JP3359308B2 - スパッタコーティングした製品を作る方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスパッタコーティングに
関し、特に、スパッタリング陰極ターゲットに対して運
動可能の磁石を採用したマグネトロン強化スパッタコー
ティングした製品を作る方法に関する。

【０００２】スパッタコーティングは、一般的な化学的
不活性ガスが充満している真空室であって、その中で前
記室の壁あるいは他の陽極に対して負の電位差を付与さ
れたスパッタリング材料からなるターゲットからの材料
で基層がコーティングされる真空室において実施される
方法である。ターゲットの面に隣接する電位の傾きによ
って電子がターゲットから放射されるようにし電子は接
地された室の壁によって通常一部形成される室の陽極へ
向かう途中不活性ガスと衝突し、そのあるものをイオン
化する。形成された正のイオンは次いでそれが衝突する
負のターゲットに誘引され、慣性をターゲットの材料に
転送し、ターゲットの表面から材料の粒子を排出する。
通常その表面をターゲットに向けて室に位置しているコ
ーティングすべき基板は排出された粒子のあるものを受
け取り、その粒子が基板の面に接着しコーティング即ち
被覆する。

【０００３】マグネトロンスパッタリングにより、磁界
がターゲットの表面の上方に形成され、通常ターゲット
面に対して平行の磁界線を含み、多くの適用例において
は閉鎖磁性トンネルの形態である。磁界は放射された電
子が曲形のらせん状軌道を運動するようにし、該軌道が
磁界により密閉されたターゲットの面近傍の領域におい
て電子を捕捉することによりガス原子との電子の衝突速
度を増し、このためガスのイオン化とスパッタリング法
の効率とを向上させる。

【０００４】本明細書に参考のために明確に組み入れ、
現在米国特許第４，９５７，６０５号となっている、
「段付きウエファをスパッタコーティングする方法と装
置」（"Method and Apparatus for Sputter Coating St
epped Wafers"）という名称の１９８９年４月１７日出
願の本発明と共通に譲渡され、出願中の米国特願第０７
／３３９，３０８号においては、凹状環状のターゲット
に、一対の同心状プラズマリングを形成させる同心状環
状電磁石を設けているスパッタコーティング装置と方法
とが開示されている。プラズマリングは、ターゲットの
電力レベルが磁気コイルに対する電流の切換えと同期的
に切り換えられる間電流を交互に供給して磁気コイルを
付勢することにより交互に付勢される。このためターゲ
ットの面の内側および外側の同心状領域のスパッタリン
グ速度を異なるようにし、各領域からのスパッタリング
によりコーティングされつつある基板即ちウエファに溶
着されたスパッタリングした材料の分布特性を種々のも
のとする。２個のターゲットの領域の付勢に影響する相
対的なパラメータを変えることにより基板の表面のコー
ティングの均一性を調整する。このことは段付きの半導
体ウエファの種々の面しかたをしている面において特に
重要である。前述の特願は特にターゲットの形状並びに
ターゲットおよびプラズマの付勢に関する電気的パラメ
ータによって生じるコーティングに対する影響を述べて
いる。

【０００５】マグネトロンスパッタコーティング法にお
いては、スパッタリングターゲットからの材料のスパッ
タリングは磁界により捕捉されたプラズマが最も濃いタ
ーゲットの領域に最も急速に起る。このためターゲット
の表面からのスパッタリング材料が比例的に消費即ち侵
食される。スパッタリングターゲットの面の他の部分か
らのスパッタリング材料の侵食は一般的に、ターゲット
の表面のその部分にわたるプラズマの強度および／また
は持続時間に比例して変動する速度で発生する。

【０００６】従来技術においては、ある適用例において
ターゲットを動かすか、あるいは磁界を動かすかのいず
れかによりスパッタリングターゲットの表面に対して磁
界を動かすことが提案されている。相互に対してターゲ
ットあるいは磁界を相対的に動かせることの目的はター
ゲットの表面にわたってスパッタリングターゲットの材
料をさらに均一に侵食即ち消費させることである。その
ような装置は色々な理由から不満足なものであった。

【０００７】ターゲットを磁界に対して動かしながらス
パッタリングターゲットからスパッタリングすることに
よりターゲットの材料を均一に消耗するために望ましい
侵食パターンが達成されるが、そのようなパターンはコ
ーティングされつつある基板の表面にスパッタコーティ
ング材料の適正な、即ち望ましい分布を提供しない。さ
らに、従来技術の装置は望ましい非均一侵食パターンを
提供するためのプラズマの分布あるいは運動しているプ
ラズマの持続の制御が十分でなかった。

