JPH036221B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般にマグネトロンスパツタリング
装置に関し、特に、平坦な放出面を有する第１の
ターゲツト及び凹状放出表面を有する第２のター
ゲツトを有するマグネトロンスパツタリング装置
に関するものである。

従来技術 マグネトロンスパツタ装置が、排気チエンバ内
の交差する電界と磁界とによつて特徴づけられ
る。この排気チエンバには、アルゴンのような不
活性のイオン化可能のガスが導入される。そのガ
スは、電界によつてイオン化される。磁界は、イ
オン化したガスを限定する。イオン化したガス
は、原子を放出するターゲツト構造物の近傍でプ
ラズマを形成する。原子は、被加工物上に入射す
る。被加工物は、コーテイング処理での基板であ
り、或いは原子によつてエツチングされ得るもの
である。一般に、磁界は永久磁石構造物によつて
形成され、電磁石装置はこの目的のために使用さ
れている。コーテイングを行う上で、マグネトロ
ンスパツタリング装置は、しばしば電子集積回路
型デイバイスの製造において金属を付着させるた
めに使用される。磁気デイスク装置のために用い
られる型の高密度磁気デイスクの製造において、
磁性体を付着させることもまた周知である。

従来技術のマグネトロンスパツタリング装置に
おいては、基板に亘つて一様なコーデイングの厚
さが、コーテイング中に基板を移動させることに
よつて得られた。基板を移動させることは更に、
最適のステツプカバレツジ（step coverge）すな
わち、あるコーテイングから他のコーテイングへ
の段階的移動を行う助けとなる。もちろん、スパ
ツタ装置の動作中に基板を移動させるのには、多
くの問題がある。異なる物質、特に合金にするの
が困難であり又は不可能な物質、すなわち、単一
のターゲツト上に存在するのに適合しない物質、
を共着させることもまた、ある場合には所望され
る。あらゆる場合に、可能な限り速い速度でスパ
ツタ装置を動作させることが、所望されている。

従つて、本発明の目的は新規で改良されたマグ
ネトロンスパツタリング装置を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、比較的大きなターゲツト
領域から放出される材料が広範囲な被加工物に一
様に入射するマグネトロンスパツタリング装置を
提供することである。

更に、本発明の他の目的は、比較的高速度の動
作速度の新規で改良されたマグネトロンスパツタ
リング装置を提供することである。

更に、本発明の他の目的は、被加工物を移動さ
せることなく広範囲な被加工物にステツプカバレ
ツジを行うことができる新規で改良されたスパツ
タリング装置を提供することである。

発明の概要 本発明に従うと、ターゲツト組立体からの物質
を被加工物上へとスパツターさせるためのマグネ
トロン真空スパツタリング装置は、平坦な物質放
出面を最初に有する第１のターゲツト及び凹状の
放出面を最初に有する第２のターゲツトを有する
ターゲツト手段を含んでいる。その真空スパツタ
リング装置は、排気された空間にイオン化可能な
ガスを供給するガス源を含んでいる。この空間は
ターゲツト組立体と被加工物との間の空間で、そ
の被加工物上にターゲツト組立体からの原子がコ
ート（coat）され、又はエツチ（etch）される。
イオン化を行う電界がその排気空間にガスを供給
する。その電界によつてイオン化されたガスに対
して限定を行う磁界が、第１及び第２のターゲツ
トの放出表面の近傍に形成される。ターゲツト
は、放出材料（物質）が第１のターゲツトの外側
で凹状の放出表面からその平坦な放出面に対して
ある角度でスパツターされるように取り付けられ
る。

電界を形成し、磁界を限定するための手段が、
第１及び第２のターゲツトの放出面の僅か上にイ
オン化されたガス内に分離した第１及び第２の放
電を形成する。各々の放電は、第１及び第２のタ
ーゲツトを、装置のアノード組立体に対して異な
る負の高電位にバイアスすることによつて形成さ
れる。第１及び第２の放電は、第１及び第２の調
節可能な電磁石源をそれぞれ含む第１及び第２の
磁気回路により第１及び第２のターゲツト上にそ
れぞれ限定される。磁極片組立体は、第１及び第
２の電磁石源から第１及び第２のターゲツトに磁
束をそれぞれ結合する。

本発明はスパツタリング装置に関するものであ
るが、それはターゲツト自体に、特に好適実施例
としては円錐台によつて画成される凹状表面を有
するターゲツト組立体に応用できるものである。
その好適実施例において、凹状表面は円錐の底面
に対してほぼ45゜という角度に傾けられている。
その角度というのは、広い領域のターゲツトに対
して優れたステツプカバレツジを行えるものとわ
かつた。この第２のターゲツトは、半径R₂の円
周を有する平坦な放出面を最初に有する第１のタ
ーゲツト素子とともに使用される。凹状表面は
R₃及びR₄の内径及び外径をそれぞれ有する。こ
こで、これら半径はR₂＜R₃＜R₄である。好適に
は、第１のターゲツトはリング状であり、その平
坦な放出面はR₁の内径を有する環状のものであ
る。ここでR₁＜R₂である。

従つて、本発明の他の目的は、スパツタリング
装置に対する新規で改良されたターゲツト組立体
を提供することである。

更に、本発明の他の目的は、物質を一様に広い
領域から広い領域の被加工物へスパツタさせ、固
定被加工物上にステツプカバレツジを達成できる
新規で改良されたターゲツト組立体を提供するこ
とである。

一対のターゲツト組立体を含むターゲツト組立
体は新規ではないと思われるが、その従来技術の
構造物は２つの同一平面上にあるターゲツト組立
体を含んでいる。本発明により、広い領域に亘つ
て物質をより一様に付着させることができ、６イ
ンチ（15.24cm）のような広い領域に亘つて改良
されたステツプカバレツジを行うことができる。
これは、凹状及び平坦な粒子放出表面を組み合わ
せたためである。ステツプカバレツジは、特に被
加工物の外側部分において改良される。

本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は、
以下の特定の実施例の詳細な説明を、添付の図面
とともに考慮することにより明らかになるであろ
う。

