JPH06248452A - Magnetron sputtering method - Google Patents
Magnetron sputtering methodInfo
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- JPH06248452A JPH06248452A JP7495993A JP7495993A JPH06248452A JP H06248452 A JPH06248452 A JP H06248452A JP 7495993 A JP7495993 A JP 7495993A JP 7495993 A JP7495993 A JP 7495993A JP H06248452 A JPH06248452 A JP H06248452A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、平板型のターゲットを
用いてスパッタ処理を行うマグネトロンスパッタ方法の
改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a magnetron sputtering method in which a flat plate type target is used for sputtering.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、マグネトロンスパッタリングにお
いては平板型のターゲットを用い、そのターゲットの裏
面側に永久磁石を備え、この永久磁石から２５０〜３５
０Ｇ程度の磁界をターゲット表面に作用させ、電源を起
動することによりグロー放電をスパッタゾーンに発生す
るプレーナマグネトロンスパッタが適用されている。そ
のマグネトロンスパッタ方法ではスパッタガス圧を低く
できて成膜連度を速くでき、また、スパッタガスによる
成膜の汚染も少ないことにより高純度の成膜が行えると
ころから好ましい。2. Description of the Related Art Conventionally, in magnetron sputtering, a flat plate type target is used, and a permanent magnet is provided on the back side of the target.
Planar magnetron sputtering in which a glow discharge is generated in the sputtering zone by applying a magnetic field of about 0 G to the target surface and activating the power supply is applied. The magnetron sputtering method is preferable in that the sputtering gas pressure can be lowered, the deposition rate can be increased, and the contamination of the deposition by the sputtering gas is small, so that high-purity deposition can be performed.
【０００３】このプレーナマグネトロンスパッタリング
では永久磁界を用いることにより電界と直交する磁界を
ターゲット表面に作用させてプラズマを捕捉するもので
あるが、スパッタ処理時間の経過に伴って放電が電界と
磁界との直交するターゲット中央部に集中し、永久磁石
の磁界強さが相対的に強くなることから当該部分が最も
顕著にスパッタされ、ターゲット表面が不均一な円環状
に減るエロージョンが生ずる。そのエロージョンの発生
に伴っては当該部分のプラズマ密度が高くなり、膜厚が
部分的に狙ったよりも厚くなることから膜厚分布を変化
させる原因となる。なお、同軸型のマグネトロンスパッ
タでは永久磁石をターゲット内で移動させてターゲット
表面でのスパッタの均一化が図られているが、これはタ
ーゲット形状からプレーナマグネトロンスパッタに適用
することができない。In this planar magnetron sputtering, a permanent magnetic field is used to cause a magnetic field orthogonal to the electric field to act on the target surface to capture plasma. However, as the sputtering process time elapses, the electric discharge causes the electric field and the magnetic field to change. Since the magnetic field strength of the permanent magnet is relatively strong and concentrated in the center portion of the orthogonal target, the portion is most significantly sputtered, and erosion occurs in which the target surface is reduced into a non-uniform annular shape. With the occurrence of the erosion, the plasma density of the relevant portion becomes high, and the film thickness becomes locally thicker than intended, which causes a change in the film thickness distribution. In the coaxial type magnetron sputtering, the permanent magnet is moved in the target to make the sputtering uniform on the target surface, but this cannot be applied to the planar magnetron sputtering due to the shape of the target.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スパッタ処
理時間の経過に伴っても均一なプラズマ密度を初期使用
時と同レベルに保ち、平板型のターゲットにおいてもエ
ロージョンの発生を抑えられるよう改良したマグネトロ
ンスパッタ方法を提供することを目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been improved so that a uniform plasma density can be maintained at the same level as in the initial use even with the lapse of the sputtering process time and the generation of erosion can be suppressed even in a flat plate type target. It is an object of the present invention to provide a magnetron sputtering method.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
マグネトロンスパッタ方法においては、電磁石をターゲ
ットの裏面側に備え、その電磁石を制御することによ
り、当該電磁石から発生させる磁界の強さをスパッタ処
理時間の経過に保ってもほぼ一定に保つようにされてい
る。In the magnetron sputtering method according to the first aspect of the present invention, an electromagnet is provided on the back side of the target, and by controlling the electromagnet, the strength of the magnetic field generated from the electromagnet is controlled. Even if the sputter processing time is maintained, it is kept almost constant.
【０００６】本発明の請求項２に係るマグネトロンスパ
ッタ方法においては、電磁石に導通する電圧を所定のス
パッタ処理枚数単位に下げるようコントロールするよう
にされている。In the magnetron sputtering method according to the second aspect of the present invention, the voltage applied to the electromagnet is controlled so as to be lowered to a predetermined unit for the number of sputtering treatments.
