JP2000144413A - 基板を薄膜で被覆するための装置 - Google Patents

基板を薄膜で被覆するための装置

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JP2000144413A
JP2000144413A JP11229347A JP22934799A JP2000144413A JP 2000144413 A JP2000144413 A JP 2000144413A JP 11229347 A JP11229347 A JP 11229347A JP 22934799 A JP22934799 A JP 22934799A JP 2000144413 A JP2000144413 A JP 2000144413A
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アダム ロルフ
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Leybold Systems GmbH
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414Targets
    • H01J37/3423Shape
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターゲット材料の損失を回避し、高い被覆速
度、ひいては特に高い基板処理能力を実現する。 【解決手段】 ターゲット3を形成する中空円筒体の一
方の端面側の開口が、円板部分4によって閉鎖されてお
り、それぞれ閉じたリングを形成する2つの永久磁石列
5,6のうち第1の永久磁石列5が、ターゲットの円筒
状の部分を間隔を置いて取り囲んでおり、第2の永久磁
石列6が、ターゲットの円板部分4に対して間隔を置い
てかつ中空円筒体3の回転軸線Rに対して同軸的に配置
されており、両永久磁石列が、それぞれ強磁性材料から
成るヨーク7;8と協働するようになっており、該ヨー
クに設けられた磁極片9a,9b;10a,10bが、
それぞれターゲットの、円筒状の部分3と、円板部分4
とを外部から包み込む、非磁性材料から成るハウジング
11に接触している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板を薄膜で被覆
するための装置であって、真空チャンバと、スパッタリ
ングしたいターゲットと、該ターゲットのスパッタリン
グしたい面の手前に磁気トンネルを形成するための磁石
と、プロセス室内にプロセスガスを導入するための入口
と、アノードもしくは陽極と、ターゲットの手前にプラ
ズマを発生させるための電流電圧供給装置とが設けられ
ていて、ターゲットが、回転対称的な物体として成形さ
れていて、基板を環状に取り囲んでいる形式のものに関
する。
【0002】
【従来の技術】磁界増幅された電気的な放電で真空技術
的なプロセスを実施するための装置は公知である(DD
123952)。この公知の装置は、磁界を発生させる
ための磁界発生装置と、負の電位を有するターゲット
と、陽極とから成っており、ターゲットと陽極との間に
放電が発生する。この場合、磁界を発生させるための磁
界発生装置に設けられた複数の磁極片は、陰極に対して
同心的に環状に形成されていて、実施したい真空技術的
なプロセスに応じて、管状のターゲットの内部に配置さ
れているか、またはターゲットを外側で取り囲むように
配置されている。これらの磁極片は軸方向で制限され
た、不均一なトーラス状(円環状)の磁界を発生させ
る。磁界の主磁界方向はターゲットの範囲において、タ
ーゲットの軸方向に対して平行に向けられている。陽極
は、磁界発生装置がターゲット内に配置される場合には
ターゲットを管状に取り囲んでおり、磁界発生装置がタ
ーゲットを外側で取り囲むように配置される場合にはタ
ーゲット内部に管体または中実材料として配置されてお
り、この場合、磁界発生装置と、管状のターゲットと、
陽極とは、互いに相対的に運動可能となる。
【0003】さらに、プラズマトロン原理(Plasm
atronprinzip)による高速スパッタリング
のための装置が公知である(DD217964A3)。
この公知の装置は、環状ギャップを備えた磁界発生装置
と、冷却された管状のターゲットと、陽極とから成って
おり、この場合、磁界発生装置は、それ自体閉じた縦長
の環状ギャップを有していて、この環状ギャップ内にタ
ーゲットが配置されている。この場合、磁界発生装置の
大きな軸線はターゲット軸線に対して平行に延びてい
る。ターゲットは、環状ギャップ範囲が自由となるよう
に陽極によって取り囲まれており、陽極とターゲット表
面との間の間隔は調節装置によって固定の値に調節可能
である。大きな軸線を中心とした相対運動を発生させる
ためには、ターゲットと磁界発生装置との間に駆動装置
が配置されている。磁界発生装置には、この磁界発生装
置とターゲットとの間の間隔を変えるための装置が配置
されている。
【0004】さらに、真空スパッタリングのためのカソ
ードもしくは陰極が公知である(欧州特許第04610
35号明細書)。この公知の陰極は、ほぼ回転体の形の
中空体を有しており、この中空体はその軸線を中心にし
て回転することができる。中空体は、軸線に沿って延び
る側壁と、軸線に対してほぼ直角な2つの端面とを有し
ており、この場合、中空体は少なくともその側壁の外側
で、スパッタリングしたい材料から形成されている。中
空体はさらに、ターゲット近傍に設けられた磁気閉込め
のための磁石回路と、磁極と、透磁性金属から成る部分
と、磁石回路に磁束を発生させるために適している磁化
