JPH0718005B2 - スパッタ装置 - Google Patents
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- JPH0718005B2 JPH0718005B2 JP62147867A JP14786787A JPH0718005B2 JP H0718005 B2 JPH0718005 B2 JP H0718005B2 JP 62147867 A JP62147867 A JP 62147867A JP 14786787 A JP14786787 A JP 14786787A JP H0718005 B2 JPH0718005 B2 JP H0718005B2
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- Japan
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- substrate
- target
- erosion area
- substrates
- sputtering apparatus
- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/3423—Shape
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
- H01J37/3408—Planar magnetron sputtering
-
- H—ELECTRICITY
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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- H01J37/3464—Operating strategies
- H01J37/347—Thickness uniformity of coated layers or desired profile of target erosion
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- Organic Chemistry (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスパッタ装置に係り、特に複数枚の基板に均質
な膜を成膜するに好適なスパッタ装置に関する。
な膜を成膜するに好適なスパッタ装置に関する。
複数枚の基板に成膜する従来のスパッタ装置は、特開昭
56−130147号に示すように、中心となる基板とそこを中
心に同心円状に配置された基板に成膜するようになって
おり、ターゲットも円形である。この場合中心部の基板
と同心円状に配置された基板との間に膜厚等が若干異な
ってくることについては配慮されていなかった。長方形
ターゲットについては特開昭58−189372号の第２図に示
されているが、基板配置についての図はない。またこれ
ら従来例では、膜厚分布、ステップカバレージに重要な
影響を及ぼすエロージョンエリアの形状については知ら
れておらず、従って言及されていなかった。
56−130147号に示すように、中心となる基板とそこを中
心に同心円状に配置された基板に成膜するようになって
おり、ターゲットも円形である。この場合中心部の基板
と同心円状に配置された基板との間に膜厚等が若干異な
ってくることについては配慮されていなかった。長方形
ターゲットについては特開昭58−189372号の第２図に示
されているが、基板配置についての図はない。またこれ
ら従来例では、膜厚分布、ステップカバレージに重要な
影響を及ぼすエロージョンエリアの形状については知ら
れておらず、従って言及されていなかった。
上記従来技術は複数枚の基板に均質な膜を成膜するとい
うことに関して、ターゲットエロージョンエリアの寸法
と成膜特性についての知見は得られておらず、均質な膜
が成膜しにくいという問題があった。
うことに関して、ターゲットエロージョンエリアの寸法
と成膜特性についての知見は得られておらず、均質な膜
が成膜しにくいという問題があった。
本発明の目的は複数枚の基板に均質な膜を成膜すること
にある。
にある。
本発明者らは、上記目的を達成すべく種々研究を重ねた
結果、上記エロージョンエリアの幅を変えることで、複
数枚の基板に成膜したスパッタ膜の膜厚分布（基板面内
の膜厚最小値と最大値で決まり、膜厚分布が小さい程、
膜厚が均一であることを示す。）が変化すること、また
ステップカバレージ（斜面部膜厚の平坦部膜厚に対する
