JPH0525625A - マグネトロンスパツタカソード - Google Patents

マグネトロンスパツタカソード

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JPH0525625A
JPH0525625A JP4430091A JP4430091A JPH0525625A JP H0525625 A JPH0525625 A JP H0525625A JP 4430091 A JP4430091 A JP 4430091A JP 4430091 A JP4430091 A JP 4430091A JP H0525625 A JPH0525625 A JP H0525625A
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JP
Japan
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magnet
target
peripheral
magnets
magnetic poles
Prior art date
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Pending
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JP4430091A
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English (en)
Inventor
Seiichi Okutsu
誠一 奥津
Shinichiro Maeda
真一郎 前田
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Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】ターゲットを均等にスパッタすることによっ
て、ターゲットの寿命を長くして、その使用効率を向上
する。 【構成】ターゲットを上面に取り付けたバッキングプレ
ートの背部に磁石装置を配設したマグネトロンスパッタ
カソードにおいて、磁石装置の中央部磁石6と周縁部磁
石7との間に少なくとも1個以上の中間部磁石15a,
15bを配置し、その中間部磁石15a,15bの先端
部の磁極を中央部磁石6および周縁部磁石7の先端部の
磁極より下方に位置させると共に、隣接する磁石の先端
部の磁極の極性を相異ならせた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はターゲットをスパッタ
して低抵抗のI.T.O.透明電極薄膜等を形成するマ
グネトロンスパッタカソードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のマグネトロンスパッタカソードは
図8に示されており、同図において、箱型をしたカソー
ドケース1の上部開口を覆うように取り付けられたバッ
キングプレート2の上面にはターゲット3が取り付けら
れ、また、そのバッキングプレート2の背後には磁石装
置4がカソードケース1内に存在するように配設されて
いる。磁石装置4は、鉄製の底部ヨーク5と、この底部
ヨーク5の中央部より立設された希土類系磁石よりなる
中央部磁石6と、この廻りをこれと間隔をもってリング
状に囲むように底部ヨーク5の周縁部より立設された希
土類系磁石よりなる周縁部磁石7と、中央部磁石6と周
縁部磁石7とのほぼ中間において底部ヨーク5より立設
され、中央部磁石6をリング状に囲む中間部磁石8とで
構成され、中央部磁石6の先端部の磁極の極性はN極、
中間部磁石8の先端部の磁極の極性はS極、周縁部磁石
7のの先端部の磁極の極性はN極となり、各磁極は同じ
高さに存在している。なお、図中、9はアースシール
ド、10は真空槽壁、11は絶縁材、12は冷却水を流
すための冷却水配管である。このようなマグネトロンス
パッタカソードにおいては、中央部磁石6の先端部のN
極と中間部磁石8の先端部のS極との間、および周縁部
磁石7の先端部のN極と中間部磁石8の先端部のS極と
の間にそれぞれ磁場が出来るが、その磁場の一部はター
ゲット3表面の近傍の空間において湾曲した磁力線13
を形成するようになる。図9はターゲット3表面上のそ
の中心からの位置Xにおいて、ターゲット3表面と平行
な方向の磁束密度BH と、ターゲット3表面と垂直な方
向の磁束密度BV とを測定したグラフである。このよう
にターゲット3表面の近傍の空間において湾曲した磁力
線13が形成されるため、プラズマ中の電子は図10に
示されるように磁力線13に沿ってトロコイド運動を行
い、湾曲した磁力線13の頂部に集まって、そこに図1
1に示される電子雲14を形成するようになる。その結
果、プラズマ中のArイオンはこの電子雲14に引きよ
せられ、そして、ターゲット3をスパッタするようにな
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のマグネトロンス
パッタカソードは、上記のようにターゲット3表面の近
傍の空間において湾曲した磁力線13が形成されるが、
ターゲット3表面と垂直な方向の磁束密度BV がほぼ0
ガウスになる領域が狭いため、湾曲した磁力線13の頂
部に高密度の電子雲14ができるようになる。その結
果、図9に示されるようにターゲット3は磁束密度BV
がほぼ0ガウスになる領域だけがスパッタされ、ターゲ
ット3に片掘れが起きるようになる。そのため、ターゲ
ット3は、その大半を残したまま寿命がつき、その使用
効率が低下する等の問題を起こした。この発明の目的
は、従来の上記問題を解決して、ターゲットを均等にス
パッタすることによって、ターゲットの寿命を長くし
て、その使用効率を向上することの出来るマグネトロン
スパッタカソードを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、ターゲットを上面に取り付けたバッキ
ングプレートの背後に配設した磁石装置によりターゲッ
トの表面近傍の空間に湾曲した磁力線を形成して高密度
のプラズマを発生し、ターゲットをスパッタするマグネ
