JPH02243761A - マグネトロンスパッタリング源用電磁石の制御方法 - 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） この発明はマグネトロンスパッタリング源用電磁石の制
御方法に関するものである。

（従来の技術） マグネトロンスパッタリング装置は第１１図に示されて
いる。同図において、真空槽２０にはガス導入口２１と
ガス排気口２２とが設けられ、そして、その真空槽２０
の内部には基板２３を取付けた陽極２４とマグネトロン
スパッタリング源２５とが対向して配設されている。マ
グネトロンスパッタリング源２５は、底ヨーク２６ａの
中央より上方に突き出た中央ヨーク２６ｂと、底ヨーク
２６ａの周縁より上方に突き出し、中央ヨーク２６ｂを
環状に囲む周縁ヨーク２６ｃと、中央ヨーク２６ｂの周
囲に巻回された中央コイル２７ａと、周縁ヨーク２６ｃ
の中央ヨーク２７ａ側内周に巻回された周縁内周コイル
２７ｂと、周縁ヨーク２６ｃの外周に巻回された周縁外
周コイル２７ｃとを備えた電磁石２８を陰極と兼用にな
ったターゲット２９の裏面に配設したものである。

したがって、電磁石２８の周縁ヨーク２６ｃから中央ヨ
ーク２６ｂに至る磁力線３０はターゲット２９の表面近
傍の空間において湾曲するため、陽極２４と、陰極と兼
用になったターゲット２９との間の放電によって発生し
た電子は、湾曲した磁力線３０の作用を受け、ターゲッ
ト２９の表面近傍の空間において、サイクロイド運動を
行いなながらガスの分子と衝突して、ガスを励起または
電離し、そこに高密度のプラズマを発生させる。

そして、プラズマ中のイオンはターゲット２９をスパッ
タリングし、それによって発生したターゲット２９の粒
子が基板２３に付着して、そこに薄膜が形成される。

そこで、従来のマグネトロンスパッタリング源用電磁石
の制御方法は、上記のような装置において、中央コイル
２７ａと周縁内周コイル２７ｂとに流れる電流は同方向
に一定の電流値を流し、また、周縁外周コイル２７ｃに
流れる電流もそれと同方向又は反対方向に変動させるこ
となく、一定の電流値を流すものであった。

（発明が解決しようとする課題） 従来のマグネトロンスパッタリング源用電磁石の制御方
法は、上記のように中央コイル２７ａと周縁内周コイル
２７ｂとに流れる電流を同方向に一定の電流値で流し、
また、周縁外周コイル２７Ｃに流れる電流をそれと同方
向又は反対方向に変動させることなく、一定の電流値で
流すものであったため、電磁石２８の周縁ヨーク２６ｃ
から中央ヨーク２６ｂに至る磁力線３０は、ターゲット
２９の表面近傍の空間において、湾曲した形状がほとん
ど変ることなく、高密度のプラズマが発生して、ターゲ
ット２９をスパッタリングするものであった。したがっ
て、ターゲット２９の浸食は、磁力線３０がターゲット
２９に平行になるところに集中し、ターゲット２９の全
域において均等に浸食することができない等の問題があ
った。

この発明は、従来の方法のもつ問題を解決して、ターゲ
ットの全域において、均等にスパッタリングして浸食し
、ターゲットの利用効率を向上させることのできるマグ
ネトロンスパッタリング源用電磁石の制御方法を提供す
ることを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、底ヨークの中
央より上方に突き出た中央ヨークと、該底ヨークの周縁
より上方に突き出た周縁ヨークと、該中央ヨークの周囲
に巻回された中央コイルと、該周縁ヨークの中央ヨーク
側内周に巻回された周縁内周コイルと、該周縁ヨークの
外周に巻回された周縁外周コイルとを備えた電磁石をタ
ーゲットの裏面に配設し、該ターゲット表面近傍の空間
に磁界を形成するために、該電磁石を制御するマグネト
ロンスパッタリング源用電磁石の制御方法において、上
記中央コイルと上記周縁内周コイルとに流す電流の向き
を同方向にすると共に、上記周縁外周コイルに流す電流
を周期的に変動させることを特徴とするものである。

