JP2962912B2 - 陰極スパッタリング装置で基板を被覆するためのスパッタカソード - Google Patents

陰極スパッタリング装置で基板を被覆するためのスパッタカソード

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カソード基板と、この
上に配置された、少なくとも１つの平らな、例えば円環
状のスパッタ面を有する空胴ターゲットと、スパッタ面
にほぼ平行な磁力線を発生するようにターゲットの両側
に互いに逆の極性を持つ磁極面を有するマグネット装置
とを備えていて、スパッタ面が少なくとも２つの、閉じ
た、同心的な突出部によって包囲されている陰極スパッ
タリング装置で基板を被覆するためのスパッタカソード
に関する。
【０００２】
【従来の技術】陰極スパッタリング装置で基板を被覆す
るためのスパッタリングカソードは知られており（ＤＥ
−ＯＳ３５２７６２６、ＵＳ−ＰＳ４４８６２８７）、
これらは主にカソード基体とこの上に配置された空胴タ
ーゲットとターゲットを取巻いたマグネット装置とを備
えており、かつその構成形に基いてＺＰＴ−空胴マグネ
トロン（ＺＰＴ＝Ｚｗｉｓｃｈｅｎ−Ｐｏｌ−Ｔａｒｇ
ｅｔ）としても呼ばれている。かかる空胴マグネトロン
で普通使用される空胴ターゲットは閉じた、同心的な突
出部を有しており、ターゲットの突出部の、スパッタ面
に続く壁面は従来スパッタ面に垂直にスパッタ方向に設
けられている。
【０００３】この構成形により２つの逆の現象が生じ、
これらはこれまで互いに一致させることができない。す
なわち一方ではできる限り高いスパッタ速度を達成する
ためにスパッタ面に平行な磁力線の経過が望ましい。他
方で磁力線はほぼ垂直の方向にターゲットの１つの突出
部のスパッタ面に続く壁面から出て、この壁面に対向し
て位置する、他の突出部のスパッタ面へ続く壁面へほぼ
垂直の方向に再び入る。これらの壁面は磁力線によって
ほぼ垂直の方向に貫通されるので、これらはスパッタリ
ングにもはや使用されない。反対にスパッタリング処理
の間スパッタ面から分離した材料はこれらの壁面上に沈
着し、かつ不都合にもこれらの面に不所望な皮膜を形成
する。金属のターゲット材料によるスパッタリング処理
により十分な膜厚が調節された後生成した皮膜の上記の
ターゲット領域内への剥落が起り、これは被覆すべき基
板の使用不可および否応なくスパッタリング装置全体の
故障に導く。
【０００４】スパッタリングカソードの反応性操作では
誘導性の材料でのターゲット縁の不所望な被覆が起り、
これはアーク、したがってスパッタリング処理の切断を
もたらす。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ター
ゲット材料によるターゲット突出部壁面の被覆を回避
し、かつ空胴マグネトロンの利点を得ること、すなわち
プラズマの良好な側方の静電的な包囲およびターゲット
材料の良好な利用を達成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、ターゲットの突出部の、スパッタ
面に続く壁面がスパッタ面の垂直線に対して角度αを成
しており、この傾斜角が有利には３０〜７０°であるこ
とである。
【０００７】
【発明の効果】陰極スパッタリング装置で基板を被覆す
るためのスパッタカソードのための本発明による空胴タ
ーゲットは従来使用された空胴ターゲットのすべての利
点を有していて、しかも金属による操作でも反応性の操
作でもターゲット材料でのターゲット突出部の壁面の不
都合な被覆を回避する。
【０００８】
【実施例】図１にカソード基体１が示されている。カソ
ード基体は強磁性の材料から製作されており、かつ同時
に以下で詳述されるマグネット装置のためのヨークを成
している。カソード基体１は環状の冷却通路２を備えた