トロンスパッタカソードにおて、上記磁石装置は、底部
ヨークと、この底部ヨークの中央部より立設された希土
類系強磁石よりなる中央部磁石と、この廻りをこれと間
隔をもってリング状に囲むように底部ヨークの周縁部よ
り立設された希土類系強磁石よりなる周縁部磁石と、中
央部磁石と周縁部磁石との間で先端部の磁極がほぼ同一
高さで2個以上存在するように配置された少なくとも1
個以上の希土類系強磁石よりなる中間部磁石とで構成さ
れ、中間部磁石の先端部の磁極は中央部磁石と周縁部磁
石との先端部の磁極より下方に位置すると共に、中央部
磁石、中間部磁石および周縁部磁石の各先端部の磁極の
極性が隣接する磁石の先端部の磁極の極性と相異なって
いることを特徴とするものである。
【0005】
【作用】この発明においては、中央部磁石、周縁部磁
石、中間部磁石を希土類系強磁石で作成したうえ、中央
部磁石と周縁部磁石との間に配置された中間部磁石の先
端部の磁極が中央部磁石と周縁部磁石との先端部の磁極
より下方に位置し、中央部磁石、中間部磁石および周縁
部磁石の各先端部の磁極の極性が隣接する磁石の先端部
の磁極の極性と相異なっているので、ターゲットの表面
近傍の空間に形成される磁力線の形が整形され、ターゲ
ット表面と垂直な方向の磁束密度BV がほぼ0ガウスに
なる領域が広がるようになる。同時に、磁力線がターゲ
ット表面と平行な方向となる領域も広がるようになる。
【0006】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。この発明の実施例は図1、図2およ
び図3に示されている。この発明の実施例はは従来のマ
グネトロンスパッタカソードと同様に、中央部磁石6と
周縁部磁石7とを希土類系強磁石で作成しているが、中
央部磁石6と周縁部磁石7との間の底部ヨーク5には希
土類系強磁石よりなる2個の中間部磁石15a、15b
が間隔をあけて平行に立設され、各中間部磁石15a、
15bが中央部磁石6をリング状に取り囲んでいる。各
中間部磁石15a、15bの先端部の磁極は中央部磁石
6と周縁部磁石7との先端部の磁極より下方に位置し、
ほぼ同一高さで存在している。そして、中央部磁石6の
先端部の磁極の極性はS極、中間部磁石15aの先端部
の磁極の極性はN極、中間部磁石15bの先端部の磁極
の極性はS極、周縁部磁石7先端部の磁極の極性はN極
をしており、隣接する各磁石の先端部の磁極類系強磁石
よりなる周縁部磁石と、中央部磁石と周縁部磁石との間
で先端部の磁極の極性は相異なっている。なお、その他
の符号で従来のマグネトロンスパッタカソードを示す図
6と同符号のものは同一物につき説明を省略する。この
ような実施例においては、中央部磁石6、周縁部磁石
7、中間部磁石15a、15bを希土類系強磁石で作成
したうえ、中央部磁石6と周縁部磁石7との間に配置さ
れた中間部磁石15a、15bの先端部の磁極が中央部
磁石6と周縁部磁石7との先端部の磁極より下方に位置
し、中央部磁石6、中間部磁石15a、15bおよび周
縁部磁石7の各先端部の磁極の極性が隣接する磁石の先
端部の磁極の極性と相異なっているので、ターゲット3
の表面近傍の空間に形成される磁力線13の形が整形さ
れ、ターゲット3表面と垂直な方向の磁束密度BV がほ
ぼ0ガウスになる領域が広がると同時に、図4に示され
るように磁力線13がターゲット3表面と平行な方向と
なる領域も広がるようになる。そのため、図5に示され
るように電子雲14も広がり、ターゲット3が均等にス
パッタされるようになる。ところで、上記実施例では2
個の中間部磁石15a、15bをほぼ同一高さにしてい
るが、必ずしも同じ高さにしなくてもよい。また、上記
実施例の代わりに、図6に示されるように中央部磁石6
と周縁部磁石7との中間に1個の中間部磁石16をその
磁極N、Sがほぼ水平になるように配置してもよく、更
に、図7に示されるようにフェライト系磁石よりなる中
間部磁石17を図示の如く配置してもよい。更にその
上、上記実施例の各磁石に電磁石を用いてもよく、また
電磁石と永久磁石を併用したものでもよく、あるいは、
鉄板等の磁性材料を用いてもよい。
【0007】
【発明の効果】この発明によれば、ターゲットの表面近
傍の空間に形成される磁力線の形が整形され、ターゲッ
ト表面と垂直な方向の磁束密度BV がほぼ0ガウスにな
る領域が広がると同時に、磁力線がターゲット表面と平
行な方向となる領域も広がるようになるので、ターゲッ
トが均等にスパッタされる。そのため、次のような効果
が奏されるようになる。 ターゲットの寿命が長くなり、その結果、ターゲット
の交換頻度が減少し、スパッタ装置の稼働率がよくな
る。 ターゲットの使用効率が向上し、スパッタ装置のラン
ニングコストが大巾に削減できる。 均一な膜厚分布の得られる領域が広がる。 ターゲットの使用初期から末期にわたって、スパッタ
特性(均一な膜厚の得られる範囲など)の経時変化を少
なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す断面図
【図2】この発明の実施例に使用される磁石装置の平面
【図3】この発明の実施例に使用される磁石装置の断面
【図4】この発明の実施例におけるターゲット表面近傍
の空間での磁力線の分布を示す説明図、
【図5】この発明の実施例におけるターゲットが均等に
スパッタされる状態を示す説明図
【図6】この発明のその他の実施例に使用される磁石装
置の断面図
【図7】この発明のその他の実施例に使用される磁石装
置の断面図
【図8】従来のマグネトロンスパッタカソードを示す断
面図
【図9】従来のマグネトロンスパッタカソードにおける
ターゲット表面上の磁束密度を示すグラフ
【図10】従来のマグネトロンスパッタカソードにおい
て電子雲の形成される原理を示す説明図
【図11】従来のマグネトロンスパッタカソードにおけ
るターゲットの片掘りの状態を示す説明図
【符号の説明】
2・・・・・・バッキングキングプレート 3・・・・・・ターゲット 4・・・・・・磁石装置 6・・・・・・中央部磁石 7・・・・・・周縁部磁石 13・・・・・磁力線 15a・・・・中間部磁石 15b・・・・中間部磁石 16・・・・・中間部磁石 17・・・・・中間部磁石