好適実施例の説明 第１図の概略図を参照すれば、マグネトロンス
パツタリング装置１１が、真空チエンバ１２を含
むように図示されている。真空チエンバ１２は、
包囲されたスパツタコーテイング処理又は付着
（depositing）容積１３を含む。処理容積１３で
は、被加工物１４が、在来の手段（図示せず）に
よつて固定して取り付けられている。詳細な説明
では被加工物１４はコート（被覆）されるべき基
板であるが、本発明は被加工物から物質をエツチ
ングするのにも適用できることを理解すべきであ
る。代表的に、基板１４は、例えば、４乃至６イ
ンチ（10.16cm乃至15.24cm）の比較的大きな直径
を有する集積回路の一部である。その基板１４上
には、物質が、ステツプカバレツジに対して付着
する。かかる場合では非磁性体が、基板上に付着
する。

しかしながら、本発明は、例えば磁気デイスク
装置のような装置を形成するために磁性体を基板
１４上に付着させるのに応用できる。第２図乃至
第４図に関連して説明される特定の構造物の一定
の変形が、一般に磁性体の付着のために最適の結
果をもたらすのに必要である。磁性体のスパツタ
リングのための各ターゲツトが、非磁性金属ホル
ダ上に取り付けられた比較的薄い磁気ストリツプ
を含む。磁気ストリツプは、４分の１インチ
（0.63cm）と２分の１インチ（1.27cm）との間で、
比較的薄く、磁力線は、これらのストリツプによ
つて実質的に影響を受けない。磁性体は、その磁
性体を貫通する磁束に対する磁性体の作用を最小
にすべく飽和される。異なる物質の層が、第１図
で図示する装置によつて、カソード組立体１５の
ためのターゲツト物質を適切に選択することによ
つて基板１４上に付着され得る。

装置１１が、電気的にアースされた、高い導電
率を有する金属製物質から成る外部ハウジング１
６を含む。ハウジング１６は、アノード組立体の
一部であり、基板１４と同心の軸線を有し、更に
ターゲツトカソード組立体１５と同軸線の円筒と
して一般に形成される。カソード組立体１５内の
ターゲツトは、直流電源１８によつてアースに対
して負の高圧電位に維持される。

プラズマをカソード組立体１５付近の処理容積
１３内に形成するために、不活性ガス、代表的に
アルゴンが、加圧不活性ガス源１９から処理容積
へ供給される。処理容積は、真空ポンプ２０によ
つて排気される。ガス源１９と真空ポンプ２０と
を組み合わせて、例えば７ミリトルの比較的低い
圧力で処理容積１３を維持する。

図示された実施例で、カソード組立体１５は２
つのターゲツト素子２２及び２３を有する。ター
ゲツト素子２２及び２３は平坦な環状原子放出面
２４及び凹状原子放出面２５をそれぞれ有する。
凹状原子放出面２５は、デイスク形のターゲツト
素子２２の縦軸線に直角の底辺２６を有する円錐
台の側面として成形される。面２４が、底辺２６
に対して45゜の角度でその長さ全体に亘つて傾斜
される。ターゲツト素子２２及び２３は、互いに
同心であり、基板１４の軸線２７に沿つて一致す
る軸線を有する。ターゲツト素子２２及び２３の
特定の形状については、第２図乃至第４図に関連
して以下に詳細に説明する。

分離プラズマ放電が、形成されて、ターゲツト
素子２２及び２３上に限定される。分離放電は、
トロイダル電磁石コイル２９及び３０から得られ
た磁界に応答して（好適には鉄の）磁極片組立体
２８によつてターゲツト素子２２及び２３に結合
した分離可変磁界によつて限定される。磁極片２
８並びにコイル２９及び３０は軸線２７に対し軸
対称で且つ同心であり、コイル３０はコイル２９
の外側に設置される。

磁極片組立体２８は、軸線２７に関して直角に
配置されたデイスク形のベース３２を含む。ベー
ス３２は、中心スタツド３３並びにリング３４及
び３５と連結している。スタツド３３は軸線２７
に沿つて伸長し、リング３４及び３５は軸線２７
と同心である。スタツド及び各リングは、ベース
３２から基板１４に向かつて縦軸線方向に伸長す
る。スタツド３３はコイル２９の円筒状空間の中
心に設置され、リング３４はコイル２９とコイル
３０との間に伸長している。リング３５は、コイ
ル３０及びターゲツト素子２３の外側にある。リ
ング３５は、軸線２７に直角に、内方に向いたフ
ランジ３６を含む。リング３４は環状ターゲツト
素子２２の外径及びターゲツト素子２３の下方面
に近接し、中心のスタツド３３はターゲツト素子
２２の内径に近接している。

独立に制御された別々の電流が、直流電源３７
及び３８によつて電磁石コイル２９及び３０にそ
れぞれ供給される。電源３７及び３８は制御装置
３９から得られた信号に応答して別々に制御さ
れ、ターゲツト素子２２及び２３が使用中に浸食
されるとき、コイル２９及び３０に供給された電
流は放電インピーダンスを比較的一定に維持すべ
く変化する。

分離放電を形成するために、直流電源１８が、
異なる負の直流高圧レベル−E_aおよび−E_bでタ
ーゲツト素子２２及び２３をそれぞれ維持する。
磁極片組立体２８の詳細な構造並びに直流電力を
ターゲツト素子２２及び２３へ供給するための詳
細な構造については、第２図乃至第４図に関連し
て以下説明する。

