JPH11256326A - マグネトロンスパッタカソード - Google Patents
マグネトロンスパッタカソードInfo
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- JPH11256326A JPH11256326A JP5789098A JP5789098A JPH11256326A JP H11256326 A JPH11256326 A JP H11256326A JP 5789098 A JP5789098 A JP 5789098A JP 5789098 A JP5789098 A JP 5789098A JP H11256326 A JPH11256326 A JP H11256326A
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- target
- angle range
- magnetic field
- target material
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ターゲットの広い範囲に渡って均一に掘るこ
とのできる新規な磁場発生手段の提供。 【解決手段】 永久磁石列により形成される磁場のう
ち、ターゲット材表面でターゲット材に平行な成分が最
大となる点を結ぶ曲線が閉曲線を形成し、それが磁気ヨ
ーク材の回転軸を中心とし、ヨーク材の表面上に展開さ
れる極座標上で、ｒ＝ｆ（θ）で表される場合、Ｒ1 ＜
Ｒ2 である半径Ｒ1 、Ｒ2 に対して、ｆ（０）＝Ｒ1 お
よびｆ（π）＝Ｒ2で、０＜θ≦２πで、Ｒ1 ≦ｆ
（θ）≦Ｒ2で、ｆ′（θ）に対して、０＜θ＜πで、
ｆ′（θ）＞０、π＜θ＜２πで、ｆ′（θ）＜０であ
り、ｆ″（θ）および、０＜θ1 ＜π＜θ2 ＜２πかつ
ｆ（θ1 ）＝ｆ（θ2 ）＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２で、０＜
θ＜θ1 において、ｆ″（θ）＞０、θ1 ＜θ＜θ2 に
おいて、ｆ″（θ）＜０、θ2 ＜θ＜２πにおいて、
ｆ″（θ）＞０となる、磁極対列配置。
とのできる新規な磁場発生手段の提供。 【解決手段】 永久磁石列により形成される磁場のう
ち、ターゲット材表面でターゲット材に平行な成分が最
大となる点を結ぶ曲線が閉曲線を形成し、それが磁気ヨ
ーク材の回転軸を中心とし、ヨーク材の表面上に展開さ
れる極座標上で、ｒ＝ｆ（θ）で表される場合、Ｒ1 ＜
Ｒ2 である半径Ｒ1 、Ｒ2 に対して、ｆ（０）＝Ｒ1 お
よびｆ（π）＝Ｒ2で、０＜θ≦２πで、Ｒ1 ≦ｆ
（θ）≦Ｒ2で、ｆ′（θ）に対して、０＜θ＜πで、
ｆ′（θ）＞０、π＜θ＜２πで、ｆ′（θ）＜０であ
り、ｆ″（θ）および、０＜θ1 ＜π＜θ2 ＜２πかつ
ｆ（θ1 ）＝ｆ（θ2 ）＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２で、０＜
θ＜θ1 において、ｆ″（θ）＞０、θ1 ＜θ＜θ2 に
おいて、ｆ″（θ）＜０、θ2 ＜θ＜２πにおいて、
ｆ″（θ）＞０となる、磁極対列配置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属、半導体等の
薄膜を形成する手段であるマグネトロンスパッタ装置の
カソードに関するものである。
薄膜を形成する手段であるマグネトロンスパッタ装置の
カソードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】減圧された容器内に基板を陽極、ターゲ
ット材を陰極として配置し、アルゴン等の気体を導入
し、両極間に電圧を印加することによりグロー放電を発
生させ、ターゲット材をスパッタすることにより、基板
上に膜形成を行うスパッタ技術は、金属、半導体等の薄
膜を形成する手段として、現在広く用いられている。さ
らに、ターゲット表面に磁界を発生させる機構を設け、
プラズマをその磁界内に高密度に閉じこめることによ
り、スパッタ速度を飛躍的に向上させる手法があり、こ
れはマグネトロンスパッタと呼ばれている。
ット材を陰極として配置し、アルゴン等の気体を導入
し、両極間に電圧を印加することによりグロー放電を発
生させ、ターゲット材をスパッタすることにより、基板
上に膜形成を行うスパッタ技術は、金属、半導体等の薄
膜を形成する手段として、現在広く用いられている。さ
らに、ターゲット表面に磁界を発生させる機構を設け、
プラズマをその磁界内に高密度に閉じこめることによ
