JP2006037119A - Film forming apparatus and film forming method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対向ターゲット方式の成膜装置とそれを用いた成膜方法に関するものである。 The present invention relates to a facing target type film forming apparatus and a film forming method using the same.
成膜効率を高める成膜装置として、以下のような対向ターゲット方式が提案されている。 The following facing target system has been proposed as a film forming apparatus for improving the film forming efficiency.
すなわち、容器と、この容器内において対向配置された第1、第2の電極と、これらの第1、第2の電極のそれぞれに対応して第1、第2のターゲットを保持させる第1、第2の保持手段と、前記第1、第2の電極にそれぞれ電気的エネルギーを供給する電源と、前記容器内の第1、第2の電極対向部分以外の場所に成膜体を保持する第3の保持手段と、前記容器内にスパッタガスを供給するガス供給手段とを備え、前記電源は、第1、第2の電極に高周波電圧を印加する構成となっていた。 That is, a container, first and second electrodes opposed to each other in the container, and first and second targets for holding the first and second targets corresponding to the first and second electrodes, respectively. Second holding means, a power source for supplying electrical energy to the first and second electrodes, respectively, and a film forming body for holding the film-forming body at a place other than the first and second electrode facing portions in the container. 3 and a gas supply means for supplying a sputtering gas into the container, and the power source is configured to apply a high-frequency voltage to the first and second electrodes.
つまり、第1、第2のターゲットを対向させ、これらに負のバイアスを加えることにより、ガンマー電子をこれら第1、第2のターゲット間を往復させ、これによりプラズマ化を促進し、成膜効率を高めるようにしているのである。 That is, the first and second targets are opposed to each other, and a negative bias is applied thereto, whereby gamma electrons are reciprocated between the first and second targets, thereby promoting plasma formation and film formation efficiency. It is trying to raise.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
上記従来例においては、第1、第2の電極に印加する高周波電圧の、波長と位相を同じにすることにより安定なスパッタリングを行うようにしている。 In the above conventional example, stable sputtering is performed by making the wavelength and phase of the high-frequency voltage applied to the first and second electrodes the same.
しかしながら、高周波電圧の波長と位相を同じものにすることは極めて難しく、これら第1、第2の電極への配線長などにより直ちに影響を受け、結果として波長も位相もずれ、安定的な成膜が出来なくなる可能性があった。 However, it is extremely difficult to make the wavelength and phase of the high-frequency voltage the same, and it is immediately affected by the wiring length to the first and second electrodes, and as a result, the wavelength and phase are shifted, resulting in stable film formation. There was a possibility that could not be.
そこで本発明は、安定的な成膜が出来るようにすることを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to enable stable film formation.
そしてこの目的を達成するために本発明は、容器と、この容器内において対向配置された第1、第2の電極と、これらの第1、第2の電極のそれぞれに対応して第1、第2のターゲットを保持させる第1、第2の保持手段と、前記第1、第2の電極にそれぞれ電気的エネルギーを供給する電源と、前記容器内の第1、第2の電極対向部分以外の場所に成膜体を保持する第3の保持手段と、前記容器内にスパッタガスを供給するガス供給手段とを備え、前記第1、第2のターゲットの内少なくとも一方を実質的な絶縁物とするとともに、前記電源は、第1、第2の電極の少なくとも一方に、常時は負電圧を、間欠的に正電圧を印加する構成としたものである。 In order to achieve this object, the present invention provides a container, first and second electrodes opposed to each other in the container, and first and second electrodes corresponding to the first and second electrodes, respectively. First and second holding means for holding the second target, a power source for supplying electric energy to the first and second electrodes, respectively, and portions other than the first and second electrode facing portions in the container A third holding means for holding the film-forming body at the location, and a gas supply means for supplying a sputtering gas into the container, wherein at least one of the first and second targets is substantially insulated. In addition, the power source is configured to apply a negative voltage and an intermittent positive voltage to at least one of the first and second electrodes.