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】ターゲットを上面に取り付けたバッキング
    プレートの背後に配設した磁石装置によりターゲットの
    表面近傍の空間に湾曲した磁力線を形成して高密度のプ
    ラズマを発生し、ターゲットをスパッタするマグネトロ
    ンスパッタカソードにおて、上記磁石装置は、底部ヨー
    クと、この底部ヨークの中央部より立設された希土類系
    強磁石よりなる中央部磁石と、この廻りをこれと間隔を
    もってリング状に囲むように底部ヨークの周縁部より立
    設された希土類系強磁石よりなる周縁部磁石と、中央部
    磁石と周縁部磁石との間で先端部の磁極がほぼ同一高さ
    で2個以上存在するように配置された少なくとも1個以
    上の希土類系強磁石よりなる中間部磁石とで構成され、
    中間部磁石の先端部の磁極は中央部磁石と周縁部磁石と
    の先端部の磁極より下方に位置すると共に、中央部磁
    石、中間部磁石および周縁部磁石の各先端部の磁極の極
    性が隣接する磁石の先端部の磁極の極性と相異なってい
    ることを特徴とするマグネトロンスパッタカソード。
JP4430091A 1991-02-17 1991-02-17 マグネトロンスパツタカソード Pending JPH0525625A (ja)

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Cited By (8)

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