JPH0641737A - マグネトロンスパッタ装置 - Google Patents
マグネトロンスパッタ装置Info
- Publication number
- JPH0641737A JPH0641737A JP21576592A JP21576592A JPH0641737A JP H0641737 A JPH0641737 A JP H0641737A JP 21576592 A JP21576592 A JP 21576592A JP 21576592 A JP21576592 A JP 21576592A JP H0641737 A JPH0641737 A JP H0641737A
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- Japan
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- target
- magnetic
- magnet
- magnetic field
- magnetron sputtering
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ターゲット全面で成膜可能な、末端部におい
ても中央部においても同等の均一磁界を有するマグネト
ロンスパッタ装置を提供する。 【構成】 ターゲット下方に永久磁石を設置し、ターゲ
ットの中央と端部上に透磁率が１００以上の磁性体を設
置するターゲットカソードを有するマグネトロンスパッ
タ装置において、センターとエッジ部分のマグネットが
互いに反対磁極であり、該センターマグネットとエッジ
マグネットとが直接接合されている点に特徴がある。
ても中央部においても同等の均一磁界を有するマグネト
ロンスパッタ装置を提供する。 【構成】 ターゲット下方に永久磁石を設置し、ターゲ
ットの中央と端部上に透磁率が１００以上の磁性体を設
置するターゲットカソードを有するマグネトロンスパッ
タ装置において、センターとエッジ部分のマグネットが
互いに反対磁極であり、該センターマグネットとエッジ
マグネットとが直接接合されている点に特徴がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネトロンスパッタ
装置に関し、特に非磁性ターゲットの利用効率を改良し
たマグネトロンスパッタ装置に関するものである。
装置に関し、特に非磁性ターゲットの利用効率を改良し
たマグネトロンスパッタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的なマグネトロンスパッタ装
置は、図７に示すように、マグネトロンスパッタ容器内
に、容器の上部に取り付けた基板ホルダ１と、基板ホル
ダ１の下部に取り付けられスパッタされた粒子が蒸着さ
れる基板２と、基板２の下方に配置されその粒子がスパ
ッタされるターゲット３と、ターゲット３の下方にわず
かに離して設置した永久磁石（または電磁石）４と５を
有する。なお、図中、６は磁力線を、９はスパッタされ
た後のターゲットの状態（エロージョン）を、７はスパ
ッタされた粒子を、８は不活性ガス（Ａｒ等）を、１０
は磁石間を結ぶ磁気回路のヨーク（磁性体）をそれぞれ
示す。
置は、図７に示すように、マグネトロンスパッタ容器内
に、容器の上部に取り付けた基板ホルダ１と、基板ホル
ダ１の下部に取り付けられスパッタされた粒子が蒸着さ
れる基板２と、基板２の下方に配置されその粒子がスパ
ッタされるターゲット３と、ターゲット３の下方にわず
かに離して設置した永久磁石（または電磁石）４と５を
有する。なお、図中、６は磁力線を、９はスパッタされ
た後のターゲットの状態（エロージョン）を、７はスパ
ッタされた粒子を、８は不活性ガス（Ａｒ等）を、１０
は磁石間を結ぶ磁気回路のヨーク（磁性体）をそれぞれ
示す。
【０００３】このように、マグネトロンスパッタ装置
は、ターゲット３の表面に磁界が生じるように、ターゲ
ットの下方に永久磁石（または電磁石）を設置し、この
磁界によってターゲットの直上にプラズマを形成し、こ
のプラズマに閉じ込められたイオン化したスパッタガス
粒子によりターゲットをスパッタするものであり、そし
てスパッタされた粒子をターゲットの上方に配置された
基板上に飛来させるように構成したものである。
は、ターゲット３の表面に磁界が生じるように、ターゲ
ットの下方に永久磁石（または電磁石）を設置し、この
磁界によってターゲットの直上にプラズマを形成し、こ
のプラズマに閉じ込められたイオン化したスパッタガス
粒子によりターゲットをスパッタするものであり、そし
