JPS5949308B2 - スパッタ装置 - Google Patents
スパッタ装置Info
- Publication number
- JPS5949308B2 JPS5949308B2 JP1420880A JP1420880A JPS5949308B2 JP S5949308 B2 JPS5949308 B2 JP S5949308B2 JP 1420880 A JP1420880 A JP 1420880A JP 1420880 A JP1420880 A JP 1420880A JP S5949308 B2 JPS5949308 B2 JP S5949308B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- sputtering
- magnet
- electrode
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
- H01J37/3408—Planar magnetron sputtering
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、真空中で薄膜を作製するためのスパッタ装置
、特にその電極の構造に関するものである。
、特にその電極の構造に関するものである。
スパッタリングによる薄膜作製技術は得られる膜材質が
極めて広範囲に選らべるために電子デバイス製造への応
用を中心に広い分野で使われるようになつてきた。
極めて広範囲に選らべるために電子デバイス製造への応
用を中心に広い分野で使われるようになつてきた。
その中でも磁界によりプラズマを収束する放電形式をと
る電極構造は非常に生産性の高いスパッタ方式と考えら
れている。従来のこの種の電極構造の代表的なものにお
いては、電極の中央部と外周部分の少くも２箇所に磁石
を設け、これらの一対の磁極がイオン衝撃を受けるべき
ターゲットの表面上に励起する環状の磁界によりプラズ
マの収束を果たしていた。
る電極構造は非常に生産性の高いスパッタ方式と考えら
れている。従来のこの種の電極構造の代表的なものにお
いては、電極の中央部と外周部分の少くも２箇所に磁石
を設け、これらの一対の磁極がイオン衝撃を受けるべき
ターゲットの表面上に励起する環状の磁界によりプラズ
マの収束を果たしていた。
すなわち第１図に断面構造を示すように、スパッタ電極
１０はハウジング１１とターゲット１２から形成されそ
の内部に外周磁石２１、内側磁石２２及びヨーク２３か
ら成る磁石機構を含んでいる。電極内部には導入口１３
を経て冷却水が導かれターゲットを裏面から冷却して排
出口１４から排出される。ターゲット１２とハウジング
１１は押え金具１５とネジ１６によりｏリングＩＴを介
して結合せしめられ内部と外部の気密が保たれる。電極
１０は真空室容器壁１に絶縁体２及びｏリング１８、１
９とネジ４を介して固定せしめられかつ気密が保持され
る。真空室内部のスパッタ電極１０はその周囲をシール
ド３とネジ５によりかこまれターゲット１２の所望部分
以外の表面がイオｌ衝撃を受けることから保護される。
第２図は第１図における磁石機構部分のみを示す透視図
でありターゲット裏面に隣接する２つの磁極２１１と２
２１がそれぞれ相反する極性であるＮ及びｓとなるよう
矢印２１’＆び２２’で示す方向に磁化されている。第
３図は上述のような従来構造の電極で長時間スパッタリ
ングを継続した後のターゲットの断面構造を示しており
、ターゲットの外周に沿つて外周磁極と内側磁極の間に
はさまれる部分が強いイオン衝撃を受けてスパッタ溝１
２１が生じその中央部に汚染層１２２が堆積する。しか
しながら、このような従来構造のスパッタ電極において
は、第１〜第３図と上記説明から明らかなとおり、ター
ゲットの外周に近い狭い面積の環状領域がイオｙ衝撃を
受け、この狭い領域内ではスパッタリングが十分強く起
こるけれども、ターゲット中央部は微弱なイオン衝撃し
か受けず、スパッタリングも極めて少ない。
１０はハウジング１１とターゲット１２から形成されそ
の内部に外周磁石２１、内側磁石２２及びヨーク２３か
ら成る磁石機構を含んでいる。電極内部には導入口１３
を経て冷却水が導かれターゲットを裏面から冷却して排
出口１４から排出される。ターゲット１２とハウジング
１１は押え金具１５とネジ１６によりｏリングＩＴを介
して結合せしめられ内部と外部の気密が保たれる。電極
１０は真空室容器壁１に絶縁体２及びｏリング１８、１
９とネジ４を介して固定せしめられかつ気密が保持され
