JP4137198B2

JP4137198B2 - スパッタリング装置

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Publication number: JP4137198B2
Application number: JP25767697A
Authority: JP
Inventors: 征仁田代
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1997-09-06
Filing date: 1997-09-06
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2017-09-06
Also published as: JPH1180948A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、基板の表面に所定の薄膜を作成するスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大規模集積回路（ＬＳＩ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの製作においては、基板の表面に所定の薄膜を作成することが広く行われている。このような薄膜の作成においては、成膜速度などの点からスパッタリング法を用いることが従来から広く行われており、スパッタリング装置が多く採用されている。
図７は、このような従来のスパッタリング装置の概略構成を示した正面図である。図７に示すスパッタリング装置は、排気系１１を備えた真空容器１と、スパッタ放電を形成してスパッタリングを行うためのカソード２と、表面に薄膜を作成する基板３０を真空容器１内の所定の位置に配置するための基板ホルダー３と、スパッタ放電に必要な放電用ガスを真空容器１内に導入する放電用ガス導入系６とから主に構成されている。
【０００３】
図７には、マグネトロンタイプのスパッタリング装置が示されている。即ち、カソード２は、磁石機構４と真空容器１内に被スパッタ面が露出するように設けられたターゲット５とから構成されている。磁石機構４は、従来の装置では、永久磁石からなるものが使用される。具体的には、図８により説明する磁石機構４は、中央に設けられた円柱状の中心磁石と、中心磁石を取り囲む周状の周辺磁石と、中心磁石及び周辺磁石を板面に載せた板状のヨークとから構成されている。
【０００４】
図７に示すスパッタリング装置では、排気系１１によって真空容器１内を所定の圧力まで排気した後、放電用ガス導入系６によってアルゴンなどの放電用ガスを真空容器１に導入する。この状態で、ターゲット５に所定の負の直流電圧を印加する。この電圧によって放電用ガスにスパッタ放電が生じ、ターゲット５がスパッタされる。スパッタされたターゲット５の材料は基板３０に達し、所定の薄膜が基板３０の表面に作成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなスパッタリング装置においては、基板上に異種の薄膜を連続して作成することがある。例えば、ＬＳＩの製作においては、コンタクト配線層と下地層との相互拡散を防止するためのバリア膜がスパッタリングによって作成されるが、このバリア膜には、チタン薄膜と窒化チタン薄膜とを積層した構造が採用される。
このような異種の薄膜の連続作成について上記バリア膜を例に採って図７を使用して説明すると、ターゲット５の材料としてチタンを採用し、放電用ガス導入系６から通常のアルゴンなどの放電用ガスを導入してチタンのスパッタリングを行い、基板３０上にまずチタン薄膜を所定の厚さで作成する。次に、放電用ガス導入系６に接続した補助ガス導入系７によって所定量の窒素ガスを導入し、窒素によるスパッタ放電によってターゲット５をスパッタして窒素とチタンとの反応を補助的に利用しながら、基板３０上に窒化チタンの薄膜を所定の厚さで作成する。これによって、チタン薄膜の上に窒化チタン薄膜を積層したバリア膜が形成される。
【０００６】
上述のような異種の薄膜の連続作成においては、放電させるガスの種類によってターゲット上のエロージョン分布の形状が異なることに起因する成膜の不均一性の問題や、エロージョンの浅いターゲット表面上に反応生成物が析出する問題などがあった。この点を図８を使用して説明する。
