JP4056132B2 - マグネトロンスパッタ方法及び装置 - Google Patents
マグネトロンスパッタ方法及び装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4056132B2 JP4056132B2 JP18841998A JP18841998A JP4056132B2 JP 4056132 B2 JP4056132 B2 JP 4056132B2 JP 18841998 A JP18841998 A JP 18841998A JP 18841998 A JP18841998 A JP 18841998A JP 4056132 B2 JP4056132 B2 JP 4056132B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- substrate
- target
- disposed
- magnetron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク、電子部品等の薄膜形成に用いられるマグネトロンスパッタ方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光ディスクや電子部品などの基板に薄膜を形成する技術としてマグネトロンスパッタ技術がある。このマグネトロンスパッタ技術は、ターゲット付近に発生させたプラズマ中のイオンをターゲットに衝突させることにより、ターゲットからスパッタ粒子をはじき出し、その粒子を基板に付着させて薄膜を形成する技術であり、高密度のプラズマを発生させて高速で成膜することが可能であるため、現在の薄膜形成方法の主流となっている。
【0003】
図4に従来のマグネトロンスパッタ装置のカソード部を示す。図4において、1はカソードの中心軸で、カソードはこの軸に回転対称形に構成されている。2はターゲット、3はターゲット2の裏面側に配設された内側磁石3aと外側磁石3bから成るマグネトロン磁石であり、4はマグネトロン磁石3によりターゲット2上に形成された磁場である。5は模式的に示した真空処理室である。
【0004】
以上の構成のカソード部を真空処理室5内に基板6(図示せず。図5参照)とターゲット2表面が対向するように設置し、スパッタガス導入後、ターゲット2にグロー放電用の高電圧電源より電力を供給すると、磁力線に閉じ込められてスパッタ用の高密度プラズマが発生する。このプラズマ中のイオンがターゲット2の表面にぶつかるとターゲット2の原子がスパッタされ、基板の向かい合った表面に付着し、薄膜が形成される。そして、薄膜をより高速に形成するためには基板6とターゲット2の距離を短くすることが必要である。
【0005】
図5に、マグネトロン磁石3によって発生する磁力線形状を計算機を用いてシミュレーションした結果を示す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のマグネトロンスパッタ装置においては、高速成膜するために基板6とターゲット2の距離を短くすると、成膜中の基板6の温度が上昇して基板自体や薄膜の膜質に悪影響を与える恐れがあるという問題があった。
【0007】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、成膜中の基板の温度上昇を抑制できるマグネトロンスパッタ方法及び装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のマグネトロンスパッタ方法は、ターゲット裏面側にマグネトロン磁石を配置してターゲット上に磁場を発生させ、ターゲットからスパッタさせた原子をターゲットと対向する基板上に付着させ、基板上に薄膜を形成するマグネトロンスパッタ方法において、基板の内周と外周に異なる磁極を有する基板側磁石を配置し、前記基板側磁石の内周磁石は複数の磁石で構成し、前記基板側磁石の外周磁石はターゲットと対向する基板表面よりもターゲット側に延出し、前記基板側磁石の内周磁石と外周磁石を、内周磁石の磁極とマグネトロン磁石のターゲット内側に配置された磁石の磁極とが同極でターゲットを挟んで向かい合う関係となり、外周磁石の磁極とマグネトロン磁石のターゲット外側に配置された磁石の磁極とが同極でターゲットを挟んで向かい合う関係となるように配置するものであり、それによって簡単かつ確実にターゲットを横切った磁力線が基板に達しないようにでき、ターゲットから飛び出して加速された電子や、プラズマ中の電子やイオンが基板表面に衝突するのを防止することができ、成膜中の基板の温度上昇を抑制することができる。
【0010】
また、基板裏面にヨークを配置し、基板側磁石の内周磁石と外周磁石とヨークで磁気回路を形成すると、内周磁石と外周磁石の間で磁束が洩れず、確実に大きな効果が発揮される。
【0011】
また、基板の内周マスクの裏面に基板側磁石の内周磁石を配置し、基板の外周マスクの裏面又は外側に外周磁石を配置すると、基板の内外周のマスクと干渉せずにその効果を発揮できる。
【0012】
また、本発明のマグネトロンスパッタ装置は、ターゲット裏面側にマグネトロン磁石を配置してターゲット上に磁場を発生させ、ターゲットからスパッタさせた原子をターゲットと対向する基板上に付着させ、基板上に薄膜を形成するマグネトロンスパッタ装置において、基板の内周と外周に異なる磁極を有する基板側磁石を設け、前記基板側磁石の内周磁石は複数の磁石で構成し、前記基板側磁石の外周磁石はターゲットと対向する基板表面よりもターゲット側に延出し、かつこれら基板側磁石の内周磁石と外周磁石は、内周磁石の磁極とマグネトロン磁石のターゲット内側に配置された磁石の磁極とが同極でターゲットを挟んで向かい合う関係となり、外周磁石の磁極とマグネトロン磁石のターゲット外側に配置された磁石の磁極とが同極でターゲットを挟んで向かい合う関係となるように配設したものであり、上記マグネトロンスパッタ方法を実施して基板の温度上昇を抑制できる。
【0013】
