JP2001032067A - 成膜用磁石とそれを用いた成膜方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主にマグネトロンスパッタ装置に使用し、タ
ーゲット表面に磁界を発生させて、ターゲットの利用効
率を図るための成膜用磁石とそれを用いた成膜方法及び
その装置に関する。 【解決手段】マグネトロンスパッタ装置等のターゲット
の表面に磁界を形成する磁石であって、磁石が略円柱状
に形成された本体に、磁石を同一極が揃うように螺旋状
に埋設又は螺旋状に貫通埋設して形成されている成膜用
磁石からなり、この成膜用磁石を用いて、磁界のウエー
ブを連続形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にマグネトロン
スパッタ装置に使用し、ターゲット表面に磁界を発生す
るための成膜用磁石とそれを用いた成膜方法、及びその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マグネトロン型のスパッタ装置は
基板に平行（対向して）に設けられターゲットの表面に
磁界を発生すべく、ターゲットの裏面にＮ極を中心にＳ
極がこれを取り囲むように設けられている。そして、タ
ーゲットのスパッタはエロージョン領域（高密度にプラ
ズマが集中する領域）に集中し、それ以外の領域（中央
部や周辺部…非エロージョン領域）では、ターゲット表
面がスパッタされずに残ってしまい、さらに、スパッタ
粒子が再付着することになる。これにより、異常放電の
原因等が発生することとなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、特開平２−３
０５９６０号に記載のマグネトロンスパッタ装置が考え
られた。この装置は、図４に示すように、ターゲットの
裏面側に設けられた磁石をターゲット面に対して平行状
態で回転することでターゲットの非エロージョン領域の
減少を図るものである。しかしながら、この装置ではタ
ーゲット表面への磁界の発生位置を変化させることがで
きるものの、磁界の発生が偏るために均一にターゲット
がスパッタされることなく、また、磁石の回転速度を上
げる構成にも構造的に無理があり、依然としてターゲッ
トの利用効率は低いものであった。これを解決すべく、
図５に示すようなターゲットに対して直行方向での磁石
を回転する方法（本体に棒状磁石を一列に貫通埋設して
形成した回転式磁石）が考えられた（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅ
ｎｔ５３９９２５３号）。

【０００４】しかし、この場合もターゲット表面への磁
界の形成は同図に示すような（Ｎ極とＳ極とが１８０度
のわりで交互にターゲット側にくるだけであるために）
強弱のある磁界が交互に形成されるだけで、非エロージ
ョン領域を十分に減少させることができないという欠点
があった。

【０００５】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
てなされたもので、ターゲットに対して、エロージョン
領域を拡大し、均一で精度のよいスパッタを可能とする
成膜用磁石とそれを用いた成膜方法及びその装置を提供
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、マグネトロンスパッタ装置等のターゲッ
トの表面に磁界を形成する磁石であって、該磁石が略円
柱状に形成された本体に棒状磁石を同一極が揃うように
螺旋状に埋設又は螺旋状に貫通埋設して形成されている
ことを特徴とする。

【０００７】また、マグネトロンスパッタ装置等のター
ゲットの表面に磁界を形成すべくターゲットの裏面で少
なくとも２以上の請求項１記載の成膜用磁石を回転駆動
してターゲット表面全体に均一な磁界を形成することを
特徴とする。

【０００８】さらに、基板に対向して設けられたターゲ
ットと、ターゲットの裏面に設けられた磁石とからなる
マグネトロンスパッタ等の成膜装置において、前記磁石
がターゲットの外周面側に設けられた固定磁石と、固定
磁石間に設けられた少なくとも２以上の請求項１記載の
成膜用磁石とからなり、しかも、各成膜用磁石がそれぞ
れ軸心を中心に回転駆動すべく構成されていることを特
徴とする。

