JPH08209343A - 平面マグネトロン・スパッタリングの方法と装置 - Google Patents
平面マグネトロン・スパッタリングの方法と装置Info
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- JPH08209343A JPH08209343A JP7311470A JP31147095A JPH08209343A JP H08209343 A JPH08209343 A JP H08209343A JP 7311470 A JP7311470 A JP 7311470A JP 31147095 A JP31147095 A JP 31147095A JP H08209343 A JPH08209343 A JP H08209343A
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- H01J37/3488—Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/3497—Temperature of target
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
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- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜の品質と付着の均一性を向上させ、低圧
力、低電圧で動作し、有効なターゲットの冷却を促進し
かつ製作が容易な平面マグネトロン・スパッタリング装
置を提供する。 【解決手段】 開示されるマグネトロン・スパッタリン
グ装置は内部導管を含む冷却ブロックを持つ。ターゲッ
トは第１の面に第１および第２の溝を持つ。ターゲット
の第１の面の少なくとも一部分は冷却ブロックの第１の
面と接触している。第１の磁極片は第１の溝の中に位置
し、第２の磁極片は第２の溝の中に位置する。第１の磁
石は第１の磁極片と接触し、第１の極性を持つ。第２の
磁石は第２の磁極片と接触し、第１の磁石と反対の極性
を持つ。プレートは冷却ブロックの第２の面と、第１お
よび第２ブロックに接触する。冷却液を冷却ブロックの
内部導管に供給し、冷却ブロックに電圧を印加する手段
が取られる。第１および第２の磁極片は、第１および第
２の磁石によって生み出された磁束を反対側のターゲッ
トの第２の面の方向に導く。
力、低電圧で動作し、有効なターゲットの冷却を促進し
かつ製作が容易な平面マグネトロン・スパッタリング装
置を提供する。 【解決手段】 開示されるマグネトロン・スパッタリン
グ装置は内部導管を含む冷却ブロックを持つ。ターゲッ
トは第１の面に第１および第２の溝を持つ。ターゲット
の第１の面の少なくとも一部分は冷却ブロックの第１の
面と接触している。第１の磁極片は第１の溝の中に位置
し、第２の磁極片は第２の溝の中に位置する。第１の磁
石は第１の磁極片と接触し、第１の極性を持つ。第２の
磁石は第２の磁極片と接触し、第１の磁石と反対の極性
を持つ。プレートは冷却ブロックの第２の面と、第１お
よび第２ブロックに接触する。冷却液を冷却ブロックの
内部導管に供給し、冷却ブロックに電圧を印加する手段
が取られる。第１および第２の磁極片は、第１および第
２の磁石によって生み出された磁束を反対側のターゲッ
トの第２の面の方向に導く。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基盤上に材料をス
パッタリングする方法と装置に関し、より詳細には、平
面マグネトロン・スパッタリングの方法と装置に関す
る。
パッタリングする方法と装置に関し、より詳細には、平
面マグネトロン・スパッタリングの方法と装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】物体や基盤の表面に多様な導電性または
絶縁性の材料の薄い膜を付着させるスパッタリング処理
はよく知られている。スパッタリングされ基盤上に付着
させられるターゲットになる物質は、材料をターゲット
から基盤に放出させるイオンの衝撃にさらされる。ター
ゲットと基盤は、一般に、アルゴンのような、重い不活
性ガスを含有し、比較的低い圧力に保たれた、真空可能
なチャンバ内に置かれる。発生したイオンは、ターゲッ
トの前面に実質的に垂直な方向に高速になるまで加速さ
れる。
絶縁性の材料の薄い膜を付着させるスパッタリング処理
はよく知られている。スパッタリングされ基盤上に付着
させられるターゲットになる物質は、材料をターゲット
から基盤に放出させるイオンの衝撃にさらされる。ター
ゲットと基盤は、一般に、アルゴンのような、重い不活
性ガスを含有し、比較的低い圧力に保たれた、真空可能
なチャンバ内に置かれる。発生したイオンは、ターゲッ
トの前面に実質的に垂直な方向に高速になるまで加速さ
れる。
【０００３】グロー放電スパッタリングは、ターゲット
を強い負電位のバイアスがかかったカソードに取り付け
ることにより、イオン化されてターゲットに衝突する高
密度の粒子を作り出す。カソードとターゲットは、大地
電位に維持された装置と共に、ターゲットの露出した前
面と実質的に垂直な電界を作り出し、陽イオンを加速し
てターゲットの材料に衝撃を与え、ターゲットの原子を
放出させる。このターゲットの原子は実質的に個体化し
て基盤の表面に薄い膜を形成する。
を強い負電位のバイアスがかかったカソードに取り付け
ることにより、イオン化されてターゲットに衝突する高
密度の粒子を作り出す。カソードとターゲットは、大地
電位に維持された装置と共に、ターゲットの露出した前
面と実質的に垂直な電界を作り出し、陽イオンを加速し
てターゲットの材料に衝撃を与え、ターゲットの原子を
放出させる。このターゲットの原子は実質的に個体化し
て基盤の表面に薄い膜を形成する。
【０００４】スパッタリングの効率はターゲットの表面
に衝撃を与えるイオンの数を最大化することにより改善
される。平面マグネトロン・スパッタリング装置は、タ
