JP2002294447A - スパッタ装置 - Google Patents
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- 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
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
- H01J37/3455—Movable magnets
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
- C23C14/352—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スパッタ装置に前記補助磁極を設ける場合
に、磁場形状を容易に変化させる。 【解決手段】 １又は複数個のマグネトロン型スパッタ
蒸発源３と１又は複数個の補助磁極９とが被蒸着物２を
取り囲むようにチャンバ１に配置されたスパッタ装置で
あって、前記マグネトロン型スパッタ蒸発源３と前記補
助磁極９とによって形成される磁場形状を変化させるた
めに前記補助磁極９の前記被蒸着物２に対する角度を変
える角度変更機構を備えている。
に、磁場形状を容易に変化させる。 【解決手段】 １又は複数個のマグネトロン型スパッタ
蒸発源３と１又は複数個の補助磁極９とが被蒸着物２を
取り囲むようにチャンバ１に配置されたスパッタ装置で
あって、前記マグネトロン型スパッタ蒸発源３と前記補
助磁極９とによって形成される磁場形状を変化させるた
めに前記補助磁極９の前記被蒸着物２に対する角度を変
える角度変更機構を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、本発明はマグネト
ロンスパッタリング法により薄膜を形成するためのスパ
ッタ装置に関するものである。
ロンスパッタリング法により薄膜を形成するためのスパ
ッタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、被蒸着物（基板）周囲に蒸
発源から発生したプラズマを効率良く閉じ込めるため、
マグネトロン型スパッタ蒸発源とは別に補助磁極を設け
て、基板周囲において高密度のプラズマを得る技術を特
願平１１−２２８３７７号において提案した。この特願
平１１−２２８３７７号で提案の技術は、例えば、マグ
ネトロン型スパッタ蒸発源と補助磁極とが被蒸着物を取
り囲むように配置し、補助磁極の極性を、蒸発源のマグ
ネトロン磁極を構成する外側磁極の極性と相反するもの
として、基板の取り囲む形状の磁場を形成し、プラズマ
を基板周囲に閉じ込めるものである。
発源から発生したプラズマを効率良く閉じ込めるため、
マグネトロン型スパッタ蒸発源とは別に補助磁極を設け
て、基板周囲において高密度のプラズマを得る技術を特
願平１１−２２８３７７号において提案した。この特願
平１１−２２８３７７号で提案の技術は、例えば、マグ
ネトロン型スパッタ蒸発源と補助磁極とが被蒸着物を取
り囲むように配置し、補助磁極の極性を、蒸発源のマグ
ネトロン磁極を構成する外側磁極の極性と相反するもの
として、基板の取り囲む形状の磁場を形成し、プラズマ
を基板周囲に閉じ込めるものである。
【０００３】また、この特願平１１−２２８３７７号で
提案の他の技術は、例えば、マグネトロン型スパッタ蒸
発源と補助磁極とが被蒸着物を取り囲むように配置し、
補助磁極の極性を、蒸発源のマグネトロン磁極を構成す
る外側磁極の極性と同一にすることにより、隣接する蒸
発源と補助磁極の間に磁場が集中しミラー効果によって
蒸発源から発生したプラズマを基板の周囲に閉じ込める
ことができるものである。
提案の他の技術は、例えば、マグネトロン型スパッタ蒸
発源と補助磁極とが被蒸着物を取り囲むように配置し、
補助磁極の極性を、蒸発源のマグネトロン磁極を構成す
る外側磁極の極性と同一にすることにより、隣接する蒸
発源と補助磁極の間に磁場が集中しミラー効果によって
蒸発源から発生したプラズマを基板の周囲に閉じ込める
ことができるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明における主たる
課題は、スパッタ装置に前記補助磁極を設ける場合に、
磁場形状を容易に変化させることにある。すなわち、基
板付近の磁場形状を変化させると、基板付近のプラズマ
密度を調節し、同時に基板バイアス電流を制御できる。
ここで、磁場形状の変更は、例えば、蒸発源背面にコイ
ルを設け、そのコイルに電流を流すことによって行うこ
とができるが、コイルが放電空間から遠いためその効果
は小さく、しかも蒸発源上の磁場を逆に乱すおそれもあ
った。
課題は、スパッタ装置に前記補助磁極を設ける場合に、