【０００８】さらに、従来技術の回転磁石装置はターゲ
ットの面全体のスパッタリングを効率的に提供しなかっ
た。ターゲットのいずれか所定の領域から少なくともあ
る程度のスパッタリングが欠除するとスパッタリングの
起っていない領域へターゲットの他の領域からスパッタ
リングしている材料を再溶着させる可能性があることが
判明している。このためスパッタリングの望ましくない
堆積を発生させる。

【０００９】従って、スパッタリングターゲットに対し
て運動可能であり、ターゲットの面全体のスパッタリン
グの分布を精密に調整することの可能な磁石を採用して
いる、基板をスパッタコーティングする方法を提供する
必要がある。

【００１０】磁石構造体とターゲットとが相互に対して
相対的に回転する場合、従来技術は、例えばターゲット
の中央部や縁部分のようなターゲットのある領域からの
十分なスパッタリングを提供することができず、さら
に、基板に適正なコーティング均一性を提供する望まし
い侵食パターンを発生させるに効果的な要領でターゲッ
トの表面にわたってスパッタリングを効果的に分布する
ことができなかった。

【００１１】本発明の目的は、スパッタリングターゲッ
トの表面上でプラズマを捕捉した閉鎖磁界あるいはトン
ネルを発生させるべくスパッタリング面に対向してスパ
ッタリングターゲットの背後に位置した磁石がターゲッ
トの表面にわたって望ましい平均的なスパッタリング分
布を提供するような形状とされ且つ回転している、スパ
ッタリングコーティングした製品を作る方法を提供する
ことである。

【００１２】本発明のさらに特定の目的はターゲットに
非スパッタ領域が無いようにして、ターゲット上にスパ
ッタされた材料の再溶着による堆積を排除する回転磁石
を使用してスパッタリングコーティングした製品を作る
方法を提供することである。

【００１３】本発明の別の目的は磁石構造体がスパッタ
リングの間回転させられているときに基板上に望ましい
コーティング溶着を発生させうる形状である磁石構造体
を有する回転磁石による、スパッタコーテングした製品
を作る方法を提供することである。

【００１４】本発明のさらに別の目的は回転磁石構造体
がスパッタリング陰極組立体のための冷却流体を循環さ
せやすくするスパッタコーティング装置により、スパッ
タコーテングした製品を作る方法を提供することであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の原理によれば、
ターゲットの面上で閉鎖磁界を発生させるべく磁石をス
パッタリングターゲットの背後に位置させて、スパッタ
リングターゲットを陰極組立体に含めているスパッタコ
ーティング装置が使用される。磁石はスパッタリングタ
ーゲットの表面上で磁界を回転させるべく回転可能に取
り付けられている。磁石は希望する要領で中心からの半
径と共に変わる速度でターゲットの中心からターゲット
の外縁部までスパッタリングを提供するようターゲット
に対して相対的に形成されている。

【００１６】本発明に関連して、磁石は弾性の磁気帯片
から形成された磁性材料の閉鎖ループを含む永久磁石で
あることが好ましい。前記磁気帯片は閉鎖ループが位置
している平面において好ましくは全体的に、該磁気帯片
にわたって横方向にその極が離隔されている。磁石含浸
プラスチックの弾性積層磁気帯片から形成されている磁
石は、あるものはターゲットの外縁部の近傍にあり且つ
磁気帯片がターゲットの中心近くを通るが、中心を通ら
ない少なくとも一点を有する複数の外方に凸形の曲線を
含む複数の曲線を有する形状でスパッタリングターゲッ
トの背後の回転プレートに配置されている。磁石はター
ゲットの表面上で望ましい侵食パターンを提供すべく所
定時間中心からの種々の半径においてスパッタリングタ
ーゲットの諸々の部分上に磁界により捕捉されたプラズ
マが介在するような形状とされている。

【００１７】本発明に関連して、磁石は、一方の極が回
転プレートの外縁部に対面し、他方の極が回転軸心と対
面することにより、特に外縁部において磁界が磁石から
発生し、ターゲットの外縁部を越えて延在する拡大磁石
構造体を提供する必要なくターゲットの縁部からのスパ
ッタリングを促進するようターゲットの外縁部を囲むよ
うに成極されている。