ーゲットの近くで磁石を使用し、電子を捕らえてターゲ
ットの近くに誘導する磁界を作り出し、これにより、イ
オンの発生率と、ターゲット近くのイオン密度を向上さ
せる。カソードとアースの組み合わせによって作り出さ
れた電界Ｅは、ターゲットの面と実質的に垂直であり、
一方磁界Ｂの磁束の線はターゲット面から出てそこに戻
る傾向があり、閉じたアーチ形を形成する。電界Ｅと磁
界Ｂがお互いに垂直なこの配置内で、自由電子は電界Ｅ
と磁界Ｂのベクトルクロス乗積（すなわち、ＥｘＢ速
度）として表される、ターゲットの面に平行な速度を得
る。
に衝撃を与えるイオンの数を最大化することにより改善
される。平面マグネトロン・スパッタリング装置は、タ
ーゲットの近くで磁石を使用し、電子を捕らえてターゲ
ットの近くに誘導する磁界を作り出し、これにより、イ
オンの発生率と、ターゲット近くのイオン密度を向上さ
せる。カソードとアースの組み合わせによって作り出さ
れた電界Ｅは、ターゲットの面と実質的に垂直であり、
一方磁界Ｂの磁束の線はターゲット面から出てそこに戻
る傾向があり、閉じたアーチ形を形成する。電界Ｅと磁
界Ｂがお互いに垂直なこの配置内で、自由電子は電界Ｅ
と磁界Ｂのベクトルクロス乗積（すなわち、ＥｘＢ速
度）として表される、ターゲットの面に平行な速度を得
る。
【０００５】磁気を帯びた素子は、電子の運動をターゲ
ットの面と平行な、近接した輪形の通路に制限するよう
形成される。イオン化されたガスによるターゲットの材
料の移動によって生じたターゲットの侵食パターンは、
電子の通路に一致し、輪形のへこみの形を取る。輪形の
侵食が、深くターゲットの表面に食い込んだ時、一般に
ターゲットの交換が必要になる。
ットの面と平行な、近接した輪形の通路に制限するよう
形成される。イオン化されたガスによるターゲットの材
料の移動によって生じたターゲットの侵食パターンは、
電子の通路に一致し、輪形のへこみの形を取る。輪形の
侵食が、深くターゲットの表面に食い込んだ時、一般に
ターゲットの交換が必要になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】現在の平面マグネトロ
ン・スパッタリング処理は、多くの欠点を持っている。
第１に、現存の装置は、１ミリトル未満の低い真空圧力
で操作する時、非効率的である。低い圧力でテストする
とスパッタリングプラズマが不安定になり、確実に操作
するためには高い電圧を必要とする。第２に、高エネル
ギーイオンに絶えず衝突され、負電位を確立するための
高い電力にさらされるために、ターゲットが過熱する。
従って、ターゲット材料の有効な冷却が必要である。最
後に、現在の磁石の構成は薄い膜を不均一にし、ターゲ
ットの表面を非効率的に侵食する。ターゲットの材料が
わずか２０〜３０％利用されただけで、交換が必要にな
ることもしばしばである。
ン・スパッタリング処理は、多くの欠点を持っている。
第１に、現存の装置は、１ミリトル未満の低い真空圧力
で操作する時、非効率的である。低い圧力でテストする
とスパッタリングプラズマが不安定になり、確実に操作
するためには高い電圧を必要とする。第２に、高エネル
ギーイオンに絶えず衝突され、負電位を確立するための
高い電力にさらされるために、ターゲットが過熱する。
従って、ターゲット材料の有効な冷却が必要である。最
後に、現在の磁石の構成は薄い膜を不均一にし、ターゲ
ットの表面を非効率的に侵食する。ターゲットの材料が
わずか２０〜３０％利用されただけで、交換が必要にな
ることもしばしばである。
【０００７】現在の技術に関連する欠陥を克服するため
に、いくつかのタイプのマグネトロン装置が提案されて
いる。例えば、Ｍａｎｌｅｙの米国特許第５、２６２、
０２８号は、センター・ブースター磁石を含む複数の磁
石と、中央部分が切り落とされた厚いターゲットを持つ
装置を開示する。この配置は、より広くて均一な侵食パ
ターンを作るような磁界の形成を意図している。しか
し、異なった磁界の強さや極性の磁石による磁界のゆが
みがあるので、ターゲットの侵食の効率が向上しても、
薄い膜の付着が不均一になることがある。さらに、磁束
の線はターゲットの配置に依存し、ターゲットが侵食さ
れるに連れて変化する。ターゲットの材料に平行な磁束
線をもたらすために必要な磁界の交点を作り出すための
複数の磁石を使用すると、磁石の設計と製造を複雑化し
かねない。最後に、複雑な配置の磁石がターゲットと冷
却システムの間に置かれるので、ターゲットの材料の温
度管理の妨げになる。
に、いくつかのタイプのマグネトロン装置が提案されて
いる。例えば、Ｍａｎｌｅｙの米国特許第５、２６２、
０２８号は、センター・ブースター磁石を含む複数の磁
石と、中央部分が切り落とされた厚いターゲットを持つ
装置を開示する。この配置は、より広くて均一な侵食パ
ターンを作るような磁界の形成を意図している。しか
し、異なった磁界の強さや極性の磁石による磁界のゆが
みがあるので、ターゲットの侵食の効率が向上しても、
薄い膜の付着が不均一になることがある。さらに、磁束
の線はターゲットの配置に依存し、ターゲットが侵食さ
れるに連れて変化する。ターゲットの材料に平行な磁束
線をもたらすために必要な磁界の交点を作り出すための
複数の磁石を使用すると、磁石の設計と製造を複雑化し
かねない。最後に、複雑な配置の磁石がターゲットと冷
却システムの間に置かれるので、ターゲットの材料の温
度管理の妨げになる。
【０００８】従って、膜の品質と付着の均一性を向上さ
せ、低圧力、低電圧で動作し、有効なターゲットの冷却
を促進し、かつ製作が容易な平面マグネトロン・スパッ
タリング装置が必要である。
せ、低圧力、低電圧で動作し、有効なターゲットの冷却
を促進し、かつ製作が容易な平面マグネトロン・スパッ
タリング装置が必要である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】開示されるマグネトロン
・スパッタリング装置は、内部導管を含む冷却ブロック
を持つ。ターゲットは第１の面に、第１および第２の溝
を持つ。ターゲットの第１の面の少なくとも一部分は冷