磁場形状を容易に変化させることにある。すなわち、基
板付近の磁場形状を変化させると、基板付近のプラズマ
密度を調節し、同時に基板バイアス電流を制御できる。
ここで、磁場形状の変更は、例えば、蒸発源背面にコイ
ルを設け、そのコイルに電流を流すことによって行うこ
とができるが、コイルが放電空間から遠いためその効果
は小さく、しかも蒸発源上の磁場を逆に乱すおそれもあ
った。
【０００５】また、特願平１１−２２８３７７号のよう
に補助磁極を設けた装置においては、補助磁極を取り外
して基板方向の極性を異ならせて装着し直すことで、磁
場形状を変化させることも考えられるが、補助磁極の取
外・再装着等の労力が必要であり作業性が悪い。しか
も、補助磁極を取外・再装着しても、補助磁極の基板方
向の極性をＳ又はＮとしかすることができないから、基
板付近の磁場形状は２種類しか形成できず、細かく磁場
形状を変化させることができない。また、補助磁極の取
外・再装着によって磁場形状を変化させるのでは、成膜
中に磁場形状を変化させることができない。
に補助磁極を設けた装置においては、補助磁極を取り外
して基板方向の極性を異ならせて装着し直すことで、磁
場形状を変化させることも考えられるが、補助磁極の取
外・再装着等の労力が必要であり作業性が悪い。しか
も、補助磁極を取外・再装着しても、補助磁極の基板方
向の極性をＳ又はＮとしかすることができないから、基
板付近の磁場形状は２種類しか形成できず、細かく磁場
形状を変化させることができない。また、補助磁極の取
外・再装着によって磁場形状を変化させるのでは、成膜
中に磁場形状を変化させることができない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁場形状の変
更に、前記補助磁極を利用したものであり、次の技術的
手段を採用した。すなわち、本発明の特徴は、１又は複
数個のマグネトロン型スパッタ蒸発源と１又は複数個の
補助磁極とが被蒸着物を取り囲むようにチャンバに配置
されたスパッタ装置であって、前記マグネトロン型スパ
ッタ蒸発源と前記補助磁極とによって形成される磁場形
状を変化させるために前記補助磁極の前記被蒸着物に対
する角度を変える角度変更機構を備えている点にある。
更に、前記補助磁極を利用したものであり、次の技術的
手段を採用した。すなわち、本発明の特徴は、１又は複
数個のマグネトロン型スパッタ蒸発源と１又は複数個の
補助磁極とが被蒸着物を取り囲むようにチャンバに配置
されたスパッタ装置であって、前記マグネトロン型スパ
ッタ蒸発源と前記補助磁極とによって形成される磁場形
状を変化させるために前記補助磁極の前記被蒸着物に対
する角度を変える角度変更機構を備えている点にある。
【０００７】補助磁極の変更機構により、補助磁極の角
度を変えることで、磁場形状を意図的に変化させ、被蒸
着物（基板）近傍でのプラズマ密度を幅広く調節でき
る。あわせて基板バイアス電流も調節できることとなる
ため、膜種や基板の条件に合わせた最適なバイアス電流
での成膜条件を選択することができる。また、磁場形状
を変化させるためのコイルが必要でなくなり、コイルを
設けなければ、コイル・コイル電源等のコストを削減で
き、蒸発源の磁場の乱れも防止できる。また、コイルよ
り簡単に大きな磁場形状変化を実現できるため、幅広く
基板バイアス電流をコントロールできる。
度を変えることで、磁場形状を意図的に変化させ、被蒸
着物（基板）近傍でのプラズマ密度を幅広く調節でき
る。あわせて基板バイアス電流も調節できることとなる
ため、膜種や基板の条件に合わせた最適なバイアス電流
での成膜条件を選択することができる。また、磁場形状
を変化させるためのコイルが必要でなくなり、コイルを
設けなければ、コイル・コイル電源等のコストを削減で
き、蒸発源の磁場の乱れも防止できる。また、コイルよ
り簡単に大きな磁場形状変化を実現できるため、幅広く
基板バイアス電流をコントロールできる。
【０００８】本発明において前記角度変更機構は、前記
補助磁極を任意の角度に変更自在とされているのが好ま
しい。この場合、補助磁極を任意の角度に変更できるの
で、磁場形状を細かく変化させることができ、バイアス
電流を細かく制御できる。前記角度変更機構を成膜中に
動作可能にしておくと、成膜中にも磁場形状を簡単に変
えることができるので好ましい。特に、前記角度変更機
構に対して角度変更動作のための動力を与える動力付与
部が前記チャンバ外に設けられていると構成が簡易にな
り好ましい。
補助磁極を任意の角度に変更自在とされているのが好ま
しい。この場合、補助磁極を任意の角度に変更できるの
で、磁場形状を細かく変化させることができ、バイアス
電流を細かく制御できる。前記角度変更機構を成膜中に
動作可能にしておくと、成膜中にも磁場形状を簡単に変
