JPS5887272A - プレ−ナマグネトロンスパツタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本究明は、或旋対驚である基板に、成膜中流入する荷−
粒子の量を制御するプレーナマグネトロンスパッタ装置
に関するものである。

スパッタ装置は、１０　〜１０　　ｔｏｒｒ程度の低圧
の雰囲気ガス中で、グロー放電を起こし、このスパッタ
雰囲気ガスをイオン化（プラズマ状）し、陰陽極間に印
加された電圧により、そのプラズマ状イオンが加速され
て陰極におかれたターゲット材料の平板に衡突させる。

スパッタリングによる成膜技術とは、衝突させられたイ
オンにより、たたき出されたターゲット材料粒子は陽極
近傍に設置された基板上に付着堆積してターゲット材料
のＨｍを形成する技術である。

上記したスパッタリング法はコンベンショナルダイオー
ド型と呼ばれるもので、以下に挙げる欠点をもつ。すな
わち ■堆積成膜速度がｌ」・さい。

（２ｒ　イｄｊ　篭粒子の基板への流入蓋が大であり、
基板の温度上昇が著しい。またこの荷電粒子の流により
半導体系子に損傷を与えることがある。

以上のコンペショナルダイオードスバッタリンク方式の
欠点を解決するために、マグネトロン型スパッタ電極が
開発された。マグネトロン型スパッタ′＃／を極は、タ
ーゲット平板の成膜対象基板と対向した第１の主面と反
対側の第２の主面側に１永久磁石または１１Ｌ磁石を配
置し、第１の主面上に円弧状の磁界を形成させ、プラズ
マ状にイオン化したスパッタガスイオンを、この磁界で
、集束し、より密度の高いプラズマを形成せしめ、より
高い電流密度でターゲット平板を衝撃し、大き°な成膜
堆積速度を得るものである。マグネトロンスパッタ電極
のなかではターゲツト材を平板としたプレーナマグネト
ロン電極が近年最も多用されている。グレーナマグネト
ロン′１極による堆積速度が、従来の抵抗加熱や、電子
栂加熱、蒸着法に匹敵するに至り、薄膜集積回路や半導
体素子用の薄膜形成装置として、その生産用工程に取り
入れられるようになってきた。

第１図は、良く知られた従来技術によるプレーナマグネ
トロン方式のスパッタ電極を用いたスパッタリング装置
の構造を示す、概念説明図である。ターゲット材料平板
（以下単にターゲットと呼ぶ）１のＡＯｉ［ｒにヨーク
６により磁気的に結合された円環状磁極２と、その円環
状磁極２の中心部に円柱状磁石６とが磁気回路を構成し
て配置されている。これらの磁極２，３によりターゲッ
ト１の表面（第１の主面、第１図に於ては１側）の空間
に、トンネル状の磁界分布、すなわち円環体の高さ方向
に垂直な平面で半裁し、その半裁面がターゲット１の第
１の主面上に平行におかれたトンネル状の磁界分布１１
が発生する。このトンネル状磁界分布１１によってその
内部に上述したプラズマ状イオンが高濃度に閑じ込めら
れる。このプラズマ状イオンはさらに１財極１０と、陰
極面であるターゲットの第１の主面との間に印加されて
いる電圧により発生するターゲットの第１の主面に垂直
に入射する電気力吻に沿って、ターゲットの第１の主面
に入射し、以ってターゲット材料を衝撃し、スパッタリ
ングが行われ、ターゲットには侵食鎖酸１２かプレ族さ
れる。

プラズマ中に存在する電子はよ（知られたようにトンネ
ル状磁界により、トロコイダル運動をしながら、円環状
に発生したプラズマ中を、円環に沿って移動しながらス
パッタガス分子をイオン化し、イオン化のエネルギを失
った電子は＠極に流入する。このために成膜対象基板１
０１に流入する電子の量は、著しく減少する。

またプラズマ化したスパッタガス分子の殆んどはターゲ
ラ）ＩＫ向うので、正の荷電粒子の成膜対象基板への流
入も少ない。

近年大規模集積回路等の出現により、半導体系子等の微
細化が大きく進行し、若干の結晶基板への損傷も素子に
大きな影響を与え、上記ブレーナマグネトロンスパッタ
′龜極を用いた、プレーナマグネトロンスパッタ装置に
於ても、基板に流入する荷電粒子が高集積度のＭＯＳメ
モリＩＣ等に於ては、素子灸留りを低下させる欠点を有
した。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなくし、マグ
ネトロン型スパッタ電極を用いたスバッタリング成膜法
による成膜中の成膜対象基板への荷電粒子の流入を制御
し、以って成膜中の成膜対象基板の１度上昇を抑止し、
しかも成膜対象基板に形成される半導体素子等への損傷
を低減することのできるグレーナマグネトｐンスパッタ
装置を提供するにある。

