JP2000096225A - 永久磁石装置を備えたカソ―ドを有するスパッタリング装置 - Google Patents

永久磁石装置を備えたカソ―ドを有するスパッタリング装置

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JP2000096225A JP11224088A JP22408899A JP2000096225A JP 2000096225 A JP2000096225 A JP 2000096225A JP 11224088 A JP11224088 A JP 11224088A JP 22408899 A JP22408899 A JP 22408899A JP 2000096225 A JP2000096225 A JP 2000096225A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタリングカソードのターゲットが特に
高い耐用寿命を有しもしくは使用されるターゲット材料
の高い活用性を可能にし、しかもスパッタリングカソー
ドの磁石がカソードのための冷却媒体によって取り囲ま
れることがなく、高い成膜速度を有する被覆法に適して
いるようなスパッタリングカソードを提供する。 【解決手段】 両永久磁石列７，８相互間に、ヨーク９
に適合された構造を有する、強磁性材料から成る挿入体
１０が設けられており、該挿入体の、ターゲット３とは
離反した背面が、ターゲット３に向いた、永久磁石列
７，８によって仕切られた、マグネットヨーク９の面に
当て付けられており、Ｕ字形の挿入体１０の両脚部が、
それぞれ永久磁石列７，８に対して所定の間隔ａ，ｂを
置いて、ターゲット３に向かう方向に延びている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石装置によ
る磁気的な増強部を有するスパッタリング装置であっ
て、永久磁石装置が、ターゲットの、スパッタリング面
とは離反した側に配置されていて、磁界を生ぜしめるよ
うになっており、該磁界の力線がスパッタリング面の上
方に延び、かつ該スパッタリング面を貫通するようにな
っており、スパッタリング面によって少なくとも部分的
に形成されたカソードと、該カソードの前に所定の間隔
を置いて配置された、電界を形成するためのアノードと
が設けられており、永久磁石装置が、それぞれそれ自体
閉じられて互いに同軸的に配置された、円形または楕円
形の個別磁石の２つの列から形成されており、該個別磁
石列が軟鉄から成るヨークを介して互いに結合されてい
る形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許第２９２０７８０
号明細書に基づき公知のこのような種類のスパッタリン
グ装置は、ターゲットのスパッタリング面の上方で磁束
線の扁平な輪郭を生ぜしめる。このために永久磁石装置
が、互いに結合された個別の多数の磁石エレメントから
成っており、これらの磁石エレメントの方向付けおよび
配置は、磁界の力線が磁石装置内部においても延び、し
かもターゲットのスパッタリング面の大部分にわたって
もこのスパッタリング面に対して平行に延びるように互
いに相対的に選択されている。
【０００３】このような公知のスパッタリング装置の特
別な構成においては、第１の群の磁石エレメントは、タ
ーゲットのスパッタリング面に対して傾斜して延びる極
性方向を有しており、第２の群の磁石エレメントは、ス
パッタリング面に対して平行に延びる極性方向を有して
いる。
【０００４】さらに、プレート状のターゲットと、ター
ゲットの、基板とは離反した側に配置された複数のＵ字
形の磁石ユニットとを備えたスパッタカソードが公知で
ある（米国特許第４４６１６８８号明細書）。この場
合、第１のＵ字形の磁石ユニットの両脚部がそれらの端
面で、ターゲットの反対側の面の縁部に当て付けられて
おり、別のＵ字形の磁石ユニット対がそれぞれ反対側の
ターゲット面の半部に、これらの磁石ユニットの脚部の
端面で当て付けられており、さらに別の第２のより小さ
なＵ字形の磁石ユニット対が、それらの両脚部の端面で
それぞれ、ターゲットの反対側の面の、第２の磁石ユニ
ット対によって被された部分の外側半部に当て付けられ
ている。
【０００５】さらに、マグネトロン原理に基づくスパッ
タリングカソードが既に提案されている（ドイツ連邦共
和国ＤＥ１９８１９７８５．３号明細書）。このスパッ
タリングカソードは、ターゲットの背後に配置された、
異なる磁性の源を備えた磁石系を有する、スパッタリン
グされるべき材料から形成された少なくとも１つの部分
から成るターゲットを有している。この磁性によって、
それ自体閉じられた少なくとも１つのトンネルが、アー
チ状に湾曲された磁力線から形成される。源の、ターゲ
ットとは離反した側の磁極は、軟磁性材料から成るマグ
ネットヨークを介して互いに結合されており、磁界源を
形成する素子は真直ぐな角柱体、有利には直方体であ
り、この角柱体の基礎縁部は、ターゲット平面に対して
平行に方向付けされている。磁界源の磁力線はそれぞれ
磁界源を形成する素子の基礎面に対して所定の角度を成
して傾斜して延びている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、スパ
ッタリングカソードのターゲットが特に高い耐用寿命を
