JP3808114B2

JP3808114B2 - スパッタリング装置

Info

Publication number: JP3808114B2
Application number: JP15878995A
Authority: JP
Inventors: 智雄内山; 司小林
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: JPH08333680A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はスパッタリング装置に関し、特に、比較的広い面積を有する基板の表面に、ターゲット面の全体を有効に消費しながら、均一な厚みの薄膜を作成できるマグネトロンカソード電極を備えたスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスパッタリング装置では各種方式のカソード電極構造が提案されているが、その中で、工業的には、マグネトロン方式のカソード電極構造が最も多く使用されている。その理由は、膜形成速度が大きいからである。従来のマグネトロン方式の電極には、さまざまなタイプが存在する。これらのタイプは、例えば“Thin Film Process”（アカデミック・プレス出版、１９７８年、J. L. VossenとW. Kernによる編集）の７５〜１７３頁に、または「薄膜ハンドブック」（１９８３年、日本学術振興会薄膜第１３１委員会編集）の１８６〜１８９頁に記述されている。
【０００３】
現在のところ、マグネトロン方式のカソード電極の中で、特に、平面形状を有するターゲットを備えた平板マグネトロンカソード電極が工業的に最も有用である。
【０００４】
矩形の平面形状を有する平板マグネトロンカソード電極を用いた従来のスパッタリング装置では、矩形ターゲットの表面に平行に基板を搬送しながらスパッタリングを行って、基板の表面に薄膜を形成する方式、いわゆる基板並進方式が採用されていた。しかし、基板の大面積化に伴い、（１）装置の巨大化、（２）ターゲットの不均一消耗による不経済性、（３）基板におけるスパッタリング膜の不均質性、などの問題が挙げられるようになった。
【０００５】
現在では、これらの問題の解決のために、基板よりも面積の広い矩形ターゲットを配置したスパッタリング装置の内部において、基板を静止した状態で矩形ターゲットに平行に基板を配置してスパッタリングを行う、いわゆる基板静止方式が採用されるようになってきた。以下に、基板静止方式のマグネトロンカソード電極について、図７と図８を用いて説明する。
【０００６】
図７はマグネトロンカソード電極に内蔵される複数の磁石ユニットの一つを示したものである。図７（Ａ）は矩形の磁石ユニットをその短辺に平行な平面で切断した断面図、（Ｂ）はこの磁石ユニットの平面図、（Ｃ）はその斜視図である。図７（Ａ）において、磁石ユニット１０は、平面形状が矩形のヨーク１２の上に、矩形の板状の中心磁石１４と、その周囲に配置された矩形リング形状の周辺磁石１６とから構成される。中心磁石１４のヨーク１２側の磁極はＮ極、その反対側はＳ極であり、周辺磁石１６のヨーク１２側の磁極はＳ極、その反対側はＮ極である。この磁極配置によって、ターゲット側では、周辺磁石１６から中心磁石１４へ向かう磁力線１８が形成される。したがって、周辺磁石１６の上方ではターゲット表面から磁力線１８が出ていき、中心磁石１４の上方ではターゲット表面に磁力線１８が入っていく。この磁力線１８は、図７（Ｃ）に示すように、環状に閉じたトンネル経路を形成する。
【０００７】
図８は複数の磁石ユニット１０の従来の配置を示す平面図である。ターゲットの背面には、磁石ユニット１０を、その長辺が隣り合うように、複数個並べて、磁石組立体を構成している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