【０００９】具体的には、成膜用磁石は、隣り合う成膜
用磁石の極が逆になるように配置されていることであ
る。

【００１０】

【作用】即ち、本発明は、磁石を、略円柱状に形成され
た本体と、該本体に棒状磁石を同一極が揃うように螺旋
状に埋設して形成、又は螺旋状に貫通埋設して形成する
ことで、マグネトロンスパッタ装置のターゲットの表面
に磁界を形成すべくターゲットの裏面で少なくとも２以
上この成膜用磁石を設け、さらに回転駆動することによ
り、ターゲット表面に同一強度の磁界のウエーブを連続
形成することでができる。

【００１１】この、成膜用磁石をターゲットの外周面側
に設けられた固定磁石間に少なくとも２以上設けること
により、固定磁石と成膜用磁石との間、及び各成膜用磁
石間に複数の磁界を発生させることができ、さらに、そ
の磁界が成膜用磁石の回転駆動で、強い同一磁界の連続
ウエーブとすることができるので、ターゲットのエロー
ジョン域の拡大（利用効率の拡大）が可能となり、さら
に、均一なスパッタ、即ち均一な膜を基板に成膜するこ
とができることとなる。この際、当然のこととである
が、成膜用磁石の隣り合う磁石間の極が逆になるように
配置されている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に沿って説明する。図１は成膜用磁石を示す概略斜視
図、図２は本装置、即ちマグネトロンスパッタ装置へ成
膜用磁石を利用した状態を示す概略平面図である。この
図において、成膜用磁石１は、略円柱状の磁石本体２
と、本体２に螺旋状に貫通状態で埋設した棒状磁石３と
からなる。この棒状磁石３の極は同一面の螺旋に沿って
同じ極を配置する。この磁石本体２の形状は回転駆動に
適する形状であれば、多角形柱状であってもよい。ま
た、棒状磁石３は磁石本体２に螺旋状の両面にそれぞれ
磁石３を埋設して形成することも可能である。

【００１３】この成膜用磁石１をターゲット５の裏面側
に設けられた固定磁石６，６（上面がＮ極）間にＳ極、
Ｎ極、Ｓ極（先端側の棒状磁石３の極）の順に３本配置
し、駆動源（図示せず）により軸心を中心に回転駆動す
べく構成する。この際、配置する成膜用磁石１の数はタ
ーゲット５の大きさ、材質等に応じて種々変更可能であ
る。基本的には奇数本数配置することが、固定磁石６と
の磁界を形成する関係上（即ちＮ極からＳ極への磁場の
形成の関係上（多く磁場を同時に形成する必要があるた
めに））好ましい。さらに、成膜用磁石１の距離（ｄ）
は成膜用磁石１とターゲット５表面との距離（ｔ）の２
倍以上が好ましい。（これにより、ターゲット５表面に
適当な磁界（エロージョン領域を拡げる）が形成され
る。）

【００１４】次に、上記装置を使用して、実際の磁界の
形成状態を説明する。即ち、螺旋状磁石１が回転してい
ない状態では、図３の（イ）に示すように、手前側（先
端側の棒状磁石３の極）は固定磁石６，６のＮ極から成
膜用磁石１の両側のＳ極への磁場と、真ん中の成膜用磁
石１のＮ極から、両側の成膜用磁石１のＳ極への磁場と
が形成されている。さらに、成膜用磁石１の中央部で
は、両側の成膜用磁石１のＮ極から真ん中の成膜用磁石
１のＳ極への磁場が形成され、下方側では、固定磁石６
のＮ極から成膜用磁石１の両側のＳ極への磁場と、真ん
中の成膜用磁石１のＮ極から、両側の成膜用磁石１のＳ
極への磁場とが形成されている。即ち、ターゲット５面
に多くの磁場が形成されている。

【００１５】この状態で、成膜用磁石１が回転を始める
と、約９０度回転した時点で同図（ロ）に示すように、
上方の固定磁石６，６のＮ極から成膜用磁石１の両側の
Ｓ極への磁場が（イ）の状態よりさらに多く形成される
とともに、全体の磁場が（イ）の状態より下方側へと移
動することとなる。

