JPH07126844A - スパッタ装置 - Google Patents
スパッタ装置Info
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- JPH07126844A JPH07126844A JP32570593A JP32570593A JPH07126844A JP H07126844 A JPH07126844 A JP H07126844A JP 32570593 A JP32570593 A JP 32570593A JP 32570593 A JP32570593 A JP 32570593A JP H07126844 A JPH07126844 A JP H07126844A
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- JP
- Japan
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- sputtering
- self
- cathode
- target
- magnetic flux
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ２時間程度しかないセルフスパッタターゲッ
トの寿命を長くし、長期にわたって連続運転を行うこと
ができるセルフスパッタ装置を提供する。 【構成】 面状で表面に凸部をもつターゲット４１の裏
に磁石４６を配し、セルフスパッタを行う。セルフスパ
ッタはターゲットの形状や磁束密度に敏感なので、凸部
がへこむにつれて磁石の位置即ちターゲットの表面の磁
束密度を最適値に保ちながらセルフスパッタを行う。磁
石を小さくして同時に回転などを行うと、早すぎるセル
フスパッタ速度を適度な値にすることができる。
トの寿命を長くし、長期にわたって連続運転を行うこと
ができるセルフスパッタ装置を提供する。 【構成】 面状で表面に凸部をもつターゲット４１の裏
に磁石４６を配し、セルフスパッタを行う。セルフスパ
ッタはターゲットの形状や磁束密度に敏感なので、凸部
がへこむにつれて磁石の位置即ちターゲットの表面の磁
束密度を最適値に保ちながらセルフスパッタを行う。磁
石を小さくして同時に回転などを行うと、早すぎるセル
フスパッタ速度を適度な値にすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、面状陰極を持ったス
パッタ装置に関し、特にセルフスパッタ、あるいはセル
フスパッタによる反応性スパッタに適用して特に効果が
ある。
パッタ装置に関し、特にセルフスパッタ、あるいはセル
フスパッタによる反応性スパッタに適用して特に効果が
ある。
【０００２】
【従来の技術と課題】最近高真空でのスパッタにより、
アスペクト比の高い穴の中に迄薄膜を形成する技術への
要請が高まっている。そのためアルゴン等の不活性気体
（以下単にガス）の導入なしに、放電電流を極端に増加
してスパッタされた粒子をイオン化してスパッタする。
いわゆるセルフスパッタの研究が行われ成果を上げつつ
ある。
アスペクト比の高い穴の中に迄薄膜を形成する技術への
要請が高まっている。そのためアルゴン等の不活性気体
（以下単にガス）の導入なしに、放電電流を極端に増加
してスパッタされた粒子をイオン化してスパッタする。
いわゆるセルフスパッタの研究が行われ成果を上げつつ
ある。
【０００３】しかし発明者の最近の研究によると、この
セルフスパッタは高速すぎて（例えば１０μｍ／ｍｉ
ｎ）、制御がしにくい、陰極の寿命が短く連続運転
に適さない、放電が陰極表面の形状や電界あるいは磁
界に敏感で、例えばエロージョン部分が２ｍｍ程度の深
さになると、もう放電しなくなる、放電が時々停止す
る。などの欠点があり、これではスパッタの特徴を生か
して実用化することは困難であることがわかった。
セルフスパッタは高速すぎて（例えば１０μｍ／ｍｉ
ｎ）、制御がしにくい、陰極の寿命が短く連続運転
に適さない、放電が陰極表面の形状や電界あるいは磁
界に敏感で、例えばエロージョン部分が２ｍｍ程度の深
さになると、もう放電しなくなる、放電が時々停止す
る。などの欠点があり、これではスパッタの特徴を生か
して実用化することは困難であることがわかった。
【０００４】
【この発明の目的】この発明の目的は、長期にわたって
安定にセルフスパッタや反応性セルフスパッタを行うこ
との出来るスパッタ装置を提供することにある。また、
放電が不安定にならないように陰極の形状が放電維持可
能な形状を維持できるようにスパッタを行えるようにす
ること、さらに、放電が一時的に停止しても、すぐに再
スタート出来るようにすることにある。