てスパッタされた粒子をターゲットの上方に配置された
基板上に飛来させるように構成したものである。
【０００４】しかしながら、ターゲットから飛び出す粒
子（スパッタ粒子）の数はターゲットの表面の磁界の水
平成分に比例しているが、磁界の水平成分が均一ではな
いために、ターゲットは細いリング線状に局部的にスパ
ッタリングされていた。即ち、ターゲットは、その表面
上で２０〜３０％の面積だけがスパッタリングされるだ
けであり、高価なターゲットの利用効率が悪かった。
子（スパッタ粒子）の数はターゲットの表面の磁界の水
平成分に比例しているが、磁界の水平成分が均一ではな
いために、ターゲットは細いリング線状に局部的にスパ
ッタリングされていた。即ち、ターゲットは、その表面
上で２０〜３０％の面積だけがスパッタリングされるだ
けであり、高価なターゲットの利用効率が悪かった。
【０００５】このため、磁界の水平成分をできるだけ均
一にしターゲットの寿命を改善するものとして、図４，
５に代表で示すようなカソード構造（図４はターゲット
カソード全体を、図５はその中央部付近の断面図）が提
案されている。即ち、永久磁石４と５の上部の間にター
ゲット３を配置し、永久磁石４と５の中央部と端部の直
上に磁性体１１および１２を位置させ、更にその上部に
磁性体１３および１４をそれぞれ配置させたものであ
る。
一にしターゲットの寿命を改善するものとして、図４，
５に代表で示すようなカソード構造（図４はターゲット
カソード全体を、図５はその中央部付近の断面図）が提
案されている。即ち、永久磁石４と５の上部の間にター
ゲット３を配置し、永久磁石４と５の中央部と端部の直
上に磁性体１１および１２を位置させ、更にその上部に
磁性体１３および１４をそれぞれ配置させたものであ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この提
案された装置は、図６に示すようにターゲットの長さ方
向に沿って２本の被スパッタリング領域（範囲Ｂ）を広
くまた末端部（範囲Ａ）の磁界の強さを範囲Ａと同程度
に改善されたものではあるが、末端部においては水平磁
界の方向Ｈａが中央部の水平磁界の方向Ｈｂとは異なる
（ＨａとＨｂの方向が互いに直角をなす）ためにスパッ
タリングが均一ではなくなり、成膜不安定あるいは効率
の悪い領域であった。 従って、異質の膜を形成するの
を防ぐために末端部を使用に供さないことが多く、その
分生産性を落としていた。そこで、本発明の目的はター
ゲット全面で成膜することを可能にした、末端部におい
ても中央部と同等の均一磁界を有するマグネトロンスパ
ッタ装置を提供することである。
案された装置は、図６に示すようにターゲットの長さ方
向に沿って２本の被スパッタリング領域（範囲Ｂ）を広
くまた末端部（範囲Ａ）の磁界の強さを範囲Ａと同程度
に改善されたものではあるが、末端部においては水平磁
界の方向Ｈａが中央部の水平磁界の方向Ｈｂとは異なる
（ＨａとＨｂの方向が互いに直角をなす）ためにスパッ
タリングが均一ではなくなり、成膜不安定あるいは効率
の悪い領域であった。 従って、異質の膜を形成するの
を防ぐために末端部を使用に供さないことが多く、その
分生産性を落としていた。そこで、本発明の目的はター
ゲット全面で成膜することを可能にした、末端部におい
ても中央部と同等の均一磁界を有するマグネトロンスパ
ッタ装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、 本発明は、ターゲットの下方に永久磁石または電
磁石を設置し、ターゲットの中央と端部上に透磁率が１
００以上の磁性体をさらに設置するターゲットカソード
を有するマグネトロンスパッタ装置において、センター
とエッジ部分のマグネットが互いに反対磁極であり、か
つ当該センターマグネットとエッジマグネットとが磁性
体を挟んで接合されている点に特徴がある。
に、 本発明は、ターゲットの下方に永久磁石または電
磁石を設置し、ターゲットの中央と端部上に透磁率が１
００以上の磁性体をさらに設置するターゲットカソード
を有するマグネトロンスパッタ装置において、センター
とエッジ部分のマグネットが互いに反対磁極であり、か
つ当該センターマグネットとエッジマグネットとが磁性
体を挟んで接合されている点に特徴がある。
【０００８】
【作用】次に、図面を参照して、本発明の原理について
説明する。図１に示すように、本発明のマグネトロンス
パッタ装置のカソード構造では、永久磁石４と５（永久
磁石４をエッジマグネット、永久磁石５をセンターマグ
