JPH03183123A - スパッタリング装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明番よ、基板上に各種薄膜を作成するのに用いら
れるスパッタリング装置であって、柱状に形成され一方
の端面が板状ターゲットの裏面中心部に近接して対向す
る第１の磁極体と、該第１の磁極体を包囲する筒状に形
成され前記第１の磁極体の一方の端面と同側の端面が前
記板状ターゲットの裏面周縁側に近接して対向するとと
もに該第１の磁極体の一方の端面と逆の極性を有する第
２の磁極体と、該第１．第２の磁極体のそれぞれ他方の
端面を互いに磁気結合するヨークとを備え、前記板状タ
ーゲットの表面側に円弧状の磁束を環状に形成してプラ
ズマを発生させるプレーナマグネトロン方式のスパッタ
リング装置に係り、特に前記板状ターゲットの利用効率
の高いスパッタリング装置に関する。

〔従来の技術〕

衆知のように、この種のスパッタリング装置の陰極側を
構成するマグネトロンカソードは、通常、第２図に示す
ように、柱状に形成され一方の端面が板状ターゲット３
の裏面中心部に近接して対向する第１の磁極体を構成す
る永久磁石１と、この永久磁石１を包囲して筒状に形成
され一方の端面が前記板状ターゲットの裏面周縁側に近
接して対向する第２の磁極体である永久磁石２と、前記
永久磁石１．２のそれぞれ他方の端面を互いに磁気的に
結合する円板状ヨーク４とからなり、永久磁石１．永久
磁石２それぞれのターゲット裏面と対向する面に互いに
逆の極性を有する磁極面を構成させてターゲット３の表
面側に円弧状の磁束５を環状に形成し、円弧の頂部近傍
すなわち磁束のターゲットと平行な部分を中心に環状の
プラズマ６を形成してプラズマ中のイオンをターゲット
方向へ加速し、ターゲット表面をスパッタすることによ
り、ターゲット３に対向する９図示されない基板の表面
にスパッタ粒子を堆積させて薄膜を形成させている。

〔発明が解決しようとする課題〕 このような構成の従来のマグネトロンカソードにおいて
は、ターゲットとほぼ平行となる磁束領域幅が狭いため
、プラズマの発生領域幅も狭く、このため、スパッタリ
ングによるターゲットの侵食も当然限られた狭い領域幅
内で進行する。この結果、高価なターゲットの利用効率
が低く、大きな問題となっていた。

このような問題を解決するマグネトロンカソードとして
、例えば、特公昭５９−２２７８８号公報に開示されて
いる。第４図に示すごとき構成のものが知られている。

これによれば、従来の第２の磁極体１２の外側にさらに
、第２の磁極体を包囲する第３の磁極体１３を設けると
ともに、この第３の磁極体１３の内側に沿って環状の励
磁コイル１４を配し、この励磁コイル１４にまず一方向
の電流を流してターゲット１７に対向する磁極面の極性
を第１．第２゜第３の磁極体の順にＮ−３−３とし、タ
ーゲット表面側の磁束分布をターゲット中央部側で淳く
、周縁部側で薄くなるように形成してターゲット１７の
中央部側の侵食量が多くなるようにし、次にこの電流の
大きさを徐々に小さくしつつ方向を反転して第５図のよ
うに各磁極体１１．１２．１３の磁極面の極性をＮ−３
−Ｎとしてターゲット１７の周縁部側の磁束を中央部側
より厚くすると、ターゲット周縁部側の侵食量が中央部
側より大きくなるから、励磁コイルの電流を周波数の低
い交流とすることにより、ターゲットが径方向に幅広く
一様に侵食され、ターゲットの利用効率が向上する。し
かし、この構成では、励磁コイルと、この１１ＩＴｌｉ
コイルに流す電流を制御する制ｍｖａ構とを必要とし、
構造が複雑かつ高価となるという欠点がある。なお、第
４図および第５図において、符号１９はターゲット１７
からのスパッタ粒子の飛散範囲を制限するシールド、符
号１８はプラズマ中のイオンをターゲット１７へ向けて
加速するためのリング状の陽極である。

この発明の目的は、従来のマグネトロンカソードの構造
に実質的な変更を加えることなく、ターゲットの表面に
ターゲットに平行な成分の長さが長い、従って幅の広い
環状磁界を形成して、プラズマの発生領域幅が従来より
大幅に広くなるマグネトロンカソードの構成を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明においては、柱状
に形成され一方の端面が板状ターゲットの裏面中心部に
近接して対向する第１の磁極体と、該第１の磁極体を包
囲する筒状に形成され前記第１の磁極体の一方の端面と
同側の端面が前記板状ターゲットの裏面ＦｉＩ縁側に近
接して対向するとともに該第１の磁極体の一方の端面と
逆の極性を有する第２の磁極体と、該第１．第２の磁極
体のそれぞれ他方の端面を互いに磁気結合するヨークと
を備え、前記板状ターゲットの表面側に円弧状の磁束を
環状に形成してプラズマを発生させるプレーナマグネト
ロン方式のスパッタリング装置を、リング状に形成され
内周側が前記第１の磁極体の一方の端酊と逆極性となる
ように放射状に磁化された第３の磁極体が前記第１．第
２の磁極体の間に前記板状ターゲットに平行に近接して
配された構成とするものとする。

