JPH0463271A - マグネトロンスパッタ装置 - 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、マグネトロンスパッタ装置に関し、特に非磁
性ターゲットの利用効率を改良したマグネトロンスパッ
タ装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の一般的なマグネトロンスパッタ装置は、第５図に
示すように、マグネトロンスパッタ容器内に、容器の上
部に取付けた基板ホルダ１と、基板ホルダ１の下部に取
付けられスパッタされた粒子が蒸着される基板２と、基
板２の下方に配置されその粒子がスパッタされるターゲ
ット３と、ターゲット３の下方にわずかに離して設置し
た永久磁石（または電磁石）４とを有する。なお、図中
、５は磁力線を、６はスパッタされた後のターゲットの
状Ｗ（エロージョン）を、７はスパッタされた粒子を、
８は不活性ガス（Ａ　ｒ等）を、それぞれ示す。

このように、マグネトロンスパッタ装置は、ターゲット
４の表面に磁界が生じるように、ターゲットの下方に永
久磁石（または電磁石）を設置し、この磁界によってタ
ーゲットの直上にプラズマを形成し、このプラズマに閉
じ込められたイオン化したスパッタガス粒子によりター
ゲットをスパッタするものであり、そしてスパッタされ
た粒子をターゲットの上方に配置された基板に蒸着する
ように構成したものである。

しかしながら、ターゲットから飛び出す粒子（スパッタ
粒子）の数はターゲットの表面の磁界の水平成分に比例
しているが、磁界の水平成分が均一でないので、ターゲ
ットは、その表面上で２０〜３０％の面積だけがスパッ
タリングされるだけであり、高価なターゲットの利用効
率が悪かった。

このため、磁界の水平成分をできるだけ均一にしターゲ
ットの寿命を改善するものとして、電磁石の間にターゲ
ットを配置し、電磁石の中央部を端部の直上に磁性体を
位置させたものが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この提案された装置はターゲットの寿命
をある程度改善するものであるとしても、水平磁界分布
はまだ十分には均一でなく、ターゲットのエロージョン
領域が局部的に残っているものであった。

したがって、本発明の目的は、従来の装置より磁界の水
平成分を一層均一にしてターゲットの利用効率を改良し
たマグネトロンスパッタ装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前述の目的を達成するために、本発明は、ターゲットの
下方に電磁石が設置されているターゲットカソードを有
するマグネトロンスパッタ装置において、電磁石用コイ
ルに周期的に変動する電流を重ね合わせる電源がさらに
接続されている、ことを特徴とするマグネトロンスパッ
タ装置を採用するものである。

（実施例） 次に、図面を参照して本発明の原理及び実８１例を説明
する。

最初に、本発明の詳細な説明する。第１図は、本発明の
マグネトロンスパッタ装置のカソード構造を示す概略拡
大図である。このカソード構造は、機構的には、第５図
で示す従来のマグネトロンスパッタ装置のカソード構造
と同一であるが、磁界を発生させるためのコイルに供給
する電流の供給の仕方が従来のものと基本的に異なる。

即ち、従来のマグネトロンスパッタ装置においては、電
流は、一定の磁界を発生させるため、一定に保たれてい
たが、本発明のマグネトロンスパッタ装置では、後述す
る理由により、周期的に変動させるものである。

第１図において、ターゲット３の下方には、電磁石４が
設置されており、この電磁石４は、３つの電磁石ヨーク
１２．１３．１４を有し、ヨークには、コイル１５〜２
０が設けられている。コイル１８とコイル１７は同じ大
きさで、コイル１８が紙面に垂直の上向き、コイル１７
は紙面に垂直の下向きと互いに逆向きの電流を流す、コ
イル１５．１６．１９．２０は、同じ大きさの電流であ
るが、コイル１５と１９は同じ向きで紙面に垂直の上向
き、１６と２０は同じ向きで紙面に垂直の下向きに電流
を流す。このような電流の組み合わせをした場合、中央
のヨーク１３から端部のヨーク１２．１４に向かう磁力
線が発生する。このときのターゲット表面での磁界の水
平成分は、コイル１７．１８に流す電流Ｉａとコイル１
５．１６．１９．２０に流す電流Ｉｂとの大小関係によ
って、第２図に示すように、ターゲットの位置に対する
磁界の水平成分の分布をいろいろ変えることができる。

即ち、第２図に示すように、ａの場合（電流ＩａがＩｂ
より大きい場合）は、磁界の水平成分は、ターゲットの
中心部に近い位！で最大値を持つようになり、またｂの
場合（電流Ｉｂが電流Ｉａより大きい場合）は、ターゲ
ットの端部に近い位置で最大値を持つようになる。

このように、本発明は、コイルに流す電流を変動させて
、結果として、ターゲット表面に均一な磁界を発生させ
るものであり、変動の様式は、時間平均した磁界の強度
、またはスパッタ効率がターゲットの全表面で一定であ
るように簡単に決められる。

実施例１ 第１図に示すような、ターゲットの下方に電磁石を設置
したマグネトロンスパッタ装置に、変動可能な電流源を
取付け、ターゲット表面の水平磁界分布の最大値がター
ゲット表面全体に移動するように各コイルの電流の大き
さの幅を決めて、水平磁界の最大値に合わせて等電流の
通電時間を設定した。

通電の周期は、プラズマに影響を及ぼさない程度の０．
５ヘルツにしな、を流Ｉａとｒｂの和は一定にした。そ
の波形は、ＩａとＩｂの組み合わせによって得られる水
平磁・界のピーク位置でのその強さに比例してその傾き
を決めた。

その決めた手順を次に説明する。水平磁界のピーク位１
でのその強さ（Ｈｎ）と電流Ｉｂとの関係を第３図に示
す。このＨｎからＩｂの時間変化を求める。

ｄ　　（Ｉｂ）／ｄｔ＝α　・　Ｈｎ　　　　　　　　
　（１）とする、これによって、第３図から求められた
電流Ｉｂの波形を第４図に示す。αは第１式の半周期に
わたる積分でＩｂが変動の最大を示すようにすることで
決めた。このようにして決めた波形は電源に内蔵した波
形発生器に設定した。

スパッタ中のターゲットの消費量は表面全体にわたって
一定であった。なお、各コイルに流す電流の波形はター
ゲットが消耗するたびに新しい表面での磁界の水平成分
の時間平均が一定になるように調節すればさらに一層均
一に消費される。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、マグネトロンス
パッタ装置において、磁界を発生させる電磁石に流す電
流を変動させて、結果的にターゲット表面全体の磁界の
水平成分の分布をできるだけ一定にしたので、ターゲッ
トの利用効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のマグネトロンスパッタ装置のカソー
ド構造を示す概略拡大図である。 第２図は、電流を変えた場合の磁界の水平成分の変化を
示すグラフである。 第３図は、水平磁界のピーク位１での磁界の水平成分の
強度を示すグラフである。 第４図は、第３図から求めた電流の時間変化を示すグラ
フである。 第５図は、従来のマグネトロンスパッタ装置の全体的な
構造を示す概略図である。 ２・・・基板、 ３・・・ターゲット、 ４・・・電磁石、 １２〜１４・・・ヨーク、 １５〜２０・・・コイル。 薯 図 第 図 凛 図 −一一時間＋１１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターゲットの下方に電磁石が設置されているターゲット
   カソードを有するマグネトロンスパッタ装置において、
   電磁石用コイルに周期的に変動する電流を重ね合わせる
   電源がさらに接続されている、ことを特徴とするマグネ
   トロンスパッタ装置。