図８は、従来のスパッタリング装置の問題点を説明する断面概略図である。図８には、カソードの構造及びターゲットのエロージョン形状が示されている。図８に示すように、中心磁石４１の前面と周辺磁石４２の前面とは相異なる磁極が現れるようになっており、前面側に配置されたターゲット５を貫くようにしてアーチ状の磁力線４０が設定されるようになっている。
【０００７】
マグネトロン放電では磁場の方向と電界の方向とが直角になる位置で最も強く放電することが知られているが、図７及び図８に示すようなスパッタリング装置ではターゲット５の厚さ方向に電界が生ずるので、図８に示すアーチ状の磁力線４０の頂上付近において最も強く放電することになる。従って、一般的にターゲット５には上記アーチの頂上部分を臨む領域に強いエロージョンが生じ、ターゲット５の中央部分及び端部付近ではエロージョンは浅くなる。
【０００８】
ここで、上述したようにターゲット５の材料としてチタンを採用し、真空容器１内に窒素ガスを導入した場合、チタンと窒素との反応は、ターゲット５の表面上、スパッタされたチタンが浮遊する真空容器内の空間、又は、チタンが付着した基板３０の表面上のいずれかで行われる。
この場合、エロージョンが効率よく行われるターゲット５の表面領域では、表面上に窒化チタンが析出してもその窒化チタンは効率よくスパッタされるため、表面上に残留することは少ない。しかし、図８に５００として示すようにターゲット５の表面上のエロージョンの浅い領域では、析出した窒化チタン５００がスパッタされず、残留して堆積していくことになる。
【０００９】
このような窒化チタン５００はターゲット５との付着力が弱く、ある程度の大きさに成長すると、容易に剥離する傾向がある。このような窒化チタン５００が剥離すると、真空容器１内にパーティクルとなって浮遊することになり、基板３０の表面上に付着して局部的な膜厚異常や膜汚損等の問題を招くことになる。
このような析出した窒化チタンの剥離落下の問題を解決するため、通常のチタンの成膜時以外にも、アルゴンなどの通常の放電用ガスを導入してスパッタリングによってターゲット５の表面上をクリーニングすることが行われている。従来のスパッタリング装置では、このスパッタクリーニングの作業が頻繁に必要になるため、生産効率を著しく阻害しており、生産性低下の原因となっていた。
【００１０】
また、チタンと窒化チタンとを共通のターゲット５で成膜する場合のように、異なる種類のガスを導入してスパッタリングを行う場合、放電用ガスの種類によってエロージョンの形状が異なることに起因する成膜の不均一性が生じていた。即ち、例えばアルゴンと窒素ではイオン化効率やターゲットのスパッタ率が異なるため、同一の磁石機構を使用していたとしても、エロージョンの形状は若干異なってくる。また、放電用ガスの種類によってプラズマ中のプラズマ密度の分布も若干異なってくる。このようなことから、ターゲット５上のエロージョン形状はアルゴンの場合と窒素の場合とでは異なってくる。
【００１１】
従来、磁石機構４をターゲット５の中心軸から偏心させて回転させることにより不均一なエロージョンを均一化させることが行われているが、このような回転の機構も、ある特定の放電用ガスを想定してその放電用ガスを使用した場合においてエロージョンが均一になるように構成されるのみである。つまり、一つの特定のガスを使用した場合にエロージョンが均一になるように磁石機構４が構成されているため、別の放電用ガスを使用した場合にはエロージョン分布が不均一になり従って、基板３０上に作成される膜も不均一になっていた。
【００１２】
このような問題を解決するには、使用する放電用ガスの種類に応じて異なる構成の磁石機構４を使用したりすることが考えられるが、非常にコストがかかり、また構造も複雑になる問題がある。
さらに、使用する放電用ガスの種類に応じて磁石機構４の回転のさせ方を変える方法もある。具体的には、磁石機構４を自転及び公転させる回転機構を設け、自転軸と公転軸との偏心距離を放電用ガスの種類によって変える構成が考えられる。しかしながら、このような構成を機械的な手段によって達成すると、回転機構の構成が非常に複雑になり、装置が大がかりとなる欠点がある。
【００１３】
