JP3414667B2 - マグネトロンスパッタ方法 - Google Patents
マグネトロンスパッタ方法Info
- Publication number
- JP3414667B2 JP3414667B2 JP07847099A JP7847099A JP3414667B2 JP 3414667 B2 JP3414667 B2 JP 3414667B2 JP 07847099 A JP07847099 A JP 07847099A JP 7847099 A JP7847099 A JP 7847099A JP 3414667 B2 JP3414667 B2 JP 3414667B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- magnetic field
- generating means
- field generating
- auxiliary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネトロンスパ
ッタ方法に関し、更に詳しくは、磁性体からなるターゲ
ットを用いたマグネトロンスパッタ方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、ターゲットの裏面側（非スパ
ッタ面側）に磁石を設け、その磁力線によってスパッタ
面近傍に磁界を形成し、真空チャンバ内に導入したアル
ゴンガスなどの希ガスと電子の衝突頻度を高めて、雰囲
気ガスのイオン化を飛躍的に増進させ、イオン密度の高
いプラズマを形成して、ターゲットをスパッタリングす
るマグネトロンスパッタ方法が知られている。 【０００３】この方法により、例えばＩＴＯ（酸化イン
ジウム）などの非磁性体からなるターゲットをスパッタ
することが従来から行われている。図９（ａ）に示すよ
うに、非磁性体からなるターゲット２０を設けた場合、
磁石２１の磁力線はターゲット２０を通過して、ターゲ
ット表面に所望の磁場が形成される。この磁場はプラズ
マのイオン密度を高めるのに十分であり、スムーズにス
パッタを行うことができる。一方、コバルトやニッケル
などの強磁性体をターゲットとして用い、その厚さをタ
ーゲット２０と同じとしたターゲット１０を設けた場
合、図９（ｂ）に示すように、ターゲット１０を通過す
る磁力線が少なくなり、ターゲット１０表面に形成され
る磁場が弱くなる。これは、磁石と磁性体表面（スパッ
タ面）との距離が小さい程、磁石からの磁力線が磁性体
表面に現れやすく、磁力線の向きを磁性体により制御で
きるが、厚い磁性体の場合には磁力線の向きを制御でき
ず、ターゲットの外周面から磁力線の漏れが生じること
による。このように、従来のマグネトロンスパッタ方法
では、厚い磁性体をターゲットに用いることは困難とさ
れてきた。 【０００４】しかし、近年、半導体に多く使用されるコ
バルトやニッケルといった強磁性体からなる質のよい膜
を量産する必要性から、成膜速度の高いマグネトロンス
パッタ方法を用いて磁性体のターゲットをスパッタリン
グすることが切望されている。このような観点から、磁
性体をターゲットに用いる場合には、図１０（ａ）に示
すように、厚みを１ｍｍ程度の薄い磁性体１１を用いた
り、あるいは図１０（ｂ）に示すように、厚い磁性体１
０であっても、複数のスリット１０ａ・・１０ａを設け
ることにより、磁性体ターゲットを用いたマグネトロン
スパッタ方法を可能としている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記した方法により、
磁性体をターゲットとしたマグネトロンスパッタ方法が
可能になったものの、以下の問題が依然としてある。 【０００６】まず、薄いターゲットを用いた場合は、そ
のターゲットが直ぐに消耗するなど寿命がきわめて短
く、ターゲットを頻繁に交換する必要がある。このター
ゲットの交換においては、その都度、真空チャンバ内を
大気にさらしてターゲットの交換作業を行い、その後、
再びチャンバ内を排気して真空雰囲気とするといった非
常に手間のかかる工程を必要とし、量産には不向きとい
える。 【０００７】一方、複数のスリットを設けたターゲット
を用いた場合は、スリットを設ける作業に高度な技術を
要する上、時間もかかり、ターゲットそのもののコスト
が非常に高くなる。 【０００８】本発明は、このような問題点を鑑みてなさ
れたものであり、量産に適した厚みをもつ磁性体をター
ゲットとして用いたマグネトロンスパッタ方法を可能と
するとともに、生産効率がよく、低コストで経済性に優
れたマグネトロンスパッタ方法を提供する。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマグネトロンスパッタ方法は、ターゲット
の裏面側に設けた磁界発生手段により、そのターゲット
表面に付与される磁界がエロージョン領域を形成し、そ
のエロージョン領域に発生するプラズマによって、スパ
ッタリングを行い、発生したスパッタ粒子をターゲット
に対向配置した基板に到達させることにより、薄膜を製
造するマグネトロンスパッタ方法において、ターゲット
を磁性体で構成するとともに、このターゲットのスパッ
タ面側、かつ、そのターゲットの周縁外方に、磁極をこ
のターゲットの中心に向けた状態の補助磁界発生手段を
設けることにより、この補助磁界発生手段と上記の磁界
発生手段によりそれぞれ付与される磁界と、これらの磁