一般に、コイル２９及び３０並びに磁極片組立
体２８に供給される直流電流は、ターゲツト素子
２２及び２３内に磁束線を形成する。この磁束線
は、放出面２４と交差し、ほぼ垂直の第１の方向
で、例えば、上方に、その放出面の外径の近傍で
環状放出面２４の境界を通つて通過する。同一の
磁束は、ほぼ垂直の第２の方向で、例えば、放出
面２４の内径の近傍で放出面２４を通過する。同
様に、放出面２５の外径の近傍で軸線２７に向つ
て放出面２５を通過する磁束はまた、ターゲツト
素子２３の内径のところに戻る。これにより、分
離プラズマ放電が放出表面２４及び２５の上方に
保持され、ターゲツト素子２２及び２３の浸食プ
ロフイールはターゲツトの放出表面上に集中す
る。放出面２４及び２５によつて画成される境界
を横断する磁力線の間の角度は磁極組立体２８に
よつて非常に低く維持されて、その結果磁界は放
出面２４及び２５に亘つて非常に一様になる。プ
ラズマ密度を放出面２４及び２５のすぐ上で全体
に亘つて可能な限り一様に維持して、放出面を一
様に浸食し、以て、放出物質によつてターゲツト
自己遮蔽（self−shadowing）を誘導する「Ｖ」
形浸食プロフイールとなる傾向を最小にする。自
己遮蔽とは、ターゲツトから放出され又はスパツ
タされた物質がターゲツト上に集まり、ターゲツ
トから基板に向けて更に物質が進行するのを妨げ
る傾向を有する現象である。

コイル２９によつて磁極片組立体２８に形成さ
れ、結合した磁界は、磁束による第１の磁気回路
を形成する。第１の磁気回路内の磁束は、軸線方
向にスタツド３３に沿つて、そこからターゲツト
素子２２を通つて軸線方向で且つ半径方向に、更
に放出面２４よりわずかに上を通る。ターゲツト
素子２２及び放出面２４よりすぐ上の空間から、
磁束は、リング３４へ軸線方向で且つ半径方向
に、そこからリング３４に沿つてベース３２へ軸
線方向に進む。ベース３２により、第１の磁気回
路は、スタツド３３へ半径方向に戻る磁束によつ
て完全なものとなる。

電磁石３０によつて形成される磁束は、第２の
磁気回路を形成する。第２の磁気回路内の磁束
は、リング３５を通つて軸線方向に進み、そこか
らフランジ３６を通つてターゲツト素子２３へ半
径方向に進む。磁束は、ターゲツト素子２３内で
放出面２５よりわずかに上を通り、そこからリン
グ３４へ進む。リング３４により、磁束は、ベー
ス３２へ軸方向下方へ進み、ベース３２で磁束
は、リング３５へ半径方向外方へ進み、第２磁気
回路が完全なものとなる。電磁石２９及び３０の
巻き方向並びに電源３７及び３８によつて電磁石
に供給される電流の極性は、リング３４での第１
及び第２磁気回路の磁束が反対方向となつて、(1)
リング３４を形成する磁性体の飽和を回避し、(2)
カソード組立体１５の大きさ及び重量を減少し、
(3)効率を改良するようにしたものである。

ターゲツト素子２２及び２３が磁性体であると
十分な電流が、電源３７及び３８によつて電磁石
２９及び３０に供給されて磁気ターゲツト素子を
飽和させ、周縁の磁界はターゲツト素子より上に
存在して放出面２２及び２３よりすぐ上のプラズ
マを限定する。

ターゲツト素子２２及び２３は、互いに関連付
けて設置され、そして基板１４からの間隔をあけ
て配置され、物質を基板表面に亘つて一様に被覆
可能にする。放出面２４及び２５からの相対的ス
パツタ速度は、装置１１の動作の中に電源３７及
び３８を制御することによつて調整されて、ター
ゲツト素子２２及び２３の放出面２４及び２５が
浸食するときに基板１４の異なる部分への一様な
付着が維持される。

ターゲツト素子２２及び２３は、第２図乃至第
４図に関して詳細に以下で説明する方法で、磁極
片組立体２８と同様に冷却される。ターゲツト素
子２２及び２３を冷却する同一の構造物は、電源
１８からターゲツト素子２２及び２３へ直流動作
電圧を印加する。冷却液体を磁極片組立体２８へ
供給する構造はまた、磁極片組立体を支持する。

第２図乃至第４図において、カソード組立体１
５が詳細に図示されている。第２図の断面図は、
第２図と第３図の比較からわかるとおり第３図の
点線２−２によつて示されるかなり迂回した経路
に沿つているもので、そのような断面図はカソー
ド組立体１５の最も重要な特徴をより容易かつ明
らかに説明するためのものである。

デイスク状ターゲツト素子２２が、平面で環状
の放出面２４を有し、更に先がとがつた内側半径
４１を有する。その内側半径４１は、放出面２４
に平行で、反対側の面４２に向つて軸線２７から
外方へと広がつていくものである。ターゲツト２
２の外側周囲は、軸線方向に伸長する切片壁４３
を有する。その切片４３は、半径方向に伸長する
リム４４と同様に平面４２と交差する。リム４４
は、放出面２４及び平面４２に平行になつてい
る。放出面２４とリム４４との間には、斜面４５
が形成されている。軸線方向に伸長する切片壁４
３上には、２つの直径方向で対置する切取片４６
があり、各々が、非磁性ピンを収納するために平
行六面体に成形されている。非磁性ピンは、所定
の位置にターゲツト素子２２を保持するのを助け
る。好適に切取切片４６内に収納されるピンは、
ベリリウム銅合金で形成される。

ターゲツト素子２３は、ベース４７及び円筒状
側壁４８を有し、凹状放出面２５を有するリング
として形成されている。ベース４７及び側壁４８
は、それぞれ軸線２７に直角で且つ軸線２７に平
行である。凹状放出面２５は、ベース４７及び側
壁４８に関して放出面の長さ全体に亘つて45゜傾
けられている円錐台の側面として形成されてい
る。短い第２ベース２６が、軸線２７から最も遠
く離れた放出面２５の頂端と側壁４８との間にあ
る。側壁48での直径方向で対置する切取部４９
が、非磁性ベリリウム銅合金のピンを収納し、タ
ーゲツト素子２３を所定の位置で保持する。

ターゲツト素子２２及び２３は、半径R₂を有
する平面環状放出面２４の外径が傾斜した放出面
２５の内径R₃よりも小さくなるよう形状付けら
れる。もちろん、放出面２５の外径R₄は半径R₃
よりも大きく、放出面２４の内径R₁は半径R₂よ
りも小さい。