比（第４図参照））も、エロージョンエリア幅で変化す
ることを見出し、この新知見に基づいて本発明を完成し
たものである。具体的には、上記目的は、長方形ターゲ
ット、長方形エロージョンエリアを有する構造におい
て、エロージョンエリアの幅と長さを、基板直径との関
係で決まるある一定範囲と規定することにより、達成さ
れる。
結果、上記エロージョンエリアの幅を変えることで、複
数枚の基板に成膜したスパッタ膜の膜厚分布（基板面内
の膜厚最小値と最大値で決まり、膜厚分布が小さい程、
膜厚が均一であることを示す。）が変化すること、また
ステップカバレージ（斜面部膜厚の平坦部膜厚に対する
比（第４図参照））も、エロージョンエリア幅で変化す
ることを見出し、この新知見に基づいて本発明を完成し
たものである。具体的には、上記目的は、長方形ターゲ
ット、長方形エロージョンエリアを有する構造におい
て、エロージョンエリアの幅と長さを、基板直径との関
係で決まるある一定範囲と規定することにより、達成さ
れる。
すなわち、本発明スパッタ装置は、 （１）気密を保持できる真空容器中に、複数枚の基板を
保持できる基板ホルダー、前記基板ホルダーに対向する
ターゲット、及び前記ターゲットの背面に配置された一
対のマグネトロン磁石を備え、前記ターゲットに電力を
供給し、スパッタガスの供給中でプラズマ放電を生ぜし
め、前記ターゲットからのスパッタ粒子によって前記基
板上に保持された複数枚の基板に薄膜を成膜するスパッ
タ装置において、前記一対のマグネトロン磁石の間の中
心線によって画成されるエロージョンエリアは短辺及び
長辺によって規定される形状を有し、前記短辺である幅
ａ（mm）が、前記基板の直径（あるいは四角形基板の長
辺）をｄ（mm）、α（インチ）で表わした時、 2d（α／3)1/4−40≦ａ≦2d（α／3)1/4＋40（mm） となるエロージョンエリア幅ａを持つこと、及び （２）気密を保持できる真空容器中に、複数枚の基板を
保持できる基板ホルダー、前記基板ホルダーに対向する
ターゲット、及び前記ターゲットの背面に配置された一
対のマグネトロン磁石を備え、前記ターゲットに電力を
供給し、スパッタガスの供給中でプラズマ放電を生ぜし
め、前記ターゲットからのスパッタ粒子によって前記基
板上に保持された複数枚の基板に薄膜を成膜するスパッ
タ装置において、前記一対のマグネトロン磁石の間の中
心線によって画成されるエロージョンエリアは短辺及び
長辺によって規定される形状を有し、エロージョンエリ
ア長辺である長さｂが、基板の枚数をｎ、基板の直径あ
るいは長辺をｄ（mm）とした時、 ｂ≧nd＋（ｎ−１）・15＋50（mm） となるエロージョンエリア長さｂを持つこと をそれぞれを特徴とする２つの発明を包含するものであ
る。
保持できる基板ホルダー、前記基板ホルダーに対向する
ターゲット、及び前記ターゲットの背面に配置された一
対のマグネトロン磁石を備え、前記ターゲットに電力を
供給し、スパッタガスの供給中でプラズマ放電を生ぜし
め、前記ターゲットからのスパッタ粒子によって前記基
板上に保持された複数枚の基板に薄膜を成膜するスパッ
タ装置において、前記一対のマグネトロン磁石の間の中
心線によって画成されるエロージョンエリアは短辺及び
長辺によって規定される形状を有し、前記短辺である幅
ａ（mm）が、前記基板の直径（あるいは四角形基板の長
辺）をｄ（mm）、α（インチ）で表わした時、 2d（α／3)1/4−40≦ａ≦2d（α／3)1/4＋40（mm） となるエロージョンエリア幅ａを持つこと、及び （２）気密を保持できる真空容器中に、複数枚の基板を
保持できる基板ホルダー、前記基板ホルダーに対向する
ターゲット、及び前記ターゲットの背面に配置された一
対のマグネトロン磁石を備え、前記ターゲットに電力を
供給し、スパッタガスの供給中でプラズマ放電を生ぜし
め、前記ターゲットからのスパッタ粒子によって前記基
板上に保持された複数枚の基板に薄膜を成膜するスパッ
タ装置において、前記一対のマグネトロン磁石の間の中
心線によって画成されるエロージョンエリアは短辺及び
長辺によって規定される形状を有し、エロージョンエリ
ア長辺である長さｂが、基板の枚数をｎ、基板の直径あ
るいは長辺をｄ（mm）とした時、 ｂ≧nd＋（ｎ−１）・15＋50（mm） となるエロージョンエリア長さｂを持つこと をそれぞれを特徴とする２つの発明を包含するものであ
る。
本発明のスパッタ装置は上記のように、膜厚分布が小さ
く、ステップカバレージが大きいという両方の目標値を
満足するエロージョンエリアの幅を基板直径あるいは長