以上のごとく本発明は、容器内で第1、第2のターゲットを対向配置するとともに、電源から第1、第2の電極への電気的エネルギーを供給することにより、これらの第1、第2のターゲットを負電圧にバイアスし、これら第1、第2のターゲット間で、ガンマー電子のミラー効果を得てプラズマ化を促進し、この結果として成膜の効率を高めることが出来る。 As described above, according to the present invention, the first and second targets are disposed opposite to each other in the container, and the first and second targets are supplied by supplying electric energy from the power source to the first and second electrodes. The target is biased to a negative voltage, and a gamma-electron mirror effect is obtained between the first and second targets to promote plasma formation. As a result, the efficiency of film formation can be increased.
また、前記第1、第2のターゲットの内少なくとも一方を実質的な絶縁物としているので、イオンが衝突することでその絶縁性ターゲットにプラスチャージが起こり、負のバイアスが浅くなり、これにより上記ガンマー電子に対する反発力が低下し、つまりミラー効果が低下し、これによりプラズマ化が抑制される状況が発生する。 In addition, since at least one of the first and second targets is a substantial insulator, a positive charge occurs in the insulating target due to the collision of ions, and the negative bias becomes shallow. The repulsive force against the gamma electrons is reduced, that is, the mirror effect is reduced, thereby causing a situation where the plasma is suppressed.
しかし、本発明では前記電源から、第1、第2の電極の少なくとも一方に、間欠的に正電圧を印加する構成としているので、上記プラズマ化の抑制状態を小さなものにすることが出来る。つまり、第1、第2の電極への間欠的な正電圧の印加により、絶縁性ターゲットは一時的にプラスにバイアスされ、これによりプラズマ中の電子がこのプラスにバイアスされたターゲットに引き込まれ、プラスチャージ状態が中和されるような状態になる。 However, in the present invention, since a positive voltage is intermittently applied to at least one of the first and second electrodes from the power source, the suppression state of the plasma generation can be made small. That is, by intermittently applying a positive voltage to the first and second electrodes, the insulating target is temporarily biased to positive, whereby electrons in the plasma are drawn into the positively biased target, The positive charge state is neutralized.
このため、この正電圧の印加後に前記電源から第1、第2の電極の少なくとも一方に、常時の負電圧を印加すれば、これらの第1、第2のターゲットは適正な負電圧にバイアスされ、この結果としてこれら第1、第2のターゲット間で、ガンマー電子のミラー効果が発揮され、プラズマ化が促進され、高い成膜の効率を維持することが出来る。 Therefore, if a normal negative voltage is applied from the power source to at least one of the first and second electrodes after the positive voltage is applied, the first and second targets are biased to an appropriate negative voltage. As a result, the mirror effect of gamma electrons is exhibited between the first and second targets, and the plasma conversion is promoted, so that high film formation efficiency can be maintained.
以下本発明の一実施形態を添付図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1において、1は実質的な真空状態を作ることが出来る容器で、この容器1内には排気後アルゴンガスなどがスパッタガスの一例として供給されるようになっている。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a container capable of creating a substantial vacuum state, and after the exhaust, argon gas or the like is supplied into the container 1 as an example of a sputtering gas.
またこの容器1内には磁場形成のための磁石2,3が所定間隔を置いて配置されている。
In the container 1,
さらに、磁石2,3の対向面近傍には電極4,5が設けられ、これらの電極4,5の表面上に、酸化珪素製のターゲット6,7が図示していない保持手段により保持されている。
Furthermore,
また、これらのターゲット6,7の対向外の場所には、図示していない保持手段により基板などの成膜体8が保持されている。なお、9,10は陽極である。
In addition, a
上記構成において電極4,5には、それぞれ電源11,12から同図にあるように電気的エネルギーが供給されるようになっている。
In the above configuration, electrical energy is supplied to the
具体的には、前記電源11,12は何れも、第1、第2の電極4,5に、常時はマイナス500ボルトの負電圧を、間欠的にプラス200ボルトの正電圧を印加する構成となっている。
Specifically, each of the
また、正電圧は実質的な矩形波とし、負電圧と正電圧の印加時間は、2対1〜100対1としており、矩形波の印加時間は、10〜0.01μ秒としている。 The positive voltage is a substantially rectangular wave, the application time of the negative voltage and the positive voltage is 2: 1 to 100: 1, and the application time of the rectangular wave is 10 to 0.01 μsec.