安定にセルフスパッタや反応性セルフスパッタを行うこ
との出来るスパッタ装置を提供することにある。また、
放電が不安定にならないように陰極の形状が放電維持可
能な形状を維持できるようにスパッタを行えるようにす
ること、さらに、放電が一時的に停止しても、すぐに再
スタート出来るようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決する手段】前記の目的を達成するために、
陰極表面の磁束密度を放電が維持出来る値に維持する
こと、陰極表面（ターゲット）の形状をエロージョン
の形状を見込んで、なるべく放電しやすい形状にあらか
じめしておく、ターゲットの全面を同時にスパッタす
るのではなく一部をスパッタし見掛上スパッタ速度が最
適な値に設定できるようにする、セルフスパッタが停
止してもスパッタがすぐ再開し、且つガスの悪い影響が
最小になるようにパッと導入できすぐ排気できるように
する、などである。
陰極表面の磁束密度を放電が維持出来る値に維持する
こと、陰極表面（ターゲット）の形状をエロージョン
の形状を見込んで、なるべく放電しやすい形状にあらか
じめしておく、ターゲットの全面を同時にスパッタす
るのではなく一部をスパッタし見掛上スパッタ速度が最
適な値に設定できるようにする、セルフスパッタが停
止してもスパッタがすぐ再開し、且つガスの悪い影響が
最小になるようにパッと導入できすぐ排気できるように
する、などである。
【０００６】
【この発明の作用】安定で長期にわたって連続運転でき
るセルフスパッタあるいは反応性セルフスパッタを実現
できる。
るセルフスパッタあるいは反応性セルフスパッタを実現
できる。
【０００７】
【実施例】次にこの発明を図面を用いて詳しく説明す
る。図１から図４に実施例を示す。図１は放電電流や放
電電圧と圧力の関係を示す図で、曲線１は従来の平板マ
グネトロンスパッタで、１０−１（Ｐａ）程度以下の圧
力では放電しない。この電圧は装置によって若干異なる
が、電流急変圧力と云うことにする。曲線２はそのとき
の電圧変化である。曲線３は、特願平３−６２７６６
「面状陰極放電装置」の電流と圧力の関係を示す。放電
電流（スパッタ速度は、ほぼ電流に比例する）は圧力と
ともに低下し、低圧で高速のスパッタを行う場合適当で
ない。曲線５はセルフスパッタ装置（真空溶解銅ターゲ
ットで直径１００ｍｍ、ターゲット表面の面平行磁束密
度２５０ガウス）の放電電流（８Ａ一定）と圧力の関
係、その放電を維持する放電電圧（ターゲットが平坦の
とき）と圧力の関係を曲線４に示す、およそ６００Ｖ前
後であるが、ターゲット表面の形状、磁束密度によって
変化する。このときのスパッタ速度は、ターゲット基板
間の距離６０ｍｍでおよそ毎分４μｍである。このよう
に電流急変圧力以下の圧力においても高速スパッタを行
うことができる。これをセルフスパッタという。
る。図１から図４に実施例を示す。図１は放電電流や放
電電圧と圧力の関係を示す図で、曲線１は従来の平板マ
グネトロンスパッタで、１０−１（Ｐａ）程度以下の圧
力では放電しない。この電圧は装置によって若干異なる
が、電流急変圧力と云うことにする。曲線２はそのとき
の電圧変化である。曲線３は、特願平３−６２７６６
「面状陰極放電装置」の電流と圧力の関係を示す。放電
電流（スパッタ速度は、ほぼ電流に比例する）は圧力と
ともに低下し、低圧で高速のスパッタを行う場合適当で
ない。曲線５はセルフスパッタ装置（真空溶解銅ターゲ
ットで直径１００ｍｍ、ターゲット表面の面平行磁束密
度２５０ガウス）の放電電流（８Ａ一定）と圧力の関
係、その放電を維持する放電電圧（ターゲットが平坦の
とき）と圧力の関係を曲線４に示す、およそ６００Ｖ前
後であるが、ターゲット表面の形状、磁束密度によって
変化する。このときのスパッタ速度は、ターゲット基板
間の距離６０ｍｍでおよそ毎分４μｍである。このよう
に電流急変圧力以下の圧力においても高速スパッタを行
うことができる。これをセルフスパッタという。
【０００８】このターゲットの断面形状を図２に示す。
曲線８はスパッタを始める前の形状を、曲線７はもうこ
れ以上セルフスパッタが出来なくなったときの形状を示
す。この形になるのにおよそ６時間である。もし曲線８
のようにあらかじめ凸部を作っておかないと（縦軸Ｏの
位置からスパッタを始める）２ｈｒで曲線７の形状にな
ってセルフスパッタは起きなくなった。曲線７の形状で
磁束密度を変化させてみた。磁束密度を大きくすると電
圧が低下しすぎ、磁束密度を小さくするとやはりセルフ
スパッタは起きなかった。また、形状を一点鎖線で示す
位置で平面にするとやはりセルフスパッタは起きなかっ
た。さらに、凸部をあまり高くしてもセルフスパッタは
起きなかった。この場合は、磁石の位置をターゲットに
