JPH02197567A - Plasma sputtering device - Google Patents
Plasma sputtering deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はマイクロ波により生成させたプラズマを用いた
スパッタリング装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a sputtering apparatus using plasma generated by microwaves.
一般に半導体集積回路等の電子デバイスの製造過程で試
料基板上に薄膜を形成する方法として、シリコン系薄膜
の形成には主として高周波放電により生成させたプラズ
マを用いる化学蒸着(CVD: Chemical V
apor 旦eposition)法が、また金属又
は金属化合物の薄膜形成には主としてスパッタ法が用い
られてきた。Generally, as a method for forming thin films on sample substrates in the manufacturing process of electronic devices such as semiconductor integrated circuits, chemical vapor deposition (CVD), which uses plasma generated mainly by high-frequency discharge, is used to form silicon-based thin films.
The apor deposition method has been used, and the sputtering method has mainly been used to form thin films of metals or metal compounds.
CVD法のなかでも電子サイクロトロン共鳴(ECR:
基1ectron旦yclotron Resona
nce)を利用して生成させたプラズマを用いるCVD
法は緻密な膜質が得られる利点を有する方法として提案
されている。Among the CVD methods, electron cyclotron resonance (ECR:
Group 1 ectron yclotron Resona
CVD using plasma generated using
This method has been proposed as a method that has the advantage of obtaining dense film quality.
一方スバッタ法は金属原子を容易に供給できる。On the other hand, the sputtering method can easily supply metal atoms.
反面、膜制御が難しく、また膜の緻密性にも問題があっ
た。On the other hand, it was difficult to control the film, and there were also problems with the density of the film.
そこでこれを解消する方法として1’CRプラズマ技術
とスパッタ法とを組み合わせたECRC式スパッタ法案
されている(特開昭59−47728号)。As a method to solve this problem, an ECRC sputtering method combining 1'CR plasma technology and sputtering method has been proposed (Japanese Patent Application Laid-open No. 47728/1983).
第4図は従来におけるECRC式スパッタ法施する装置
の模式的縦断面図であり、1はプラズマ生成室を示す。FIG. 4 is a schematic vertical cross-sectional view of a conventional ECRC sputtering apparatus, in which numeral 1 indicates a plasma generation chamber.
プラズマ生成室の一側壁中央には石英ガラス板3aにて
封止したマイクロ波導入口3を、更にマイクロ波導入口
3と対向する他側壁中央にはプラズマ引出窓5を夫々備
えており、このプラズマ引出窓5に臨ませて試料室2が
配設される。A microwave inlet 3 sealed with a quartz glass plate 3a is provided at the center of one side wall of the plasma generation chamber, and a plasma drawer window 5 is provided at the center of the other side wall facing the microwave inlet 3. A sample chamber 2 is arranged facing the window 5.
マイクロ波導入口3には他端を高周波発振器(図示せず
)に接続したマイクロ波導波管4の一端が接続され、プ
ラズマ生成室1及びこれに接続した導波管4の一端部に
わたってこれらを囲むように励磁コイル6が配設されて
いる。One end of a microwave waveguide 4 whose other end is connected to a high frequency oscillator (not shown) is connected to the microwave inlet 3, and surrounds the plasma generation chamber 1 and one end of the waveguide 4 connected thereto. The excitation coil 6 is arranged as shown in FIG.
試料室2内には前記プラズマ引出窓3に面して試料基V
isを載置する試料台7が、また試料室2内におけるプ
ラズマ引出窓5の開口部直下の周縁に臨ませてスパッタ
用のターゲット8がシールドケース8aに包持されて配
設されている。ターゲット8は、その内周面を除く、上
、下端面及び外周面をシールドケース8aにて被覆され
ており、これにはシールドケース8aを貫通して直流電
源9の負極が接続せしめられている。Inside the sample chamber 2, there is a sample substrate V facing the plasma extraction window 3.
A sample stage 7 on which is placed is placed, and a sputtering target 8 is disposed in the sample chamber 2, facing the periphery immediately below the opening of the plasma extraction window 5, and is enclosed in a shield case 8a. The target 8 is covered with a shield case 8a on its upper, lower end surfaces, and outer peripheral surface except for its inner peripheral surface, and the negative electrode of a DC power source 9 is connected to this by passing through the shield case 8a. .