ネットと呼ぶ）の磁極の上方にそれぞれ磁性体１２を設
置し、これらの磁性体の上方にさらに磁性体１３と１４
を設置し、磁性体１３と１４の間にターゲットを設置し
（図示せず）、磁性体１０が永久磁石４と５を磁気的に
結び付けている。ターゲットの長手方向の末端部におい
てエッジマグネット４とセンターマグネット５が直接接
続されている。この接続部においても磁性体１２が、エ
ッジマグネット４とセンターマグネット５の上方に設置
されている。従来例の様にセンターマグネット５が短く
周囲をエッジマグネット４が取り囲んでいる構造では、
エロージョン領域を楕円状に結び付けることは可能であ
るが、末端部のエロージョン領域を広げることには限界
があった。 磁性体は透磁率が１００以上必要で、これ
未満であるとターゲットの末端部での漏えい磁束密度が
大きくなるので問題である。しかし、本発明では２本の
エロージョンを結び付けることを止め、中央部の磁界が
そのまま末端部において実現されるように開発したもの
である。これによって磁界の均一な部分が末端部におい
ても大幅に拡大させることができた。また本発明におい
ては上述した永久磁石が電磁石であっても全く同じ効果
が期待できるものである。エッジマグネット４およびセ
ンターマグネット５は磁極が反対でありさえすれば、ど
ちらがＮでもＳでも差し支えない。
説明する。図１に示すように、本発明のマグネトロンス
パッタ装置のカソード構造では、永久磁石４と５（永久
磁石４をエッジマグネット、永久磁石５をセンターマグ
ネットと呼ぶ）の磁極の上方にそれぞれ磁性体１２を設
置し、これらの磁性体の上方にさらに磁性体１３と１４
を設置し、磁性体１３と１４の間にターゲットを設置し
（図示せず）、磁性体１０が永久磁石４と５を磁気的に
結び付けている。ターゲットの長手方向の末端部におい
てエッジマグネット４とセンターマグネット５が直接接
続されている。この接続部においても磁性体１２が、エ
ッジマグネット４とセンターマグネット５の上方に設置
されている。従来例の様にセンターマグネット５が短く
周囲をエッジマグネット４が取り囲んでいる構造では、
エロージョン領域を楕円状に結び付けることは可能であ
るが、末端部のエロージョン領域を広げることには限界
があった。 磁性体は透磁率が１００以上必要で、これ
未満であるとターゲットの末端部での漏えい磁束密度が
大きくなるので問題である。しかし、本発明では２本の
エロージョンを結び付けることを止め、中央部の磁界が
そのまま末端部において実現されるように開発したもの
である。これによって磁界の均一な部分が末端部におい
ても大幅に拡大させることができた。また本発明におい
ては上述した永久磁石が電磁石であっても全く同じ効果
が期待できるものである。エッジマグネット４およびセ
ンターマグネット５は磁極が反対でありさえすれば、ど
ちらがＮでもＳでも差し支えない。
【０００９】
【実施例】図１に示すマグネトロンスパッタ装置におい
て、その磁界の水平成分を測定した結果を次に説明す
る。磁性体には透磁率５００の鉄を用いた。図２に示す
ターゲットの１−１′、２−２′、３−３′、４−４′
の線に沿って磁界の水平成分（線分の方向成分）を、そ
れぞれ図３に示す。図３の１−１′の中央部分の磁界の
分布と４−４′の末端部の磁界の分布を比較するとその
最大値で約１０％の差が出ているにすぎなかった。図３
の１−１′での磁界の水平成分の最大値は１１４０Ｇで
あり、４−４′の最大値は１０３０Ｇであった。しか
も、中央部分と末端部分の磁界の方向が同一である。ま
た各部分での均一性は、ターゲットの８０％の領域にお
いて保たれていた。
て、その磁界の水平成分を測定した結果を次に説明す
る。磁性体には透磁率５００の鉄を用いた。図２に示す
ターゲットの１−１′、２−２′、３−３′、４−４′
の線に沿って磁界の水平成分（線分の方向成分）を、そ
れぞれ図３に示す。図３の１−１′の中央部分の磁界の
分布と４−４′の末端部の磁界の分布を比較するとその
最大値で約１０％の差が出ているにすぎなかった。図３
の１−１′での磁界の水平成分の最大値は１１４０Ｇで
あり、４−４′の最大値は１０３０Ｇであった。しか
も、中央部分と末端部分の磁界の方向が同一である。ま
た各部分での均一性は、ターゲットの８０％の領域にお
いて保たれていた。
【００１０】比較例 図４に示す磁性体１３が磁性体１１よりも短いターゲッ
トカソードで、そのターゲットの１−１′、２−２′、
３−３′、４−４′の線に沿って磁界の水平成分（線分
の方向成分）を図３に示した。中央部における磁界の分
布（１−１′）と末端部における磁界の分布（４−
