JPH01298154A - 対向ターゲット式プレーナーマグネトロン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】

この発明は、金属、酸化物、窒化物、硫化物等のターゲ
ットをスパッタリングして他の材料の表

【Ｍに１す若さ
せるスパッタリング装置ｔこ開し、特に、対向ターゲッ
ト式のプレーナーマグネトロンタイプのスパッタリング
装置に関する。 【従来の技術並びにその問題点】 プレーナーマグネトロンタイプのスパッタ装置は、第４
図に示すように、ターケラト材の背面に配設される磁極
が、中心磁極４と外周環状磁極５とを有ずろ。この装置
は、両磁極４．５によって、ターゲット３の表面に環状
に強い磁界ができる。 この磁界は、プラス′マをリンゲイ大にターゲット３の
表面に閉じ込めろ。ターゲット３の表面に閉じ込められ
たプラズマは、負に帯電されているターゲット３に激し
く衝突し、効率良くターゲットをスパッタリングできろ
特長がある。 また、この構造のスパッタ装置は、ターゲット３が被コ
ーチ１゛ング材８の表面に均一に付着されるように、被
コーティング材８がターゲット３に対向して配設される
。この状態で配設された被コーティング材８の表面は、
エネルギーの高い粒子イオンにより膜が術νを受けるこ
とが避けられない。この為、被コーティング材８０表面
に付着される膜質の劣化がみられ、膜質の一様性が失わ
れる欠点がある。 被コーティング材８をターゲット３の正面から側面に離
すと、この欠点は防止出来るが、被コーティング８を側
部に配設すると、ターゲット′、３の空間分布の一様性
が極端に悪くなり、ターゲット３が均一な膜厚に付着出
来ない欠点がある。特に、酸化物スパッタリングの場合
、この現象か甚だしい。 互いに異なる磁極を対向して配設し、磁極の表面にター
ゲットを配設する対向ターゲット式プレーナーマグネト
ロンスパッタリング装置は既に開発されている（特開昭
６１−１１３１３５号公報）。しかしながら、この構造
のスパッタ装置は、相対抗する磁極の間に形成される比
較的広い領域にプラズマを閉じ・込めるので、スパッタ
時の雰ＩＴ；Ｉ気カス圧を低くすると被コーティング材
がプラズマに晒され易くなり、損（Ｊを受は易く、膜質
が低下し易い欠αがある。 スパッタ時に於て、雰囲気ガス圧を如何に低くてきるか
は、極めて大切である。圧力が高いと、スパッタ粒子の
エネルギーが小さくなって、膜質が低下する。ところが
、膜質を良くするためにガス圧を低下させると、プラズ
マが被コーティング材に衝突し易くなって、プラズマ中
から、高エネルギー粒子が被コーティングを才の表面に
１チｉ突して膜質を低下させる。

【この発明の目的］ この発明は、従来のこれ等の欠点を解決することを目的
に開発されたもので、この発明の重要な目的は、低圧の
雰囲気ガスで安定にスパッタリング出来、しかも、被コ
ーティング材の表面に衝突する高エネルギー粒子イオン
の衝！７を減少して、結晶性の良い膜が均一に形成でき
る対向ターゲット式プレーナーマグネトロンスパッタリ
ング装置を提供するにある。 また、この発明の他の重要な目的は、ターゲットがリン
グ状に広い面積で消耗して使用効率が良く、更に、同一
の投入電力では膜の付着速度が大きくてきる対向ターゲ
ット式プレーナーマグネトロンスパッタリング装置を提
供するにある。 【従来の問題点を解決する為の手段】 この発明の対向ターゲット式プレーナーマグネトロンス
パッタリング装置は、気密に密閉されているケーシング
ｌと、このケーシングｌ内のガスを１ｊ［気して一定の
負圧に保持する排気手段２と、ケーシングｌ内に配設さ
れておって、スパッタリングされるターゲット３を保持
するターゲットホルダ−６と、このターゲットホルダー
６をケーシングｌに対して負に帯電させろＴｆ、源７と
、ケーシング１内に配設されて、スパッタリングされた
材料が表面に付着される被コーティング材８とからなる
。 ターゲットホルダー６は、表面にターゲット３が取り付
けられ、このターゲット３の近傍に磁極を有する。磁極
は、ターゲット３対向 極４。と、その外周とに配設されて中心ｆｌｉ極４と異
なる極性の外周環状磁極５とを有する。ターゲットホル
ダー６の中心磁極４と外周環状磁極５とで形成される磁
界でもって、ターゲット３材の表面にリング状にプラズ
マを閉し込め、この領域のプラズマがターゲット３をス
パッタリングし、スパッタされたターゲット３材が被コ
ーティング材８の表面に付着されるように構成されてい
る。 更にこの発明の対向ターゲット式プレーナーマグネトロ
ンスパッタリング装置は、ケーシング１内に相対向して
一対のターゲットホルダー６が配設されている。対向し
て配設されている両ターゲットホルダー６は、磁束が反
発しないように、互いに中心磁極４が異極に励磁されて
おり、また、外周環状磁極５も互いに異なる磁極に励磁
されている。 各々のターゲットホルダー６は、中心磁極４と外周環状
磁極５とで形成される磁界でもって、プラズマをターゲ
ット３の表面近傍にリング状に閉じ込めている。 また、相対向して設けられているターゲットホルダー６
の異極の外周環状磁極５によって、ターゲット３表面に
閉じ込められているリンク状プラズマの外周に、更に、
筒状に磁気隔壁９を設け、対向するターゲット３の外部
に被コーティング材８が配設されている。