有しもしくは使用されるターゲット材料の高い活用性を
可能にし、しかもスパッタリングカソードの磁石がカソ
ードのための冷却媒体によって取り囲まれることがな
く、高い成膜速度を有する被覆法に適しているようなス
パッタリングカソードを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、両永久磁石列相互間に、ヨークに
適合された構造を有する、強磁性材料から成る有利には
横断面Ｕ字形の挿入体が設けられており、該挿入体の、
ターゲットとは離反した背面が、ターゲットに向いた、
永久磁石列によって仕切られた、マグネットヨークの面
に当て付けられており、Ｕ字形の挿入体の両脚部が、そ
れぞれ永久磁石列に対して所定の間隔を置いて、ターゲ
ットに向かう方向に延びているようにした。
【０００８】さらに上記課題を解決するために本発明の
選択的な構成においては、ターゲットの、永久磁石列と
は離反する側の面が、互いに所定の角度を成して延びる
２つの部分面から形成されており、両部分面によって互
いに形成された縁部が、永久磁石の列に対して平行に延
びており、マグネットヨークと、ターゲットの、マグネ
ットヨークに向いた面との間に、強磁性材料から成る挿
入体が挿入されているようにした。
【０００９】本発明の更なる詳細および特徴は、その他
の請求項に詳細に記載されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
につき詳しく説明する。
【００１１】本発明は極めて種々様々な実施例を可能に
する。これらのうちの２つの実施例を図面に示す。これ
らの図面は、２つの異なる円環状のカソードを部分的
に、極めて概略的に示されている。回転軸線もしくは対
称軸線が符号Ｒで示されている。
【００１２】図３および図４は、図１および図２に示し
たカソードを著しく概略化して示している。ここには磁
束線の輪郭が示唆されている。
【００１３】図１に示したカソードは、基礎縁部に対し
て直角に延びる互いに平行な、同一長さの２つの縁部
と、互いにフラットな角度(gestreckter Winkel)を成す
２つの縁部とを備えた５角形体から形成された横断面を
有する円環状のターゲット３から成っている。さらにこ
のカソードは、円環状のシート断裁片４と、それぞれ直
方体状の多数の個別永久磁石５，５′…；６，６′…か
ら纏められた２つの永久磁石列７，８と、横断面Ｕ字形
のほぼ円環円筒状のマグネットヨーク９と、マグネット
ヨーク９の横断面に適応されたＵ字形横断面を有する挿
入体１０と、シート断裁片４によって閉鎖された、挿入
体１０内に切り欠かれた通路１１と、２つのシールリン
グ１２，１３とから成っている。これらのシールリング
は、通路１１を通って流れる冷却媒体がカソードの、個
別永久磁石５，５′…；６，６′が配置されている領域
内に侵入しないことを保証する。
【００１４】ターゲット３の、基板に向いた両部分面が
符号３ａ，３ｂで示されている。両部分面３ａ，３ｂに
よって形成された共通の縁部は符号３ｃで示されてい
る。シート断裁片４に対してシールされた挿入体１０の
両端面が１０ｂ，１０ｃで示されている。
【００１５】図２に示したカソードは、図１に示した構
造に相当する構造を有する円環状のターゲット３と、タ
ーゲット３の下方に配置された円環状のシート断裁片４
と、２つのシールリング１２，１３と、強磁性材料から
成る挿入体１４と、ほぼ台形の横断面を有するマグネッ
トヨーク１５と、２つの永久磁石列７，８とから成って
いる。これらの永久磁石列は、それぞれ個別の直方体状
の多数の個別永久磁石５，５′…；６，６′，…から纏
められている。図１に示した実施例とは異なり、立方体
または直方体状の個別永久磁石５，５′，…；６，
６′，…は、図２に示したカソードの場合、ターゲット
平面もしくは回転軸線Ｒに対して斜め位置で配置されて
いる。これらの永久磁石はそれぞれ、ほぼ円板状の扁平
なマグネットヨーク１５の斜め面取りされた環状の側面
１５ａ；１５ｂに固定されている。
【００１６】磁界源を形成する素子は、真直ぐな角柱体
もしくは直方体（５，５′，…，６，６′…）であり、
これらの基礎縁部はターゲット平面に対して傾斜させら
れて、つまり、角度αを成して方向付けされている。磁
界源の磁力線は直方体（５，５′，…，６，６′…）の
側縁部に対してそれぞれ平行に延びている。
【００１７】図２から明らかなように直方体状の個別永
久磁石５，５′，…，６，６′…の、ターゲット平面に
対する傾斜角は約４５゜である（図４参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスパッタリング装置のカソードの
第１実施例を部分的に示す概略図である。
【図２】本発明によるスパッタリング装置のカソードの
第２実施例を部分的に示す概略図である。
【図３】第１図のカソードを、磁束線の輪郭を付した状
態で示す図である。
【図４】第２図のカソードを、磁束線の輪郭を付した状
態で示す図である。
【符号の説明】
３ ターゲット、 ３ａ，３ｂ 部分面、 ３ｃ 縁
部、 ４ シート断裁片、 ５，５′，６，６′ 個別
永久磁石、 ７，８ 永久磁石列、 ９，１５マグネッ
トヨーク、 １０，１４ 挿入体、 １０ｂ，１０ｃ，
１４ｂ，１４ｃ部分面、 １１，１６ 通路、 １２，
１３ シールリング、 １４ａ 面、ａ，ｂ 間隔、