えることができるので好ましい。特に、前記角度変更機
構に対して角度変更動作のための動力を与える動力付与
部が前記チャンバ外に設けられていると構成が簡易にな
り好ましい。
【０００９】また、前記動力付与部は、チャンバ外から
手動で前記角度変更機構を動作させるべく前記チャンバ
外に設けられた手動操作部としたり、チャンバ外から前
記方向変更機構に動力与えて自動的に補助磁極の角度を
変えるための駆動装置（例えば、モータ、空圧）とする
ことができる。さらに、前記補助磁極が複数設けられて
いる場合には、複数の補助磁極が同期して角度を変更で
きるように構成されているのが好ましい。同期して補助
磁極を動作させることで全体的に磁場形状を変化させる
ことができる。
手動で前記角度変更機構を動作させるべく前記チャンバ
外に設けられた手動操作部としたり、チャンバ外から前
記方向変更機構に動力与えて自動的に補助磁極の角度を
変えるための駆動装置（例えば、モータ、空圧）とする
ことができる。さらに、前記補助磁極が複数設けられて
いる場合には、複数の補助磁極が同期して角度を変更で
きるように構成されているのが好ましい。同期して補助
磁極を動作させることで全体的に磁場形状を変化させる
ことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の代表的な実施形態
として、非平衡（不平衡）型マグネトロンスパッタ蒸発
源マグネトロン４式を搭載した、マグネトロンスパッタ
装置を示している。図１において、真空チャンバ１内の
中央部に基板（被蒸着物）２が設けられ、真空チャンバ
１内に基板２の周囲を取り囲むように４個のマグネトロ
ン蒸発源３が設けられている。各マグネトロン蒸発源３
は互いに同一の構成であって、リング状の外側磁極４と
外側磁極４の中央に内嵌配置された内側磁極５とソース
材料により構成されたターゲット６とを備えている。前
記各マグネトロン蒸発源３は、マグネトロンを形成する
外側磁極４の強度が内側磁極５の強度よりも強い非平衡
型（不平衡）のマグネトロン蒸発源により構成されてい
る。
基づいて説明する。図１は、本発明の代表的な実施形態
として、非平衡（不平衡）型マグネトロンスパッタ蒸発
源マグネトロン４式を搭載した、マグネトロンスパッタ
装置を示している。図１において、真空チャンバ１内の
中央部に基板（被蒸着物）２が設けられ、真空チャンバ
１内に基板２の周囲を取り囲むように４個のマグネトロ
ン蒸発源３が設けられている。各マグネトロン蒸発源３
は互いに同一の構成であって、リング状の外側磁極４と
外側磁極４の中央に内嵌配置された内側磁極５とソース
材料により構成されたターゲット６とを備えている。前
記各マグネトロン蒸発源３は、マグネトロンを形成する
外側磁極４の強度が内側磁極５の強度よりも強い非平衡
型（不平衡）のマグネトロン蒸発源により構成されてい
る。
【００１１】各マグネトロン蒸発源３は基板２の外周に
等間隔をおいて環状に配置され、基板２から等間隔の位
置にある。隣り合う蒸発源３の中間位置には、それぞれ
補助磁極９が設けられている。この補助磁極９は、永久
磁石により主構成されている。このマグネトロンスパッ
タ装置によれば、アルゴンなどの不活性ガスが真空チャ
ンバ１内に注入され、アースされた真空チャンバ１に対
して、各マグネトロン蒸発源３にスパッタ電源（図示し
ない）によりマイナス電圧が印加されると、真空チャン
バ１と各マグネトロン蒸発源３との間でグロー放電が生
じ、真空チャンバ１内にプラズマ（電子及びアルゴンイ
オン）が発生する。真空チャンバ１内に存在するアルゴ
ンイオンは、ソース材料でできた蒸発源３のターゲット
６に衝突し、これによりマグネトロン蒸発源３（ターゲ
ット６）より金属原子が蒸発され、基板２に付着して、
薄膜を形成する。また、一部の金属原子は真空チャンバ
内１でイオン化され、電気的に負にバイアスされた基板
２により高いエネルギーで付着する。
等間隔をおいて環状に配置され、基板２から等間隔の位
置にある。隣り合う蒸発源３の中間位置には、それぞれ
補助磁極９が設けられている。この補助磁極９は、永久
磁石により主構成されている。このマグネトロンスパッ
タ装置によれば、アルゴンなどの不活性ガスが真空チャ
ンバ１内に注入され、アースされた真空チャンバ１に対
して、各マグネトロン蒸発源３にスパッタ電源（図示し
ない）によりマイナス電圧が印加されると、真空チャン
バ１と各マグネトロン蒸発源３との間でグロー放電が生
じ、真空チャンバ１内にプラズマ（電子及びアルゴンイ
オン）が発生する。真空チャンバ１内に存在するアルゴ
ンイオンは、ソース材料でできた蒸発源３のターゲット
６に衝突し、これによりマグネトロン蒸発源３（ターゲ
ット６）より金属原子が蒸発され、基板２に付着して、