却ブロックの第１の表面と接触している。第１の磁極片
は第１の溝の中に位置し、第２の磁極片は第２の溝の中
に位置する。第１の磁石は第１の磁極片と接触して第１
の極性を持つ。第２の磁石は第２の磁極片と接触して第
１の磁石と反対の極性を持つ。１枚のプレートが冷却ブ
ロックの第２の面と第１および第２の磁石に接触して位
置する。冷却ブロックの内部の導管に冷却液を供給し、
冷却ブロックに電圧を印加するための手段が取られる。
第１および第２の磁極片は、第１および第２の磁石によ
り、対抗するターゲットの第２の面の方向に向かって作
り出された磁束を導く。
・スパッタリング装置は、内部導管を含む冷却ブロック
を持つ。ターゲットは第１の面に、第１および第２の溝
を持つ。ターゲットの第１の面の少なくとも一部分は冷
却ブロックの第１の表面と接触している。第１の磁極片
は第１の溝の中に位置し、第２の磁極片は第２の溝の中
に位置する。第１の磁石は第１の磁極片と接触して第１
の極性を持つ。第２の磁石は第２の磁極片と接触して第
１の磁石と反対の極性を持つ。１枚のプレートが冷却ブ
ロックの第２の面と第１および第２の磁石に接触して位
置する。冷却ブロックの内部の導管に冷却液を供給し、
冷却ブロックに電圧を印加するための手段が取られる。
第１および第２の磁極片は、第１および第２の磁石によ
り、対抗するターゲットの第２の面の方向に向かって作
り出された磁束を導く。
【００１０】材料をスパッタリング・チャンバ内の基盤
上にスパッタリングする方法が開示される。この方法
は、第１および第２の磁極片が、ターゲットの第１の面
の第１および第２の溝の中に位置するように、スパッタ
リング材料のターゲットをスパッタリング・チャンバ内
に配置するステップを含む。ターゲットの第１の面は冷
却ブロックの第１の面と第１および第２の磁石に面す
る。ターゲットの第１の面は、冷却ブロックと密に接し
ているので、第１および第２の磁石は第１および第２の
磁極片に接触している。１枚のプレートが導入され、冷
却ブロックの第２の面と第１および第２の磁石に接触し
ている。第１および第２の磁石によって生み出された磁
束は、第１および第２の磁極片によって対抗するターゲ
ットの第２の面に導かれる。基盤はターゲットの第２の
面と対面するようにスパッタリング・チャンバ内に置か
れ、スパッタリング・チャンバ内の、基盤とターゲット
の第２の面の間にスパッタリング・エリアを形成する。
材料はターゲットの第２の面からスパッタリング・エリ
アを越えてスパッタリングされ、スパッタリング材料は
基盤上に付着する。
上にスパッタリングする方法が開示される。この方法
は、第１および第２の磁極片が、ターゲットの第１の面
の第１および第２の溝の中に位置するように、スパッタ
リング材料のターゲットをスパッタリング・チャンバ内
に配置するステップを含む。ターゲットの第１の面は冷
却ブロックの第１の面と第１および第２の磁石に面す
る。ターゲットの第１の面は、冷却ブロックと密に接し
ているので、第１および第２の磁石は第１および第２の
磁極片に接触している。１枚のプレートが導入され、冷
却ブロックの第２の面と第１および第２の磁石に接触し
ている。第１および第２の磁石によって生み出された磁
束は、第１および第２の磁極片によって対抗するターゲ
ットの第２の面に導かれる。基盤はターゲットの第２の
面と対面するようにスパッタリング・チャンバ内に置か
れ、スパッタリング・チャンバ内の、基盤とターゲット
の第２の面の間にスパッタリング・エリアを形成する。
材料はターゲットの第２の面からスパッタリング・エリ
アを越えてスパッタリングされ、スパッタリング材料は
基盤上に付着する。
【００１１】
【発明の実施の形態】所望の平面マグネトロン・スパッ
タリング装置は図１に図示され、一般に参照番号１０で
示される。装置１０は、銅や、チタン、銅とチタン間の
侵食性の相互反応を防止するためのチタンパラジウム合
金などの、金属製で非磁性材料のターゲット１２を持
つ。三元合金などの他の材料のスパッタリングも可能で
ある。ターゲット１２は冷却ブロック１４の上に載り、
冷却ブロック１４は磁気バック・プレート１５に接触し
ている。ターゲット１２、冷却ブロック１４、バック・
プレート１５は、ドア・アッセンブリ１６の中に収容さ
れている。ターゲット１２の第１の面１８には第１の溝
１９と第２の溝２１（点線の影で示される）がある。第
１の内側の磁極片２０と第２の外側の磁極片２２は、タ
ーゲット１２の第１の面１８にある溝の中に収まってい
る。内側の磁極片２０と外側の磁極片２２は、第１の内
側の磁石２４と、第２の外側の磁石２６の縁にそれぞれ
接触している。ターゲット１２は冷却ブロック１４に密
接し、ターゲット１２を貫通するネジ２８で保持され
る。所望の実施例では、ドア・アッセンブリ１６はター
ゲット１２、磁石２４および２６と共に、真空スパッタ
リング・チャンバ（図示せず）に置かれ、そこに取り付
けられた基盤１００と対面する。スパッタリング・エリ
ア６０はスパッタリング・チャンバの内部の、基盤と、
反対側のターゲット１２の第２の面の間に位置する。
タリング装置は図１に図示され、一般に参照番号１０で
示される。装置１０は、銅や、チタン、銅とチタン間の
侵食性の相互反応を防止するためのチタンパラジウム合
金などの、金属製で非磁性材料のターゲット１２を持
つ。三元合金などの他の材料のスパッタリングも可能で
ある。ターゲット１２は冷却ブロック１４の上に載り、
冷却ブロック１４は磁気バック・プレート１５に接触し
ている。ターゲット１２、冷却ブロック１４、バック・
プレート１５は、ドア・アッセンブリ１６の中に収容さ
れている。ターゲット１２の第１の面１８には第１の溝
１９と第２の溝２１（点線の影で示される）がある。第
１の内側の磁極片２０と第２の外側の磁極片２２は、タ
ーゲット１２の第１の面１８にある溝の中に収まってい
る。内側の磁極片２０と外側の磁極片２２は、第１の内
側の磁石２４と、第２の外側の磁石２６の縁にそれぞれ
接触している。ターゲット１２は冷却ブロック１４に密
接し、ターゲット１２を貫通するネジ２８で保持され
