JPH04358063A - マグネトロンスパッタカソード - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はプラズマ中のイオンで
ターゲットをスパッタするマグネトロンスパッタカソー
ドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のマグネトロンスパッタカソードは
図５に示されており、同図において、箱型をしたカソー
ドケース１の上部開口を覆うように取り付けられたバッ
キングプレート２の上面には非磁性体のターゲット３が
取り付けられ、また、そのバッキングプレート２の背後
には磁石装置４がカソードケース１内に存在するように
配設されている。磁石装置４の構成は、底部ヨーク５ａ
と、この底部ヨーク５ａの中央部より立設された中央部
ヨーク５ｂと、底部ヨーク５ａの周縁部より立設され、
中央部ヨーク５ｂと間隔をもちながらその廻りをリング
状に囲む周縁部ヨーク５ｃと、中央部ヨーク５ｂの外周
を巻回する中央部コイル５ｄと、周縁部ヨーク５ｃの内
周に沿って巻回された周縁部内周コイル５ｅと、周縁部
ヨーク５ｃの外周に沿って巻回された周縁部外周コイル
５ｆとでできている。なお、図中、６はアースシールド
、７は真空槽壁、８は絶縁材、９はカソードケース１内
に冷却水を流すための冷却水配管である。このようなマ
グネトロンスパッタカソードにおいて、中央部コイル５
ｄ、周縁部内周コイル５ｅおよび周縁部外周コイル５ｆ
に所定の電流を流すと、図５に示されるように中央部ヨ
ーク５ｂの先端部にＳ極が形成され、また、周縁部ヨー
ク５ｃの先端部にＮ極が形成される。そして、このＮ極
とＳ極との間で磁場が出来るが、その磁場の一部はター
ゲット３表面の近傍の空間において湾曲した磁力線より
なる磁気トンネル１０を形成する。図６は磁気トンネル
１０の形成されたマグネトロンスパッタカソードの斜視
図である。図７はこのようなマグネトロンスパッタカソ
ードのターゲット３表面上のその中心からの位置Ｘにお
いて、ターゲット３表面と平行な方向の磁束密度ＢＨ　
と、ターゲット３表面と垂直な方向の磁束密度ＢＶ　と
を測定したグラフである。このようにターゲット３表面
の近傍の空間において湾曲した磁力線よりなる磁気トン
ネル１０が形成されるため、プラズマ中の電子は図８に
示されるように磁力線に沿っとトロコイド運動を行い、
湾曲した磁力線の頂部に集まって、そこに図９に示され
る電子雲１１を形成するようになる。その結果、プラズ
マ中のイオンはこの電子雲１１に引きよせられ、そして
、ターゲット３をスパッタするようになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のマグネトロンス
パッタカソードは、上記のようにターゲット３表面の近
傍の空間において湾曲した磁力線よりなる磁気トンネル
１０が形成される。しかしながら、ターゲット３表面と
垂直な方向の磁束密度ＢＶ　がほぼ０ガウスになる領域
が狭く、しかも磁力線の湾曲のしかたが急峻であるため
、湾曲した磁力線の頂部に高密度の電子雲１１ができる
ようになる。その結果、図９に示されるようにターゲッ
ト３の中央部だけがスパッタされ、ターゲット３に片掘
れが起きるようになる。そのため、ターゲット３は、そ
の大半を残したまま寿命がつき、その使用効率が低下す
る等の問題を起こした。この発明の目的は、従来の上記
問題を解決して、ターゲットを均等にスパッタすること
によって、ターゲットの寿命を長くして、その使用効率
を向上することの出来るマグネトロンスパッタカソード
を提供することにある。

【０００４】

【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、中央部磁極と、これと間隔をもちなが
ら中央部磁極の廻りをリング状に囲む周縁部磁極とを有
する磁石装置を、ターゲットを上面に取り付けたバッキ
ングプレートの背後に配設し、磁石装置の中央部磁極と
周縁部磁極とにより、ターゲットの表面近傍の空間に湾
曲した磁力線よりなる磁気トンネルを形成し、この磁気
トンネルにより高密度のプラズマを発生して、ターゲッ
トをスパッタするマグネトロンスパッタカソードにおい
て、上記磁石装置の中央部磁極と周縁部磁極との間に磁
束吸収体を設け、上記磁気トンネルの磁力線の形を整形
することを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】この発明においては、磁石装置の中央部磁極と
周縁部磁極との間に磁束吸収体を設けているので、ター
ゲットの表面近傍の空間に形成される磁気トンネルの湾
曲した磁力線の形が整形される。そのため、ターゲット
表面と垂直な方向の磁束密度ＢＶ　がほぼ０ガウスにな
る領域が広がるようになる。