近づけて、つまり、ターゲット表面の磁束密度を高める
ことによりセルフスパッタを起こすことができた。６は
ターゲットの一番消費されたところで、これをエロージ
ョンセンタと云い、その深さはおよそ２ｍｍである。
曲線８はスパッタを始める前の形状を、曲線７はもうこ
れ以上セルフスパッタが出来なくなったときの形状を示
す。この形になるのにおよそ６時間である。もし曲線８
のようにあらかじめ凸部を作っておかないと（縦軸Ｏの
位置からスパッタを始める）２ｈｒで曲線７の形状にな
ってセルフスパッタは起きなくなった。曲線７の形状で
磁束密度を変化させてみた。磁束密度を大きくすると電
圧が低下しすぎ、磁束密度を小さくするとやはりセルフ
スパッタは起きなかった。また、形状を一点鎖線で示す
位置で平面にするとやはりセルフスパッタは起きなかっ
た。さらに、凸部をあまり高くしてもセルフスパッタは
起きなかった。この場合は、磁石の位置をターゲットに
近づけて、つまり、ターゲット表面の磁束密度を高める
ことによりセルフスパッタを起こすことができた。６は
ターゲットの一番消費されたところで、これをエロージ
ョンセンタと云い、その深さはおよそ２ｍｍである。
【０００９】つまり、従来の平板のままでセルフスパッ
タを行うと、前述の条件で、およそ２時間くらいしか使
えなかったこれを表面を凸状にし、マグネットの位置を
変化して磁束密度を調整することによりおよそ６時間と
約３倍の時間連続運転することができたのである。
タを行うと、前述の条件で、およそ２時間くらいしか使
えなかったこれを表面を凸状にし、マグネットの位置を
変化して磁束密度を調整することによりおよそ６時間と
約３倍の時間連続運転することができたのである。
【００１０】この実験装置の詳細を図３と図４に示す。
１０は予備排気室で、１１は真空排気系、１２は真空チ
ャンバ、１３は扉、１４は通過弁である。１５は基板搬
入機構で基板を大気圧の空間から基板ホルダ上に基板を
搬入する。２０はセルフスパッタ用真空容器で、２１は
真空排気系、２２はセルフスパッタチャンバである。３
０は基板保持機構で、３１が基板、３２が基板ホルダ、
３３は絶縁体、３４は導入管（水や電気を導入する）、
３５は基板ホルダ電源で、基板に所要の電位を与える。
４０は陰極機構で、４１はターゲット、矢印４２は導入
管４７を通して電力、冷媒を導入することを意味する。
４３は絶縁体、４４はシールド、４５は陰極容器、４６
は磁気機構でその中心をなす永久磁石である。磁石は中
心磁石４６１、周囲磁石４６２から通常作られる。磁束
をなるべく周囲磁石の外を迂回して中心磁石と結ぶよう
にするには周囲磁石４６２を軟磁性体で作るとよい。５
０はこの発明の特徴とする陰極ターゲット表面上の磁束
密度を可変とする手段（以下磁束可変手段）である。５
１は絶縁体で、矢印５３の方向に動かし磁石をターゲッ
ト４１に近づけたり遠ざけたりしてターゲット表面上の
磁束密度を変化する。５２はオーリングである。この実
施例では永久磁石を使用しているので磁石の位置を変化
させているが、電磁石を用いれば位置の変化を行っても
よいし、電流を変化させて磁束密度を変化させてもよ
い。６０はターゲットに電力を供給する手段で、６１が
電源である。７０はガス導入系で、７１は流量調節系、
７２はガスボンベ、７３は気体を注入する手段である。
１０は予備排気室で、１１は真空排気系、１２は真空チ
ャンバ、１３は扉、１４は通過弁である。１５は基板搬
入機構で基板を大気圧の空間から基板ホルダ上に基板を
搬入する。２０はセルフスパッタ用真空容器で、２１は
真空排気系、２２はセルフスパッタチャンバである。３
０は基板保持機構で、３１が基板、３２が基板ホルダ、
３３は絶縁体、３４は導入管（水や電気を導入する）、
３５は基板ホルダ電源で、基板に所要の電位を与える。
４０は陰極機構で、４１はターゲット、矢印４２は導入
管４７を通して電力、冷媒を導入することを意味する。
４３は絶縁体、４４はシールド、４５は陰極容器、４６
は磁気機構でその中心をなす永久磁石である。磁石は中
心磁石４６１、周囲磁石４６２から通常作られる。磁束
をなるべく周囲磁石の外を迂回して中心磁石と結ぶよう
にするには周囲磁石４６２を軟磁性体で作るとよい。５
０はこの発明の特徴とする陰極ターゲット表面上の磁束
密度を可変とする手段（以下磁束可変手段）である。５
１は絶縁体で、矢印５３の方向に動かし磁石をターゲッ
ト４１に近づけたり遠ざけたりしてターゲット表面上の
磁束密度を変化する。５２はオーリングである。この実
施例では永久磁石を使用しているので磁石の位置を変化
させているが、電磁石を用いれば位置の変化を行っても
よいし、電流を変化させて磁束密度を変化させてもよ