第２図に示されているように、磁極片組立体２
８は個々の構造物を含み、そのため、中心磁極片
スタツト３３、中間磁極片リング３４及び外側磁
極片リング３５がベース３２にネジ５１により取
り付け固定されている。コイル２９及び３０は、
ベース３２に取り付けられ、電流が同等の接触組
立体５２によつて電源３７及び３８からそれらコ
イルに供給される。

第２図に示されているように、組立体５２の１
つが内部壁上に比較的厚い金属コーテイング５４
を有する電気絶縁スリーブ５３を含んでいる。そ
のスリーブ５３には、金属製の平坦なワツシヤ５
６を支える金属製ネジ５５がねじ込まれている。
ターミナルラグ（図示せず）がネジ５５の頭部と
ワツシヤ５６との間のリード線に接続され、電源
３７のターミナルに接続される。そのラグをスパ
ツタリング装置の残部から電気的に絶縁するため
に、誘電体ワツシヤ５７がワツシヤ５６とスリー
ブ５３の先端面との間に挿入されている。

所望の磁界の形を形成することを助けるため
に、中心磁極片スタツド３３は円筒形状であり、
それは上方で内側に傾斜した部分を有し、それに
は非磁性の金属製（好適にはアルミニウム）がか
ぶせられている。スタツド３３の上方部は、ター
ゲツト素子２２の内表面４４の傾斜角と同じ角度
で、軸線２７に関して傾斜している。表面４１及
びスタツド３３の上方部が同じ角度に傾斜してい
るので、それらの間に一定の間隔が形成され、放
出面２４を横断し、一定の磁界を形成することに
役立つ。

リング３４は、軸線２７と平行な上方及び下方
部分を含み、そして軸線２７に関して外側に傾斜
した内壁を有する中心部分を含んでいる。従つ
て、リング３４の内壁はコイル３０によつて形成
される磁界をリングに集中化できるように、リン
グの下方部分よりも僅かに大きな直径を有してい
る。

リング３５は長さ全体にわたつて実質的に一定
な厚さの壁を有する。リング３５の上方部には内
側に伸張するフランジ３６があり、そのフランジ
は、金属製の非磁性（好適にはアルミニウム）の
ネジ６３によつて所定の位置に保持された、２つ
の分離しているが接触した磁極片、すなわち内側
磁極片インサート６１と外側磁極片シールド６２
から形成されている。インサート６１及びシール
ド６２の内側面とターゲツト２３の外壁４８との
間に間隔が設けられ、それによりターゲツト素子
と磁極片との間に空間が形成される。

中間リング３４からの磁束を両ターゲツト２３
及び２３に結合させるために、中央の磁極片イン
サート６４は、金属製非磁性（好適にはアルミニ
ウム）のネジによつて、中間リングの上端面に取
り付けられている。磁極片６４は、それとターゲ
ツト素子２２及び２３の向い合つた面４５及び４
７との間に一定の空間を形成できるような形状を
している。このため、磁極片インサート６４は外
側にテーパーが付けられた円筒状の壁６５を含
み、その壁６５はターゲツト４４の平面の下の一
平面から磁極片インサートの先端に伸びている。
磁極片６４の先端はターゲツト素子２３の底面４
７に平行に位置し、平坦な環状面によつて画成さ
れている。面６６は、軸線２７から半径方向外側
に向つて放出面２５とターゲツト素子２３の平坦
な面４７とが交差するところの外側の点から半径
方向で面４７の長さのほぼ1/4の点へと伸びてい
る。その形状は、磁極片インサート６４とターゲ
ツト素子２３及び２３の各々との間に一定の空隙
を形成する。

ターゲツト素子（陰極）２２及び２３はアース
された磁極片組立体２８に対して異なる負の高電
位に維持されている。すなわち、ターゲツト素子
２２は−E_aに、ターゲツト素子は−E_bの電位に
維持されている。ターゲツト素子２２及び２３と
隣接した磁極片素子、すなわち中心磁極片３３上
のアルミニウム製キヤツプ６９との間の空隙、中
心磁極片インサート６４、並びに外側磁極片イン
サート及びシールド６２のために、電気力線は空
隙にそつてターゲツトを貫通する。

ターゲツト素子２２は軸線方向に伸びた金属製
の非磁性（好適には銅）管７１によつて−E_aの
電位となつている。その管７１は、軸線２７と一
致する軸線を有する金属製の非磁性（好適には
銅）リング７２と機械的且つ電気的に連結されて
いる。リング７２はまた、ターゲツト素子の交差
する水平及び垂直に伸びた平面４２，４３及び４
４と接触することによつてターゲツト素子の下面
を支持している。ターゲツト素子を所定の位置に
保持するために切片４６と係合する同じ非磁性ピ
ンを収納するようにリング７２の切抜きが形成さ
れている。リング７２及び平面４２は、ターゲツ
ト素子２２の外端からその中心に向つて平面４２
の半径のほぼ1/4の距離まで相互に接する。

管７１はベース３２を貫通するが、軸線方向に
伸張した誘電体スリーブ７３によりそこから電気
的に絶縁される。リング７２の近傍の管７１の末
端は、誘電体スペーサ７４のようなスリーブによ
り、そして金属製の非磁性（好適にはステンレス
スチール）バルクヘツド７５により順に支えられ
ている。そのヘツド７５は磁極片３３と中間磁極
片３４との間に半径方向に伸長し、連結されてい
る。ラグ（図示せず）は銅製の管７１にわたつて
整合し、リード線に、そしてDC電源１８の電圧
ターミナルE_aに順に接続されている。

軸線２７の両側におけるターゲツト素子２２の
部分は、非磁性の金属性ネジ７６がねじ込まれる
軸線方向に螺刻された穴を有する誘電体スタツド
２７５によつて支持されている。ネジ７６はスタ
ツド２７５を所定の位置に保持するためにヘツド
７５内の同様の螺刻された穴の中に伸びている。
スタツド２７５は、そのスタツドと近接した金属
製部分との間で絶縁が破壊されるのを妨げするた
めに役立つ、半径方向に伸長し、軸線方向に間隔
があけられたスロツト７７を有している。スロツ
ト７７は、ターゲツト素子２２及び２３からの金
属粒子について高いフロー（flow）インピーダ
ンスを有し、その金属粒子がスロツトに移動する
ことを妨げ、従つてスタツドの電気絶縁特性を保
存する。スタツド２７５は更に半径方向に伸長し
たスロツト７８を含み、その中にリング７２の底
面に対して水平に伸長した支持シヨルダー７９を
取り込んでいる。前述したように、ターゲツト素
子２２は機械的に支持され、電位−E_aに電気的
に維持され、同じ構造物によりアース導体及びタ
ーゲツト素子から電気的に絶縁されている。