る。所望の実施例では、ドア・アッセンブリ１６はター
ゲット１２、磁石２４および２６と共に、真空スパッタ
リング・チャンバ（図示せず）に置かれ、そこに取り付
けられた基盤１００と対面する。スパッタリング・エリ
ア６０はスパッタリング・チャンバの内部の、基盤と、
反対側のターゲット１２の第２の面の間に位置する。
【００１２】引き続き図１を参照すると、スパッタリン
グ装置１０は、内側の永久磁石２４と外側の永久磁石２
６を持つが、これらは、好適には、硝酸バリウムのよう
な、セラミック磁石である。内側の磁石２４は、まっす
ぐな棒状の磁石であるか、または、所望の実施例に示す
ように、ターゲット１２を中央に取り付けるための、ア
ルミニウム製の非磁性体スペーサー２５で分割された１
組の棒状の磁石として製造される。外側の磁石２６は、
箱状に組み立てられ、内側の磁石２４を取り囲む。所望
の実施例では、複数のまっすぐな磁石が八角形状に組み
合わされ、磁石の組み合わせが内側の磁石２４から実質
的に等距離にあるように置かれる。内側の磁石２４は、
冷却ブロック１４の中央の開口部に位置し、外側の磁石
２６がブロック１４を取り囲む。ブロック１４の上面
は、内側の磁石２４および外側の磁石２６の上部の縁
と、実質的に同一平面上にある。永久磁石２４および２
６は、磁気的に反対向きに置かれており、内側の磁極片
２０に接触している内側の磁石２４の極が、外側の磁極
片２２に接触している外側の磁石２６の極と反対の極性
になる。図２に見られるように、磁石の１つから出る磁
力の線が、ターゲット１２を通過し、実質的にターゲッ
ト１２を通って外側の磁石に帰り、アーチ３０を形成す
る。磁気バック・プレート１５は、磁石２４および２６
と接触し、磁気回路３１を完成する。バック・プレート
は、軟鉄のような、非磁性体で、磁化出来る材料で出来
ており、腐食を防ぐため、ニッケルでメッキされてい
る。内側の磁石２４と外側の磁石２６の実質的に同心円
上の配置は、内側の磁石２４と外側の磁石２６の間の閉
じたトンネル状の通路の中を延びる、連続したアーチ状
の磁力線を形成する。
グ装置１０は、内側の永久磁石２４と外側の永久磁石２
６を持つが、これらは、好適には、硝酸バリウムのよう
な、セラミック磁石である。内側の磁石２４は、まっす
ぐな棒状の磁石であるか、または、所望の実施例に示す
ように、ターゲット１２を中央に取り付けるための、ア
ルミニウム製の非磁性体スペーサー２５で分割された１
組の棒状の磁石として製造される。外側の磁石２６は、
箱状に組み立てられ、内側の磁石２４を取り囲む。所望
の実施例では、複数のまっすぐな磁石が八角形状に組み
合わされ、磁石の組み合わせが内側の磁石２４から実質
的に等距離にあるように置かれる。内側の磁石２４は、
冷却ブロック１４の中央の開口部に位置し、外側の磁石
２６がブロック１４を取り囲む。ブロック１４の上面
は、内側の磁石２４および外側の磁石２６の上部の縁
と、実質的に同一平面上にある。永久磁石２４および２
６は、磁気的に反対向きに置かれており、内側の磁極片
２０に接触している内側の磁石２４の極が、外側の磁極
片２２に接触している外側の磁石２６の極と反対の極性
になる。図２に見られるように、磁石の１つから出る磁
力の線が、ターゲット１２を通過し、実質的にターゲッ
ト１２を通って外側の磁石に帰り、アーチ３０を形成す
る。磁気バック・プレート１５は、磁石２４および２６
と接触し、磁気回路３１を完成する。バック・プレート
は、軟鉄のような、非磁性体で、磁化出来る材料で出来
ており、腐食を防ぐため、ニッケルでメッキされてい
る。内側の磁石２４と外側の磁石２６の実質的に同心円
上の配置は、内側の磁石２４と外側の磁石２６の間の閉
じたトンネル状の通路の中を延びる、連続したアーチ状
の磁力線を形成する。
【００１３】内側の磁極片２０と外側の磁極片２２は、
磁束をターゲット１２の上面に近づける。磁極片２０と
２２は、磁束を伝え易い、軟鉄または冷間圧延鋼のよう
な、非磁性体で、磁化出来る材料で出来ている。所望の
実施例では、磁極片２０および２２は、永久磁石２４お
よび２６と同じ平面にあるように組み合わされ、磁石の
縁に置かれている。図１に影で示すように、ターゲット
１２の第１の面１８は磁極片２０および２２の平面の形
に、磁極片の高さをわずかに越えるだけ溝が切られてい
る。この溝のために磁極片２０および２２はターゲット
１２の中に固定される。磁極片２０および２２は、それ
ぞれ下に置かれた磁石２４および２６の極の延長として
機能し、従って、お互いに反対の極性を持つ。磁極片を
ターゲット１２の第２の面３２に近づけた結果、磁束線
は面３２とほぼ平行になり、磁界の強さは実質的に最大
近くまで向上する。磁界の強さが向上するため、スパッ
タリング装置は、より低電圧、低圧力で動作可能とな
る。付着する膜の均一性は、磁極片２０および２２の大
きさと形状を変えることによりスパッタリングされる基
盤上で制御できる。
磁束をターゲット１２の上面に近づける。磁極片２０と
２２は、磁束を伝え易い、軟鉄または冷間圧延鋼のよう
な、非磁性体で、磁化出来る材料で出来ている。所望の
実施例では、磁極片２０および２２は、永久磁石２４お
よび２６と同じ平面にあるように組み合わされ、磁石の
縁に置かれている。図１に影で示すように、ターゲット
１２の第１の面１８は磁極片２０および２２の平面の形
に、磁極片の高さをわずかに越えるだけ溝が切られてい
る。この溝のために磁極片２０および２２はターゲット
１２の中に固定される。磁極片２０および２２は、それ
ぞれ下に置かれた磁石２４および２６の極の延長として
機能し、従って、お互いに反対の極性を持つ。磁極片を
ターゲット１２の第２の面３２に近づけた結果、磁束線
は面３２とほぼ平行になり、磁界の強さは実質的に最大
近くまで向上する。磁界の強さが向上するため、スパッ
タリング装置は、より低電圧、低圧力で動作可能とな
る。付着する膜の均一性は、磁極片２０および２２の大
きさと形状を変えることによりスパッタリングされる基
盤上で制御できる。
【００１４】冷却ブロック１４は、ターゲット１２の温
度管理をすると同時に、ターゲット１２を負の電位の電