薄膜を形成する。また、一部の金属原子は真空チャンバ
内１でイオン化され、電気的に負にバイアスされた基板
２により高いエネルギーで付着する。
【００１２】このマグネトロンスパッタ装置では、補助
磁極９を有するので、基板２の周囲に蒸発源３より発生
したプラズマが多く存在し、蒸発源３より蒸発した金属
原子のイオン化が促進され、更に、形成される被膜がイ
オンの衝突をより多く受けることにより、基板２との密
着力や膜構造を改善することができる。図１において、
各補助磁極９の基板２方向の極性は、マグネトロン蒸発
源３の外側磁極４の極性と相異なるようになっている
が、各補助磁極９は、図１の矢印方向に３６０度回転自
在であり、任意の角度で停止できる。
磁極９を有するので、基板２の周囲に蒸発源３より発生
したプラズマが多く存在し、蒸発源３より蒸発した金属
原子のイオン化が促進され、更に、形成される被膜がイ
オンの衝突をより多く受けることにより、基板２との密
着力や膜構造を改善することができる。図１において、
各補助磁極９の基板２方向の極性は、マグネトロン蒸発
源３の外側磁極４の極性と相異なるようになっている
が、各補助磁極９は、図１の矢印方向に３６０度回転自
在であり、任意の角度で停止できる。
【００１３】図２は、各補助磁極９が図１の状態（回転
角度θ＝０度：基板方向に補助磁極９がＳとなる場合）
から回転角度θ＝９０度回転した場合を示し、図３は、
図１の状態から回転角度θ＝１８０度回転した場合を示
している。図３の場合、補助磁極の基板方向の極性はＮ
であり、マグネトロン蒸発源３の外側磁極４の極性と同
一になっている。図４は図１の磁場解析結果（解析領域
は真空チャンバ１／４部分）を示しており、同様に図５
は図２の、図６は図３の磁場解析結果を示している。な
お、図４〜ず６において符号７は磁力線を示している。
角度θ＝０度：基板方向に補助磁極９がＳとなる場合）
から回転角度θ＝９０度回転した場合を示し、図３は、
図１の状態から回転角度θ＝１８０度回転した場合を示
している。図３の場合、補助磁極の基板方向の極性はＮ
であり、マグネトロン蒸発源３の外側磁極４の極性と同
一になっている。図４は図１の磁場解析結果（解析領域
は真空チャンバ１／４部分）を示しており、同様に図５
は図２の、図６は図３の磁場解析結果を示している。な
お、図４〜ず６において符号７は磁力線を示している。
【００１４】図４〜図６から明らかなように、補助磁極
９を回転させることにより磁場形状が大きく変わってい
る。また、補助磁極９の基板２方向の極性がＮからＳと
なる範囲で補助磁極９を任意の角度に変えることで、細
かく磁場形状を変化させることも可能である。図７は、
アルゴンガスプラズマを形成した場合の基板２のバイア
ス電流を、図１〜図３の補助磁極９の角度毎に測定した
結果を示している。図７より、補助磁極９の回転角度θ
を変えることで幅広く基板バイアス電流を制御できるこ
とがわかる。
９を回転させることにより磁場形状が大きく変わってい
る。また、補助磁極９の基板２方向の極性がＮからＳと
なる範囲で補助磁極９を任意の角度に変えることで、細
かく磁場形状を変化させることも可能である。図７は、
アルゴンガスプラズマを形成した場合の基板２のバイア
ス電流を、図１〜図３の補助磁極９の角度毎に測定した
結果を示している。図７より、補助磁極９の回転角度θ
を変えることで幅広く基板バイアス電流を制御できるこ
とがわかる。
【００１５】なお、図１のように、補助磁極９の基板２
方向の極性が、マグネトロン蒸発源３の外側磁極４の極
性と相異なる場合には、各マグネトロン蒸発源３の外側
磁極及び各補助磁極を順次交互に結ぶように磁力線１１
が生じ、これにより蒸発源３と補助磁極４によって基板
２を取り囲む形状の磁場が形成され、蒸発源３より発生
したプラズマを基板２の周囲に閉じ込めることができ
る。したがって、基板２の周囲にマグネトロン蒸発源３
より発生したプラズマが多く存在し、また、マグネトロ
ン蒸発源３より蒸発した金属原子のイオン化も促進され
る為、基板２上に形成される被膜がアルゴンイオン、金
属イオンの衝突をより多く受けることにより、被膜と基
板２との密着力や被膜の膜構造が改善される。
方向の極性が、マグネトロン蒸発源３の外側磁極４の極
性と相異なる場合には、各マグネトロン蒸発源３の外側
磁極及び各補助磁極を順次交互に結ぶように磁力線１１
が生じ、これにより蒸発源３と補助磁極４によって基板
２を取り囲む形状の磁場が形成され、蒸発源３より発生
したプラズマを基板２の周囲に閉じ込めることができ
る。したがって、基板２の周囲にマグネトロン蒸発源３
より発生したプラズマが多く存在し、また、マグネトロ
ン蒸発源３より蒸発した金属原子のイオン化も促進され
る為、基板２上に形成される被膜がアルゴンイオン、金
属イオンの衝突をより多く受けることにより、被膜と基
