JP3538430B2 - 長手方向に延びている二つのマグネトロンを備えたスパッタリング装置 - Google Patents

長手方向に延びている二つのマグネトロンを備えたスパッタリング装置

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    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】
この発明は、隣接配置され、上側にそれぞれ一つのタ
ーゲットを有し、長手方向に延びている二つのマグネト
ロンを備えたスパッタリング装置に関する。このターゲ
ットの下には外部磁石と内部磁石から成る磁石を内部に
閉じ込めたＵ字状の基本体がある。その場合、大地と一
方のターゲットの間に正の電圧が、また大地と他方のタ
ーゲットの間に負の電圧が印加する。 隣接配置され長手方向に延びているこの種のマグネト
ロンを備えたスパッタリング装置は欧州特許第０ 502
242号明細書により周知である。この明細書には基体
を反応性被覆する装置が開示されている。この装置では
隣接配置され長手方向に延びている二つのマグネトロン
が使用されている。その場合、蒸着させるべきターゲッ
トは付着させるべき基体に対向している。各ターゲット
は陰極本体に接続し、この陰極本体はそれぞれ３つの磁
石を有する磁石ヨークを収納している。ターゲットに向
かう磁石の磁極が交互に入れ替わっているので、この磁
石はターゲットを通過する円弧状の磁界を与える。これ
によりターゲットの前でプラズマを濃縮し、このプラズ
マがイオンの浸透作用を与え、これ等のイオンが電界で
加速され、基板の上に付着する。このスパッタリング過
程では、ターゲットから物質が一様に除去されるのでな
く、むしろ所謂「腐食溝」が生じる。この腐食溝の最も
深い個所の線分を主線と称する。 これ等の装置では、ターゲットを一体に形成するか、
あるいは多数の部材片で構成している。その場合、後者
の実施態様の方が有利である。 ターゲットの一定個所だけで材料の厚さが一定のしき
い値以下になる程度に腐食溝が深くなると、このターゲ
ットは使い尽くされたと見なされる。このため、腐食溝
をできる限り広く形成し、一様な深さとなるように努力
している。 しかし、長手方向に延びている二つのマグネトロンを
備えた前記スパッタリング装置では、ターゲットの各端
部で腐食溝が他の領域より著しく深くなることが分かっ
ている。この深い腐食のためターゲットは著しく早く消
耗する。 外部磁石と内部磁石を有するこの種のマグネトロンを
組み立てると、長手方向に延びているがリング状の磁界
が生じる。 両方のマグネトロンのターゲット電圧はそれぞれ異な
った極性にされている。つまり、或る時点で一方のター
ゲットには大地に対して正の電圧が、また他方のターゲ
ットには大地に対して負の電圧が印加する。これ等のタ
ーゲット電圧とリング状の磁界はターゲットにリング状
の電子流を与える。次の時点では、両方の電圧の極性が
切り換わる。ターゲット内の電子流の方向は磁石装置の
極性により決まる。 腐食溝のより深い窪みが生じる個所は、電子流がそれ
ぞれ他方のマグネトロンに向かうマグネトロンの端部に
正確に一致することが知られている。 この発明の課題は、隣接配置されているマグネトロン
を備えたスパッタリング装置でターゲット材料の利用度
を高めることにある。 この発明によれば、上記の課題は、他方のマグネトロ
ンに近い側のシャントが他方のマグネトロンとは反対側
のシャントと比べて広い幅を有することにより、主線上
のターゲットの一点の部分的な放電抵抗が主線のターゲ
ットの他の点の部分的な放電抵抗と同じ大きさを有する
ように、主線に沿ったマグネトロンの放電抵抗が均一化
されること、あるいはさらに両方のマグネトロンの間に
軟磁性材料の分離壁が配置されることによって解決され
ている。 マグネトロン全体の放電抵抗はターゲット電流に対す
るターゲット電圧の商で決まる。ターゲットの平面的な
分布のため、この放電抵抗は全ターゲット上に分布して
いる。その結果、放電抵抗は実質上多数の部分的な放電
抵抗の和で与えられる。 主線に沿って放電抵抗を均一化すると、電子流がそれ
ぞれ他方のマグネトロンに向かっている端部で腐食溝の
窪みが著しく低減することが分かっている。 以下、一実施例に基づきこの発明をより詳しく説明す
る。付属する図面には、 図1,この発明によるスパッタリング装置の平面図、 図2,この発明によるスパッタリング装置の断面図、 図3,磁力線と電子流の形状を示す原理図、 が示してある。 この発明によるスパッタリング装置は隣接配置され長
手方向に延びている二つのマグネトロン１で形成されて