り、スパッタ速度を飛躍的に向上させる手法があり、こ
れはマグネトロンスパッタと呼ばれている。
【０００３】図３に従来のマグネトロンスパッタ装置の
カソードの構成を示す。ターゲット材１は半田等により
バッキングプレート２に固定されている。バッキングプ
レート２の裏には、磁性体であるヨーク材３と永久磁石
４からなるマグネット５が設けられている。ターゲット
材１は円盤形のものが一般的であり、その場合、永久磁
石４はそれぞれに対応して円形に配列される。図４にマ
グネット５の平面図を示す。
カソードの構成を示す。ターゲット材１は半田等により
バッキングプレート２に固定されている。バッキングプ
レート２の裏には、磁性体であるヨーク材３と永久磁石
４からなるマグネット５が設けられている。ターゲット
材１は円盤形のものが一般的であり、その場合、永久磁
石４はそれぞれに対応して円形に配列される。図４にマ
グネット５の平面図を示す。
【０００４】上記部材は、図示していない減圧された容
器内に納められ、ターゲットに対向して被成膜基板が設
置される。減圧された容器内にアルゴン等のガスを低圧
で導入し、ターゲットと基板との間に電圧を印加するこ
とにより、グロー放電プラズマが発生し、ターゲットが
スパッタされて、基板上にターゲットと同じ成分の薄膜
が形成される。このとき上記磁場発生機構によりターゲ
ット上に、電界と直交する方向に磁場が発生するが、こ
の磁場によりプラズマ中の電子は捕捉され、ターゲット
で螺旋運動を繰り返す。これによりターゲット表面の特
定領域においてプラズマが非常に高密度となり、その部
分のスパッタ速度が飛躍的に向上する。
器内に納められ、ターゲットに対向して被成膜基板が設
置される。減圧された容器内にアルゴン等のガスを低圧
で導入し、ターゲットと基板との間に電圧を印加するこ
とにより、グロー放電プラズマが発生し、ターゲットが
スパッタされて、基板上にターゲットと同じ成分の薄膜
が形成される。このとき上記磁場発生機構によりターゲ
ット上に、電界と直交する方向に磁場が発生するが、こ
の磁場によりプラズマ中の電子は捕捉され、ターゲット
で螺旋運動を繰り返す。これによりターゲット表面の特
定領域においてプラズマが非常に高密度となり、その部
分のスパッタ速度が飛躍的に向上する。
【０００５】このようにマグネトロンスパッタは、成膜
速度を向上させるのに非常に有効な手段であるが、上記
プラズマはターゲット上の特定領域に集中するので、タ
ーゲットは局所的にスパッタされ、結果としてターゲッ
トの利用効率が低下するという欠点がある。すなわちタ
ーゲット材は通常同一成分の材料を成型して作られてい
るが、実際に掘られるのはその一部分のみであり、その
部分が底をついた時点でそのターゲットは使用できなく
なる。さらには、スパッタ粒子の飛翔がターゲットの局
所的な部分からだけに限定されるため、基板に成膜され
る膜の膜厚が不均一になるという欠点がある。
速度を向上させるのに非常に有効な手段であるが、上記
プラズマはターゲット上の特定領域に集中するので、タ
ーゲットは局所的にスパッタされ、結果としてターゲッ
トの利用効率が低下するという欠点がある。すなわちタ
ーゲット材は通常同一成分の材料を成型して作られてい
るが、実際に掘られるのはその一部分のみであり、その
部分が底をついた時点でそのターゲットは使用できなく
なる。さらには、スパッタ粒子の飛翔がターゲットの局
所的な部分からだけに限定されるため、基板に成膜され
る膜の膜厚が不均一になるという欠点がある。
【０００６】図３に示す通常のマグネトロンスパッタに
おけるターゲットエロージョン形状の例を図５に示す。
ここにおいてターゲットの利用効率、つまりターゲット
全体の体積に対するスパッタ除去される体積の比率は、
高々３０％程度である。さらにターゲットの材料が強磁
性体の場合は、スパッタの進行によりターゲット板厚が
不均一になるに従って、磁場が歪曲されるので、スパッ
タされる領域がスパッタの進行とともに狭くなり、ター
ゲットの利用効率は１０％程度という低い値になる。そ
こで、ターゲットの利用効率を向上させる手段として、
マグネットを回転可能にし、磁石をターゲット中心に対
して非対称に配置することにより、ターゲット上のスパ
ッタされる領域を時間的に変化させるという手法が考案
されている。
おけるターゲットエロージョン形状の例を図５に示す。
ここにおいてターゲットの利用効率、つまりターゲット
全体の体積に対するスパッタ除去される体積の比率は、
高々３０％程度である。さらにターゲットの材料が強磁
性体の場合は、スパッタの進行によりターゲット板厚が
