JPH01165771A - マグネトロンスパッタカソード - 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】 産業上の利用分野 本発明は、スパッタリング技術を利用し、薄膜を作製す
るスパッタリング装置に間する。特に低温で高速製膜が
可能な特徴を持つマグネトロンスパッタ装置のスパッタ
カソードに関するものである。

従来の技術 従来のマグネトロンスパッタ装置に用いられるスパッタ
カソードは第３図に示すように、カソードホルダー１内
に所定の極性配置された永久磁石２が設置されており、
スパッタリングターゲット３はバッキングプレート４に
ボンディングされた状態で永久磁石２の上方に設置され
ている。また、スパッタリングターゲット３を冷却する
ためにカソードホルダー１内に冷却水を流す冷却系５が
取り付けられている。

このスパッタカソードを用いたスパッタ装置において、
スパッタ装置の外部に設置された電源からスパッタカソ
ードに電力が供給されろと、スバツタカソードとこれに
対向して設置された製膜用基板の間に電解Ｅが形成され
る。スパッタカソード内部には永久磁石２が設置されて
いるのでスパッタリングターゲット３の上部には磁界Ｂ
が形成される。放電により生じたプラズマ中の電子はＥ
×Ｂの作用によりスパッタリングターゲット３上におい
て局所的にトラップされ（この部分をプラズマリングと
呼んでいる）、この部分で電子密度が高くなるのでスパ
ッタガスが電離する確率が高く、スパッタリングターゲ
ット３に入射するイオンが多くなる。それ故、この部分
からスパッタ粒子が多く飛散し、エロージョンが形成さ
れる。

発明が解決しようとする問題点 ここで、上記のようにスパッタが局所的に起こると、エ
ロージョンが局所的に発達するので次のような問題点を
有していた。（１）局所的にエロージョンが発達してゆ
くと次第に電界分布が変化し、放電特性が変化するため
に製膜が不安定になる。　（２）スパッタリングターゲ
ットの利用効率が悪く、コスト低減の障壁になっていた
。

本発明は上記問題点を解消し、低温で高速製膜が可能な
特徴を有するマグネトロンスパッタカソードを提供する
ことを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明のマグネトロンスパッタカソードは、上記問題点
を解決するため、スパッタリングターゲットがボンディ
ングされたバッキングプレートとカソードホルダー内に
設置された所定の極性配置された永久磁石の間に空間を
設け、この部分に磁性体で作製された所定の厚みを持っ
たスペーサを設置し、このスペーサを非磁性体で作製し
た移動機構により配置位置を変更可能にしたものである
。

さらに、スパッタリングターゲットとそれに対向した被
製膜物の間に設置したプラズマ測定用プローブからの出
力信号によりアクチュエイタを作動させ、スペーサの配
置位置を変更させるものである。

作用 上記構成によれば、磁性体で作製されたスペーサの配置
位置を移動させることができるので、スパッタリングタ
ーゲット上に形成される磁界分布を変化させることが可
能である。それ故、プラズマリングの発生位置を変化さ
せることが可能であり、局所的なエロージョンの発生を
防ぐことができる。また、スペーサの移動は発生したプ
ラズマの状態を監視しながら自動的に行われるので、常
に製膜が安定して行われる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

第１図は本発明の一実施例のマグネトロンスパッタカソ
ードの概略構成図である。なお、従来例と共通する部分
には同一の番号を付けである。

カソードホルダーｌ内には所定の極性配置された永久磁
石２が設置され、スパッタリングターゲット３がボンデ
ィングされたバッキングプレート４と永久磁石２の間に
は非磁性体で作製された移動機構７．７′で配置位置が
変更可能な磁性体で作製されたスペーサ６．６′が取り
付けられている。スパッタリングターゲット３に対向し
て設置される被製膜物９とスパッタリングターゲット３
の間にはプラズマ測定用プローブ１０が取り付けられて
おり、これからの出力信号は制御部１１を介してアクチ
ュエイタ８．８′を動作させる。このアクチュエイタ８
．８′はスペーサ６．６′の移動機構７．７゛を動かし
、スペーサ６．６′の位置を変更させる。

以下に、本実施例における作用を述べる。本発明のマグ
ネトロンスパッタカソードでは永久磁石２とバッキング
プレート４に配置位置が変更可能な磁性体のスペーサ６
．６′が設置されており、その配置位置による違いを第
２図を用いて説明する。第２図（ａ）は、スペーサ６．
６”が周辺磁石（図中のＳ極）上にある場合である。ス
ペーサ６．６′は磁性体であるので磁気誘導され、周辺
磁石の高さを中心磁石（図中のＮ極）より大きくしたと
同様の状態になる。このような場合、スパッタリングタ
ーゲット３上での磁界分布は傾向的に周辺磁石に強い磁
石を用いた場合と同様になり、プラズマリングの発生位
置は中心磁石寄りになる。

それ故、エロージョンは中心磁石の近傍の位置に発生す
る一次に、第２図（ｂ）は、スペーサ６．６′が中心磁
石上にある場合である。この場合は上記の場合とは逆に
中心磁石が相対的に強くなり、図中に示したような磁界
分布が発生する。そのためプラズマリングの発生位置は
周辺磁石寄りになり、エロージョンも周辺磁石の近くに
発生する。

第２図に示した２例はスペーサ６．６′の移動可能な両
端位置での例であるが、実際にはこれらの２例の中間領
域をスペーサ６．６′が移動することにより全て網羅さ
れるので、エロージョン領域は飛躍的に拡大し、局所的
なエロージョンは発生しない。なお、スペーサ６．６′
の移動機構７．７′は非磁性体で作製されているので、
磁界に影響を及ぼさない。

次に、−上記のようにスペーサ６．６゛を移動させる手
段であるが、本実施例では、スパッタリングターゲット
３と被製膜物９の間に設置したプラズマ測定用プローブ
を用いて、発生しているプラズマのプラズマパラメータ
を測定し、局所的にエロージョンが発生しプラズマ状態
が変化するとスペーサ６．６′の位置を変化させるよう
に制御部１１を介してアクチュエイタ８．８°に動作信
号を送るようにしである。このようにして、スペーサ６
．６゛の配置位置を次第に移動させてゆくことによりス
パッタリングターゲット３の全面にエロージョンが均一
に形成される。ただし、アクチュエイタ８．８′を連続
的に動作させ、スペーサ６．６′を中心磁石から周辺磁
石まで往復運動させても同一の効果が得られる。

発明の効果 本発明のマグネトロンスパッタカソードは、バッキング
プレートと永久磁石の間に磁性体で作製されたスペーサ
を設置し、このスペーサの配置位置を移動させるように
している。その結果、ターゲットに発生するエロージョ
ンを均一にてき、利用効率が飛躍的に高まるので、ター
ゲットコストを非常に低減でき、製膜物の低価格化を実
現させる、また、永久磁石から生じる磁界分布をスペー
サで調節できるので、永久磁石の仕様として厳密に規定
する必要性がない。それ故、同一の装置で異なる薄膜を
放電特性の違う異なる材質のスパッタリングターゲット
で作製する場合でも、永久磁石交換等の作業なしに行え
、スパッタ装置の汎用性が飛躍的に高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のマグネトロンスパッタカソ
ードの概略構成図、第２図（ａ）、　（ｂ）は同マグネ
トロンスパッタカソードの作動原理の作用説明図、第３
図は従来例のマグネトロンスパッタカソードの概略構成
図である。 ６．６′・・・・スペーサ、７．７′・・・・移動機構
、８．８′・・・・アクチュエイタ、９・・・・被製膜
物、１０・・・・プラズマ測定用プローブ、１１・・・
・制御部。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名１、　Ａ′
−−−スペーサ ７−一一櫂本換物 ｌθ　−一−フ゛ラス々プｐ・Ｊ、４ブローフ／／−−
一幸゛１４？岩科 第１図 第２図 （ｂジ 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）カソードホルダー、所定の極性配置された永久磁
   石、スパッタリングターゲットがボンディングされたバ
   ッキングプレートおよび前記カソードホルダー内を冷却
   する冷却系等から構成され、前記カソードホルダーに設
   置された前記永久磁石と前記バッキングプレートの間に
   磁性体で作製された所定の厚みを有するスペーサを配置
   し、非磁性体で作製された移動機構により前記スペーサ
   を配置する位置を変更可能にしたマグネトロンスパッタ
   カソード。
2. （２）スパッタリングターゲットと対向する被製膜物の
   間に設置されたプラズマ測定用プローブからの出力信号
   でアクチュエイタを作動させ、永久磁石とバッキングプ
   レートの間に設置したスペーサの配置位置を変更させる
   特許請求の範囲第１項記載のマグネトロンスパッタカソ
   ード。