【０００７】[0007]
【作用】本発明の請求項１に係るマグネトロンスパッタ
方法では、電磁石を平板型ターゲットの裏面側に備え、
その電磁石から発生する磁界の強さをスパッタ処理時間
の経過に伴ってもほぼ一定に保つよう電磁石を制御する
ことにより放電が部分的に集中するのを抑え、プラズマ
密度を初期使用時と同じレベルに保てることから、ター
ゲット表面を均一にスパッタできて膜厚分布を均一化で
きると共に、エロージョンの発生も抑えることができ
る。In the magnetron sputtering method according to the first aspect of the present invention, the electromagnet is provided on the back surface side of the flat plate target,
By controlling the electromagnet so that the strength of the magnetic field generated from the electromagnet is kept almost constant over the time of the sputtering process, partial concentration of the discharge is suppressed, and the plasma density is at the same level as during initial use. Therefore, the target surface can be uniformly sputtered, the film thickness can be made uniform, and the occurrence of erosion can be suppressed.
【０００８】本発明の請求項２に係るマグネトロンスパ
ッタ方法では、電磁石に導通する電圧をコントロールす
ることにより磁界の強さをスパッタ処理時間の経過に伴
ってもほぼ一定に保て、また、その電圧のコントロール
を所定のスパッタ処理枚数単位にスパッタパラメータと
して予め定めることにより電磁石を自動制御することが
できる。In the magnetron sputtering method according to the second aspect of the present invention, by controlling the voltage conducted to the electromagnet, the strength of the magnetic field can be kept substantially constant with the lapse of the sputtering process time, and the voltage can be kept constant. It is possible to automatically control the electromagnet by previously setting the control as a sputtering parameter in units of a predetermined number of sputtering treatments.
【０００９】[0009]
【実施例】図１はマグネトロンスパッタを適用する真空
チャンバーのスパッタ室を示すものであり、その真空チ
ャンバー１はチャンバー内に導入されるガスの放出が少
なくて切削加工が容易なアルミ材で形成されている。こ
のスパッタ室の内部には基板ホルダー２がアノード側に
装備され、その基板ホルダー２と相対位置させてターゲ
ット３がカソード側に配置されている。このターゲット
３の裏面側には、電磁石４が備え付けられている。EXAMPLE FIG. 1 shows a sputtering chamber of a vacuum chamber to which magnetron sputtering is applied. The vacuum chamber 1 is made of an aluminum material which is easy to cut because the gas introduced into the chamber is small. ing. A substrate holder 2 is mounted on the anode side inside the sputtering chamber, and a target 3 is arranged on the cathode side in a relative position to the substrate holder 2. An electromagnet 4 is provided on the back surface side of the target 3.
【００１０】その電磁石４は２５０〜３５０Ｇ程度の磁
界をターゲットに作用するものであり、この電磁石４は
スパッタ処理枚数に応じて電圧をコントロールすること
により磁界の強さをほぼ一定に保てるよう装備されてい
る。その電磁石４の装備位置を含めて、ターゲット３の
配置周辺には絶縁体５を取り付けることにより真空チャ
ンバー１をターゲット３から絶縁することが行われてい
る。このターゲット３には、高周波電源６をターゲット
電極に接続することにより１３．５６ＭＨｚの高周波電
圧を印加できるよう構成されている。また、ターゲット
３には冷却水の循環系７を近接配置することにより水冷
を常時施せるよう備えられている。この他、真空チャン
バー１にはアルゴン等のスパッタガスを導入するガス導
入系と、同ガスを排出するガス排出系とがそれぞれ接続
されている。The electromagnet 4 acts on the target with a magnetic field of about 250 to 350 G, and the electromagnet 4 is equipped so that the strength of the magnetic field can be kept substantially constant by controlling the voltage according to the number of sputtering processes. ing. Insulating the vacuum chamber 1 from the target 3 is performed by attaching an insulator 5 around the arrangement of the target 3 including the mounting position of the electromagnet 4. A high frequency voltage of 13.56 MHz can be applied to the target 3 by connecting a high frequency power source 6 to the target electrode. Further, the target 3 is provided with a cooling water circulation system 7 arranged in close proximity thereto so that water cooling can be performed at all times. In addition, a gas introduction system for introducing a sputtering gas such as argon and a gas discharge system for discharging the gas are connected to the vacuum chamber 1.
【００１１】このマグネトロンスパッタ装置において
は、初期使用時には一定の電圧を電源から電磁石４に導
通し、電磁石４から所定強さの磁界を発生することによ
りターゲト３の表面全域に均一に作用させることができ
る。そのため、高周波電源６を起動させて高周波電圧を
ターゲット電極に印加すると、放電がターゲット３の全
域に生ずるところからターゲット３の表面を均一にスパ
ッタすることができる。このスパッタ処理の時間経過に
伴ってはターゲット減りが部分的に集中し、電磁石４の
磁界が相対的に強くなる傾向を呈する。その時点では電
磁石４の電圧を下げることにより磁界の強さをほぼ一定
に保ち、均一な磁界をターゲット表面に作用させること
により安定した放電がターゲット表面の全域に生ずるか
ら、プラズマが捕捉するイオンを一定にできて膜厚分布
も一定にすることができる。In this magnetron sputtering apparatus, at the time of initial use, a constant voltage is conducted from the power source to the electromagnet 4, and a magnetic field of a predetermined strength is generated from the electromagnet 4 so that the target 3 can be made to act uniformly on the entire surface thereof. it can. Therefore, when the high frequency power supply 6 is activated and a high frequency voltage is applied to the target electrode, the surface of the target 3 can be uniformly sputtered from the place where the discharge is generated in the entire area of the target 3. With the lapse of time in this sputtering process, the target loss partially concentrates, and the magnetic field of the electromagnet 4 tends to become relatively strong. At that time, the voltage of the electromagnet 4 is lowered to keep the magnetic field strength substantially constant, and a uniform magnetic field is applied to the target surface, so that stable discharge is generated over the entire target surface, so that the ions trapped by the plasma are It can be made constant and the film thickness distribution can also be made constant.