不均一になるに従って、磁場が歪曲されるので、スパッ
タされる領域がスパッタの進行とともに狭くなり、ター
ゲットの利用効率は１０％程度という低い値になる。そ
こで、ターゲットの利用効率を向上させる手段として、
マグネットを回転可能にし、磁石をターゲット中心に対
して非対称に配置することにより、ターゲット上のスパ
ッタされる領域を時間的に変化させるという手法が考案
されている。
【０００７】このような回転マグネットの磁石の配列は
いろいろと試みられており、例えばＵＳＰ４，９９５，
９５８号公報では、図６に示したように、マグネットを
回転させた場合、磁場の水性成分が最大となる半径位置
が、内周寄りと外周寄りの二つの半径位置の間を等速で
往復運動するように設計されている。この場合、上記半
径位置の軌跡は、いわゆるカーディオイド曲線となる。
同公報では、その軌跡上に磁石を配列させることによ
り、比較的ターゲット利用効率の高いマグネトロンスパ
ッタカソードを提供している。
いろいろと試みられており、例えばＵＳＰ４，９９５，
９５８号公報では、図６に示したように、マグネットを
回転させた場合、磁場の水性成分が最大となる半径位置
が、内周寄りと外周寄りの二つの半径位置の間を等速で
往復運動するように設計されている。この場合、上記半
径位置の軌跡は、いわゆるカーディオイド曲線となる。
同公報では、その軌跡上に磁石を配列させることによ
り、比較的ターゲット利用効率の高いマグネトロンスパ
ッタカソードを提供している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記公報のマ
グネット配置で実際にスパッタした場合、磁場最大位置
が二つの半径間を等速で移動しているにもかかわらず、
ターゲットのエロージョンは二つの半径間で均一にはな
らない。エロージョン形状としては、ターゲット上の広
い範囲に渡って均一に掘れる、バスタブ型が理想である
が、上記構成においては、エロージョン領域の中央に近
いほど深く掘れる、谷型の形状となる。本発明は、上記
の問題点を鑑み、ターゲットの利用効率を上げるため
に、ターゲットの広い範囲に渡って均一に掘ることので
きる新規な磁場発生手段を提供することを目的としたも
のである。
グネット配置で実際にスパッタした場合、磁場最大位置
が二つの半径間を等速で移動しているにもかかわらず、
ターゲットのエロージョンは二つの半径間で均一にはな
らない。エロージョン形状としては、ターゲット上の広
い範囲に渡って均一に掘れる、バスタブ型が理想である
が、上記構成においては、エロージョン領域の中央に近
いほど深く掘れる、谷型の形状となる。本発明は、上記
の問題点を鑑み、ターゲットの利用効率を上げるため
に、ターゲットの広い範囲に渡って均一に掘ることので
きる新規な磁場発生手段を提供することを目的としたも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、磁場発
生機構として、ターゲット材が固定されているバッキン
グプレートの背面に、該ターゲット材と平行に設けられ
た回転可能な磁気ヨーク材と、該ヨーク材上に、磁気回
路を形成するように順次配置された永久磁石列とを有す
るマグネトロンスパッタカソードにおいて、該永久磁石
列により形成される磁場のうち、該ターゲット材表面に
おいて該ターゲット材に平行な成分が最大となる点を結
ぶ曲線が閉曲線を形成し、該閉曲線が、該ヨーク材の回
転軸を中心とし該ヨーク材の表面上に展開される極座標
上で、ｒ＝ｆ（θ）で表される場合、 Ｒ1 ＜Ｒ2 である半径Ｒ1 、Ｒ2 に対して、 ｆ（０）＝Ｒ1 およびｆ（π）＝Ｒ2 であり、さらに、 全角度範囲０＜θ≦２πにおいて、 Ｒ1 ≦ｆ（θ）≦Ｒ2 であり、さらに、ｆ（θ）をθで１回微分した関数ｆ′
（θ）に対して、 角度範囲０＜θ＜πにおいて、 ｆ′（θ）＞０ 角度範囲π＜θ＜２πにおいて、 ｆ′（θ）＜０ であり、さらに、ｆ（θ）をθで２回微分した関数ｆ″
（θ）および、０＜θ1 ＜π＜θ2 ＜２πかつｆ
（θ1 ）＝ｆ（θ2 ）＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２である角度
θ1 、θ2 に対して、 角度範囲０＜θ＜θ1 において、 ｆ″（θ）＞０ 角度範囲θ1 ＜θ＜θ2 において、 ｆ″（θ）＜０ 角度範囲θ2 ＜θ＜２πにおいて、 ｆ″（θ）＞０ が満足されるように、該磁極対列を配置したことを特徴
とするマグネトロンスパッタカソードに存する。
生機構として、ターゲット材が固定されているバッキン