ターゲツト素子２２の支持構造物はまた、ター
ゲツトを冷却することができる。この目的のため
に、リング７２は、管７１の内部と連通し、流体
が流れることができる一対の環状の軸線方向に伸
長したスロツト８１及び８２を有している。管７
１の内部に供給される冷却流体（好適には水）が
スロツト８１及び８２の中を流れ、リング７２の
全周囲を冷却する。スロツト８１及び８２はリン
グ７２の全体にそつて垂直に伸びている。スロツ
ト８１及び８２の中の水は、管７１に隣接した銅
製管７０（第３図）を通つてスロツトから流出す
る。銅製リング７２の底面に取り付けられた環状
ガスケツト８４は、スロツト８１及び８２の全体
を、それらスロツトと装置の残部との間を液密と
するために、管７１及び７０が連結されていると
ころを除いて覆う。管７０は管７１と同様にベー
ス３２を貫通しているが、スリーブ７３と同じス
リーブによつてベースから電気的絶縁されてい
る。

電源−E_bに電気的に接続されたターゲツト素
子２３は機械的に支持され、ターゲツト素子２２
に対して説明してきたことを同じようにして冷却
される。特に、ターゲツト素子２３は軸線方向に
伸長した銅製の管８５及び８６に電気的に接続さ
れ、その管８５及び８６はベース３２を貫通して
伸びているが、誘電体スリーブ８７によつてベー
スから電気的に絶縁されている。電流が銅製管８
５からリング８８に流れる。そのリング８８は、
ターゲツト素子２３の円筒状壁４８及び平坦面４
７と接触し、保持している。リング８８は、ター
ゲツト素子を適所に保持するために切取部４９と
係合する同じ非磁性ピンを収納するための小さな
切取部を有している。リング８８は、軸線方向に
伸長した誘電体スリーブ９１及び９２によつて装
置の残部に機械的に支持され、電気的に絶縁され
ている。

スリーブ９１は銅製の管８５が貫通して伸びる
中央穴を有している。スリーブ９１は、金属製で
非磁性（好適にはステンレススチール）のバルク
ヘツド９３に対し下方で接するシヨルダーを有し
ている。そのヘツドは中間磁極片３４と外側磁極
片３５との間に半径方向に伸び、機械的に接続さ
れている。

バルクヘツド９３の内部壁にそつて、冷却流体
が以下で説明するように循環する環状チヤネル９
４が設けられている。リング支持スリーブ９２
は、銅製リング８８の内側に伸張したフランジ９
６を収納し支持する。スリーブ９２はまた、スリ
ーブ又はスタツド７５上の同様のスロツト７７と
同じ機能を果たす、半径方向に伸長したスロツト
９７を有している。

ターゲツト素子２３を冷却するために、リング
８８は、管８５及び８６の内部と連通し、流体が
流れることができる軸線方向に伸長した一対の環
状スロツト９８及び９９を有している。スロツト
９８及び９９は、リング７２のスロツト８１及び
８２に対して説明したのと同様にリング８８の全
体にわたつて垂直に伸びている。スロツト９８及
び９９は環状ガスケツト１０１により液となる。
ガスケツト１０１は、スロツト９８及び９９が管
８５及び８６の内部と連通している領域を除い
て、リング８８の下面と接して、半径方向に伸長
している。

高電位ターゲツト素子２２及び２３とカソード
組立体１５の、周囲を囲む電気的にアースされた
部分との間に比較的一定の電界を維持するため
に、金属製で非磁性（好適にはアルミニウム）の
環状スペーサ１０３及び１０４が設けられてい
る。内側スペーサ１０３は金属製で非磁性のネジ
３０４によつてバルクヘツド７５に取り付けられ
固定されている。スペーサ１０３は、中央磁極片
３３の僅かに外側から中間磁極片３４の僅かに内
側へ半径方向に伸長している。スペーサ１０４
は、中間磁極片３４の外壁と接合した位置から磁
極片３５の内壁の僅か内側の位置へ半径方向に伸
長している。スペーサ１０３及び１０４とその隣
接した部分との間には一定の間隙が存在し、高電
位放電を最小化し、装置の寿命を長くする。

効率を最大にするために、磁極片組立体２８並
びにターゲツト要素２２及び２３を有するターゲ
ツト組立体は冷却される。磁極片組立体２８を冷
却するために、中央磁極片３３は軸線方向及び半
径方向に伸びた穴１０７，１０８及び１０９を有
している。半径方向に伸びた穴１０９は磁極片３
３の先端近傍、すなわちターゲツト２２の近傍に
ある。穴１０７及び１０８はベース３２を貫通し
て伸びた管１１１及び１１２によつて、水供給源
及び水溜めに連結されている。磁極片３４を冷却
するために、その中に軸線方向に伸びた穴１１３
及び１１４が設けられている。それら穴１１３及
び１１４は、ベース３２を貫通して水供給源及び
水溜めへと伸長した管１１５及び１１６にそれぞ
れ連結されている。バルクヘツド９７に隣接した
穴１１３の末端に、外側に伸長した通路１１７が
ある。冷却流体がその通路を通つて穴１１３と環
状流体通路９４との間を流れる。これにより、冷
却流体は、磁極片３４を冷却するために、磁去片
３４の周囲を囲むように流れる。外側磁極片３５
を冷却することは、その大部分が露出し、カソー
ド組立体１５の中央から遠いために必要ない。