る。真空室内部のスパッタ電極１０はその周囲をシール
ド３とネジ５によりかこまれターゲット１２の所望部分
以外の表面がイオｌ衝撃を受けることから保護される。
第２図は第１図における磁石機構部分のみを示す透視図
でありターゲット裏面に隣接する２つの磁極２１１と２
２１がそれぞれ相反する極性であるＮ及びｓとなるよう
矢印２１’＆び２２’で示す方向に磁化されている。第
３図は上述のような従来構造の電極で長時間スパッタリ
ングを継続した後のターゲットの断面構造を示しており
、ターゲットの外周に沿つて外周磁極と内側磁極の間に
はさまれる部分が強いイオン衝撃を受けてスパッタ溝１
２１が生じその中央部に汚染層１２２が堆積する。しか
しながら、このような従来構造のスパッタ電極において
は、第１〜第３図と上記説明から明らかなとおり、ター
ゲットの外周に近い狭い面積の環状領域がイオｙ衝撃を
受け、この狭い領域内ではスパッタリングが十分強く起
こるけれども、ターゲット中央部は微弱なイオン衝撃し
か受けず、スパッタリングも極めて少ない。
これは次に述べる三点から好ましくない。第１の欠点は
、中央部が殆んどスパッタされないため次第に汚染層が
蓄積されることである。この汚染層はターゲットの他の
部分から一度空間に飛出したスパッタ原子が散乱されて
戻つたものとスパッタリング際中の雰囲気中に含まれる
活性ガスから形成される。しかるにこの汚染層はしばし
ば絶縁層であり、その発達によりターゲツト中央部で絶
縁破壊が生じ、これに伴なつて汚染・飛沫の散逸が生じ
、生成膜質に大きな影響を及ぼすことになる。また第２
の欠点はターゲツト全面に対して極めて狭い部分でのみ
スバツタが行なわれ、ターゲツトの利用効率は１５〜２
０％程度で有効利用からほど遠いことである。第３の欠
点は電極の中央部にも磁石が設置されているのでターゲ
ツトに冷却水が触れる面積が少く冷却効率が悪いことで
ある。したがつて、本発明の目的は、上述の従来構造の
スバツタ電極の有する欠点を除き、ターゲツトの利用効
率の良いスバツタ装置を提供することである。
、中央部が殆んどスパッタされないため次第に汚染層が
蓄積されることである。この汚染層はターゲットの他の
部分から一度空間に飛出したスパッタ原子が散乱されて
戻つたものとスパッタリング際中の雰囲気中に含まれる
活性ガスから形成される。しかるにこの汚染層はしばし
ば絶縁層であり、その発達によりターゲツト中央部で絶
縁破壊が生じ、これに伴なつて汚染・飛沫の散逸が生じ
、生成膜質に大きな影響を及ぼすことになる。また第２
の欠点はターゲツト全面に対して極めて狭い部分でのみ
スバツタが行なわれ、ターゲツトの利用効率は１５〜２
０％程度で有効利用からほど遠いことである。第３の欠
点は電極の中央部にも磁石が設置されているのでターゲ
ツトに冷却水が触れる面積が少く冷却効率が悪いことで
ある。したがつて、本発明の目的は、上述の従来構造の
スバツタ電極の有する欠点を除き、ターゲツトの利用効
率の良いスバツタ装置を提供することである。
本発明の他の目的は、ターゲツト裏面の冷却水に触れる
面積を増大させ冷却効率の良いスバツタ装置を提供する
ことである。
面積を増大させ冷却効率の良いスバツタ装置を提供する
ことである。
本発明の更に他の目的は、大きい面積の電極においても
中央部が冷却水の水圧による変形を防止したスバツタ電
極を有するスバツタ装置を提供することである。
中央部が冷却水の水圧による変形を防止したスバツタ電
極を有するスバツタ装置を提供することである。
本発明によれば平板状ターゲツトと、このターゲツトの
裏面に隣接に磁気装置とを含むスバツタ電極を有するス
バツタ装置において、磁気装置はターゲツトの裏面外周
の少なくとも一部に沿つて設置された磁石からなること
を特徴とするスバツタ装置が得られる。
裏面に隣接に磁気装置とを含むスバツタ電極を有するス
バツタ装置において、磁気装置はターゲツトの裏面外周
の少なくとも一部に沿つて設置された磁石からなること
を特徴とするスバツタ装置が得られる。
磁石の形状は環状のものあるいは棒状のものなどを用い
ることができる。また本発明においては、冷却水がター
ゲツトの裏面のほぼ全面にわたつてターゲツトに接触し
、さらにターゲツトたわみを防止するためにターゲツト
の中央部を機械的に固定するような工夫もなされている
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
ることができる。また本発明においては、冷却水がター
ゲツトの裏面のほぼ全面にわたつてターゲツトに接触し