このような電気的エネルギーの印加を行うと、容器1内に供給されたアルゴンガス中のアルゴン原子から分離したガンマー電子は磁石2,3の磁場による拘束を受けた状態でターゲット6,7に向かうことになるが、ターゲット6,7は基本的には負にバイアスされているために、ターゲット6,7で反発され、この間を継続的に往復するような状態になる。これがミラー効果と呼ばれる。
When such electrical energy is applied, the gamma electrons separated from the argon atoms in the argon gas supplied into the container 1 are directed to the
また、このようなガンマー電子がアルゴン原子に衝突することでアルゴンのイオンが発生し、ターゲット6,7近傍のものはターゲット6,7が負にバイアスされているので、勢い良くこれらのターゲット6,7に衝突し、この結果としてターゲット6,7から酸化珪素がはじき出され、これが成膜体8の表面に達し、酸化珪素の薄膜を形成することになる。
Moreover, since such gamma electrons collide with argon atoms, argon ions are generated, and in the vicinity of the
また前記第1、第2のターゲット6,7は実質的な絶縁物としているので、イオンが衝突することでその絶縁性ターゲット6,7にプラスチャージが起こり、負のバイアスが浅くなり、これにより上記ガンマー電子に対する反発力が低下し、つまりミラー効果が低下し、これによりプラズマ化が抑制される状況が発生する。
In addition, since the first and
しかし、本実施形態では前記電源11,12から、第1、第2の電極4,5に、間欠的に正電圧を印加する構成としているので、上記プラズマ化の抑制状態を小さなものにすることが出来る。
However, in the present embodiment, since a positive voltage is intermittently applied from the
つまり、第1、第2の電極4,5への間欠的な正電圧の印加により、絶縁性のターゲット6,7は一時的にプラスにバイアスされ、これによりプラズマ中の電子がこのプラスにバイアスされたターゲットに引き込まれ、プラスチャージ状態が中和されるような状態になる。
That is, by intermittently applying a positive voltage to the first and
このため、この正電圧の印加後に前記電源から第1、第2の電極4,5の少なくとも一方に、常時の負電圧を印加すれば、これらの第1、第2のターゲット6,7は適正な負電圧にバイアスされ、この結果としてこれら第1、第2のターゲット6,7間で、ガンマー電子のミラー効果が発揮され、プラズマ化が促進され、高い成膜の効率を維持することが出来る。
Therefore, if a normal negative voltage is applied from the power source to at least one of the first and
なお、正電圧は同図1に示すように、実質的な矩形波とし、負電圧と正電圧の印加時間は、2対1〜100対1とし、矩形波の印加時間は、10〜0.01μ秒、つまりわずかの時間としているので、この正電圧の印加により第1、第2のターゲット6,7が一時的にプラスにバイアスされてもプラズマ化が停止されることはない。
As shown in FIG. 1, the positive voltage is a substantially rectangular wave, the application time of the negative voltage and the positive voltage is 2: 1 to 100: 1, and the application time of the rectangular wave is 10 to 0. Since it is set to 01 μs, that is, a short time, even if the first and
勿論このように正電圧の印加時間がわずかであるので、電源11,12の両方にパルス電圧が印加された場合においても、パルス状態の正電圧の同期が取れている必要はない。
Of course, since the application time of the positive voltage is short as described above, even when the pulse voltage is applied to both the
以上のごとく本発明は、容器内で第1、第2のターゲットを対向配置するとともに、電源から第1、第2の電極への電気的エネルギーを供給することにより、これらの第1、第2のターゲットを負電圧にバイアスし、これら第1、第2のターゲット間で、ガンマー電子のミラー効果を得てプラズマ化を促進し、この結果として成膜の効率を高めることが出来る。 As described above, according to the present invention, the first and second targets are disposed opposite to each other in the container, and the first and second targets are supplied by supplying electric energy from the power source to the first and second electrodes. The target is biased to a negative voltage, and a gamma-electron mirror effect is obtained between the first and second targets to promote plasma formation. As a result, the efficiency of film formation can be increased.