本願の発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、どのような種類のガスを使用して放電させる場合にも均一なエロージョンをターゲット上に形成させることができ、これによって均一な薄膜を基板上に作成することができるとともに複雑な回転機構を必要としない実用的な構成を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えた真空容器と、磁石機構及び真空容器内に被スパッタ面が露出するように設けたターゲットからなるカソードと、スパッタ放電によりターゲットから放出されたスパッタ粒子が到達する真空容器内の所定の位置に基板を配置するための基板ホルダーとを備えたスパッタリング装置において、
磁石機構は、ターゲットの被スパッタ面とは反対側にセグメント状に配置された複数の電磁石ユニットからなるものであり、各電磁石ユニットは、ターゲットを貫通する磁力線を設定する電磁石を有し、各電磁石ユニットの電磁石への通電のオンオフ及びその電流の向きを制御して、複数の電磁石ユニットから選択された第一の群の電磁石ユニットの電磁石のターゲット側の表面がＮ極になり、第一の群を除く複数の電磁石ユニットから選択された第二の群の電磁石ユニットの電磁石のターゲット側の表面がＳ極になるようにして、第一の群の電磁石ユニットと第二の群の電磁石ユニットによって、ターゲットの被スパッタ面からアーチ状に突出させた磁力線が周状に連なる磁場が設定されるようにする制御手段が設けられており、
この制御手段は、第一の群の電磁石ユニットの選択の仕方と第二の群の電磁石ユニットの選択の仕方のパターンである動作パターンを複数記憶するとともに、複数の動作パターンの順序を記憶しており、
制御手段は、記憶した複数の動作パターンとその順序を読み出し、読み出した複数の動作パターンとその順序に従って第一の群の電磁石ユニットと第二の群の電磁石ユニットを順次選択することで各電磁石ユニットの極性を変化させる手段であり、
制御手段が記憶した複数の動作パターンとその順序は、成膜処理の条件に応じて異なるものであり、制御手段は、成膜処理の条件に応じて異なる動作パターンと順序で各電磁石ユニット極性を変化させる手段であり、
前記成膜処理の条件は、前記スパッタ放電をさせるガスの種類であるという構成を有する。
上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、上記請求項１の構成において、前記制御手段は、前記ターゲットの被スパッタ面からアーチ状に突出させた磁力線が周状に連なる磁場が、被スパッタ面に垂直な自転軸の回りに自転するように、各電磁石ユニットの電磁石への通電のオンオフ及びその電流の向きを制御するものであるという構成を有する。
上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、上記請求項１の構成において、前記制御手段は、前記ターゲットの被スパッタ面からアーチ状に突出させた磁力線が周状に連なる磁場が、被スパッタ面に垂直な公転軸の回りに公転するように、各電磁石ユニットの電磁石への通電のオンオフ及びその電流の向きを制御するものであるという構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３いずれかの構成において、前記電磁石ユニットは、互いに密着してセグメント状に配置されており、蜂の巣状に配置されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記制御手段は、各電磁石ユニットを選択的に動作させるドライバ回路と、各電磁石ユニットの複数の動作パターンとその順序を記憶したメモリと、メモリから複数の動作パターンとその順序を読み出してドライバ回路に制御信号を送るプロセッサとを備えているという構成を有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について説明する。
図１は、本願発明の実施形態に係るスパッタリング装置の概略構成を示した正面図である。
図１に示すスパッタリング装置は、排気系１１を備えた真空容器１と、磁石機構４と真空容器１内に被スパッタ面が露出するように設けたターゲット５とからなるカソード２と、ターゲット５から放出されたスパッタ粒子が到達する真空容器１内の所定の位置に基板３０を配置するための基板ホルダー３と、真空容器１内に放電用ガスを導入する放電用ガス導入系６とから主に構成されている。
【００１６】
真空容器１は、不図示のゲートバルブを備えた気密な容器である。排気系１１は、回転ポンプや拡散ポンプなどを備えて１０^-6パスカル程度まで排気可能に構成されている。