界発生手段の相互作用によって形成される合成磁界によ
って、エロージョン領域を形成することによって特徴付
けられている。 【００１０】以上の構成により、ターゲットのスパッタ
面側に、ターゲットの裏面側に設けた磁界発生手段によ
る磁界、補助磁界発生手段による磁界ならびにこれらの
磁界発生手段の合成磁界が付与されることにより、厚い
磁性体からなるターゲットを用いても、エロージョン領
域をターゲットのスパッタ面全体に拡げることができる
とともに、イオン密度が効果的に高められ、マグネトロ
ンスパッタ方法によりスパッタリングすることが可能と
なる。つまり、この構成では、ターゲット裏面側の磁界
発生手段による磁界が磁力線の漏れによって弱められて
も、補助磁界発生手段を設けることにより、補助磁界発
生手段のみによって形成される磁界と、この補助磁界発
生手段とターゲット裏面側の磁界発生手段との組合せに
よって形成される磁界が形成され、全体としてそれぞれ
の磁界発生手段からの磁力線に、上記した組合せによっ
て形成される磁力線が付加され、相乗作用をもたらす結
果、厚みのある磁性体ターゲットをスパッタするのに十
分なイオン密度のプラズマが形成されることになる。 【００１１】さらに、本願発明は、上記補助磁界発生手
段を、当該ターゲットの全周縁の外方周囲に等間隔に、
偶数個で構成する複数組配するとともに、各補助磁界発
生手段に相互に隣合う補助磁界発生手段を異なる組の補
助磁界発生手段となるよう配置し、かつ、隣合う補助磁
界発生手段は、中心に向けた磁極が互いに異なるよう配
置し、上記各組の補助磁界発生手段をそれぞれ各組ごと
に駆動させるとともに、各組の補助磁界発生手段を連続
的に駆動させることによって特徴付けられている。 【００１２】この構成により、さらにエロージョン領域
を拡げることができ、しかも、ターゲットのスパッタ面
の磁界を均等に制御できるので、ターゲットの利用効率
をさらに高めることができる。さらに、組ごとに駆動
し、しかも連続的に駆動させるので、全体として設けた
磁界発生手段の全てによって、エロージョン領域が形成
されることになる。これにより、ターゲット表面にはよ
り広いエロージョン領域の形成ができるとともに、イオ
ン密度をより高めることができ、ターゲットの利用効率
がさらに高まり、効率のよい高速なスパッタができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を、以
下、図面に基づいて説明する。 【００１４】図１および図２は、それぞれ本発明の第１
の実施の形態のマグネトロンスパッタ方法に適用される
マグネトロンスパッタ装置の構成を示す概略断面模式
図、概略平面図である。 【００１５】この装置は、真空チャンバ（図示せず）内
に、スパッタによって成膜される基板２が水平に設けら
れ、コバルトからなる平板状の円形ターゲット１がこの
基板２に対向配置されている。また、このターゲット１
の裏面側には、ターゲットの中心部に配置された磁石３
ａ，およびその周縁部に等間隔に配置された磁石３ｂ‥
３ｂによって、裏面側の磁界発生手段が形成されてい
る。また、磁石３ａはターゲット１に対しＮ極を向け、
四方に配置された磁石３ｂ‥３ｂはターゲット１に対し
Ｓ極を向けた状態で設置されている。これらの磁石３
ａ，３ｂ‥３ｂは、ヨーク６によって固定されている。
さらに、ターゲット１のスパッタ面側には、裏面側の磁
石３ｂ‥３ｂに対応する全周縁外方に、磁極をターゲッ
ト１の中心部に向けた状態で補助磁石４‥４が設けられ
ている。隣合う補助磁石４‥４において、ターゲットに
向けた磁極が互いに異なるように設置されている。ター
ゲット１裏面に設けられたＮ極を向けた中央の磁石３ａ
からの磁力線は、図中の矢符によって示すように、ター
ゲット１を貫きターゲット１のスパッタ面側に現れ、タ
ーゲット裏面のＳ極を向けた磁石３ｂ‥３ｂに向かう。
一方、補助磁石４‥４においては、図中の矢符によって
示すように、Ｎ極からＳ極に向かう磁力線が隣合う補助
磁石４‥４間に形成される。さらにこの補助磁石４‥４
のＮ極からの磁力線は、ターゲット裏面側に設けたＳ極
をターゲット１に向けた磁石３ｂに向かい、これらの磁
石によって合成磁界が形成されている。このようにター
ゲット裏面に設けた磁石３とターゲットのスパッタ面側
に設けた補助磁石４によって、それぞれの磁石によって
形成される磁界と、これらの磁石によって形成された合
成磁界によって、エロージョン領域はターゲット表面に
均一にしかもほぼ全面に拡がる。 【００１６】なお、図示していないが、真空チャンバ内
を排気する真空ポンプ、真空チャンバ内に導入する放電
ガスの供給源を、真空チャンバ外部に設ける。 【００１７】このように構成したマグネトロンスパッタ
装置を用い、本実施の形態のマグネトロンスパッタ方法
が実現される。 【００１８】ターゲット１として、コバルトからなり、
厚さ５ｍｍの平板状の円形ターゲットを設置する。 【００１９】まず、真空ポンプを駆動させ、真空チャン
バ内を所定の真空度とし、放電ガス供給源から放電ガス
を真空チャンバ内に供給する。そして、ターゲット電極
によりターゲット１に負電圧を印加することにより、タ
ーゲット１表面では、上記した磁界によって広い範囲で
放電され、広いエロージョン領域におけるスパッタリン
グによって、ターゲット１の広い範囲からのスパッタ粒
子が基板２に到達し、基板２表面には均一な薄膜が形成
される。 【００２０】図５にターゲットの中心からの距離に対す