い。６０はターゲットに電力を供給する手段で、６１が
電源である。７０はガス導入系で、７１は流量調節系、
７２はガスボンベ、７３は気体を注入する手段である。
【００１１】この装置の運転は、通常のスパッタを行う
のとほぼ同様に行う。セルフスパッタにするには、例え
ば前述の直径１００ｍｍのターゲットの場合、圧力を
０．５Ｐａに保ち電圧を変化させながら放電電流を８Ａ
に調整する。ついで、およそ８Ａを維持しながらガス導
入を断ち、セルフスパッタチャンバ内を１０−３Ｐａ程
度以下の圧力にする。つまりガス導入なしで、電流急変
圧力以下の圧力においても高速スパッタを行うことがで
きる。もし反応性スパッタを行いたい場合は、所定のガ
スを導入する。
のとほぼ同様に行う。セルフスパッタにするには、例え
ば前述の直径１００ｍｍのターゲットの場合、圧力を
０．５Ｐａに保ち電圧を変化させながら放電電流を８Ａ
に調整する。ついで、およそ８Ａを維持しながらガス導
入を断ち、セルフスパッタチャンバ内を１０−３Ｐａ程
度以下の圧力にする。つまりガス導入なしで、電流急変
圧力以下の圧力においても高速スパッタを行うことがで
きる。もし反応性スパッタを行いたい場合は、所定のガ
スを導入する。
【００１２】図５と図６には別の実施例を示してある。
エロージョンセンターの形状を図の一点鎖線５５で示す
形状とし、これを矢印５４で示すように回転しながら、
図の矢印５３で示すように磁石を上下に動かしながらタ
ーゲット表面上の磁束密度を最適値に調整する。この実
施例では、ターゲット全面の１／４をスパッタしている
ので、トータルで寿命を４倍に、スパッタ速度を１／４
に、さらに角度θを小さくすることによりターゲットの
１／１０をスパッタするように設計することもできる。
こうすることだけで寿命を１０倍に、スパッタ速度を１
／１０とすることができる。さらに、このように、回転
させることによりターゲット表面は一様に削取られるよ
うになり寿命はさらに長くなる。スパッタされていると
ころはほぼ一様に削られるが縁部は、もし平板のままで
あると４１１の形状となりやはり短寿命化の原因とな
る。したがって４１２のように前もって縁部は削ってお
くのが望ましい。縁部の形状は実験的に、またエロージ
ョンセンター５５の形も実験的に定める。より一様性を
増大させるために他のエロージョンセンター５５１や５
５２を設けるのもよい方法である。もしターゲットが矩
形である場合は運動５４は、前後・左右にするのもよく
その方法は必要に応じて設計する。要はなるべく一様に
なるようにすることである。あるいはエロージョンセン
ターが盛り上がるようにすることである。
エロージョンセンターの形状を図の一点鎖線５５で示す
形状とし、これを矢印５４で示すように回転しながら、
図の矢印５３で示すように磁石を上下に動かしながらタ
ーゲット表面上の磁束密度を最適値に調整する。この実
施例では、ターゲット全面の１／４をスパッタしている
ので、トータルで寿命を４倍に、スパッタ速度を１／４
に、さらに角度θを小さくすることによりターゲットの
１／１０をスパッタするように設計することもできる。
こうすることだけで寿命を１０倍に、スパッタ速度を１
／１０とすることができる。さらに、このように、回転
させることによりターゲット表面は一様に削取られるよ
うになり寿命はさらに長くなる。スパッタされていると
ころはほぼ一様に削られるが縁部は、もし平板のままで
あると４１１の形状となりやはり短寿命化の原因とな
る。したがって４１２のように前もって縁部は削ってお
くのが望ましい。縁部の形状は実験的に、またエロージ
ョンセンター５５の形も実験的に定める。より一様性を
増大させるために他のエロージョンセンター５５１や５
５２を設けるのもよい方法である。もしターゲットが矩
形である場合は運動５４は、前後・左右にするのもよく
その方法は必要に応じて設計する。要はなるべく一様に
なるようにすることである。あるいはエロージョンセン
ターが盛り上がるようにすることである。
【００１３】図７には別の実施例を示してある。エロー
ジョンセンターの形状はこのように自由に設計できる。
ジョンセンターの形状はこのように自由に設計できる。
【００１４】セルフスパッタは、前述のように表面形状
に敏感のみならず、ターゲットの材料や前処理等にも敏
感である。例えば、本願の実施例は真空溶解のターゲッ
トを用いているが、例えばそうでない材料を用いるとし
ばしば放電が停止する。これは、ターゲットからガスが
放出され一時的に放電状態を乱すからと思われる。放電
が停止すると５×１０−１Ｐａ程度迄不活性気体を導入
して放電を再スタートさせる必要がある。７３はそのた
めの装置である。例えばスパッタ室の容積が２００ｌあ
るときは、小さい部屋７４１の容積を１ｍｌよりやや大