而してこのような従来装置にあっては、プラズマ生成室
1、試料室2内を、所定値まで減圧した後、図示しない
ガス供給系を通じてこれらにガスを供給し、またマイク
ロ波導波管4を通じてプラズマ生成室1内にマイクロ波
を導入すると共に励磁コイル6に通電して磁界を形成し
、プラズマ生成室1内に電子サイクロトロン共鳴条件を
成立させてプラズマを生成せしめる。プラズマは励磁コ
イル6にて形成される発散磁界によりプラズマ引出窓5
を通じて試料室2内に導入される。In such a conventional apparatus, after the pressure inside the plasma generation chamber 1 and the sample chamber 2 is reduced to a predetermined value, gas is supplied to these through a gas supply system (not shown), and the microwave waveguide 4 is Microwaves are introduced into the plasma generation chamber 1 through the plasma generation chamber 1, and a magnetic field is generated by energizing the excitation coil 6, thereby establishing an electron cyclotron resonance condition within the plasma generation chamber 1 and generating plasma. Plasma is generated by the plasma extraction window 5 due to the divergent magnetic field formed by the excitation coil 6.
is introduced into the sample chamber 2 through the sample chamber 2.
プラズマ中のイオンはプラズマ引出窓5を経て試料室2
内に導入される際に、ターゲット8に印加された負電圧
によって加速された状態でターゲット8表面に入射して
これに衝撃を与え、ターゲット8の原子がスパッタされ
てプラズマ流中に飛び出し、そのまま、また一部はプラ
ズマ中で電子を失ってイオン化された状態で試料基板S
に入射し成膜がなされる。Ions in the plasma pass through the plasma extraction window 5 and enter the sample chamber 2.
When the atoms are introduced into the plasma, they are accelerated by the negative voltage applied to the target 8 and impact the surface of the target 8, causing the atoms of the target 8 to be sputtered and ejected into the plasma flow. , some of them lose electrons in the plasma and are ionized into the sample substrate S.
A film is formed by entering the beam.
上述した様なスパッタ装置にて試料に成膜処理を施す場
合、更に安定に、良質な金属又は金属化合物の薄膜を形
成させるために特開昭60−50167号公報ではター
ゲットの形状を円筒形状にし、このターゲットのスパッ
タ面とプラズマ流の一部とが交差する・ような構成を有
するスパッタリング装置について開示されている。これ
によりターゲット電流が増加し、膜形成速度、膜形成特
性を向上させることが可能になった。また、特開昭61
−114518号公報では、ECR放電に加えてマグネ
トロン放電を併用することによりターゲット電流を更に
増加させるスパッタリング装置について開示されている
。When applying a film forming process to a sample using the sputtering apparatus described above, in order to form a thin film of a high quality metal or metal compound more stably, Japanese Patent Laid-Open No. 60-50167 discloses a method in which the shape of the target is made into a cylindrical shape. discloses a sputtering apparatus having a configuration in which the sputtering surface of this target intersects a part of the plasma flow. This increased the target current, making it possible to improve the film formation speed and film formation characteristics. Also, JP-A-61
Japanese Patent No. 114518 discloses a sputtering device that further increases target current by using magnetron discharge in addition to ECR discharge.
ところで、上述した従来のスパッタリング装置において
、ターゲット8からスパッタされた原子は通常電気的に
中性であり、磁場、電場の影響を受けずに試料基板S上
に直進飛来する。By the way, in the conventional sputtering apparatus described above, the atoms sputtered from the target 8 are usually electrically neutral and fly straight onto the sample substrate S without being affected by magnetic fields or electric fields.
このため試料基板表面における段差部では、スパッタ粒
子の飛来方向に対し陰になった段差側面には膜形成がな
されず、段差側壁を含めた全表面を一様に膜で被覆する
こと、あるいは、表面凹部をスパッタ物質で埋め込むこ
とができない。Therefore, in the step portion on the surface of the sample substrate, no film is formed on the side surface of the step which is in the shadow with respect to the flying direction of the sputtered particles, and the entire surface including the step side wall is uniformly coated with a film, or Surface depressions cannot be filled with sputtered material.