る磁束密度を示す。なお、この図において、実線は図２
の装置構成における二点鎖線に沿った部分の磁束密度を
測定したものである。また、破線は図２の装置構成にお
いて補助磁石４‥４を設けない構成における二点鎖線に
沿った部分の磁束密度を測定したものである。図５に示
すように、本実施の形態で用いる装置においては、補助
磁石４‥４を設けない装置に比べ、数倍の磁束密度を得
ることができ、２００ガウスまで達した部分は６．５倍
にも達している。 【００２１】このように、厚い磁性体のターゲットを用
いても、第１の実施の形態の補助磁石の採用によって、
マグネトロンスパッタを行うのに十分な磁界が形成され
ている。 【００２２】図６はこの第１の実施の形態のマグネトロ
ンスパッタ方法によって、基板２に形成された膜を電子
分光法（ＥＳＣＡ：Electron Spectroscopy for Chemic
alAnalysis) によって解析した図であり、図７は図６に
示す解析図における最大ピーク部分を拡大した図であ
る。 【００２３】これらの図から明らかなように、コバルト
を示すスペクトルのみが現れていることから、ターゲッ
トの材質のみがスパッタされた膜であり、不純物の少な
い良質のコバルト膜が得られたことが証明された。 【００２４】また、図８に、第１の実施の形態のマグネ
トロンスパッタ方法と従来の高周波スパッタ方法とにお
ける堆積速度を比較して示す。 【００２５】この図から明らかなように、膜の堆積速度
は、従来の高周波スパッタ方法と比べると、ほぼ２倍の
速度となる。従って、生産効率もよく、実用化に適した
ものといえる。 【００２６】以上は、図１乃至図２のに示す構成の装置
を用いた実施の形態を説明したが、これに限ることな
く、補助磁石の構成を図３あるいは図４に示す構造を採
用した構成とすることもできる。以下に、これらの図面
に基づいて説明する。 【００２７】図３に示す第２の実施の形態では、補助磁
界発生手段として設ける補助磁石１４は、４個の磁石１
４ａ、１４ｂを、ターゲット１の全周縁の外方に等間隔
に配置し、隣合う磁石１４ａ，１４ｂを、中心に向けた
磁極が互いに異なるよう配置したものと、同様に配置し
た磁石１４Ａ、１４Ｂをそれぞれ、磁石１４ａ、１４ｂ
の間に介在させた状態で配置した構成をとる。このよう
に設置した補助磁石１４においては、磁石１４ａ、１４
ｂと磁石１４Ａ、１４Ｂとがそれぞれ異なるタイミング
で連続的に駆動させるようにする。 【００２８】この構成を採用した場合、組ごとに駆動
し、しかも連続的に駆動させるので、全体として設けた
磁石の全てによって、エロージョン領域が形成されるこ
とになる。従って、ターゲット表面にはより広いエロー
ジョン領域の形成が可能になるとともに、イオン密度を
より高めることが可能になる。その結果、ターゲットの
利用効率がさらに高まり、効率のよい高速なスパッタが
可能になる。 【００２９】また、図４に示す第３の実施の形態では、
補助磁界発生手段として設ける補助磁石１４は、ターゲ
ット１の全周縁の外方に、磁極をターゲット１の中心部
に向け、その磁極は隣合う補助磁石２４‥２４において
互いに異なるように設置された構成である。この構成で
は、補助磁石２４‥２４は固定されており、使用時に
は、磁界が均一に形成される。 【００３０】この構成の装置とした場合、エロージョン
領域を拡げることができ、しかも、ターゲットのスパッ
タ面に均一に分布した状態となるので、ターゲットの利
用効率をさらに高めることができる。 【００３１】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のマグネト
ロンスパッタ方法によれば、ターゲットを磁性体で構成
するとともに、このターゲットのスパッタ面側における
ターゲットの周縁外方に、磁極をこのターゲットの中心
に向けた状態の補助磁界発生手段を設け、この補助磁界
発生手段とターゲット裏面に設けた磁界発生手段により
それぞれ磁界が付与され、さらに、これらの磁界発生手
段の相互作用によって形成される合成磁界が付与される
ことにより、エロージョン領域を形成するようにしたの
で、厚い磁性体からなるターゲットを用いても、エロー
ジョン領域をターゲットのスパッタ面全体に拡げること
ができ、イオン密度が効果的に高められ、マグネトロン
スパッタ方法により、このターゲットのスパッタができ
る。 【００３２】この厚い磁性体のターゲットを使用可能と
したことにより、ターゲットの寿命を長くすることがで
きる。その結果、効率よく生産することができ、量産に
適した方法となり、高品質のしかも低コストの膜を製造
することができる。 【００３３】さらに、本願発明は、上記補助磁界発生手
段を、当該ターゲットの全周縁の外方周囲に等間隔に、
偶数個で構成する複数組配するとともに、各補助磁界発
生手段に相互に隣合う補助磁界発生手段を異なる組の補
助磁界発生手段となるよう配置し、かつ、隣合う補助磁
界発生手段は、中心に向けた磁極が互いに異なるよう配
置し、上記各組の補助磁界発生手段をそれぞれ各組ごと
に駆動させるとともに、各組の補助磁界発生手段を連続
的に駆動させることによって特徴付けられているので、
さらにエロージョン領域を拡げることができ、しかも、
ターゲットのスパッタ面の磁界を均等に制御できるの
で、ターゲットの利用効率をさらに高めることができ
る。さらに、組ごとに駆動し、しかも連続的に駆動させ
るので、全体として設けた磁界発生手段の全てによっ
て、エロージョン領域が形成されることになる。これに
より、ターゲット表面にはより広いエロージョン領域の
形成ができるとともに、イオン密度をより高めることが
でき、ターゲットの利用効率がさらに高まり、効率のよ
い高速なスパッタができる。
ッタ方法に関し、更に詳しくは、磁性体からなるターゲ
ットを用いたマグネトロンスパッタ方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、ターゲットの裏面側（非スパ
ッタ面側）に磁石を設け、その磁力線によってスパッタ
面近傍に磁界を形成し、真空チャンバ内に導入したアル
ゴンガスなどの希ガスと電子の衝突頻度を高めて、雰囲
気ガスのイオン化を飛躍的に増進させ、イオン密度の高
いプラズマを形成して、ターゲットをスパッタリングす
るマグネトロンスパッタ方法が知られている。 【０００３】この方法により、例えばＩＴＯ（酸化イン
ジウム）などの非磁性体からなるターゲットをスパッタ
することが従来から行われている。図９（ａ）に示すよ
うに、非磁性体からなるターゲット２０を設けた場合、
磁石２１の磁力線はターゲット２０を通過して、ターゲ
ット表面に所望の磁場が形成される。この磁場はプラズ
マのイオン密度を高めるのに十分であり、スムーズにス
パッタを行うことができる。一方、コバルトやニッケル
などの強磁性体をターゲットとして用い、その厚さをタ
ーゲット２０と同じとしたターゲット１０を設けた場
合、図９（ｂ）に示すように、ターゲット１０を通過す
る磁力線が少なくなり、ターゲット１０表面に形成され
る磁場が弱くなる。これは、磁石と磁性体表面（スパッ
タ面）との距離が小さい程、磁石からの磁力線が磁性体
表面に現れやすく、磁力線の向きを磁性体により制御で
きるが、厚い磁性体の場合には磁力線の向きを制御でき
ず、ターゲットの外周面から磁力線の漏れが生じること
による。このように、従来のマグネトロンスパッタ方法
では、厚い磁性体をターゲットに用いることは困難とさ
れてきた。 【０００４】しかし、近年、半導体に多く使用されるコ
バルトやニッケルといった強磁性体からなる質のよい膜
を量産する必要性から、成膜速度の高いマグネトロンス
パッタ方法を用いて磁性体のターゲットをスパッタリン
グすることが切望されている。このような観点から、磁
性体をターゲットに用いる場合には、図１０（ａ）に示
すように、厚みを１ｍｍ程度の薄い磁性体１１を用いた
り、あるいは図１０（ｂ）に示すように、厚い磁性体１
０であっても、複数のスリット１０ａ・・１０ａを設け
ることにより、磁性体ターゲットを用いたマグネトロン
スパッタ方法を可能としている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記した方法により、
磁性体をターゲットとしたマグネトロンスパッタ方法が
可能になったものの、以下の問題が依然としてある。 【０００６】まず、薄いターゲットを用いた場合は、そ
のターゲットが直ぐに消耗するなど寿命がきわめて短
く、ターゲットを頻繁に交換する必要がある。このター
ゲットの交換においては、その都度、真空チャンバ内を
大気にさらしてターゲットの交換作業を行い、その後、
再びチャンバ内を排気して真空雰囲気とするといった非
常に手間のかかる工程を必要とし、量産には不向きとい
える。 【０００７】一方、複数のスリットを設けたターゲット
を用いた場合は、スリットを設ける作業に高度な技術を
要する上、時間もかかり、ターゲットそのもののコスト
が非常に高くなる。 【０００８】本発明は、このような問題点を鑑みてなさ
れたものであり、量産に適した厚みをもつ磁性体をター
ゲットとして用いたマグネトロンスパッタ方法を可能と
するとともに、生産効率がよく、低コストで経済性に優
れたマグネトロンスパッタ方法を提供する。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマグネトロンスパッタ方法は、ターゲット
の裏面側に設けた磁界発生手段により、そのターゲット
表面に付与される磁界がエロージョン領域を形成し、そ
のエロージョン領域に発生するプラズマによって、スパ
ッタリングを行い、発生したスパッタ粒子をターゲット
に対向配置した基板に到達させることにより、薄膜を製
造するマグネトロンスパッタ方法において、ターゲット
を磁性体で構成するとともに、このターゲットのスパッ
タ面側、かつ、そのターゲットの周縁外方に、磁極をこ
のターゲットの中心に向けた状態の補助磁界発生手段を
設けることにより、この補助磁界発生手段と上記の磁界
発生手段によりそれぞれ付与される磁界と、これらの磁
界発生手段の相互作用によって形成される合成磁界によ
って、エロージョン領域を形成することによって特徴付
けられている。 【００１０】以上の構成により、ターゲットのスパッタ
面側に、ターゲットの裏面側に設けた磁界発生手段によ
る磁界、補助磁界発生手段による磁界ならびにこれらの
磁界発生手段の合成磁界が付与されることにより、厚い
磁性体からなるターゲットを用いても、エロージョン領
域をターゲットのスパッタ面全体に拡げることができる
とともに、イオン密度が効果的に高められ、マグネトロ
ンスパッタ方法によりスパッタリングすることが可能と
なる。つまり、この構成では、ターゲット裏面側の磁界
発生手段による磁界が磁力線の漏れによって弱められて
も、補助磁界発生手段を設けることにより、補助磁界発
生手段のみによって形成される磁界と、この補助磁界発