【００１８】さらに、本発明に関連して、ある望ましい
磁界形状を提供すべく磁界の諸部分に選択的に作用する
よう磁性ループに沿った種々の点に種々磁性材料からな
る固定した磁石塊が位置している。特に、磁石塊は一方
の極がターゲットに向かって、他方の極がターゲットか
ら離れる方向に方向づけられることによって磁石塊によ
り発生した磁界が磁性ループにより提供された磁界と協
働して種々の点において磁界を鋭くする。特に、磁石塊
のあるものは、磁石が回転軸心に最も近接するループの
点から回転軸心に対向して設けられている。このよう
に、さもなければターゲットの中心部分を横切って延在
しない磁界の小さい部分が中心を横切って引き寄せられ
ターゲットの中心部分に対してある程度の侵食を、そし
てそこからスパッタリングを提供する。さらに、本発明
によれば、磁石塊はターゲットの縁部に近いループの最
外方部分において提供されこれらの領域において磁界を
より精確に形成する。

【００１９】本発明の別の目的によれば、ターゲット自
身はターゲットの材料を最大限利用すべく磁石形状によ
り発生するスパッタリングパターンと協力するように形
成されている。この点に関して、ターゲットは厚さが非
均一で、例えば図示実施例においては外縁近傍の外方領
域において特により厚くされている。代替実施例におい
ては、特に磁界強度を変える即ち調整することに関して
ある程度利点がある場合は、磁石、特に閉鎖ループ磁石
のいずれかを電磁石とすることができる。

【００２０】本発明のさらに別の目的によれば、ターゲ
ットは、そのターゲット置きと緊密な伝熱接触状態で接
着あるいは他の方法で固定される。回転磁石を密閉して
いるターゲット置きの背後に閉鎖された空洞が提供され
る。水あるいはその他の冷却流体の乱流層が冷却水をタ
ーゲット置きの背後の空洞中へ噴射することにより保持
される。流体は回転磁石とターゲット置きの後面との間
の狭い空間を貫流すべく磁石の回転軸心近傍でターゲッ
ト組立体の中心近くの空間へ噴射される。この空間にお
いて、冷却流体は、磁石構造体の回転により、特に磁石
自体の隆起面によりターゲット置きの後面に沿って外方
に圧送されターゲット置きの表面に隣接して冷却水の乱
流層を提供し、水の流れと、その冷却効果を向上させ
る。本発明のこれら、およびその他の目的や利点は図面
を参照した以下の詳細説明から直ちに明らかとなる。

【００２１】

【実施例】本発明方法に関係するマグネトロンスパッタ
リング装置は、参考のために本特願に全体的に明確に組
み入れている以下の本特願と共通に譲渡された米国特許
と出願中の特願とに記載されている。「ウエファ状材料
を扱い、かつ処理する方法と装置」（"Method and Appa
ratus for Handling and Processing Wafer-Like Mater
ials"）という名称の米国特許第４，９０９，６９５号
および同第４，９１５，５６４号。「段付きウエファを
スパッタコーティングする方法と装置」（"Method and
Apparatus for Sputter Coating Stepped Wafers"）と
いう名称の現在は米国特許第４，９５７，６０５号であ
る、１９８９年４月１７日出願された米国特願第０７／
３３９，３０８号。

【００２２】図１は本発明の方法で使用されるスパッタ
コーティング装置のスパッタコーティングする処理室１
０を断面で示す。前記処理室は米国特許第４，９０９，
６９５号に開示のスパッタ処理装置の一部である。処理
室１０は主室１１の遮断された部分から形成された真空
処理室である。主室１１はプレナム壁１４により機械環
境１２から遮断されている。処理室１０はプレナム壁１
４における開口１５（密封状態で示す）を介して主室１
１と連通することができる。

【００２３】米国特許第４，９０９，６９５号に詳細に
記載されているように、開口１５を密封することによ
り、処理室の後面部分１６を、該後面部分１６とプレナ
ム壁１４の間を密封関係（図示のように）に緊締するよ
うディスク状で回転式のウエファ搬送部材１７の一部に
対して選択的に運動させることにより処理室１０を主室
１１から遮断することにより処理室１０内の後面空間１
９を密閉し、処理室１０を主室１１から遮断する。

【００２４】ウエファ搬送部材１７の前面側において、
後面部１６とは反対側において処理室１０は、開口１５
を囲むプレナム壁１４に対して真空密封関係に取り付け
られた陰極組立体モジュール２０により外部環境１２か
ら遮断されている。前記陰極組立体モジュール２０即ち
処理室の前面部分は後面部分１６とウエファ搬送部材１
７と協働し、主室１１および機械の外部環境１２の双方
とから遮断された密封遮断処理室を形成する。