４′）とを比較すると８０％以上値が異なっており、末
端部では均一性は保たれていない。このときの磁界の水
平成分の最大値は（１−１′）で１１２０Ｇであり、
（４−４′）では２００Ｇであった。
トカソードで、そのターゲットの１−１′、２−２′、
３−３′、４−４′の線に沿って磁界の水平成分（線分
の方向成分）を図３に示した。中央部における磁界の分
布（１−１′）と末端部における磁界の分布（４−
４′）とを比較すると８０％以上値が異なっており、末
端部では均一性は保たれていない。このときの磁界の水
平成分の最大値は（１−１′）で１１２０Ｇであり、
（４−４′）では２００Ｇであった。
【００１１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
ターゲットの末端部においても磁界の水平成分を均一に
したために、ターゲット全体を無駄なく消耗させること
を可能とし、高価なターゲットを有効に利用することが
できる。
ターゲットの末端部においても磁界の水平成分を均一に
したために、ターゲット全体を無駄なく消耗させること
を可能とし、高価なターゲットを有効に利用することが
できる。
【図１】本発明のターゲットカソードの見取図を示す。
【図２】ターゲットの水平成分測定部分を示す図であ
る。
る。
【図３】ターゲット中心からの距離と磁界水平成分の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図４】従来のターゲットカソードの見取図を示す。
【図５】従来のターゲットカソードの横断面図を示す。
【図６】従来のターゲットカソードのエロージョン状態
を示す図である。
を示す図である。
【図７】従来のスパッタ装置の原理を示す図である。
４ エッジマグネット ５ センターマグネット １０ 磁性体 １２ 磁性体 １３ 磁性体 １４ 磁性体
Claims (1)
- 【請求項１】 ターゲットの下方に永久磁石または電磁
石を設置し、ターゲットの中央と端部上に透磁率が１０
０以上の磁性体をさらに設置するターゲットカソードを
有するマグネトロンスパッタ装置において、センターと
エッジ部分のマグネットが互いに反対磁極であり、かつ
該センターマグネットとエッジマグネットとが直接接合
されていることを特徴とするマグネトロンスパッタ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21576592A JPH0641737A (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | マグネトロンスパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21576592A JPH0641737A (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | マグネトロンスパッタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0641737A true JPH0641737A (ja) | 1994-02-15 |
Family
ID=16677862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21576592A Pending JPH0641737A (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | マグネトロンスパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0641737A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998026495A3 (en) * | 1996-12-11 | 1998-10-22 | Advanced Technologies Internat | Motor/generator |
-
1992
- 1992-07-22 JP JP21576592A patent/JPH0641737A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998026495A3 (en) * | 1996-12-11 | 1998-10-22 | Advanced Technologies Internat | Motor/generator |
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