JPH05163568A - マグネトロンスパッタ装置 - Google Patents

マグネトロンスパッタ装置

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JPH05163568A
JPH05163568A JP35201591A JP35201591A JPH05163568A JP H05163568 A JPH05163568 A JP H05163568A JP 35201591 A JP35201591 A JP 35201591A JP 35201591 A JP35201591 A JP 35201591A JP H05163568 A JPH05163568 A JP H05163568A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
magnetron sputtering
hole
magnetic field
sputtering apparatus
Prior art date
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Pending
Application number
JP35201591A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Katsuta
伸一 勝田
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NEC Home Electronics Ltd
NEC Corp
Original Assignee
NEC Home Electronics Ltd
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC Home Electronics Ltd, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Home Electronics Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターゲットの表面外側に強い漏洩磁界を確保
する。 【構成】 ターゲット12は中央部に穴12aを持つ。
この穴12aの内部に透磁率の高い金属材17を配置す
る。カソードとなるリング状の磁石14、15をターゲ
ット12の穴側部分および外周側部分のそれぞれ下側に
配置する。透磁率の高い金属材17の存在により、ター
ゲット12の中央側の磁石14のN極近傍の磁界として
は垂直成分が強く水平成分が弱くなる。つまり、直ちに
ターゲット12内に収束される成分が少なくなり漏洩磁
界(破線ロで示す)が多くなる。これにより、ターゲッ
ト12の表面外側に強い漏洩磁界を確保することがで
き、高い電流密度の安定した放電を行うことが可能とな
り、一層の高速成膜が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、基板上に薄膜形成を
行うマグネトロンスパッタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜形成方法の一つであるマグネトロン
スパッタ法は、放電電界と直角な方向に磁界を加え、こ
の直交する電界と磁界との作用によりプラズマをターゲ
ット表面付近に閉じ込めることで高速成膜を可能にした
スパッタ成膜法で、光ディスクや光磁気ディスク製造時
の成膜、その他種々の成膜に広く実用化されている成膜
方法である。最も広く使用されているのがプレーナ型マ
グネトロンスパッタと称される平板状のターゲットを用
いる方法で、その従来の方法は、図5に示すように、例
えば円形のターゲット1の裏面中央にN極(またはS
極)を上向きにした磁石2とターゲット1裏面外周付近
にS極(またはN極)を上向きにしたリング状の磁石3
を埋設し、ターゲット1表面外側に漏洩磁界(破線イで
示す)を発生させ、その水平成分の最も高い領域にプラ
ズマを集中させ、高効率のスパッタ成膜を達成してい
る。なお、図5において符号4はバッキングプレート、
符号5はヨークである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の成膜方法には次のような問題がある。すなわち、
強磁性体ターゲットを使用した場合には、ターゲット1
そのものがヨークの働きをしてしまい、漏洩磁界が極端
に弱くなって、マグネトロンスパッタ法の効果が十分得
られない。漏洩磁界をターゲット1の外側に出すために
はターゲット1の厚みを薄くするとよいが、ターゲット
1の厚みが薄いと、ターゲットの交換頻度が多くなり生
産能率が低下するので望ましくない。このため、強磁性
体ターゲットの厚みをある程度厚くすると、使用する磁
石2、3にはサマリウムコバルト系といった稀土類系の
強力なものを採用せざるを得ず、通常のフェライト系の
磁石を使用することはできない。また、ターゲットが
強磁性体であると、漏洩磁界がターゲット表面の特に狭
い領域に集中し易いことから、エロージョン(矢印aで
示す)が一箇所で進行するという問題がある。エロージ
ョンが一箇所で一定以上進行すると、それ以外の場所で
は十分な厚みがあってもそのターゲットは使用不可とな
るので、ターゲットの利用効率が極端に低下する。この
ため、高価なターゲットを用いる場合には経済的不利益
が大きい上、さらにエロージョンの局所的な進行は成膜
速度の低下、組成の変化といった大きな問題を引き起こ
す。
【0004】前記の局所的なエロージョンを回避する手
段として、ターゲット裏面に1対の磁石を取り付け、こ
の磁石をモータ等で回転させることで、ターゲット表面
に発生する漏洩磁界を一箇所に集中しないようにする方
法も提案されている。