源に接続する導電体となる。ターゲット１２の第１の面
１８に、磁極片２０および２２の高さを越える深さの溝
を切ることで、ターゲット１２は冷却ブロック１４にし
っかり押しつけられ、ターゲットの冷却と導電性のため
の有効な接合面が得られる。
度管理をすると同時に、ターゲット１２を負の電位の電
源に接続する導電体となる。ターゲット１２の第１の面
１８に、磁極片２０および２２の高さを越える深さの溝
を切ることで、ターゲット１２は冷却ブロック１４にし
っかり押しつけられ、ターゲットの冷却と導電性のため
の有効な接合面が得られる。
【００１５】所望の実施例では、冷却ブロック１４は、
図２に示すように、実質上Ｕ形の断面を持つ下部チャン
ネルセクションを持ち、図１に示すように、輪状の平面
を持つ。冷却ブロック１４は、カバープレート３６を持
つ。このカバープレートは、輪状の平面を持ち、冷却ブ
ロックのチャンネルセクション３４の上にぴったり重な
り、これにより、水などの冷却液が循環する導管３８を
形成する。所望の実施例では、導管３８の断面は内側の
磁石２４と外側の磁石２６の間で最大とされ、ターゲッ
ト１２をもっとも有効に冷却する。ステンレス鋼のよう
な導電性の材料で出来た冷却水導入チューブ４０は、冷
却水の水源（図示せず）からチャンネルセクション３４
の下側の面にある開口部まで延びている。冷却液は導管
３８を通過してターゲット１２を冷却し、チャンネルセ
クション３４の別の開口部から延びている帰還チューブ
４２を通って再冷却のために戻される。さらに、冷却ブ
ロック１４、より詳細にはチャンネルセクション３４
は、バック・プレート１５と接触しているので、バック
・プレート１５並びに磁石２４および２６の温度管理の
助けになる。
図２に示すように、実質上Ｕ形の断面を持つ下部チャン
ネルセクションを持ち、図１に示すように、輪状の平面
を持つ。冷却ブロック１４は、カバープレート３６を持
つ。このカバープレートは、輪状の平面を持ち、冷却ブ
ロックのチャンネルセクション３４の上にぴったり重な
り、これにより、水などの冷却液が循環する導管３８を
形成する。所望の実施例では、導管３８の断面は内側の
磁石２４と外側の磁石２６の間で最大とされ、ターゲッ
ト１２をもっとも有効に冷却する。ステンレス鋼のよう
な導電性の材料で出来た冷却水導入チューブ４０は、冷
却水の水源（図示せず）からチャンネルセクション３４
の下側の面にある開口部まで延びている。冷却液は導管
３８を通過してターゲット１２を冷却し、チャンネルセ
クション３４の別の開口部から延びている帰還チューブ
４２を通って再冷却のために戻される。さらに、冷却ブ
ロック１４、より詳細にはチャンネルセクション３４
は、バック・プレート１５と接触しているので、バック
・プレート１５並びに磁石２４および２６の温度管理の
助けになる。
【００１６】スパッタリング装置１０の動作中、高圧ケ
ーブル４６の導電性のカラー４４を冷却液導入チューブ
４０か帰還チューブ４２の一部に接続することによって
冷却ブロック１４に高電圧が印加される。冷却ブロック
１４と冷却チューブが導電材料なので、これらの部品は
ターゲット１２に負の電位を伝える。スパッタリング装
置１０、特に、ドア・アッセンブリ１６は、冷却ブロッ
ク１４、ターゲット１２に関して電気的に接地されてい
る。ドア・アッセンブリ１６はテフロンのような材料で
出来た絶縁スリーブ４８と、絶縁Ｏリング４９により冷
却チューブ４０および４２と絶縁されている。絶縁スリ
ーブ４８は、絶縁性を向上させるため分割した状態で製
造されることもある。所望の実施例では、スリーブ４８
は、ネジ切りした部分を持ちバック・プレート１５に挿
入されるスリーブの第１部分５６と、やはりネジ切り部
分を持ちドア・アッセンブリ１６に挿入されるスリーブ
の第２部分５８、水のチューブ４０および４２を取り囲
み、スパッタリング・チャンバと外気の間を真空シール
する絶縁カラー６０とＯリング６２から成る。実質上タ
ーゲット１２の上面３２に垂直な電界が形成される。セ
ラミックスペーサー５０は冷却ブロック１４とターゲッ
ト１２とバック・プレート１５を支持する。スペーサー
５０の高さは、バック・プレート１５とドア・アッセン
ブリ１６の間にプラズマが形成されるのを防ぎ、基盤１
００上に付着する膜を汚染しかねない、これらの部品の
スパッタリングを抑制するために最大限利用される。
ーブル４６の導電性のカラー４４を冷却液導入チューブ
４０か帰還チューブ４２の一部に接続することによって
冷却ブロック１４に高電圧が印加される。冷却ブロック
１４と冷却チューブが導電材料なので、これらの部品は
ターゲット１２に負の電位を伝える。スパッタリング装
置１０、特に、ドア・アッセンブリ１６は、冷却ブロッ
ク１４、ターゲット１２に関して電気的に接地されてい
る。ドア・アッセンブリ１６はテフロンのような材料で
出来た絶縁スリーブ４８と、絶縁Ｏリング４９により冷
却チューブ４０および４２と絶縁されている。絶縁スリ
ーブ４８は、絶縁性を向上させるため分割した状態で製
造されることもある。所望の実施例では、スリーブ４８
は、ネジ切りした部分を持ちバック・プレート１５に挿
入されるスリーブの第１部分５６と、やはりネジ切り部
分を持ちドア・アッセンブリ１６に挿入されるスリーブ
の第２部分５８、水のチューブ４０および４２を取り囲
み、スパッタリング・チャンバと外気の間を真空シール
する絶縁カラー６０とＯリング６２から成る。実質上タ
ーゲット１２の上面３２に垂直な電界が形成される。セ
ラミックスペーサー５０は冷却ブロック１４とターゲッ
ト１２とバック・プレート１５を支持する。スペーサー
５０の高さは、バック・プレート１５とドア・アッセン
ブリ１６の間にプラズマが形成されるのを防ぎ、基盤１
００上に付着する膜を汚染しかねない、これらの部品の
スパッタリングを抑制するために最大限利用される。
【００１７】スパッタリング装置は、基盤１００や、コ
ーティングされる部品と共に真空チャンバ内で操作され
る。スパッタリング装置１０と基盤１００は水平構成で
置くことが出来、基盤材料は、生産性を向上させるため