【００１２】このターゲット減りは経験的に知得でき、
また、所定のスパッタ処理枚数単位に生ずるところか
ら、図２で示すように電磁石４の電圧をスパッタ処理枚
数単位に小さくするよう制御することにより磁界の強さ
をほぼ一定に保つことができる。その電圧制御はスパッ
タパラメータとして予め設定すれば、スパッタ処理の時
間経過に伴って自動制御するよう行うことができる。This target reduction can be empirically known,
Further, since the voltage is generated in the unit of a predetermined number of sputtering processed, the strength of the magnetic field can be kept substantially constant by controlling the voltage of the electromagnet 4 to be decreased in the unit of the number of sputtering processed as shown in FIG. If the voltage control is set in advance as a sputtering parameter, it can be automatically controlled with the lapse of time in the sputtering process.
【００１３】[0013]
【発明の効果】以上の如く、本発明に係るマグネトロン
スパッタ方法によれば、スパッタ処理の時間経過に伴っ
て電磁石から発生する磁界の強さをほぼ一定に保つこと
により初期使用時と同レベルのプラズマ密度をターゲッ
トの表面全域に作り出せ、エロージョンの発生を抑えて
成膜の膜厚分布を均一化できると共にターゲットの利用
率も高め得る。As described above, according to the magnetron sputtering method of the present invention, the strength of the magnetic field generated from the electromagnet is kept substantially constant with the lapse of time in the sputtering process, so that the same level as in the initial use is obtained. The plasma density can be created over the entire surface of the target, the generation of erosion can be suppressed, the film thickness distribution of the film formation can be made uniform, and the utilization factor of the target can be increased.
【図１】本発明に係るマグネトロンスパッタ方法を適用
する真空チャンバーのスパッタ室を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a sputtering chamber of a vacuum chamber to which a magnetron sputtering method according to the present invention is applied.
【図２】本発明に係るマグネトロンスパッタ方法による
電磁石の電圧コントロール並びに同電磁石による磁界の
強さを永久磁石の磁界強さと比較して示すグラフであ
る。FIG. 2 is a graph showing voltage control of an electromagnet by the magnetron sputtering method according to the present invention and magnetic field strength of the electromagnet in comparison with magnetic field strength of a permanent magnet.
１ 真空チャンバー ３ ターゲット ４ 電磁石 1 Vacuum chamber 3 Target 4 Electromagnet
Claims (2)
ットの表面に電界と直交する磁界を作用させて電源を起
動することにより、基板に対して真空チャンバー内でス
パッタ処理を施すマグネトロンスパッタ方法において、
上記ターゲットの裏面側に電磁石を備え、その電磁石を
コントロールすることにより、当該電磁石から発生する
磁界の強さをスパッタ処理時間の経過に伴ってもほぼ一
定値に保つようにしたことを特徴とするマグネトロンス
パッタ方法。1. A magnetron sputtering method in which a flat plate target is used and a magnetic field orthogonal to an electric field is applied to the surface of the target to activate a power source to perform sputtering processing on a substrate in a vacuum chamber,
An electromagnet is provided on the back surface side of the target, and by controlling the electromagnet, the strength of the magnetic field generated from the electromagnet is maintained at a substantially constant value with the lapse of the sputtering process time. Magnetron sputtering method.
ッタ処理枚数単位に下げるようコントロールしたことを
特徴とする請求項１のマグネトロンスパッタ方法。2. The magnetron sputtering method according to claim 1, wherein the voltage applied to the electromagnet is controlled so as to be lowered to a predetermined number of units subjected to sputtering.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7495993A JPH06248452A (en) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | Magnetron sputtering method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7495993A JPH06248452A (en) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | Magnetron sputtering method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06248452A true JPH06248452A (en) | 1994-09-06 |
Family
ID=13562369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7495993A Pending JPH06248452A (en) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | Magnetron sputtering method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06248452A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100793569B1 (en) * | 2006-06-09 | 2008-01-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | Magnetron sputtering apparatus |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP7495993A patent/JPH06248452A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100793569B1 (en) * | 2006-06-09 | 2008-01-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | Magnetron sputtering apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020305 |