JPH01208463A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、低温で高速製膜が可能なスパッタリング装置
に間するものである。

従来の技術 従来、スパッタリング装置としてはマグネトロンスパッ
タリング装置が主に用いられている。第４図にその従来
のマグネトロンスパッタリング装置のスパッタ源の要部
の断面図を示す。このスパッタ源は次のように構成され
ている。カソードホルダー１に所定の極性配置された永
久磁石２が取り付けられている。スパッタリングターゲ
ット３をボンディングしたバッキングプレート４がこの
永久磁石２にほぼ接するようにカソードホルダー１に設
置されている。そして永久磁石２とスパッタリングター
ゲット３を冷却するため冷却系５も設置されている。こ
の従来のスパッタ源を持つスパッタリング装置では次の
ように製膜が行われる。

第４図に示すスパッタ源６は第５図に示されるように真
空チャンバ７に絶縁されて固定される。真空チャンバ７
にはアルゴン等の不活性ガスを主成分とするスパッタガ
スが導入され、真空排気系により真空チャンバ７内の真
空度は所定の値に設定されている。この状態でスパッタ
リングターゲット３と基板８もしくは基板ホルダー９の
間に電圧を印加すると、これらの間にマグネトロン放電
によるプラズマが発生する。そしてこのプラズマから電
離したイオンがスパッタリングターゲット３に衝突した
結果、スパッタ粒子がスパッタリングターゲット３から
飛び出し製膜を行う。

発明が解決しようとする課題 しかし、このような構成のスパッタリング装置では、製
膜速度が遅く、またターゲットにおいてスパッタされる
領域が限定されているため、スパッタリングを長時閏行
なっていると放電状態が変化し安定な製膜が行えなくな
るという欠点を有していた。

本発明は上記のような課題を解決するため製膜速度の向
上と安定な製膜を可能とするスパッタリング装置を提供
することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明のスパッタリング装置は、上記問題点を解決する
ため、中央部に電極を持ち、この中央部の電極の周りに
中央部の電極の長さ以下の電極長を持つ電極を配置し、
この画電極の間にスパッタリングターゲットを配置した
構造を持ち、またターゲットの消費の度合を重量、また
はスパッタリングターゲットの位置をセンサにより検知
することによりスパッタリングターゲットを電極に対し
て常に同じ位置に設定できるようにスパッタリングター
ゲットを取り付けた駆動系を制御する制御系を具備した
ものである。

作用 本発明は上記した構成により、電極間で放電を行うこと
によりスパッタガスをプラズマ化し、電極間を流れる放
電電流と、放電電流に起因する自己誘起磁場とのローレ
ンツ力によりプラズマをターゲット表面方向に加速しタ
ーゲット表面に高密度のプラズマを集中させスパッタ粒
子を増加させるものである。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（実施例１） 第１図は本発明の実施例１のスパッタリング装置のスパ
ッタ源要部の断面図である。中央部の電極１０とその周
りに中央部の電極１０の長さ以下の電極長を持つ電極１
１を持ち、その間にスパッタリングターゲット１２を設
けている。スパッタリングターゲット１２はスパッタリ
ングターゲラ）１２を少なくとも矢印入方向に動かす駆
動系１３に取り付けられており、この駆動系１３は制御
系１４によって制御される。このときスパッタガスは作
動ガス導入系１５よりスパッタ源に導入され、そして電
極１０．ＩＩとスパッタリングターゲット１２間に設け
たガス通路１６．１７を矢印のように流れる。電極１０
．１１間で放電を行うとスパッタガスはプラズマ化する
。電極１０，１１問を流れる放電電流と、放電電流に起
因する自己誘起磁場とのローレンツ力により、プラズマ
はスパッタリングターゲット１２表面方向に力を受は加
速されスパッタリングターゲット１２表面近傍に高密度
のプラズマが存在することになる。このためスパッタリ
ングターゲット１２に衝突するイオンが増加するのでス
パッタリングターゲット１２から飛び出すスパッタ粒子
が増加し、大きな製膜速度が得られる。

なお、放電の際、電極１０．１１とスパッタリングター
ゲット１２は温度上昇してくるが、スパッタガスが電極
１０．１１とスパッタリングターゲット１２の間に設け
たガス通路１６．１７を通って真空チャンバ内に導入さ
れるため、電極１０．１１とスパッタリングターゲット
１２より熱を奪い、それらを冷却し、スパッタガスはプ
ラズマになり易い高温のガスとなる。

