JPH01147064A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、スパッタリング装置に関する。

（従来の技術） 近年、薄膜形成装置としてターゲットをイオン粒子等の
高エネルギー粒子によりスパッタしてターゲットから飛
翔した粒子を被処理基板例えば半導体ウェハや磁気ディ
スク用基板に付着させて薄膜を形成するスパッタリング
装置が盛んに使用されている。

このスパッタリング装置を使用して薄膜を形成する際に
重要な点は、膜厚の均一化と高価なターゲットの長寿命
化による原価低減である。

従来、このような目的を達成するためのスパッタリング
装置として、マグネトロン方式スパッタリング装置が知
られている。このマグネトロンスパッタリング装置にお
けるターゲット電極部の構造は、第４図に示すようにタ
ーゲット■の後方に磁界形成のための円筒状磁極■が取
付けられている。この磁極■は中央部の円柱状凸部を一
方極例えばＮ極（２ａ）とし、このＮ極（２ａ）と間隙
を保持して周設した環状壁を他方極例えばＳ極（２ｂ）
とする一端を閉じた円筒体で、間隙底辺に電磁石コイル
（３）を挿着した構造となっている。この電磁石コイル
■の作用により磁極間隙に磁界を形成する。こうして形
成されたターゲット■前面に出る漏れ磁界（Ａ）を利用
してプラズマ密度を高めることにより、スパッタリング
効率を向上し成膜速度を速めている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述のスパッタリング装置では、被処理
基板のサイズを変更した場合、この変更した被処理基板
サイズに対してターゲットから飛翔する粒子により薄膜
を形成する範囲を変えなければ、薄膜を形成する範囲が
狭すぎて被処理基板の所望の場所に薄膜を形成できない
場合や、ターゲットから飛翔する粒子の範囲が広すぎて
周辺の部材への粒子の付着が発生し、この付着物により
被処理基板を汚染するという場合を生じる。

そこで、上述のスパッタリング装置では、被処理基板の
サイズ変更に伴い、ターゲットの形状とプラズマの位置
を変更する為にターゲット電極部全体を交換していた。

しかし、このターゲット電極部は重量が重く、しかもタ
ーゲットが所定温度を越えない様に、ターゲット電極部
を水冷等で冷却することが一般に行われているので、こ
の様なターゲット電極部全体を交換するのに時間がかか
り、装置の稼働効率が低下するという問題があった。

また、被処理基板サイズ毎にターゲット電極部を用意せ
ねばならず、価格的ロスが発生するという問題もあった
。

本発明は、上記点に対処してなされたもので、ターゲッ
トの形状とプラズマの位置を変更するのを容易にし１価
格的ロスを防止し、装置の稼働効率を向上したスパッタ
リング装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ターゲットと、このターゲット表面にプラズ
マを発生し閉じ込める磁界を発生する電極と、この電極
とターゲットの間にターゲットを保持する着脱自在な保
持部とを具備したことを特徴とする。

（作　用） 本発明のスパッタリング装置では、電極とターゲットの
間にターゲットを保持する着脱自在な保持部を具備した
ので、磁石や電磁石コイルや冷却機構を含んだ電極の主
たる部分は共通のものを使用でき、ターゲットを保持し
た保持部のみを交換することでターゲットの形状及びプ
ラズマの位置を変えることができる。

このことにより、被処理基板サイズの変更等に容易に対
応でき、しかも、４膜形成条件例えば被処理基板に対す
るターゲットから飛翔した粒子の角度等の変更も容易に
対応できる。

（実施例） 以下、本発明のスパッタリング装置を磁気ディスク製造
に適用した実施例につき図面を参照して説明する。

円筒状で気密なＳＵＳ製処理室（１１）下方に設けられ
た搬送口（１２）より、処理室（１１）内に被処理基板
例えば直径５インチの磁気ディスク用Ａａ製５インチ基
板（１３）を立設状態で挿脱可能な如く、図示しない昇
降機構を備えた断面Ｔ字状基板支持具（１４）が処理室
（１１）下方に設置されている。この基板支持具（１４
）は１図示しない昇降機構による上昇で、搬送口（１２
）を密閉可能となっていて、図示しない昇降機構で降下
後は、図示しない搬送機構例えばハンドアーム等により
５インチ基板（１３）を交換可能となっている。