きくすればよい。７３１は真空容器、７３２と７３７は
オーリング、７３４と７３８は弁座、７３６と７４０は
スプリング、７３５と７３９は電磁コイルである。通常
弁座７３４と７３８を閉じ内部を大気圧にしておく。セ
ルフスパッタが停止すると弁座７３４を開け瞬間的にセ
ルフスパッタ室内を再スタートの圧力にする。弁座７３
４を閉じ７３８を開け内部を再び大気圧にしておく。こ
れを放電電流を検出し、ガスを導入し電流がなるべく一
定になるように電圧を自動制御してやれば極めて短時間
にセルフスパッタを再スタートさせることができる。
に敏感のみならず、ターゲットの材料や前処理等にも敏
感である。例えば、本願の実施例は真空溶解のターゲッ
トを用いているが、例えばそうでない材料を用いるとし
ばしば放電が停止する。これは、ターゲットからガスが
放出され一時的に放電状態を乱すからと思われる。放電
が停止すると５×１０−１Ｐａ程度迄不活性気体を導入
して放電を再スタートさせる必要がある。７３はそのた
めの装置である。例えばスパッタ室の容積が２００ｌあ
るときは、小さい部屋７４１の容積を１ｍｌよりやや大
きくすればよい。７３１は真空容器、７３２と７３７は
オーリング、７３４と７３８は弁座、７３６と７４０は
スプリング、７３５と７３９は電磁コイルである。通常
弁座７３４と７３８を閉じ内部を大気圧にしておく。セ
ルフスパッタが停止すると弁座７３４を開け瞬間的にセ
ルフスパッタ室内を再スタートの圧力にする。弁座７３
４を閉じ７３８を開け内部を再び大気圧にしておく。こ
れを放電電流を検出し、ガスを導入し電流がなるべく一
定になるように電圧を自動制御してやれば極めて短時間
にセルフスパッタを再スタートさせることができる。
【００１５】この装置により直径０．４μｍ、深さ１．
２μｍの深い穴の銅による埋込を行ったところ、穴の底
には穴入口付近と同程度の厚さの薄膜をつけることがで
きた。これは高真空でスパッタを行うため、スパッタさ
れた粒子が、ターゲットから直進したためと思われる。
このように、本方法によれば極めて秀れた穴埋を行うこ
とができる。一層スパッタされた原子の並行性をよくし
て埋込、特性をよくするために、ターゲットをややお椀
形にするのもよい方法である。
２μｍの深い穴の銅による埋込を行ったところ、穴の底
には穴入口付近と同程度の厚さの薄膜をつけることがで
きた。これは高真空でスパッタを行うため、スパッタさ
れた粒子が、ターゲットから直進したためと思われる。
このように、本方法によれば極めて秀れた穴埋を行うこ
とができる。一層スパッタされた原子の並行性をよくし
て埋込、特性をよくするために、ターゲットをややお椀
形にするのもよい方法である。
【００１６】以上は何ら限定的な意味をもつものではな
い。各実施例は互いに組み合わせたり、その一部を利用
し合ったり変形し合ったりしてさらに秀れた製品を生む
ことができる。さらに従来知られている技術を応用でき
ることも勿論である。これらの先行技術は、次の文献に
も多少述べられているので参考になる。 １ 実用真空技術総覧：塙輝雄編、産業技術サービスセ
ンター １９９０年刊行 ２ 薄膜ハンドブック：神山編、オーム社 １９８３年
発刊 ３ 真空技術ハンドブック：金持編、日刊工業新聞社
１９９０年刊行
い。各実施例は互いに組み合わせたり、その一部を利用
し合ったり変形し合ったりしてさらに秀れた製品を生む
ことができる。さらに従来知られている技術を応用でき
ることも勿論である。これらの先行技術は、次の文献に
も多少述べられているので参考になる。 １ 実用真空技術総覧：塙輝雄編、産業技術サービスセ
ンター １９９０年刊行 ２ 薄膜ハンドブック：神山編、オーム社 １９８３年
発刊 ３ 真空技術ハンドブック：金持編、日刊工業新聞社
１９９０年刊行
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明のスパッタ装
置によれば、安定で長期にわたって連続運転のできるセ
ルフスパッタを行うことができしかもガスが極めて低い
圧力でのスパッタを行うので、高いアスペクト比の穴の
内部にもスパッタされた原子や分子が直行し、薄膜を形
成することができる。
置によれば、安定で長期にわたって連続運転のできるセ
ルフスパッタを行うことができしかもガスが極めて低い
圧力でのスパッタを行うので、高いアスペクト比の穴の
内部にもスパッタされた原子や分子が直行し、薄膜を形
成することができる。
図１から図４、図５と図６、図７及び図８はそれぞれこ
の発明の実施例を示す図である。
の発明の実施例を示す図である。
