対して実質上妨害を受けていない、放電空間相互間の
結合（すなわち最後に言及した放電空間とスパッタリン
グ放電空間との間の結合）が存続し、拘束されていない
陽極面の領域が、また別の電気伝導性の高い放電を通じ
て空間的に拡張され、スパッタリング放電電子が実際上
妨害を受けることなく、常に低電気抵抗で陽極に向かっ
て流れ得るようになるが、このことはスパッタリング放
電に直接に向けられた陽極表面領域において増大する絶
縁層の形成にもかかわらず起こる。
【図１】既知の典型的なマグネトロン型スパッタリング
構造の左側（ａ）と右側（ｂ）とを、絶縁層形成に関係
して陽極面を自由保存するための追加手段を除いて示す
図である。
構造の左側（ａ）と右側（ｂ）とを、絶縁層形成に関係
して陽極面を自由保存するための追加手段を除いて示す
図である。
【図２】本発明による真空処理チャンバ実現の原理を全
く模式図的に示す図である。
く模式図的に示す図である。
【図３】本発明による高周波スパッタリング用真空処理
チャンバについての、本発明による手段ないし原理の実
現化の模式図である。
チャンバについての、本発明による手段ないし原理の実
現化の模式図である。
【図４】図３に基づく手段および原理のさらに別の実施
の形態を示す図である。
の形態を示す図である。
【図５】図４に基づく真空チャンバの、磁場の影響によ
るケーニッヒの法則の変質を考慮しての最適化を示す模
式図である。
るケーニッヒの法則の変質を考慮しての最適化を示す模
式図である。
【図６】ポテンシャル配置の３種類の変化形を有する、
推奨直流スパッタリング・チャンバの１つの実施の形態
を説明するための模式図である。
推奨直流スパッタリング・チャンバの１つの実施の形態
を説明するための模式図である。
【図７】図６に示す構成において、あるポテンシャル変
化形の作用を発見的に説明するための陰極／陽極領域の
拡大表示図である。
化形の作用を発見的に説明するための陰極／陽極領域の
拡大表示図である。
【図８】図６に示す構成において、また別のポテンシャ
ル変化形の作用を発明的に説明するための陰極／陽極領
域の拡大表示図である。
ル変化形の作用を発明的に説明するための陰極／陽極領
域の拡大表示図である。
【図９】図６に類似する推奨直流スパッタリング・チャ
ンバのさらに別の実施の形態を示す模式図である。
ンバのさらに別の実施の形態を示す模式図である。
【図１０】推奨チャンバの部分切開説明図である。
２０、５６ スパッタリング電極 ２２、５８ 対抗電極 ２６、２６′、２６″、５０ 第３の電極 ２４ 妨害層 ２８ 保護板 ２９ 間隙 ３０ 高周波発生器 ３２、３２′ 電源 ４０ 真空チャンバ ４２、４６ 直流発生器 ４７ 交流電圧 ４８ チョッパー・ユニット
Claims (13)
- 【請求項１】 スパッタリング電極と、そのスパッタリ
ング電極とともに放電空間を形成する対抗電極とを有す
る真空処理チャンバであって、前記スパッタリング電極
の可視表面領域が手前の方へ引き取られており、次のこ
とは、すなわち、第３の電極が上記の表面領域とともに
さらに別の放電空間を形成し、放電空間の間に、電子に
対して事実上妨害をしない結合が維持されていることを
特徴とする、真空処理チャンバ。 - 【請求項２】 前記対抗電極が前記スパッタリング電極
に暗空間距離をあけて巻きつき、上記表面領域と前記第
３の電極との間の最短結合が、事実上、より大きいこと
を特徴とする、請求項１に記載の真空処理チャンバ。 - 【請求項３】 前記第３の電極が前記対抗電極が給電な
いしディメンジョン調節されているため、これに関連し
て前記対抗電極が陰極として作動することを特徴とす
る、請求項１および２のいずれかに記載の真空処理チャ
ンバ。 - 【請求項４】 前記第３の電極が前記対抗電極に関して
電気的に絶縁されているか、あるいは、オーミックな抵
抗を介して、または直接前記対抗電極に接続されている
ということ、あるいは、前記第３の電極がまずスパッタ
リング運転を通じて、前記対抗電極のところに自ら生じ
るということ、あるいは、対抗電極が、電圧源によって
第３の電極に結合されているということを特徴とする、
請求項１〜３のいずれかに記載の真空処理チャンバ。 - 【請求項５】 チャンバ・ハウジングが前記第３の電極
を形成していることを特徴とする、請求項１〜４のいず
れかに記載の真空処理チャンバ。 - 【請求項６】 前記スパッタリング電極が前記対抗電極
に関して、直流源となっているか、または脈動する直流
電圧を有しているということ、また、望ましくは、これ
らの両電極が１つの直流発生器を介して、既に接続され
たチョッパー・ユニットと、望ましくは平行チョッパー
と、結合されているということを特徴とする、請求項１
〜５のいずれかに記載の真空処理チャンバ。 - 【請求項７】 前記スパッタリング電極のスパッタリン
グされた面が、金属より電気伝導性の劣る物質よりなっ
ているということ、ないしは、チャンバに、反応ガスを
貯えたガスタンク装置が結合されているということを特
徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の真空処理チ
ャンバ。 - 【請求項８】 前記スパッタリング電極がマグネトロン
源の一部をなしていることを特徴とする、請求項１〜７
のいずれかに記載の真空処理チャンバ。 - 【請求項９】 磁場を作り出すマグネット機構が、さら
なる放電空間の中に設けられているということと、スパ
ッタリング源としてマグネトロンを採用した場合、望ま
しくは漂遊磁場が、さらなる放電空間の上記磁場となっ
ていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記
載の真空処理チャンバ。 - 【請求項１０】 前記スパッタリング電極と前記対抗電
極とを有する、真空チャンバ用マグネトロン装置であっ
て、前記スパッタリング電極からの視野の表面範囲が手
前の方に引き取られており、次のこと、すなわち、前記
第３の電極が表面領域とともに放電空間を形成するとい
うことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の
真空チャンバ用マグネトロン装置。 - 【請求項１１】 前記マグネトロン装置の漂遊磁場が放
電空間を貫入していることを特徴とする、請求項１０に
記載の真空チャンバ用マグネトロン装置。 - 【請求項１２】 前記マグネトロン装置が殊に磁場を作
り出すために、最初に放電空間の中に設けられているこ
とを特徴とする、請求項１０および１１のいずれかに記
載の真空チャンバ用マグネトロン装置。 - 【請求項１３】 真空受容器の中に電気伝導性の劣る膜
層が生じる、真空スパッタリング法であって、スパッタ
リング電極と対抗電極との間に、放電空間が形成され、
次のこと、すなわち、対抗電極の表面領域が、可視結合
の放電に対して引っ込められ、それがさらなる放電を介
してスパッタリング放電に結合されていることを特徴と
する、真空スパッタリング法。
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|---|---|---|---|
| CH03251/95 | 1995-11-16 | ||
| CH03251/95A CH691686A5 (de) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | Vakuumbehandlungskammer. |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8430961B2 (en) | 2007-09-07 | 2013-04-30 | Applied Materials, Inc. | Source gas flow path control in PECVD system to control a by-product film deposition on inside chamber |
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