【００２５】処理室１０内には、処理室１０内で実行さ
れるスパッタコーティング法によりその上にコーティン
グ即ち被覆が溶着される面２２を有する平坦なシリコン
ウエファ即ちディスクの形態の基板換言すると加工物２
１が位置している。ウエファ２１は、ウエファ搬送部材
１７により弾力的に担持されたウエファホルダ２５にお
いて一組のクリップあるいはその他の保持装置２４によ
り保持されている。ウ エファ搬送部材１７はウエファホ
ルダ２５と加工物即ちウエファ２１を開口１５との整合
関係に持って来るよう回転可能であり、それにより後面
部分１６を横方向に運動させウエファ搬送部材１７をプ
レナム壁１４に対して動かすことによりウエファホルダ
２５上のウエファ２１の周りで処理室１０が形成でき
る。ウエファ搬送部材１７は、図示してはいないが前述
の特許第４，９０９，６７５号と同第４，９１５，５６
４号とに詳細に記載されている回転可能の割出しプレー
トによって担持された横方向運動可能のリングである。

【００２６】この好適実施例においては、ウエファ２１
は、これもプレナム壁１４の開口１５と同心状である主
室１０の中心軸線２７に対して垂直で、かつ同心状の平
面に支持されている。ディスク２９がウエファホルダ２
５上のウエファ２１を囲んでおり、前記ディスクは、ウ
エファ２１の面２２に対して所定のものであったが、そ
こから外れた余分のコーティングがウエファホルダ２５
に堆積するのを少なくとも部分的に保護している。特に
ウエファ搬送部材１７、ウエファホルダ２５および後面
部分１６を含む、処理室１０からの一部であるスパッタ
リング装置の詳細については参考として前述した米国特
許第４，９０９，６９５号および同第４，９１５，５６
４号に記載され、かつ図示されている。

【００２７】陰極組立体モジュール２０は２個の組立
体、即ち着脱可能な陰極組立体３０と固定組立体部分３
１とを含む。固定組立体部分３１は開口１５を囲んでい
るプレナム壁１４に対して密封関係でしっかりと取り付
けられた環状密閉体である。該固定組立体部分は、プレ
ナム壁１４に接地されている、処理室１０の円筒形の金
属側壁３３と、開口１５を囲んでいるウエファホルダ用
のシールド３４と、処理室のドアフレーム組立体３５と
を含む。

【００２８】陰極組立体３０はヒンジ付きのドア組立体
３７に取り付けられており、該ドア組立体３７は陰極組
立体３０を固定組立体部分３１に対して取外し可能であ
るが密封可能に支持している。陰極組立体３０はスパッ
タリングターゲット４０を担持している。該スパッタリ
ングターゲットは連続して滑らかな凹形のスパッタリン
グ面４１と裏面３９とを有する円形のターゲットであ
る。陰極組立体３０はスパッタリングターゲット４０を
その軸線を処理室１０の軸線２７と整合させ、かつその
スパッタリング面４１をコーティングすべきウエファ２
１の面に面するようにさせて支持している。

【００２９】スパッタリングターゲット４０は前記裏面
３９に一致し、中心軸線２７と同心状の前面４３を有す
るターゲット置き４２において支持されている。スパッ
タリングターゲット４０の裏面はターゲット置き４２の
前面４３に対して緊密な熱接触関係ではんだ付け、ある
いはその他の方法で接着されている。スパッタリングタ
ーゲットの裏面３９は冷却面であって、スパッタリング
ターゲット４０がターゲット置き即ちホルダ４２に取り
付けられるとターゲット置き４２の前面４３と一致し、
緊密な冷却接触関係で位置する。冷却面である裏面４３
の反対側でターゲット置き４２の後ろには、一般的には
水であってスパッタリングの間にスパッタリングターゲ
ット４０において発生する熱を伝熱性のターゲット置き
４２を冷却することにより除去する冷却液を循環させる
空間４４が設けられている。冷却流体は後述する磁石組
立体５０の入口ポート４５から出口ポート４６まで空間
４４を出入りして循環する。空間４４はハウジング構造
体４８によりターゲット置き４２の後ろで密閉されてい
る。前記ハウジングにターゲット置き４２がしっかりと
支持され、かつボルト４９により固定されている。