、さらにターゲツトたわみを防止するためにターゲツト
の中央部を機械的に固定するような工夫もなされている
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第４図は本発明に先行する技術を用いたスバツタ装置の
磁気装置として用いる環状磁石を示し、この環状磁石２
１は矢印２１′？Ｃ示す方向、すなわち上面がＳ極、下
面がＮ極となるように磁化されている。なおこの極性は
逆であつてもよい。環状磁石は第８図に示すようにター
ゲツト１２の裏面の外周に沿つて設置される。第１図と
比較すれば明らかなように中央部の磁石はない。クーゲ
ツトから離れたＮ極から出た磁力線はターゲツト板１２
の中央部を貫通しターゲツトに近接しているＳ極に入る
。第５図は第４図の磁石を用いた際のターゲツト１２の
スバツタ状態を示す。第３図と比較するとスバツタによ
つて生じた溝１２１は内側に寄り、汚染層１２２が少な
くなると共にターゲツニエニ：；六二嘩＊亭種＝。
磁気装置として用いる環状磁石を示し、この環状磁石２
１は矢印２１′？Ｃ示す方向、すなわち上面がＳ極、下
面がＮ極となるように磁化されている。なおこの極性は
逆であつてもよい。環状磁石は第８図に示すようにター
ゲツト１２の裏面の外周に沿つて設置される。第１図と
比較すれば明らかなように中央部の磁石はない。クーゲ
ツトから離れたＮ極から出た磁力線はターゲツト板１２
の中央部を貫通しターゲツトに近接しているＳ極に入る
。第５図は第４図の磁石を用いた際のターゲツト１２の
スバツタ状態を示す。第３図と比較するとスバツタによ
つて生じた溝１２１は内側に寄り、汚染層１２２が少な
くなると共にターゲツニエニ：；六二嘩＊亭種＝。
電フリニニ：重二―：Ｚ＝：＝外側面にＫｉが生じよう
に形成されている。
に形成されている。
この３／磁石を用いると、磁力線がターゲツトを切る位
置がより中心に寄り、ターゲツト面に平行な部分の長い
磁界分となるから第７図に示すようにより広い範囲にわ
たつてスバツタ溝１２１が生じ、汚染層１２２が極めて
少なくなり、ターゲツトの利用効率も非常に大きく向上
する。
置がより中心に寄り、ターゲツト面に平行な部分の長い
磁界分となるから第７図に示すようにより広い範囲にわ
たつてスバツタ溝１２１が生じ、汚染層１２２が極めて
少なくなり、ターゲツトの利用効率も非常に大きく向上
する。
上述の実施例では、環状磁石を１個用いた場合を示した
が、矩形上のターゲツトの場合には長辺に沿つて棒状磁
石を配置してもよい。
が、矩形上のターゲツトの場合には長辺に沿つて棒状磁
石を配置してもよい。
これらの構造の磁石で充分な磁界を励起するためには磁
石から生ずる磁束を充分多くする必要がある。そのため
には残留磁束密度が高くかつ保磁力の大きい材質の磁石
を用いることが望ましい。従来多用されていたアルニコ
磁石はこのためには有効ではなくフエライト系磁石又は
希土類元素を含む磁石が好ましい特性を示すことがわか
つた。第８図は本発明による電極の断面構造を示す。
石から生ずる磁束を充分多くする必要がある。そのため
には残留磁束密度が高くかつ保磁力の大きい材質の磁石
を用いることが望ましい。従来多用されていたアルニコ
磁石はこのためには有効ではなくフエライト系磁石又は
希土類元素を含む磁石が好ましい特性を示すことがわか
つた。第８図は本発明による電極の断面構造を示す。
上述の磁気装置の設置の外に更にターゲツトの裏面側に
は複数の仕切板３１が設けられこれに沿つて印３２及び
３３に示される方向に冷却水が流れ従つてターゲツト裏
面はほぼ均一かつ充分な冷却を受けることができる。第
９図は本発明の別の実施例による電極の断面構造を示す
。
は複数の仕切板３１が設けられこれに沿つて印３２及び
３３に示される方向に冷却水が流れ従つてターゲツト裏
面はほぼ均一かつ充分な冷却を受けることができる。第
９図は本発明の別の実施例による電極の断面構造を示す
。
図に｝いてターゲツト裏面中央部にはネジ穴４１が設け
られハウジング１１を介して止めネジ４２により引き寄
ぜられる。Ｏリング４３は冷却水の気密を保持する役目
を果たす。この構造は特に電極の寸法が大きい場合に有
益でありもしこれがない場合には冷却水の水圧によりタ
ーゲツト表面が凸状に変形する。このような変形防止機
構も従来の磁石機構における内側磁石を除くことにより
達成されたものである。以上で図面により本発明の要旨
とするところを述べたが、本発明は平板形状のターゲツ
トに対してその裏面に磁石をその一方の磁極がより近接
し、他方の磁極が遠くなるように設けることにあり、平