辺の大きさとの関係で規定するものであるため、エロー
ジョンエリアの幅をその範囲内に収めれば、膜厚分布が
小さく、ステップカバレージの大きな均質なスパッタ膜
を得ることができる。
く、ステップカバレージが大きいという両方の目標値を
満足するエロージョンエリアの幅を基板直径あるいは長
辺の大きさとの関係で規定するものであるため、エロー
ジョンエリアの幅をその範囲内に収めれば、膜厚分布が
小さく、ステップカバレージの大きな均質なスパッタ膜
を得ることができる。
さらに、上記のように、基板の直径あるいは長辺を所定
の大きさとすること、基板とターゲットとの間隔を所定
の大きさとすること、或いは、複数枚の基板を所定の配
置とすることによって、良好に、膜厚分布が小さく、ス
テップカバレージの大きさ均質なスパッタ膜を得ること
ができる。
の大きさとすること、基板とターゲットとの間隔を所定
の大きさとすること、或いは、複数枚の基板を所定の配
置とすることによって、良好に、膜厚分布が小さく、ス
テップカバレージの大きさ均質なスパッタ膜を得ること
ができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は本発明になるスパッタ装置の構成を示すもので、真
空容器１の内部に配置された基板ホルダー２には複数枚
の基板３が固定され、基板と対向してターゲット４がタ
ーゲットホルダー５に固定され、ターゲット４の基板３
の反対側に１対の永久磁石６が、磁極が異なるように配
置され、ヨーク７が磁石の一方で磁路を形成し、アース
シールド８がターゲット４を被うように構成されてい
る。ターゲットホルダー５は、絶縁物９によって真空容
器１との絶縁がとられ、マッチングボックス10を経由し
て電源11と接続している。真空容器１は接地電位にあ
り、従ってターゲットホルダーも真空容器と同じく接地
電位にある。通常ターゲット４とターゲットホルダー５
との気密がとられ、磁石（以下マグネトロン磁石と記
す）６及びターゲット４は、ターゲットホルダー５の内
部を通る配管によって水冷されている。真空容器１は２
つの配管12,13を有し、一方の配管12からはAr等のスパ
ッタガスが供給され、他方の配管13はクライオポンプ等
の真空排気装置に接続されている。
図は本発明になるスパッタ装置の構成を示すもので、真
空容器１の内部に配置された基板ホルダー２には複数枚
の基板３が固定され、基板と対向してターゲット４がタ
ーゲットホルダー５に固定され、ターゲット４の基板３
の反対側に１対の永久磁石６が、磁極が異なるように配
置され、ヨーク７が磁石の一方で磁路を形成し、アース
シールド８がターゲット４を被うように構成されてい
る。ターゲットホルダー５は、絶縁物９によって真空容
器１との絶縁がとられ、マッチングボックス10を経由し
て電源11と接続している。真空容器１は接地電位にあ
り、従ってターゲットホルダーも真空容器と同じく接地
電位にある。通常ターゲット４とターゲットホルダー５
との気密がとられ、磁石（以下マグネトロン磁石と記
す）６及びターゲット４は、ターゲットホルダー５の内
部を通る配管によって水冷されている。真空容器１は２
つの配管12,13を有し、一方の配管12からはAr等のスパ
ッタガスが供給され、他方の配管13はクライオポンプ等
の真空排気装置に接続されている。
次に第１図を用いて、基板３へスパッタ膜が成膜される
過程を説明する。真空容器１は真空排気装置で10-7Torr
オーダーの高真空に排気された後、Ar等のスパッタガス
が供給され、真空容器は例えば10-4Torrオーダーの真空
度に保たれる。ここで、ターゲットホルダーと電気的に
接続しているターゲット４に例えば13.5MHzの高周波電
源が11より電力注入される。その結果ターゲット４と基
板ホルダー２との間にプラズマ放電が生ずる。ターゲッ
ト４の表面には、マグネトロン磁石６の漏れ磁場が14の
点線で示すような磁場のトンネルを形成し、プラズマ中
の電子が電磁力で磁場中に閉じ込められ、ガスとの衝突
頻度が高まり、濃いプラズマが生ずる。なお、ターゲッ
ト４の材質はどのようなものでもよいが、本実施例では
磁性体であるパーマロイを使用している。
過程を説明する。真空容器１は真空排気装置で10-7Torr
オーダーの高真空に排気された後、Ar等のスパッタガス
が供給され、真空容器は例えば10-4Torrオーダーの真空
度に保たれる。ここで、ターゲットホルダーと電気的に
接続しているターゲット４に例えば13.5MHzの高周波電
源が11より電力注入される。その結果ターゲット４と基
板ホルダー２との間にプラズマ放電が生ずる。ターゲッ