【００３０】スパッタリングターゲット４０の表面形状
は、全てのターゲットが旋盤でスパッタリング材料の塊
を回転させることにより形成しうるようなものであるこ
とが好ましい。ターゲット置き４２は導電性で好ましく
は硬質焼ならしのOFHC銅あるいは合金１１０から作るこ
とが好ましい。磁石組立体５０はねじを切った端部即ち
ねじ端部５２を有するシャフト５１を含み、前記ねじ端
部５２によりシャフト５１はターゲット置き４２の裏面
の中央にあるねじ付き孔５３にしっかりと取り付けられ
る。前記磁石組立体５０はまた回転可能の磁石担持組立
体５５を含み、該磁石担持組立体５５は中央孔５７を有
する非磁性ステンレス鋼あるいはその他の材料製の円形
ディスク５６を含み、前記中央孔においてディスク５６
はベアリング組立体５９を介してハウジング構造体４８
を貫通しターゲット置き４２に回転可能に取り付けられ
たスリーブ組立体５８にしっかりと取り付けられ中心軸
線２７においてシャフト５１の周りを回転する。回転可
能の磁石組立体はさらに、円形ディスク５６にしっかり
と取り付けられ該円形ディスクと共に回転する磁石構造
体を含む。磁石６０は、前面４３とは反対側で、かつス
パッタリングターゲット位置に近接して中心軸線２７を
囲み、かつターゲット置き４２の下方即ち背後に位置
し、ターゲット置き４２の前面４３に取り付けられたス
パッタリングターゲット４０のスパッタリング面４１の
上方で閉鎖された磁界を発生させる。

【００３１】シャフト５１は該シャフトを貫通して延在
する冷却流体用入口ダクト６２を有し、該冷却流体用入
口ダクトは入口ポート４５によりターゲット置き４２と
ハウジング構造体４８との間で冷却用の空間４４の内部
と連通する。ハウジング構造体４８はその縁部の近傍で
冷却流体用出口ダクト６３を取り付けており、該冷却流
体用出口ダクトは冷却用の空間４４において流体の出口
ポート４６と連通する。ハウジング構造体４８の裏には
ブラケット６４が取り付けられ、該ブラケットに磁石回
転駆動モータ６５が取り付けられている。磁石回転駆動
モータ６５はコグ付き駆動ベルト６８を駆動するために
コグ付き駆動輪６７をその端部に取り付けている出力軸
６６を有する。コグ付き駆動ベルト６８が駆動軸７０に
取り付けられたコグ付き駆動輪６９の周りに延在してお
り、駆動軸７０はハウジング構造体４８に回転可能に取
り付けられ該ハウジングを貫通して延在し、自由端７１
には駆動歯車７２が取り付けられている。駆動歯車７２
は空間４４内に位置し、該空間において回転可能の磁石
担持組立体５５の円形ディスク５６に取り付けられた相
手側歯車７４と噛み合っている。従って、磁石回転駆動
モータ６５は付勢されると磁石担持組立体５５を回転さ
せ、ターゲット置き４２の背後で磁石６０を回転させ、
スパッタリングターゲット４０のスパッタリング面４１
の上方の磁界を回転させる。磁石６０の構造と磁石担持
組立体５５上のその配置の詳細については図２から図４
までを参照すれば良好に理解できる。

【００３２】図２を参照すれば、本発明の一好適実施例
による磁石６０が円形ディスク５６上に支持された状態
で示されている。磁石６０は、円形ディスク５６に閉鎖
された不規則ループ状に配設され、例えば数が２４個の
複数の積層した弾性プラスチック磁性リボン８０から作
られた弾性磁石含浸プラスチックの帯片である。弾性プ
ラスチック磁性リボン８０の形状は、磁石が回転するに
つれて、ターゲットのいずれか所定の半径におけるプラ
ズマの強度と持続時間とがターゲット上で望ましいコー
ティング分布を提供するに必要な所定の望ましい平均速
度でスパッタリングを発生させるように選択される。ス
パッタリングターゲット４０の厚さはターゲットの半径
にわたってさらに変えられスパッタリング分布の要求に
比例して材料を提供する。