複数の磁石ユニットを上述のように並べて配置すると、次の問題が生じる。各磁石ユニットの磁極配置を同一にした場合には、各磁石ユニットの磁場同士が相互干渉して、ターゲット表面に平行な成分の磁場強度に関して、磁場強度の不均一な部分、すなわち「むら」が発生する。この磁場干渉による磁場強度「むら」に応じて、ターゲット面上でイオン電流密度の「むら」が生じ、その結果、スパッタ量の「むら」が発生する。したがって、膜厚分布や膜質分布の不均一性を生じる。
【０００９】
この磁場強度「むら」の解決のために、いくつかの方法が知られている。特開平５−２３９６４０号公報に記載されたスパッタリング装置では、磁極配置が互いに異なる２種類の磁石ユニットを交互に配置する構造が提案された。この構造は有用ではあるが、近接した異極同士による磁場の打ち消しあいのために、磁場強度が弱くなり易い。そのため、強い磁場を得るためには、磁石寸法を大きくする必要があり、また、そのための費用も高くなる問題があった。一方、特開平６−１９２８３３号公報に記載されたスパッタリング装置では、この磁場強度「むら」の解決のために、磁極配置が同一の隣接する磁石ユニットの間に、強磁性体からなる磁気シールド壁を設置することを提案している。この方法においても、磁気シールドを設置するために、磁石組立体は大型化してしまうという問題があった。
【００１０】
また、基板静止方式により大面積基板に薄膜を作成する場合、膜厚分布は不均一になりやすく、特に基板の端部に近づくに従って膜厚は薄くなりやすい。そこで、上述の特開平６−１９２８３３号では、両側の２つの磁石ユニットを、その内側の磁石ユニットよりもターゲット表面に近づけることにより、両側の２つの磁石ユニットの作る磁場を、内側の磁石ユニットの作る磁場よりも大きくしている。これにより、基板端部でイオン電流が増加し、基板端部での膜厚低下を防ぐことができ、膜厚分布の均一性が改善される。ところが、この方法では、磁石ユニットの短辺方向についての膜厚分布の均一性は改善されるが、磁石ユニットの長辺方向についての膜厚分布の均一性は改善されない。その理由は、磁石ユニットの長辺方向においては磁石ユニットが１つであることから、長辺方向において磁石ユニットとターゲット表面との距離を変化させることができないためである。
【００１１】
また、上述の特開平６−１９２８３３号では、磁石組立体を磁石ユニットの短辺方向に往復運動させることによって、ターゲットの利用効率を向上させている。すなわち、ドリフト電子による環状軌跡が磁石ユニットの短辺方向に往復運動することにより、これまでスパッタリングされなかったターゲット部分もスパッタリングされるようになる。しかし、この方法においても、磁石ユニットの長辺方向におけるターゲットのスパッタエッチング量が不均一であるという問題はそのままである。以下に、磁石ユニットの長辺方向の膜厚不均一性について、図９と図１０を用いて説明する。
【００１２】
図９は、図８の磁石組立体をターゲット背面に配置した場合のターゲット表面上のエロージョン領域を示す平面図である。４個の磁石ユニット１０に対応して４個の環状のエロージョン領域２０が形成される。また、図１０（Ａ）は、磁石ユニットを静止してスパッタリングした場合の一つの磁石ユニットに対応したエロージョン領域を拡大して等高線表示で示した平面図である。図１０（Ｂ）はエロージョンの深さ分布を示すグラフであり、横軸はエロージョンを横切る切断線上の位置、縦軸はエロージョンの深さである。図１０（Ｂ）の曲線Ｂ１は、（Ａ）のＢ１−Ｂ１切断面におけるグラフであり、曲線Ｂ２は、（Ａ）のＢ２−Ｂ２切断面におけるグラフである。このグラフから分かるように、Ｂ２切断面は、Ｂ１切断面よりも、エロージョン領域の断面積が大きい。したがって、Ｂ１切断面（エロージョン領域の長手方向中央部）に比べてＢ２切断面（エロージョン領域の長手方向両端部近傍）の方がスパッタエッチング量が多くなる。図９に示すようにエロージョン領域が並んで形成される場合、ターゲット背後の磁石組立体を矢印２２の方向に往復移動させると、エロージョン領域の長手方向両端部近傍が通過するターゲット領域２４は、エロージョンの長手方向中央部に比べて深く削られてしまう。したがって、磁石ユニットを往復移動しても、磁石ユニットの長辺方向においてはスパッタエッチング量は不均一になる。