グプレートの背面に、該ターゲット材と平行に設けられ
た回転可能な磁気ヨーク材と、該ヨーク材上に、磁気回
路を形成するように順次配置された永久磁石列とを有す
るマグネトロンスパッタカソードにおいて、該永久磁石
列により形成される磁場のうち、該ターゲット材表面に
おいて該ターゲット材に平行な成分が最大となる点を結
ぶ曲線が閉曲線を形成し、該閉曲線が、該ヨーク材の回
転軸を中心とし該ヨーク材の表面上に展開される極座標
上で、ｒ＝ｆ（θ）で表される場合、 Ｒ1 ＜Ｒ2 である半径Ｒ1 、Ｒ2 に対して、 ｆ（０）＝Ｒ1 およびｆ（π）＝Ｒ2 であり、さらに、 全角度範囲０＜θ≦２πにおいて、 Ｒ1 ≦ｆ（θ）≦Ｒ2 であり、さらに、ｆ（θ）をθで１回微分した関数ｆ′
（θ）に対して、 角度範囲０＜θ＜πにおいて、 ｆ′（θ）＞０ 角度範囲π＜θ＜２πにおいて、 ｆ′（θ）＜０ であり、さらに、ｆ（θ）をθで２回微分した関数ｆ″
（θ）および、０＜θ1 ＜π＜θ2 ＜２πかつｆ
（θ1 ）＝ｆ（θ2 ）＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２である角度
θ1 、θ2 に対して、 角度範囲０＜θ＜θ1 において、 ｆ″（θ）＞０ 角度範囲θ1 ＜θ＜θ2 において、 ｆ″（θ）＜０ 角度範囲θ2 ＜θ＜２πにおいて、 ｆ″（θ）＞０ が満足されるように、該磁極対列を配置したことを特徴
とするマグネトロンスパッタカソードに存する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の内容を詳細に説明
する。今、磁場が静止した状態で、ターゲット上のプラ
ズマ電流密度がガウス分布Ｎ（０，σ）になると仮定す
る。ここで磁場を、分布の横軸方向に−∞から＋∞まで
等速で移動させた場合、各点における電流密度平均は、
Ｎ（０，σ）を−∞から＋∞まで積分したものとなり、
どの位置においても一定となる。ところが、磁場の移動
がａからｂの間に制限された場合、ａ＜ｘ＜ｂである点
ｘにおける電流密度平均は、Ｎ（０，σ）をａ−ｘから
ｂ−ｘまで積分したものとなり、ｘが変化すると、電流
密度平均も変化する。その値は、ｘ＝ａおよびｘ＝ｂに
おいて最小になり、ｘ＝（ａ＋ｂ）／２において最大に
なる。
する。今、磁場が静止した状態で、ターゲット上のプラ
ズマ電流密度がガウス分布Ｎ（０，σ）になると仮定す
る。ここで磁場を、分布の横軸方向に−∞から＋∞まで
等速で移動させた場合、各点における電流密度平均は、
Ｎ（０，σ）を−∞から＋∞まで積分したものとなり、
どの位置においても一定となる。ところが、磁場の移動
がａからｂの間に制限された場合、ａ＜ｘ＜ｂである点
ｘにおける電流密度平均は、Ｎ（０，σ）をａ−ｘから
ｂ−ｘまで積分したものとなり、ｘが変化すると、電流
密度平均も変化する。その値は、ｘ＝ａおよびｘ＝ｂに
おいて最小になり、ｘ＝（ａ＋ｂ）／２において最大に
なる。
【００１１】ここにおいて、電流密度平均をａからｂの
間のどの位置でも一定になるようにするには、磁場の移
動速度を、ａ、ｂの近傍で遅く、ａ、ｂの中間付近で速
くすればよい。具体的には、磁場がａから（ａ＋ｂ）／
２に向かう間、あるいはｂから（ａ＋ｂ）／２に向かう
間は速度を増加させ、磁場が（ａ＋ｂ）／２からｂに向
かう間、あるいは（ａ＋ｂ）／２からａに向かう間は速
度を減少させればよい。
間のどの位置でも一定になるようにするには、磁場の移
動速度を、ａ、ｂの近傍で遅く、ａ、ｂの中間付近で速
くすればよい。具体的には、磁場がａから（ａ＋ｂ）／
２に向かう間、あるいはｂから（ａ＋ｂ）／２に向かう
間は速度を増加させ、磁場が（ａ＋ｂ）／２からｂに向
かう間、あるいは（ａ＋ｂ）／２からａに向かう間は速
度を減少させればよい。
【００１２】本発明のマグネットにおいては、それを回
転させた場合、磁場の水平成分が最大となる半径位置
が、内周寄り（Ｒ1 ）と外周寄り（Ｒ2 ）の二つの半径
位置の間を往復運動するようになっているが、さらに、
Ｒ1 から（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２に向かう間、あるいはＲ2
から（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２に向かう間は速度が増加し、
（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２からＲ2 に向かう間、あるいは（Ｒ