【００３３】弾性プラスチック磁性リボン８０は５個の
クランプブロック８１−８５により、中心軸線２７を囲
む特定の所定形状で適所に保持されている。弾性プラス
チック磁性リボン８０は、形成された磁石の一方の極が
円形ディスク５６の外縁部８７に向かって、かつクラン
プブロック８１，８３，８４および８５に向かって外方
に面し、一方他方の極がクランプブロック８２に向かっ
て内方に面するように成極されている。図示した特定の
実施例においては、各弾性プラスチック磁性リボンのＮ
極は内方に、Ｓ極は外方に面している。

【００３４】クランプ９４によりクランプブロック８２
に保持されている３個の永久磁石９０，９１，９２がク
ランプブロック８２に取り付けられ、かつ中心軸線２７
の周りに位置している。永久磁石９０，９１，９２の各
々はそのＮ極が全体的にターゲット置きに向かって面
し、そのＳ極が全体的に円形ディスク５６に向かって面
するように方向づけられている。図示した特定実施例に
おいては、永久磁石９０のＮ極は中心軸線２７に向かっ
て約４５度の角度で傾斜し、一方永久磁石９１と９２と
は中心軸線２７に対して平行に方向づけられている。

【００３５】図５において、図２に示す実施例の永久磁
石６０と形状の異なる磁石構造体６０ａの代替実施例が
示されている。磁石構造体６０ａのリボン磁石８０ａは
適当形状のクランプブロック８１ａ−８５ａを介して円
形ディスク５６に固定されている。この実施例において
もクランプ９９によりクランプブロック８２ａに固定さ
れ、そのＮ極をターゲットとターゲット置きに向かって
面し、そのＳ極を円形ディスク５６に向かって面し、そ
れらの軸線を陰極組立体の中心軸線２７に対して全体的
に平行にした付加的な永久磁石９５，９６，９７および
９８が設けられている。

【００３６】永久磁石は、スパッタリングターゲット４
０からのスパッタリングが希望する分布、即ち通常はウ
エファ２１でのコーティング材の均一な分布を達成する
ように分布されるようにする。図示実施例のように、全
体的に円形のスパッタリングターゲット４０と円形のウ
エファ２１を用い、スパッタリングターゲット４０とウ
エファ２１の中心を通る中心軸線２７の周りを回転する
磁石組立体を用いると、相対的な平均スパッタリング速
度はターゲットの中心からいずれの所定の半径において
も一定であるが、中心軸線２７からの距離と共に変動し
うる。この変動はいずれか所定の半径におけるターゲッ
ト面のイオンの衝撃の平均強度の関数であり、イオンの
衝撃の方はその所定の半径におけるターゲット領域にわ
たる平均プラズマ濃度の関数である。この変動は一般的
に磁界によって密閉されるいずれか所定の半径における
円の部分に比例する。そのような円の周りのプラズマ濃
度を積分することによりターゲット中心からの所定の半
径におけるスパッタリング面４１から概ね相対的なスパ
ッタリングを生ぜしめる。

【００３７】スパッタリングターゲットの全ての部分を
侵食させるには、スパッタリングターゲットの各領域に
わたって磁石の回転のある部分に対してプラズマが介在
する必要がある。このことはスパッタリングターゲット
からの材料のスパッタリングが必要でない領域に対して
さえも望ましい。その理由としてはいずれかの点におい
てスパッタリングターゲットの表面のイオン衝撃が全面
的に欠除すると通常スパッタリング材料を再溶着させる
からである。このことはスパッタリングターゲットの縁
部と中心とにおいて最も頻繁に起る。スパッタリングタ
ーゲットの縁部近傍で磁界を発生させることの難しさは
ある状況においては大径の磁石、特に回転磁石を含める
よう陰極組立体を拡張することが望ましくないためであ
る。回転磁石を用いると、回転磁石はスパッタリングタ
ーゲットの中心を通して回転しないので回転軸線に磁石
が介在することにより中心において過度のスパッタリン
グを生ぜしめる。

【００３８】図６に示すように、本発明の特徴の中の一
つの特性は一連の線図ＡからＤまでにおいて提供され
る。図６の線図Ａにおいては、スパッタリングターゲッ
ト１０６上方で磁界１０５を発生させるべく一対の磁石
１０１および１０２が鋼製キャリヤ１０４上の空隙１０
３に対向して隔置されている磁石配置が示されている。
磁界１０５の線はターゲットの面に対して概ね垂直で、
磁石１０１および１０２のすぐ上方でスパッタリングタ
ーゲット１０６の面１０７から全体的に出ている。磁石
構造体はスパッタリングターゲット１０６に対して拡大
されていなければ、スパッタリングターゲット１０６の
縁部１１０に隣接した領域１０９が磁界１０５により捕
捉されたプラズマが遠すぎてイオンの衝撃を受け取りス
パッタリングを発生させないことがよくある。その結
果、図６の線図Ｂにおいて侵食プロフイル１１１で示す
ようにスパッタリングターゲット１０６の領域１０９に
おいて再溶着しうる。