【００１３】
本発明の目的は、矩形ターゲットが不均一に消耗されることによる不経済性を解消するとともに、基板に堆積される膜の膜厚の不均一性の問題を解決できるスパッタリング装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マグネトロンカソード電極の背面に配置される磁石総組立体の構造に特徴がある。本発明の適用されるカソード電極は矩形平面状ターゲットを備えており、磁石総組立体の形状も、ターゲットの表面に平行な断面形状が矩形である。この磁石総組立体はターゲットの矩形の１辺に平行な方向に往復運動が可能である。この磁石総組立体は、前記往復運動に垂直な方向に延びる複数の短冊状組立体から構成され、この短冊状組立体の長辺の長さは、前記磁石総組立体の矩形の１辺の長さに等しくて、これらの短冊状組立体はその長辺が互いに隣り合うように配置されている。短冊状組立体のそれぞれは、前記往復運動に垂直な方向に一列に配置された複数の磁石ユニットから構成され、磁石ユニットのそれぞれは、ターゲットの表面に平行な断面形状が矩形をしていて、かつ、ターゲットの表面上に環状の電子ドリフト運動軌跡を生じさせるような磁場を形成している。そして、各短冊状組立体における磁石ユニット間の境界線の位置が、前記往復運動に垂直な方向において、隣り合う短冊状組立体同士でずれている、ことを特徴としている。好ましくは、各磁石ユニットのターゲット側の磁極面からターゲット表面までの距離を任意に設定できるようにする。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、磁石総組立体を複数の短冊状組立体で構成して、この短冊状組立体をさらに複数の磁石ユニットで構成し、さらに、各短冊状組立体における磁石ユニット間の境界線の位置が、前記往復運動に垂直な方向において、隣り合う短冊状組立体同士でずれるようにしたので、磁石総組立体を往復運動させたときに、エロージョン断面積の大きい部分と小さい部分とがターゲット上で重なるようになる。その結果、往復運動方向のスパッタエッチング量が均一になるのに加えて、往復運動に垂直な方向のスパッタエッチング量も均一になり、ターゲットの利用効率は大幅に改善される。
【００１６】
また、前記磁石ユニットが、磁石総組立体の往復運動方向だけでなく、往復運動に垂直な方向にも複数並んでおり、かつ、各磁石ユニットのターゲット側の磁極面からターゲット表面までの距離を任意に可変できるような構造にしたことにより、複数個の磁石ユニットを並べて配置した場合に発生する磁場強度の「むら」を、往復運動方向に垂直な方向に対しても調節できる。従って、膜厚分布の均一性をさらに改善できる。また、磁石ユニット間の磁気シールドは必要なくなり、磁石総組立体を小型化できる。
【００１７】
【実施例】
図３は、本発明における一実施例のスパッタリング装置の基本的な構成を示す正面断面図である。このスパッタリング装置は、基板トレイ挿入室２６と、トレイに装着された基板の面に対して薄膜作製を行うためのスパッタリング室２８と、基板トレイ取出し室３０とから構成される。基板トレイ挿入室２６と、スパッタリング室２８と、基板トレイ取出し室３０は、互いに直列的に連結される。これらの室は、それぞれ独立に排気して真空状態に保持できる構成を有した真空容器で形成される。基板トレイ挿入室２６とスパッタリング室２８の間にはゲートバルブ３２が設けられ、スパッタリング室２８と基板トレイ取出し室３０の間にはゲートバルブ３４が設けられる。
【００１８】