1 ＋Ｒ2 ）／２からＲ1 に向かう間は速度が減少するよ
うに設計されている。これにより、Ｒ1 からＲ2 の範囲
において電流密度が均一となり、結果として均一なエロ
ージョンを得ることができるようになっている。
転させた場合、磁場の水平成分が最大となる半径位置
が、内周寄り（Ｒ1 ）と外周寄り（Ｒ2 ）の二つの半径
位置の間を往復運動するようになっているが、さらに、
Ｒ1 から（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２に向かう間、あるいはＲ2
から（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２に向かう間は速度が増加し、
（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２からＲ2 に向かう間、あるいは（Ｒ
1 ＋Ｒ2 ）／２からＲ1 に向かう間は速度が減少するよ
うに設計されている。これにより、Ｒ1 からＲ2 の範囲
において電流密度が均一となり、結果として均一なエロ
ージョンを得ることができるようになっている。
【００１３】ところで、磁場の移動は、マグネットを回
転させることにより実現されているので、回転速度をω
とすると、時刻ｔは、回転軸を中心とする極座標におけ
る角度θ（θ＝ωｔ）で置き換えることができる。さら
に移動の速度は、単位角度あたりのｒの移動量ｄｒ／ｄ
θで置き換えることができる。さて、ｄｒ／ｄθをθに
ついて、回転軸の１周に渡って積分することにより、閉
曲線ｒ＝ｆ（θ）が得られるが、これはすなわち、ヨー
ク上の磁場が最大となる点を結ぶことにより形成される
閉曲線である。すなわち、本発明のカソードにおいて、
θが０からπに向かうにつれ、磁場がＲ1 からＲ2 に移
動し、θがπから２πに向かうにつれ、磁場がＲ2 から
Ｒ1 に移動するならば、ｆ（０）＝Ｒ1 および、ｆ
（π）＝Ｒ2 であり、 角度範囲０＜θ≦２πにおいて、 Ｒ1 ≦ｆ（θ）≦Ｒ2 であり、さらに、ｆ（θ）をθで１回微分した関数ｆ′
（θ）は、磁場の移動速度であるので、 角度範囲０＜θ＜πにおいて、 ｆ′（θ）＞０ 角度範囲π＜θ＜２πにおいて、 ｆ′（θ）＜０ となる。
転させることにより実現されているので、回転速度をω
とすると、時刻ｔは、回転軸を中心とする極座標におけ
る角度θ（θ＝ωｔ）で置き換えることができる。さら
に移動の速度は、単位角度あたりのｒの移動量ｄｒ／ｄ
θで置き換えることができる。さて、ｄｒ／ｄθをθに
ついて、回転軸の１周に渡って積分することにより、閉
曲線ｒ＝ｆ（θ）が得られるが、これはすなわち、ヨー
ク上の磁場が最大となる点を結ぶことにより形成される
閉曲線である。すなわち、本発明のカソードにおいて、
θが０からπに向かうにつれ、磁場がＲ1 からＲ2 に移
動し、θがπから２πに向かうにつれ、磁場がＲ2 から
Ｒ1 に移動するならば、ｆ（０）＝Ｒ1 および、ｆ
（π）＝Ｒ2 であり、 角度範囲０＜θ≦２πにおいて、 Ｒ1 ≦ｆ（θ）≦Ｒ2 であり、さらに、ｆ（θ）をθで１回微分した関数ｆ′
（θ）は、磁場の移動速度であるので、 角度範囲０＜θ＜πにおいて、 ｆ′（θ）＞０ 角度範囲π＜θ＜２πにおいて、 ｆ′（θ）＜０ となる。
【００１４】さらに、ｆ（θ）をθで２回微分した関数
ｆ″（θ）は、磁場の移動速度の変化であるので、磁場
が（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２を通過するときの角度をθ1 、θ
2 とし、０＜θ1 ＜π＜θ2 ＜２πとすると、 角度範囲０＜θ＜θ1 においては速度は正で増加するので、 ｆ″（θ）＞０ 角度範囲θ1 ＜θ＜πにおいては速度は正で減少するので、 ｆ″（θ）＜０ 角度範囲π＜θ＜θ2 においては速度は負で増加するので、 ｆ″（θ）＜０ 角度範囲θ2 ＜θ＜２πにおいては速度は負で減少するので、ｆ″（θ）＞０ となる。上記条件を満たすｆ（θ）として好ましくは、
角度範囲０＜θ≦π／２において、
ｆ″（θ）は、磁場の移動速度の変化であるので、磁場
が（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２を通過するときの角度をθ1 、θ
2 とし、０＜θ1 ＜π＜θ2 ＜２πとすると、 角度範囲０＜θ＜θ1 においては速度は正で増加するので、 ｆ″（θ）＞０ 角度範囲θ1 ＜θ＜πにおいては速度は正で減少するので、 ｆ″（θ）＜０ 角度範囲π＜θ＜θ2 においては速度は負で増加するので、 ｆ″（θ）＜０ 角度範囲θ2 ＜θ＜２πにおいては速度は負で減少するので、ｆ″（θ）＞０ となる。上記条件を満たすｆ（θ）として好ましくは、