【０００６】

【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。この発明の実施例は図１に示されて
いるが、この発明の実施例は従来のマグネトロンスパッ
タカソードを改良して、中央部ヨーク５ｂと周縁部ヨー
ク５ｃとの間に鉄製の磁束吸収体１２を配置し、磁気ト
ンネル１０の湾曲した磁力線の形を整形している。図２
は磁力線の形を整形したマグネトロンスパッタカソード
の斜視図である。図３はターゲット３表面上のその中心
からの位置Ｘにおいて、ターゲット３表面と平行な方向
の磁束密度ＢＨ　と、ターゲット３表面と垂直な方向の
磁束密度ＢＶ　とを測定したグラフである。なお、図１
および図２のその他の符号で従来のマグネトロンスパッ
タカソードを示す図５と同符号のものは同一物につき説
明を省略する。このような実施例においては、中央部ヨ
ーク５ｂと周縁部ヨーク５ｃとの間に鉄製の磁束吸収体
１２を配置した結果、磁力線が鉄製の磁束吸収体１２に
吸収され、ターゲット３表面と垂直な方向の磁束密度Ｂ
Ｖ　がほぼ０ガウスになる領域が図３に示されるように
広くなる。そのため、図４に示されるように電子雲１１
も広がり、ターゲット３が均等にスパッタされるように
なる。 ところで、上記実施例に用いられる磁束吸収体１２には
、ケイ素鋼やフェライト磁石等を用いてもよい。また、
ターゲット３の形状は丸形でも角形でもよい。更に、タ
ーゲット３の材質はＡｌ、Ｃｕ、Ｃｒ等の非磁性体やＦ
ｅ−Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ等の非磁性合金であってもよい。 なお、磁束吸収体１２を配置しないで、中央部ヨーク５
ｂと周縁部ヨーク５ｃの厚みを薄くすることによって、
第３図に相当する磁場を得ることも可能である。

【０００７】

【発明の効果】この発明によれば、次のような効果が奏
される。■ターゲットが均等にスパッタされるため、タ
ーゲットの寿命が長くなり、その結果、ターゲットの交
換頻度が減少し、スパッタ装置の稼働率がよくなる。■
ターゲットが均等にスパッタされるため、ターゲットの
使用効率が向上し、スパッタ装置のランニングコストが
大巾に削減できる。■ターゲットが均等にスパッタされ
るため、均一な膜厚分布の得られる領域が広がる。■タ
ーゲットの使用初期から末期にわたって、スパッタ特性
（均一な膜厚の得られる範囲など）の経時変化を少なく
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す断面図

【図２】この発
明の実施例を示す斜視図

【図３】この発明の実施例にお
けるターゲット表面上の磁束密度を示すグラフ

【図４】この発明の実施例におけるターゲットが均等に
スパッタされる状態を示す説明図

【図５】従来のマグネトロンスパッタカソードを示す断
面図

【図６】従来のマグネトロンスパッタカソードを示す斜
視図

【図７】従来のマグネトロンスパッタカソードにおける
ターゲット表面上の磁束密度を示すグラフ

【図８】従来
のマグネトロンスパッタカソードにおいて電子雲の形成
される原理を示す説明図

【図９】従来のマグネトロンスパッタカソードにおいて
ターゲットを片掘りする状態を示す説明図

【符号の説明】

２・・・・・・バッキングキングプレート３・・・・・
・ターゲット ４・・・・・・磁石装置 ５ａ・・・・・底部ヨーク ５ｂ・・・・・中央部ヨーク ５ｃ・・・・・周縁部ヨーク ５ｄ・・・・・中央部コイル ５ｅ・・・・・周縁部内周コイル ５ｆ・・・・・周縁部外周コイル １０・・・・・磁気トンネル １２・・・・・磁束吸収体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央部磁極と、これと間隔をもちながら中
   央部磁極の廻りをリング状に囲む周縁部磁極とを有する
   磁石装置を、ターゲットを上面に取り付けたバッキング
   プレートの背後に配設し、磁石装置の中央部磁極と周縁
   部磁極とにより、ターゲットの表面近傍の空間に湾曲し
   た磁力線よりなる磁気トンネルを形成し、この磁気トン
   ネルにより高密度のプラズマを発生して、ターゲットを
   スパッタするマグネトロンスパッタカソードにおいて、
   上記磁石装置の中央部磁極と周縁部磁極との間に磁束吸
   収体を設け、上記磁気トンネルの磁力線の形を整形する
   ことを特徴とするマグネトロンスパッタカソード。