【００１７】
カソード２は、マグネトロン放電を達成する磁石機構４と、磁石機構４の前面側に設けられたターゲット５とから構成されている。この磁石機構４の構成につて、図１、図２及び図３を使用して説明する。図２は図１の装置に採用された磁石機構４の構成を説明する斜視概略図、図３は図２に示された磁石機構４の各電磁石ユニット８の構成を説明する正面断面図である。
【００１８】
本実施形態の装置における磁石機構４は、ターゲット５の被スパッタ面とは反対側にセグメント状に配置された複数の電磁石ユニット８から構成されている。各電磁石ユニット８は、ターゲット５を貫通する磁力線を設定する電磁石８１と、電磁石８１への通電を制御する通電制御器８２と、電磁石８１及び通電制御器８２を内部に埋設した樹脂モールド８３とから構成されている。
【００１９】
図２に示すように、各電磁石ユニット８は、全体が正六角柱の部材である。そして、各電磁石ユニット８は互いに密着してセグメント状に配置され、全体で蜂の巣状になるように構成されている。これら複数の電磁石ユニット８によって、ターゲット５の片側の面がほぼ覆われた状態となっている。
【００２０】
また、図３に示すように、電磁石ユニット８の電磁石８１は、ターゲット５に対して垂直な方向に長い棒状の鉄心８１１と、鉄心８１１の回りに巻いたコイル８１２とから構成されている。コイル８１２には、通電制御器８２を介して直流電流が流され、ターゲット５を貫通する磁力線８１０が設定されるようになっている。
尚、図３に示すように、各電磁石ユニット８を挟んだターゲット５とは反対側にはプリント基板４４が設けられている。プリント基板４４には、各電磁石ユニット８を装着する位置に三つの端子が形成されている。三つの端子は、ＣＯＭ端子（共通端子）４４１、＋側端子４４２及び−側端子４４３である。本実施形態では、ＣＯＭ端子４４１はアース電位、＋側端子４４２は所定の正の電源電圧、−側端子４４３は所定の負の電源電圧である。
【００２１】
通電制御器８２の構成について、図４を使用して説明する。図４は、図３に示す通電制御器８２の回路構成を示した図である。図４に示すように、電磁石８１を構成するコイル８１２の一端はＣＯＭ端子４４１に接続されている。コイル８１２の他端には、＋側駆動用トランジスタ８２１と−側駆動用トランジスタ８２２とが設けられている。
【００２２】
＋側駆動用トランジスタ８２１は、ｎｐｎトランジスタであり、コレクタが＋側端子に接続されている。＋側駆動用トランジスタ８２１のベースは、＋側バイアス用抵抗８２３を介して＋側端子４４２に接続されており、コレクタ−ベース間に所定のバイアス電圧が印加されている。また、＋側駆動用トランジスタ８２１のエミッタ−ベース間には、＋側フォトトランジスタ８２４が設けられている。そして、＋側フォトトランジスタ８２４に光を照射して起電力を与える＋側フォトダイオード８２５が設けられており、＋側フォトトランジスタ８２４と＋側フォトダイオード８２５はフォトカプラを構成している。
【００２３】
＋側フォトダイオード８２５が発光して＋側フォトトランジスタ８２４がオンすると、＋側駆動用トランジスタ８２１のエミッタ−ベース間にバイアス電圧が与えられ、＋側駆動用トランジスタ８２１がオンする。この結果、図４中実線で示すようにコイル８１２を経由して＋側端子４４２からＣＯＭ端子４４１に電流が流れる。これによって、ターゲット５を貫通する第一の向きの磁力線が設定されるようになっている。
【００２４】
また一方、−側駆動用トランジスタ８２２は、ｐｎｐトランジスタであり、コレクタが−側端子４４３に接続されている。−側駆動用トランジスタ８２２のベースは、−側バイアス用抵抗８２６を介して−側端子４４３に接続されており、コレクタ−ベース間に所定のバイアス電圧が印加されている。また、−側駆動用トランジスタ８２２のエミッタ−ベース間には、同様に−側フォトトランジスタ８２７が設けられ、この−側フォトトランジスタ８２７とフォトカプラを構成するようにして−側フォトダイオード８２８が設けられている。
【００２５】
−側フォトダイオード８２８が発光して−側フォトトランジスタ８２７がオンすると、−側駆動用トランジスタ８２２のエミッタ−ベース間にバイアス電圧が与えられ、−側駆動用トランジスタ８２２がオンする。この結果、図４中点線で示すようにコイル８１２を経由してＣＯＭ端子４４１から−側端子４４３に電流が流れる。これによって、ターゲット５を貫通する第一の向きとは逆向きの第二の向きの磁力線が設定されるようになっている。
