JPH02163371A - マグネトロンスパッタ装置 - Google Patents
マグネトロンスパッタ装置Info
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- JPH02163371A JPH02163371A JP31846488A JP31846488A JPH02163371A JP H02163371 A JPH02163371 A JP H02163371A JP 31846488 A JP31846488 A JP 31846488A JP 31846488 A JP31846488 A JP 31846488A JP H02163371 A JPH02163371 A JP H02163371A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
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、ターゲット材の局所的なエロージョンの発
生を抑えて、長寿命化を図ったマグネトロンスパッタ装
置に関するものである。
生を抑えて、長寿命化を図ったマグネトロンスパッタ装
置に関するものである。
従来のマグネトロンスパッタ装置を第５図によって説明
する。この図において、１はターゲット材で、この裏面
に永久磁石から成る内側磁８ｉ２と、これを取り囲むよ
うに、これと反対の極性を持つ永久磁石から成る外側磁
極３とが配置されている。前記両磁極２．３は軟磁性体
からなるベースプレート４上に置かれ磁気回路を構成し
ている。前記ターゲット材１は通常、銅やステンレスの
非磁性材のバッキングプレート上に貼り付けて使われる
が、本明細書では、前記バッキングプレートは磁界の分
布に影響を与えることはないので省略して描かれている
。なお、第７図に斜視図を示し、第８図に中心から右方
の断面図を示すように、各磁極２．３は永久磁石に代え
て軟磁性体とし、前記磁極２．３間に水平方向の磁化を
有する永久磁石５を配置したマグネトロンを用いてもよ
い。この場合は一般に、ベースプレート４は非磁性体が
使われる。これらの各部は真空容器中に収容されている
。
する。この図において、１はターゲット材で、この裏面
に永久磁石から成る内側磁８ｉ２と、これを取り囲むよ
うに、これと反対の極性を持つ永久磁石から成る外側磁
極３とが配置されている。前記両磁極２．３は軟磁性体
からなるベースプレート４上に置かれ磁気回路を構成し
ている。前記ターゲット材１は通常、銅やステンレスの
非磁性材のバッキングプレート上に貼り付けて使われる
が、本明細書では、前記バッキングプレートは磁界の分
布に影響を与えることはないので省略して描かれている
。なお、第７図に斜視図を示し、第８図に中心から右方
の断面図を示すように、各磁極２．３は永久磁石に代え
て軟磁性体とし、前記磁極２．３間に水平方向の磁化を
有する永久磁石５を配置したマグネトロンを用いてもよ
い。この場合は一般に、ベースプレート４は非磁性体が
使われる。これらの各部は真空容器中に収容されている
。
使用にあたっては、ターゲット材１上部に図示矢印方向
の磁界を与えながら、例えばＡｒイオンでターゲット材
１をただか、スパッタを被加工物（図示せず）に施すも
のである。
の磁界を与えながら、例えばＡｒイオンでターゲット材
１をただか、スパッタを被加工物（図示せず）に施すも
のである。
第６図は従来のマグネトロンスパッタ装置の他の例であ
り、第５図のものが円形であるのに対し、長方形である
点で相違する。
り、第５図のものが円形であるのに対し、長方形である
点で相違する。
さて、第５図〜第８図において、内側、外側磁極２．３
による漏洩磁界のうち、ターゲット材１に平行な成分で
ターゲット材１の表面から飛び出した電子を捕獲し、そ
れによってガス分子のイオン化を促進させることにより
高速スパッタリングを可能にしている。
による漏洩磁界のうち、ターゲット材１に平行な成分で
ターゲット材１の表面から飛び出した電子を捕獲し、そ
れによってガス分子のイオン化を促進させることにより
高速スパッタリングを可能にしている。
このような従来のマグネトロンスパッタ装置では、ター
ゲット材１の表面付近で捕獲された電子は、第５図〜第
８図の矢印で示した半円弧状の磁場のドーム内に閉じ込
められ、ドームに沿フて運動する。したがフて、ターゲ
ット材１の表面でのスパッタの施され方の程度はターゲ
ット材１の上面での磁界の水平分布のみならず垂直成分
の分布によっても左右される。