動作において、ターゲツト２２及び２３は、物
質がそれらからスパツタされたときに消散する放
電力による熱で膨張する。ターゲツト素子２２及
び２３の膨張により、ターゲツトと支持リング７
２及び８８との間の接触がより強くなる。そのた
め、ターゲツト素子２２及び２３とリング７２と
９８との間ではそれぞれ気密となり、ターゲツト
素子とリングの間でよりよい熱伝導が行われ、こ
れにより、ターゲツト素子からリングへの熱伝導
における冷却効率が高まる。

ターゲツト素子23及び２４の上方の空間、及び
カソード組立体１５と基板１４との間で、バルク
ヘツド７５及び９３でプラズマ放電が限定される
ところの領域では高度の真空が維持される。バル
クヘツドを貫通して適合した全ての要素はＯリン
グ１２１によつてヘツド内の壁において密封され
る。例えば、絶縁スリーブ７４及び９１は、Ｏリ
ング１２１によつてヘツド７５及び９４において
それぞれ密封される。

カソード組立体１５は、軸線方向に隔設され、
半径方向に伸長した取付けフランジ２１１及び２
１２によつてチエンバに固着されている。それら
フランジ２１１及び２１２は磁極片３５の外側壁
に固定されている。適正な密封を行うために、フ
ランジ２１１はＯリング２１３を支えるためのス
ロツトを有している。rf遮蔽２１４はフランジ２
１１の他のスロツト内に配置されている。フラン
ジ２１２はチエンバ１６と接触するＯリングを収
納するための溝を有している。