スパッタリング室２８は、通常、常に真空状態に保持・管理される。基板トレイ挿入室２６は、リークバルブ３６を用いて大気に開放することができ、基板トレイ取出し室３０は、リークバルブ３８を用いて大気に開放することができる。基板トレイ挿入室２６では、排気バルブを経由して排気ポンプ（図示せず）で矢印４０の方向へ排気される。基板トレイ取出し室３０では、排気バルブを経由して排気ポンプ（図示せず）で矢印４２の方向へ排気される。基板トレイ挿入室２６の図３における左端は入り口扉４４であり、基板トレイ取出し室３０の図３における右端は出口扉４６である。
【００１９】
基板が装着されたトレイ４８は、入り口扉４４から基板トレイ挿入室２６の内部に搬入される。トレイ４８は基板を保持するための器具である。トレイ４８が搬入された後、入り口扉４４とゲートバルブ３２を閉じた状態で、排気系を用いて排気が行われる。基板トレイ挿入室２６の内部圧力が十分に低下した時点でゲートバルブ３２が開かれ、トレイ４８はレール（図示せず）に案内されて矢印５０の方向に搬送され、スパッタリング室２８に送り込まれる。
【００２０】
スパッタリング室２８では、トレイ４８に装着された基板の表面に、スパッタリング法により薄膜が形成される。この実施例では、基板に薄膜を堆積するときには、トレイ４８は静止した状態にある。基板に薄膜を形成した後、トレイ４８は、ゲートバルブ３４を経由して基板トレイ取出し室３０に送り込まれる。トレイ４８が基板トレイ取出し室３０に送られた後に、ゲートバルブ３４が閉じられ、リークバルブ３８が開かれる。こうして、トレイ４８に装着された基板は、大気圧環境の中に置かれ、その後、出口扉４６を開いて、トレイ４８を取り出す。
【００２１】
スパッタリング室２８では、図示しないガスボンベからガス導入管５２を経て、矢印５４の方向からガスが導入される。またスパッタリング室２８では、図示しない排気ポンプにより排気口５６を経て矢印５８の方向に排気される。この結果、導入ガス流量と排気ガス流量が均衡した状態で、スパッタリング室２８は、スパッタリングを行うのに適した１０^‐3〜１０^‐2Ｔｏｒｒの圧力範囲内の一定圧力に保たれる。
【００２２】
スパッタリング室２８の内部のゲートバルブ３２に近い箇所（前段側）には、必要に応じて、基板加熱ランプ６０が配置される。基板加熱ランプ６０の輻射熱により、薄膜を形成する前に基板の温度を高めることができる。スパッタリング室２８の後段側には、矩形平面状の大型ターゲットを備えるマグネトロンカソード電極６２（以下、単にカソード電極という。）が絶縁体６４を介して設置される。カソード電極６２の上部にはターゲット組立体６６が取り付けられる。図３のターゲット組立体６６の上面がターゲット面である。また、カソード電極６２には電源６８が接続されて電力が供給される。
【００２３】
スパッタリング室２８において、トレイ４８はカソード電極６２に対して静止する。この静止状態で、トレイ４８上の基板は、ターゲット組立体６６のターゲット面に対向する。ターゲットに対向する基板面には、ターゲット組立体６２から飛来するスパッタリング粒子が堆積し、基板上に薄膜が形成される。図３における例では、１つのトレイ４８と１つのカソード電極６２との組み合わせが示されているが、スパッタリング室２８の内部には、任意の数のカソード電極６２を設けることができる。スパッタリング室２８の壁は接地されている。
【００２４】
図４はカソード電極６２をその中心線で左右に分離して上下に配置して示した正面断面図であり、この図を参照してカソード電極６２の構造を詳述する。カソード電極６２は、電極ハウジング７０と、この電極ハウジング７０の内部に配置された磁石総組立体７２と、ターゲット組立体６６とから構成される。カソード電極６２は、スパッタリング室を形成する真空容器の壁部７３に形成された開口部７４に対して、ターゲット組立体６６のターゲット面が真空室の内部に露出するように、絶縁体６４を介して取り付けられる。取り付けのための固定具の図示は省略してある。
【００２５】
ターゲット組立体６６は、ターゲット板７６とターゲット押え治具７８とターゲット裏板８０とからなり、図示されない結合具により電極ハウジング７０に固定される。
【００２６】