即ち本発明は、プレーナマグネトロンスパッタリング装
置においてターゲット平板のスパッタリングにより授賞
をうける第１の主面上に１この第１の主面に対しほぼ垂
直に入射する磁力線分布を形成させる手段を具備させ、
同時に成膜対象基板に、正の電位を与える手段なＩ４−
儂させることにより、負に荷電した軽量なる荷電粒子（
すなわち電子）の、成膜中の成膜対象基板への流入蓋と
、正に荷量した荷電粒子の基板への衝失速度とを紙束さ
せるよ５ｉＣしたことを特徴とするものである。

以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体的に己Ｂ
Ａする。即ち本発明の要旨とするところを具体的に説明
する。

ところで第４図に示すよ５に基板への流入荷電粒子の存
在の有無を確めるために基板を銅板とＶてこの基板に流
入する電流と、また基板に印加す、る電圧との関係を調
べるためＫＷ流計２０１、電圧計２０２を設置する。基
板に流入する電流をＩｓ、印加した電圧をＶｓと以下呼
ぶことにする。Ｉｓの極性は基板１０１から、基板バイ
アス電源２０３の方向ＫＭれる時を′正とし、またＶｓ
の極性は基板１０１０大地接地された真空槽１０２に対
してであるとする。

第２図が、基板流入Ｘ流工３と、基板印加電圧Ｖｓとの
関係−を示したものである。この時、スパッタ’４億の
ターゲットの大きさはφ８インチ、プラズマリングの大
きさは材質は９９．９９９％のアルミ材であり、ターゲ
ットの第１の主面と基１１０１との距離は９５ミリメー
トルである。スパッ−タガスとし−て９ｔ９９９Ｘの純
アルゴンをスパッタガス圧力が５．４ｍ　ｔ　ｏ　ｒ　
ｒとなるように導入した。ター”　ゲッタ印加電圧と電
流はそれぞれ、４０５’、１３．５’である。すなわち
ターゲットへの電気−人力は、４０５　ＸＩ　Ｉ５−：
５．５ＫＷ　テあツタ。

第２図に示したように、基板バイアス電圧ＶｓをＯｖ（
基板を接地した状態）から、除々に負に大きくしてゆく
と、基板電流Ｉｓはマイナス数アンペアから急激に減少
し、■５）７ｖ程度ではぼ零となる。更にＶｓを負に大
きくしてゆくと、基板電流Ｉｓは正に増加し、やがて飽
和し始め、ｖｓ＝−１０ｖ程度から、Ｖｓがより負に大
であればＩ１はほぼ直線的に増加してゆく。

−上述のような基板電位−電流時は以下述べるように解
釈することができる。

第１に基板電位は、高々−４ＯＶであるから、基＆電流
は全て基板に流入する電子と、正イオンのために発生す
ると考えてよい。

したがって基板電位Ｖｓをマイナス１０Ｖ程度か。

ら苓Ｖに近づけてゆく時に流れる大きな電流の荷電担体
は電子である。更にスパッタリング現象中の電子のもつ
運動エネルギは、スパッタガスをイオン化するためにそ
の殆んどが消費されスパッタガスのイオン化エネルギー
、アルゴン４であれば１５．７６ｅｖ以下に制限されて
しまう。したがって電子のもつ運動エネルギーは高々１
６ｅＶ以下である。今基板方向に１ｏｅＶの運動エネル
ギをもった電子が飛来しても基板電位（獅）かマイナス
１０Ｖ程度であればそれらの電子の殆んどが基板に飛来
、流入することができない。

以上述べたように、基板電位（Ｖｓ　）がＯｖから一１
ＯＶ程度の時、負Ｋｇれる電流の主成分は基板に飛来流
入する電子である。一方基板電位（Ｖｓ　）がマイナス
１０Ｖ以下の時正に流れる電流は、何らかの正の荷電粒
子が基板に流入するためのものである。すなわち第２図
に示した基板電位（ＶｓＪ　−１Ｋｍ　（Ｉｓ）　％ａ
ハ、！　３　図ノｉ　＠３０１トｆｌｌｌｌ＠　４５０
２の２成分を足し合せたもので直線５０１は正イオン成
分、曲線５０２は電子流成分である。

即ち、第４図に示す如く、ターゲット平板１の＃！１の
主面と成膜対象基板１０１との間にターゲットとは異な
る・電位をもつ円形の平板１５を設け、ターゲットに対
して正の電位をもたせ、一基板゛電位（Ｖｓ）−電流（
Ｉｓ）特性を求めた。これを第５図に示す。曲線４０２
．４０５．４０４の順に円形平板１３に与える電位を増
してゆくと、電子流成分は減少してゆくが、正イオン電
流成分は、殆んど変化しなかった。このことは、２つの
電流成分の荷電担体の質蓋が大きく異なるものであるこ
とを示している。

また、率に基板バイアス電位ｆｆ５）　Ｋより、ある程
度成膜対象基板１０１に流入する荷電粒子を弁別するこ
とができることも確認した。そこで種々の基板電ｖ′ｒ
ｔ、条件で、実際に成膜を行い、基板上の半導体素子に
与える損傷の度合を検討した。その結果を以下に述べる
。

菓子損傷のｉｔｆ価に用いた基板は、伝導型がＰ型のシ
リコンウェハであり、１０００Ｘの熱酸化膜を形成した
後に、この熱酸化膜の上−にスポット状にマスク−を用
いてアルミン第４図に示した系で放課した。ターゲツト
材には９９．９９９％のＡｊ−２％Ｓｉ馨用い、成膜速
度３５００υ分、成膜々厚０．９μｍ基板、ターゲット
間距離は９４■である。成膜時の基板バイアスは、Ｍ２
図の４点すなわち１５１、１５２．１５５．１５４をえ
らんだ。これらの第２図内の点をえらんだ理由は、正イ
オンのみの流入する条件で、その正イオンに対する加速
電圧の大小と、また電子流も正イオン電流　とも流入す
る時の電子流の大小とのそれぞれの場合の影響を確認す
るためである。

第６図に以上述べた成膜条件で得られた静電寮量対、電
圧特性、（通常ＣＶＥｌｔｌ＠と呼ばれている）を示す
。測定周波数は°ＩＭＨｚであり、α曲線の測定はよく
知られた手法であるので説明は割愛する。第６図中曲ｉ
＠！５０１．５０２．５０５．５０４はそれぞれ、第２
図中の１５１．、１５２．１５３．１５４の点の基板バ
イアス条件に対応している。第６図の曲縁は成膜後５０
０℃１時間、水素雰囲気中で熱処理を行った試料を測定
したもめであり、曲縁５０１．５０２．５０３は抵抗加
熱蒸着によって成膜直後に得られるｃｖ［ｌＢ線５ｏ−
ｓやや左にずれており、そのず′れの大きさは５０１．
５０２，５０３　　の順で大きいことがわかった。曲縁
５０４は抵抗加熱蒸着によるα曲線とほぼ一致している
。

抵抗加熱蒸着で得られるα曲線からのずれは電子ビーム
蒸着でよく知られているように何らかの損傷が熱酸化膜
中に発生したためと考えることができる。

第２図１５４の条件で成膜した試料には最も損傷が少な
いと考えられるが、実際には電子電流が１アンペアオー
ダ流木するために、シリコンウェハ上で成膜されたアル
ミ薄膜に電流が流れ、ジーール熱が発生し、成膜の終了
時点には４３０℃まで上昇する。成膜速度を＆５００Ａ
７ｍｉｎ以上に１増加させると、成膜されたアルミ薄膜
は浴融す。

ることさえある。

以上述べたように、電子流を抑制する方向く基板バイア
ス奪印加すると、大きな素子損傷をうけ、逆に基板バイ
アスをある程度印加しなければ、電子線の流入が大きく
、基板の温上昇が大であることが確認できた。

上述した０７曲線の移動はＪよく知られたようにＭＯＳ
　）ランジスタのトランジスタ特性のしきい値電圧を変
動させる。現在、超微細素子が次第に製造され始めてい
るが、工程管理上このよう・なトランジスタ特性の変動
は、できる限り小さいことが好ましい。また過度な成膜
中の基板温度の上昇は、成膜プロセス上好ましいことで
はない。