また、基板裏面にヨークを配置し、基板側磁石の内周磁石と外周磁石とヨークで磁気回路を形成し、またはそれに加えて若しくは単独で基板の内周マスクの裏面に基板側磁石の内周磁石を配置し、基板の外周マスクの裏面又は外側に外周磁石を配置すると、上記のような作用効果が得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のマグネトロンスパッタ装置の一実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
【0015】
図1において、1はマグネトロンスパッタ装置の中心軸で、カソード部はこの軸に回転対称形に構成されている。2はターゲット、3はターゲット2の裏面側の真空処理室5の壁面に配設されたマグネトロン磁石であり、ターゲット2の内周側の内側磁石3aと、ターゲット2の外周側の外側磁石3bにて構成され、内側磁石3aと外側磁石3bはターゲット2に対して相互に逆極性となるように配設され、かつその下部にヨーク3cを配設して磁気回路が構成されている。
【0016】
6はターゲット2に対して所定距離をあけて対向するように真空処理室5内に配設された基板である。7は基板6の内周に配設された内周マスク、8は基板6の外周に配設された外周マスクである。9はターゲット2の裏面に対して高周波電力を供給する電源である。この電源9は直流電源としてもよい。
【0017】
内周マスク7の裏面には、その円周上に11個の円筒形永久磁石からなる第1の内周磁石10が、中心部に1個の円筒形永久磁石からなる第2の内周磁石11が配設されている。なお、これら内周磁石10、11は、好ましくはターゲット2側から見て内周マスク7により隠れる位置に配置される。また、外周マスク8の外側の円周上には、40個の円筒形磁石からなる外周磁石12が配設されている。これらの永久磁石10、11、12は、例えばネオジウム・鉄・ボロン磁石にて構成するのが好ましい。
【0018】
内周磁石10、11と外周磁石12とは、ターゲット2に向かって異なる磁極を有するように、かつ内周磁石10、11はマグネトロン磁石3の内周磁石3aの磁極と同じ極がターゲット2を挟んで向かい合う関係となり、外周磁石12はマグネトロン磁石3の外周磁石3bの磁極と同じ極がターゲット2を挟んで向かい合う関係となるように配設されている。
【0019】
かくして、これら内周磁石10、11、外周磁石12によって、マグネトロン磁石3から出てターゲット2を横切った磁力線が基板6に達しないようにする基板側磁石15が構成されている。また、これら内周磁石10、11と外周磁石12との間にはヨーク13が配設され、磁石10、11、12が磁気回路を構成している。このヨーク13は、磁束の漏れが抑えられる程度の厚みに設定することにより、成膜中の基板温度の上昇を抑える効果が大きくなる。
【0020】
14は、基板6とその内周マスク7及び外周マスク8以外の真空処理室5内面に薄膜が堆積するのを防止するために、その周囲に配設された防着板である。
【0021】
以上の構成において、真空処理室5内にスパッタガス導入後、ターゲット2に電源9から一例として高周波電力を供給すると、マグネトロン磁石3にて形成された磁気トンネルに閉じ込められたプラズマがターゲット2近傍に発生する。このプラズマ中のイオンが加速され、ターゲット2に衝突すると、表面からターゲット材料の原子がスパッタされて飛び出す。この粒子が対向する基板6表面に到達して付着し、薄膜を形成する。
【0022】
その際、プラズマ中のイオンがターゲット2に衝突したときに生じた2次電子がターゲット近傍の陰極降下電位で加速され、スパッタガス分子と衝突してスパッタガス分子を電離することによってプラズマが維持される一方、ターゲット2より飛び出して加速された電子やプラズマ中に存在する電子及びイオンが基板6表面に流入し、基板6の温度を上げる要因となる。ターゲット2から基板6を遠ざけて電子やイオンが基板6表面に流入するのを防ぎ、基板6の温度上昇を防ぐことはことできるが、そうすると成膜速度が低下する。
【0023】
ところで、マグネトロンスパッタ技術はマグネトロン磁石3により電子に電磁力を与え、スパッタガスと衝突する機会を増やすことに特徴があり、運動する荷電粒子は磁場中で電磁相互作用を受けて磁力線のまわりを回転しながら磁力線に沿って進む。ターゲット2より飛び出して加速された電子やプラズマ中に存在する電子およびイオンはこのような力を受けて運動する。したがって、マグネトロン磁石3によって形成される磁力線が基板6に向かうような形状である場合には、この磁力線によって導かれた電子およびイオンが基板6表面に流入して衝突し、基板6の温度を上昇させる。したがって、基板6の温度上昇を抑制するにはターゲット2を横切った磁力線が基板6に向かわないようにすればよい。
【0024】
本実施形態では、基板6の内周の内周磁石10、11と基板6外周の外周磁石12とから成る基板側磁石15を配設したことによって、ターゲット2を横切った磁力線が基板6に達しないようにでき、したがってターゲット2から飛び出して加速された電子や、プラズマ中の電子やイオンが基板6表面に衝突するのを防止して温度上昇を抑制することができる。
【0025】
次に、具体例をあげて説明する。ターゲット2はZnS・SiO2 膜の成膜用材料からなる直径203mmの円板、基板6はポリカーボネート製基板で、厚さ1.2mm、内径40mm、外径120mmであり、ターゲット2と基板6間の距離は58mmに設定されている。第1の内周磁石10は直径6.0mm、高さ5.0mmの円筒形永久磁石、第2の内周磁石11は直径10.0mm、高さ10.0mmの円筒形永久磁石、外周磁石12は直径10.0mm、高さ10.0mmの円筒形永久磁石から成り、ヨーク13は磁束が漏れないように厚さ7.0mm以上に設定されている。
【0026】
以上の条件における磁力線の形状を計算機でシミュレーションした結果を図2に示す。図2は磁力線の形状を中心線1を通る平面上で示したものである。但し、磁力線は中心軸1に対して対称形であるので、片側を省略して示してある。図2から明らかなように、ターゲット2を横切った磁力線のうちで基板6の表面に達しているものはない。