【００２６】
尚、上記＋側フォトダイオード８２５及び−側ダイオード８２８は、プリント基板４４の上に設けられている。＋側フォトダイオード８２５及び−側ダイオード８２８は、各電磁石ユニット８のそれぞれに設けられており、プリント基板４４に形成された不図示の配線を介して制御ユニットに接続されている。
【００２７】
図５は、各電磁石ユニット８の動作を制御する制御ユニットの構成を説明する概略図である。
制御ユニット４５は、各電磁石ユニット８を制御する一対のフォトダイオード８２５，８２８を選択的に発光させるドライバ回路９１と、ドライバ回路９１に制御信号を送るマイクロコンピュータ９２とから主に構成されている。
【００２８】
ドライバ回路９１は、各対のフォトダイオード８２５，８２８について、＋側フォトダイオード８２５のみを発光させる状態、−側フォトダイオード８２８のみを発光させる状態、及び、いずれのフォトダイオード８２５，８２８も発光させない状態とを取り得るよう駆動信号を送るようになっている。
【００２９】
また、マイクロコンピュータ９２は、各電磁石ユニット８の動作パターンを予め定めてプログラミングされたプログラムを記憶したＲＡＭ等のメモリ９２１と、メモリ９２１からプログラムを読み出してドライバ回路９１に制御信号を送るプロセッサ９２２と、メモリ９２１にプログラムを記憶させるためにプログラムを入力する入力部９２３とから主に構成されている。
【００３０】
図１に示すスパッタリング装置において行われる成膜処理の条件、例えば、作成する薄膜の種類や使用する放電用ガスの種類及びターゲット５の材質等に応じて、各電磁石ユニット８の動作パターンが予め定められてプログラミングされる。このプログラムは、図５に示す入力部９２３から入力されてメモリ９２１に記憶される。プロセッサ９２２は、メモリ９２２からこのプログラムを読み出してドライバ回路９１に制御信号を送り、各電磁石ユニット８について設けられた各対のフォトダイオード８２５，８２８を所定のパターンでオンオフさせる。この結果、各電磁石ユニット８の電磁石８１が、予め定められた動作パターンで動作し、最適な回転磁場が形成される。
【００３１】
上記回転磁場の形成を図６を使用して説明する。図６は、回転磁場の形成について説明する平面図である。図６の（Ａ）〜（Ｄ）は、ターゲット５の背後にセグメント状に配置された複数の電磁石ユニットを示している。また、図６の（Ａ）〜（Ｄ）において、斜線でハッチングされた二つの周状の電磁石ユニット群のうち、内側に位置する電磁石ユニット群（以下、内側周状電磁石ユニット群）８ａと外側に位置する電磁石ユニットの群（以下、外側周状電磁石ユニット群）８ｂとが互いに異なる向きの磁力線を発生させるよう動作している。例えば、内側周状電磁石ユニット群８ａについては、電磁石８１のターゲット５側の表面がＮ極、外側周状電磁石ユニット群８ｂについては、電磁石８１のターゲット５側の表面がＳ極になるように動作している。
【００３２】
図６の（Ａ）〜（Ｄ）において、内側周状電磁石ユニット群８ａの電磁石８１のターゲット５側の表面と外側周状電磁石ユニット群８ｂの電磁石８１のターゲット５側の表面とは異なる磁極であるため、内側周状電磁石ユニット群８ａと外側周状電磁石ユニット群８ｂとの間にアーチ状の磁力線が設定される。このアーチ状の磁力線はターゲット５の被スパッタ面からアーチ状に突出し、内側周状電磁石ユニット群８ａと外側周状電磁石ユニット群８ｂとの間のスペースに沿って周状の磁場が設定される。
【００３３】
ターゲット５の被スパッタ面からアーチ状に突出する磁力線は、その磁力線と被スパッタ面で囲まれた閉空間内に電子を閉じ込めるよう作用する。この結果、当該閉空間内での中性分子のイオン化が促進され、スパッタ放電が高効率で持続する。このため、高い成膜速度で成膜を行うことができる。
さらに、アーチ状磁力線の頂上付近では、磁場と電場が直交し、電子はマグネトロン運動を行う。即ち、マグネトロンスパッタリングが行われる。電子は、周状の磁場に沿って周回しながらマグネトロン運動を行うので、処理チャンバーの壁面等に衝突してしまう可能性が低く、この点でも高い成膜速度が得られる。
【００３４】