更に具体的に本発明の詳細な説明する。第７図は、従来
のプレーナマグネトロンスパッタ電極磁束発生手段を電
磁石とし、そのコイルを２重巻きにし、そのおのおの通
電々流を独立に、任意に設定できるようにしたものであ
る。各コイルの間には円環状の軟磁性材料（高透磁率材
料）による新たな第３の磁極を設ける。

内側コイルに電流を通じ１．ターゲット面上１０〜５−
の高さで、ターゲット平板面に平行な磁界成分が２００
ガウス程度となるようにする。この状態でスパッタガス
を導入し、スパッタ電極に負の高電圧（−６ｏｏＶ）を
印加すると、プラズマリングが発生する。この時プラズ
マリングの発生する位置はほぼａｇ３の磁極上になる。

更に外側励磁コイルに、円側励磁コイルとは逆向きに電
流を通ずる。外側励磁電流を次第に零から大きくしてゆ
くと、プラズマリングはその直径を小さくしてゆく。外
側励磁コイルと、内側励磁コイルとによる起磁力（アン
ペアターン）の比が１：２程度になるまで外側励磁コイ
ルの電流を増加させると、プラズマリングの大きさは外
側励磁電流が零の場合に比し、約１／２の直径となる。

このようにプラズマリングの発生位置を２重に巻いたス
パッタ電極を構成することで、制御できると、以下に示
す、スパッタ電極使用上のメリットが生ずる。

すなわち、従来のブレーナマグネトロン型スパッタ電極
では、スパッタにより発生するターゲットの消耗領域が
細い円環状となり、そのために ■ターゲットの一部分しかスパッタされずターゲットの
材料利用効率が小である。

■プラズマリングの発生位置が固定されているので、成
膜対象基板上に良好な膜厚分布な得るだめには、成膜対
象基板と、ターゲット平板との距離をある程度大としな
ければならずこのためにターゲットより飛散したスパッ
タ粒子の基板での収率が低い。

■ターゲットの消耗が進行し、ターゲット平板上の侵食
領域に谷が形成されるよ５になると成膜々厚分−布特性
が劣化する。

等の欠点があるが、プラズマリングの位置を移動させる
ことｋより、上記した欠点を解決することができる。し
かしながら外側励磁コイルの電流を増加させ、プラズマ
リングをターゲット平板の中央部に寄せると、プラズマ
リングはプラズマが成膜対象層方向に成長する。プラズ
マリングが発達した場合には非常に大きな基板電流が流
入する。また基板バイアス電圧（Ｖｓ）　−電流（ＩＳ
）Ｗ性より基板に流入する正負の荷電粒子の数も大きく
増大する。したがって本発明の要点であるターゲット平
板の面と成膜対象基板との間に、ターゲットと異なる電
位をもつ平板を具備したことと、基板バイアス印加手段
を具備したスパッタ装置では上記した２重の電磁極をも
つスパッタを極の特長を最大限に発揮させることができ
る。

ところで第８図は本発明の実施例を示したものであり、
１は円盤状ターゲツト材で、直径２００箇、厚さ−、材
料として、９２９９９Ｘのアルミ２Ｎシリコンを用いて
いる。２は円環状の磁石であり、３はターゲツト材の中
心に配置された円柱状の磁石である。２．３の磁石によ
りターゲツト面上（図では下側）には、１１の如き、ト
ンネル状の磁界分布が形成される。６は２，３の磁気的
ｌｋｉ台手段であり、軟磁性材料で作る。１１１は本発
明にかかわる真空容器１０２の外側に巻いたコイルであ
る。１０１は成膜対象基板、２０１．２０２はそれぞれ
基板の電流針と、電圧計である。２０５は、本発明Ｋか
かわる基板バイアス印加用低圧電源である。２０はスパ
ッタリングを行うための面圧定電流源である。１３は本
発明にかかわる中間１位を与えるための補助的電極であ
る。

２２はスバ多タガスとして用いたアルゴンのボンへ、２
１ハ、アルゴンガスを導入するための流量を制御するこ
とのできるスパッタガス圧力調整弁である。２４は真空
排気用の真空ポンプであり１０００ｇ　、／秒の排気速
度をもつものを用いた。