ゲット材１の表面付近で捕獲された電子は、第５図〜第
８図の矢印で示した半円弧状の磁場のドーム内に閉じ込
められ、ドームに沿フて運動する。したがフて、ターゲ
ット材１の表面でのスパッタの施され方の程度はターゲ
ット材１の上面での磁界の水平分布のみならず垂直成分
の分布によっても左右される。
第９図（ａ）、（ｂ）は、第７図、第８図に示すマグネ
トロンにおいて、ターゲット材１が非磁性体（例えばＴ
ｂ、ＡＪ２等）の場合のタルゲット材１の上面（第５図
のＰＡ−Ｐ、線上）での６１４Ｈの水平および垂直成分
をそれぞれ示す。
トロンにおいて、ターゲット材１が非磁性体（例えばＴ
ｂ、ＡＪ２等）の場合のタルゲット材１の上面（第５図
のＰＡ−Ｐ、線上）での６１４Ｈの水平および垂直成分
をそれぞれ示す。
また、第１０図は、第７図のＰＡ−ＰＢ間のターゲット
材１のエロージョンの様子を示す断面図である。この図
かられかるように、エロージョンの部分は局所的に進行
し、ターゲット材１の寿命を縮めるという問題点があフ
た。
材１のエロージョンの様子を示す断面図である。この図
かられかるように、エロージョンの部分は局所的に進行
し、ターゲット材１の寿命を縮めるという問題点があフ
た。
本発明者はエロージョンが進行する場所は、磁場の水平
成分の強度の分布とは直接的には関係なく、磁場の垂直
成分の磁性の変化する位置、つまり垂直成分が零になる
点とよく対応することを見出した。
成分の強度の分布とは直接的には関係なく、磁場の垂直
成分の磁性の変化する位置、つまり垂直成分が零になる
点とよく対応することを見出した。
これは、第５図〜第７図において電子がターゲット材１
の面上においてドーム状磁界内に沿って運動すると同時
に、垂直磁場の勾配が存在す°る方向に対しても周期的
な運動をしており、垂直成分が零になる点付近で前記電
子の濃度が高くなるためと考えられる。
の面上においてドーム状磁界内に沿って運動すると同時
に、垂直磁場の勾配が存在す°る方向に対しても周期的
な運動をしており、垂直成分が零になる点付近で前記電
子の濃度が高くなるためと考えられる。
この発明は、上記の欠点を解消するためになされたもの
で、局所的なエロージヨンの発生を可及的に防止し、タ
ーゲット材の寿命を長くし、また、ターゲット面でスパ
ッタされる領域が広がることからサブストレート上に成
膜された膜の厚さや物性値が均一化するといった長所を
もつマグネトロンスパッタ装置を提供することを目的と
する。
で、局所的なエロージヨンの発生を可及的に防止し、タ
ーゲット材の寿命を長くし、また、ターゲット面でスパ
ッタされる領域が広がることからサブストレート上に成
膜された膜の厚さや物性値が均一化するといった長所を
もつマグネトロンスパッタ装置を提供することを目的と
する。
この発明にがかるマグネトロンスパッタ装置は、内側磁
極と外側磁極からの漏れ磁場のターゲット材に垂直な成
分の勾配をターゲット材の外部において前記両磁極間中
央部では減少させ、かつ前記両磁極に近い部分では前記
垂直磁場の勾配を大きくするための手段として、前記両
磁極は軟磁性体とし、前記両磁極間に水平方向の磁化を
有する永久磁石を配置し、かつ前記永久磁石の高さが前
記両磁極間中央部で低く、両１ｉｆｉ８ｉに近くなるに
したがって漸次高くしたものである。
極と外側磁極からの漏れ磁場のターゲット材に垂直な成
分の勾配をターゲット材の外部において前記両磁極間中
央部では減少させ、かつ前記両磁極に近い部分では前記
垂直磁場の勾配を大きくするための手段として、前記両
磁極は軟磁性体とし、前記両磁極間に水平方向の磁化を
有する永久磁石を配置し、かつ前記永久磁石の高さが前
記両磁極間中央部で低く、両１ｉｆｉ８ｉに近くなるに
したがって漸次高くしたものである。
（作用）
この発明においては、ターゲット材の外部において、両
磁極間中央部の垂直磁場の強度およびその勾配が減少し
、かつ前記両磁極に近い部分では前記垂直磁場の勾配が
増大するため、スパッタ時においてマグネトロンモード
が安定に保たれ、効率的なスパッタが行なわれると同時
に局所的なエロージョンが防止される。
磁極間中央部の垂直磁場の強度およびその勾配が減少し
、かつ前記両磁極に近い部分では前記垂直磁場の勾配が
増大するため、スパッタ時においてマグネトロンモード
が安定に保たれ、効率的なスパッタが行なわれると同時
に局所的なエロージョンが防止される。
（実施例）
第１図はこの発明の一実施例を示すもので、第７図のＰ
Ａ−ＰＢの部分に相当する断面図で、第８図に対応した