４ 放電電圧 ５ 放電電流 ６ エロージョンセンター ２０ 真空容器 ４０ 陰極機構 ４６ 磁気機構 ６０ 電力を供給する手段 ７０ ガス導入系 ７３ 気体を注入する手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年４月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】しかし発明者の最近の研究によると、この
セルフスパッタは高速すぎて（例えば１０μｍ／ｍｉ
ｎ）、制御がしにくい、陰極の寿命が短く連続運転
に適さない、放電が陰極表面の形状や電界あるいは磁
界に敏感で、例えばエロージョン部分が２〜３ｍｍ程度
の深さになると、もう放電しなくなる、放電が時々停
止する。などの欠点があり、これではスパッタの特徴を
生かして実用化することは困難であることがわかった。
セルフスパッタは高速すぎて（例えば１０μｍ／ｍｉ
ｎ）、制御がしにくい、陰極の寿命が短く連続運転
に適さない、放電が陰極表面の形状や電界あるいは磁
界に敏感で、例えばエロージョン部分が２〜３ｍｍ程度
の深さになると、もう放電しなくなる、放電が時々停
止する。などの欠点があり、これではスパッタの特徴を
生かして実用化することは困難であることがわかった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【実施例】次にこの発明を図面を用いて詳しく説明す
る。図１から図４に実施例を示す。図１は放電電流や放
電電圧と圧力の関係を示す図で、曲線１は従来の平板マ
グネトロンスパッタで、１０−１（Ｐａ）程度以下の圧
力では放電しない。この電圧は装置によって若干異なる
が、電流急変圧力と云うことにする。曲線２はそのとき
の電圧変化である。曲線３は、特願平３−６２７６６
「面状陰極放電装置」の電流と圧力の関係を示す。放電
電流（スパッタ速度は、ほぼ電流に比例する）は圧力と
ともに低下し、低圧で高速のスパッタを行う場合適当で
ない。曲線５はセルフスパッタ装置（真空溶解銅ターゲ
ットで直径１２０ｍｍ、ターゲット表面の面平行磁束密
度２５０〜５００ガウス）の放電電流（８Ａ一定）と圧
力の関係、その放電を維持する放電電圧（ターゲットが
平坦のとき）と圧力の関係を曲線４に示す、およそ６０
０〜７００Ｖ前後であるが、ターゲット表面の形状、磁
束密度によって 変化する。このときのスパッタ速度
は、ターゲット基板間の距離６０ｍｍでおよそ毎分４μ
ｍである。このように電流急変圧力以下の圧力において
も高速スパッタを行うことができる。これをセルフスパ
ッタという。
る。図１から図４に実施例を示す。図１は放電電流や放
電電圧と圧力の関係を示す図で、曲線１は従来の平板マ
グネトロンスパッタで、１０−１（Ｐａ）程度以下の圧
力では放電しない。この電圧は装置によって若干異なる
が、電流急変圧力と云うことにする。曲線２はそのとき
の電圧変化である。曲線３は、特願平３−６２７６６
「面状陰極放電装置」の電流と圧力の関係を示す。放電
電流（スパッタ速度は、ほぼ電流に比例する）は圧力と
ともに低下し、低圧で高速のスパッタを行う場合適当で
ない。曲線５はセルフスパッタ装置（真空溶解銅ターゲ
ットで直径１２０ｍｍ、ターゲット表面の面平行磁束密
度２５０〜５００ガウス）の放電電流（８Ａ一定）と圧
力の関係、その放電を維持する放電電圧（ターゲットが
平坦のとき）と圧力の関係を曲線４に示す、およそ６０
０〜７００Ｖ前後であるが、ターゲット表面の形状、磁
束密度によって 変化する。このときのスパッタ速度
は、ターゲット基板間の距離６０ｍｍでおよそ毎分４μ
ｍである。このように電流急変圧力以下の圧力において
も高速スパッタを行うことができる。これをセルフスパ
ッタという。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】このターゲットの断面形状を図２に示す。
曲線８はスパッタを始める前の形状を、曲線７はもうこ
れ以上セルフスパッタが出来なくなったときの形状を示
す。この形になるのにおよそ６時間である。もし曲線８
のようにあらかじめ凸部を作っておかないと（縦軸０の
位置からスパッタを始める）２ｈｒで曲線７の形状にな
ってセルフスパッタは起きなくなった。曲線７の形状で
磁束密度を変化させてみた。磁束密度を大きくすると電
圧が低下しすぎ、磁束密度を小さくするとやはりセルフ
スパッタは起きなかった。また、形状を一点鎖線で示す
位置で平面にとやはりセルフスパッタは起きなかった。
さらに、凸部をあまり高くしてもセルフスパッタは起き
なかった。この場合は、磁石の位置をターゲットに近づ
けて、つまり、ターゲット表面の磁束密度を高めること
によりセルフスパッタを起こすことができた。６はター
ゲットの一番消費されたところで、これをエロージョン
センタと云い、その深さはおよそ２ｍｍ〜３ｍｍであ
る。
曲線８はスパッタを始める前の形状を、曲線７はもうこ
れ以上セルフスパッタが出来なくなったときの形状を示
す。この形になるのにおよそ６時間である。もし曲線８
のようにあらかじめ凸部を作っておかないと（縦軸０の
位置からスパッタを始める）２ｈｒで曲線７の形状にな
ってセルフスパッタは起きなくなった。曲線７の形状で
磁束密度を変化させてみた。磁束密度を大きくすると電
圧が低下しすぎ、磁束密度を小さくするとやはりセルフ
スパッタは起きなかった。また、形状を一点鎖線で示す
位置で平面にとやはりセルフスパッタは起きなかった。
さらに、凸部をあまり高くしてもセルフスパッタは起き
なかった。この場合は、磁石の位置をターゲットに近づ
けて、つまり、ターゲット表面の磁束密度を高めること
によりセルフスパッタを起こすことができた。６はター
ゲットの一番消費されたところで、これをエロージョン
センタと云い、その深さはおよそ２ｍｍ〜３ｍｍであ
る。
Claims (6)
- 【請求項１】 内部を真空に出来る真空容器、前記真空
容器の内部に設けられた陰極機構、前記陰極機構内の陰
極の表面が面状をなし且つ陰極の放電にさらさられる面
（表面）の反対側の面（裏側）に磁気機構を配し、前記
磁気機構により陰極の放電にさらさられる面の一端から
出て他端に入る磁力線を発生せしめ、 且つ面状にほぼこれと平行な成分をもつ磁界を設定する
手段、前記陰極に電力を供給する手段、放電空間の圧力
を調整するガス導入系とよりなるスパッタ装置におい
て、陰極表面上の磁束密度を可変することの出来るスパ
ッタ装置。 - 【請求項２】 磁束密度を陰極表面と永久磁石の表面と
の距離を変化させて磁速密度の変化を行うことの出来る
ことを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。 - 【請求項３】 磁束密度の可変を、磁気機構に電磁石を
用いることにより行うことを特徴とする請求項１記載の
スパッタ装置。 - 【請求項４】 陰極表面の限定された領域のみに磁束を
発生し、且つ前記領域を陰極表面上を移動させることの
出来る請求項２または請求項３記載のスパッタ装置。 - 【請求項５】 陰極表面が、エロージョン部分があらか
じめ突出された形状をしていることを特徴とする請求項
２、請求項３及び請求項４記載のスパッタ装置。 - 【請求項６】 セルフスパッタが停止したとき、瞬間的
にセルフスパッタ起動の圧力まで真空内の圧力を高める
ために気体を注入する手段を備えたことを特徴とするセ
ルフスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32570593A JPH07126844A (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32570593A JPH07126844A (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | スパッタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07126844A true JPH07126844A (ja) | 1995-05-16 |
Family
ID=18179791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32570593A Pending JPH07126844A (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07126844A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11315374A (ja) * | 1998-05-08 | 1999-11-16 | Ulvac Corp | 銅薄膜形成方法 |
| US6290825B1 (en) | 1999-02-12 | 2001-09-18 | Applied Materials, Inc. | High-density plasma source for ionized metal deposition |
| EP1215302A1 (en) * | 1999-07-06 | 2002-06-19 | Applied Materials, Inc. | Sputtering device and film forming method |
| US6497802B2 (en) | 1999-02-12 | 2002-12-24 | Applied Materials, Inc. | Self ionized plasma sputtering |
| US6663754B2 (en) | 2001-04-13 | 2003-12-16 | Applied Materials, Inc. | Tubular magnet as center pole in unbalanced sputtering magnetron |
| US6692617B1 (en) * | 1997-05-08 | 2004-02-17 | Applied Materials, Inc. | Sustained self-sputtering reactor having an increased density plasma |
| US6790323B2 (en) | 1999-02-12 | 2004-09-14 | Applied Materials, Inc. | Self ionized sputtering using a high density plasma source |
| US9051641B2 (en) | 2001-07-25 | 2015-06-09 | Applied Materials, Inc. | Cobalt deposition on barrier surfaces |
-
1993
- 1993-11-01 JP JP32570593A patent/JPH07126844A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6692617B1 (en) * | 1997-05-08 | 2004-02-17 | Applied Materials, Inc. | Sustained self-sputtering reactor having an increased density plasma |
| US6960284B2 (en) | 1997-05-08 | 2005-11-01 | Applied Materials, Inc. | Rotational and reciprocal radial movement of a sputtering magnetron |
| JPH11315374A (ja) * | 1998-05-08 | 1999-11-16 | Ulvac Corp | 銅薄膜形成方法 |
| US6290825B1 (en) | 1999-02-12 | 2001-09-18 | Applied Materials, Inc. | High-density plasma source for ionized metal deposition |
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| US6790323B2 (en) | 1999-02-12 | 2004-09-14 | Applied Materials, Inc. | Self ionized sputtering using a high density plasma source |
| US7335282B2 (en) | 1999-02-12 | 2008-02-26 | Jianming Fu | Sputtering using an unbalanced magnetron |
| EP1215302A1 (en) * | 1999-07-06 | 2002-06-19 | Applied Materials, Inc. | Sputtering device and film forming method |
| EP1215302A4 (en) * | 1999-07-06 | 2007-11-07 | Applied Materials Inc | CATHODIC SPRAY DEVICE AND FILM FORMATION METHOD |
| US6663754B2 (en) | 2001-04-13 | 2003-12-16 | Applied Materials, Inc. | Tubular magnet as center pole in unbalanced sputtering magnetron |
| US9051641B2 (en) | 2001-07-25 | 2015-06-09 | Applied Materials, Inc. | Cobalt deposition on barrier surfaces |
| US9209074B2 (en) | 2001-07-25 | 2015-12-08 | Applied Materials, Inc. | Cobalt deposition on barrier surfaces |
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