２３は真空排気用のバルブである。

以下実際に本実施例を用いてスパッタリングによる成膜
を行った方法について記す。

最初に真空排気手段２５．２４により真空容器１０２を
１０　　Ｔｏｒｒ台の高真空に排気した。２１を開け、
アルゴンガスな真空槽内が５．４ｍＴｏ　ｒ　ｒとなる
よ５２１により導入した。基板バイアス電ｗ２０３をＯ
Ｎとし、基板の電位が、真空容器１０２に対し一４ＯＶ
〜＋２０Ｖとなるように２０５を設定する。

次にターゲットと異った電位をもたせる平板１３にチェ
ンバに対して正の電位を与えるように電圧を印加した。

スパッタ用高圧定電流源２０をＯＮとし、ターゲツト板
１に、真空容器に対して、負の鍋電圧を印加し、プラズ
マをターゲット上に発生させた。

シャッタ３０を閉じた状態で、ターゲットへの印加電力
５ＫＷ　Ｋて、３分間スパッタリングを行ったのち、シ
ャッタ３０を開き、成膜対象基板である３φ４インチシ
リコンウェハ１０１へ成膜を２．５分間行い、約９ｏｏ
ｏＡの膜厚を行った。

以上の条件下で、基板バイアス電圧Ｖｓと、基板流入電
流Ｉｓとの特性を調べたところ、第８図の曲線８０１の
如き特性な得た。同図中曲線８０２′は平板１３ＫＸ電
位を与えなかった時の特性である。

曲線８０１上の４点８１１．８１２．８１！ｌ、　８１
４と、曲線８０２上の点８１５の状態で成膜を行い、試
料を作製し、成膜後４５０℃１．１時間水素雰囲気中で
熱処理を行った。これらの試料から得られたＣ−７曲線
を第９図（Ｂ）　Ｋ示す。曲）ｌｉ　９０１，９０２，
９０５゜９０５は、それぞれ第９図（Ａ）の基板バイア
ス条１件８１１．８１２，８１３，８１４に対応してい
る。また９０４は第９図（Ａ）中の８１５の条件に対応
している。

第９図（Ｂ）の曲＠　９０６は同一の試料に抵抗加熱蒸
着法により成膜を行ったものから、得られたｃｖ曲−で
ある。

第９図（Ａ）の実験条件、−９図（Ｂ）の実験結果から
、基板電位を正とし、且つ電子線の流入量を減じた８１
４０条件の９０５の曲線が抵抗加熱蒸着で得られたα曲
線と、一致し、荷電粒子の基板への流入で発生する素子
損傷が殆んどないことがわかる。

以上のように本発明の技術的思想は、第８図曲線８０２
で示された基板電位（Ｖｉ）、電流（Ｉｓ）特性を第８
図の真交容器１０２の内側に設けた補助的な電極１３に
より、基板１０１に流入する電子の量を本質的に減少さ
せることにより、第９図（Ａ）曲＠　８０２の如きもの
に強制的に変形させ、第９図（Ｂ）点８０２という、従
来のスパッタ装置では得られムかった基板電位（Ｖｓ）
、電流（Ｉｓ）特性上の点で成膜を行うことを可能にさ
せる点にある。

゛第１０図は本発明の第２の実施例を示したものである
。第１０図の実施例は第８図とは次の点で異っている。

すなわち、第８図中の陽極１６を、基板１０１の高さま
でおろし、更（水平に基板の周辺を凹むようにした点と
、この陽極１０′を直接接地することなく、陽極バイア
ス電圧（ＶＡ）を、陽極バイアス電源９９により印加で
きるよ５Ｋした点と、基板保持機構により基板を直接接
地した点である。

以上のような第２の実施例に於て、基板１０１は接地さ
れているものの、陽極１０′の電位を変化させれば、基
板１０１との電位差を作り出すと　、とができ、この電
位差により荷電流子を基板１０１または陽極１０′に選
択的に流入させることができ、本実施例が本質的に第１
゛の実施例と同一であることが理解できよう。　　　− 丈に第１０図の陽極１０′をいくつかに分割した第１１
図の如き構成でも同様の効果カー期待できる。。

この場合には９９を取り除き、陽極１０′を接地し、陽
極１０　　に基板バイアス電位を与える使用方法を考え
られる。

逆に第１０図の陽極１０′形状においても陽極バイアス
電源９９を除去し、陽極１０′を接地し、基板１０１に
基板バイアス電位を第７図の如く、与える方法もある６ 第１２図は本発明の第３の実施例を示すもので′島り、
本発明の最も著しい効果を顕示するものである。