本発明の好適実施例が説明され図示されている
が、説明し図示した好適実施例の細部での変形が
特許請求の範囲で画成される本発明の思想及び範
囲から逸脱することなく行なわれ得ることは、明
らかであろう。例えば、DCプラズマ励起電界は
RF場によつて置換することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適実施例に従うスパツタ
リング装置の概略図である。第２図は、第２Ａ図
及び第２Ｂ図の配置図である。第２Ａ図及び第２
Ｂ図は、第３図の２−２線における、第１図で概
略的に図示されたターゲツト組立体のそれぞれ左
半分断面図及び右半分断面図である。第３及び第
４図は、第２図に示した組立体の各平面図及び底
面図である。第５図は、ターゲツトの他の形状の
略示図である。 〔主要符号の説明〕、１１……マグネトロンス
パツタリング装置、１２……真空チエンバ、１３
……処理容積、１４……被加工物、１５……カソ
ード組立体、２２，２３……ターゲツト素子、２
４……環状原子放出面、２５……凹状の原子放出
面、２８……磁極片組立体、２９，３０……電磁
石、３２……ベース、３３……スタツド、３４，
３５……リング、３６……フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平坦な物質放出面を最初に有する第１のター
   ゲツト及び凹状の放出面を最初に有する第２のタ
   ーゲツトを有するターゲツト手段から物質を被加
   工物へとスパツタさせる真空スパツタリング装置
   であつて、 (a) 排気されるターゲツトと被加工物との間の空
   間にイオン化可能なガスを供給する手段と、 (b) 空間内のガスに対してイオン化電界を形成す
   る手段と、 (c) 第１及び第２のターゲツトの放出面の近傍に
   電界によつてイオン化されたガスに対して限定
   する磁界を形成する手段であつて、 その磁界が第１及び第２のターゲツトの両方
   の放出面の近傍にイオン化電界と交差するとこ
   ろの磁界形成手段と、 (d) 放出物質が、第１のターゲツトの外側で凹状
   の放出面からその平坦な放出面に対してある角
   度でスパツタされるように両ターゲツトを取り
   付ける手段と、 から成る装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された装置であ
   つて、 前記限定磁界の磁力線が各ターゲツトの表面に
   ほぼ沿つた方向に伸びる、ところの装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載された装置であ
   つて、 前記磁力線が各ターゲツトの放出面に実質的に
   平行である、ところの装置。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載された装置であ
   つて、 前記限定磁界形成手段が、第１及び第２のター
   ゲツトのそれぞれの近傍に、独立した磁界を形成
   する手段を含む、ところの装置。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載された装置であ
   つて、 前記独立した磁界が独立して変えられる、とこ
   ろの装置。 ６ 特許請求の範囲第４項に記載された装置であ
   つて、 前記独立した磁界を形成する手段が、第１及び
   第２の磁界発生源それぞれからの磁束を第１及び
   第２のターゲツトのそれぞれに結合する磁極片か
   ら成る、ところの装置。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載された装置であ
   つて、 前記磁極片が真空空間内で、半径方向に伸び
   る、ところの装置。 ８ 特許請求の範囲第１項に記載された装置であ
   つて、 前記イオン化電界形成手段が、前記ターゲツト
   をアース電位と異なる電位に維持することができ
   るターゲツト取付手段から成る、ところの装置。 ９ 特許請求の範囲第８項に記載された装置であ
   つて、 前記イオン化電界形成手段が、前記アース電位
   と異なる電位を印加する手段から成る、ところの
   装置。 １０ 特許請求の範囲第１項に記載された装置で
   あつて、 前記電界形成手段及び前記限定磁界形成手段
   が、各ターゲツトに対して、イオン化されたガス
   に分離した第１及び第２の放電を形成する手段を
   含む、ところの装置。 １１ 特許請求の範囲第１項に記載された装置で
   あつて、 前記電界形成手段及び前記限定磁界形成手段
   が、第１及び第２のターゲツトの放出面から僅か
   に上のイオン化されたガスに分離した第１及び第
   ２の放電を発生する手段を有し、 該分離放電発生手段が、第１及び第２のターゲ
   ツトの上のガスに対して分離した第１及び第２の
   イオン化電界をそれぞれ形成する手段、並びに第
   １及び第２のターゲツトの放出面の近傍に電界に
   よつてイオン化されたガスに対して限定する異な
   つた磁界を形成する手段を有し、 前記限定磁界形成手段が、第１及び第２のター
   ゲツトをそれぞれ貫通する第１及び第２の磁気回
   路を有し、 該第１及び第２の磁気回路が、第１及び第２の
   磁界発生源、並びに該第１及び第２の磁界発生源
   から第１及び第２のターゲツトに磁束を結合する
   磁極片をそれぞれ有するところの装置。 １２ 特許請求の範囲第１１項に記載された装置
   であつて、 前記第１及び第２の磁界発生源の相対強度を調
   節する手段を更に含む、ところの装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項に記載された装置
   であつて、 前記磁界発生源が電流発生源に応答して調節可
   能な別個の電磁石である、ところの装置。 １４ 物質を被加工物上へ衝突させる真空スパツ
   タリング装置であつて、 (a) 平坦な物質放出面を最初に有する第１のター
   ゲツト及び凹状の放出面を最初に有する第２の
   ターゲツトを有する、物質をスパツタリングす
   るターゲツト手段であつて、 放出物質が、第１のターゲツトの外側で凹状
   の放出面から平坦な放出面に対してある角度で
   スパツタされるように、第１及び第２のターゲ
   ツトが配置されるところのターゲツト手段と、 (b) 排気されるターゲツトと被加工物との間の空
   間にイオン化可能なガスを供給する手段と、 (c) 第１及び第２のターゲツトの放出面の近傍に
   電界によつてイオン化されたガスに対して限定
   する磁界を形成する手段と、 から成り、 前記磁界の磁力線が各ターゲツトの表面にほぼ
   沿つた方向に伸びる、 ところの装置。 １５ 特許請求の範囲第１４項に記載された装置
   であつて、 前記磁力線が各ターゲツトの放出面に実質的に
   平行である、ところの装置。 １６ 特許請求の範囲第１４項に記載された装置
   であつて、 前記限定磁界形成手段が、第１及び第２のター
   ゲツトの両方の放出面の近傍に、イオン化する電
   界と交差する磁界を形成する、ところの装置。 １７ 特許請求の範囲第１４項に記載された装置
   であつて、 前記限定磁界形成手段が、第１及び第２のター
   ゲツトのそれぞれの近傍に独立した磁界を形成す
   る手段を含む、ところの装置。 １８ 特許請求の範囲第１７項に記載された装置
   であつて、 前記独立した磁界が独立して変えられる、とこ
   ろの装置。 １９ 特許請求の範囲第１７項に記載された装置
   であつて、 前記独立した磁界を形成する手段が、第１及び
   第２の磁界発生源のそれぞれからの磁束を第１及
   び第２のターゲツトのそれぞれに結合する磁極片
   から成る、ところの装置。 ２０ 特許請求の範囲第１９項に記載された装置
   であつて、 前記磁極片が半径方向に、排気された空間内へ
   と伸びる、ところの装置。 ２１ 特許請求の範囲第１４項に記載された装置
   であつて、 前記イオン化電界形成手段が、前記ターゲツト
   をアース電位と異なる電位に維持することができ
   るターゲツト取付手段から成る、ところの装置。 ２２ 特許請求の範囲第２１項に記載された装置
   であつて、 前記アース電位と異なる電位を印加するための
   手段を更に含む、ところの装置。 ２３ 特許請求の範囲第１４項に記載された装置
   であつて、 前記電界形成手段及び前記限定磁界形成手段
   が、各ターゲツトに対して、イオン化されたガス
   に分離した第１及び第２の放電を形成する手段を
   含む、ところの装置。 ２４ 特許請求の範囲第１４項に記載された装置