ト４の表面には、マグネトロン磁石６の漏れ磁場が14の
点線で示すような磁場のトンネルを形成し、プラズマ中
の電子が電磁力で磁場中に閉じ込められ、ガスとの衝突
頻度が高まり、濃いプラズマが生ずる。なお、ターゲッ
ト４の材質はどのようなものでもよいが、本実施例では
磁性体であるパーマロイを使用している。
プラズマ中のプラスイオンは、陰極となるターゲット４
を叩き、ターゲットを構成している粒子が、はじき出さ
れ、スパッタ粒子となって、通常加熱されている状態の
基板３に付着、膜が成長していく。ここで、１対のマグ
ネトロン磁石６の間で、スパッタ現象が促進されターゲ
ットの減りが激しく、１対のマグネトロン磁石６の間の
中心線によって画成される領域をエロージョンエリアと
呼ぶことにする。第２図は第１図のＡ−Ａ′から矢印方
向を見たもので、基板３（直径ｄ）、ターゲット４及び
１対のマグネトロン磁石６、及び長方形エロージョンエ
リアの幅ａとその長さｂを示すものである。複数の基板
３（ここでは３枚を示すがこれ以上でも良い）は長方形
エロージョンエリアに対してその長手方向ほぼ中心の直
線上に配置されている。さて複数枚の基板に成膜する場
合、それら複数の基板に均質な膜が成膜されることが工
業的利用価値を高める上で要求される。ここでは特に膜
厚分布が小さく、ステップカバレージの高い両方の要求
を満足出来るエロージョンエリアの幅があることを計算
及び実験で見い出した。
を叩き、ターゲットを構成している粒子が、はじき出さ
れ、スパッタ粒子となって、通常加熱されている状態の
基板３に付着、膜が成長していく。ここで、１対のマグ
ネトロン磁石６の間で、スパッタ現象が促進されターゲ
ットの減りが激しく、１対のマグネトロン磁石６の間の
中心線によって画成される領域をエロージョンエリアと
呼ぶことにする。第２図は第１図のＡ−Ａ′から矢印方
向を見たもので、基板３（直径ｄ）、ターゲット４及び
１対のマグネトロン磁石６、及び長方形エロージョンエ
リアの幅ａとその長さｂを示すものである。複数の基板
３（ここでは３枚を示すがこれ以上でも良い）は長方形
エロージョンエリアに対してその長手方向ほぼ中心の直
線上に配置されている。さて複数枚の基板に成膜する場
合、それら複数の基板に均質な膜が成膜されることが工
業的利用価値を高める上で要求される。ここでは特に膜
厚分布が小さく、ステップカバレージの高い両方の要求
を満足出来るエロージョンエリアの幅があることを計算
及び実験で見い出した。
第３図は計算によるエロージョンエリア幅と膜厚分布の
関係を示すもので、膜厚分布があるエロージョンエリア
幅で最小値を持つ、Ｖ形の特性となっている。第４図は
エロージョンエリア幅とステップカバレージの関係を示
すもので、ステップカバレージはエロージョンエリア幅
の増大で大きくなり、その後小さくなる特性を示す。膜
厚分布は小さく、ステップカバレージは大きい程、膜の
特性上良いが、使用可能な膜厚分布の上限値及び、ステ
ップカバレージの下限値として第３図、第４図に目標範
囲として示した。第３図は膜厚分布と、第４図のステッ
プカバレージの目標範囲を両方とも満足するエロージョ
ンエリア幅を第３図に合わせて示した。第３図、第４図
は実用に供せられる直径３インチ基板での計算結果であ
るが、直径５インチ基板についても同様の結果が得られ
た。膜厚の計算は参考文献（１）に記されている式に、
実測したスパッタ粒子の放出角度分布を適用して行なっ
た。第３図には実測データ（成膜条件：注入電力3kW、
スパッタリングガスAr、ガス圧力２〜３×10-4Torr）も
合わせて示したが、計算結果とよく合っている。
関係を示すもので、膜厚分布があるエロージョンエリア
幅で最小値を持つ、Ｖ形の特性となっている。第４図は
エロージョンエリア幅とステップカバレージの関係を示
すもので、ステップカバレージはエロージョンエリア幅
の増大で大きくなり、その後小さくなる特性を示す。膜
厚分布は小さく、ステップカバレージは大きい程、膜の
特性上良いが、使用可能な膜厚分布の上限値及び、ステ
ップカバレージの下限値として第３図、第４図に目標範
囲として示した。第３図は膜厚分布と、第４図のステッ
プカバレージの目標範囲を両方とも満足するエロージョ
ンエリア幅を第３図に合わせて示した。第３図、第４図
は実用に供せられる直径３インチ基板での計算結果であ
るが、直径５インチ基板についても同様の結果が得られ
た。膜厚の計算は参考文献（１）に記されている式に、
実測したスパッタ粒子の放出角度分布を適用して行なっ
た。第３図には実測データ（成膜条件：注入電力3kW、