【作用効果】

この構造の対向ターゲット式プレーナーマグネトロンス
パッタリング装置は、中心ｆｉ！極４と外周環状磁極５
とを有する一対のターゲットホルダー６が相対向して配
設され、更に、対向するターゲット３の外部に被コーテ
ィング材８が配設されている。この構造のスパッタリン
グ装置は、従来のプレーナーマグネトロンスパッタリン
グ装置と同様に、ターゲットの表面に環状にプラズマ１
０が閉し込められ、この領域のプラズマ１０てもって、
ターゲットが効率よくスパッタリングされ、更にリング
状プラズマ領域の外周に、−・対の外周環状磁極でもっ
て筒状に磁気隔壁９が形成される。 即ち、対向して配設されている外周環状磁極は、互いに
異極に磁化されているので、一方のターゲットホルダー
の外周環状磁極から出た磁力線が、他方ターゲットホル
ダーの外周環状磁極に至り、一対の外周環状磁極でもっ
て、筒状の磁気隔壁が形成される。 以上の状態で両ターゲットホルダーの間に閉じ込められ
るプラズマは、ターゲットを能率良くスパッタリングす
ると共に、スパッタリングされてターゲットから飛び出
した原子が、均一に波コーティング材の表面に付着され
る特長を実現する。 この特長は、独得のプラズマ閉じ込め状態と、被コーテ
ィング材の配設位置によって実現される。 即ち、筒状磁気隔壁の両端に位置して、ターゲットの表
面に接近してリング状にプラズマが閉じ込められ、更に
、リング状に分布するプラズマは外周の筒状磁気隔壁で
も閉じ込められるので、低圧の雰囲気ガス中で、極めて
安定にプラズマ状態が保持出来て、ガス粒子が被コーテ
ィング材の表面に衝突する確串を低くして、結晶性の良
い膜を均一に形成できる特長が実現できろ。 ちなみに、対向してターゲットホルダーが配設されてお
らず、ターゲットの対向位置に被コーティング材が配設
されている従来の対向ターゲット式プレーナーマグネト
ロンスパッタリング装置は、安定にプラズマが出来る為
には、ケーシング内のガス圧力を１Ｏ−３）−ル程度と
する必要があったが、この発明の装置は、５Ｘ１０−’
）−ルの低圧で安定にプラズマを作ることができた。 磁界を強くすることによって、更にガス圧を低くするこ
とが可能である。 更に、この発明の装置は、被コーティング材が内外周環
状磁極の外部に配設されているので、被コーティング材
の表面に雰囲気ガスの高エネルギー粒子イオンが衝突す
る衝撃を減少でき、結晶性の優れた均一な膜が形成でき
る。 更にまた、この発明のスパッタ装置は、筒状の磁気隔壁
の両端でターゲットの表面にリング状にプラズマを閉じ
込めて、この部分でターゲットをスパッタリングするの
で、ターゲットは外周部領域が環状に広い面積で摩耗す
る為、ターゲットを効率良く使用できる特長がある。 叉、ターゲットの表面でスパッタリングが能率よくでき
るので、同一の投入電力では膜の付着速度が大きくでき
る特長もある。