さて、各電磁石ユニット８の動作パターンを適宜選定すると、図６の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、上記周状磁場を回転させることができる。即ち、図６（Ａ）の状態から所定時間後に図６（Ｂ）の状態になり、その所定時間後に図６（Ｃ）の状態になり、……、というように各電磁石ユニット８の動作パターンを選定することで、永久磁石が回転機構によって回転しているのと同等の回転磁場を得ることができる。
【００３５】
図６に示す例では、周状磁場が公転する例、即ち、周状磁場の周の中心とは異なる点を通るターゲット５の中心軸の回りに周状磁場が回転する例であるが、自転即ち周の中心の回りに周状磁石が回転する場合もある。
また、周状磁石が自転しながら公転するようにするとエロージョンの均一化のためにはさらに好適である。この際、その自転軸と公転軸との偏芯距離を適宜変更するようにするとさらに好適である。偏芯距離の変更は、異なる種類の成膜処理のたびに行ってもよいし、成膜処理中に行ってもよい。
【００３６】
いずれにしても、作成する薄膜の種類や使用する放電用ガスの種類及びターゲット５の材質等に応じて各電磁石ユニット８の動作パターンを適宜選定することで、いずれの成膜条件においてもターゲット５の被スパッタ面に均一なエロージョンが得られる。このため、浅いエロージョンの被スパッタ面に放電生成物が析出する問題やこれを取り除くためにクリーニングが必要になる等の問題が効果的に解決される。また、磁石を機械的に回転させる構成ではないので、複雑な回転磁場のパターンを得る際にも機構的に複雑にならず、装置が大がかりになることはない。
【００３７】
次に、図１に戻り、本実施形態のスパッタリング装置のその他の構成について説明する。
本実施形態のスパッタリング装置は、放電用ガスを導入する放電用ガス導入系６と補助の放電用ガスを導入する補助ガス導入系７とを備えている。放電用ガス導入系６はアルゴンなどのスパッタ率の高い通常の放電用ガスを導入するものである。この放電用ガス導入系６は、不図示のボンベに繋がる配管に設けられたバルブ６１や流量調整器６２によって構成されている。また、補助ガス導入系７も同様であり、不図示のボンベに繋がる配管に設けたバルブ７１や流量調整機器２によって構成されている。
【００３８】
次に、上記構成に係る本実施形態のスパッタリング装置を使用した成膜の例について説明する。以下の説明では従来の技術の欄と同様、バリア膜のスパッタ成膜を例に採って説明する。従って、ターゲット５の材料はチタンである。
まず、真空容器１に設けられた不図示のゲートバルブを開いて基板３０を真空容器１内に搬入し、基板ホルダー３上に載置する。真空容器１内は排気系１１により１０^-6パスカル程度まで排気されており、この状態でまず放電用ガス導入系６を動作させる。
【００３９】
放電用ガス導入系６は例えばアルゴンを導入するよう構成されており、アルゴンを例えば２０SCCM(Standard Cubic Centimeter per Minute) 程度の流量で真空容器１内に導入する。この状態で、カソード２を動作させる。即ち、磁石機構４を構成する各電磁石ユニット８を所定のパターンで動作させるとともにターゲット５に設けられたターゲット電源５０を動作させ、周状磁場に所定の回転を与えながらターゲット５に所定の負の直流電圧を印加してスパッタ放電を生じさせる。ターゲット電源５０が与える負の直流電圧は、例えば−５００ボルト程度である。このようなスパッタ放電によってターゲット５がスパッタされ、基板３０上に所定の薄膜が作成される。
【００４０】
次に、放電用ガス導入系６のバルブ６１を締め、真空容器１内を再度所定圧力まで排気した後、補助ガス導入系７のバルブ７１を開ける。補助ガス導入系７は窒素ガスを導入するよう構成されており、例えば２０SCCM程度の流量で窒素ガスを真空容器１内に導入する。この状態で、カソード２を再び動作させ、各電磁石ユニット８を異なるパターンで動作させながらターゲット電源５０によってターゲット５をスパッタさせ、基板３０上に窒化チタンの薄膜を作成する。その後、カソード２及び補助ガス導入系７の動作を停止させて、基板３０を真空容器１から取り出す。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の各請求項の発明によれば、どのような種類のガスを使用して放電させる場合にも均一なエロージョンをターゲット上に形成させることができる。このため、均一な薄膜を基板上に作成することができるとともに複雑な回転機構を必要としない実用的な構成が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施形態に係るスパッタリング装置の概略構成を示した正面図である。