板２との密着力や被膜の膜構造が改善される。
【００１６】また、図３のように、補助磁極９の基板２
方向の極性が、蒸発源３の外側磁極３の極性と同一であ
るため、各蒸発源３の外側磁極４及び各補助磁極９の中
間付近で反発し合う磁場が生じるが、この部分は磁力線
が集中しているため、ミラー効果によって、前記グロー
放電により発生したプラズマを基板２の周囲に閉じ込め
ることができる。また、隣接する蒸発源３と補助磁場９
の磁場が反発し合うために、蒸発源３前方の磁場はより
基板２方向に膨らみ、また、蒸発源３の内側磁極５と補
助磁極９を結ぶ磁力線も生じるため、プラズマが基板２
方向に広がり、基板２位置で高密度のプラズマが得られ
る。従って、基板２の周囲に蒸発源３より発生したプラ
ズマが多く存在し、また、蒸発源３より蒸発した金属原
子のイオン化も促進される為、基板２上に形成される被
膜がアルゴンイオン、金属イオンの衝突をより多く受け
ることにより、被膜と基板２との密着力や被膜の膜構造
が改善される。
方向の極性が、蒸発源３の外側磁極３の極性と同一であ
るため、各蒸発源３の外側磁極４及び各補助磁極９の中
間付近で反発し合う磁場が生じるが、この部分は磁力線
が集中しているため、ミラー効果によって、前記グロー
放電により発生したプラズマを基板２の周囲に閉じ込め
ることができる。また、隣接する蒸発源３と補助磁場９
の磁場が反発し合うために、蒸発源３前方の磁場はより
基板２方向に膨らみ、また、蒸発源３の内側磁極５と補
助磁極９を結ぶ磁力線も生じるため、プラズマが基板２
方向に広がり、基板２位置で高密度のプラズマが得られ
る。従って、基板２の周囲に蒸発源３より発生したプラ
ズマが多く存在し、また、蒸発源３より蒸発した金属原
子のイオン化も促進される為、基板２上に形成される被
膜がアルゴンイオン、金属イオンの衝突をより多く受け
ることにより、被膜と基板２との密着力や被膜の膜構造
が改善される。
【００１７】図８は、補助磁極９の角度変更機構を示し
ている。この角度変更機構は、補助磁極９内の永久磁石
８を回転させるものである。補助磁極９は、磁石収納体
１０内に永久磁石８を備えて主構成され、角度変更機構
は、永久磁石８の上下両端から延設された回転軸１１
ａ，１１ｂが収納体１０に回転自在に支持され、永久磁
石８が上下方向の軸心回りに回転できるように構成され
ている。図８の状態では、磁石８の基板２側（図８右
側）がＳ極であり、反対側がＮ極となっている（図１の
状態に対応）が、磁石８が回転することで、図２や図３
の状態とすることができる。
ている。この角度変更機構は、補助磁極９内の永久磁石
８を回転させるものである。補助磁極９は、磁石収納体
１０内に永久磁石８を備えて主構成され、角度変更機構
は、永久磁石８の上下両端から延設された回転軸１１
ａ，１１ｂが収納体１０に回転自在に支持され、永久磁
石８が上下方向の軸心回りに回転できるように構成され
ている。図８の状態では、磁石８の基板２側（図８右
側）がＳ極であり、反対側がＮ極となっている（図１の
状態に対応）が、磁石８が回転することで、図２や図３
の状態とすることができる。
【００１８】上側の回転軸１１ｂは、収納体１０上部の
フランジ１２から収納体１０外に突出状に貫通してお
り、収納体１０外の回転軸１１ｂには手動操作部として
ハンドル１４が設けられている。この収納体１０外のハ
ンドル１４を回転操作することにより、回転軸１１ａ，
１１ｂが回転し、永久磁石８も回転して、磁場形状を変
更することができる。なお、収納体１０は、チャンバ１
外から供給される冷却水の供給口１５と排出口１６を有
しており、収納体１０内部を冷却水が循環して磁石８を
冷却する冷却室を兼ねている。
フランジ１２から収納体１０外に突出状に貫通してお
り、収納体１０外の回転軸１１ｂには手動操作部として
ハンドル１４が設けられている。この収納体１０外のハ
ンドル１４を回転操作することにより、回転軸１１ａ，
１１ｂが回転し、永久磁石８も回転して、磁場形状を変
更することができる。なお、収納体１０は、チャンバ１
外から供給される冷却水の供給口１５と排出口１６を有
しており、収納体１０内部を冷却水が循環して磁石８を
冷却する冷却室を兼ねている。
【００１９】図９は、角度変更機構の他の例を示してい
る。この角度変更機構は、補助磁極９全体を回転させる
ものである。補助磁極９は、磁石収納体１０の中に永久
磁石８を備え、角度変更機構は、収納体１０の上下端か
ら延設された回転軸１７ａ，１７ｂがチャンバ１に回転
自在に支持され、磁石８とともに収納体１０が上下方向
の軸心回りに回転できるように構成されている。図９の
状態では、磁石８の基板２側（図９右側）がＳ極であ
り、反対側がＮ極となっている（図１の状態に対応）
が、磁石８が回転することで、図２や図３の状態とする