【好ましい実施例】

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 但し、以下に示す実施例は、この発明の技術思想を具体
化する為の装置を例示するものであって、この発明の装
置は、構成部品の材質、形状、構造、配置を下記の構造
に特定するものでない。この発明の装置は、特許請求の
範囲に記載の範囲に於て、種々の変更が加えられる。 更に、この明細書は、特許請求の範囲が理解し易いよう
に、実施例に示される部材に対応する番号を、　「特許
請求の範囲の欄」、　「従来の問題点を解決する為の手
段の欄」および「作用効果の欄」に示される部材に付記
している。ただ、特許請求の範囲に記述される部材を、
実施例に示す部材に特定するものでは決してない。 第１図に示す対向ターゲット式プレーナーマグネトロン
スパッタリング装置は、気密に密閉されているケーシン
グ１と、このケーシング１内のガスを排気して一定の負
圧に慄持する排気手段２と、ケーシング１内に配設され
ておって、スパッタリングされるターゲット３を（Ｎ持
するターゲットボルダ−６と、このターゲットホルダー
６をケーシング１に対して負に帯電させる電源７と、ケ
ーシング１内に配設されて、スパッタリングされた材料
が表面に付着される被コーティング材８とを備えている
。 ケーシング１は、内部の磁気分布に影響を与えないよう
に、好ましくは、非磁性材で導電性材料、例えは、ステ
ンレス、黄銅、銅等の金属でもって、ターゲット３や被
コーティング材８が供給できるように、開閉自在に気密
に密閉されている。 排気手段２はケーシングｌ内のガスを排気して、ケーシ
ング１内圧を、ターゲット３の表面で安定にスパッタリ
ングできる真空度、例えば１０−２〜１０−’）−ルに
調整する。ケーシング１内には。 ターゲット３の表面で安定にプラズマ１０ができるよう
に、アルゴン等のガスを供給することも可能である。 ターゲットホルダー６は、カバーと、このカバーに内蔵
されている永久磁石とからなり、カバーの表面にターゲ
ット３材が交換自在に取り付けられている。 カバーは、ケーシング１と同様に、永久磁石の磁界分布
に影響を与えず、しかも、ターゲット３を負に帯電させ
ることが出来るように、非磁性で導電性を有する金属で
箱型に作られている。 永久磁石は、ターゲット３の表面に環状に強い磁界を作
るように、ターゲット３の裏面に配設されている。この
永久磁石の全体形状は、第２図に示すように、一端が閉
塞された筒状で、中心に円柱が設けられている形状で、
中心の円柱でもって中心磁極４が、その外周の円筒でも
って外周環状磁極５が設けられている。 中心磁極４と外周環状磁極５とは、互いに反発しないよ
うに、互いに異なる磁極に励磁されている。第１図に於
て、上方の永久磁石は、中心磁極４の下端がＮ極、外周
環状磁極５の下端がＳ極に励磁されている。 互いに異極に励磁された中心磁極４と外周環状磁極５と
は、ターゲット３の表面に、中心と外周との間で反発し
ない磁力線が出来、この磁力線によってターゲット３の
表面にリング状にプラズマ１０を閉じ込めることが出来
、ターゲット３に接近してプラズマを閉じ込めて、能率
よくターゲット３をスパッタリングできる。 ターゲットホルダー６は、第１図に於て上下に相対向し
て配設されている。図に於て上下に相対向して配設され
ている一対のターゲットホルダー６は、上下の外周環状
磁極５で磁力線が反発しないように、対向磁極が異極に
励磁されている。図に於て、上方の外周環状磁極５の下
端はＳ極に、下方の外周環状磁極５の上端はＮ極に励磁
されており、両件周環状磁極５の間に、瀉吠の磁界成分
を作り、この磁界成分でもって、ターゲット３表面に閉
じ込められているプラズマの磁気隔壁９を形成する。 第２図に示す中心磁極４は円柱状で、外周環状磁極５は
円筒状に形成されているが、中心磁極４は必ずしも円柱
状に形成する必要はなく、多角柱状に形成することがで
き、また、外周環状磁極５も必ずしも円筒状に形成する
必要はなく、多角筒状に形成することも可能である。 ：ｓ７は、ケーシング１に対してターゲットホルダー６
を負に帯電させて放電させ、ターゲット３の表面にプラ
ズマを発生させる。プラズマは、ケーシング１内のガス