【００３９】図６の線図Ｃに示すように、本発明の特徴
の１つによれば、弾性プラスチック磁性リボン８０は円
形ディスク５６の上において極がターゲットに対して平
行に離隔されて方向づけられることによって、磁界線１
１２が磁石即ち弾性プラスチック磁性リボン８０から出
て再び入るがその成分はスパッタリングターゲット４０
の半径に沿って傾斜がつき、最も重要なことはスパッタ
リングターゲットの中心から離れる方向でスパッタリン
グターゲットの縁部１１５を囲んでいる。その結果、プ
ラズマの一部は、スパッタリングターゲット４０の縁部
近傍の領域からのスパッタリングを発生させることによ
り再溶着したスパッタされた材料が堆積されるのを阻止
し、かつ希望に応じて縁部からの材料を余分にスパッタ
するに十分にスパッタリングターゲットの縁部に近接す
る。その結果、スパッタリングターゲットの侵食された
形状が図６の線図Ｄにおいて１１６で示すようになる。

【００４０】本発明の他の特徴によりスパッタリングタ
ーゲットの中心において望ましいスパッタリング速度を
提供することが図７の線図に示されている。図７の線図
Ａを参照すれば、スパッタリングターゲット４０の中心
近傍の点における磁石即ち弾性プラスチック磁性リボン
８０からの磁界は図７の線図Ａに示されている。そこで
は、中央部での余分の侵食とスパッタリングターゲット
４０の焼けを阻止するためにスパッタリングターゲット
４０の中心軸線２７から磁界部分１２０が十分離隔され
ることが必要である。その結果、スパッタリングターゲ
ットの中心ではスパッタリングは殆んど起らず、従っ
て、スパッタされた材料がスパッタリングターゲットの
中心において再溶着して堆積する傾向がある。補助磁石
である永久磁石９０，９１および９２を中心軸線２７の
周りで、それらの磁界が磁石即ち弾性プラスチック磁性
リボン８０の磁界と組み合わされ、その結果磁界１１８
を発生させるようにそれらの極を向けて設けることによ
りスパッタリングターゲット中心での再溶着した材料が
スパッタリングターゲットから再スパッタされるように
し、さらに、図７の線図Ｄの侵食形状１２２で示すよう
に過度のスパッタリングがスパッタリングターゲットの
中心で発生することなくスパッタリングターゲット中心
でのその他いずれかの材料がスパッタされるようにする
に十分なプラズマをスパッタリングターゲットの中心に
おいて誘引する。

【００４１】本発明の他の特徴により図５に示す永久磁
石９５−９８のような補助磁石は図５のリボン磁石８０
ａと協働してスパッタリングターゲットの侵食を再分布
するよう磁界を鋭く再形成する。図８の線図Ａに示すよ
うに、リボン磁石８０ａの磁界１３０は例えば磁気トン
ネルの内縁部のような一方の縁部に沿って過度のスパッ
タリングを生ぜしめる。例えば図８の線図Ｂに示すよう
な補助磁石である永久磁石９５を設けることにより、そ
の結果の磁界１３１は希望する侵食およびスパッタリン
グ分布特性をより良好に達成するように再形成される。

【００４２】磁石即ち弾性プラスチック磁性リボン８０
とリボン磁石８０ａとはターゲット置きの後面と円形デ
ィスク５６との間の空間４４中へ僅かの距離、即ち約
０．７９ミリ（１／３２インチ）突出し、磁石とターゲ
ット置きの後面との間で約１．５９ミリ（１／１６イン
チ）、磁石保持用のクランプブロック８１−８４および
８１ａ−８４ａの間で約2.３８ミリ（３／３２インチ）
の空隙を残す寸法とされている。磁石即ち弾性プラスチ
ック磁性リボン８０とリボン磁石８０ａはそのじゃ絞岩
状形状のため、磁石組立体５０が回転するにつれて冷却
水を空間４４を通して乱流させる。このため、使用され
ている水あるいはその他の冷却液が図１において矢印１
４０で示すように遠心力による汲上げ作用によりターゲ
ット置き４２から熱をより効果的に除去し、空間４４の
中央部分から外方部分に向かって水の循環を促進する。
この特徴により、本装置は基板即ちウエファを水平にし
て方向づけることができる。但し垂直平面にある場合は
上方向が図１の矢印１４２の方向で冷却流体用ダクト６
３は空間４４の頂部即ち高い点に来ることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に使用した装置の一好適実施例に
よるターゲット組立体の断面図。