角度範囲０＜θ≦π／２において、
【００１５】
【数２】
【００１６】である。さらに好ましくは、角度範囲０＜
θ＜π／２において、 ｆ（θ）＝（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ．θ
1.5 ＋Ｒ1 角度範囲π／２＜θ＜３π／２において、 ｆ（θ）＝−（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・｜
θ−π｜1.5 ＋Ｒ2 角度範囲３π／２＜θ＜２πにおいて、 ｆ（θ）＝（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・｜θ
−２π｜1.5 ＋Ｒ1 である。
θ＜π／２において、 ｆ（θ）＝（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ．θ
1.5 ＋Ｒ1 角度範囲π／２＜θ＜３π／２において、 ｆ（θ）＝−（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・｜
θ−π｜1.5 ＋Ｒ2 角度範囲３π／２＜θ＜２πにおいて、 ｆ（θ）＝（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・｜θ
−２π｜1.5 ＋Ｒ1 である。
【００１７】なお、上記Ｒ1 、Ｒ2 については、ターゲ
ット利用効率が高くかつ膜厚分布が均一になるように選
択されるべきであり、たとえばターゲット材半径がＲt
である場合、Ｒ1 については、 ０＜Ｒ1 ＜０．５Ｒt またＲ2 については、 ０．７５Ｒt ＜Ｒ2 ＜Ｒt で制限される範囲で選ぶことが好ましい。
ット利用効率が高くかつ膜厚分布が均一になるように選
択されるべきであり、たとえばターゲット材半径がＲt
である場合、Ｒ1 については、 ０＜Ｒ1 ＜０．５Ｒt またＲ2 については、 ０．７５Ｒt ＜Ｒ2 ＜Ｒt で制限される範囲で選ぶことが好ましい。
【００１８】
【実施例】以下、本発明について実施例により詳細に説
明する。ターゲットとして、直径１６５ｍｍ、厚さ８ｍ
ｍのＡｌＴａを用い、アルゴンガスでスパッタを行っ
た。スパッタ装置は静止対向式のものである。まず図３
に示す従来のカソードを用いて、エロージョンがバッキ
ングプレートに達する手前までスパッタリングを行い、
浸食の様子を観察した結果を図７に示す。ターゲット利
用効率は、約２５％となっている。
明する。ターゲットとして、直径１６５ｍｍ、厚さ８ｍ
ｍのＡｌＴａを用い、アルゴンガスでスパッタを行っ
た。スパッタ装置は静止対向式のものである。まず図３
に示す従来のカソードを用いて、エロージョンがバッキ
ングプレートに達する手前までスパッタリングを行い、
浸食の様子を観察した結果を図７に示す。ターゲット利
用効率は、約２５％となっている。
【００１９】続いて本発明のカソードの例として、以下
のものを使用した。マグネットとして、高さ１０ｍｍ、
幅１０ｍｍのネオジウム鉄マグネット列を用いた。磁化
の方向をヨークプレートに垂直とし、上から見て外周側
がＮ極、内周側がＳ極になるように、２０ｍｍの間隔を
保つように配置した。そして、両極の中点つまり水平磁
場が最大となる点が下記ｆ（θ）で表されるように配置
した。 角度範囲０＜θ＜π／２において、 ｆ（θ）＝（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・θ
1.5 ＋Ｒ1 角度範囲π／２＜θ＜３π／２において、 ｆ（θ）＝−（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・｜
θ−π｜1.5 ＋Ｒ2 角度範囲３π／２＜θ＜２πにおいて、 ｆ（θ）＝（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・｜θ
−２π｜1.5 ＋Ｒ1 （ただし、Ｒ1 ＝４５ｍｍ、Ｒ2 ＝７４ｍｍ） である。マグネットの配置を図１に示す。上記マグネト
ロンを用いて、エロージョンがバッキングプレートに達
する手前までスパッタリングを行い、浸食の様子を観察
した結果を図２に示す。ターゲット利用効率は、約４５
％となっている。以上より、本発明のマグネトロンスパ
ッタ装置を使用することにより、ターゲット利用効率が
大幅に向上することが確認された。