第１２図の実施例ではブレーナマグネトロン電極に同心
状に巻かれた２つの電磁石励磁コイル７１．７２をもっ
たものを使用している。より中心側の内側コイル７２の
中心には円柱状の軟磁性材料で構成された中心磁極３′
、内側コイル７２と、より外側の励磁コイル７Ｓとの間
に軟磁性材料で構成された円燦状の磁極２′、外側コイ
ル７１の外側にはやはり軟磁性材料で構成された円環状
磁極６２が配置されている。内側コイル７２に電流を通
じ、ターゲット１面上（図では下側）１０〜３０メリメ
ートルの高さで、ターゲツト面に平行な磁界成分が２０
０ガウス程度の強さになるよう、この内側コイルの励磁
電波を調節する・″この状態で通常の技法によりスパッ
タリング゛を行うと、プラズマリングは円環状磁極２′
の半径上（ターゲツト板１の下方）に発生する。

次に側の励磁コイル７１に内側コイル７２とは逆回ぎに
電流を通じる。外側コイル７１による起磁力を大にして
ゆくと、プラズマリングの半径は縮小を始め、内、外コ
イルの起磁力の比が２＝１程度とすると、プラズマリン
グの大きさははぼ中心の磁極３′の太さ程度までＫなる
。すなわちプラズマリングの大きさを、外側；イル電流
の大きさを調整することでほぼ任意に変化させることが
できる。

このような電極では、例えばグツズｑリングの位置を移
動させなから成膜を行えば、ターゲツト材の消耗領域が
固定、限定されることなく発生し、ターゲツト材の利用
効率の向上が計れ、また良好な成膜々厚分布を得るよう
に制御することもできる等の特長がある。

第１２図に示す電極に於て外側コイルの起磁力を増減さ
せたときのターゲット１上（図では下方）の磁界分布を
第１３図及び第１４図に示す。

第１３図及び第１４図の横軸１３０１はターゲット１上
の半径に、縦軸１６０２はターゲット１上の高さである
。

第１３図は内、外側コイルの起磁力の比が１８：１、第
１４は１８：１００時のものである。第１３図及び第１
４図の点線で囲まれた領域１３０５にプラズマリングが
発生する。

第１４図にみられるように中央部にグツズマリ（ ングを収縮させると、プラズマリングの分布はターゲツ
ト面から上方に伸びてゆく。このためにグッズマリング
半径が小さい時にはグツズ！の荷電粒子が基板に流入す
ることが考えられる６第１２図の装置において、ターゲ
ツト面、基板間距離を７０ミリメートル、基板を直接接
地しターゲット平板（１）直径２５４ｍメートル、アル
ゴン圧力５．４ｍＴｏ　ｒ　ｒターゲット電気人力５Ｋ
Ｗ　、電磁石１１１に通電、せぬ状態で、基板流入電流
を求めたのが、第１５図に示す曲線１５１０である。第
１５図の縦軸１５０１は、基板流入電流（Ｉｓ）で、横
軸１５０２には、プラズマリングの半径（Ｒ）をとっで
ある。グッズマリング半径が６０ミリメートル以下では
、はぼ放電々流に等しい電流λ人がある。。

本発明の特徴である本実施例では真空槽内部に設けられ
た補助的な電極１５にチェンバよりも＋２０ｖ高い電位
を与えると、グツズミリング半径ＲＶｃ対する基板電流
特性は第１５図中の曲線１５２０の如くになる。

基板バイアス電源２０３をＯＮとし、＋１ＯＶの基板バ
イアスを与えたときのグツズ！リング半径（Ｒ）対基板
電流（Ｉｓ）の特性は第１５図中の曲線１５３０の如く
なり、プラズマリングな成膜中に移動させても基板流入
電流（Ｉｓ）を非常に小さく保つことができ、更に正イ
オンの流入対しても１０Ｖの減速電位を基板に与えるこ
とができ、成膜した試料での損傷についても、抵抗蒸着
膜と同様の良好な特性が得られた゛。

第４の実施例としては第１６図に示すものがある。これ
は第４図に示した円形の電極１３をメツシュ平板（第１
６図中の１３’）Ｋ置きかえたもので１３＃はこの７−
プ材のメツシュ平板を巻きとり成膜物質の付着していな
いメツシュ平板をセットできるよ５Ｋしたものである。

