JPH05179441A - マグネトロンスパッタリング装置 - Google Patents

マグネトロンスパッタリング装置

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JPH05179441A
JPH05179441A JP1829492A JP1829492A JPH05179441A JP H05179441 A JPH05179441 A JP H05179441A JP 1829492 A JP1829492 A JP 1829492A JP 1829492 A JP1829492 A JP 1829492A JP H05179441 A JPH05179441 A JP H05179441A
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JP
Japan
Prior art keywords
magnet
target
center
magnetic field
magnetron sputtering
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1829492A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoyuki Uchiyama
朋幸 内山
Motokuni Itakusu
元邦 板楠
Kohei Eguchi
公平 江口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH05179441A publication Critical patent/JPH05179441A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マグネトロンスパッタリングに於けるターゲ
ットの利用率の向上を図り、より均一かつ均質な薄膜を
形成する。 【構成】 陽極と対面する円板状ターゲット21の裏側
に、環状の第1磁石23と第2磁石24とからなる磁石
装置22を配置する。第1磁石は、その中心Aをターゲ
ットの中心Oに関して偏倚させ、かつその内側にターゲ
ット中心が入るように配置する。第2磁石は、第1磁石
の内側に配置され、かつ前記第1磁石とは逆の極性を有
する。この磁石装置を駆動手段によりターゲット中心に
関して回転させながら、ターゲット表面の広い範囲に亘
って一様な磁界を形成することによって、高密度のプラ
ズマ領域が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネトロンスパッタ
リング装置に関し、特にターゲットに磁界を作用させる
ための新規な陰極の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ガラス、プラスチック、金属
そのほかの材料表面に金属の薄膜を付着させるための技
術として、低圧ガス雰囲気内で2個の電極間に電圧を加
え、グロー放電により発生した雰囲気ガスのイオンをタ
ーゲット材料に衝突させ、飛び出した金属原子を対面す
る基材表面に堆積させて金属薄膜を形成するスパッタリ
ング法が知られている。
【0003】最近では、特に皮膜の形成速度・形成面積
が大きく、ステップカバレージに優れ、基板の温度上昇
が少ない等の利点を備えた、高速高効率のマグネトロン
スパッタリング装置が開発されている。図3は、このよ
うな従来のプレーナ型マグネトロンスパッタリング装置
の構成を概略的に示している。
【0004】図3に於て、図示されない真空容器の内部
には、陽極1が上方に配置され、その上には薄膜を形成
するべき複数の基板2が保持されている。陽極1の下方
には、陰極である円板状のターゲット3が対面するよう
に配置されている。ターゲット3の直ぐ下側には、該タ
ーゲット表面に磁界を発生させるための磁石装置4が配
置されている。この磁石装置4は、ターゲット3の周辺
部に対応させて同心位置に配置された円環状の第1磁石
5と、ターゲット3の中心位置に配置された第2磁石6
とからなる。また、7、8はそれぞれターゲット3を冷
却するための冷却水取入管及び排出管であり、9はシー
ルド板である。
【0005】第1及び第2磁石5、6の極性をそれぞれ
図示されるようにN、Sに設定すると、磁石装置4によ
ってターゲット3の表面には磁界が形成される。陽極1
及びターゲット3を外部の電源に接続して数百ボルトの
電圧を印加する。これにより、陽極1とターゲット3と
の間に画定される空間内に於て、前記真空容器内に導入
された約10-2〜100 Torr程度のアルゴンガスに放電
を起こす。前記磁界と電界とが直交する部分では、放電
により電離した電子のマグネトロン運動によって、高密
度のプラズマが発生する。これにより、ターゲット3か
らスパッタされた原子が基板2の表面に堆積して薄膜が
形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来装置の構成では、図4に示すようにターゲット3
の周辺部から抜け出て中心部に入る磁力線10によっ
て、磁界がトンネル状に形成される。磁場の水平方向成
分は、第1磁石5と第2磁石6との中間付近で最も大き
くかつ中心部及び周辺部に向けて小さくなるから、実際
にはこの中間部近傍に環状のプラズマ領域が形成される
ことになる。
【0007】従って、Ar+イオンがターゲット3の中
間部付近のみを打撃することになり、ターゲット3は、
前記環状プラズマ領域に対応した部分がスパッタされ
て、図4のような面積が狭く深いエロージョン領域11
が形成される。このため、ターゲット材料の利用率が非
常に低く、生産性が低下し、製造コストが高くなるとい
う問題があった。また、エロージョン領域が深くなるに
つれてターゲットから飛び出す原子の角度が変化するた
め、基板に均一かつ均質な薄膜が形成されなくなる虞が
ある。
【0008】そこで、本発明の目的は、ターゲット表面
に形成される磁場の分布を平均化し、ターゲットの消耗
即ちエロージョン領域の形成を均一にして、生産性を高
め、製造コストの低減化を図ると共に、より均一かつ均
質な薄膜の形成を可能にするマグネトロンスパッタリン
グ装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、真空室
内に配置された陽極と、この陽極と対面するよう前記真
空室内に配置された陰極ターゲットと、前記陰極ターゲ
ットの表面近傍に磁界を発生させる磁石手段と、前記磁
石手段を前記陰極ターゲットの中心に対して回転させる
駆動手段とを備え、前記磁石手段は、その中心位置を前
記陰極ターゲットの中心に対して偏倚させ、かつ前記陰
極ターゲットの中心をその内側に含むように配置された
環状の第1磁石と、前記第1磁石の内側に配置された第
2磁石とを備えることを特徴とするマグネトロンスパッ
タリング装置が提供される。
【0010】
【作用】このように磁石手段を構成することによって、
該磁石手段の回転運動と共に磁界がターゲット表面に沿
って移動する。この場合に、ターゲットの中心は外側の
環状第1磁石の内側に位置しているので、常に磁界の中
に含まれることになる。このため、前記ターゲットのよ
り広い表面領域に亘って電子が捕捉されて高密度のプラ
ズマを発生させることができる。
【0011】
【実施例】以下に、本発明の好適実施例について添付図
面を参照しつつ詳細に説明する。
【0012】図1には、本発明のマグネトロンスパッタ
リング装置について使用される陰極構造の好適な実施例
が示されている。図示されていないが、その表面に薄膜
を形成するべき基板を保持する陽極が、図3の従来装置
と同様に真空室内に水平に配置され、かつその下方に
は、陰極としてスパッタ材料からなる円板形状のターゲ
ット21が、前記陽極に対面させて水平に配置されてい
る。ターゲット21の直ぐ下側には、該ターゲットの表
面に磁界を発生させる磁石装置22が配設されている。
【0013】磁石装置22は、円環状の第1磁石23
と、それと同心位置に配置された第2磁石24とを有す
る。第1磁石23は、ターゲット21と同心状に配置さ
れた円形の支持台25の上に、第1磁石23の中心Aを
O1から距離eをもって偏倚させた位置に取り付けられ
る。同時に、支持台25のターゲット21の中心Oに対
応する中心O1が、図示されるように第1磁石23の内
側に入るように構成される。尚、本実施例では、第1磁
石23及び第2磁石24の双方を電磁石で構成したが、
永久磁石とすることもできる。
【0014】支持台25は、回転軸26を介して図示さ
れない適当な駆動手段によって、中心O1即ちターゲッ
ト中心Oと同軸に回転可能である。本実施例では、支持
台25を最大約100rpmで回転させることができ
る。また、前記マグネトロンスパッタリング装置のその
他の部分は、図3の従来装置と同様の構造を有する。
【0015】第1磁石23及び第2磁石24の極性を、
図示されるようにターゲット21側に於てそれぞれN極
及びS極となるように設定する。これにより、図2に示
すように、ターゲット表面を第1磁石23の全周から出
て第2磁石24の位置でターゲット21に入る磁力線2
7によって磁界が形成される。上述したように第1磁石
23を支持台25の中心O1に対して偏心させ、かつ中
心O1を第1磁石23の内側にくるように構成したこと
によって、この磁界の中にはターゲット中心Oが常に含
まれる。
【0016】図2には、第1磁石23及び第2磁石24
がターゲット21の断面図に関して最も左側の位置に実
線で表されている。磁石装置22がこの位置にきた場合
は、従来装置について図4を用いて説明したように、タ
ーゲット21には破線28で示すようなエロージョンが
生じる。更に、磁石装置22が回転して最も右側の位置
にきた場合が破線で示されている。この場合には、破線
29で示されるようなエロージョンがターゲット21に
生じることになる。
【0017】実際には、磁石装置22の回転と共に磁界
が回転するので、第1磁石23及び第2磁石24のそれ
ぞれの回転位置に対応してターゲット21が広い表面領
域に亘ってスパッタされる。従って、最終的には、各エ
ロージョンを重ねるようにして符号30で示すような広
い面積の一様なエロージョン領域が形成される。
【0018】以上、本発明を特定の実施例について説明
したが、当業者であれば明らかなように、本発明は上記
実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができ
る。例えば、第1磁石は必ずしも円環形状にする必要は
なく、矩形に形成することもできる。また、第1磁石及
び第2磁石の一方または双方を電磁石で構成した場合に
は、該電磁石に流す電流の向き、大きさ等を適当に、例
えば時間的に変化させて、ターゲット表面での磁界の強
さを制御し、プラズマ分布を必要に応じて変化させるこ
とができる。
【0019】
【発明の効果】上述したように、本発明のマグネトロン
スパッタリング装置によれば、第1磁石と第2磁石とに
よってターゲットの表面に形成されるトンネル状の磁界
が、その中に常に前記ターゲットの中心が含まれるよう
にして、回転する磁石手段と共に前記ターゲット表面を
移動する。この結果、前記ターゲットの中心を含むより
広い表面領域に亘って磁界が作用し、高密度のプラズマ
領域が形成されるので、ターゲットの特定部分のみがス
パッタされることがなく、エロージョン領域が広くな
り、ターゲットの利用率が向上する。このため、基板の
薄膜形成に於ける生産性が向上し、製造コストの低減化
が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプレーナマグネトロンスパッタリ
ング装置に使用するカソードを概略的に示す斜視図であ
る。
【図2】図1のスパッタリング装置に使用したターゲッ
トのエロージョン領域を示す断面図である。
【図3】従来のプレーナマグネトロンスパッタリング装
置の構成を概略的に示す断面図である。
【図4】図3のスパッタリング装置に使用したターゲッ
トのエロージョン領域を示す断面図である。
【符号の説明】
1 陽極 2 基板 3 ターゲット 4 磁石装置 5 第1磁石 6 第2磁石 7 冷却水供給管 8 冷却水排出管 9 シールド板 10 磁力線 11 エロージョン領域 21 ターゲット 22 磁石装置 23 第1磁石 24 第2磁石 25 支持台 26 回転軸 27 磁力線 28、29、30 エロージョン領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空室内に配置された陽極と、この陽極と
    対面するよう前記真空室内に配置された陰極ターゲット
    と、前記陰極ターゲットの表面近傍に磁界を発生させる
    磁石手段と、前記磁石手段を前記陰極ターゲットの中心
    に対して回転させる駆動手段とを備え、 前記磁石手段は、その中心位置を前記陰極ターゲットの
    中心に対して偏倚させ、かつ前記陰極ターゲットの中心
    をその内側に含むように配置された環状の第1磁石と、
    前記第1磁石の内側に配置された第2磁石とを備えるこ
    とを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。
JP1829492A 1992-01-06 1992-01-06 マグネトロンスパッタリング装置 Withdrawn JPH05179441A (ja)

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JP1829492A JPH05179441A (ja) 1992-01-06 1992-01-06 マグネトロンスパッタリング装置

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JP1829492A JPH05179441A (ja) 1992-01-06 1992-01-06 マグネトロンスパッタリング装置

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JPH05179441A true JPH05179441A (ja) 1993-07-20

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ID=11967591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1829492A Withdrawn JPH05179441A (ja) 1992-01-06 1992-01-06 マグネトロンスパッタリング装置

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JP (1) JPH05179441A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2379670A (en) * 2001-09-12 2003-03-19 Samsung Electronics Co Ltd Sputtering Apparatus Using a Magnetic Field

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2379670A (en) * 2001-09-12 2003-03-19 Samsung Electronics Co Ltd Sputtering Apparatus Using a Magnetic Field
GB2379670B (en) * 2001-09-12 2003-10-22 Samsung Electronics Co Ltd Sputtering apparatus for forming a metal film using a magnetic field
US6723215B2 (en) 2001-09-12 2004-04-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Sputtering apparatus for forming a metal film using a magnetic field

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990408