ものである。この図において、符号１〜４は第８図と同
じであり、５Ａはこの発明により配置された水平方向の
磁化をもち両磁極２．３間中央部ではＨ□のように低く
、両磁極２．３に近くなるにしたがフてＨ２のように高
くなる永久磁石である。
Ａ−ＰＢの部分に相当する断面図で、第８図に対応した
ものである。この図において、符号１〜４は第８図と同
じであり、５Ａはこの発明により配置された水平方向の
磁化をもち両磁極２．３間中央部ではＨ□のように低く
、両磁極２．３に近くなるにしたがフてＨ２のように高
くなる永久磁石である。
次に作用について説明する。
まず、第７図、第８図に示す従来のマグネトロンスパッ
タ装置においては、軟磁性体からなる両磁ａｉ２．３間
の永久磁石５の高さは一定であり、永久磁石５内で磁束
はほぼ連続であるため永久磁石５上面からの磁束の沸き
出し、吸い込みは非常に小さく、結局、磁束の大部分は
内、外画Ｍ１極２．３の上面付近の一方から沸き出し、
もう一方のところで吸い込まれる。したがってターゲッ
ト上面での垂直磁場と水平磁場の分布は第９図（ａ）、
（ｂ）のようになる。
タ装置においては、軟磁性体からなる両磁ａｉ２．３間
の永久磁石５の高さは一定であり、永久磁石５内で磁束
はほぼ連続であるため永久磁石５上面からの磁束の沸き
出し、吸い込みは非常に小さく、結局、磁束の大部分は
内、外画Ｍ１極２．３の上面付近の一方から沸き出し、
もう一方のところで吸い込まれる。したがってターゲッ
ト上面での垂直磁場と水平磁場の分布は第９図（ａ）、
（ｂ）のようになる。
この発明は、第７図、第８図のマグネトロンの永久磁石
５の部分の高さが不連続の永久磁石５Ａにしたものであ
り、永久磁石５Ａの上面での磁束の沸き出しと吸い込み
の部分を意識的に設けたものである。つまり、第１図に
おいて磁束の沸き出す内側磁極２付近の永久磁石５Ａの
上面では磁束を吸い込む部分があり、磁束の吸い込む外
側磁極３付近の永久磁石５Ａの上面では磁束の沸き出す
部分が存在する。そしてこれら永久磁石５Ａ上面での磁
束の沸ぎ出しと吸い込みの分布は、永久磁石５Ａの高さ
を部分的に変化させることによって自由に変えることが
できる。この発明のような永久磁石５Ａの高さの分布に
した場合、この永久磁石５Ａの上面からの磁束は、両磁
極２．３が作る垂直磁場を両磁Ｍ１２．３間中央部で減
少させる。
５の部分の高さが不連続の永久磁石５Ａにしたものであ
り、永久磁石５Ａの上面での磁束の沸き出しと吸い込み
の部分を意識的に設けたものである。つまり、第１図に
おいて磁束の沸き出す内側磁極２付近の永久磁石５Ａの
上面では磁束を吸い込む部分があり、磁束の吸い込む外
側磁極３付近の永久磁石５Ａの上面では磁束の沸き出す
部分が存在する。そしてこれら永久磁石５Ａ上面での磁
束の沸ぎ出しと吸い込みの分布は、永久磁石５Ａの高さ
を部分的に変化させることによって自由に変えることが
できる。この発明のような永久磁石５Ａの高さの分布に
した場合、この永久磁石５Ａの上面からの磁束は、両磁
極２．３が作る垂直磁場を両磁Ｍ１２．３間中央部で減
少させる。
したがフて、垂直磁場の勾配はターゲット材１上面で、
両磁８ｉ２．３間中央部では減少し、かつ両磁極２．３
に近い部分では大きくなる。
両磁８ｉ２．３間中央部では減少し、かつ両磁極２．３
に近い部分では大きくなる。
第３図（ａ）、（ｂ）は、第１図の実施例のＰＡ−ＰＢ
間における磁場の水平成分および垂直成分を示す図であ
る。また、第４図は、第１図のｐＡ−ｐＢ部分でのエロ
ージョンの様子を示すものである。
間における磁場の水平成分および垂直成分を示す図であ
る。また、第４図は、第１図のｐＡ−ｐＢ部分でのエロ
ージョンの様子を示すものである。
第４図に示されるように、従来のマグネトロンスパッタ
装置でスパッタを行った場合に見られる局所的なエロー
ジョンは見られず、エロージョンは広範囲にわたって比
較的均一に起こっている。
装置でスパッタを行った場合に見られる局所的なエロー
ジョンは見られず、エロージョンは広範囲にわたって比
較的均一に起こっている。
このようにターゲット材１のエロージョンの領域が広が
ったことにより成膜された膜厚もより均一となる。
ったことにより成膜された膜厚もより均一となる。
第２図はこの発明の他の実施例を示す第１図の実施例と
同様な断面図で、前記永久磁石５Ａの高さを段階的に変
化させた永久磁石５Ｂを用いたものであるが、このよう
な場合でも同様の効果が得られる。
同様な断面図で、前記永久磁石５Ａの高さを段階的に変
化させた永久磁石５Ｂを用いたものであるが、このよう
な場合でも同様の効果が得られる。
この発明は以上説明したように、内側磁極と外側磁極か
らの漏れ磁場のターゲット材に垂直な成分の勾配をター
ゲット材の外部において前記両磁極の中央部で減少させ
、力）、つ両磁極付近で増大させるための手段として、
前記両磁極は軟磁性体とし、前記両Ｍ１極間に水平方向
の磁化を有する永久磁石を配置し、かつ前記永久磁石の
高さが前記両磁極間中央部で低く、両磁極に近くなるに
したがって漸次高くしたので、ターゲット材の垂直磁場
の勾配が下がり、かつ垂直磁場が零に近い範囲がターゲ
ット材上で広くとれ、電子濃度の分散が図れ、かつ前記
両磁極間の近くでは前記垂直磁場の勾配が大きくなるた
めに電子のターゲット上面からの逸脱も防げるので、マ
グネトロンモードが安定に保たれターゲット材のエロー
ジョンが均一に行われ、ターゲット材の長寿命化が図れ
るとともに、良質のスパッタリングを行うことができる
利点がある。
らの漏れ磁場のターゲット材に垂直な成分の勾配をター
ゲット材の外部において前記両磁極の中央部で減少させ
、力）、つ両磁極付近で増大させるための手段として、
前記両磁極は軟磁性体とし、前記両Ｍ１極間に水平方向
の磁化を有する永久磁石を配置し、かつ前記永久磁石の
高さが前記両磁極間中央部で低く、両磁極に近くなるに
したがって漸次高くしたので、ターゲット材の垂直磁場
の勾配が下がり、かつ垂直磁場が零に近い範囲がターゲ
ット材上で広くとれ、電子濃度の分散が図れ、かつ前記
両磁極間の近くでは前記垂直磁場の勾配が大きくなるた
めに電子のターゲット上面からの逸脱も防げるので、マ
グネトロンモードが安定に保たれターゲット材のエロー
ジョンが均一に行われ、ターゲット材の長寿命化が図れ
るとともに、良質のスパッタリングを行うことができる
利点がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す要部の断面図、第２
図は永久磁石の高さを段階的に変化させた実施例を示す
要部の断面図、第３図（ａ）。 （ｂ）は、第１図の実施例のｐＡ−ｐｍ間における磁場
の水平成分および垂直成分を示す図、第４図は、第１図
のＰＡ−２８部分でのエロージョンの様子を示す断面図
、第５図は従来のマグネトロンスパッタ装置の他の例を
示す斜視図、第６図は従来のマグネトロンスパッタ装置
のさらに他の例を示す斜視図、第７図は従来のマグネト
ロンの一例を示す斜視図、第８図は、第７図のＰＡ−Ｐ
ａにおける断面図、第９図（ａ）、（ｂ）は、従来のマ
グネトロンスパッタ装置のターゲット材の上面での磁場
の水平および垂直成分を示す図、第１０図は、第７図の
ＰＡ−ＰＩ！１間のターゲット材のエロージョンの様子
を示す断面図である。 図中、１はターゲット材、２は内側磁極、３は外側磁極
、４はベースプレート、５Ａ、５Ｂは永久磁石、ＨＩ
＊ Ｈ２は永久磁石の高さの低い箇所と高い箇所をそれ
ぞれ示す。 第 図 第 図 第 図 ヌ１馳（ターケート） 第 図 第 図 第 図 第 図
図は永久磁石の高さを段階的に変化させた実施例を示す
要部の断面図、第３図（ａ）。 （ｂ）は、第１図の実施例のｐＡ−ｐｍ間における磁場
の水平成分および垂直成分を示す図、第４図は、第１図
のＰＡ−２８部分でのエロージョンの様子を示す断面図
、第５図は従来のマグネトロンスパッタ装置の他の例を
示す斜視図、第６図は従来のマグネトロンスパッタ装置
のさらに他の例を示す斜視図、第７図は従来のマグネト
ロンの一例を示す斜視図、第８図は、第７図のＰＡ−Ｐ
ａにおける断面図、第９図（ａ）、（ｂ）は、従来のマ
グネトロンスパッタ装置のターゲット材の上面での磁場
の水平および垂直成分を示す図、第１０図は、第７図の
ＰＡ−ＰＩ！１間のターゲット材のエロージョンの様子
を示す断面図である。 図中、１はターゲット材、２は内側磁極、３は外側磁極
、４はベースプレート、５Ａ、５Ｂは永久磁石、ＨＩ
＊ Ｈ２は永久磁石の高さの低い箇所と高い箇所をそれ
ぞれ示す。 第 図 第 図 第 図 ヌ１馳（ターケート） 第 図 第 図 第 図 第 図
Claims (1)
- 内側磁極と、この内側磁極を取り囲んだ反対の極性を持
つ外側磁極と、これら両磁極上にまたがって配置された
ターゲット材とを有するプレーナマグネトロンスパッタ
装置において、前記両磁極からの漏れ磁場の前記ターゲ
ット材に垂直な成分の勾配を前記ターゲット材の外部に
おいて前記両磁極間中央部では減少させ、かつ前記両磁
極に近い部分では前記磁場の垂直成分の勾配を大きくす