   であつて、 前記平坦な放出面が内径及び外径をそれぞれ
   R₁及びR₂とする環状の形状を有し、 前記凹状の放出面が前記環状の平坦な放出面の
   縦軸線に関して対称であり、内径をR₃、外径を
   R₃とし、 ここでR₁＜R₂＜R₃＜R₄である、ところの装
   置。 ２５ 特許請求の範囲第２４項に記載された装置
   であつて、 前記凹状の表面が円錐台の側面によつて画成さ
   れる、ところの装置。 ２６ 特許請求の範囲第２５項に記載された装置
   であつて、 前記凹状の表面が前記平坦な放出面に関して約
   45゜に傾斜している、ところの装置。 ２７ 特許請求の範囲第２５項に記載された装置
   であつて、 前記電界形成手段及び前記限定磁界形成手段
   が、第１及び第２のターゲツトの放出面から僅か
   に上のイオン化されたガス化に分離した第１及び
   第２の放電を発生する手段を有し、 該分離放電発生手段が、第１及び第２のターゲ
   ツトの上のガスに対して分離した第１及び第２の
   イオン化電界をそれぞれ形成する手段、並びに第
   １及び第２のターゲツトの放出面の近傍に電界に
   よつてイオン化されたガスに対して限定する異な
   つた磁界を形成する手段を有し、 前記限定磁界形成手段が、第１及び第２のター
   ゲツトをそれぞれ貫通する第１及び第２の磁気回
   路を有し、 該第１及び第２の磁気回路が、第１及び第２の
   磁界発生源、並びに該第１及び第２の磁界発生源
   から第１及び第２のターゲツトに磁束を結合する
   磁極片をそれぞれ有する、ところの装置。 ２８ 特許請求の範囲第２７項に記載された装置
   であつて、 前記第１の磁気回路が、磁束を第１のターゲツ
   トの半径R₁のところに結合する、軸線にそつて
   軸線方向に伸長した第１の磁極片を有し、 前記第２の磁気回路が、磁束を第２のターゲツ
   トの半径R₄のところに結合する、その軸線と同
   中心の第２の環状磁極片を有し、 前記第１の磁気回路が磁束を第１のターゲツト
   の半径R₁のところに結合する第１の磁極片手段
   を含み、 前記第１の磁気回路が磁束を第２のターゲツト
   の半径R₃のところに結合する第２の磁極片手段
   を含む、ところの装置。 ２９ 特許請求の範囲第２４項に記載された装置
   であつて、 前記電界形成手段及び前記限定磁界形成手段
   が、第１及び第２のターゲツトの放出面から僅か
   に上のイオン化されたガスに分離した第１及び第
   ２の放電を発生する手段を有し、 該分離放電発生手段が、第１及び第２のターゲ
   ツトの上のガスに対して分離した第１及び第２の
   イオン化電界をそれぞれ形成する手段、並びに第
   １及び第２のターゲツトの放出面の近傍に電界に
   よつてイオン化されたガスに対して限定する異な
   つた磁界を形成する手段を有し、 前記限定磁界形成手段が、第１及び第２のター
   ゲツトをそれぞれ貫通する第１及び第２の磁気回
   路を有し、 該第１及び第２の磁気回路が、第１及び第２の
   磁界発生源、並びに該第１及び第２の磁界発生源
   から第１及び第２のターゲツトに磁束を結合する
   磁極片をそれぞれ有する、ところの装置。 ３０ 特許請求の範囲第２９項に記載された装置
   であつて、 前記第１の磁気回路が、磁束を第１のターゲツ
   トの半径R₁のところに結合する、軸線にそつて
   軸線方向に伸長した第１の磁極片を有し、 前記第２のに磁気回路が、磁束を第２のターゲ
   ツトの半径R₄のところに結合する、その軸線と
   同中心の第２の環状磁極片を有し、 前記第１の磁気回路が磁束を第１のターゲツト
   の半径R₁のところに結合する第１の磁極片手段
   を含み、 前記第１の磁気回路が磁束を第２のターゲツト
   の半径R₃のところに結合する第２の磁極片を含
   む、ところの装置。 ３１ 特許請求の範囲第１４項に記載された装置
   であつて、 前記凹状の表面が前記平坦な放出面に関して一
   定の角度で傾斜を付けられた直線の断面縁を有す
   る、ところの装置。 ３２ 特許請求の範囲第３１項に記載された装置
   であつて、 前記一定角度が約45゜である、ところの装置。 ３３ 特許請求の範囲第１４項に記載された装置
   であつて、 前記平坦な放出面が円形周囲を有し、そして前
   記放出面と直角となる交軸を有し、 前記凹状の表面が前記平坦な放出面の交軸と一
   致する軸線を有する円錐台の側面によつて画成さ
   れる、ところの装置。 ３４ 環状形状で平坦な放出面を最初に有する第
   １のターゲツト要素と凹状の放出面を最初に有す
   る第２のターゲツト要素から成り、 前記第１及び第２のターゲツトが、それらが真
   空中にあるときに、スパツタリング物質を第１の
   ターゲツトの外側で凹状の放出面から平坦な放出
   面に対してある角度でスパツタされる幾何学形状
   をもつ、ところの真空スパツタリング装置のため
   のターゲツト組立体。 ３５ 特許請求の範囲第３４項に記載された組立
   体であつて、 前記第２のターゲツトが、内側周囲の軸線方向
   の厚さより外側周囲の軸線方向の厚さが厚い円形
   環体から成る、ところの組立体。 ３６ 特許請求の範囲第３４項に記載された組立
   体であつて、 両ターゲツトがアース電位と異なる電位に前記
   ターゲツトを維持する手段を含む、ところの装
   置。 ３７ 特許請求の範囲第３４項に記載された組立
   体であつて、 第１及び第２のターゲツトのそれぞれの近傍に
   独立した磁界を形成する、ところの組立体。 ３８ 特許請求の範囲第３７項に記載された組立
   体であつて、 前記独立の磁界が独立に変えられる、ところの
   組立体。 ３９ 特許請求の範囲第３４項に記載された組立
   体であつて、 前記電位が、第１及び第２の放出面の両方の近
   傍に、真空スパツタリング装置により形成される
   磁界と交差するイオン化電界を形成する、ところ
   の組立体。 ４０ 特許請求の範囲第３９項に記載された組立
   体であつて、 前記磁界の磁力線が、平坦な放出面および凹状
   表面の一般的な方向に伸びるところの組立体。 ４１ 特許請求の範囲第３４項に記載された組立
   体であつて、 前記第ターゲツト要素が環体である、ところの
   組立体。 ４２ 特許請求の範囲第３４項に記載された組立
   体であつて、 前記平坦な放出面が円形周囲を有し、そして前
   記放出面と直角となる交軸を有し、 前記凹状の表面が前記平坦な放出面の交軸と一
   致する軸線を有する円錐台の側面によつて画成さ
   れる、ところの装置。 ４３ 特許請求の範囲第４２項に記載された組立
   体であつて、 前記凹状の表面が約45゜傾斜しているところの
   組立体。 ４４ 特許請求の範囲第４２項に記載された組立
   体であつて、 前記円形の周囲の半径がR₂で、 前記凹状の内径及び外径がそれぞれR₃及びR₄
   であり、 ここでR₂＜R₃＜R₄であるところの組立体。 ４５ 特許請求の範囲第４４項に記載された組立
   体であつて、 前記第１のターゲツト要素がリンク状で、 前記平坦な放出面が内径をR₁とする環状のも
   ので、 ここでR₁＜R₂であるところの組立体。 ４６ 平坦な物質放出面を最初に有する第１のタ
   ーゲツト及び凹状の放出面を最初に有する第２の
   ターゲツトを有するターゲツト手段からの物質を
   被加工物上へスパツタさせるための真空スパツタ
   リング装置であつて、 排気されるターゲツトと被加工物との間の空間
   にイオン化が可能なガスを供給する手段と、 その空間内のガスに対してイオン化電界を形成
   する手段と、 第１及び第２のターゲツトの放出面の近傍に電
   界によつてイオン化されたガスに対して限定する
   磁界を形成する手段と、 前記ターゲツトをアース電位と異なる電位に維
   持することができるターゲツト取付手段とからな
   り、 前記ターゲツトへ印加される電位が独立して変
   えられ、 放出物質が凹状放出面及び平坦な放出面からス
   パツタされる、 ところの装置。 ４７ 特許請求の範囲第４６項に記載された装置
   であつて、 前記ターゲツト放出面のそれぞれに前記アース
   電位と異なる電位を印加する手段を更に含む、と
   ころの装置。 ４８ 特許請求の範囲第４７項に記載された装置
   であつて、 前記限定磁界形成手段が、第１及び第２のター
   ゲツトのそれぞれの近傍に独立した磁界を形成す
   る手段を含む、ところの装置。 ４９ 特許請求の範囲第４６項に記載された装置
   であつて、 前記独立した磁界が独立して変えられる、とこ
   ろの装置。