スパッタリングガスAr、ガス圧力２〜３×10-4Torr）も
合わせて示したが、計算結果とよく合っている。
膜厚分布とステップカバレージの両方の目標を満足する
エロージョンエリアの幅ａは、３インチ基板では、112m
mから192mmの範囲となる。一方５インチ基板の場合につ
いて計算すると幅ａが132mmから212mmの範囲で両方の目
標を満足する。ここで膜厚分布を小さくするためには、
ａの値として変動幅の中間値付近を選べばよく、一方ス
テップカバレージを大きくするためには、ａの値として
大きめの値を選べばよいことが、第３図、第４図からわ
かる。
エロージョンエリアの幅ａは、３インチ基板では、112m
mから192mmの範囲となる。一方５インチ基板の場合につ
いて計算すると幅ａが132mmから212mmの範囲で両方の目
標を満足する。ここで膜厚分布を小さくするためには、
ａの値として変動幅の中間値付近を選べばよく、一方ス
テップカバレージを大きくするためには、ａの値として
大きめの値を選べばよいことが、第３図、第４図からわ
かる。
前述のように、３インチ基板では、膜厚分布とステップ
カバレージの両方の目標を満足するエロージョンエリア
の幅ａは112mm〜192mmの範囲である。これは、基板直径
をｄ（mm）とすると、下式で表される。
カバレージの両方の目標を満足するエロージョンエリア
の幅ａは112mm〜192mmの範囲である。これは、基板直径
をｄ（mm）とすると、下式で表される。
2d−40≦ａ≦2d＋40（mm） 同様に、５インチ基板の場合の、膜厚分布とステップカ
バレージの両方の目標を満足するエロージョンエリアの
幅132mm〜212mmは、下式のように表すことができる。
バレージの両方の目標を満足するエロージョンエリアの
幅132mm〜212mmは、下式のように表すことができる。
2d(5/3)1/4−40≦ａ≦2d(5/3)1/4＋40（mm） 基板直径をｄ（mm）の他にα（インチ）でも表記する
と、前記２つの式は次式のようにまとめることができ
る。
と、前記２つの式は次式のようにまとめることができ
る。
2d（α／3)1/4−40≦ａ≦2d（α／3)1/4＋40（mm） 本式のａの範囲は、実用上よく用いられる３インチ基
板、５インチ基板について適用可能なことは、これまで
の説明で明らかであるが、成膜面積がこの程度のオーダ
ーであるならば、基板の大きさによらず、これ以外の形
状の基板についても十分適用できる。
板、５インチ基板について適用可能なことは、これまで
の説明で明らかであるが、成膜面積がこの程度のオーダ
ーであるならば、基板の大きさによらず、これ以外の形
状の基板についても十分適用できる。
エロージョンエリアの幅ａを前記範囲とすることによ
り、膜厚分布が小さく、ステップカバレージの大きな均
質な膜を複数の基板において得られる効果がある。
り、膜厚分布が小さく、ステップカバレージの大きな均
質な膜を複数の基板において得られる効果がある。
第５図は、極間距離（第１図の基板３とターゲット４の
間の距離）と膜厚分布の関係を示すもので、２種類の基
板形状について計算した結果、複数枚の基板に膜厚分布
を小さく成膜するには、極間距離を90mm以上にすればよ
いことがわかる。
間の距離）と膜厚分布の関係を示すもので、２種類の基
板形状について計算した結果、複数枚の基板に膜厚分布
を小さく成膜するには、極間距離を90mm以上にすればよ
いことがわかる。
従って極間距離を90mm以上にすれば、膜厚分布の小さな
膜を成膜出来る効果がある。
膜を成膜出来る効果がある。
第６図は本発明の異なる実施例を示すもので、第１図の
配管12,13は、本図では第１図と90度位置がずれたもの
で、示されていない。第１図と異なるのは、真空容器１
の外部にヘルムホルツコイル15を配してあり、膜に一軸
磁気異方性を誘導するためのコイルを用いた例で、本図
においても、エロージョンエリア幅ａを前記式の領域に
収めれば一軸磁気異方性を誘導できる膜において、膜厚
分布が小さく、ステップカバレージが大きいという効果
がある。
配管12,13は、本図では第１図と90度位置がずれたもの
で、示されていない。第１図と異なるのは、真空容器１
の外部にヘルムホルツコイル15を配してあり、膜に一軸
磁気異方性を誘導するためのコイルを用いた例で、本図
においても、エロージョンエリア幅ａを前記式の領域に
収めれば一軸磁気異方性を誘導できる膜において、膜厚
分布が小さく、ステップカバレージが大きいという効果
がある。
第７図はさらに異なる実施例で、基板３に一方向磁場が
付与できるように永久磁石16を配置したもので、エロー