ことができる。
る。この角度変更機構は、補助磁極９全体を回転させる
ものである。補助磁極９は、磁石収納体１０の中に永久
磁石８を備え、角度変更機構は、収納体１０の上下端か
ら延設された回転軸１７ａ，１７ｂがチャンバ１に回転
自在に支持され、磁石８とともに収納体１０が上下方向
の軸心回りに回転できるように構成されている。図９の
状態では、磁石８の基板２側（図９右側）がＳ極であ
り、反対側がＮ極となっている（図１の状態に対応）
が、磁石８が回転することで、図２や図３の状態とする
ことができる。
【００２０】上側の回転軸１７ｂは、チャンバ１外に突
出状に貫通して設けられており、チャンバ１外の回転軸
１７には手動操作部としてハンドル１４が設けられてい
る。このチャンバ１外のハンドル１４を回転操作するこ
とにより、回転軸１７ａ，１７ｂが回転し、収納体１０
とともに永久磁石８が回転して、磁場形状を変更するこ
とができる。なお、上下の回転軸１７ａ，１７ｂは、冷
却室でもある収納体１０内へ冷却水を供給するための給
水管・排水管を兼ねている。
出状に貫通して設けられており、チャンバ１外の回転軸
１７には手動操作部としてハンドル１４が設けられてい
る。このチャンバ１外のハンドル１４を回転操作するこ
とにより、回転軸１７ａ，１７ｂが回転し、収納体１０
とともに永久磁石８が回転して、磁場形状を変更するこ
とができる。なお、上下の回転軸１７ａ，１７ｂは、冷
却室でもある収納体１０内へ冷却水を供給するための給
水管・排水管を兼ねている。
【００２１】図１０は、図８の回転軸１１ｂを回転させ
るための駆動装置としてモータ１９を設けて、モータ１
９の回転により自動的に磁石８を回転させるようにした
ものである。また、図９のようにハンドル１４をチャン
バ１外に設けたものにおいても、ハンドル１４に変えて
モータにより自動的に回転するようにしてもよい。チャ
ンバ１内で全体的に磁場形状を変化させる場合には、複
数の補助磁極９を同期させて動かすことが望まれる。複
数の補助磁極９の角度を同期して変更するために図１１
のような同期動作機構を設けることができる。この同期
動作機構は、図８又は図９のようにハンドル１４を備え
たものにおいて、ハンドル１４による回転動力を環状に
配置された各補助磁極９に伝えるためのもので、各補助
磁極９の回転軸１１ｂに設けられたプーリやスプロケッ
ト等の回転体２０と、ベルトやチェーン等の動力伝達体
２１とを有している。
るための駆動装置としてモータ１９を設けて、モータ１
９の回転により自動的に磁石８を回転させるようにした
ものである。また、図９のようにハンドル１４をチャン
バ１外に設けたものにおいても、ハンドル１４に変えて
モータにより自動的に回転するようにしてもよい。チャ
ンバ１内で全体的に磁場形状を変化させる場合には、複
数の補助磁極９を同期させて動かすことが望まれる。複
数の補助磁極９の角度を同期して変更するために図１１
のような同期動作機構を設けることができる。この同期
動作機構は、図８又は図９のようにハンドル１４を備え
たものにおいて、ハンドル１４による回転動力を環状に
配置された各補助磁極９に伝えるためのもので、各補助
磁極９の回転軸１１ｂに設けられたプーリやスプロケッ
ト等の回転体２０と、ベルトやチェーン等の動力伝達体
２１とを有している。
【００２２】この場合、ハンドル１４が回転操作される
と、直接又は動力伝達体２１を介して回転体２０が回転
し、各補助磁極９の角度が同期的に変化し、チャンバ１
内の全体的な磁場形状が変化する。なお、図１１のハン
ドルに代えて、図１０のようにモータ等の駆動装置を設
けてもよい。また、駆動装置を設ける場合において、図
１１のような同期動作機構を設ける場合には、モータは
１つでもよいが、図１２のように各補助磁極９にそれぞ
れ駆動装置２１を設けておき、制御装置２２によって各
駆動装置２１が同期して回転するように各駆動装置２１
を制御してもよい。
と、直接又は動力伝達体２１を介して回転体２０が回転
し、各補助磁極９の角度が同期的に変化し、チャンバ１
内の全体的な磁場形状が変化する。なお、図１１のハン
ドルに代えて、図１０のようにモータ等の駆動装置を設
けてもよい。また、駆動装置を設ける場合において、図
１１のような同期動作機構を設ける場合には、モータは
１つでもよいが、図１２のように各補助磁極９にそれぞ
れ駆動装置２１を設けておき、制御装置２２によって各
駆動装置２１が同期して回転するように各駆動装置２１
を制御してもよい。
【００２３】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。
るものではない。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、補助磁極の変更機構に