【００１６】さらに、成膜用磁石１を回転して約１８０
度回転すると、同図（ハ）に示すように、成膜用磁石１
の極がそれぞれ、スタート時と逆に、即ち、上方では両
側の成膜用磁石１のＮ極から真ん中の成膜用磁石１のＳ
極への磁場が形成され、中央部では、真ん中の成膜用磁
石１のＮ極から両側の成膜用磁石１のＳ極への磁場と、
固定磁石６，６のＮ極から成膜用磁石１の両側のＳ極へ
の磁場が形成され、下方側では両側の成膜用磁石１のＮ
極から真ん中の成膜用磁石１のＳ極への磁場が形成され
ている。

【００１７】このように、固定磁石６，６と成膜用磁石
１の両側間、及び成膜用磁石１の両側間と真ん中の成膜
用磁石１間の磁場は回転に応じて常に下方側へ移動する
とともに、新たな磁場が上方に形成されることとなる。
この磁場は、磁石の螺旋状に応じて連続的に磁場のウエ
ーブとしてターゲット５表面に形成されてることとな
る。このため、ターゲット５表面の非エロージョン域が
消滅又は減少することとなり、さらに，ターゲット５の
均一な減少を可能にする。これは，基板（図示せず）へ
のスパッタ粒子の均一な堆積を可能にすることとなる。
従って、近年需要の多い大型基板の成膜に対しても最適
な装置と成りうる。

【００１８】尚、上記実施例では、成膜用磁石１に埋設
等した磁石３を棒状に形成したが、磁石の形状はこれに
限定されるものでなく、例えば、球形磁石で形成するこ
とも可能である。要は、本体２に螺旋状に極を同一で磁
石が設けられていればよく、その磁石の形状は問うもの
でない。

【００１９】

【発明の効果】このように、本発明による成膜用磁石を
マグネトロンスパッタ装置に用いることで、ターゲット
表面の非エロージョン域を消滅又は減少することが可能
で、ターゲットの利用効率を格段に上げ、コストを低減
することができるという利点を得た。

【００２０】さらに、基板へのスパッタ粒子の均一な堆
積を可能にし、大型基板の成膜に対しても最適な装置を
提供することができるという大いなる利点を得ることが
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の螺旋状磁石の一例を示す概略斜視
図。

【図２】は本発明のマドネトロンスパッタ装置の一例を
示す概略側面図。

【図３】は螺旋状磁石の回転時の磁場の形成状態を示
し、（イ）は螺旋状磁石の停止時、（ロ）は９０度回転
した状態時、（ハ）は１８０度回転した状態時を示す。

【図４】は従来のマドネトロンスパッタ装置の磁石の回
転による磁場の形成状態を示す概略側面図。

【図５】は従来の回転磁石の磁場を示す概略側面図。

【符号の説明】

１…成膜用磁石 ２…本体 ３…棒状磁石 ５…ターゲット ６…固定磁石

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マグネトロンスパッタ装置等のターゲッ
   トの表面に磁界を形成する磁石であって、磁石が略円柱
   状に形成された本体に磁石を同一極が揃うように螺旋状
   に埋設又は螺旋状に貫通埋設して形成されていることを
   特徴とする成膜用磁石。
2. 【請求項２】 マグネトロンスパッタ装置等のターゲッ
   トの表面に磁界を形成すべくターゲットの裏面で少なく
   とも２以上の請求項１記載の成膜用磁石を回転駆動して
   磁界のウエーブを連続形成することを特徴とする成膜方
   法。
3. 【請求項３】 基板に対向して設けられたターゲット
   と、ターゲットの裏面に設けられた磁石とからなるマグ
   ネトロンスパッタ等の成膜装置において、前記磁石がタ
   ーゲットの外周面側に設けられた固定磁石と、固定磁石
   間に設けられた少なくとも２以上の請求項１記載の成膜
   用磁石とからなり、しかも、成膜用磁石がそれぞれ回転
   駆動すべく構成されていることを特徴とする成膜装置。
4. 【請求項４】 成膜用磁石は、隣り合う各磁石間の極が
   逆になるように配置されている請求項３記載の成膜装
   置。