JPH0159351B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスパツタ装置に関するものである。

いわゆる平板マグネトロンあるいは磁石内蔵の
同軸スパツタ装置は低温で高速スパツタを行うこ
とができ、秀れたスパツタ膜を提供できる。しか
し従来のスパツタ装置においては、あとに本発明
明の実施例の説明において触れるが、スパツタを
しようとする基板が磁界に生じる電子の衝撃を受
け易く、又これに伴つて温度が上昇する。従つて
電子衝撃により損傷を受ける半導体基板上に薄膜
を付けたい場合に問題があり、又特に薄い例えば
10μm程度のプラスチツクフイルムの上に薄膜を
形成しようとする場合は、温度上昇による膜面の
変形のおそれがあるため、スパツタ速度を或る程
度以上増大させることができない欠点があつた。
又従来装置においては、これもあとに触れるが、
電子が局部的に集中してターゲツト材を局部的に
スパツタすなわち不均一なスパツタをすることと
なり、スパツタ材の寿命（一部に穴があくまでの
期間）が短かつた。これは単に材料費の面ばかり
ではなく、スパツタ材料の交換のための装置の稼
動時間のロスが実務上では極めて大きな損失とな
つていた。

したがつて本発明の目的は、基板が電子衝撃を
受けることが小さく且つ均一なスパツタを行うこ
とができて、基板の種類に制約されず且つスパツ
タ材料の利用率を向上させることのできるスパツ
タ装置を得ようとするものである。

本発明によれば、ヨークに互いに逆向きの磁石
を配置して山状の磁力線を形成するように構成し
た第１の磁気手段の上に、板状のターゲツト材料
を取り付けてターゲツト電極部を形成し、スパツ
ターしようとする基板を前記ターゲツト材料に放
電空間を挟んで対向させてスパツターを行うスパ
ツター装置において、前記基板の置かれる位置の
背面に、前記第１の磁気手段の形成する山状の磁
力線とは対称的な形状を有し該山をなだらかにす
るような強さの磁力線を形成する第２の磁気手段
を設け、且つ、前記基板の前記放電空間側に、放
電によつて生じた電子を前記第２の磁気手段によ
り集束流入させるように配置した導電体を設けて
成ることを特徴とするスパツタ装置が得られる。

なお前記の放電により生じた電子の集束流入を
行わせる導電体は、独立に設けられた陽極であつ
てもよく、また、第２の磁気手段がポールピース
を有するときは、該ポールピースを基板より放電
空間側に延長した部分であつても良い。

次にこの発明を図面により詳しく説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を一部縦断面
で示した図である。但しスパツタ装置に必要な排
気系や真空管は省略してある。

第２図は第１図のＡ−A′面の断面図である。
以下第１図および第２図を併用して説明する。

図において、１０はターゲツト電極部であつ
て、導入管１１、ヨーク１２、極性の互に逆な磁
石１３と１４、収容箱１５、およびスパツタされ
る材料１６から成つている。なお１７と１８はス
パツタ材料１６を通りけて空間にあらわれる磁力
線をあらわしている。又２０は電子集束部であつ
て、ヨーク２１、磁石２２と２３及びポールピー
ス２４と２５から成つていて、基板２６の近傍に
磁力線１７，１８とほぼ対称的な磁場２７を設定
し、導電体である陽極２８と２９に電子を集束流
入させるための電子の集束手段を構成している。
更に３１，３２、および３３はスパツタ電源、陽
極電源、および必要により設置するバイアス電源
をあらわしている。

上記の装置は排気、圧力調整など一般のスパツ
タ装置と同様に運転される。スパツタはスパツタ
電源３１によりターゲツト材料１６に負電圧また
は交流電圧が印加される。陽極２８，２９には一
般に正の電圧が、場合によつては接地電位に近い
負の電圧が、陽極電源３２によつて印加される。
ポールピース２４あるいは２５は一般に接地電位
でよいが、陽極２８，２９と同様にバイアス電源
３３により電圧を印加してもよい。