また、処理室（１１）内には、５インチ基板（１３）表
裏両面に薄膜を形成可能な如く、中央付近にアノード電
極（１５）を、内部に磁界を発生する為の環状の磁石（
１６）を備え、５インチ基板（１３）対向面に円板状５
インチ用ターゲット（１７）を設けた図示しない冷却機
構を内蔵した円筒状カソード電極（１８）が設置されて
いる。この５インチ用ターゲット（１７）は、第２図に
示す如く、磁極を形成可能な磁性体例えば純鉄製でリン
グ状の５インチ用内磁極（１９）と５インチ用外磁極（
２０）で構成される５インチ用保持部（２１）に、５イ
ンチ用内取付リング（２２）と５インチ用外取付リング
（２３）をネジ（３１）で螺着することで挟持されてい
る。そして、この５インチ用ターゲット（１７）を保持
する５インチ用保持部（２１）はカソード電極（１８）
へネジ（３２）の螺着により着脱自在に設けられている
。

それから、処理室（１１）上方には、処理室（１１）内
を所望の真空状態とする為の真空ポンプ（２５）が接続
設置され、また、処理室（１１）内に不活性ガス例えば
アルゴン等を所望の流量だけ流入可能なガス導入源（２
６）が接続されている。

そして、アノード電極（１５）とカソード電極（１８）
はプラズマ発生可能な如く電源（２７）に接続されてい
る。

また、このスパッタリング装置は図示しない制御部で動
作制御される。

次に、上述したスパッタリング装置の動作及びターゲッ
ト交換について説明する。

まず、図示しない搬送機構により磁気ディスク用５イン
チ基板（１３）を搬送し、図示しない昇降機構により降
下した基板支持具（１４）に５インチ基板（１３）を立
設状態で設置する。

そして、図示しない昇降機構により支持具（１４）を上
昇し、処理室（１１）を気密状態にすると共に、５イン
チ基板（１３）を所望の状態に支持する。

次に、真空ポンプ（２５）を作動させて処理室（１１）
内を排気し、例えば１０−３〜１０−”　Ｔｏｒｒ程度
の所望の真空状態とする。この時、処理室（１１）周辺
全体を大きな真空予備室としたり、搬送口（１２）に接
続した真空予備室を設けると、処理室（１１）を真空状
態とする時間が速くなり、スループットが向上し、５イ
ンチ基板（１３）が空気に露出するのを防止でき、被処
理基板の清浄度を向上することができる。

また、処理室（１１）内に設置されたカソード電極（１
８）内の磁石（１６）により、５インチ用内磁極（１９
）を例えばＮ極に磁化し、５インチ用外磁極（２０）を
イこノ 例えばＳ極に磁尋する。

それから、電源（２７）は例えばＤＣ電源で、アノード
電極（１５）とカソード電極（１８）に例えば０．５〜
ＩＫＶ程度の直流電圧を印加する。この電源（２７）は
ＲＦ電源でもよい。それと同時に、ガス導入源（２６）
から例えばアルゴンガスを処理室（］１）内に数１０ｃ
ｃ／ｍｉｎ程度の所望の流量を流出し、５インチ用ター
ゲット（１７）表面にアルゴンのプラズマを発生する。

この時、５インチ用内磁極（１９）と５インチ用外磁極
（２０）により形成された磁界によって、５インチ用タ
ーゲット（１７）表面付近に閉じ込められたアルゴンプ
ラズマのアルゴンイオンが５インチ用ターゲット（１７
）に衝突し、５インチ用ターゲット（１７）材質中のク
ロムやコバルトニッケルやカーボン等の原子がスパッタ
粒子として叩き出される。

この叩き出された原子は、アルゴン原子が存在する処理
室（１１）内を飛散して行くが、アルゴン原子の質量が
非常に小さいので、叩き出された原子はアルゴン原子を
弾き飛ばして進行し、５インチ基板（１３）両面に付着
し所望の薄膜を形成する。ここで、この５インチ基板（
１３）は処理中は静止状態にある為に円周方向の膜質の
均一性に優れている。

また、この処理時に、カソード電極（１８）は図示しな
い冷却機構、例えば、カソード電極（１８）内に設けた
水路に冷却媒体を循環させる冷却等により、プラズマ発
生時の昇温で５インチ用ターゲット（１７）が所定の温
度例えば１５０℃以上となるのを防止し、このことによ
り、異物の発生防止や生成４膜の均一性向上や生産性向
上を実現できる。

そして、５インチ基板（１３）両面に所望の薄膜を形成
後、ガス導入源（２６）からのアルゴンガス流出と、７
ノード電極（１５）及びカソード電極（１８）への電圧
の印加を停止する。

次に、図示しない昇降機構で支持具（１４）を降下し、
図示しない搬送機構により処理済みの５インチ基板（１
３）を搬送し、スパッタリング装置の動作が終了する。

ここで、被処理基板サイズを変更した場合、例えば、被
処理基板の直径を５インチから３．５インチに変更する
とき、５インチ用内磁極（１９）と５インチ用外磁極（
２０）で構成される５インチ用保持部（２１）及びカソ
ード電極（１８）を螺着するネジ（３２）を取り外すこ
とで、５インチ用内取付リング（２２）と５インチ用外
取付リング（２３）と保持部（２１）にネジ（３１）で
螺着により挟持された５インチ用ターゲット（１７）は
、５インチ用保持部（２１）に保持された状態で取り外
すことができる。