ほぼ円板状の本体から成っている。カソード基体１の上
面３には環状の支持面３ａ，３ｂが設けられており、支
持面はスリーブ４とリング５のセンタリングを行なう。
これら２つの部材は軟磁性材料から製作されている。両
部材４，５にはマグネット装置の永久磁石６ａ，６ｂが
続いている。内側の環状磁石６ａと外側の環状磁石６ｂ
であり、これらはこの装置の中心軸線Ａ−Ａに対して半
径方向に磁化され、しかも両磁石６ａ，６ｂの極性方向
（矢印を見よ）が内側の軸線Ａ−Ａに向くように磁化さ
れる。磁石６ａ，６ｂは外側ないしは内側の円筒面にそ
れぞれ磁極面を有し、磁極面６ｃ，６ｄは対向して配置
されている。カソード基体１、スリーブ４、リング５お
よび磁石６ａ，６ｂはマグネット装置６を構成する。
【０００９】両支持面３ａ，３ｂ間の、カソード基体１
の上面３上には環状の絶縁体７が配置されており、絶縁
体は空胴ターゲット８の支持に用いられる。この空胴タ
ーゲット８は形成すべき皮膜（この皮膜は図示されてい
ない基板上へ沈着せしめられる）のための出発材料であ
る。ターゲット８はほぼ環状の基体を有し、基体は断面
図でみて平らなスパッタ面８ａを有している。スパッタ
面は両側を２つの閉じた同心的な突出部８ｂ，８ｃによ
って制限されており、突出部はターゲットから飛散した
粒子が移動するスパッタリング方向（すなわちターゲッ
トから基体への方向）に延びており、ターゲット８の他
の部分と同一の材料から成っている。突出部８ｂ，８ｃ
は互いに向合った壁面８ｄ，８ｅを有しており、壁面は
スパッタ面８ａの平面に対してある傾斜角で斜めに延び
ている。
【００１０】スパッタリングの際にターゲット８内へ入
る熱量を排出し得るようにするためには、ターゲット８
の、カソード基体１の上面３とは反対の側に同心的に延
びる冷却通路９ａ，９ｂが配置されており、冷却通路は
リング板１０ａ，１０ｂによって閉じられている。
【００１１】半径方向で見てターゲット８の両側に位置
する磁極面６ｃ，６ｄは、磁力線１１，１１′…がほぼ
垂直の方向に磁極面６ｄから出、かつスパッタ面８ａを
横断して対向した、他方の磁石６ａの他方の磁極面６ｃ
内へほぼ垂直の方向に再び入る程度にスパッタ面８ａの
平面よりも上方にスパッタリング方向に突出している。
【００１２】マグネット装置６はシールド１２によって
包囲されており、シールドは円板状の中央部分１２ａと
環状の周辺部分１２ｂとを有している。中央部分１２ａ
はスペーサリング１３を介してスリーブ４上に置かれて
おり、かつねじ１４を介してカソード基体１と導電的に
接続されている。周辺部分１２ｂはもう１つのスペーサ
リング１５を介してカソード基体１と導電的に接続され
ている。シールド１２の互いに対向している２つの線１
２ｃ，１２ｄはスパッタリング方向を向いた、突出部８
ｂ，８ｃの端面も覆っている。
【００１３】常用の空胴ターゲット１６（図２）の突出
部１６ｂ，１６ｃは、その壁面１６ｄ，１６ｅがスパッ
タ面１６ａに垂直の方向に延びるように構成されてい
る。これにより壁面１６ｄ，１６ｅ上にはスパッタリン
グされたターゲット材料から成る皮膜１６ｆ，１６ｇが
生じる。ターゲット材料はここに沈着し、その表面は不
規則な、裂け目の多い形状を取る。両壁面１６ｄ，１６
ｅ間のスパッタ面１６ａ内には槽状のスパッタみぞ１７
（点線）が形成される。スパッタみぞは下側の制限線１
７ａ（当初のスパッタ面１６ａにほぼ平行）を有し、か
つ更に壁面１６ｄ，１６ｅに対して角度α（傾斜角）を
成して延びた２つの側方の制限線１７ｂ，１７ｃを有し
ている。本発明によるターゲット８（図３）は、突出部
８ｂ，８ｃの壁面８ｄ，８ｅがスパッタ面８ａに対して
垂直ではなくて、角度αを有して生じるスパッタみぞ１
８の側方の制限線１８ｂ，１８ｃの延長線上に延びてい
る点で図２に示されたターゲット１６とは異なってい
る。傾斜角αは有利にスパッタ面８ａの垂直線に対して