がイオン化されたもので、負に帯電されたターゲットホ
ルダー６に電気的な吸引力で引っ張られてターゲット３
に衝突する。 電離されたガスイオンがターゲット３に衝突すると、タ
ーゲット３表面から原子が外部に飛び出し、この原子が
被コーティング材８の表面に付着される。 従って、電源７がターゲットホルダー６を負に帯電させ
る電圧は、ターゲット３０表面に安定にプラズマができ
る電圧、例えば、４００〜６００ボルトに調整される。 ターゲット３からスパッタリングされて飛び出した原子
が付着される被コーティング材８は、第１図に示すよう
に、対向するターゲット３の外部に配設されている。本
明細書に於て、対向するターゲット３の外部とは、対向
して配設されている外周環状磁極５を直線で連結してで
きる筒体（第１図と第３図とに鎖線９で示す）よりも外
部に位置する状態を意味するものとする。 第３図に示す対向ターゲット式プレーナーマグネトロン
スパッタリング装置は、互いに対向して配設されている
ターゲットホルダー６が多少傾斜して配設されている。 即ち、ターゲット３が、被コーティング材８に向かって
多少幅が広くなって開いたような形状に配列されている
。この形状に配列されたターゲットホルダー６は、スパ
ッタリングされたターゲット原子がスムーズに被コーテ
ィング材８に向かって移動できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す対向ターゲット式プ
レーナーマグネトロンスパッタリング装置の概略断面図
、第２図は中心磁極と外周環状磁極の一例を示す斜視図
、第３図は他の実施例を示す対向ターゲット式プレーナ
ーマグネ１−　ロンスパッタリング装置の概略断面図、
第４図は従来のプレーナーマグネ！・ロンスパッタリン
グ装置の概略断面図である。 ■・・・・・・ケーシング、　　２・・・・・・排気手
段、３・・・・・・ターゲット、　　４・・・・・・中
心磁極、５・・・・・・外周環状磁極、 ６・・・・・・ターゲットホルダー、 ７・・・・・・電源、　　　　　８・・・・・・被コー
ティング材、９・・・・・・磁気隔壁、　　１０・・・
・・・プラズマ。 第　１　に１ ３−・ターゲット ８・　・披スＩぐツタ材 ９・・仁壱ｉ気１７髪（′ｉ！ 第２１１ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　気密に密閉されているケーシング１と、このケーシン
   グ１内のガスを排気して一定の負圧に保持する排気手段
   ２と、 ケーシング１内に配設されており、かつ、表面にターゲ
   ット３が取り付けられ、このターゲット３の近傍に磁極
   を有し、磁極は、ターゲット３対向面の中心磁極４と、
   その外周とに配設されて中心磁極４と異なる極性の外周
   環状磁極５と有するターゲットホルダー６と、 このターゲットホルダー６をケーシング１に対して負に
   帯電させる電源７と、 ケーシング１内に配設されている被コーティング材８と
   かならり、 中心磁極４と外周環状磁極５とで形成される磁界でもっ
   て、ターゲット３材の表面の近傍にリング状にプラズマ
   を閉じ込め、この領域のプラズマがターゲット３をスパ
   ッタし、スパッタされたターゲット３材が被コーティン
   グ材８の表面に付着されるように構成された対向ターゲ
   ット式プレーナーマグネトロンスパッタリング装置に於
   て、ケーシング１内に相対向して一対のターゲットホル
   ダー６が配設されており、 一対のターゲットホルダー６は、互いに中心磁極４が異
   なる極性に励磁されており、 また、一対のターゲットホルダー６の外周環状磁極５も
   互いに異なる磁極に励磁されており、各々のターゲット
   ホルダー６は、中心磁極４と外周環状磁極５とで形成さ
   れる磁界でもって、プラズマをターゲット３の表面近傍
   にリング状に閉じ込め、相対向する異極の外周環状磁極
   ５によって、ターゲット３表面に閉じ込められているリ
   ング状プラズマの外周に筒状に磁気隔壁９を設け、対向
   するターゲット３の外部に被コーティング材８が配設さ
   れていることを特徴とする対向ターゲット式プレーナー
   マグネトロンスパッタリング装置。