電極ハウジング７０の内部に形成された凹状空間８２には、本発明による磁石総組立体７２が配置される。磁石総組立体７２では、磁石固定板８４の上に複数の磁石ユニット８６が固定されている。
【００２７】
なお、図示されていないが、凹状空間８２には、電極ハウジング７０の外部から冷却水が導入される。冷却水はターゲット裏板８０に接触して、これを冷却する。これにより、ターゲット組立体６６のターゲット面に発生する熱を、冷却水を媒体として外部に放出している。
【００２８】
電極ハウジング７０とターゲット裏板８０の間にはＯリング８８が配置されて気密性を保つ。電極ハウジング７０と絶縁体６４の間の気密性はＯリング９０により、絶縁体６４と真空容器の壁部７３の気密性はＯリング９２により、それぞれ維持される。
【００２９】
ターゲット組立体６６のうち、スパッタリングすべき面以外の箇所がイオン衝撃されるのは望ましくない。そこで、スパッタリングされたくない面がイオン衝撃されるのを防止するために、ターゲットシールド９４が、壁部７３の内面の開口部７４の周辺部分に取り付けられる。
【００３０】
電極ハウジング７０の内部の前記凹状空間８２には、磁石総組立体７２が往復運動できるように、磁石ユニット１個の幅に相当する空間９６が残存する。したがって、凹状空間８２内において、磁石総組立体７２を、矢印９８の方向に往復移動させることが可能になる。磁石総組立体７２は、モータとカムを用いた往復運動機構により往復運動する。
【００３１】
図１は磁石総組立体７２の平面図である。この磁石総組立体７２は、全体として矩形の形状をしていて、その長辺の長さＬＨが６２５ｍｍ、短辺の長さＬＷが４７０ｍｍである。この磁石総組立体７２は、図７に示した構造の磁石ユニットを２種類用意して、これを多数組み合わせて構成してある。第１の磁石ユニット１００は、長辺の長さＬＡ１が１００ｍｍ、短辺の長さＬＢが９０ｍｍである。第２の磁石ユニット１０２は、長辺の長さＬＡ２が１５２．５ｍｍ、短辺の長さＬＢが９０ｍｍである。すなわち、短辺の長さが同じで長辺の長さが異なる２種類の磁石ユニットが存在する。
【００３２】
また、磁石総組立体７２は、２種類の短冊状組立体１０４、１０６を合計で５列並べて構成してある。いずれの短冊状組立体も、その幅は磁石ユニット１００、１０２の幅ＬＢと等しく、その長さは磁石総組立体７２の長辺の長さＬＨに等しい。第１列と第３列と第５列の短冊状組立体１０４は、５個の磁石ユニットを一列に並べて構成してあり、両側（図１において上端と下端）の２個が第２の磁石ユニット１０２であり、中央の３個が第１の磁石ユニット１００である。また、第２列と第４列の短冊状組立体１０６は、６個の磁石ユニットを一列に並べて構成してあり、その６個の全てが第１の磁石ユニット１００である。
【００３３】
この磁石総組立体７２は矢印９８の方向に、短冊状組立体１０４、１０６の幅に等しい距離だけ往復移動できる。
【００３４】
短冊状組立体１０４における磁石ユニットの境界線１１０は、隣の短冊状組立体１０６における磁石ユニットの境界線１１２とは、その位置がずれている。すなわち、往復運動９８に垂直な方向において、境界線１１０の位置と境界線１１２の位置が互いにずれている。特に、この実施例の磁石総組立体では、短冊状組立体１０４における３本の（すなわち全ての）境界線１１０の位置は、その隣の短冊状組立体１０６における１対の境界線１１２の中央に位置している。このように境界線１１０、１１２が配置される結果、磁石総組立体７２を全体として見ると、磁石ユニットの境界線１１０、１１２は千鳥配置となっている。
【００３５】
図２は、図１の磁石総組立体をターゲット背面に配置した場合の、ターゲット表面における電子ドリフトの運動軌跡を示した平面図である。この図では、磁石ユニット１００、１０２の外形線と電子ドリフトの運動軌跡１１４だけを示してある。
【００３６】