のものを使用した。マグネットとして、高さ１０ｍｍ、
幅１０ｍｍのネオジウム鉄マグネット列を用いた。磁化
の方向をヨークプレートに垂直とし、上から見て外周側
がＮ極、内周側がＳ極になるように、２０ｍｍの間隔を
保つように配置した。そして、両極の中点つまり水平磁
場が最大となる点が下記ｆ（θ）で表されるように配置
した。 角度範囲０＜θ＜π／２において、 ｆ（θ）＝（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・θ
1.5 ＋Ｒ1 角度範囲π／２＜θ＜３π／２において、 ｆ（θ）＝−（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・｜
θ−π｜1.5 ＋Ｒ2 角度範囲３π／２＜θ＜２πにおいて、 ｆ（θ）＝（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・｜θ
−２π｜1.5 ＋Ｒ1 （ただし、Ｒ1 ＝４５ｍｍ、Ｒ2 ＝７４ｍｍ） である。マグネットの配置を図１に示す。上記マグネト
ロンを用いて、エロージョンがバッキングプレートに達
する手前までスパッタリングを行い、浸食の様子を観察
した結果を図２に示す。ターゲット利用効率は、約４５
％となっている。以上より、本発明のマグネトロンスパ
ッタ装置を使用することにより、ターゲット利用効率が
大幅に向上することが確認された。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ターゲットの広い範囲に渡って均一に掘ることのできる
磁場発生手段を備えたマグネトロンスパッタカソードを
提供でき、ターゲットの利用効率を高めることができ
る。
ターゲットの広い範囲に渡って均一に掘ることのできる
磁場発生手段を備えたマグネトロンスパッタカソードを
提供でき、ターゲットの利用効率を高めることができ
る。
【図１】本発明の実施例のマグネトロンスパッタカソー
ドのマグネット平面図。
ドのマグネット平面図。
【図２】本発明の実施例のマグネトロンスパッタカソー
ドのターゲットエロージョン断面図。
ドのターゲットエロージョン断面図。
【図３】従来のマグネトロンスパッタカソードの構成。
【図４】従来のマグネトロンスパッタカソードのマグネ
ット平面図。
ット平面図。
【図５】従来のマグネトロンスパッタカソードのターゲ
ットエロージョン断面図。
ットエロージョン断面図。
【図６】回転マグネットを採用したマグネトロンスパッ
タカソードの例。
タカソードの例。
【図７】比較例のマグネトロンスパッタカソードのター
ゲットエロージョン断面図。
ゲットエロージョン断面図。
１ ターゲット材 ２ バッキングプレート ３ ヨーク材 ４ 永久磁石 ５ マグネット
Claims (4)
- 【請求項１】 磁場発生機構として、ターゲット材が固
定されているバッキングプレートの背面に、該ターゲッ
ト材と平行に設けられた回転可能な磁気ヨーク材と、該
ヨーク材上に、磁気回路を形成するように順次配置され
た永久磁石列とを有するマグネトロンスパッタカソード
において、該永久磁石列により形成される磁場のうち、
該ターゲット材表面において該ターゲット材に平行な成
分が最大となる点を結ぶ曲線が閉曲線を形成し、該閉曲
線が、該ヨーク材の回転軸を中心とし該ヨーク材の表面
上に展開される極座標上で、ｒ＝ｆ（θ）で表される場
合、 Ｒ1 ＜Ｒ2 である半径Ｒ1 、Ｒ2 に対して、 ｆ（０）＝Ｒ1 およびｆ（π）＝Ｒ2 であり、さらに、 全角度範囲０＜θ≦２πにおいて、 Ｒ1 ≦ｆ（θ）≦Ｒ2 であり、さらに、ｆ（θ）をθで１回微分した関数ｆ′
（θ）に対して、 角度範囲０＜θ＜πにおいて、 ｆ′（θ）＞０ 角度範囲π＜θ＜２πにおいて、 ｆ′（θ）＜０ であり、さらに、ｆ（θ）をθで２回微分した関数ｆ″
（θ）および、０＜θ1 ＜π＜θ2 ＜２πかつｆ
（θ1 ）＝ｆ（θ2 ）＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）／２である角度
θ1 、θ2 に対して、 角度範囲０＜θ＜θ1 において、 ｆ″（θ）＞０ 角度範囲θ1 ＜θ＜θ2 において、 ｆ″（θ）＜０ 角度範囲θ2 ＜θ＜２πにおいて、 ｆ″（θ）＞０ が満足されるように、該磁極対列を配置したことを特徴
とするマグネトロンスパッタカソード。 - 【請求項２】 請求項１に記載のマグネトロンスパッタ
カソードにおいて、該ターゲット材半径がＲt である場
合、Ｒ1 、Ｒ2 が、 ０＜Ｒ1 ＜０．５Ｒt および／または ０．７５Ｒt ＜Ｒ2 ＜Ｒt で表されることを特徴とするマグネトロンスパッタカソ