３０〜７０°である。スパッタみぞ１８の下側の制限線
１８ａは当初のスパッタ面８ａにほぼ平行に延びてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】陰極スパッタリングのための本発明による空胴
ターゲットを備えた円形カソードの主要部分の１実施例
の半部の軸線を含む断面図である。
【図２】常用の構成の円環状空胴ターゲットの拡大断面
図である。
【図３】図１による本発明による空胴ターゲットの拡大
断面図である。
【符号の説明】
１ カソード基体 ２，９ａ，９ｂ 冷却通路 ３ 上面 ３ａ，３ｂ 支持面 ４ スリーブ ５ リング ６ マグネット装置 ６ａ，６ｂ 環状磁石 ６ｃ，６ｄ 磁極面 ７ 絶縁体 ８，１６ 空胴ターゲット ８ａ，１６ａ スパッタ面 ８ｂ，８ｃ，１６ｂ，１６ｃ 突出部 ８ｄ，８ｅ，１６ｄ，１６ｅ 壁面 １０ａ，１０ｂ リング板 １１，１１′… 磁力線 １２ シールド １２ａ 中央部 １２ｂ 周辺部 １２ｃ，１２ｄ 縁 １３，１５ スペーサリング １４ ねじ １６ｆ，１６ｇ 皮膜 １７，１８ スパッタみぞ １７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
制限線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エゴ ジッヒマン ドイツ連邦共和国 ゲルンハウゼン ド イチュオルデンシュトラーセ 31 (72)発明者 ヴォルフ−エッカルト フリチェ ドイツ連邦共和国 クラインオストハイ ム ハーナウエル シュトラーセ 47 (56)参考文献 特開 平２−209478（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−138361（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カソード基板（１）と、この上に配置さ
    れた、少なくとも１つの平らなスパッタ面を有する空胴
    ターゲットと、スパッタ面にほぼ平行な磁力線（１１，
    １１′，…）を発生するようにターゲットの両側に互い
    に逆の極性を持つ磁極面（６ｃ，６ｄ）を有するマグネ
    ット装置（６）とを備えていて、スパッタ面が少なくと
    も２つの、閉じた同心的な突出部によって包囲されてい
    る陰極スパッタリング装置で基板を被覆するためのスパ
    ッタカソードにおいて、ターゲット（８）の突出部（８
    ｂ，８ｃ）の、スパッタ面（８ａ）に続く壁面（８ｄ，
    ８ｅ）がスパッタ面（８ａ）の垂直線（Ｌ）に対して角
    度（α）を成しており、この角度（α）が有利には３０
    〜７０°であることを特徴とする、陰極スパッタリング
    装置で基板を被覆するためのスパッタカソード。
  2. 【請求項２】 突出部（８ｂ，８ｃ）の壁面（８ｄ，８
    ｅ）の傾斜がほぼスパッタみぞ（１８）の傾斜部（１８
    ｂ，１８ｃ）の延長上に、しかもスパッタリング方向上
    にある、請求項１記載のスパッタカソード。
  3. 【請求項３】 突出部（８ｂ，８ｃ）がスパッタ面（８
    ａ）と同一の材料から製作されている、請求項１または
    ２記載のスパッタカソード。
  4. 【請求項４】 突出部（８ｂ，８ｃ）がスパッタ面（８
    ａ）の材料とは異なる材料から製作されている、請求項
    １または２記載のスパッタカソード。
JP3344252A 1990-12-31 1991-12-26 陰極スパッタリング装置で基板を被覆するためのスパッタカソード Expired - Lifetime JP2962912B2 (ja)

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