【0027】
そして、上記構成のマグネトロンスパッタ装置において、ターゲット2に3.1kWの電力を5.2sec供給して成膜する動作を7回繰り返して成膜を行った。そのとき成膜速度は95.4Å/sとなり、従来例のカソード構成における成膜速度97.8Å/sとほぼ同等の成膜速度を得ることができた。また、そのときの基板温度測定結果を図3に示す。図3において、縦軸は温度、横軸は基板6の中心からの距離であり、従来例のカソード構成による同条件での温度測定結果と比較して示してある。図3から明らかなように、本実施形態によれば従来例に比べて基板全域で温度上昇を大幅に抑制することができた。
【0029】
【発明の効果】
本発明のマグネトロンスパッタ方法及び装置によれば、以上のように基板の内周と外周に異なる磁極を有する基板側磁石を配置し、前記基板側磁石の内周磁石は複数の磁石で構成し、前記基板側磁石の外周磁石はターゲットと対向する基板表面よりもターゲット側に延出し、前記基板側磁石の内周磁石と外周磁石を、内周磁石の磁極とマグネトロン磁石のターゲット内側に配置された磁石の磁極とが同極でターゲットを挟んで向かい合う関係となり、外周磁石の磁極とマグネトロン磁石のターゲット外側に配置された磁石の磁極とが同極でターゲットを挟んで向かい合う関係となるように配置したので、それによって簡単かつ確実にターゲットを横切った磁力線が基板に達しないようにでき、ターゲットから飛び出して加速された電子や、プラズマ中の電子やイオンが基板表面に衝突するのを防止することができ、成膜中の基板の温度上昇を抑制することができ、膜質に対するダメージを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマグネトロンスパッタ装置の一実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図2】同実施形態における磁場の様子を示す説明図である。
【図3】同実施形態及び従来例における基板成膜時の温度分布図である。
【図4】従来例のマグネトロンスパッタ装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図5】同従来例における磁場の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
2 ターゲット
3 マグネトロン磁石
6 基板
7 内周マスク
8 外周マスク
10 第1の内周磁石
11 第2の内周磁石
12 外周磁石
13 ヨーク
15 基板側磁石
Claims (6)
- ターゲット裏面側にマグネトロン磁石を配置してターゲット上に磁場を発生させ、ターゲットからスパッタさせた原子をターゲットと対向する基板上に付着させ、基板上に薄膜を形成するマグネトロンスパッタ方法において、基板の内周と外周に異なる磁極を有する基板側磁石を配置し、前記基板側磁石の内周磁石は複数の磁石で構成し、前記基板側磁石の外周磁石はターゲットと対向する基板表面よりもターゲット側に延出し、前記基板側磁石の内周磁石と外周磁石を、内周磁石の磁極とマグネトロン磁石のターゲット内側に配置された磁石の磁極とが同極でターゲットを挟んで向かい合う関係となり、外周磁石の磁極とマグネトロン磁石のターゲット外側に配置された磁石の磁極とが同極でターゲットを挟んで向かい合う関係となるように配置することを特徴とするマグネトロンスパッタ方法。
- 基板裏面にヨークを配置し、基板側磁石の内周磁石と外周磁石とヨークで磁気回路を形成することを特徴とする請求項1記載のマグネトロンスパッタ方法。
- 基板の内周マスクの裏面に基板側磁石の内周磁石を配置し、基板の外周マスクの裏面又は外側に外周磁石を配置することを特徴とする請求項1又は2記載のマグネトロンスパッタ方法。
- ターゲット裏面側にマグネトロン磁石を配置してターゲット上に磁場を発生させ、ターゲットからスパッタさせた原子をターゲットと対向する基板上に付着させ、基板上に薄膜を形成するマグネトロンスパッタ装置において、基板の内周と外周に異なる磁極を有する基板側磁石を設け、前記基板側磁石の内周磁石は複数の磁石で構成し、前記基板側磁石の外周磁石はターゲットと対向する基板表面よりもターゲット側に延出し、かつこれら基板側磁石の内周磁石と外周磁石は、内周磁石の磁極とマグネトロン磁石のターゲット内側に配置された磁石の磁極とが同極でターゲットを挟んで向かい合う関係となり、外周磁石の磁極とマグネトロン磁石のターゲット外側に配置された磁石の磁極とが同極でターゲットを挟んで向かい合う関係となるように配設したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
- 基板裏面にヨークを配置し、基板側磁石の内周磁石と外周磁石とヨークで磁気回路を形成したことを特徴とする請求項4記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 基板の内周マスクの裏面に基板側磁石の内周磁石を配置し、基板の外周マスクの裏面又は外側に外周磁石を配置したことを特徴とする請求項4又は6記載のマグネトロンスパッタ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18841998A JP4056132B2 (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | マグネトロンスパッタ方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18841998A JP4056132B2 (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | マグネトロンスパッタ方法及び装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000017435A JP2000017435A (ja) | 2000-01-18 |