生手段とターゲット裏面側の磁界発生手段との組合せに
よって形成される磁界が形成され、全体としてそれぞれ
の磁界発生手段からの磁力線に、上記した組合せによっ
て形成される磁力線が付加され、相乗作用をもたらす結
果、厚みのある磁性体ターゲットをスパッタするのに十
分なイオン密度のプラズマが形成されることになる。 【００１１】さらに、本願発明は、上記補助磁界発生手
段を、当該ターゲットの全周縁の外方周囲に等間隔に、
偶数個で構成する複数組配するとともに、各補助磁界発
生手段に相互に隣合う補助磁界発生手段を異なる組の補
助磁界発生手段となるよう配置し、かつ、隣合う補助磁
界発生手段は、中心に向けた磁極が互いに異なるよう配
置し、上記各組の補助磁界発生手段をそれぞれ各組ごと
に駆動させるとともに、各組の補助磁界発生手段を連続
的に駆動させることによって特徴付けられている。 【００１２】この構成により、さらにエロージョン領域
を拡げることができ、しかも、ターゲットのスパッタ面
の磁界を均等に制御できるので、ターゲットの利用効率
をさらに高めることができる。さらに、組ごとに駆動
し、しかも連続的に駆動させるので、全体として設けた
磁界発生手段の全てによって、エロージョン領域が形成
されることになる。これにより、ターゲット表面にはよ
り広いエロージョン領域の形成ができるとともに、イオ
ン密度をより高めることができ、ターゲットの利用効率
がさらに高まり、効率のよい高速なスパッタができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を、以
下、図面に基づいて説明する。 【００１４】図１および図２は、それぞれ本発明の第１
の実施の形態のマグネトロンスパッタ方法に適用される
マグネトロンスパッタ装置の構成を示す概略断面模式
図、概略平面図である。 【００１５】この装置は、真空チャンバ（図示せず）内
に、スパッタによって成膜される基板２が水平に設けら
れ、コバルトからなる平板状の円形ターゲット１がこの
基板２に対向配置されている。また、このターゲット１
の裏面側には、ターゲットの中心部に配置された磁石３
ａ，およびその周縁部に等間隔に配置された磁石３ｂ‥
３ｂによって、裏面側の磁界発生手段が形成されてい
る。また、磁石３ａはターゲット１に対しＮ極を向け、
四方に配置された磁石３ｂ‥３ｂはターゲット１に対し
Ｓ極を向けた状態で設置されている。これらの磁石３
ａ，３ｂ‥３ｂは、ヨーク６によって固定されている。
さらに、ターゲット１のスパッタ面側には、裏面側の磁
石３ｂ‥３ｂに対応する全周縁外方に、磁極をターゲッ
ト１の中心部に向けた状態で補助磁石４‥４が設けられ
ている。隣合う補助磁石４‥４において、ターゲットに
向けた磁極が互いに異なるように設置されている。ター
ゲット１裏面に設けられたＮ極を向けた中央の磁石３ａ
からの磁力線は、図中の矢符によって示すように、ター
ゲット１を貫きターゲット１のスパッタ面側に現れ、タ
ーゲット裏面のＳ極を向けた磁石３ｂ‥３ｂに向かう。
一方、補助磁石４‥４においては、図中の矢符によって
示すように、Ｎ極からＳ極に向かう磁力線が隣合う補助
磁石４‥４間に形成される。さらにこの補助磁石４‥４
のＮ極からの磁力線は、ターゲット裏面側に設けたＳ極
をターゲット１に向けた磁石３ｂに向かい、これらの磁
石によって合成磁界が形成されている。このようにター
ゲット裏面に設けた磁石３とターゲットのスパッタ面側
に設けた補助磁石４によって、それぞれの磁石によって
形成される磁界と、これらの磁石によって形成された合
成磁界によって、エロージョン領域はターゲット表面に
均一にしかもほぼ全面に拡がる。 【００１６】なお、図示していないが、真空チャンバ内
を排気する真空ポンプ、真空チャンバ内に導入する放電
ガスの供給源を、真空チャンバ外部に設ける。 【００１７】このように構成したマグネトロンスパッタ
装置を用い、本実施の形態のマグネトロンスパッタ方法
が実現される。 【００１８】ターゲット１として、コバルトからなり、
厚さ５ｍｍの平板状の円形ターゲットを設置する。 【００１９】まず、真空ポンプを駆動させ、真空チャン
バ内を所定の真空度とし、放電ガス供給源から放電ガス
を真空チャンバ内に供給する。そして、ターゲット電極
によりターゲット１に負電圧を印加することにより、タ
ーゲット１表面では、上記した磁界によって広い範囲で
放電され、広いエロージョン領域におけるスパッタリン
グによって、ターゲット１の広い範囲からのスパッタ粒
子が基板２に到達し、基板２表面には均一な薄膜が形成
される。 【００２０】図５にターゲットの中心からの距離に対す
る磁束密度を示す。なお、この図において、実線は図２
の装置構成における二点鎖線に沿った部分の磁束密度を
測定したものである。また、破線は図２の装置構成にお
いて補助磁石４‥４を設けない構成における二点鎖線に
沿った部分の磁束密度を測定したものである。図５に示
すように、本実施の形態で用いる装置においては、補助
磁石４‥４を設けない装置に比べ、数倍の磁束密度を得
ることができ、２００ガウスまで達した部分は６．５倍
にも達している。 【００２１】このように、厚い磁性体のターゲットを用
いても、第１の実施の形態の補助磁石の採用によって、
マグネトロンスパッタを行うのに十分な磁界が形成され
ている。 【００２２】図６はこの第１の実施の形態のマグネトロ
ンスパッタ方法によって、基板２に形成された膜を電子
分光法（ＥＳＣＡ：Electron Spectroscopy for Chemic