ジョンエリア幅ａを前記式の領域に収めれば、同様の効
果がある。
付与できるように永久磁石16を配置したもので、エロー
ジョンエリア幅ａを前記式の領域に収めれば、同様の効
果がある。
第８図は基板３の形状が正方形の場合を示す。この場合
でも前式のｄは、第８図の一辺の長さｄを入れることで
同様に計算でき、長方形基板の場合は、長辺をｄとすれ
ばよい。
でも前式のｄは、第８図の一辺の長さｄを入れることで
同様に計算でき、長方形基板の場合は、長辺をｄとすれ
ばよい。
第９図は第２図に示す永久磁石６に挟まれたエロージョ
ンエリア17の形状が第２図に示す長方形とは異なり、長
楕円形状をなしている。この場合もエロージョンエリア
の幅ａを前述のように規定することで、複数の基板に均
質なスパッタ膜を成膜することができる。
ンエリア17の形状が第２図に示す長方形とは異なり、長
楕円形状をなしている。この場合もエロージョンエリア
の幅ａを前述のように規定することで、複数の基板に均
質なスパッタ膜を成膜することができる。
第10図は、複数の基板が列をなしている場合を示し、こ
の時はｄを図示のように複数の基板の最外側で決まる形
状の短辺とすれば、前述の式に適用でき、同様の効果が
得られる。
の時はｄを図示のように複数の基板の最外側で決まる形
状の短辺とすれば、前述の式に適用でき、同様の効果が
得られる。
第２図に示すエロージョンエリアの長さｂが短かいと、
短辺側のエロージョンエリアからのスパッタの影響によ
り、両端の基板は中央部の基板よりも膜厚が厚くなり、
膜厚分布が悪くなる。エロージョンエリアの長さｂは長
い程、膜厚分布、ステップカバレージの点でよいが、装
置作成上は短かい方がよい。直径ｄ（mm）の基板をｎ枚
直線上に配置した時、エロージョンエリアの長さｂを最
短のｂ＝ｎ・ｄとした場合は膜厚分布が悪く、外側基板
より少なくとも25mm離したところにエロージョンエリア
を配置するのがよいことがわかった。複数の基板を直線
上に並べる場合、基板を隙間なく並べることはせず、通
常15mm程度の間隔をおくことになる。そこで複数（ｎ
個）の基板を配置したとき、エロージョンエリアの長さ
ｂは、１番目の基板とｎ番目の基板の外側長さ〔nd＋
（ｎ−１）・15〕に２×25（mm）＝50（mm）を加えた距
離よりも長くするのがよいことになる。これを式で表す
と、 ｂ≧nd＋（ｎ−１）・15＋50（mm） で、膜厚分布、ステップカバレージが良好な結果とな
る。
短辺側のエロージョンエリアからのスパッタの影響によ
り、両端の基板は中央部の基板よりも膜厚が厚くなり、
膜厚分布が悪くなる。エロージョンエリアの長さｂは長
い程、膜厚分布、ステップカバレージの点でよいが、装
置作成上は短かい方がよい。直径ｄ（mm）の基板をｎ枚
直線上に配置した時、エロージョンエリアの長さｂを最
短のｂ＝ｎ・ｄとした場合は膜厚分布が悪く、外側基板
より少なくとも25mm離したところにエロージョンエリア
を配置するのがよいことがわかった。複数の基板を直線
上に並べる場合、基板を隙間なく並べることはせず、通
常15mm程度の間隔をおくことになる。そこで複数（ｎ
個）の基板を配置したとき、エロージョンエリアの長さ
ｂは、１番目の基板とｎ番目の基板の外側長さ〔nd＋
（ｎ−１）・15〕に２×25（mm）＝50（mm）を加えた距
離よりも長くするのがよいことになる。これを式で表す
と、 ｂ≧nd＋（ｎ−１）・15＋50（mm） で、膜厚分布、ステップカバレージが良好な結果とな
る。
また第２図に示すように複数枚の基板をエロージョンエ
リア長手方向ほぼ中心の直線上に配置することで、それ
ぞれの基板は長辺から成るエロージョンエリアからのス
パッタの影響を同じように受け、短辺から成るエロージ
ョンエリアからの影響を受けにくく、均質な膜が複数の
基板に成膜できるという特徴がある。
リア長手方向ほぼ中心の直線上に配置することで、それ
ぞれの基板は長辺から成るエロージョンエリアからのス
パッタの影響を同じように受け、短辺から成るエロージ
ョンエリアからの影響を受けにくく、均質な膜が複数の
基板に成膜できるという特徴がある。
参考文献（１）J.B.Bindlell他１名:Step Coverage fro
m an Extended Sputtering Source Thin Solid Films 2
331−47,1974 〔発明の効果〕 本発明によれば、複数枚の基板に成膜した膜の膜厚分布
を小さくし、かつステップカバレージを大きくすること
ができるので、大面積の領域に亘って均質な膜を成膜で
きる効果がある。