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、スパッタ原子を、試料基
板上に到達するまでの間に効率よくイオン化しスパッタ
粒子のエネルギー、運動方向の制御を行い、スパッタ原
子の試料基板表面段差部への付着効率が高いスパッタリ
ング装置を提供するにある。The present invention was made to solve this problem, and its purpose is to efficiently ionize sputtered atoms before they reach the sample substrate and control the energy and movement direction of the sputtered particles. It is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus that allows sputtered atoms to adhere to a stepped portion of a surface of a sample substrate with high efficiency.
請求項1の本発明に係るスパッタリング装置は、マイク
ロ波によりプラズマ流を生せしめるプラズマ生成室と、
前記プラズマ生成室からプラズマ引出窓を通じてプラズ
マ流を導入する試料室と、前記試料室内の試料基板及び
スパッタ用ターゲットを有するスパッタリング装置にお
いて、前記プラズマ生成室と前記試料基板との間に、前
記ターゲットのスバンタ面の一部または全部が互いに対
向するような部分を有してなる空間部を設け、該空間部
内に前記プラズマ流を導いて前記ターゲットをスパッタ
することによりスパッタされた中性粒子を閉じ込めるよ
うにしたことを特徴とする。A sputtering apparatus according to the present invention according to claim 1 includes a plasma generation chamber that generates a plasma flow using microwaves;
In a sputtering apparatus having a sample chamber into which a plasma flow is introduced from the plasma generation chamber through a plasma extraction window, a sample substrate in the sample chamber, and a sputtering target, a sputtering target is provided between the plasma generation chamber and the sample substrate. A space is provided in which a part or all of the Svanter surface faces each other, and the plasma flow is guided into the space to sputter the target, thereby confining the sputtered neutral particles. It is characterized by the following.
また、請求項2の本発明に係るスパッタリング装置は、
請求項1のスパッタリング装置において、前記プラズマ
流を導くための磁界を前記空間部内に形成する手段を設
けたことを特徴とする。Moreover, the sputtering apparatus according to the present invention according to claim 2 includes:
The sputtering apparatus according to claim 1, further comprising means for forming a magnetic field within the space for guiding the plasma flow.
さらに、請求項3の本発明に係わるスパッタリング装置
は、請求項1または2のスパッタリング装置において、
試料基板にラジオ周波数(RF高周波)を印加してセル
フバイアスを誘起するためのRF高周波電源を有するこ
とを特徴としており、請求項4の本発明に係わるスパッ
タリング装置は、請求項1または2または3のスパッタ
リング装置において、マイクロ波導入窓のプラズマ生成
室外部側の面に、RF高周波を印加する電掻を有するこ
とを特徴としている。Furthermore, the sputtering apparatus according to the present invention according to claim 3 is the sputtering apparatus according to claim 1 or 2, comprising:
A sputtering apparatus according to the present invention according to claim 4 is characterized by having an RF high frequency power source for inducing self-bias by applying radio frequency (RF high frequency) to a sample substrate, The sputtering apparatus is characterized by having an electric scraper for applying RF high frequency waves on the surface of the microwave introduction window on the outside of the plasma generation chamber.
請求項1の本発明装置にあっては、前記空間部内に導か
れるプラズマ流にてターゲトをスパッタし、スパッタさ
れた原子を前記空間部内でプラズマと接触させて、イオ
ン化させた後、プラズマ流として試料基板に導き、試料
基板表面に付着させる。これによりスパッタ原子の試料
基板表面段差部への付着効率が向上する。In the apparatus of the present invention according to claim 1, a target is sputtered with a plasma flow guided into the space, and the sputtered atoms are brought into contact with plasma in the space to be ionized, and then the sputtered atoms are ionized as a plasma flow. It is guided to the sample substrate and attached to the surface of the sample substrate. This improves the adhesion efficiency of sputtered atoms to the step portion on the surface of the sample substrate.
また請求項2の本発明装置にあっては、局在化した前記
空間部内に磁界によりプラズマ流を確実に導き、イオン
化効率を向上させる。Further, in the apparatus of the present invention according to claim 2, a plasma flow is reliably guided within the localized space by a magnetic field, thereby improving ionization efficiency.
