JPH0463274A - マグネトロンスパッター装置 - 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ー装置に関するもので
あり、詳しくは、強磁性体からなるターゲット材に発生
する局部的なエロージョンの進行を抑制し、ターゲット
材の長寿命化を図ると同時に、操業中におけるスパッタ
ーレートの変化を小さくし得るように改良されたマク゛
ネトロンスノ（・ツタ−装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のマグネトロンスパッター装置を第３図によって説
明する。

第３図（ａ）は、従来のマグネトロンスパ・ツタ−装置
の一例を示す斜視図であり、第３図（ｂ）は、第３図（
ａ）のＰａ−Ｐｂ間の断面図である。

図中、（１）は強磁性体からなるタープ・ソト材であり
、この裏側に内側磁極（２）とこれを取り囲むようにこ
れと反対の極性を持つ外側磁極（３）とが配置され、そ
れらの低部は、通常、軟鋼等の軟磁性体からなる磁気ヨ
ーク（４）で結合されている。なお、（５）は、バッキ
ングプレートである。

上記の各部は、真空容器中に収容され、使用に当たって
は、ターゲット材（１）上面側を低圧のＡｒ雰囲気とし
、ターゲット材（１）とディスク等の非スパッター物（
図示せず）の間に電圧を印加し、ターゲット材（１）表
面から飛び出した電子によりＡｒカスをイオン化し、こ
のＡｒイオンがターゲット材（１）に衝突することによ
り、ターゲット材（１）の物質をたたき出し、非スパッ
ター物質の表面に薄膜を生成させている。

そして、前記両磁極（２）、（３）が形成する漏洩磁場
は、ターゲット材（１）表面から飛び出した電子を効率
よく捕獲し、Ａｒガスのイオン化を促進させスパッター
効率を高める。

上記のような従来のマグネトロンスパッター装置では、
ターゲット材（１）の表面付近で捕獲された電子は、第
３図（ａ）の矢印で示した半円弧状の磁場のドーム内に
閉じ込められ、ドームに沿って運動するものと考えられ
る。

従って、ターゲット材（１）の表面でのエロージョンの
され方は、ターゲット材（１）の上面での磁場分布、つ
まり水平成分と垂直成分の分布によって左右される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような従来のマクネトロンスパッ
ター装置では、ターゲット材（１）の利用効率が低いと
いう欠点がある。

すなわち、第４図は、従来のマグネトロンスパッター装
置による、ＴｂＦｅＣｏ合金（比透磁率約８）よりなる
ターゲット材（１）のエロージョンパターンを示す説明
図であるが、ターゲット材（１）の利用効率は約１６％
でしかない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、上記実情に鑑み鋭意検討を重ねた結果、二
ローションが主に進行する場所は、水平成分の強度分布
よりはむしろ磁場の垂直成分の極性の変化する位置、つ
まり、垂直成分の値が非常に小さい所とよく対応するこ
とを見いだした。これは、第３図（ａ）に示す装置おい
ては、電子がターゲット材（１）上のドーム状磁場内に
沿って循環的な運動をしていると同時に、垂直磁場の勾
配が存在する方向に対しても周期的な運動をしており、
垂直成分が小さくなる部分でＡｒガスをイオン化する電
子の数が多くなるためによるものと考えられる。また、
これは、プラズマを閉じ込めている磁場による磁気圧が
磁場の垂直成分と密接に関係しており、磁気圧の半径方
向の勾配が前記垂直磁場がセロになる所に近い部分で最
も小さくなるためによるものと考えられる。

従って、ターゲット材（１）が特に強磁性体の場合は、
従来のマグネトロンスパッター装置では、第５図に示す
ように、二ローションの進行に伴ってターゲット材（１
）自身が作る洩れ磁場により、二ローション領域では磁
場が強くなり、非エロージョン領域では磁場が弱くなる
ものと考えられる。

以上の結果、二ローション領域では磁場の垂直成分の勾
配も大きくなるので、益々二ローションが加速し、スパ
ッタレートの経時変化が大きく、ターゲット材（１）の
利用効率は低くならざる得ない。なお、第５図には、磁
極による磁場の他に、ターゲット材（１）の磁化によっ
てターゲット材（１）上面で発生する磁場を矢印で示し
た。

本発明者は、上記の知見を基に更に検討を重ねた結果、
磁場によって変形可能な磁性体の利用により、前記の問
題点を解決してターゲット材の局部的なエロージョンの
進行を防止し得るとの知見を得た。

本発明は、斯かる知見を基に完成されたものであり、そ
の要旨は、強磁性体からなるターゲット材とターゲット
材上面のプラズマ閉じ込め用の磁場を発生させるための
磁場形成手段とからなるマグネトロンスパッター装置に
おいて、磁場によって変形可能な磁性体により、前記タ
ーゲット材の二ローション進行による該ターゲット材上
面の磁場分布の変動を制御するようにしたことを特徴と
するマグネトロンスパッター装置に存する。

〔作用〕

磁場によって変形可能な磁性体は、エロージョンが進行
した場合でも、強磁性体よりなるターゲット材上のプラ
ズマを安定に保持する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図に基すいて説明するが、
本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限
定されるものではない。

第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明の原理を示す模式図で
あり、プレーナ型のマグネトロンスパッター装置におい
て、磁場によって変形可能な磁性体をターゲット材の裏
側に配置したものである。