m an Extended Sputtering Source Thin Solid Films 2
331−47,1974 〔発明の効果〕 本発明によれば、複数枚の基板に成膜した膜の膜厚分布
を小さくし、かつステップカバレージを大きくすること
ができるので、大面積の領域に亘って均質な膜を成膜で
きる効果がある。
第１図は本発明の一実施例の構造を示す断面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ′からみた上面図、第３図，第４図，
第５図は膜厚分布、ステップカバレージを示す特性図、
第６図は異なる実施例を示す断面図、第７図〜第10図は
さらに異なる実施例を示す部分図である。 ３…基板、４…ターゲット、６…永久磁石、ａ…エロー
ジョンエリア幅、ｂ…エロージョンエリア長さ、15…ヘ
ルムホルツコイル、16…永久磁石
は第１図のＡ−Ａ′からみた上面図、第３図，第４図，
第５図は膜厚分布、ステップカバレージを示す特性図、
第６図は異なる実施例を示す断面図、第７図〜第10図は
さらに異なる実施例を示す部分図である。 ３…基板、４…ターゲット、６…永久磁石、ａ…エロー
ジョンエリア幅、ｂ…エロージョンエリア長さ、15…ヘ
ルムホルツコイル、16…永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 忠 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 瀬戸山 英嗣 茨城県日立市国分町１丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 亀井 光浩 茨城県日立市国分町１丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (56)参考文献 特開 昭62−33764（ＪＰ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】気密を保持できる真空容器中に、複数枚の
基板を保持できる基板ホルダー、前記基板ホルダーに対
向するターゲット、及び前記ターゲットの背面に配置さ
れた一対のマグネトロン磁石を備え、前記ターゲットに
電力を供給し、スパッタガスの供給中でプラズマ放電を
生ぜしめ、前記ターゲットからのスパッタ粒子によって
前記基板上に保持された複数枚の基板に薄膜を成膜する
スパッタ装置において、 前記一対のマグネトロン磁石の間の中心線によって画成
されるエロージョンエリアは短辺及び長辺によって規定
される形状を有し、前記短辺である幅ａ（mm）が、前記
基板の直径（あるいは四角形基板の長辺）をｄ（mm）、
α（インチ）で表わした時、 2d（α／3)1/4−40≦ａ≦2d（α／3)1/4＋40（mm） となるエロージョンエリア幅ａを持つことを特徴とする
スパッタ装置。 - 【請求項２】エロージョンエリア形状が長方形であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスパッタ装
置。 - 【請求項３】エロージョンエリア形状が長楕円形状であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスパッ
タ装置。 - 【請求項４】基板面への磁場印加手段として、ヘルムホ
ルツコイルを有することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のスパッタ装置。 - 【請求項５】基板面への磁場印加手段として、永久磁石
を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
スパッタ装置。 - 【請求項６】気密を保持できる真空容器中に、複数枚の
基板を保持できる基板ホルダー、前記基板ホルダーに対
向するターゲット、及び前記ターゲットの背面に配置さ
れた一対のマグネトロン磁石を備え、前記ターゲットに
電力を供給し、スパッタガスの供給中でプラズマ放電を
生ぜしめ、前記ターゲットからのスパッタ粒子によって
前記基板上に保持された複数枚の基板に薄膜を成膜する
スパッタ装置において、 前記一対のマグネトロン磁石の間の中心線によって画成
されるエロージョンエリアは短辺及び長辺によって規定
される形状を有し、エロージョンエリア長辺である長さ
ｂが、基板の枚数をｎ、基板の直径あるいは長辺をｄ
（mm）とした時、 ｂ≧nd＋（ｎ−１）・15＋50（mm） となるエロージョンエリア長さｂを持つことを特徴とす
るスパッタ装置。 - 【請求項７】基板面への磁場印加手段として、ヘルムホ