なお、上記周縁外周コイルに流す電流の変動は、−周期
中において、電流の値及び向きを変化させることが好ま
しい。

（実施例） 以下、この発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図及び第２図はこの発明の実施例に用いられるマグ
ネトロンスパッタリング源を示している。

同図において、マグネトロンスパッタリング源ｌは、底
ヨーク２ａの中央より上方に突き出た中央ヨーク２ｂと
、底ヨーク２ａの周縁より上方に突き出し、中央ヨーク
２ｂを環状に囲む周縁ヨーク２ｃと、中央ヨーク２ｂの
周囲に巻回された中央コイル３ａと、周縁ヨーク２Ｃの
中央ヨーク２ａ側内周に巻回された周縁内周コイル３ｂ
と、周縁ヨーク２ｃの外周に巻回された周縁外周コイル
３Ｃとを備えた電磁石４を陰極と兼用になったターゲッ
ト５の裏面に配設したものである。なお、これらの図に
おいて、６ａは中央コイル３ａに接続された直流電源、
６ｂは周縁内周コイル３ｂに接続された直流電源、６Ｃ
は周縁外周コイル３Ｃに接続された電源、７ａは中央突
き出しヨーク、７ｂは周縁突き出しヨーク、８ａは中央
磁極片、８ｂは周縁磁極片である。９はバッキングプレ
ートである。

したがって、上記マグネトロンスパッタリング源１にお
いて、電磁石４の制御を、例えば、中央コイル３ａと周
縁内周コイル３ｂとに流れる電流の向きを同方向する一
方で、周縁外周コイル３Ｃに流れる電流を周期的に変動
させ、−周期中に、電流の値及び向きが変化して、電流
の波形が三角波、正弦波、台形波等になのようにすると
、中央磁極片８ａと周縁磁極片８ｂとの間におけるター
ゲット５の表面近傍の空間において形成される、ターゲ
ット５の表面とほぼ平行な磁力線を一部にもった磁界が
、中央磁極片８ａと周縁磁極片８ｂとの間で揺動される
ようになる。そして、この揺動する磁界の作用を受けな
がら、ターゲット５の表面近傍の空間において発生する
高密度のプラズマも動揺するため、プラズマ中のイオン
がターゲット５を均等にスパッタリングするようになる
。

電磁石４の制御方法の具体例は次の通りである。

（イ）■第３図に示すように、中央コイル３ａと周縁内
周コイル３ｂとに流れる電流の向きを共に時計方向にし
、周縁外周コイル３Ｃに流れる電流の向きを反時計方向
にすると、第４図に示すように磁力線１０の向きは周縁
磁極片８ｂから中央磁極片８ａに至るようになるが、磁
界の強度は中央磁極片８ａ近傍の空間で弱まり、周縁磁
極片８ｂ近傍の空間で強くなる。

■次に、上記（イ）■に示す状態から、第５図に示すよ
うに、周縁外周コイル３ｃに流れる電流の向きのみを変
更して、時計方向にすると、磁界の強度は、上記（イ）
■とは反対に、第６図に示すように中央磁極片８ａ近傍
の空間で強まり、周縁磁極片８ｂ近傍の空間で弱まる。

ただし、この場合、磁力向きは第４図と同様である。

（ロ）■第７図に示すように、中央コイル３ａと周縁内
周コイル３ｂとに流れる電流の向きを共に反時計方向に
し、周縁外周コイル３ｃに流れる電流の向きも反時計方
向にすると、第８図に示すように磁力線ｌＯの向きは中
央磁極片８ａから周縁磁極片８ｂに至るようになるが、
磁界の強度は中央磁極片８ａ近傍の空間で強まり、周縁
磁極片８ｂ近傍の空間で弱まる。

■次に、上記（ロ）■に示す状態から、第９図に示すよ
うに周縁外周コイル３ｃに流れる電流の向きのみを変更
して、時計方向にすると、磁界の強度は、上記（ロ）■
とは反対に、第１０図に示すように中央磁極片８ａ近傍
の空間で弱まり、周縁磁極片８ｂ近傍の空間で強まる。