第１図において、（１）は、強磁性体からなるターゲッ
ト材であり、この裏側に内側磁極（２）とこれを取り囲
むようにこれと反対の極性を持つ外側磁極（３）とが配
置され、それらの低部は磁気ヨーク（４）で結合されて
いる。（６）は、磁場によって変形可能な磁性体であり
、本実施例においては、磁性流体を使用し、バッキング
プレート（５）の中に収容してターゲット材（１）の裏
側に配置しである。

磁場によって変形可能な磁性流体（６）の位置は、ター
ゲット材（１）上面の磁場分布の変動を効果的に制御す
る観点より、ターゲット材（１）の裏面からできるだけ
近い位置が好ましく、そのために、本実施例では、上記
のように、バッキングプレート（５）の中に磁性流体を
収容しである。

そして、バッキングプレート（５）の中に収容された磁
性流体（６）は、エロージョンが小さい初期の状態では
、両磁極に近い部分の磁場が強いために、第１　　（ａ
）図に示すような形状になっているが、二ローションが
進行し、当該部分からの磁場の洩れだしが大きくなった
状態では、洩れ磁場によって変形して第１図（ｂ）に示
すような形状となり、洩れ磁束のかなりの部分が磁性流
体の中を通過するようになる。その結果、ターゲット材
（１）上面のエロージョン部において、磁場が大きくな
るのを自動的に補償する。

なお、上記の磁性流体としては、鉄やフェライト等の強
磁性体を例えば油に分散した通常の磁性流体を使用する
ことができる。

第２図は、飽和磁化が約４００ガウス、粘度が約２Ｐａ
ｓｅｃの磁性流体を使用した本発明のマグネトロンスパ
ッター装置による、ＴｂＦｅＣｏ合金（比透磁率的８）
よりなるターゲット材（１）の二ローションパターンを
示す説明図であるが、ターゲット材の利用効率は約３７
％まで改良されている。また、本発明のマグネトロンス
パッター装置による場合は、前記従来のマグネトロンス
パッター装置に比し、スパッタレートの経時変化も小さ
い。

上記の実施例においては、磁場によって変形可能な磁性
体として磁性流体を使用したが、磁性粉粒体も、同様に
使用することができる。そして、磁性粉粒体としては、
鉄やフェライトの適当大きさのものを使用し得る。

また、上記の実施例は、前記従来のマグネトロンスパッ
ター装置において、磁場によって変形可能な磁性体（６
）をターゲット材（１）の裏側に配置したが、前記従来
の装置の改良として、本発明者が先に提案したマグネト
ロンスパッター装置（特願昭６２−３４５４３号、特願
昭６３−２５８３６５号、特願昭６３−３１８４６４号
等）にも適用し得る。

すなわち、先に提案した装置は、ターゲット材（１）の
両磁極（２）、（３）間に、ターゲット材（１）の上部
における上記両磁極からの漏れ磁場のターゲット材（１
）に垂直な成分の勾配を両磁極間では減少させ且つ両磁
極付近では大きくし、また、上記漏れ磁場の水平成分の
強度分布を両磁極間においてＭ型分布になるようにする
手段を設けたものである。そして、斯かる手段としては
、次の各手段を適用し得る。

（ｉ）両磁極とは反対の極性を有し、主に垂直方向の磁
化を有する永久磁石。

（ｉｉ）狭い幅からなる透磁率の小さな物質または単な
るスリットによって分割された複数の軟磁性体。

（ｉｉ）両磁極間距離の２０〜８０％の長さを有する板
状または棒状の軟磁性体。

（ｉｖ　）主に水平方向の磁化を有し且つその高さが中
央部で低く両端部に近くなるに従って漸次高くなされた
永久磁石。

本発明は、ターゲット材（１）の裏側に、磁場によって
変形可能な磁性体を配置する以上は、上記の各手段を有
するマグネトロンスパッター装置をも包含し、ターゲッ
ト材の利用効率を高め、スパッタレートを安定化する効
果を発揮する。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、強磁性体からなるターゲ
ット材の局所的なエロージョンが防止され、ターゲット
材の利用効率が高く、しかも、スパッタレートが安定な
マグネトロンスパッター装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１（ａ）及び１（ｂ）図は、本発明の原理を示す模式
図、第２図は、実施例におけるターゲット材の二ローシ
ョンパターンを示す説明図、第３（ａ）図は、従来のマ
グネトロンスパッター装置の一例を示す斜視図、第３（
ｂ）図は、第３（ａ）図のＰａ−Ｐｂ間の断面図、第４
図は、従来のマグネトロンスパッター装置によるターゲ
ット材の二ローションパターンを示す説明図、第５図は
、同装置におけるターゲット材の二ローションの進行状
態を示す説明図である。 図中、（１）はターゲット材、（２）内側磁極、（３）
は外側磁極、（４）は磁気ヨーク、（５）はバッキング
プレート、（６）は磁場によって変形可能な磁性体を示
す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）強磁性体からなるターゲット材と該ターゲット材
   上面のプラズマ閉じ込め用の磁場を発生させるための磁
   場形成手段とからなるマグネトロンスパッター装置にお
   いて、磁場によって変形可能な磁性体により、前記ター
   ゲット材のエロージョン進行による該ターゲット材上面
   の磁場分布の変動を制御するようにしたことを特徴とす
   るマグネトロンスパッター装置。
2. （２）磁場によって変形可能な磁性体が、ターゲット材
   の裏側に配置された磁性流体であることを特徴とする請
   求項第１項記載のマグネトロンスパッター装置。
3. （３）磁場によっ変形可能な磁性体が、ターゲット材の
   裏側に配置された磁性粉粒体であることをを特徴とする
   請求項第１項記載のマグネトロンスパッター装置。