そして、第３図に示す如く、直径３．５インチの磁気デ
ィスク用ｉ１３．５インチ基板（４１）に対応可能な様
に、３．５インチ基板（４１）対向面に３．５インチ用
ターゲット（４２）が設定される如く、磁極を形成可能
な磁性体例えば純鉄製でリング状の３．５インチ用内磁
極（４３）と３．５インチ用外磁極（４４）で構成され
る３、５インチ用保持部（４５）に、３．５インチ用内
取付リング（４６）と３．５インチ用外取付リング（４
７）を第２図と同様にネジ（３１）で螺着することで挟
持し、この３．５インチ用保持部（４５）を第２図と同
様にネジ（３２）の螺着により着脱自在に設置する。

つまり、カソード電極（１８）とターゲット（１７゜４
２）の間にターゲット（１７，４２）を保持する着脱自
在な保持部（２１，４５）を設けたので、磁石や冷却機
構等を含んだカソード電極（１８）は共通のものを使用
でき、ターゲット（１７，４２）を保持した保持部（２
１，４５）のみを交換することで、被処理基板サイズの
変更に容易に対応でき、また、この被処理基板サイズの
変更や薄膜形成条件例えば被処理基板に対する飛翔した
スパッタ粒子の角度等の変更の為に、ターゲット（１７
，４２）形状及びプラズマの位置を変えることも容易に
対応でき、同時に膜厚も制御可能となり、このことで、
飛翔スパッタ粒子の範囲の適正化により被処理基板の汚
染を防止でき、ターゲット（１７，４２）交換による価
格的ロスと装置の稼働効率の低下を防止することができ
る。

この時、第１図及び第３図に示す如く、基板（１３，４
１）とターゲット（１７，４２）が同心円軸となる様に
構成すると、基板（１３，４１）の円周方向の膜厚均一
性が向上するという効果がある。

上記実施例のスパッタリング装置を磁気ディスク製造に
適用し被処理基板の両面に薄膜を形成する場合について
説明したが、ターゲット表面にプラズマを発生し閉じ込
める磁界を発生する電極を有するスパッタリング装置で
あればよく、半導体ウェハを処理するスパッタリング装
置でもよく、処理は片面でも両面でもよいことは言うま
でもない。

また、上記実施例のカソード電極（１８）の内部の磁界
を発生する手段として磁石（１６）を用いて説明したが
、所望の磁界を発生できればよく、電磁石を用いてもよ
い。　　　　　　　　　　　　　　　　くしかも、上記
実施例の保持部（２１，４５）は、磁極を形成可能な磁
性体を用い、電極（１８）に螺着により設けたが、磁極
を形成する部分と保持部（２１゜４５）は別体としても
よく、電極（１８）への取付けも螺合や嵌合で行っても
よく、上記実施例に限定されるものではない。

以上述べたようにこの実施例によれば、磁気ディスク用
基板の両面を真空状態にした処理室内でターゲットと対
向支持し、このターゲット表面にプラズマを発生し閉じ
込める磁界を発生する電極を用いて、基板に薄膜を形成
する。この電極とターゲットの間にターゲットを保持す
る着脱自在な保持部を具備したので、ターゲットの形状
及びプラズマの位置を容易に変更可能とした。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ターゲットの形状
の変更やコ膜形成条件の変更に容易に対応できるので、
被処理基板の汚染や価格的ロスを防止し、装置の稼働効
率を向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスパッタリング装置を磁気ディスク製
造に適用した実施例の構成図、第２図は第１図のターゲ
ットの取付けを説明する為の図、第３図は第１図の被処
理基板サイズ変更に伴うターゲットの変換を説明する為
の図、第４図は従来のターゲット電極部を示す図である
。 図において、 １１・・・処理室　　　　　　１３．４１・・・基板１
７、４２・・・ターゲット　　１８・・・カソード電極
２１、４５・・・保持部 特許出願人　　東京エレクトロン株式会社第１図 第２図 第３図 （ａ） 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ターゲットと、このターゲット表面にプラズマを
   発生し閉じ込める磁界を形成する電極と、この電極とタ
   ーゲットの間にこのターゲットを保持する着脱自在な保
   持部とを具備したことを特徴とするスパッタリング装置
   。
2. （２）保持部は、磁極を形成可能な磁性体であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスパッタリング
   装置。
3. （３）保持部は、電極へ螺着により着脱自在に設けられ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスパッ
   タリング装置。