ただし、この場合、磁力線１０の向きは第８図と同様で
ある。

なお、上記実施例では、周縁外周コイル３Ｃに流れる電
流の値及び方向が、−周期中に変化するが、これに限定
されることなく、電流の方向を変えることなく、電流の
値のみを一周期中に変化させてるだけであってもよい。

また、第１１図に示すバッキングプレートより突き出た
ヨークを持たないカソードにこの制御方法を適用しても
良い。

（発明の効果） この発明によれば、周縁外周コイルに流れる電流のみが
周期的に変動するので、ターゲットの表面近傍の空間に
おいて形成される磁界が揺動し、そして、この磁界の揺
動により、ターゲットの表面近傍の空間において発生す
る高密度のプラズマも動揺するため、プラズマ中のイオ
ンでターゲットの全域が均等にスパッタリングされ、タ
ーゲットの利用効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１Ｏ図はこの発明の実施例に用いらられるマ
グネトロンスッタリング源を示し、第１図は断面図、第
２図は平面図、第３図は中央コイル３ａと周縁内周コイ
ル３ｂとに流れる電流の向きを共に時計方向にし、周縁
外周コイル３ｃに流れる電流の向きを反時計方向にした
ときにおける、第１図のＩ−Ｉ線で切断した断面図、第
４図は第３図のように各コイルに電流を流したときの断
面図、第５図は中央コイル３ａと周縁内周コイル３ｂと
に流れる電流の向きを共に時計方向にし、周縁外周コイ
ル３ｃに流れる電流の向きも時計方向にしたときにおけ
る、第１図のＩ−Ｉ線で切断した断面図、第６図は第５
図のように各コイ′ルに電流を流したときの断面図、第
７図は中央コイル３ａと周縁内周コイル３ｂとに流れる
電流の向きを共に反時計方向にし、周縁外周コイル３ｃ
に流れる電流の向きも反時計方向にしたときにおける、
第１図の■−■線で切断した断面図、第８図は第７図の
ように各コイルに電流を流したときの断面図、第９図は
中央コイル３ａと周縁内周コイル３ｂとに流れる電流の
向きを共に反時計方向にし、周縁外周コイル３ｃに流れ
る電流の向きを時計方向にしたときにおける、第１図の
Ｉ−Ｉ線で切断した断面図、第１Ｏ図は第９図のように
各コイルに電流を流したときの断面図である。第１１図
はマグネトロンスパッタリング装置の説明図である。 図中、 ■・・・・・マグネトロンスパッタリング源２ａ・・・
・・底ヨーク ２ｂ・・・・・中央ヨーク Ｕ″″″− ２ｃ・ ３ａ・ ３ｂ・ ３Ｃ・ ４　・ ５　・ ・周縁ヨーク ・中央コイル ・周縁内周コイル ・周縁外周コイル ・電磁石 ・ターゲット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、底ヨークの中央より上方に突き出た中央ヨークと、
   該底ヨークの周縁より上方に突き出た周縁ヨークと、該
   中央ヨークの周囲に巻回された中央コイルと、該周縁ヨ
   ークの中央ヨーク側内周に巻回された周縁内周コイルと
   、該周縁ヨークの外周に巻回された周縁外周コイルとを
   備えた電磁石をターゲットの裏面に配設し、該ターゲッ
   ト表面近傍の空間に磁界を形成するために、該電磁石を
   制御するマグネトロンスパッタリング源用電磁石の制御
   方法において、上記中央コイルと上記周縁内周コイルと
   に流す電流の向きを同方向にすると共に、上記周縁外周
   コイルに流す電流のみを周期的に変動させることを特徴
   とするマグネトロンスパッタリング源用電磁石の制御方
   法。 ２、上記周縁外周コイルに流す電流の変動は、一周期中
   において、電流の値及び向きが変化するものであること
   を特徴とする請求項１記載のマグネトロンスパッタリン
   グ源用電磁石の制御方法。