【図２】図１の装置に採用された磁石機構４の構成を説明する斜視概略図である。
【図３】図２に示された磁石機構４の各電磁石ユニット８の構成を説明する正面断面図である。
【図４】図３に示す通電制御器８２の回路構成を示した図である。
【図５】各電磁石ユニット８を制御する制御ユニットの構成を説明する概略図である。
【図６】回転磁場の形成について説明する平面図である。
【図７】従来のスパッタリング装置の概略構成を示した正面図である。
【図８】従来のスパッタリング装置の問題点を説明する断面概略図である。
【符号の説明】
１処理チャンバー
２カソード
３基板ホルダー
４磁石機構
４４プリント基板
５ターゲット
５０ターゲット電源
６放電用ガス導入系
７補助ガス導入系
８電磁石ユニット
８１電磁石
８２通電制御器
８３樹脂モールド
９制御ユニット
９１ドライバ回路
９２マイクロコンピュータ

Claims

排気系を備えた真空容器と、磁石機構及び真空容器内に被スパッタ面が露出するように設けたターゲットからなるカソードと、スパッタ放電によりターゲットから放出されたスパッタ粒子が到達する真空容器内の所定の位置に基板を配置するための基板ホルダーとを備えたスパッタリング装置において、
磁石機構は、ターゲットの被スパッタ面とは反対側にセグメント状に配置された複数の電磁石ユニットからなるものであり、各電磁石ユニットは、ターゲットを貫通する磁力線を設定する電磁石を有し、各電磁石ユニットの電磁石への通電のオンオフ及びその電流の向きを制御して、複数の電磁石ユニットから選択された第一の群の電磁石ユニットの電磁石のターゲット側の表面がＮ極になり、第一の群を除く複数の電磁石ユニットから選択された第二の群の電磁石ユニットの電磁石のターゲット側の表面がＳ極になるようにして、第一の群の電磁石ユニットと第二の群の電磁石ユニットによって、ターゲットの被スパッタ面からアーチ状に突出させた磁力線が周状に連なる磁場が設定されるようにする制御手段が設けられており、
この制御手段は、第一の群の電磁石ユニットの選択の仕方と第二の群の電磁石ユニットの選択の仕方のパターンである動作パターンを複数記憶するとともに、その複数の動作パターンの順序を記憶しており、
制御手段は、記憶した複数の動作パターンとその順序を読み出し、読み出した動作パターンとその順序に従って第一の群の電磁石ユニットと第二の群の電磁石ユニットを順次選択することで各電磁石ユニットの極性を変化させる手段であり、
制御手段が記憶した複数の動作パターンとその順序は、成膜処理の条件に応じて異なるものであり、制御手段は、成膜処理の条件に応じて異なる動作パターンと順序で各電磁石ユニット極性を変化させる手段であり、
前記成膜処理の条件は、前記スパッタ放電をさせるガスの種類であることを特徴とするスパッタリング装置。
前記制御手段は、前記ターゲットの被スパッタ面からアーチ状に突出させた磁力線が周状に連なる磁場が、被スパッタ面に垂直な自転軸の回りに自転するように、各電磁石ユニットの電磁石への通電のオンオフ及びその電流の向きを制御するものであることを特徴する請求項１記載のスパッタリング装置。
前記制御手段は、前記ターゲットの被スパッタ面からアーチ状に突出させた磁力線が周状に連なる磁場が、被スパッタ面に垂直な公転軸の回りに公転するように、各電磁石ユニットの電磁石への通電のオンオフ及びその電流の向きを制御するものであることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
前記電磁石ユニットは、互いに密着してセグメント状に配置されており、蜂の巣状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のスパッタリング装置。
前記制御手段は、各電磁石ユニットを選択的に動作させるドライバ回路と、各電磁石ユニットの複数の動作パターンとその順序を記憶したメモリと、メモリから複数の動作パターンとその順序を読み出してドライバ回路に制御信号を送るプロセッサとを備えていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のスパッタリング装置。