図５（Ａ）はターゲット表面に形成されるエロージョン領域の配列状態を示す平面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線で切断した断面図である。エロージョン領域１１６は、図２に示す電子ドリフトの運動軌跡１１４に対応している。エロージョン領域１１６におけるスパッタエッチング量の深さ分布は、図５（Ｂ）の斜線部Ｓのようになる。ところで、本実施例では、磁石総組立体７２が矢印９８の方向に往復運動するので、エロージョン領域１１６も同様に往復運動する。したがって、エロージョン断面は、一点鎖線１１８で示すように均一化される。さらに、磁石ユニットの境界線が千鳥状に配置されているので、エロージョン領域１１６の配置も千鳥状になり、例えば、Ｃ−Ｃ線の断面においては、図１０のＢ１のエロージョン断面とＢ２のエロージョン断面とが交互に配列される。したがって、磁石総組立体を矢印９８の方向に往復移動させれば、Ｃ−Ｃ断面において、Ｂ１のエロージョン断面とＢ２のエロージョン断面とがターゲット表面上で重なることになり、Ｂ１とＢ２を平均化したようなエロージョン断面が得られる。このような状況は、往復運動に垂直な方向に沿ったそれぞれの位置において生じるので、往復運動に垂直な方向においても、エロージョン断面が平均化される。
【００３７】
以上説明したような磁石総組立体を用いて、次のような条件で、基板上に薄膜の作成を行った。スパッタリング条件は、ターゲットと基板の距離が１２５ｍｍ、Ａｒガスの圧力が５ｍＴｏｒｒであり、ターゲット材料は銅を用いた。磁石総組立体は往復移動させている。矩形の基板の寸法は、磁石ユニットの短辺に平行な方向がＸ＝４５０ｍｍ、磁石ユニットの長辺に平行な方向がＹ＝５５０ｍｍである。基板上に成膜した薄膜の膜厚測定範囲は、磁石ユニットの短辺に平行な方向がＬＸ＝４００ｍｍ、長辺に平行な方向がＬＹ＝５００ｍｍであり、このうち、膜厚の均一性の評価範囲（目的とする有効領域）はＬＸ＝３６０ｍｍ、ＬＹ＝４５０ｍｍである。このような条件で成膜した薄膜は、上記評価範囲において、膜厚の均一性は±５％以内になった。これに対して、図８に示す従来の磁石配置を用いて磁石ユニットを往復移動させて成膜した場合は、膜厚の均一性は±１０％程度である。したがって、本発明の磁石配置により膜厚の均一性が改善された。
【００３８】
図６（Ａ）は、図１の６Ａ−６Ａ線で切断した断面図であるが、このように、すべての磁石ユニット１００、１０２において、磁石ユニットのターゲット側の磁極面からターゲット表面までの距離を同じにした場合、磁場の相互干渉で発生する磁場強度の「むら」と、基板端部の膜厚の落ち込み、の理由により、膜厚分布の均一性が悪くなる。そこで、図６（Ｂ）に示すように、磁石ユニット１００、１０２と磁石固定板８４の間にスペーサ１２０を入れるのが好ましい。スペーサ１２０の厚さは、個々の磁石ユニット１００、１０２によって異なり、膜厚分布が均一になるよう調整する。一般的には、両側の磁石ユニットほど中央の磁石ユニットよりもターゲットに近づける。このような磁石総組立体を往復運動させながら薄膜の作成を行うと、膜厚分布の均一性とターゲットの利用効率は大幅に改善される。上述の説明では図１の往復運動方向９８に沿って、各磁石ユニットに挿入するスペーサの厚さを変更しているが、往復運動に垂直な方向に沿っても、各磁石ユニットに挿入するスペーサの厚さを変更するのが好ましい。このようにすると、往復運動に垂直な方向においても膜厚分布の均一性を改善できる。
【００３９】
本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、次のような変更が可能である。（１）磁石総組立体及び磁石ユニットの寸法、材料、個数等は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく任意の変更が可能である。（２）上述の実施例では、磁石ユニットの磁極配置として、中心磁石のターゲット側の磁極面がＳ極で、周辺磁石のターゲット側の磁極面がＮ極となっているが、これと反対の磁極配置を採用してもよい。