に、組織的にターゲットの下に運ばれる。しかし、垂直
式の配置は、水平式の配置に比べて多くの利点がある。
図２に示すように、ターゲットの面３２の平面を垂直に
置くことで、普通ターゲットからはがれ落ちるターゲッ
トの材料は基盤１００自体の上ではなく、チャンバの底
に落ちる。さらに、垂直に配置することで、冷却チュー
ブ４０および４２の応力を軽減できる。
ーティングされる部品と共に真空チャンバ内で操作され
る。スパッタリング装置１０と基盤１００は水平構成で
置くことが出来、基盤材料は、生産性を向上させるため
に、組織的にターゲットの下に運ばれる。しかし、垂直
式の配置は、水平式の配置に比べて多くの利点がある。
図２に示すように、ターゲットの面３２の平面を垂直に
置くことで、普通ターゲットからはがれ落ちるターゲッ
トの材料は基盤１００自体の上ではなく、チャンバの底
に落ちる。さらに、垂直に配置することで、冷却チュー
ブ４０および４２の応力を軽減できる。
【００１８】典型的なスパッタリング・チャンバを図３
と図４に示す。スパッタリング・チャンバ２００は、例
えば、外側の円筒形の外壁部材２０２、内側の円筒形の
外壁部材２０４、水平カバープレート２０６、水平ベー
スプレート２０８から成る、実質的に円筒形の組み合わ
せの形を取る。ドア・アッセンブリ１６と、上記のよう
にその中に置かれたターゲット１２は、外壁部材２０２
および２０４の四角形の開口部の中に輪状のシール５４
と共に設置され、スパッタリング処理の圧力の損失や汚
染を防ぐ。スパッタリングガス混合物はポート（図示せ
ず）を通ってスパッタリング・チャンバに導かれ、スパ
ッタリング・チャンバの内部は、技術上良く知られた方
法で真空にされる。
と図４に示す。スパッタリング・チャンバ２００は、例
えば、外側の円筒形の外壁部材２０２、内側の円筒形の
外壁部材２０４、水平カバープレート２０６、水平ベー
スプレート２０８から成る、実質的に円筒形の組み合わ
せの形を取る。ドア・アッセンブリ１６と、上記のよう
にその中に置かれたターゲット１２は、外壁部材２０２
および２０４の四角形の開口部の中に輪状のシール５４
と共に設置され、スパッタリング処理の圧力の損失や汚
染を防ぐ。スパッタリングガス混合物はポート（図示せ
ず）を通ってスパッタリング・チャンバに導かれ、スパ
ッタリング・チャンバの内部は、技術上良く知られた方
法で真空にされる。
【００１９】回転式の円形コンベア２１０は、下側を固
定されて円周状に間隔を開けて置かれた、一連の直立し
た支持ポスト２１２から成る。個々の支持ポスト２１２
は、幅の狭い中間プレートによって分離された、内側お
よび外側プレートから成る、ガイドウェイアッセンブリ
２１４を持ち、基盤ホルダーのエッジを受けるガイドウ
ェイ２１６を定めている。１組の平面基盤１００は、四
角形の枠状のホルダーまたは「トレー」２１８に載って
いる。基盤１００は、円形コンベアにより、個々のター
ゲット１２の前に運ばれる。真空開閉ロック（図示せ
ず）は、超低圧条件を維持しながら、スパッタリングさ
れた基盤を取り出し、新しい基盤を挿入出来る。本発明
は、所望の実施例に関して説明されたが、本発明が属す
る技術に普通に熟練した人には明らかなように、別紙の
特許請求の範囲に定義した、本発明の精神と範囲を逸脱
せずに、変更や改良を行うことが出来る。
定されて円周状に間隔を開けて置かれた、一連の直立し
た支持ポスト２１２から成る。個々の支持ポスト２１２
は、幅の狭い中間プレートによって分離された、内側お
よび外側プレートから成る、ガイドウェイアッセンブリ
２１４を持ち、基盤ホルダーのエッジを受けるガイドウ
ェイ２１６を定めている。１組の平面基盤１００は、四
角形の枠状のホルダーまたは「トレー」２１８に載って
いる。基盤１００は、円形コンベアにより、個々のター
ゲット１２の前に運ばれる。真空開閉ロック（図示せ
ず）は、超低圧条件を維持しながら、スパッタリングさ
れた基盤を取り出し、新しい基盤を挿入出来る。本発明
は、所望の実施例に関して説明されたが、本発明が属す
る技術に普通に熟練した人には明らかなように、別紙の
特許請求の範囲に定義した、本発明の精神と範囲を逸脱
せずに、変更や改良を行うことが出来る。
【図１】本装置の所望の実施例の分解見取り図である。
【図２】図１の２−２の線で切った本装置の断面図であ
る。
る。
【図３】所望の実施例によるスパッタリング・チャンバ
の平面図（一部断面図）である。
の平面図（一部断面図）である。
【図４】図３の４−４の線で切った装置の断面図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディヴィッド シー．ウォジェウォダ アメリカ合衆国 03053 ニューハンプシ ャー，ロンドンデリー，イザベラ ドライ ヴ 21
Claims (20)
- 【請求項１】マグネトロン・スパッタリング装置であっ
て、 内部導管を持つ冷却ブロックと、 第１の面に第１および第２の溝を持ち、ターゲットの第
１の面の少なくとも一部分は冷却ブロックの第１の面に
接触している、ターゲットと、 第１の溝の中に位置する第１の磁極片と、 第２の溝の中に位置する第２の磁極片と、 第１の磁極片と接触して第１の極性を持つ第１の磁石
と、 第２の磁極片と接触して第１の磁石と反対の極性を持つ
第２の磁石と、 冷却ブロックの第２の面と第１および第２磁石と接触す
るプレートと、 冷却液を冷却ブロックの内部導管に供給する手段と、 冷却ブロックに電圧を印加する手段とを含み、 第１および第２の磁極片が磁束を反対側のターゲットの
第２の面の方向に導き、磁束が第１および第２の磁石に
よって作り出される、 スパッタリング装置。 - 【請求項２】第２の磁石が第１の磁石の縁と実質的に同
一平面上にある縁を持ち、第１の磁石を取り囲む、請求
項１に記載のマグネトロン・スパッタリング装置。 - 【請求項３】ターゲットの第２の溝が、第１の溝を取り
囲む閉じた輪を描く、請求項２に記載のマグネトロン・
スパッタリング装置。 - 【請求項４】第２の磁極片が第１の磁極片を取り囲む、
請求項３に記載のマグネトロン・スパッタリング装置。 - 【請求項５】冷却ブロックが、中央の開口部を持つ閉じ
