JPH0445267A - スパッタリング装置 - 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 本発明は、スパッタ電極に内蔵する永久磁石回路により
、大きな強磁界領域を発生させスパッタ領域を得るスパ
ッタリング装置に関するものである。

従来の技術 マグネトロンスパッタ装置は、第５図に示すように、内
部が排気可能な真空槽１内にターゲット２及び磁気回路
３を内蔵したスパッタ電極４と、これに対向して薄膜を
形成すべき基板５が基板ホルダ６によって保持されてい
る。

このようなマグネトロンスパッタ装置を用いて基板５表
面に薄膜を形成するには、真空槽１内を真空排気した後
、アルゴンガスなどのスパッタガスを導入し、ターゲッ
ト２に所定電圧を印加する。このとき発生したプラズマ
はスパッタ電極４に内蔵された環状磁石と中央磁石とそ
れを結ぶヨークよりなる磁気回路３に集束されて、ター
ゲット２にプラズマ中のアルボイオンなどが衝突するこ
とにより、その表面のスパッタ物質がスパッタされて基
板５上に薄膜を形成する。

発明が解決しようとする課題 上記のようなマグネトロンスパッタ装置においては、ス
パッタ電極４に内蔵した磁石３により発生する磁界のタ
ーゲット中央から外周部もしくは外周部から中央部に向
うターゲット表面と平行な成分（以下ＢＲとする）によ
って、プラズマが集束されてスパッタされることから、
ターゲット上の環状強磁界領域にプラズマが集り、この
領域が局所的にスパッタされて、浸食された環状エロー
ジョン領域となり、その他の領域はほとんどスパッタさ
れない領域である。

ここで強磁界領域とは、ターゲット表面でＢＲがその最
大値の８０％以上の強磁界強度を示す領域のことである
。これを図面によって説明すると、第６図はスパッタ電
極４に内蔵される磁石回路３の１例であって、ヨーク７
の上に中央円筒磁石８とこれを取り囲んで中央円筒磁石
と着磁方向を逆にした環状磁石９が配置されている。こ
の磁石回路の位置とＢＲとの関係を示したグラフが第７
図である。ここで表われる強磁界領域を平面図で示すと
第８図のとおりで、その領域はターゲット表面積の３０
％である。この環状の強磁界領域に前述のプラズマが集
束されて、環状エロージョン領域となる。

ターゲットの寿命はこの環状エロージョン領域の深さが
ターゲットバッキングプレートに達するまでであり、使
用不能となったターゲットはエロージョン領域以外の未
使用部分が多く残る。

また、スパッタされる領域が強磁界領域であるエロージ
ョン領域に限定されるため、薄膜形成速度を低下させる
原因にもなっている。

そこで、本発明ではターゲットの未使用領域が少なく、
成膜速度の大きいマグネトロンスパッタ装置を提供する
ものである。

課題を解決するための手段 本発明は、真空槽内に配置されたターゲットと、ターゲ
ット表面近傍に磁界を発生する手段を備えるマグネトロ
ンスパッタ装置において、磁界発生用の磁気回路が、中
央磁石、環状磁石、中央磁石と環状磁石を結ぶ主ヨーク
及び中央磁石と環状磁石の間に設けられた環状の補助ヨ
ークより構成されていることを特徴とするマグネトロン
スパッタ装置である。

上記において、中央磁石、環状磁石及び環状の補助磁石
が角型に形成されているもよい。

本発明の磁気回路と比較して、中央磁石と環状磁石を結
ぶ補助ヨークをさらに配置することによって、前記の強
磁界領域がターゲット表面積の４０％以上ある磁気回路
としてものである。

作　　　用 本発明は、スパッタ電極に内蔵される補助ヨークを持つ
磁気回路によって、広い強磁界領域を発生させて、ター
ゲットの未使用領域を少なくし、成膜速度を増加させる
。