上記の電極機構における電子の運動は、ターゲ
ツト電極部１０の近くの空間（３４で示したあた
り）において、電子は直交電磁界と磁界の電界と
の平行成分により磁石１３と磁石１４の中間（磁
力線１７などの山の頂上の近傍）に集束され、高
い密度のプラズマを作つて効率のよいスパツタを
行う。一方基板２６の近傍の空間（３５で示した
あたり）においては、前記とは逆に、磁力線２７
はターゲツト電極側の磁力線１８とほぼ対称的な
形になつており、電子は発散して磁力線２７の集
中する陽極２８と２９の近傍に集束されて陽極に
流入し、基板２６，２７を衝撃しない。なおこの
電子の集束機構２０のない従来のスパツタ装置に
おいては、磁力線１８が基板と交るようになり、
基板は電子衝撃を受けるようになつていた。

したがつて第１図のスパツタ装置においては、
先に述べた従来装置の欠点である半導体基板の場
合における損傷、一般の場合における温度上昇、
特に薄いプラスチツクフイルムの場合における変
形或いはスパツタ速度の制約などの問題点は全て
解決される。

更に第１図のスパツタ装置においては次のよう
な利点を有している。すなわち磁力線２７が磁力
線１８の山を凹ませ、結果的に空間３４の近くの
磁束密度を増加させるのみならず、磁力線の山の
形をなだらかにする。なお従来の装置において
は、電子が山の近くに集中し、従つてイオンが山
の頂上近辺に沢山でき、ターゲツト材料１６もそ
の近いところが局部的にスパツタされていたので
ある。しかし前記のように山がなだらかになると
山の近くの電子の集束が緩和され、ターゲツト材
１６はより一様に近い形でスパツタされるように
なる。従つて先述べた従来装置の欠点であるスパ
ツタの非一様性は回避できる。すなわちスパツタ
材１６の一部に穴があく（スパツタ材の寿命）ま
でにスパツタされるスパツタ材の量とスパツタさ
れずに残つた材料の量との比は、従来に比して大
幅に増大される。

第３図は本発明の他の実施例の特に電子集束部
（第１図の２０相当）の構成を第１図又は第２図
において左から右方向に見た図であり、第１図に
おける構成要素に対応するものには同じ参照数字
を付してある。第１図と異る構成要素はポールピ
ース３６であつて、中央部に孔３７を有してい
て、この中を基板２６が通過できるようになつて
いる。従つてふつう強磁性の導体であるポールピ
ース３６が陽極を兼ねることになり、第１図にお
ける陽極２８，２９が不要になる。この構成によ
れば電子は確実に陽極に入るようになる。したが
つて装置としての動作は極めて効果的である。

以上の実施例は何ら限定的な意味を持つもので
はなく多数の変形が可能であることは言う迄もな
い。例えば、陽極（従つてポールピース２４，２
５）とターゲツト電極部１０の磁石１３，１４の
間の相対的位置は、両者の磁場をひどく変形する
ことのない範囲で自由に決めることができる。ま
た温度上昇を少くする立場から陽極や電子の集束
手段は水冷することが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を一部断面で
示した図、第２図は第１図の装置のＡ−A′断面
を示した図、第３図は本発明の他の実施例の特に
電子集束部の構成を示した図である。 記号の説明：１０はターゲツト電極部、１３と
１４は磁石、１６はスパツタされる材料、２０は
電子集束部、２２と２３は磁石、２４と２５はポ
ールピース、２６は基板、２８と２９は陽極、３
１，３２，３３は電源、３６はポールピースをそ
れぞれあらわしている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ヨークに互いに逆向きの磁石を配置して山状
   の磁力線を形成するように構成した第１の磁気手
   段の上に、板状のーゲツト材料を取り付けてター
   ゲツト電極部を形成し、スパツターしようとする
   基板を前記ターゲツト材料に放電空間を挟んで対
   向させてスパツターを行うスパツター装置におい
   て、 前記基板の置かれる位置の背面に、前記第１の
   磁気手段の形成する山状の磁力線とは対称的な形
   状を有し該山をなだらかにするような強さの磁力
   線を形成する第２の磁気手段を設け、 且つ、前記基板の前記放電空間側に、放電によ
   つて生じた電子を前記第２の磁気手段により集束
   流入させる為の導電体を設けて成ることを特徴と
   するスパツタ装置。 ２ 放電によつて生じた電子を集束流入させる導
   電体が独立に設けられた陽極である事を特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項のスパツタ装置。 ３ 第２の磁気手段がポールピースを有すると
   き、該ポールピースを基板より放電空間側に延長
   した部分を電子の集束流入のための電極とする事
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項のスパツタ
   装置。