【図２】回転可能な円形ディスクと磁石組立体の面を示
す、図１の線２−２に全体的に沿って視た図。

【図３】図２の線３−３に沿って視た図。

【図４】図２の線４−４に沿って視た部分断面図。

【図５】代替回転磁石組立体構成を示す図２と同様の
図。

【図６】本発明方法の特徴に関連する磁石即ち弾性プラ
スチック磁性リボンに対する好適磁極方向を示すＡから
Ｄまでの一組の線図。

【図７】本発明方法の特徴に関連する好ましい補助磁石
である永久磁石の配置を示すＡからＤまでの一組の線
図。

【図８】本発明方法の他の特徴に関連する好ましい補助
磁石である永久磁石の配置を示すＡとＢの一組の線図で
ある。

【符号の説明】

１０ 処理室 １１ 主室 １２ 外部環境 １４ プレナム壁 １５ 開口 １７ ウェア搬送部材 ２０ 陰極組立体モジュール ２１ 加工物即ちウエファ ２４ 保持装置 ２５ ウェファホルダ ２７ 主室の中心軸線 ２９ ディスク ３０ 陰極組立体 ３１ 固定組立体部分 ３４ ウェファホルダ用のシールド ３５ ドアフレーム組立体 ４０ スパッタリングターゲット ４１ スパッタリング面 ４２ ターゲット置き ４５ 入口ポート ４６ 出口ポート ４８ ハウジング構造体 ５０ 磁石組立体 ５１ シャフト ５５ 磁石担持組立体 ５６ ディスク ５８ スリーブ組立体 ５９ ベアリング組立体 ６０ 磁石 ６４ ブラケット ６５ 磁石回転駆動モータ ８０ 弾性プラスチック磁性リボン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワーグナー，イスラエル アメリカ合衆国10962 ニューヨーク州 モンシィ，メドウブルック レーン ７ (56)参考文献 特開 昭63−243272（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−149374（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−72121（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−7852（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−215484（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/35 H01J 37/34

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密封室内でスパッタコーティングした製
   品を作る方法において、 コーティングする製品を真空処理室に支持する段階と、 ターゲットのスパッタリング面を該製品に対してほぼ対
   面させて密封室内で軸線上にターゲットを支持する段階
   と、 スパッタリング面とは反対側でターゲットの背後に磁性
   材料の閉鎖ループを形成している磁石を設け且つターゲ
   ットのスパッタリング表面にわたって閉鎖したプラズマ
   捕捉磁気トンネルを生じさせる段階と、 ターゲットを付勢して、該密封室内で且つ該磁気トンネ
   ル内のターゲットの表面にガスのプラズマを発生させる
   段階と、 該軸線のまわりで該磁石を回転させて該磁気トンネルと
   プラズマを回転させることにより物品にターゲットから
   の材料をスパッタする段階とを有する、密封室内でスパ
   ッタコーティング物品を製造する方法に於いて、該ターゲットは、該ターゲットの外方領域で厚さが厚い
   厚さ分布を有し 、 更に該方法は、該軸線からの種々の半径におけるプラズ
   マの強さあるいは持続時間に作用するように磁石を形成
   しあるいは磁界を再形成し、該軸線のまわりに磁石が回
   転したときに、望ましいコーティング分布を提供し且つ
   望ましいターゲットの侵食をおこなうように、スパッタ
   リング材料を使用する段階を有することを特徴とする該
   方法。
2. 【請求項２】 空間を画定し且つその中に冷却流体を含
   む壁によって磁石を取り囲むことによりターゲットを冷
   却する段階と、 壁部分とターゲットとを熱が移動する関係に保持する段
   階と、 磁石と共に回転し、冷却液と接触する不規則表面構造体
   を設ける段階とを有し、 該不規則表面構造体は、ターゲットと反対側で壁から隔
   置され、それらの間にギャップを形成し、 更に、該磁石と表面構造体を回動させ且つそれにより生
   じる力で冷却流体を該壁に沿って該ギャップを通って流
   動させる段階とを有する、請求項１の方法。