（実施例２） スパッタリングターゲットが絶縁物の場合は第２図に示
すスパッタ源要部の構造としても良い。

中央部の電極ｌＯとその周りに中央部の電極１゜の長さ
以下の電極長を持つ電極１１を持ち、そのＩ旧こスパッ
タリングターゲット１２を設けている。

前記実施例１と異なり電極１ｏ、１１とスパックリング
ターゲット１２はほぼ接するように設けてある。スパッ
タガスは真空チャンバの他の場所より導入する。電極１
０，１１、スパッタリングターゲット１２の冷却は電極
１０．１１の内部を水冷することにより行なう。作動は
実施例１と同じである。

（実施例３） 中央部の電極１０とその周りに中央部の電極ｌＯの長さ
以下の電極長を持つ電極１１を持ちその間にスパッタリ
ングターゲット１２を設けている構造では、放電の際、
電極１Ｏ１１１表面にスポットが形成され電流経路が偏
り均一な放電が行えない恐れがある。本実施例では、こ
の問題点を解決するため次のような構造を具備している
。第３図は本実施例のスパッタ源要部の正面図であり、
第３図（ａ）は周囲の電極１１が軸方向に分割された構
成を示すものであり、また第３図（ｂ）は、周囲の電極
１１が軸方向に分割され、また中央部の電極１０も軸方
向に分割されている構成を示すものである。他に中央部
の電極１０のみを分割することも考えられる。この構造
を実施例１、実施例２の電極１Ｏ１１１にもたすことに
より、電圧をかける電極１ｏ、１１を順次変化させ放電
電流の経路を強制的に回転させ放電の偏りを防ぎ、安定
な製膜を行なうことができるスパッタリング装置である
。

また各実施例においては、スパッタリングターゲラ）１
２の消費の度合を重量により検知（重量センサー１８に
よる）したり、またはスパッタリングターゲラ）１２の
位置により検知（距離センサー１９による）することに
よりスパッタリングターゲット１２を電極１０，１１に
対して常に同じ位置に設定できるようにするために、ス
パッタリングターゲット１２を軸方向に移動する、また
は回転させ軸方向に移動するようにスパッタリングター
ゲット１２を取り付けた駆動系１３の動きを制御系１４
により自動的に制御し、常に安定な放電を維持し製膜を
行なうことができる。

発明の効果 本発明のスパッタリング装置は、中央部に電極を持ち、
この中央部の電極の長さ以下の電極長を持つもう一方の
電極を中央部電極の周りに配置し、両電極間にスパッタ
リングターゲットを配置した構造を持つことにより製膜
速度の向上を可能とするものであり、また中央部の電極
のみ、または周囲の電極のみ、または両方の電極を軸方
向に分割し、電圧をかける電極を順次変化さすことによ
り放電経路の偏りを防ぎ安定な製膜を可能とし、またス
パッタリングターゲットの消費の度合を重量により検知
したり、またはスパッタリングターゲットの位置により
検知することによりスパッタリングターゲットを電極に
対して常に同じ位置に設定できるようにスパッタリング
ターゲットを軸方向に移動する、または回転させ軸方向
に移動するようにスパッタリングターゲットを取り付け
た駆動系の動きを制御系により制御し、常に安定な放電
て製膜を行なうことを可能とするものであり、実用上、
多大な効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるスパッタリング
装置のスパッタ源要部の断面図、第２図は本発明のスパ
ッタリング装置のスパッタ源要部の断面図、第３図（ａ
）、　（ｂ）は本発明のスパッタリング装置のスパッタ
源要部の正面図、第４図は従来のスパッタリング装置の
スパッタ源要部の断面図、第５図は従来のスパッタリン
グ装置の概略図である。 １・・カソードホルダー、２・・永久磁石、３・・スパ
ッタリングターゲット、４・・バッキングプレート、５
・・冷却系、６・・スパッタ源、７・・真空チャンバ、
８・・基板、９・・基板ホルダー、ｌＯ・・中央部電極
、１１・・電極、１２・・スパッタリングターゲット、
１３・・駆動系、１４・・制御系、１５・・作動ガス導
入系、１６・・ガス通路、１７・・ガス通路、１８・・
重量センサ、１９・・距離センサ。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名／θ−？劇
画を慰 第２図 ／８

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中央部に電極を持ち、前記中央部の電極の長さ以
   下の電極長を持つもう一方の電極を前記中央部の電極の
   周りに配置し、前記両電極間にスパッタリングターゲッ
   トを配置したスパッタリング装置。
2. （２）スパッタリングターゲットの消費の度合を前記ス
   パッタリングターゲットの重量、または前記スパッタリ
   ングターゲットの位置をセンサにより検知することによ
   り、前記スパッタリングターゲットを電極に対して常に
   同じ位置に設定できるように前記スパッタリングターゲ
   ットを取り付けた駆動系を制御する制御系を具備した請
   求項１に記載のスパッタリング装置。