alAnalysis) によって解析した図であり、図７は図６に
示す解析図における最大ピーク部分を拡大した図であ
る。 【００２３】これらの図から明らかなように、コバルト
を示すスペクトルのみが現れていることから、ターゲッ
トの材質のみがスパッタされた膜であり、不純物の少な
い良質のコバルト膜が得られたことが証明された。 【００２４】また、図８に、第１の実施の形態のマグネ
トロンスパッタ方法と従来の高周波スパッタ方法とにお
ける堆積速度を比較して示す。 【００２５】この図から明らかなように、膜の堆積速度
は、従来の高周波スパッタ方法と比べると、ほぼ２倍の
速度となる。従って、生産効率もよく、実用化に適した
ものといえる。 【００２６】以上は、図１乃至図２のに示す構成の装置
を用いた実施の形態を説明したが、これに限ることな
く、補助磁石の構成を図３あるいは図４に示す構造を採
用した構成とすることもできる。以下に、これらの図面
に基づいて説明する。 【００２７】図３に示す第２の実施の形態では、補助磁
界発生手段として設ける補助磁石１４は、４個の磁石１
４ａ、１４ｂを、ターゲット１の全周縁の外方に等間隔
に配置し、隣合う磁石１４ａ，１４ｂを、中心に向けた
磁極が互いに異なるよう配置したものと、同様に配置し
た磁石１４Ａ、１４Ｂをそれぞれ、磁石１４ａ、１４ｂ
の間に介在させた状態で配置した構成をとる。このよう
に設置した補助磁石１４においては、磁石１４ａ、１４
ｂと磁石１４Ａ、１４Ｂとがそれぞれ異なるタイミング
で連続的に駆動させるようにする。 【００２８】この構成を採用した場合、組ごとに駆動
し、しかも連続的に駆動させるので、全体として設けた
磁石の全てによって、エロージョン領域が形成されるこ
とになる。従って、ターゲット表面にはより広いエロー
ジョン領域の形成が可能になるとともに、イオン密度を
より高めることが可能になる。その結果、ターゲットの
利用効率がさらに高まり、効率のよい高速なスパッタが
可能になる。 【００２９】また、図４に示す第３の実施の形態では、
補助磁界発生手段として設ける補助磁石１４は、ターゲ
ット１の全周縁の外方に、磁極をターゲット１の中心部
に向け、その磁極は隣合う補助磁石２４‥２４において
互いに異なるように設置された構成である。この構成で
は、補助磁石２４‥２４は固定されており、使用時に
は、磁界が均一に形成される。 【００３０】この構成の装置とした場合、エロージョン
領域を拡げることができ、しかも、ターゲットのスパッ
タ面に均一に分布した状態となるので、ターゲットの利
用効率をさらに高めることができる。 【００３１】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のマグネト
ロンスパッタ方法によれば、ターゲットを磁性体で構成
するとともに、このターゲットのスパッタ面側における
ターゲットの周縁外方に、磁極をこのターゲットの中心
に向けた状態の補助磁界発生手段を設け、この補助磁界
発生手段とターゲット裏面に設けた磁界発生手段により
それぞれ磁界が付与され、さらに、これらの磁界発生手
段の相互作用によって形成される合成磁界が付与される
ことにより、エロージョン領域を形成するようにしたの
で、厚い磁性体からなるターゲットを用いても、エロー
ジョン領域をターゲットのスパッタ面全体に拡げること
ができ、イオン密度が効果的に高められ、マグネトロン
スパッタ方法により、このターゲットのスパッタができ
る。 【００３２】この厚い磁性体のターゲットを使用可能と
したことにより、ターゲットの寿命を長くすることがで
きる。その結果、効率よく生産することができ、量産に
適した方法となり、高品質のしかも低コストの膜を製造
することができる。 【００３３】さらに、本願発明は、上記補助磁界発生手
段を、当該ターゲットの全周縁の外方周囲に等間隔に、
偶数個で構成する複数組配するとともに、各補助磁界発
生手段に相互に隣合う補助磁界発生手段を異なる組の補
助磁界発生手段となるよう配置し、かつ、隣合う補助磁
界発生手段は、中心に向けた磁極が互いに異なるよう配
置し、上記各組の補助磁界発生手段をそれぞれ各組ごと
に駆動させるとともに、各組の補助磁界発生手段を連続
的に駆動させることによって特徴付けられているので、
さらにエロージョン領域を拡げることができ、しかも、
ターゲットのスパッタ面の磁界を均等に制御できるの
で、ターゲットの利用効率をさらに高めることができ
る。さらに、組ごとに駆動し、しかも連続的に駆動させ
るので、全体として設けた磁界発生手段の全てによっ
て、エロージョン領域が形成されることになる。これに
より、ターゲット表面にはより広いエロージョン領域の
形成ができるとともに、イオン密度をより高めることが
でき、ターゲットの利用効率がさらに高まり、効率のよ
い高速なスパッタができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法に適用されるマグネトロンスパッタ装置の構成
を示す概略断面模式図である。 【図２】本発明の第１の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法に適用されるマグネトロンスパッタ装置の構成
を示す概略平面図である。 【図３】本発明の第２の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法に適用されるマグネトロンスパッタ装置の構成