Ｒ 回転軸線
フロントページの続き (72)発明者 イェルク クレムペル−ヘッセ ドイツ連邦共和国 エッカーツボルン エ スペンヴェーク 10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 永久磁石装置による磁気的な増強部を有
    するスパッタリング装置であって、永久磁石装置が、タ
    ーゲットの、スパッタリング面とは離反した側に配置さ
    れていて、磁界を生ぜしめるようになっており、該磁界
    の力線がスパッタリング面の上方に延び、かつ該スパッ
    タリング面を貫通するようになっており、スパッタリン
    グ面によって少なくとも部分的に形成されたカソード
    と、該カソードの前に所定の間隔を置いて配置された、
    電界を形成するためのアノードとが設けられており、永
    久磁石装置が、それぞれそれ自体閉じられて互いに同軸
    的に配置された、円形または楕円形の個別磁石（５，
    ５′，…，６，６′…）の２つの列（７，８）から形成
    されており、該個別磁石列がヨーク（９）を介して互い
    に結合されている形式のものにおいて、 両永久磁石列（７，８）相互間に、ヨーク（９）に適合
    された構造を有する、強磁性材料から成る挿入体（１
    ０）が設けられており、該挿入体の、ターゲット（３）
    とは離反した背面が、ターゲット（３）に向いた、永久
    磁石列（７，８）によって仕切られた、マグネットヨー
    ク（９）の面に当て付けられており、Ｕ字形の挿入体
    （１０）の両脚部が、それぞれ永久磁石列（７，８）に
    対して所定の間隔（ａ，ｂ）を置いて、ターゲット
    （３）に向かう方向に延びていることを特徴とする、永
    久磁石装置を有するカソードを備えたスパッタリング装
    置。
  2. 【請求項２】 永久磁石装置による磁気的な増強部を有
    するスパッタリング装置であって、永久磁石装置が、タ
    ーゲットの、スパッタリング面とは離反した側に配置さ
    れていて、磁界を生ぜしめるようになっており、該磁界
    の力線がスパッタリング面の上方に延び、かつ該スパッ
    タリング面を貫通するようになっており、スパッタリン
    グ面によって少なくとも部分的に形成されたカソード
    と、該カソードの前に所定の間隔を置いて配置された、
    電界を形成するためのアノードとが設けられており、永
    久磁石装置が、それぞれそれ自体閉じられて互いに同軸
    的に配置された、円形または楕円形の個別磁石（５，
    ５′，…，６，６′…）の２つの列（７，８）から形成
    されており、該個別磁石列がヨーク（１５）を介して互
    いに結合されている形式のものにおいて、 ターゲット（３）の、永久磁石列（７，８）とは離反す
    る側の面が、互いに所定の角度を成して延びる２つの部
    分面（３ａ，３ｂ）から形成されており、両部分面（３
    ａ，３ｂ）によって互いに形成された縁部（３ｃ）が、
    永久磁石（５，５′，…，６，６′…）の列（７，８）
    に対して平行に延びており、マグネットヨーク（１５）
    と、ターゲット（３）の、マグネットヨーク（１５）に
    向いた面との間に、強磁性材料から成る挿入体（１４）
    が挿入されていることを特徴とする、永久磁石装置を有
    するカソードを備えたスパッタリング装置。
  3. 【請求項３】 挿入体（１４）の、半径方向内側に位置
    する永久磁石列（７）に向いた面がターゲット平面に対
    して垂直に形成されており、挿入体（１４）の、半径方
    向外側に位置する永久磁石列（８）に向いた面が、ヨー
    ク（１５）の平面に対して傾斜した面（１４ａ）として
    形成されている、請求項１または２記載のスパッタリン
    グ装置。
  4. 【請求項４】 永久磁石列（７，８）の個別永久磁石
    （５，５′，…，６，６′…）が真直ぐな角柱体として
    成形されており、該角柱体の基礎縁部および側縁部がタ
    ーゲット平面に対して傾斜して延びている、請求項１か
    ら３までのいずれか１項記載のスパッタリング装置。
  5. 【請求項５】 強磁性材料から形成された挿入体（１
    ０，１４）が、ほぼ扁平な円環円筒形状を有している
    か、またはほぼ扁平な楕円形のリングとして形成されて
    おり、強磁性材料から形成された挿入体（１０，１４）
    の、ターゲット（３）に向いた面に、溝または溝状の凹
    部（１１，１６）が加工成形されており、該溝または凹
    部が、両永久磁石列（７，８）に対して平行に延びてお
    り、挿入体（１０，１４）の、溝（１１，１６）を半径
    方向で仕切る両部分面（１０ｂ，１０ｃ；１４ｂ，１４
    ｃ）がプレートまたはシート断裁片（４）に密に当て付
    けられており、該プレートまたはシート断裁片がターゲ
    ット（３）と挿入体（１０，１４）との間に挿入されて
    いて、溝（１１，１６）と一緒に冷却媒体通路を仕切っ
    ている、請求項１から４までのいずれか１項記載のスパ
    ッタリング装置。
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