手段と、中空体内部で冷却液を循環させるための冷却回
路に接続するための装置と、給電回路に接続するための
装置と、中空体を所定の軸線を中心にして回転させるた
めの駆動装置とを備えており、この場合、磁石回路は中
空体に関して周囲に延びており、磁化手段はこの中空体
の外側に設けられており、磁石回路の磁極はこの中空体
の2つの母線に沿って設けられていて、中空体の側壁
の、両母線の間に位置する円弧が、陰極のターゲットに
より形成されている。
【0005】さらに、選択された被覆材料の薄い被膜
を、著しく平行平面的な(planar.)の基板にス
パッタリング被着させるための装置が既に提案されてい
る(欧州特許第0070899号明細書)。この公知の
装置は排気可能な被覆チャンバと、この被覆チャンバ内
に水平方向に取り付けられた陰極とを有しており、この
陰極は縦長の円筒状の管エレメントを備えていて、この
管エレメントの外面に、スパッタリングしたい被覆材料
の層が塗布されている。上記装置はさらに、この管エレ
メント内に配置された磁石手段を備えており、これによ
り管エレメントの長手方向に延びるスパッタリングゾー
ンが設けられており、この場合、この管エレメントをそ
の長手方向軸線を中心にして回転させるための手段が設
けられており、これにより被覆材料の種々の部分が、前
記磁石手段に向かい合いかつ前記スパッタリングゾーン
の内側に位置する所定のスパッタリング位置へもたらさ
れるようになる。上記装置はさらに、被覆チャンバ内に
設けられた、基板を水平方向で支持しかつこの基板を磁
石手段の傍らに通して搬送するための手段を備えてお
り、これによってこの基板はスパッタリングされた材料
を受け取る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の装置を改良して、プロセスチャンバの内
壁部分の覆いまたはプロセスチャンバ内に配置されたシ
ールドまたは基板保持装置に基づき生ぜしめられるター
ゲット材料の損失が回避されて、高い被覆速度が可能と
なり、ひいては特に高い基板処理能力を実現することの
できるような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】この課題を解決するため
に本発明の構成では、ターゲットが中空円筒体または管
部分として形成されていて、該中空円筒体の一方の端面
側の開口が、扁平な円板部分によって閉鎖されており、
それぞれ1つの閉じたリングを形成する2つの永久磁石
列が設けられていて、両永久磁石列のうちの第1の閉じ
た永久磁石列が、ターゲットの円筒状の部分を間隔を置
いて取り囲んでおり、第2の閉じた永久磁石列が、ター
ゲットの底部分を形成する円板部分に対して間隔を置い
てかつ前記中空円筒体の回転軸線に対して同軸的に配置
されており、両永久磁石列が、それぞれ強磁性材料から
成るヨークと協働するようになっており、該ヨークに設
けられた磁極片が、それぞれターゲットの、円筒状の部
分と、底部分を形成する円板部分とを外部から包み込
む、非磁性材料から成るハウジングに接触しているよう
にした。
【0008】
【発明の効果】本発明によれば、ターゲット材料の損失
が回避されて、高い被覆速度が可能となり、ひいては特
に高い基板処理能力を実現することができる。
【0009】本発明の有利な構成では、ターゲットの円
筒状の部分を環状に取り囲む第1の永久磁石列が、横断
面U字形の第1のヨークと協働するようになっていて、
該第1のヨークに設けられた2つの磁極片が、フランジ
状に半径方向内側に向かって、ターゲットを取り囲むハ
ウジングにまで延びる部分として形成されており、前記
ヨークの、前記両磁極片を結合する中央部分が円形リン
グとして形成されており、第1の永久磁石列が該中央部
分に組み込まれている(einbezogen)か、ま
たは嵌め込まれている。
【0010】本発明の別の有利な構成では、ターゲット
の底部分を形成する円板部分に接触するか、または該円
板部分をカバーする、非磁性材料から成るハウジングの
平坦部分に接触する、強磁性材料から成る第2のヨーク
が、ターゲットに面した端面に切り込まれた円環状の溝
または切欠きを備えた扁平な円筒状の部分として形成さ
れており、該第2のヨークの背部分に第2の永久磁石列
が嵌め込まれており、該背部分が、ターゲットの回転軸
線に対して直角な1つの平面に延びている。
【0011】本発明のさらに別の有利な構成では、ハウ
ジングを少なくとも部分的に外側から取り囲む、強磁性
材料から成るスリーブが設けられている。
【0012】本発明のさらに別の有利な構成では、それ
ぞれヨークとハウジングとの間に形成された環状室が、
少なくとも部分的に、該環状室に適合されたプラスチッ
ク製のインサートまたはリングによって埋められてお
り、ただし残された環状ギャップまたは通路が、冷却剤
によって貫流されるようになっている。
【0013】
【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。
【0014】図1および図2に示したカソードもしくは
陰極は、スパッタリングしようとする材料(たとえば
金)から成る管状の部分3の形のターゲットを有してお
り、この場合、管状の部分3は円板部分4によって下方
に対して閉鎖されている。陰極はさらに、ターゲットを
成す管状の部分3と円板部分4とを取り囲む、非強磁性
材料(たとえば銅)から成るポット状のハウジング1
1,12と、管状の部分3を部分的に取り囲む、強磁性
材料(たとえば鉄)から成るスリーブ14と、断面U字
形の2つのヨーク7,8とを有しており、両ヨーク7,
8の磁極片9a,9b;10a,10bの端面は、それ