また前記第1、第2のターゲットの内少なくとも一方を実質的な絶縁物としているので、イオンが衝突することでその絶縁性ターゲットにプラスチャージが起こり、負のバイアスが浅くなり、これにより上記ガンマー電子に対する反発力が低下し、つまりミラー効果が低下し、これによりプラズマ化が抑制される状況が発生する。 In addition, since at least one of the first and second targets is a substantially insulating material, when the ions collide, a positive charge is generated in the insulating target, and the negative bias becomes shallow. The repulsive force with respect to electrons is reduced, that is, the mirror effect is reduced, thereby causing a situation in which plasma formation is suppressed.
しかし、本発明では前記電源から、第1、第2の電極の少なくとも一方に、間欠的に正電圧を印加する構成としているので、上記プラズマ化の抑制状態を小さなものにすることが出来る。つまり、第1、第2の電極への間欠的な正電圧の印加により、絶縁性ターゲットは一時的にプラスにバイアスされ、これによりプラズマ中の電子がこのプラスにバイアスされたターゲットに引き込まれ、プラスチャージ状態が中和されるような状態になる。 However, in the present invention, since a positive voltage is intermittently applied to at least one of the first and second electrodes from the power source, the suppression state of the plasma generation can be made small. That is, by intermittently applying a positive voltage to the first and second electrodes, the insulating target is temporarily biased to positive, whereby electrons in the plasma are drawn into the positively biased target, The positive charge state is neutralized.
このため、この正電圧の印加後に前記電源から第1、第2の電極の少なくとも一方に、常時の負電圧を印加すれば、これらの第1、第2のターゲットは適正な負電圧にバイアスされ、この結果としてこれら第1、第2のターゲット間で、ガンマー電子のミラー効果が発揮され、プラズマ化が促進され、高い成膜の効率を維持することが出来る。 Therefore, if a normal negative voltage is applied from the power source to at least one of the first and second electrodes after the positive voltage is applied, the first and second targets are biased to an appropriate negative voltage. As a result, the mirror effect of gamma electrons is exhibited between the first and second targets, and the plasma conversion is promoted, so that high film formation efficiency can be maintained.
よって、本発明によれば、ターゲットが実質的に絶縁物のものを用いても、対向ターゲット方式で効率的な成膜形成ができ、電子部品、電子基板、他の材料への絶縁性の成膜が行えることになる。 Therefore, according to the present invention, even if the target is substantially an insulating material, an efficient film formation can be performed by the opposed target method, and the insulating property to electronic components, electronic substrates, and other materials can be formed. A film can be made.
1 容器
2 磁石
3 磁石
4 電極
5 電極
6 ターゲット
7 ターゲット
8 成膜体
9 陽極
10 陽極
11 電源
12 電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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| JP2004214039A JP2006037119A (en) | 2004-07-22 | 2004-07-22 | Film forming apparatus and film forming method using the same |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI500795B (en) * | 2013-02-05 | 2015-09-21 | Canon Anelva Corp | Film forming device |
-
2004
- 2004-07-22 JP JP2004214039A patent/JP2006037119A/en active Pending
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| TWI500795B (en) * | 2013-02-05 | 2015-09-21 | Canon Anelva Corp | Film forming device |
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