〔作用〕

マグネトロンカソードをこのように構成すると、第３の
磁極体がターゲット表面側の円弧状磁束を自分に引きつ
けるように磁橋配置がなされているため、ターゲット表
面側で磁束がターゲットにおおむね平行となる領域が増
大し、これによりプラズマ領域幅も広がり、ターゲット
のスパッタリング領域幅が広がるため、ターゲットの利
用効率が、従来のマグネトロンカソードの構造に実質的
な変更を加えることなく向上する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例によるマグネトロンカソード
の構成を示す断面模式図である０円柱状に形成され極性
がＮの磁極面を構成する一方の端面が円板状ターゲット
３の裏面中心部に近接して対向する永久磁石１と、この
永久磁石１を包囲して円筒状に形成され極性がＳの磁極
面を構成する一方の端面が円板状ターゲット３の裏面周
縁側に近接して対向する永久磁石２とのそれぞれの他方
の端面が円板状のヨーク４に接合されてなる従来構成の
マグネトロンカソードに対し、さらに、永久磁石１．２
の間に、環状に形成された永久磁石９がターゲット７に
平行に近接して配されている。

この永久磁石９は、この実施例では、板材からなる環状
体くリング〉として形成され、内周側が永久磁石ｌの一
方の磁極面と逆の極性Ｓとなるように放射状に磁化され
ている。

マグネトロンカソードをこのように構成することにより
、永久磁石ｌから出る磁力線５は、永久磁石９に引き寄
せられるため、適切な位置にターゲット３を配置するこ
とにより、ターゲット表面側の磁力線がかなりの部分タ
ーゲットと平行な成分となる。第３図はターゲットと垂
直な磁束密度成分Ｂ、と、ターゲット中心からの距１１
１１ｘとの関係を示したものであり、実線が本実施例に
よるもの、破線が従来例によるものであり、本実施例の
構成により、Ｂ、！Ｏガウス、すなわちターゲット表面
側にはほとんど平行成分のみの領域ｉく存在することが
わかる。

このように、本発明によれば、プラズマ領域６（第１図
）はターゲット表面側の広い範囲に存在し、ターゲット
は表面側が半径方向に広くスパッタされ、侵食領域７は
図示したように従来と比べて顕著に広くなる。なお、図
中の符号８はターゲット３に対して正電位が与えられる
。リング状に形成された陽極を示す。

以上の実施例では、第１の磁極体は円柱状に形成されて
いるものとしているが、断面形状として細長比の大きい
方形、楕円など各種形状のものに本発明が適用可能なこ
とは明らかである。なお、第３の磁極体として稀土類を
成分とする永久磁石を用いる場合には、着磁のために大
きい磁化力を必要とするため、幅を有するリングの放射
状着磁は通常困難である。従って、この場合には、第３
の磁極体を全体として多角形構成とし、各辺ごとに着磁
して組み立てるとよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明においては、柱状に形成さ
れ一方の端面が板状ターゲットの裏面中心部に近接して
対向する第１の磁極体と、該第１の磁極体を包囲する環
状に形成され前記第１の磁極体の一方の端面と同側の端
面が前記板状ターゲットの裏面周縁側に近接して対向す
るとともに酋第１の磁極体の一方の端面と逆の極性を有
する第２の磁極体と、咳第１．第２の磁極体のそれぞれ
他方の端面を互いに磁気結合するヨークとを備え、前記
板状ターゲットの表面側に円弧状の磁束を環状に形成し
てプラズマを発生させるプレーナマグネトロン方式のス
パッタリング装置を、リング状に形成され内周側が前記
第１の磁極体の一方の端面と逆極性となるように放射状
に磁化された第３の磁極体が前記第１．第２の磁極体の
間に前記板状ターゲットに平行に近接して配された構成
としたので、第３の磁極体がターゲット表面側の円弧状
磁束を自分に引きつけるように作用し、ターゲット表面
側で磁束がターゲットにおおむね平行となる領域が増大
し、これによりプラズマ領域の幅が広がってターゲット
のスパッタリング領域が広カリ、従来のマグネトロンカ
ソードの構造を実質的に変更することなく比較的安価に
ターゲットの利用効率を従来と比べて顕著に向上させる
ことができる。また、これにより、ターゲット１枚当り
の成膜面積が増加してターゲット交換の頻度が減り、ス
パッタリング装置のメンテナンス上もその効果は極めて
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるマグネトロンカソード
の構成を示す模式断面図、第２図は従来のマグネトロン
カソードの通常の構成を示す模式断面図、第３図は本発
明におけるターゲット表面側磁束のターゲットと平行な
領域幅と従来構成のマグネトロンカソードの場合の平行
な領域幅との比較を、ターゲットに垂直な磁束密度成分
とターゲット中心からの距離との関係で示す線図、第４
図および第５図はターゲットの侵食幅を広げるためのマ
グネトロンカソードの公知の構成例と作用とを示す断面
模式図である。 １：永久磁石　（第１の磁極体）、２：永久磁石（第２
の磁極体）　　３：ターゲット、４：ヨーク、５：磁力
線（磁束）、６：プラズマ、９：永久磁第１ 噂 第２節 第３図 第４１ｆＩ ｌ気 ９ ９ ５ａ １！５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）柱状に形成され一方の端面が板状ターゲットの裏面
   中心部に近接して対向する第１の磁極体と、該第１の磁
   極体を包囲する筒状に形成され前記第１の磁極体の一方
   の端面と同側の端面が前記板状ターゲットの裏面周縁側
   に近接して対向するとともに該第１の磁極体の一方の端
   面と逆の極性を有する第２の磁極体と、該第１、第２の
   磁極体のそれぞれ他方の端面を互いに磁気結合するヨー
   クとを備え、前記板状ターゲットの表面側に円弧状の磁
   束を環状に形成してプラズマを発生させるプレーナマグ
   ネトロン方式のスパッタリング装置において、リング状
   に形成され内周側が前記第１の磁極体の一方の端面と逆
   極性となるように放射状に磁化された第３の磁極体が前
   記第１、第２の磁極体の間に前記板状ターゲットに平行
   に近接して配されたことを特徴とするスパッタリング装
   置。