【0005】しかし、上記のように磁石をモータで回転
させる方式は、ターゲットが小サイズの場合、機構的に
複雑になりすぎるという問題があり、また、ターゲット
裏面は通常冷却水で冷却するが、冷却水中で磁石が回転
する構造上、その動作の長期的信頼性、あるいはメンテ
ナンスに関して問題がある。
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、中央に穴のあいたターゲットを用いてマグネトロン
スパッタ成膜を行う場合に、ターゲット表面に強い漏洩
磁界を確保して一層の高速成膜を実現することを目的と
し、また、ターゲット表面の広い領域にわたり均一な漏
洩磁界を確保して、エロージョンが局所的に進行するこ
とを防止し、ターゲットの利用効率を向上させることを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1の発明は、中央部に穴のあいた形状のターゲットを
用い、このターゲットの穴部分および外周部分の下側に
それぞれ設ける磁石の磁極の向きがターゲット面と垂直
であるマグネトロンスパッタ装置において、前記ターゲ
ットの穴の内部に透磁率の高い金属材を配置したことを
特徴とする。
【0008】請求項4の発明は、中央部に穴のあいた形
状のターゲットを用いるマグネトロンスパッタ装置にお
いて、ターゲットの穴側面と外周側面との間でN極、S
極が対向するように磁石を配置したことを特徴とする。
【0009】
【作用】請求項1において、ターゲットの穴部分に透磁
率の高い金属材が存在するので、このターゲットの穴の
内部に高透磁率の金属材が存在するので、ターゲットの
中央側の磁石の高透磁率金属材近傍の磁界としては垂直
成分が強く水平成分が弱くなる。つまり、直ちにターゲ
ット内に収束される成分が少なく漏洩磁界が強くなる。
したがって、ターゲットの表面外側の広い領域にわたり
強い漏洩磁界を確保することができ、これにより、高い
電流密度の安定した放電を行うことが可能となり、一層
の高速成膜が実現される。
【0010】請求項4において、磁石の磁界がターゲッ
トの穴側から外周側へ向かうので、磁石をターゲット表
面より突出させることにより、ターゲットの表面外側の
広い領域にわたり均一な漏洩磁界を確保することがで
き、エロージョンが局所的に進行することが防止され
る。
【0011】
【実施例】図1、図2は請求項1の発明の一実施例を示
す。真空槽11内に中央部に穴12aのあいたドーナツ
状のターゲット12がカソード13上に設けられてい
る。カソード13は、ターゲット12の穴12a部分の
下側に位置するリング状の磁石14、ターゲット12の
外周部分の下側に位置する同じくリング状の磁石15、
両磁石14、15の下端部を接続するヨーク16などか
らなり、前記ターゲット1は磁石14、15上に乗って
いる。図示例ではターゲット12を磁石14、15の上
に直接乗せているが、別部材の導体上にターゲットを乗
せ、磁石はターゲットから離して配置してもよい。この
ターゲット12の穴12aの内部に、透磁率の高い金属
材17を配置している。この金属材17は、ターゲット
12の穴12aに合わせた円板状をなし、磁石14の上
に一部が乗っている。符号18はアノードであり、この
アノード18とカソード13との間に図示のように直流
電源19(または高周波電源)の電圧を印加する。成膜
しようとする基板(例えば光磁気ディスクのプラスチッ
クのディスク)20は、ターゲット12の上方におい
て、例えば、多数の基板を保持可能な回転テーブル等の
搬送系21の基板載置用穴21aに保持され、昇降可能
な軸22の上端に設けた内周マスク23が基板20の中
心部の非成膜領域を被覆している。
【0012】上記のマグネトロンスパッタ装置におい
て、アノード18、カソード13間に直流電圧が印加さ
れると、放電が生じて真空槽11内に導入されている例
えばArガス等の不活性ガスが高エネルギのプラズマと
なり、ターゲット12の表面に衝撃を加えて原子をたた
き出し、基板20上に成膜する。この場合に、ターゲッ
ト12の表面外側に磁石14、15による漏洩磁界(破
線ロで示す)を生じ、この漏洩磁界は、プラズマをター
ゲット12の表面近傍に閉じ込める作用をするので、ス
パッタリングが効率的に行われ、高速成膜が可能にな
る。この場合、このターゲット12の穴12aの内部に
高透磁率の金属材17が存在するので、ターゲット12
の中央側の磁石14のN極近傍の磁界としては垂直成分
が強く水平成分が弱くなり、直ちにターゲット12内に
収束される成分が少なく漏洩磁界が強くなる。したがっ
て、ターゲット12の表面外側の広い領域にわたり強い
漏洩磁界を確保することができ、これにより、高い電流
密度の安定した放電を行うことが可能となり、一層の高
速成膜が実現される。なお、ターゲットが強磁性体であ
る場合に漏洩磁界が特に弱くなるので、ターゲット12
が強磁性体である場合に本発明の効果が特に顕著である
が、ターゲットが非磁性体である場合にも当然有効であ
る。
【0013】前記高透磁率の金属としては、パーマロ
イ、またはセンダスト、またはニッケル、あるいはこれ
らの金属の合金を用いると、これらの金属は透磁率が十
分高いので、上記の強い漏洩磁界を得る上で有効であ
る。
【0014】次に、請求項4の発明の一実施例を図3、
図4に示す。ターゲット32は前述と同様に中央部に穴
32aのあいたドーナツ形状であり、このターゲット3
2の穴側面と外周側面との間で図示のようにN極、S極
が対向するように磁石34、35を配置している。この
磁石34、35は、ターゲット32の厚みより厚く(図
の高さ寸法が大)、ターゲット32の表面より上に突出
している。また、磁石34、35の放電の行われないタ
ーゲット裏面側にターゲット面と平行なヨーク36を設