また請求項3の本発明装置にあっては、イオン化されて
磁界が電界による制御性の付加されたスパッタ粒子やプ
ラズマ中のイオンに対し、試料基板表面にRF高周波領
域の高周波源により誘起された、セルフバイアス電界を
作用させイオンの運動エネルギー、運動方向を制御し、
生成膜の膜厚及び膜付着特性の制御を行う。In addition, in the apparatus of the present invention according to claim 3, the magnetic field is induced on the surface of the sample substrate by a high frequency source in the RF high frequency region for sputtered particles or ions in plasma that are ionized and have a magnetic field controlled by an electric field. , which controls the kinetic energy and direction of movement of ions by applying a self-bias electric field.
Controls the film thickness and film adhesion characteristics of the produced film.
また請求項4の本発明装置にあっては、金属膜スパッタ
成膜などにおいて、導電性膜がマイクロ波導入窓に付着
し、マイクロ波の導入を妨げることを回避するためRF
バイアススパッタ法により導電性膜を除去する。In addition, in the apparatus of the present invention according to claim 4, in order to prevent the conductive film from adhering to the microwave introduction window and obstructing the introduction of microwaves during sputtering metal film deposition, etc., the RF
The conductive film is removed by bias sputtering.
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on drawings showing embodiments thereof.
第1図は本発明に係るスパッタリング装置の模式的縦断
面図であり、図中1で示されるプラズマ生成室はマイク
ロ波の空洞共振器として機能するよう構成されており、
その上壁中央には石英ガラス3aにて封止したマイクロ
波導入口3を、また下壁中央にはプラズマ引出窓5を備
えており、前記マイクロ波導入口3にはマイクロ波導波
管4の一端部が接続され、またプラズマ引出窓5に面し
て試料室2が配設され、更に周囲にはプラズマ生成室l
及びこれに接続したマイクロ波導波管4の一端部にわた
ってこれらを囲繞する様態で励磁コイル6が配設されて
いる。マイクロ波導波管4の他端部は図示しない高周波
発振器に接続されており、該高周波発振器から発せられ
たマイクロ波をプラズマ生成室1内に導入するようにし
である。FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a sputtering apparatus according to the present invention, and a plasma generation chamber indicated by 1 in the figure is configured to function as a microwave cavity resonator.
A microwave inlet 3 sealed with quartz glass 3a is provided at the center of the upper wall, and a plasma extraction window 5 is provided at the center of the lower wall. A sample chamber 2 is arranged facing the plasma extraction window 5, and a plasma generation chamber l is connected to the sample chamber 2.
An excitation coil 6 is disposed to surround one end of the microwave waveguide 4 connected thereto. The other end of the microwave waveguide 4 is connected to a high frequency oscillator (not shown), and microwaves emitted from the high frequency oscillator are introduced into the plasma generation chamber 1.
また励磁コイル6は図示しない直流電源に接続されてお
り、プラズマ生成室1内にプラズマを生成させるための
磁界を形成すると共に、試料室2側に向けて発散磁界を
形成するようにしである。Further, the excitation coil 6 is connected to a DC power supply (not shown), and is configured to form a magnetic field for generating plasma in the plasma generation chamber 1 and to form a diverging magnetic field toward the sample chamber 2 side.
磁界としては、電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁
界の強度がプラズマの効果的な生成には有利である。As for the magnetic field, a magnetic field strength that satisfies the electron cyclotron resonance conditions is advantageous for effective generation of plasma.
試料室2内にはプラズマ引出窓5と対向する位置に試料
台7が配設され、この上に試料基板Sを載置するように
しである。また試料台7の下側には、試料台7近辺の磁
界分布を調整するための補助励磁コイル6bが配されて
いる。A sample stage 7 is disposed in the sample chamber 2 at a position facing the plasma extraction window 5, and a sample substrate S is placed on this stage. Further, an auxiliary excitation coil 6b for adjusting the magnetic field distribution in the vicinity of the sample stand 7 is disposed below the sample stand 7.