実施例１〜５に示した円形の平板１３を第１６図のメツ
シュ平板１５′に置き換えたものも実施例として挙げる
ことができる。

以上述べた如く本発明によれば、負の荷電粒子の成膜対
象基板への流入による該基板の温阜上昇を防止でき、し
かも正の荷電粒子の成膜対象基板への流入による半導体
素子への損傷の発生も防止でき、近年増々微細化の進む
半導体薄膜集積回路等、高品質のものが得られる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプレーナマグネト−ロン電極を用いたス
パッタ装置の概略を示す断面図、第２図はスパッタ装置
における基板バイアス電圧−＃ｔｆｉ％性を示す図、第
３図は第２図の電流成分］を説明する図、第４図はｊｇ
２図の基、板流入電流の成分を弁別するための本発明に
係る実験装置の断面図、第５図は第４図の実験結果であ
る基板バイアス電流特性を示す図、第６図は第５図中に
示された実験条件で得られたＭＯ，Ｓキャパシタの四曲
線を示す図、第７図は本発明に係わる第１の実施例を示
す図、第８図は第７図の装置における電子流抑止特性を
示した図、第９図は第９図（Ａ）は実験条件を示した図
、第９図（Ｂ）は第９図（Ａ）に示す実験条件で得られ
たＭＯＳキャパシターのＣｖ曲脚を示す図、第１０図は
本発明に係わる第２の実施例を示す断面図、第１１図は
本発明に係わる第２の実施例を変形した例を示す断面図
、第１２図は本発明に係わる第３の実施例を示す断面図
、第１３図及び第１４図は第１２図の実施例中のスパッ
タ電極で得られる磁場特性の例を示す図、第１５図は第
１２図の実施例での基板流入電流とプラズマリング半径
の関係を示す図、第１６図は本発明に係わる第４の実施
例を示す図である。 １・・・ターゲット平板 ２．５・磁石 ６・・・磁気的結合手段 １６・・・円形の電極 １６′・・・メツシュ平板 １５″・・フープ材のメツシー乎孜 ２０・・高圧定電流源 ２３　、２４・・・頁空排気手段 ３０・・・シャッタ ７１．７２・・・電磁石コイル １０２・・・真空容器 １１１・・・コイル ２０３・・・低圧電源 代坤人弁理士　薄　１）利　辛 ＋　１　図 才　、３　必 才４図 才　６　図 才　′７　図 ＋８　回 才　９　図 オ　ｔＯ（！８ 才　１１　図 オ　１２　図 ′ｆ　ｌＪ　図 才！４　肥 才　ＩＳ　図 才／６　ｒｆＪ 第１頁の続き ０発　明　者　清水保 横浜市戸塚区吉田町２９２番地株 式会社日立製作所生産技術研究 所内　　− ０発　明　者　立石秀樹 横浜市戸塚区吉田町２９２番地株 式会社日立製作所生産技術研究 所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　真空雰囲気を推持するための真空槽と、当該真空槽
   内に真空雰囲気を作成するための適当な真空排気手段と
   、スパッタリングガスな導入する導入手段と、スパッタ
   ガス圧力の設定を行うための圧力調整機構と、スパッタ
   リング電極としての、プレーナミグネトロン型スノミッ
   タ電極と、該スパッタリング電極により成膜を行う対象
   である被成膜基板を、スパッタリング電極に適当な距離
   をおいて対向させ、且導電性の金属で形成した基板保持
   手段と、この基板保持手段の電位を任意に可変して附与
   する電位附与手段と、ブレーナマグネトロン電極を構成
   する成膜物質で構成されたターゲット平板と、上記成膜
   対象基板との間にターゲットと異なる電位をもつように
   設置された円形の平板またはリング状平板またはメツシ
   ュ状の平板とを備え付けたことを特徴としたプレーナマ
   グネトロンスパッタ装置。 ２　ターゲット平板と成膜対象基板との間に設けたメツ
   シュ状の平板を巻取れるよ５に７−プ材で形成したこと
   を特徴とする特許請求の範りｍ第１項記載のプレーナマ
   グネトロンスパッタ装置。 Ｓ　上記メツシュ平板を、成膜対象基板中心部と、ター
   ゲット中心部との間にある中心部分のメツシュを細かく
   シタことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載のプレーナマグネトロンスパッタ装置。 ４、上記メツシュ平板を、成膜対象基板中心部とターゲ
   ット中心部との間にある中心部分のメツシュに使用され
   ているワイヤを太くしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項またはＭ２項記載のプレーナマグネトロンスパ
   ッタ装置。