（３）上述の磁石総組立体の磁場強度の調節は、磁石ユニットと磁石固定板との間にスペーサを入れる方法をとっているが、これ以外の方法（例えば、磁石自体の強度を磁石ユニットごとに変更するなど）を採用することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、各短冊状組立体における磁石ユニット間の境界線の位置が、往復運動に垂直な方向において、隣り合う短冊状組立体同士でずれているので、磁石総組立体を往復運動させたときに、エロージョン断面積の大きい部分と小さい部分とがターゲット上で重なるようになる。その結果、往復運動方向のスパッタエッチング量が均一になるのに加えて、往復運動に垂直な方向のスパッタエッチング量も均一になり、ターゲットの利用効率は大幅に改善される。
【００４１】
また、前記磁石ユニットが、磁石総組立体の往復運動方向だけでなく、往復運動に垂直な方向にも複数並んでおり、かつ、各磁石ユニットのターゲット側の磁極面からターゲット表面までの距離を任意に可変できるような構造にしたことにより、複数個の磁石ユニットを並べて配置した場合に発生する磁場強度の「むら」を、往復運動方向に垂直な方向に対しても調節できる。従って、膜厚分布の均一性をさらに改善できる。また、磁石ユニット間の磁気シールドは必要なくなり、磁石総組立体を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における磁石総組立体の平面図である。
【図２】ターゲット表面における電子ドリフトの運動軌跡を示した平面図である。
【図３】本発明の一実施例のスパッタリング装置の基本的な構成を示す正面断面図である。
【図４】カソード電極をその中心線で左右に分離して上下に配置して示した正面断面図である。
【図５】ターゲット表面に形成されるエロージョン領域を示す平面図と、その断面図である。
【図６】磁石ユニットと磁石固定板の間にスペーサを挿入することを説明する断面図である。
【図７】磁石ユニットの断面図、平面図及び斜視図である。
【図８】複数の磁石ユニットの従来の配置を示す平面図である。
【図９】従来の磁石配置の場合のターゲット表面上のエロージョン領域を示す平面図である。
【図１０】エロージョン領域を拡大して等高線表示で示した平面図と、エロージョンの深さ分布を示すグラフである。
【符号の説明】
６６ターゲット組立体
７０電極ハウジング
７２磁石総組立体
７６ターゲット板
８２凹状空間
８４磁石固定板
８６磁石ユニット
９６残存空間
９８往復運動の矢印
１００第１の磁石ユニット
１０２第２の磁石ユニット
１０４、１０６短冊状組立体
１１０、１１２境界線
１１４電子ドリフトの運動軌跡
１１６エロージョン領域
１２０スペーサ

Claims

成膜処理される基板を取り付ける基板保持部材と、基板に対向する位置に配置されたマグネトロンカソード電極とを備えるスパッタリング装置において、
前記マグネトロンカソード電極は、矩形平面状ターゲットと、このターゲットの背面に配置されてターゲットの表面に平行な断面形状が矩形の磁石総組立体とを備え、
前記磁石総組立体は、前記ターゲットの矩形の１辺に平行な方向に往復運動が可能であり、
前記磁石総組立体は、前記往復運動に垂直な方向に延びる複数の短冊状組立体から構成され、
前記短冊状組立体の長辺の長さは、前記磁石総組立体の矩形の１辺の長さに等しくて、これらの短冊状組立体はその長辺が互いに隣り合うように配置され、
前記短冊状組立体のそれぞれは、前記往復運動に垂直な方向に一列に配置された複数の磁石ユニットから構成され、
前記磁石ユニットのそれぞれは、ターゲットの表面に平行な断面形状が矩形をしていて、かつ、ターゲットの表面上に環状の電子ドリフト運動軌跡を生じさせるような磁場を形成しており、
前記各短冊状組立体における磁石ユニット間の境界線の位置は、前記往復運動に垂直な方向において、隣り合う短冊状組立体同士でずれている、ことを特徴とするスパッタリング装置。
請求項１記載のスパッタリング装置において、前記各磁石ユニットのターゲット側の磁極面からターゲット表面までの距離を任意に設定できることを特徴としたスパッタリング装置。