試料室2内にはプラズマ引出窓5の直下に、断面視が内
向きの略C字状の円筒形に形成されたターゲット8が設
けられており、これによりターゲット8の内周面に囲ま
れた空間部が形成されている。ターゲット8はそれを相
似な形状を有するアース電極8aにてその内周面を除く
上、下端面及び外周面にわたって囲繞されて支持されて
おり、ターゲット8にはスパッタ電源9の負極が接続さ
れ、ターゲット8に−300Vから一800v程度の負
電圧を直流電源または高周波電源によるセルフバイアス
により印加し、プラズマ中のイオンをターゲツト8内周
面側に引き寄せてスパッタが行われるようになっている
。In the sample chamber 2, a target 8 formed in a substantially C-shaped cylindrical shape with an inward cross-sectional view is provided directly below the plasma extraction window 5. A space is formed. The target 8 is surrounded and supported by a ground electrode 8a having a similar shape over its upper, lower end surfaces and outer peripheral surface except for its inner peripheral surface, and the negative electrode of a sputtering power source 9 is connected to the target 8. A negative voltage of about -300V to -800V is applied to the target 8 by self-biasing using a DC power source or a high frequency power source, and ions in the plasma are drawn toward the inner peripheral surface of the target 8 to perform sputtering.
またこのターゲット8が設けられている部分の試料室2
の外周にこれを囲繞する様態で補助コイル6aが配設さ
れている。In addition, the sample chamber 2 in the part where this target 8 is provided
An auxiliary coil 6a is arranged around the outer periphery of the coil 6a.
而してこのような本発明装置にあっては、プラズマ生成
室1.試料室2から排気して所定値に減圧した後、図示
しないガス供給系からプラズマ生成室1内に、例えば計
ガスを導入しつつ、プラズマ生成室l内にマイクロ波導
波管4を通じてマイクロ波を導入すると共に、励磁コイ
ル6にて磁界を形成し、プラズマ生成室1内に電子サイ
クロトロン共鳴条件を成立させてプラズマを生成せしめ
、これを励磁コイル6にて形成される発散磁界によって
プラズマ引出窓5を通じて試料室2内に導入する。In such an apparatus of the present invention, the plasma generation chamber 1. After the sample chamber 2 is evacuated and the pressure is reduced to a predetermined value, a meter gas, for example, is introduced into the plasma generation chamber 1 from a gas supply system (not shown), and microwaves are introduced into the plasma generation chamber 1 through the microwave waveguide 4. At the same time, a magnetic field is formed by the excitation coil 6 to establish an electron cyclotron resonance condition in the plasma generation chamber 1 to generate plasma, and the divergent magnetic field formed by the excitation coil 6 causes the plasma to be drawn out through the plasma extraction window 5. is introduced into the sample chamber 2 through the sample chamber 2.
第1図中M1は励磁コイル6、補助励磁コイル6a、
6bによる磁界の磁力線である。励磁コイル6によって
形成された磁界の磁力線に沿ってプラズマがプラズマ引
出窓5を経た位置のターゲット8の内周面に囲まれた空
間部に導入される結果、計プラズマ中のAr+イオンは
負電圧が印加せしめられているターゲット8に引き寄せ
られてターゲット8の表面に加速された状態で衝突し、
これをスパッタする。In FIG. 1, M1 is an excitation coil 6, an auxiliary excitation coil 6a,
6b is the line of magnetic force of the magnetic field. As a result of the plasma being introduced into the space surrounded by the inner peripheral surface of the target 8 at a position past the plasma extraction window 5 along the lines of magnetic force of the magnetic field formed by the excitation coil 6, the Ar+ ions in the meter plasma have a negative voltage. is attracted to the target 8 to which is applied, and collides with the surface of the target 8 in an accelerated state,
Sputter this.
スパッタされてターゲット8から飛び出した原子が前記
空間部内またはその周辺部のプラズマ中で電子を失って
イオン化され、磁力線に沿って流れるプラズマとともに
試料基板Sの表面に導かれ、効率のよい成膜がなされる
。Atoms sputtered and ejected from the target 8 lose electrons in the plasma in or around the space, are ionized, and are guided to the surface of the sample substrate S together with the plasma flowing along the lines of magnetic force, resulting in efficient film formation. It will be done.