より、補助磁極の角度を変えることができるので、磁場
形状を意図的に変化させ、被蒸着物（基板）近傍でのプ
ラズマ密度を幅広く調節できる。あわせて基板バイアス
電流も調節できることとなるため、膜種や基板の条件に
合わせた最適なバイアス電流での成膜条件を選択するこ
とができる。
より、補助磁極の角度を変えることができるので、磁場
形状を意図的に変化させ、被蒸着物（基板）近傍でのプ
ラズマ密度を幅広く調節できる。あわせて基板バイアス
電流も調節できることとなるため、膜種や基板の条件に
合わせた最適なバイアス電流での成膜条件を選択するこ
とができる。
【図１】スパッタ装置の内部平面図である。
【図２】補助磁極の角度が変化した状態を示すスパッタ
装置の内部平面図である。
装置の内部平面図である。
【図３】補助磁極の角度が変化した状態を示すスパッタ
装置の内部平面図である。
装置の内部平面図である。
【図４】図１の磁場解析結果を示す図である。
【図５】図２の磁場解析結果を示す図である。
【図６】図３の磁場解析結果を示す図である。
【図７】基板バイアス電圧と基板バイアス電流との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図８】補助磁極の角度変更機構の一例を示す図であ
る。
る。
【図９】補助磁極の角度変更機構の他の一例を示す図で
ある。
ある。
【図１０】補助磁極の角度変更機構のさらに他の一例を
示す図である。
示す図である。
【図１１】複数の補助磁極を同期的に回転させる機構の
構成図である。
構成図である。
【図１２】複数の補助磁極を制御装置によって同期的に
回転させるための構成図である。
回転させるための構成図である。
１ 真空チャンバ ２ 基板（被蒸着物） ３ 蒸発源 ８ 永久磁石 ９ 補助磁極 １４ ハンドル（手動操作部） １９ 駆動装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G075 AA30 BC02 BD14 CA47 CA65 EB41 EC21 ED01 FC13 4K029 CA05 DC43 5F103 AA08 BB14 BB60
Claims (6)
- 【請求項１】 １又は複数個のマグネトロン型スパッタ
蒸発源（３）と１又は複数個の補助磁極（９）とが被蒸
着物（２）を取り囲むようにチャンバ（１）に配置され
たスパッタ装置であって、 前記マグネトロン型スパッタ蒸発源（３）と前記補助磁
極（９）とによって形成される磁場形状を変化させるた
めに前記補助磁極（９）の前記被蒸着物（２）に対する
角度を変える角度変更機構を備えていることを特徴とす
るスパッタ装置。 - 【請求項２】 前記角度変更機構は、前記補助磁極
（９）を任意の角度に変更自在とされていることを特徴
とする請求項１記載のスパッタ装置。 - 【請求項３】 前記角度変更機構に対して角度変更動作
のための動力を与える動力付与部（１４，１９）が前記
チャンバ（１）外に設けられていることを特徴とする請
求項１又は２記載のスパッタ装置。 - 【請求項４】 前記動力付与部は、チャンバ（１）外か
ら手動で前記角度変更機構を動作させるべく前記チャン
バ（１）外に設けられた手動操作部（１４）であること
を特徴とする請求項３記載のスパッタ装置。 - 【請求項５】 前記動力付与部は、チャンバ（１）外か
ら前記方向変更機構に動力与えて自動的に補助磁極
（９）の角度を変えるための駆動装置（１９）であるこ
とを特徴とする請求項３のスパッタ装置。 - 【請求項６】 前記補助磁極（９）は複数設けられ、当
該複数の補助磁極（９）は同期して角度を変更できるよ
うに構成されていることを特徴とする請求項１〜５のい
ずれかに記載のスパッタ装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2001100720A JP4219566B2 (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | スパッタ装置 |
| US10/344,365 US6749730B2 (en) | 2001-03-30 | 2002-03-28 | Sputter device |
| EP02707236.2A EP1375698B1 (en) | 2001-03-30 | 2002-03-28 | Sputter device |