実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

本発明はスパッタ電極内の磁気回路の構成に主ため特徴
があり、他は第５図と同様の構造であるから、説明は磁
気回路のみで行う。

実施例１ 第１図は丸型ターゲット用磁気回路の構成図であり、図
中矢印は磁石の磁化方向を示す。

磁気回路中心位置にターゲット表面と垂直な着磁方向を
持つ中央磁石１０が配置され、その外周位置に、中央磁
石と着磁方向を逆にした円環状磁石１１を配置し、さら
に中央磁石１０と円環状磁石１１を結ぶ主ヨーク１２を
設け、磁気回路下面への漏洩磁界を防ぐ。磁気回路に使
用する磁石は５ｎ−Ｃｏやフェライト等の保持力の大き
い材料を用いる。中央磁石１０と環状磁石１１の間に環
状の補助ヨーク１３を設け、中央磁石１０と環状磁石１
１からの漏洩磁界の強度分布を調整する。

補助ヨーク１３は非磁性体のスペーサ１４により主ヨー
ク１２に固定される。

ターゲット表面は磁石回路上面に位置しており、その面
上におけるＢＲの分布を第２図に示し、第３図は強磁界
領域の平面図を示す。本実施例の強磁界領域は全ターゲ
ット表面積の５８％であり、従来の１．５倍以上である
。

環状の補助ヨークの幅を中央磁石と環状磁石の間げき幅
の４０％から８５％の間にするとともに、中央磁石及び
環状時じゃ（のいずれとも接触しないように補助ヨーク
を固定した場合、ターゲット表面での強磁界領域は拡大
され、ターゲット表面積の４０％以上となり、効果的で
ある。

また、第４図は、補助ヨークが２つに分割されているも
ので、強磁界領域をさらに拡大したものである。

なお、中央磁石と円周磁石の着磁方向が逆でも効果は同
じである。また、角型ターゲット用磁気回路として磁石
及びヨーク形状が角型となっていても同一の効果を有す
る。

発明の効果 本発明のマグネトロンスパッタ装置は、ターゲット表面
の強磁界領域が従来品と比較して約１．３〜２．０倍と
なり、スパッタされるエロージョン領域がこれに従って
大きくなってターゲットの未使用部分が減少し、利用効
率が向上し、さらに高い成膜速度が得られ、半導体や磁
気記録媒体の製造に適用してすぐれた効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の磁気回路の構成図、第２図は
同回路における磁界の強度を示した特性図、第３図は同
強磁界領域の平面図、第４図は本発明の他の実施例にお
ける磁気回路の構成図、第５図はスパッタリング装置の
構成図、第６図は従来の磁気回路の構成図、第７図は同
回路の磁石の強度を示した図、第８図は同強磁界領域の
平面図である。 １・・・・・・真空槽、２・・・・・・ターゲット、３
・・・・・・磁気回路、４・・・・・・スパッタ電極、
５・・・・・・基板、６・・・・・・基板ホルダ、７・
・・・・・主ヨーク、８・・・・・・中央磁石、９・・
・・・・環状磁石、１０・・・・・・中央磁石、１１・
・目・・環状磁石、１２・・・・・・主ヨーク、１３・
・・・・・補助ヨーク。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名１杖Ｊｍ７
゜ 第 図 第 図 第 図 第 図 ：

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽と、真空槽内に配置されたターゲットと、
   ターゲット表面近傍に磁界を発生する手段を備えたマグ
   ネトロンスパッタ装置において、磁界発生用の磁気回路
   が、中央磁石，環状磁石，中央自社と環状磁石を結ぶ主
   ヨーク及び中央磁石と環状磁石の間に設けられた環状の
   補助ヨークより構成されていることを特徴とするスパッ
   タリング装置。
2. （２）環状の補助ヨークの幅が中央磁石と環状磁石の間
   隙幅の４０％から８５％であり、かつ、中央磁石及び環
   状磁石のいずれとも接触していないことを特徴とする請
   求項１記載のスパッタリング装置。
3. （３）環状の補助ヨークが２つ以上に分割されているこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のスパッタリング
   装置。
4. （４）環状の補助ヨークにより強磁界領域が、ターゲッ
   ト表面積の４０％以上ある磁気回路をもつ請求項１〜３
   のいずれかに記載のスパッタリング装置。