上記実施例にあっては、補助励磁コイル6aによてプラ
ズマ流がターゲツト8内周面側に確実に導かれるためタ
ーゲット8周囲のプラズマ密度が高く、ターゲット電流
密度が高められて成膜速度も大きくなり、プラズマ利用
効率が向上する。In the above embodiment, the auxiliary excitation coil 6a reliably guides the plasma flow toward the inner peripheral surface of the target 8, so that the plasma density around the target 8 is high, the target current density is increased, and the deposition rate is also increased. This increases the size and improves plasma usage efficiency.
また、試料台7の下側に配した補助励磁コイル6bによ
り試料台近辺の磁界分布を調整することによりプラズマ
の流れを均一化させることができ、均一な成膜がなされ
る。更に試料台7をセラミックその他の絶縁材製とし、
内部に電極7aを埋設しこの電極に整合器7bを介して
RF電源7cを接続し、試料基板SにRFバイアスを生
ぜしめ、スパッタ原子のエネルギ、方向性を制御するこ
とができる。Further, by adjusting the magnetic field distribution in the vicinity of the sample stand by using the auxiliary excitation coil 6b disposed below the sample stand 7, the plasma flow can be made uniform, and a uniform film can be formed. Furthermore, the sample stage 7 is made of ceramic or other insulating material,
An electrode 7a is buried inside, and an RF power source 7c is connected to this electrode via a matching box 7b to generate an RF bias on the sample substrate S, thereby making it possible to control the energy and directionality of sputtered atoms.
これにより段差被覆性即ちステップカバレッジ性能が向
上する。This improves step coverage, that is, step coverage performance.
第2図は本発明の他の実施例を示す模式的縦断面図であ
り、プラズマ生成室1と試料室2との間に、内壁がプラ
ズマ流に対して開口している偏平円筒状のスパッタ室1
0が設けられており、プラズマ生成室1及び試料室2よ
りも外周のスパッタ室lO内にはその上側及び下側にタ
ーゲット8,8が対向させて周設されており、この部分
が前記同様の空間部となる。ターゲット8.8にはスパ
ッタ電源9により負電圧が印加され、上述同様にプラズ
マ中のイオンをターゲット8.8の内周面側に引き寄せ
スパッタを行わせるようにしである。このターゲット8
.8が設けられている部分の外側のプラズマ生成室1側
にはパンケーキ型の補助コイル10aが試料室2側には
同型の補助コイル10bが設置されている。FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view showing another embodiment of the present invention, in which a flat cylindrical spatter whose inner wall is open to the plasma flow is provided between the plasma generation chamber 1 and the sample chamber 2. Room 1
0 is provided, and targets 8, 8 are disposed around the sputtering chamber 1O on the outer periphery of the plasma generation chamber 1 and the sample chamber 2, facing each other on the upper and lower sides thereof, and this part is similar to the above. It becomes the space part of. A negative voltage is applied to the target 8.8 by the sputtering power supply 9, and as described above, ions in the plasma are drawn toward the inner peripheral surface of the target 8.8 to perform sputtering. This target 8
.. A pancake-shaped auxiliary coil 10a is installed on the plasma generation chamber 1 side outside the portion where 8 is provided, and an auxiliary coil 10b of the same type is installed on the sample chamber 2 side.
このような実施例にあっては、試料室2内では補助励磁
コイル10bによって励磁コイル6及び励磁コイル10
aによる磁界と逆向きの磁界を形成させる。これにより
励磁コイル6及び励磁コイル10aによって形成された
磁界に沿って導入されるプラズマ流はプラズマ引出窓5
を経た位置でスパッタ室10側に曲げられ、プラズマ流
がスパッタ室10内のターゲット8,8の内周面に囲ま
れた空間部に導入される。その結果第1図の実施例と同
様にスパツクされてターゲット8から飛び出した原子が
スパッタ室10内またはその周辺部のプラズマ中で電子
を失ってイオン化され、試料基板Sの表面に導かれ、効
率のよい成膜がなされる。In such an embodiment, in the sample chamber 2, the auxiliary excitation coil 10b operates the excitation coil 6 and the excitation coil 10.
A magnetic field is formed in the opposite direction to the magnetic field caused by a. As a result, the plasma flow introduced along the magnetic field formed by the excitation coil 6 and the excitation coil 10a is directed to the plasma extraction window 5.