JP2000017435A5 JP2000017435A5 (ja) | 2005-10-20 |
JP4056132B2 true JP4056132B2 (ja) | 2008-03-05 |
Family
ID=16223343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18841998A Expired - Fee Related JP4056132B2 (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | マグネトロンスパッタ方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4056132B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011086390A (ja) * | 2009-10-13 | 2011-04-28 | Kawamura Sangyo Kk | プラズマ処理装置 |
US11476099B2 (en) | 2018-02-13 | 2022-10-18 | Evatec Ag | Methods of and apparatus for magnetron sputtering |
GB201815216D0 (en) * | 2018-09-18 | 2018-10-31 | Spts Technologies Ltd | Apparatus and a method of controlling thickness variation in a material layer formed using physical vapour deposition |
-
1998
- 1998-07-03 JP JP18841998A patent/JP4056132B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000017435A (ja) | 2000-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3655334B2 (ja) | マグネトロンスパッタリング装置 | |
KR0165860B1 (ko) | 마그네트론스퍼터링장치 | |
KR100659828B1 (ko) | 이온화 물리적 증착 방법 및 장치 | |
KR100228534B1 (ko) | 음극스퍼터링을 이용한 플라즈마 발생장치 | |
EP2669403B1 (en) | Magnetic field generation device for magnetron sputtering | |
JPH11500490A (ja) | 磁性ターゲット材料のスパッタ方法及び装置 | |
US9028659B2 (en) | Magnetron design for extended target life in radio frequency (RF) plasmas | |
CN110791742A (zh) | 一种磁控溅射阴极的磁源结构及其调节磁场的方法 | |
JP4056132B2 (ja) | マグネトロンスパッタ方法及び装置 | |
JP4056112B2 (ja) | マグネトロンスパッタ装置 | |
JPH04276069A (ja) | スパッタリング方法およびその装置 | |
JP2674995B2 (ja) | 基板処理方法およびその装置 | |
JP2835462B2 (ja) | スパッタ装置 | |
JP4489868B2 (ja) | カソード電極装置及びスパッタリング装置 | |
JP2789251B2 (ja) | ダイポールリング型磁気回路を用いたスパッタ装置 | |
JP3766569B2 (ja) | マグネトロンスパッタ装置 | |
JP2001081553A (ja) | スパッタ方法と装置 | |
JP2789252B2 (ja) | ダイポールリング型磁気回路を用いたスパッタ装置 | |
JPH08100257A (ja) | マグネトロンスパッタリング装置及び方法 | |
JPH0517869A (ja) | スパツタリング方法及び装置 | |
JP4457007B2 (ja) | サブストレートに被膜を被覆する装置および方法 | |
WO2011080927A1 (ja) | マグネトロンスパッタリング装置及び電子部品の製造方法 | |
JP2006083458A (ja) | スパッタリング装置 | |
JPH0313575A (ja) | 対向ターゲツトスパツタ装置 | |
JP3100242B2 (ja) | プラズマ処理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050629 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050629 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070828 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071017 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071113 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071211 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111221 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111221 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121221 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |