JP2001064773A - 強磁性体のマグネトロンスパッタ装置 - Google Patents

強磁性体のマグネトロンスパッタ装置

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JP2001064773A
JP2001064773A JP24146299A JP24146299A JP2001064773A JP 2001064773 A JP2001064773 A JP 2001064773A JP 24146299 A JP24146299 A JP 24146299A JP 24146299 A JP24146299 A JP 24146299A JP 2001064773 A JP2001064773 A JP 2001064773A
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孝 小松
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智 池田
Yasushi Higuchi
靖 樋口
Toshimitsu Uehigashi
俊光 上東
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ターゲット表面が全面エロージョンとなる状態
で放電が得られ、パーティクルの発生がなくターゲット
ライフの長い強磁性体のマグネトロンスパッタ装置を提
供すること。 【解決手段】真空処理室１内の強磁性体のターゲット２
の外周に沿ってアースシールド８を設け、ターゲットの
背後の磁石からの磁場を該ターゲットの表面へ漏洩さ
せ、真空処理室内で発生するプラズマを該磁場により収
束させてターゲットをスパッタリングする装置に於い
て、ターゲットの表面の外周部をアースシールドで覆
う。ターゲットの外周部２ａにテーパ部１０等の凹入部
を形成し、外周部を覆うアースシールドの表面と該ター
ゲットの表面とをほぼ同一平面にする。外周部を透磁率
の大きな材料で形成し、その表面をターゲットと同一物
質の被膜で覆う。該外周部の磁石の磁石面の４分の１以
上をターゲットの背後に存在させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強磁性体のターゲ
ットをマグネトロンスパッタする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、マグネトロンスパッタ装置とし
て、図１に示したような、真空排気手段により真空排気
された真空処理室ａ内に設けたバッキングプレートｂ上
にターゲットｃをボンディングなどにより取り付け、該
ターゲットｃの背後に設けた永久磁石などの磁石ｄの磁
場を該ターゲットｃの表面へ漏洩させ、該真空処理室ａ
内で低圧放電で発生するプラズマを該磁場により収束さ
せて該プラズマ中で発生するイオンを該ターゲットｃへ
衝突させることによりスパッタし、対向位置に設けた基
板ｅに該ターゲットｃの物質の薄膜を形成する装置が知
られている。この場合、アース電位のアースシールドｆ
を該ターゲットｃの外周に沿って設け、該イオンがター
ゲットｃ以外へ衝突することを防ぎ、基板ｅに形成され
る薄膜中に不純物が混入することを防止している。該磁
石ｄにはヨークｇに取り付けられ、図示の例では該ター
ゲットｃの背後で回転されるようにした。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このマグネトロンスパ
ッタ装置では、磁石ｄと強磁性体ターゲットｃの位置関
係が重要であり、該磁石ｄが図２のように相対的にター
ゲットｃの外側にある場合、磁力線ｈがターゲットｃの
外側へ広がるため、放電電圧が上昇したり、低圧力で放
電しなくなったり、ターゲットｃとアースシールドｆと
の間でプラズマにより短絡してしまい、放電が起こらな
くなる。これに対して、図３のように磁石ｄをターゲッ
トｃの中心方向へ変位させれば、上記のような短絡は起
こらず、放電することができるようになるが、ターゲッ
トｃの表面全面がエロージョンにならず、パーティクル
の発生やターゲットライフが短命になる不都合が生じ
る。
【０００４】本発明は、ターゲット表面が全面エロージ
ョンとなる状態で放電が得られ、パーティクルの発生が
なくターゲットライフの長い強磁性体のマグネトロンス
パッタ装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の目的
を達成するため、真空処理室内に設けた強磁性体のター
ゲットの外周に沿ってアースシールドを設け、該ターゲ
ットの背後に設けた磁石からの磁場を該ターゲットの表
面へ漏洩させ、該真空処理室内で発生するプラズマを該
磁場により収束させて該ターゲットをスパッタリングす
る装置に於いて、該ターゲットの表面の外周部を該アー
スシールドで覆うようにした。該ターゲットの表面の外
周部にテーパ部や段差部の凹入部を形成し、該外周部を
覆う上記アースシールドの表面と該ターゲットの表面と
をほぼ同一平面にすることがパーティクルの発生を防止
する上で好ましい。該ターゲットの外周部を透磁率の大
きな材料で形成し、更には該ターゲットの外周部の表面
を該ターゲットと同一物質の被膜で覆うことで、アース
シールドに対する漏洩磁場を低減しコンタミネーション
やパーティクルの発生が防止できる。該ターゲットの背
後に設けた磁石のうち、該ターゲットの外周部に位置す
る磁石の磁石面の４分の１以上を該ターゲットの背後に
存在させることで、安定放電を行ってターゲットを全面
エロージョンにできる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
き説明すると、図４に於いて、符号１は真空ポンプによ
り真空排気された真空処理室、２は該真空処理室１を構
成するバッキングプレート３にボンディングされた強磁
性体のターゲット、４は該強磁性体のターゲット２と対
向して該真空処理室１内に設けた基板を示す。該ターゲ
ット２にはＤＣ電源５を接続してこれと室壁などの適当
なアノードとの間でプラズマが発生するようにし、該タ
ーゲット２のバッキングプレート３を介しての背後に
は、ヨーク７に取り付けて永久磁石或いは電磁石からな
る複数個の磁石６を設け、これの磁場を該ターゲット２
の表面前方へ漏洩させてプラズマを収束し、低圧でマグ
ネトロン放電が行なわれるようにした。図示のもので
は、磁石６を、外側の大径の環状の永久磁石６ａと、内
側の小径の永久磁石６ｂで構成し、これらの磁石６の中
心を回転自在のヨーク７の回転中心から偏寄させて内外
２重に取り付けした。該ターゲット２の外周には、ター
ゲット以外のスパッタを防止するために金属製のアース
シールド８が設けられる。
【０００７】こうした構成は従来のものと特に変わりが
ないが、該ターゲット４が強磁性体であると、前記した
ようにターゲット２と磁石６の位置関係で放電が起こら
なくなったり、ターゲット２が全面エロージョンになら
なかったりする不都合を生じるが、本発明では、該ター
ゲット２の表面の外周部２ａを該アースシールド８で覆
い、外周の磁場をシールドすることによって該ターゲッ
ト２の外周方向への磁場の広がりを低く抑え、該位置関
係に係わらず該ターゲット２の表面におけるプラズマの
密度を高めて安定放電が行えるようにした。
【０００８】該ターゲット２の表面の外周部２ａには、
図４に示すような段差部９や図５に示すようなテーパ部
１０の凹入部を形成し、図６に示すような強磁性体のリ
ング１１や枠を取り付け、或いは図７及び図８に示した
ような透磁率の大きな材料のリング１３や枠を取り付け
ることで、該ターゲット２の外周方向への磁場の広がり
を一層抑制できる。尚、図６のような外周部の構造で
は、該外周部２ａとアースシールド８との隙間１４にス
パッタ粒子が侵入してそこに成膜され、これが剥離して
パーティクル発生の原因になるが、該外周部２ａに段差
部やテーパ部を設けた場合、これを覆う該アースシール
ド８の表面と該ターゲット４の表面とをほぼ同一平面に
することができ、隙間１４に成膜されにくくなるから、
パーティクルの発生を防止できる。また、該外周部２ａ
の表面を、ターゲット２と同一物質をメッキや溶射、蒸
着等で被覆しておくことで、コンタミネーションやパー
ティクル発生を極力低減できる。
【０００９】該アースシールド８で外周部２ａを覆った
ときの該外周部２ａと磁石６との相対的な位置関係は、
図９に見られるように、磁石６がターゲット２の最も外
側に位置するとき、磁極面の４分の１をターゲット２の
スパッタ有効部分に対向させ、その４分の３を外周部の
段差部９又はテーパ部に対向させることが好ましく、こ
の構成とすることでターゲット外周の磁場の漏れがター
ゲット上よりも低く抑えることができ、安定放電を発生
させてターゲット２の表面を全面エロージョンとするこ
とができる。
【００１０】
【実施例】図９の構成に於いて、強磁性体のターゲット
２をＮｉとし、その外周部２ａにＮｉよりも飽和磁場
（透磁率）の大きいＦｅ製のリングを取り付けて段差部
９を形成した。アースシールド８はアース電位とし、そ
の表面をターゲット２の表面と同一面上に位置させ、パ
ーティクル対策として見込み角をつけた形状とした。バ
ッキングプレート３の内部には冷却水を循環させた。磁
石６は、Ｎｉめっき付Ｆｅ製のヨーク７に磁極面がヨー
ク面と平行となるように配置し、成膜時には該ヨーク７
を回転させた。磁石６の４分の１はターゲット２に対向
し、４分の３はリング１１に対向している。磁極面とタ
ーゲット２の表面との距離は３３ｍｍ、ターゲット厚は
７ｍｍ、Ｆｅリング１１の厚さを３ｍｍとした。
【００１１】これでスパッタを行ったところ、安定放電
が維持され、ターゲットの全面をエロージョンにするこ
とができた。
【００１２】尚、ターゲット２の形状は、円形に限ら
ず、角形や円筒形であってもよい。アースシールド８の
電位は、フローティングあるいは電位制御してもよく、
磁石６は水冷効率を上げるために水没式を採用してもよ
い。Ｆｅ製ヨーク７はＳＵＳ４３０等の磁性体のステン
レス鋼にしてもよい。また、磁気回路は、磁石６の磁極
面がターゲット２の表面と平行になるようヨーク７上に