It is bent toward the sputtering chamber 10 at a position after passing through the sputtering chamber 10, and the plasma flow is introduced into a space surrounded by the inner peripheral surfaces of the targets 8, 8 in the sputtering chamber 10. As a result, similar to the embodiment shown in FIG. 1, the sputtered atoms ejected from the target 8 lose electrons in the plasma in or around the sputtering chamber 10 and are ionized, guided to the surface of the sample substrate S, and efficiently A good film is formed.
なお、第2図の本発明装置の他の構成及び作用は第1図
に示す実施例と実質的に同じであり、対応する部材には
同じ番号を付して説明を省略する。The other configurations and functions of the apparatus of the present invention shown in FIG. 2 are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG.
第3図は請求項4の本発明のマイクロ波導入窓の模式的
縦断面図であり、マイクロ波導入窓へRF高周波を作用
させた実施例を示す。31はRF電極、11bは整合器
、llcはRF電源である。FIG. 3 is a schematic vertical sectional view of the microwave introduction window of the present invention according to claim 4, and shows an embodiment in which RF high frequency waves are applied to the microwave introduction window. 31 is an RF electrode, 11b is a matching box, and llc is an RF power source.
以上の如く請求項1の発明のスパッタリング装置にあっ
ては、プラズマ生成室と試料基板との間に、前記ターゲ
ットのスパッタ面の一部または全部が互いに対向するよ
うな部分を有してなる空間部を設け、ターゲットからス
パツクされた原子が前記空間部内に局在化するようにし
たので、スパッタ粒子が試料基板表面に直接飛来するこ
とがなくなりスパッタ原子が効率よくイオン化され、ス
パッタ原子の試料基板表面段差部への付着効率が向上す
る。更に請求項2の発明のスパッタリング装置あっては
、前記空間部内にプラズマ流を導くための磁界を形成す
る手段を設けたので、更に確実にプラズマ流が前記空間
部内に導かれ、中性スパッタ粒子の局在化がなされる。As described above, in the sputtering apparatus of the invention according to claim 1, there is provided a space between the plasma generation chamber and the sample substrate, which has a portion in which a part or all of the sputtering surfaces of the target face each other. Since the sputtered atoms from the target are localized within the space, the sputtered particles do not fly directly onto the surface of the sample substrate, and the sputtered atoms are efficiently ionized. Adhesion efficiency to surface step portions is improved. Furthermore, since the sputtering apparatus of the invention according to claim 2 is provided with means for forming a magnetic field for guiding the plasma flow into the space, the plasma flow is more reliably guided into the space and neutral sputtered particles are removed. is localized.
これによりターゲット周囲のプラズマ密度が高くなり、
スパッタ原子のイオン化率、試料基板表面段差部への付
着効率が向上する。This increases the plasma density around the target,
The ionization rate of sputtered atoms and the adhesion efficiency to the stepped portions of the sample substrate surface are improved.
また請求項3の本発明のスパッタリング装置にあっては
、イオン化されて磁界や電界による制御性の付加された
スパッタ粒子やプラズマ中のイオンに対し、試料基板表
面にRF高周波領域の高周波源による誘起された、セル
フバイアス電界を作用させイオンの運動エネルギー、運
動方向を制御し、生成膜の膜厚及び膜付着特性の制御を
行うことができる。In addition, in the sputtering apparatus of the present invention according to claim 3, ions in the plasma or sputtered particles that have been ionized and are controlled by a magnetic field or an electric field are induced by a high frequency source in the RF high frequency region on the surface of the sample substrate. By applying a self-bias electric field to control the kinetic energy and direction of motion of the ions, it is possible to control the film thickness and film adhesion characteristics of the produced film.
また請求項4の本発明のスパッタリング装置にあっては
、金属膜スパッタ成膜などにおいて、導電性膜がマイク
ロ波導入窓に付着してマイクロ波9導入が妨げられるこ
とを回避し、長時間安定した操業を行うことができると
いう効果を奏する。In addition, in the sputtering apparatus of the present invention according to claim 4, it is possible to prevent the conductive film from adhering to the microwave introduction window and hindering the introduction of the microwave 9 in metal film sputtering, etc., and to provide stable performance for a long time. This has the effect that it is possible to carry out controlled operations.