ード。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のマグネトロン
スパッタカソードにおいて、正の定数αに対して、角度
範囲０＜θ≦π／２において、 【数１】 で表されることを特徴とするマグネトロンスパッタカソ
ード。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載のマ
グネトロンスパッタカソードにおいて、 角度範囲０＜θ＜π／２において、 ｆ（θ）＝（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ．θ
1.5 ＋Ｒ1 角度範囲π／２＜θ＜３π／２において、 ｆ（θ）＝−（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・｜
θ−π｜1.5 ＋Ｒ2 角度範囲３π／２＜θ＜２πにおいて、 ｆ（θ）＝（Ｒ2 −Ｒ1 ）／２・（２／π）1.5 ・｜θ
−２π｜1.5 ＋Ｒ1 で表されることを特徴とするマグネトロンスパッタカソ
ード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5789098A JPH11256326A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | マグネトロンスパッタカソード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5789098A JPH11256326A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | マグネトロンスパッタカソード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11256326A true JPH11256326A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13068594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5789098A Pending JPH11256326A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | マグネトロンスパッタカソード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11256326A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100846484B1 (ko) * | 2002-03-14 | 2008-07-17 | 삼성전자주식회사 | Ｒｍｉｍ 전극 및 그 제조방법 및 이를 채용하는 스퍼터링장치 |
| JP2012012700A (ja) * | 2010-06-03 | 2012-01-19 | Canon Anelva Corp | 磁石ユニットおよびマグネトロンスパッタリング装置 |
| WO2013179548A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | 東京エレクトロン株式会社 | マグネトロンスパッタ装置、マグネトロンスパッタ方法及び記憶媒体 |
-
1998
- 1998-03-10 JP JP5789098A patent/JPH11256326A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100846484B1 (ko) * | 2002-03-14 | 2008-07-17 | 삼성전자주식회사 | Ｒｍｉｍ 전극 및 그 제조방법 및 이를 채용하는 스퍼터링장치 |
| JP2012012700A (ja) * | 2010-06-03 | 2012-01-19 | Canon Anelva Corp | 磁石ユニットおよびマグネトロンスパッタリング装置 |
| WO2013179548A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | 東京エレクトロン株式会社 | マグネトロンスパッタ装置、マグネトロンスパッタ方法及び記憶媒体 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060425 |