た輪である、請求項４に記載のマグネトロン・スパッタ
リング装置。 - 【請求項６】第１の磁石が冷却ブロックの中央の開口部
の中に位置し、第２の磁石が冷却ブロックを取り囲むよ
うに位置する、請求項５に記載のマグネトロン・スパッ
タリング装置。 - 【請求項７】冷却ブロックの面が第１および第２の磁石
の縁と実質的に同一平面上にある、請求項６に記載のマ
グネトロン・スパッタリング装置。 - 【請求項８】ターゲットの溝が、そこに位置する第１お
よび第２の磁極片の高さをわずかに越える深さを持つ、
請求項１に記載のマグネトロン・スパッタリング装置。 - 【請求項９】ターゲットを冷却ブロックの第１の面と密
接させる手段を含む、請求項１に記載のマグネトロン・
スパッタリング装置。 - 【請求項１０】第１および第２の磁極片が軟鉄製であ
る、請求項１に記載のマグネトロン・スパッタリング装
置。 - 【請求項１１】ターゲットが、銅、チタン、チタンパラ
ジウム合金から成るグループから選ばれた材料である、
請求項１に記載のマグネトロン・スパッタリング装置。 - 【請求項１２】ターゲットから基盤に粒子をスパッタリ
ングする、マグネトロン・スパッタリングシステムであ
って、 基盤とドア・アッセンブリを取り付ける手段を含む真空
可能なチャンバと、 ドア・アッセンブリの内部に取り付けられ、ドア・アッ
センブリと電気的に絶縁された冷却ブロックと、 第１および第２の溝のある第１の面と、基盤に近接した
第２の面を持ち、第１の面の少なくとも一部分は冷却ブ
ロックの第１の面と接触している、ターゲットと、 第１の溝の中に位置する第１の磁極片と、 第２の溝の中に位置する第２の磁極片と、 第１の磁極片と接触して第１の極性を持つ、第１の磁石
と、 第２の磁極片と接触して第１の磁石と反対の極性を持
つ、第２の磁石と、 冷却ブロックの第２の面と第１および第２の磁石とに接
触するプレートと、 冷却液を冷却ブロックの内部導管に供給する手段と、 ターゲットに実質上垂直な電界を作り出し、イオンを加
速してターゲットに衝突させ、これにより、ターゲット
の反対側の第２の面から粒子をスパッタリングするため
に、冷却ブロックに電圧を印加する手段とを含み、 第１および第２の磁極片が、ターゲットの第２の面の方
向に磁束を導き、第１および第２の磁石によって磁束が
生み出される、 スパッタリングシステム。 - 【請求項１３】第２の磁石が第１の磁石を取り囲む閉じ
た輪を形成する、請求項１２に記載のスパッタリングシ
ステム。 - 【請求項１４】ターゲットの第２の溝が第１の溝を取り
囲む輪を描く、請求項１３に記載のスパッタリングシス
テム。 - 【請求項１５】第２の磁極片が第１の磁極片を取り囲
む、請求項１４に記載のスパッタリングシステム。 - 【請求項１６】ターゲットの溝がそこに位置する第１お
よび第２の磁極片の厚さをわずかに越える深さを持つ、
請求項１２に記載のスパッタリングシステム。 - 【請求項１７】材料をスパッタリング・チャンバ内の基
盤上にスパッタリングする方法であって、 第１および第２の磁極片がターゲットの第１の面の第１
および第２の溝の中に位置し、ターゲットの第１の面が
冷却ブロックの第１の面と第１および第２の磁石に面
し、第１および第２の磁石が磁束を作り出すように、ス
パッタリング材料のターゲットをスパッタリング・チャ
ンバ内に配置するステップと、 第１および第２の磁石が第１および第２の磁極片に接触
し、第１および第２の磁極片が磁束を反対側のターゲッ
トの第２の面に導くように、ターゲットの第１の面を冷
却ブロックに密接させるステップと、 プレートを冷却ブロックの第２の面と第１および第２の
磁石に接触させるステップと、 基盤をスパッタリング・チャンバ内に、ターゲットの第
２の面と向き合うように配置し、スパッタリング・チャ
ンバ内の基盤とターゲットの第２の面の間にスパッタリ
ング・エリアを形成するステップと、 スパッタリング材料が基盤に付着するように、材料をタ
ーゲットの第２の面からスパッタリング・チャンバ内の
スパッタリング・エリアを越えてスパッタリングするス
テップとを含む方法。 - 【請求項１８】スパッタリング操作中に、ターゲットに
接触している冷却ブロックの内部導管に冷却液を供給し
てターゲットを冷却するステップをさらに含む、請求項
１７に記載の方法。 - 【請求項１９】第２の磁石が第１の磁石を取り囲み、 第２の磁石の磁極片が第１の磁極片を取り囲む、 請求項１７に記載の方法。
- 【請求項２０】ターゲットの第１の面の第１および第２
の溝の深さが、第１および第２の磁極片の厚さをわずか
に越える、 請求項１７に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/346,810 US5441614A (en) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | Method and apparatus for planar magnetron sputtering |
| US08/346810 | 1994-11-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08209343A true JPH08209343A (ja) | 1996-08-13 |
Family
ID=23361139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7311470A Withdrawn JPH08209343A (ja) | 1994-11-30 | 1995-11-30 | 平面マグネトロン・スパッタリングの方法と装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5441614A (ja) |
| EP (1) | EP0715336A2 (ja) |
| JP (1) | JPH08209343A (ja) |
| KR (1) | KR960019428A (ja) |