板の形状は図面に示されるような矩形だけに限定される
ものでなく円形またはその他の変形が可能であり、また
ターゲツトの面も完全な平面に限定される訳ではない。
られハウジング１１を介して止めネジ４２により引き寄
ぜられる。Ｏリング４３は冷却水の気密を保持する役目
を果たす。この構造は特に電極の寸法が大きい場合に有
益でありもしこれがない場合には冷却水の水圧によりタ
ーゲツト表面が凸状に変形する。このような変形防止機
構も従来の磁石機構における内側磁石を除くことにより
達成されたものである。以上で図面により本発明の要旨
とするところを述べたが、本発明は平板形状のターゲツ
トに対してその裏面に磁石をその一方の磁極がより近接
し、他方の磁極が遠くなるように設けることにあり、平
板の形状は図面に示されるような矩形だけに限定される
ものでなく円形またはその他の変形が可能であり、また
ターゲツトの面も完全な平面に限定される訳ではない。
第１図は従来のスバツタ電極構造を示す断面図、第２図
は第１図の電極に用いる磁気装置の斜視図、第３図は第
１図の装置を用いた場合のターゲツトのスバツタ状態を
示す斜視図、第４図は従来技術による着磁を示す図、第
６図は本発明に用いる環状磁石の例を示す斜視図、第５
図及び第７図はそれぞれ第４図と第６図の磁石を用いた
場合のターゲツトのスバツタ状態を示す斜視図、第８図
及び第９図は本発明の実施例の断面図である。 １１・・・・・・ハウジング １２・・・・・・ターゲ
ツト１３・１４・・・・・・冷却水出入口、２１・・・
・・・環状磁石、３１・・・・・・仕切板、４２・・・
・・・止めネジ。
は第１図の電極に用いる磁気装置の斜視図、第３図は第
１図の装置を用いた場合のターゲツトのスバツタ状態を
示す斜視図、第４図は従来技術による着磁を示す図、第
６図は本発明に用いる環状磁石の例を示す斜視図、第５
図及び第７図はそれぞれ第４図と第６図の磁石を用いた
場合のターゲツトのスバツタ状態を示す斜視図、第８図
及び第９図は本発明の実施例の断面図である。 １１・・・・・・ハウジング １２・・・・・・ターゲ
ツト１３・１４・・・・・・冷却水出入口、２１・・・
・・・環状磁石、３１・・・・・・仕切板、４２・・・
・・・止めネジ。
Claims (1)
- １ 平板状ターゲットと、該ターゲットの裏面に隣接し
て配置された磁気装置とを有するスパッタ電極を備えた
スパッタ装置において、前記磁気装置は前記ターゲット
裏面の外周に沿つて設けられた磁石から構成され、かつ
、磁石はターゲットに対してほぼ平行に着磁されている
ことを特徴とするスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1420880A JPS5949308B2 (ja) | 1980-02-07 | 1980-02-07 | スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1420880A JPS5949308B2 (ja) | 1980-02-07 | 1980-02-07 | スパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56112470A JPS56112470A (en) | 1981-09-04 |
| JPS5949308B2 true JPS5949308B2 (ja) | 1984-12-01 |
Family
ID=11854680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1420880A Expired JPS5949308B2 (ja) | 1980-02-07 | 1980-02-07 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5949308B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60110873A (ja) * | 1983-11-17 | 1985-06-17 | Fujitsu Ltd | タ−ゲットの冷却方法 |
-
1980
- 1980-02-07 JP JP1420880A patent/JPS5949308B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56112470A (en) | 1981-09-04 |
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