るための手段として、前記両磁極は軟磁性体とし、前記
両磁極間に水平方向の磁化を有する永久磁石を配置し、
かつ前記永久磁石の高さが前記両磁極間中央部で低く、
両磁極に近くなるにしたがつて漸次高くしたことを特徴
とするマグネトロンスパッタ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31846488A JPH02163371A (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | マグネトロンスパッタ装置 |
| US07/321,210 US4964968A (en) | 1988-04-30 | 1989-03-09 | Magnetron sputtering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31846488A JPH02163371A (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | マグネトロンスパッタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02163371A true JPH02163371A (ja) | 1990-06-22 |
Family
ID=18099411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31846488A Pending JPH02163371A (ja) | 1988-04-30 | 1988-12-19 | マグネトロンスパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02163371A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5289152A (en) * | 1990-09-19 | 1994-02-22 | Tdk Corporation | Permanent magnet magnetic circuit |
| US5387893A (en) * | 1992-03-09 | 1995-02-07 | Tokyo Electron Limited | Permanent magnet magnetic circuit and magnetron plasma processing apparatus |
| WO2013115030A1 (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-08 | 日立金属株式会社 | マグネトロンスパッタリング用磁場発生装置 |
-
1988
- 1988-12-19 JP JP31846488A patent/JPH02163371A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5289152A (en) * | 1990-09-19 | 1994-02-22 | Tdk Corporation | Permanent magnet magnetic circuit |
| US5387893A (en) * | 1992-03-09 | 1995-02-07 | Tokyo Electron Limited | Permanent magnet magnetic circuit and magnetron plasma processing apparatus |
| WO2013115030A1 (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-08 | 日立金属株式会社 | マグネトロンスパッタリング用磁場発生装置 |
| CN104093878A (zh) * | 2012-01-30 | 2014-10-08 | 日立金属株式会社 | 磁控溅射用磁场产生装置 |
| KR20140126297A (ko) * | 2012-01-30 | 2014-10-30 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치 |
| JPWO2013115030A1 (ja) * | 2012-01-30 | 2015-05-11 | 日立金属株式会社 | マグネトロンスパッタリング用磁場発生装置 |
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