第1図は本発明に係るスパッタリング装置の模式的縦断
面図、第2図は本発明の他の実施例を示す模式的縦断面
図、第3図は請求項4の本発明のマイクロ波導入窓の模
式的縦断面図、第4図は従来のスパッタリング装置の模
式的縦断面図である。
l・・・プラズマ生成室 2・・・試料室 5・・
・プラズマ引出窓 8・・・ターゲット
特 許 出願人 住友金属工業株式会社代理人 弁理士
河 野 登 夫弔
図
弔
図
弔
図FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a sputtering apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a window and a schematic longitudinal sectional view of a conventional sputtering apparatus. l...Plasma generation chamber 2...Sample chamber 5...
・Plasma drawer window 8...Target patent Applicant Sumitomo Metal Industries Co., Ltd. Agent Patent attorney Noboru Kono Funeral map of husband's funeral
Claims (1)
成室と、前記プラズマ生成室からプラズマ引出窓を通じ
てプラズマ流を導入する試料室と、前記試料室内の試料
基板及びスパッタ用ターゲットを有するスパッタリング
装置において、 前記プラズマ生成室と前記試料基板との間 に、 前記ターゲットのスパッタ面の一部または 全部が互いに対向するような部分を有してなる空間部を
設け、該空間部内に前記プラズマを導いて前記ターゲッ
トのスパッタによるスパッタ中性粒子を前記空間部に局
在化させこれをイオン化するようにしたことを特徴とす
るスパッタリング装置。 2、請求項1のスパッタリング装置において、前記プラ
ズマ流を導くための磁界を前記空間部内に形成する手段
を設けたことを特徴とするスパッタリング装置。 3、試料基板にRF高周波を印加してセルフバイアスを
誘起するためのRF高周波電源を有する請求項1または
請求項2記載のスパッタリング装置。 4、マイクロ波導入窓のプラズマ生成室外部側の面に、
RF高周波を印加する電極を有する請求項1、請求項2
または請求項3記載のスパッタリング装置。[Claims] 1. A plasma generation chamber that generates plasma using microwaves, a sample chamber that introduces a plasma flow from the plasma generation chamber through a plasma extraction window, and a sample substrate and a sputtering target in the sample chamber. In the sputtering apparatus, a space is provided between the plasma generation chamber and the sample substrate, and the space has a part such that part or all of the sputtering surfaces of the targets face each other, and the plasma is formed in the space. A sputtering apparatus characterized in that the neutral particles sputtered by sputtering of the target are localized in the space and ionized by guiding the target. 2. The sputtering apparatus according to claim 1, further comprising means for forming a magnetic field in the space for guiding the plasma flow. 3. The sputtering apparatus according to claim 1 or 2, further comprising an RF high-frequency power source for inducing self-bias by applying RF high-frequency waves to the sample substrate. 4. On the outside surface of the plasma generation chamber of the microwave introduction window,
Claims 1 and 2 include electrodes for applying RF high frequency waves.
Or the sputtering apparatus according to claim 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1695089A JPH02197567A (en) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | Plasma sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1695089A JPH02197567A (en) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | Plasma sputtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02197567A true JPH02197567A (en) | 1990-08-06 |
Family
ID=11930408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1695089A Pending JPH02197567A (en) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | Plasma sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02197567A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003073824A (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Canon Inc | Thin film preparation method |
| JP2007088317A (en) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Nissin Electric Co Ltd | Method and apparatus for forming silicon body |
| JP2023518005A (en) * | 2020-03-13 | 2023-04-27 | エヴァテック・アーゲー | Apparatus and process using a DC pulsed cathode array |
-
1989
- 1989-01-26 JP JP1695089A patent/JPH02197567A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2003073824A (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Canon Inc | Thin film preparation method |
| JP2007088317A (en) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Nissin Electric Co Ltd | Method and apparatus for forming silicon body |
| US7887677B2 (en) | 2005-09-26 | 2011-02-15 | Nissin Electric Co., Ltd. | Silicon object forming method and apparatus |
| JP2023518005A (en) * | 2020-03-13 | 2023-04-27 | エヴァテック・アーゲー | Apparatus and process using a DC pulsed cathode array |
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