ルツコイルを有することを特徴とする特許請求の範囲第
６項記載のスパッタ装置。 - 【請求項８】基板面への磁場印加手段として、永久磁石
を有することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の
スパッタ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62147867A JPH0718005B2 (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | スパッタ装置 |
| EP88109536A EP0295649B1 (en) | 1987-06-16 | 1988-06-15 | Magnetron sputter apparatus and method for forming films by using the same apparatus |
| DE3852430T DE3852430T2 (de) | 1987-06-16 | 1988-06-15 | Magnetron-Zerstäubungsgerät und Verfahren zur Anwendung desselben zur Schichtenherstellung. |
| KR1019880007216A KR890000692A (ko) | 1987-06-16 | 1988-06-16 | 마그네트론 스터퍼장치 및 그 장치에 의한 성막방법 |
| US07/207,537 US4865709A (en) | 1987-06-16 | 1988-06-16 | Magnetron sputter apparatus and method for forming films by using the same apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62147867A JPH0718005B2 (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | スパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63312973A JPS63312973A (ja) | 1988-12-21 |
| JPH0718005B2 true JPH0718005B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=15440031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62147867A Expired - Lifetime JPH0718005B2 (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718005B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2001223384A1 (en) * | 2000-02-23 | 2001-09-03 | Unaxis Balzers Aktiengesellschaft | Method for controlling plasma density or the distribution thereof |
| CN101857951A (zh) * | 2009-04-08 | 2010-10-13 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 磁控溅射装置 |
| CN101988188B (zh) * | 2009-07-30 | 2013-08-28 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 溅镀用磁控装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6233764A (ja) * | 1985-08-07 | 1987-02-13 | Hitachi Ltd | スパツタリング装置 |
-
1987
- 1987-06-16 JP JP62147867A patent/JPH0718005B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63312973A (ja) | 1988-12-21 |
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