| PCT/JP2002/003134 WO2002079536A1 (en) | 2001-03-30 | 2002-03-28 | Sputter device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001100720A JP4219566B2 (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | スパッタ装置 |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001100720A Expired - Fee Related JP4219566B2 (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | スパッタ装置 |
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| EP (1) | EP1375698B1 (ja) |
| JP (1) | JP4219566B2 (ja) |
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| GB0613510D0 (en) * | 2006-07-07 | 2006-08-16 | Teer Coatings Ltd | A method and apparatus for the formation of coatings on drills |
| WO2008004593A1 (fr) * | 2006-07-07 | 2008-01-10 | Canon Anelva Corporation | Système de déposition de film par plasma et procédé de fabrication du film |
| JPWO2009040892A1 (ja) * | 2007-09-26 | 2011-01-13 | キヤノンアネルバ株式会社 | 方向が均一で、かつ方向を変えることができる磁場が生成可能な磁石アセンブリ及びこれを用いたスパッタリング装置 |
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| JP2643149B2 (ja) * | 1987-06-03 | 1997-08-20 | 株式会社ブリヂストン | 表面処理方法 |
| JPH0768617B2 (ja) * | 1988-04-18 | 1995-07-26 | 日電アネルバ株式会社 | マグネトロンスパッタリング装置 |
| JP2794744B2 (ja) | 1989-01-20 | 1998-09-10 | 株式会社ブリヂストン | コーティング方法 |
| JP2766010B2 (ja) | 1989-12-19 | 1998-06-18 | 沖電気工業株式会社 | 磁場発生装置およびこれを備えたドライプロセス装置 |
| DE4038497C1 (ja) * | 1990-12-03 | 1992-02-20 | Leybold Ag, 6450 Hanau, De | |
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| GB9700158D0 (en) * | 1997-01-07 | 1997-02-26 | Gencoa Limited | Versatile coating deposition system |
| JPH11172432A (ja) * | 1997-12-16 | 1999-06-29 | Hitachi Ltd | 磁性膜形成装置 |
| GB2340845B (en) * | 1998-08-19 | 2001-01-31 | Kobe Steel Ltd | Magnetron sputtering apparatus |
| JP3803520B2 (ja) * | 1999-02-22 | 2006-08-02 | 忠弘 大見 | マグネット回転スパッタ装置 |
| JP3414667B2 (ja) * | 1999-03-23 | 2003-06-09 | 三容真空工業株式会社 | マグネトロンスパッタ方法 |
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- 2001-03-30 JP JP2001100720A patent/JP4219566B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-03-28 EP EP02707236.2A patent/EP1375698B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 2002-03-28 WO PCT/JP2002/003134 patent/WO2002079536A1/ja active Application Filing
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