を示す概略平面図である。 【図４】本発明の第３の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法に適用されるマグネトロンスパッタ装置の構成
を示す概略平面図である。 【図５】本発明の第１の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法により形成されたターゲットの直径方向におけ
る磁束密度を、従来の方法による磁束密度と比較して示
す図である。 【図６】本発明の第１の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法によって、基板に形成された膜を電子分光法に
よって解析した図である。 【図７】図６に示す膜の解析図における最大ピーク部分
を拡大した図である。 【図８】本発明の第１の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法と従来の高周波スパッタ方法とにおける堆積速
度を比較して示す図である。 【図９】マグネトロンスパッタ方法において、ターゲッ
トとして非磁性体および磁性体を用いた場合の磁力線の
状態を説明するための図である。 【図１０】従来のマグネトロンスパッタ方法において、
ターゲットとして磁性体を用いた構成を説明するための
図である。 【符号の説明】 １ ターゲット ２ 基板 ３ 磁石（ターゲット裏面側） ４、１４、２４ 補助磁石（ターゲット周縁外方側）
ッタ方法に適用されるマグネトロンスパッタ装置の構成
を示す概略断面模式図である。 【図２】本発明の第１の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法に適用されるマグネトロンスパッタ装置の構成
を示す概略平面図である。 【図３】本発明の第２の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法に適用されるマグネトロンスパッタ装置の構成
を示す概略平面図である。 【図４】本発明の第３の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法に適用されるマグネトロンスパッタ装置の構成
を示す概略平面図である。 【図５】本発明の第１の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法により形成されたターゲットの直径方向におけ
る磁束密度を、従来の方法による磁束密度と比較して示
す図である。 【図６】本発明の第１の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法によって、基板に形成された膜を電子分光法に
よって解析した図である。 【図７】図６に示す膜の解析図における最大ピーク部分
を拡大した図である。 【図８】本発明の第１の実施の形態のマグネトロンスパ
ッタ方法と従来の高周波スパッタ方法とにおける堆積速
度を比較して示す図である。 【図９】マグネトロンスパッタ方法において、ターゲッ
トとして非磁性体および磁性体を用いた場合の磁力線の
状態を説明するための図である。 【図１０】従来のマグネトロンスパッタ方法において、
ターゲットとして磁性体を用いた構成を説明するための
図である。 【符号の説明】 １ ターゲット ２ 基板 ３ 磁石（ターゲット裏面側） ４、１４、２４ 補助磁石（ターゲット周縁外方側）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山田 敬治
大阪府東大阪市楠根１丁目８番27号 三
容真空工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平８−88176（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−182879（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/00 - 14/58
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】ターゲットの裏面側に設けた磁界発生手段
により、そのターゲット表面に付与される磁界がエロー
ジョン領域を形成し、そのエロージョン領域に発生する
プラズマによって、スパッタリングを行い、発生したス
パッタ粒子を上記ターゲットに対向配置した基板に到達
させることにより、薄膜を製造するマグネトロンスパッ
タ方法において、 上記ターゲットを磁性体で構成するとともに、このター
ゲットのスパッタ面側、かつ、そのターゲットの周縁外
方に、磁極を当該ターゲットの中心に向けた状態の補助
磁界発生手段を設けることにより、この補助磁界発生手
段と上記磁界発生手段によりそれぞれ付与される磁界
と、これらの磁界発生手段の相互作用によって形成され
る合成磁界によって、上記エロージョン領域を形成し、上記補助磁界発生手段を、当該ターゲットの全周縁の外
方周囲に等間隔に、偶数個で構成する複数組配するとと
もに、各補助磁界発生手段に相互に隣合う補助磁界発生
手段を異なる組の補助磁界発生手段となるよう配置し、
かつ、隣合う補助磁界発生手段は、中心に向けた磁極が
互いに異なるよう配置し、 上記各組の補助磁界発生手段をそれぞれ各組ごとに駆動
させるとともに、各組の補助磁界発生手段を連続的に駆
動させることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07847099A JP3414667B2 (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | マグネトロンスパッタ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07847099A JP3414667B2 (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | マグネトロンスパッタ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000273627A JP2000273627A (ja) | 2000-10-03 |
| JP3414667B2 true JP3414667B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=13662917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07847099A Expired - Fee Related JP3414667B2 (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | マグネトロンスパッタ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3414667B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4219566B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2009-02-04 | 株式会社神戸製鋼所 | スパッタ装置 |
| KR101363880B1 (ko) * | 2011-12-15 | 2014-02-18 | 주식회사 테스 | 스퍼터링 장치 |
-
1999
- 1999-03-23 JP JP07847099A patent/JP3414667B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000273627A (ja) | 2000-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5865961A (en) | Magnetron sputtering apparatus and method | |
| JP2000144399A (ja) | スパッタリング装置 | |
| JP3414667B2 (ja) | マグネトロンスパッタ方法 | |
| JPH079062B2 (ja) | スパツタ装置 | |
| JP3100837B2 (ja) | スパッタリング装置 | |
| JP2796765B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPS6217175A (ja) | スパツタリング装置 | |
| JP2004084007A (ja) | スパッタ装置 | |
| JPS63125675A (ja) | マグネトロンスパツタ装置 | |
| JP2835462B2 (ja) | スパッタ装置 | |
| JP4071861B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JP2003013220A (ja) | マグネトロンスパッタ装置 | |
| JPS59229480A (ja) | スパツタリング装置 | |
| JPS63247366A (ja) | マグネトロンスパツタ装置 | |
| JPH024966A (ja) | スパツタ装置 | |
| JPH05339726A (ja) | マグネトロンスパッタ装置 | |
| KR20010002579A (ko) | 스퍼터 장비의 타겟 효율 향상용 마그네트 | |
| JP2789251B2 (ja) | ダイポールリング型磁気回路を用いたスパッタ装置 | |
| JP2952147B2 (ja) | マグネトロンプラズマ用磁場発生装置 | |
| JP2003183828A (ja) | 多重磁極マグネトロンスパッタ方法 | |
| JP3038287B2 (ja) | 薄膜作成装置 | |
| JP2755776B2 (ja) | 高速成膜スパッタリング装置 | |
| KR102617710B1 (ko) | 기판 처리장치 | |
| JPS63277758A (ja) | マグネトロンスパッタリング装置 | |
| JP2002256431A (ja) | マグネトロンスパッタ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080404 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090404 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090404 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100404 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |