JPH01208460A - スパッタ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、被膜基体の表面にターゲット材料原子を付
着させ成膜するスパッタ装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は従来のスパッタ装置の一例としてマグネトロン
型スパッタ装置を示す構成図であり、図において（１）
は内部が密閉されているとともに接地されているチャン
バー、（２）はチャンバー（１）の底部に接続された真
空ポンプ、（３）はチャンバー（１）の天井部に接続さ
れチャンバー（１）内にＡｒガスを供給するためのガス
導入管である。

（４）は被膜基体としてチャンバー（１）内に設けられ
た円板状のサブストレートであり、このサブストレート
（４）はチャンバー（１）を介して接地されており陽極
を形成する。

（５）はチャンバー（１）内にサブストレート（４）に
前面が対面して設けられ金属材料からなるターゲットで
あり、このターゲット（５）は電源に接続されており陰
極を形成する。（６）はターゲット（５）の後面に取り
付けられた永久磁石である。

上記のように構成された従来のマグネトロン型スパッタ
装置においては、まず予め真空ポンプ（２）および供給
ガス量を制御してチャンバー（１）の内部を適当な真空
度（例えば１ｍ〜５０ｍＴｏｒｒ）にしておく。次に、
ターゲット（５〉に電源電圧を印加する。すると、ター
ゲット（５）が陰極に、接地されているサブストレート
（４）が陽極となり、これら陰極陽極間の電位差によっ
て、ターゲット（５）とサブストレート（４）との間に
放電が発生する。このとき、電源電圧の印加によって供
給された電子の一部は、永久磁石（６）の磁場によって
、サブストレート（４）とターゲット（５）との間にト
ラップされる。このトラップされた電子は、ターゲット
（５）の前で特に密度が高く、この電子密度の高い部分
を図に示すと、破線で囲んだ部分のような断面を持つド
ーナツ形状の高密度トラップ部（７）のようになってい
る。

一方、放電によって、チャンバー（１）内のＡ「ガスの
原子は電子と衝突してＡ　ｒ　”となって、陰極である
ターゲット（５）仁向かって高速で運動し、その表面に
衝突する。このとき、電子密度の高い高密度トラップ部
く７）では、トラップされた電子とＡｒガスの原子とが
高率で衝突するので、多量のＡｒ”が作られる。Ａ　ｒ
　’がターゲット（５）に衝突すると、その衝撃でター
ゲット（５）の金属原子が各方向へ飛散する。それらの
飛散した金属原子の内、サブストレート（４）の方向へ
向かったものは、サブストレート（４）の表面に付着し
て成膜する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように構成された従来のマグネトロン型スパッタ
装置においては、永久磁石（６）の磁場形状にともなっ
て高密度トラップ部（７）の形状がドーナツ形になって
いるので、発生するＡｒ’の密度もドーナツ形状の部分
だけ高くなる。そのため、Ａｒ”のターゲットく５）へ
の衝突頻度もドーナツ形状の部分だけ高くなってしまい
、ターゲット（５）の表面にドーナツ形状のエロージョ
ン（８）が形成されてしまい、ターゲット（５）の消費
効率が低くなるという問題点があった。

また、高密度トラップ部（７）を通過するＡｒ”と、通
過しないＡ　ｒ　”″とでは、減速の原因となる電子の
密度の違いから、ターゲット（５）への衝突速度が異な
ってしまい、それにともなって金属原子の飛散速度もタ
ーゲット（５）の場所によって異なってしまう。そのた
め、チャンバー（１）内へ供給するガスとしてＡｒの外
に活性ガス（例えば０２など。）を用い、飛散した金属
原子と活性ガスとを反応させ、その反応生成物をサブス
トレート（４）に付着させるという反応スパッタの場合
には、金属原子の飛散速度の違いから金属原子と活性ガ
スとの反応時間の違いが生じ、サブストレート（４）に
付着した反応生成物の反応進行度にむらが生じるという
問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、むらのあるエロージョンの発生を防止し、
ターゲットの消費効率を高くすることができ、また反応
スパッタの場合でも、均質な反応生成物を被膜基体に成
膜することができるスパッタ装置を得ることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段１ この発明に係るスパッタ装置は、超電導材料からなる筒
状の磁場形成部材をターゲ・ントと被膜基体との間に設
けたものである。

し作用コ この発明においては、磁場形成部材が形成する磁場によ
って、チャンバー内に供給される電子力（ターゲットと
被膜基体との間にトラ・ノブされる。

［実施例コ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すスノ（・ンタ装置の
構成図であり、第２図と同一または相当部分は同一符号
を付し、その説明は省略する。

図において、（１１）はターゲ・ソト（５）とサブスト
レート（４）との間に設けられ超電導材料からなる円筒
形の磁場形成部材であり、この磁場形成部材（１１）は
内部に永久電流が流れて強力な磁石になっている。

このようなスパッタ装置においては、まず予め磁場形成
部材（１１）を超電導状態にしてから、−度強い磁場中
に置き、その磁場を取り去る。すると、磁場によって磁
場形成部材（１１）の内部に永久電流が流れて、磁場形
成部材（１１）は強力な磁石となり、その内側には図の
磁束線（１点鎖線）に示すような磁場が形成される。

次に、従来例と同様に、チャンバー（１）内を適当な真
空度にし、ターゲット（５）とサブストレート（４）と
の間に放電を生じさせる。すると、サブストレート（４
）とターゲット（５）との間に供給された電子の一部は
、磁場形成部材（１１）の磁場によって、磁場形成部材
（１１）の内側にトラップされる。このトラップされた
電子のうち。

密度の高い部分を図に示すと、破線で囲んだ高密度トラ
ップ部（１２）のようになっている６図のように、この
高密度トラップ部（１２）はターゲット（５）の前面−
帯に電子密度が均一に形成されている。

一方、チャンバー（１）内に供給されたＡｒガスの原子
は、高密度トラップ部（１２）での電子密度が均一にな
っているので１．均一な頻度で電子に衝突してＡ　ｒ　
”になる。このＡｒ”は均一な速度でターゲット（５）
に衝突して、金属原子を飛散させる。このため、ターゲ
ット（５）の表面には、図のように場所によるむらがな
い侵食部（１３）が形成されていく。

また、チャンバー（１）内にＡｒと０２とを供給して、
このスパッタ装置を反応スパッタとして用いた場合にも
、ターゲット（５）の金属原子は均一な速度で飛散し、
サブストレート（４）に付着するので、反応生成物の反
応進行度にむらがなく、反応生成物を均質に成膜できる
。

また、磁場形成部材（１１）は超電導材料からなってい
るので、内部に電流が流れても、ジュール熱による発熱
がなく、このため冷却の必要がなく、また電力消費の面
からも低コストである。

なお、上記実施例で、は磁場形成部材（１１）として円
・筒形のものを示したが、三角形、四角形および多角形
の筒でもよい、また、磁場形成部材は超電導材料からな
るコイルであってもよい。

また、上記実施例では磁場形成部材（１１）として内部
に永久電流を流すものを示したが、電源から電流を供給
して超電導電磁石としてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明のスパッタ装置は、磁場
の形成により電子をトラップする超電導材料からなる筒
状の磁場形成部材をターゲットと被膜基体との間に設け
たので、むらのあるエロージョンの発生を防止し、ター
ゲットの消費効率を高くすることができるとともに、反
応スパッタの場合でも、均質な反応生成物を被膜基体に
成膜することができるという効果がある。また、磁場形
成部材は超電導材料からなっているので、内部に電流が
流れてもシュニル熱による発熱がなく、冷却の必要がな
く、また電力消費の面からも低コストであるなどの効果
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すスパッタ装置の構成
図、第２図は従来のスパッタ装置の一例としてマグネト
ロン型スパッタ装置を示す構成図である。 図において、（１）はチャンバー、（４）はサブストレ
ート、（５）はターゲット、（１１〉は磁場形成部材、
（１２）は高密度トラップ部である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 １　　ｆヤレｌイ′− ４７アストし一ト ５、ターケ゛、ソト １１　　扁ム４ｆｔ９６５；、ｉｇＳ林１２　、島２り
實トフッブ官ｐ 扇２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 チャンバー内に供給される電子とガスとの衝突により発
   生するガスイオンを、前記チャンバー内に設けられたタ
   ーゲットに衝突させ、飛散した前記ターゲットの金属原
   子を、前記ターゲットに対面して設けられる被膜基体の
   表面に付着させ成膜するスパッタ装置において、 前記ターゲットと前記被膜基体との間に設けられ、磁場
   の形成により前記ターゲットと前記被膜基体との間に前
   記電子をトラップする超電導材料からなる筒状の磁場形
   成部材を備えたことを特徴とするスパッタ装置。