配置したが、磁極面をターゲット２の表面と垂直に配置
してもよい。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは、強磁
性体ターゲットの外周部にアースシールドで覆うように
したので、磁石の磁場が該外周部でターゲットの外方へ
広がらないようになり、プラズマ密度が高まって放電が
安定し強磁性体のスパッタを低圧で行える効果が得ら
れ、該外周部の表面に凹入部を設けてアースシールドと
ターゲットの表面を同一面とすることでパーティクルの
発生を防止でき、該外周部を透磁率の大きい材料を設け
ることで一層安定した放電を行えてターゲット全面をエ
ロージョン領域とすることができるからターゲットの寿
命と使用効率を高めることができる。また、請求項５の
構成とすることにより、ターゲット外周の磁場の漏れが
ターゲット上よりも低く抑えることができ、効率の良い
スパッタを行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のマグネトロンスパッタ装置の截断側面図
【図２】図１の要部の拡大図
【図３】従来の他のマグネトロンスパッタ装置の要部の
拡大図
【図４】本発明の実施の形態を示す截断側面図
【図５】図４の変形例の断面図
【図６】図４の他の変形例の断面図
【図７】図４の他の変形例の断面図
【図８】図４の他の変形例の断面図
【図９】図４の更に他の変形例の断面図
【符号の説明】
１ 真空処理室、２ ターゲット、２ａ 外周部、３
バッキングプレート、４基板、６ 磁石、８ アースシ
ールド、９ 段差部、１０ テーパ部、１１・１３ リ
ング、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 智 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 樋口 靖 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 上東 俊光 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 Ｆターム(参考） 4K029 DC02 DC20 DC43 DC45

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】真空処理室内に設けた強磁性体のターゲッ
    トの外周に沿ってアースシールドを設け、該ターゲット
    の背後に設けた磁石からの磁場を該ターゲットの表面へ
    漏洩させ、該真空処理室内で発生するプラズマを該磁場
    により収束させて該ターゲットをスパッタリングする装
    置に於いて、該ターゲットの表面の外周部を該アースシ
    ールドで覆ったことを特徴とする強磁性体のマグネトロ
    ンスパッタ装置。
  2. 【請求項２】上記ターゲットの表面の外周部にテーパ部
    や段差部の凹入部を形成し、該外周部を覆う上記アース
    シールドの表面と該ターゲットの表面とがほぼ同一平面
    になるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の強
    磁性体のマグネトロンスパッタ装置。
  3. 【請求項３】上記ターゲットの外周部を透磁率の大きな
    材料で形成したことを特徴とする請求項１または２に記
    載の強磁性体のマグネトロンスパッタ装置。
  4. 【請求項４】上記ターゲットの外周部を透磁率の大きな
    材料で形成してその表面を該ターゲットと同一物質の被
    膜で覆ったことを特徴とする請求項３に記載の強磁性体
    のマグネトロンスパッタ装置。
  5. 【請求項５】上記ターゲットの背後に設けた磁石のう
    ち、該ターゲットの最外周部に位置する磁石の磁石面の
    ４分の１以上を該ターゲットの背後に存在させたことを
    特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の強磁
    性体のマグネトロンスパッタ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007238978A (ja) * 2006-03-06 2007-09-20 Dainippon Printing Co Ltd スパッタ装置およびスパッタ方法
WO2007122735A1 (ja) * 2006-04-24 2007-11-01 Thin-Film Process Inc. スパッタリング装置
CN105408515A (zh) * 2014-07-09 2016-03-16 株式会社爱发科 绝缘体靶

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KR20160071452A (ko) 2014-07-09 2016-06-21 가부시키가이샤 알박 절연물 타겟
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