ぞれハウジング11,12に接触している。陰極はさら
にプラスチックから成る複数のインサートを有してお
り、これらのインサートはそれぞれ環状室15,16内
に嵌め込まれていて、これらの環状室15,16を冷却
通路17,18を除いて完全に満たしている。
【0015】図示の陰極は真空チャンバ(図示しない)
内に配置されており、この場合、基板2は上方から、タ
ーゲット、つまり管状の部分3と円板部分4とを取り囲
む室内に導入される。給電装置(やはり図示しない)
は、一方ではヨーク8に、他方では基板2にそれぞれ接
続されているので、基板2とターゲット3,4との間の
環状室にはプラズマが発生し、粒子流はターゲット3,
4から基板2に向かって完全に運動する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例を示す斜視図である。
【図2】図1の縦断面図である。
【符号の説明】
2 基板、 3 管状の部分、 4 円板部分、 5,
6 永久磁石列、 7,8 ヨーク、 9a,9b,1
0a,10b 磁極片、 11,12 ハウジング、
13 溝、 14 スリーブ、 15,16 環状室、
17,18冷却通路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(2)を薄膜で被覆するための装置
    であって、真空チャンバと、スパッタリングしたいター
    ゲット(3,4)と、該ターゲット(3,4)のスパッ
    タリングしたい面の手前に磁気トンネルを形成するため
    の磁石(5,6)と、プロセス室内にプロセスガスを導
    入するための入口と、陽極と、ターゲット(3,4)の
    手前にプラズマを発生させるための電流電圧供給装置と
    が設けられていて、ターゲット(3,4)が、回転対称
    的な物体として成形されていて、基板(2)を環状に取
    り囲んでいる形式のものにおいて、ターゲット(3)が
    中空円筒体として形成されていて、該中空円筒体の一方
    の端面側の開口が、扁平な円板部分(4)によって閉鎖
    されており、それぞれ1つの閉じたリングを形成する2
    つの永久磁石列(5,6)が設けられていて、両永久磁
    石列のうちの第1の閉じた永久磁石列(5)が、ターゲ
    ット(3)の円筒状の部分を間隔を置いて取り囲んでお
    り、第2の閉じた永久磁石列(6)が、ターゲット
    (3)の底部分を形成する円板部分(4)に対して間隔
    を置いてかつ前記中空円筒体(3)の回転軸線(R)に
    対して同軸的に配置されており、両永久磁石列(5,
    6)が、それぞれ強磁性材料から成るヨーク(7;8)
    と協働するようになっており、該ヨークに設けられた磁
    極片(9a,9b;10a,10b)が、それぞれター
    ゲット(3,4)の、円筒状の部分(3)と、底部分を
    形成する円板部分(4)とを外部から包み込む、非磁性
    材料から成るハウジング(11)に接触していることを
    特徴とする、基板を薄膜で被覆するための装置。
  2. 【請求項2】 ターゲット(3,4)の円筒状の部分を
    環状に取り囲む第1の永久磁石列(5)が、横断面U字
    形の第1のヨーク(7)と協働するようになっていて、
    該第1のヨーク(7)に設けられた2つの磁極片(9
    a,9b)が、フランジ状に半径方向内側に向かって、
    ターゲット(3,4)を取り囲むハウジング(11)に
    まで延びる部分として形成されており、前記両磁極片
    (9a,9b)を結合する中央部分が円形リングとして
    形成されており、第1の永久磁石列(5)が該中央部分
    に組み込まれているか、または嵌め込まれている、請求
    項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 ターゲット(3,4)の底部分を形成す
    る円板部分(4)に接触するか、または該円板部分
    (4)をカバーする、非磁性材料から成るハウジング
    (11)の平坦部分(12)に接触する、強磁性材料か
    ら成る第2のヨーク(8)が、ターゲット(3,4)に
    面した端面に切り込まれた円環状の溝または切欠き(1
    3)を備えた扁平な円筒状の部分として形成されてお
    り、該第2のヨーク(8)の背部分に第2の永久磁石列
    (6)が嵌め込まれており、該背部分が、ターゲット
    (3)の回転軸線(R)に対して直角な1つの平面に延
    びている、請求項1または2記載の装置。
  4. 【請求項4】 ハウジング(11)を少なくとも部分的
    に外側から取り囲む、強磁性材料から成るスリーブ(1
    4)が設けられている、請求項1から3までのいずれか
    1項記載の装置。
  5. 【請求項5】 それぞれヨーク(7;8)とハウジング
    (11)との間に形成された環状室(15;16)が、
    少なくとも部分的に、該環状室(15;16)に適合さ
    れたプラスチック製のインサートまたはリングによって
    埋められており、ただし残された環状ギャップまたは通
    路(17;18)が、冷却剤によって貫流されるように
    なっている、請求項1から4までのいずれか1項記載の
    装置。
JP11229347A 1998-08-14 1999-08-13 基板を薄膜で被覆するための装置 Pending JP2000144413A (ja)

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