いる。マグネトロン１はＵ字状の基本体２から成り、こ
の基本体は上側を冷却板３で閉ざされている。この基本
体２は磁芯要素４を閉じ込めている。これ等の磁芯要素
４はそれぞれ水平に置かれた基本部材５とこの基本部材
５の上に立ち上がっている支持部材６とで構成されてい
る。支持部材６の上側には外部磁石７と内部磁石８が配
置されている。基本部材5,支持部材６および冷却板３に
より中空空間９が形成され、この空間は冷却板３から熱
を奪う冷媒を入れるために使用されている。 冷却板３の内部にはシャント10が配置されている。こ
れ等のシャント10は軟磁性の単層体であり、外部磁石７
と内部磁石８の間の磁界11の領域の中にある。この磁界
11は冷却板３の上にありこの冷却板３に固定されている
ターゲット12も貫通する。 ターゲット12と図示していない大地との間にはターゲ
ット電圧が印加されている。磁界11のためにターゲット
12内に電子流13が生じ、この電子流の向きは磁石７と８
の磁極により定まる。 スパッタリング処理時にはターゲット12に腐食溝14が
生じる。腐食溝14の最も深い点を結んだものが主線15で
ある。 それぞれ他方のマグネトロン１に対向する一方のマグ
ネトロン１の側のシャント10を反対側のシャントより幅
広く形成することにより、しかも両方のマグネトロン１
の間に挿入された軟磁性材料の分離壁16により、主線15
に沿った放電抵抗が均一化されるように磁界11の相互の
影響が最小になる。放電抵抗REは、 で与えられる。ここで、REiはターゲット上の一点の部
分的な放電抵抗である。RE自体は、 と計算される。ここで、UTはターゲット電圧でIEは放電
電流である。これ等の関係式から主線15に沿って放電抵
抗REを均一化することは、主線上のターゲットの各点で
の部分的な放電抵抗REiが主線15上のターゲット12の他
の点の部分的な放電抵抗REiとほぼ同じ値を有すること
を意味することが分かる。 放電抵抗REを均一化することにより、一方のマグネト
ロン１の電子流13が隣のマグネトロン１に向かう危険な
ターゲット領域17中の腐食溝14が残りのターゲット領域
より深く生じなくなる。こうして、腐食溝14の深さを更
に一様にすると、危険なターゲット領域17で腐食溝14の
窪みが生じていた従来の技術に比べて、ターゲットの最
大利用度を向上させることができる。 符号のリスト １ マグネトロン ２ 基本体 ３ 冷却板 ４ 磁芯要素 ５ 基本部材 ６ 維持部材 ７ 外部磁石 ８ 内部磁石 ９ 中空空間 10 シャント 11 磁界 12 ターゲット 13 電子流 14 腐食溝 15 主線 16 分離壁 17 危険なターゲット領域 RE 放電抵抗 REi 部分的な放電抵抗 UT ターゲット電圧 IE 放電電流
フロントページの続き (72)発明者 エルプカム・ヴォルフガング ドイツ連邦共和国、Ｄ―01257 ドレス デン、ヘンニッヒスドルファー・ストラ ーセ、５ (72)発明者 レーン・スタンライ ドイツ連邦共和国、Ｄ―01099 ドレス デン、アム・イェーゲルパルク、53 (56)参考文献 特開 平４−325680（ＪＰ，Ａ) 米国特許5458759（ＵＳ，Ａ) 国際公開95／012003（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】外部磁石から成る内部に磁石を閉じ込めた
    Ｕ字状の基本体がターゲットの下にあり、外部磁石と内
    部磁石の間にシャント、即ち軟磁性材料の単層体を取り
    付け、大地と一方のターゲットの間に正の電圧が、また
    大地と他方のターゲットの間に負のターゲット電圧が印
    加される、隣接配置され、上側にそれぞれ一つのターゲ
    ットを有し、長手方向に延びている二つのマグネトロン
    を備えたスパッタリング装置において、他方のマグネト
    ロン（１）に近い側のシャント（10）が他方のマグネト
    ロン（１）とは反対側のシャント（10）と比べて広い幅
    を有することにより、主線（15）上のターゲットの一点
    の部分的な放電抵抗（REi）が主線（15）のターゲット
    の他の点の部分的な放電抵抗（REi）と同じ大きさを有
    するように、主線（15）に沿ったマグネトロン（１）の
    放電抵抗（RE）が均一化されていることを特徴とするス
    パッタリング装置。
  2. 【請求項２】両方のマグネトロン（１）の間に軟磁性材
    料の分離壁（16）が配置されていることを特徴とする請
    求項１に記載のスパッタリング装置。
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