けている。磁石34、35およびヨーク36はカソード
を構成する。符号37はターゲット32を一体に固定し
ている銅やステンレス等によるバッキングプレートであ
る。アノード18その他は図1、図2の場合と同様であ
り、同じ符号を付して説明を省略する。
【0015】上記のマグネトロンスパッタ装置におい
て、磁石34、35の磁界は、ターゲット32の穴32
a側から外周側へと向う。したがって、磁石34、35
をターゲット32の表面より突出させることにより、タ
ーゲット32表面外側でターゲット面と平行な漏洩磁界
(破線ハで示す)が得られ、ターゲット32の表面外側
の広い領域に均一な漏洩磁界を確保することができる。
この場合に、ヨーク36により両磁石34、35の下側
部分では閉じた磁気回路となるので、ターゲット32の
表面外側における漏洩磁界を強める作用を果たす。
【0016】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、ターゲットの
穴部分に透磁率の高い金属材が存在するので、ターゲッ
トの表面の広い領域にわたり強い漏洩磁界を確保するこ
とができ、これにより高い放電電流密度による安定した
放電が行われ、一層の高速成膜が可能となる。この効果
は、ターゲットが強磁性体である場合に特に顕著である
が、ターゲットが非磁性体である場合にも有効である。
【0017】請求項3のように、ターゲットの穴部分に
配置する金属材としてパーマロイ、センダスト、ニッケ
ル、あるいはこれらの金属の合金を用いると、これらは
透磁率が十分高いので、強い漏洩磁界を確保する上で効
果的である。
【0018】請求項4によれば、磁石の磁界がターゲッ
トの穴側から外周側へ向かうので、請求項5のごとく磁
石をターゲット表面より突出させることにより、ターゲ
ット表面外側でターゲット面と平行な磁界が得られ、タ
ーゲットの表面外側の広い領域に均一な漏洩磁界を確保
することができる。これにより、漏洩磁界の集中が防止
され、エロージョンが局所的に進行することが防止され
るので、ターゲットの利用効率が高まる。したがって、
高価なターゲットを用いる場合に、経済的効果が大き
い。また、エロージョンの局所的な進行による成膜速度
の低下、成膜組性の変化という問題をなくすことができ
る。
【0019】請求項7によれば、磁石のターゲット裏面
側のヨークの存在により、ターゲット表面外側において
ターゲット面と平行する磁界を強めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すマグネトロンスパッタ
装置における要部の正面図である。
【図2】図1におけるA−A矢視の平面図である。
【図3】請求項4の発明の一実施例を示すマグネトロン
スパッタ装置における要部の正面図である。
【図4】図3におけるB−B矢視の平面図である。
【図5】従来のマグネトロンスパッタ装置のカソード部
分の正面図である。
【符号の説明】
12、32 ターゲット 12a、32a 中央部の穴 13、33 カソード 14、15、34、35 磁石 16、36 ヨーク 17 透磁率の高い金属材 20 基板 21 搬送系 22 軸 23 内周マスク

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央部に穴のあいた形状のターゲットを
    用い、このターゲットの穴部分および外周部分の下側に
    それぞれ設ける磁石の磁極の向きがターゲット面と垂直
    であるマグネトロンスパッタ装置において、 前記ターゲットの穴の内部に透磁率の高い金属材を配置
    したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
  2. 【請求項2】 前記ターゲットが強磁性体もしくは強磁
    性体を含む磁性体からなることを特徴とする請求項1記
    載のマグネトロンスパッタ装置。
  3. 【請求項3】 前記透磁率の高い金属材が、パーマロ
    イ、またはセンダスト、またはニッケル、あるいはこれ
    らの金属の合金からなることを特徴とする請求項1記載
    のマグネトロンスパッタ装置。
  4. 【請求項4】 中央部に穴のあいた形状のターゲットを
    用いるマグネトロンスパッタ装置において、ターゲット
    の穴側面と外周側面との間でN極、S極が対向するよう
    に磁石を配置したことを特徴とするマグネトロンスパッ
    タ装置。
  5. 【請求項5】 前記磁石がターゲット厚み以上の厚みを
    持ち、ターゲット表面より突出していることを特徴とす
    る請求項4記載のマグネトロンスパッタ装置。
  6. 【請求項6】 前記ターゲットが円形または角形であ
    り、前記磁石がこの円形または角形に対応する形状を持
    つことを特徴とする請求項4記載のマグネトロンスパッ
    タ装置。
  7. 【請求項7】 前記対向する磁石の放電の行われないタ
    ーゲット裏面側に、ターゲット面と平行なヨークを設け
    たことを特徴とする請求項4記載のマグネトロンスパッ
    タ装置。
JP35201591A 1991-12-13 1991-12-13 マグネトロンスパッタ装置 Pending JPH05163568A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009228011A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Shinmaywa Industries Ltd シートプラズマ成膜装置、及びシートプラズマ調整方法

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