| CN (1) | CN1130215A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5985115A (en) * | 1997-04-11 | 1999-11-16 | Novellus Systems, Inc. | Internally cooled target assembly for magnetron sputtering |
| CN1109127C (zh) * | 1998-10-09 | 2003-05-21 | 北京振涛国际钛金技术有限公司 | 非平衡平面磁控溅射阴极及其镀膜装置 |
| US6299740B1 (en) | 2000-01-19 | 2001-10-09 | Veeco Instrument, Inc. | Sputtering assembly and target therefor |
| EP1835524A1 (de) * | 2006-03-16 | 2007-09-19 | Sulzer Metco AG | Befestigungsvorrichtung für eine Sputterquelle |
| JP5265149B2 (ja) | 2006-07-21 | 2013-08-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | マルチカソード設計用冷却暗部シールド |
| CN102234776A (zh) * | 2010-04-22 | 2011-11-09 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 磁控溅镀装置 |
| TW201144462A (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-16 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Coating device |
| RU198710U1 (ru) * | 2020-02-10 | 2020-07-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Дагестанский федеральный исследовательский центр Российской академии наук" | Распылительный магнетрон |
| CN114481072B (zh) * | 2022-02-16 | 2023-10-13 | 青岛科技大学 | 一种旋转式中间预热磁控溅射靶装置 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3878085A (en) * | 1973-07-05 | 1975-04-15 | Sloan Technology Corp | Cathode sputtering apparatus |
| US4407708A (en) * | 1981-08-06 | 1983-10-04 | Eaton Corporation | Method for operating a magnetron sputtering apparatus |
| US4486289A (en) * | 1982-02-05 | 1984-12-04 | University Of British Columbia, Canada | Planar magnetron sputtering device |
| US4434042A (en) * | 1982-03-01 | 1984-02-28 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Planar magnetron sputtering apparatus |
| US4606802A (en) * | 1983-12-21 | 1986-08-19 | Hitachi, Ltd. | Planar magnetron sputtering with modified field configuration |
| DE3624150C2 (de) * | 1986-07-17 | 1994-02-24 | Leybold Ag | Zerstäubungskatode nach dem Magnetronprinzip |
| US5317006A (en) * | 1989-06-15 | 1994-05-31 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Cylindrical magnetron sputtering system |
| DE3929695C2 (de) * | 1989-09-07 | 1996-12-19 | Leybold Ag | Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats |
| DE4135939A1 (de) * | 1991-10-31 | 1993-05-06 | Leybold Ag, 6450 Hanau, De | Zerstaeubungskathode |
| US5277779A (en) * | 1992-04-14 | 1994-01-11 | Henshaw William F | Rectangular cavity magnetron sputtering vapor source |
| US5262028A (en) * | 1992-06-01 | 1993-11-16 | Sierra Applied Sciences, Inc. | Planar magnetron sputtering magnet assembly |
| US5282947A (en) * | 1992-08-13 | 1994-02-01 | Vlsi Technology, Inc. | Magnet assembly for enhanced sputter target erosion |
| US5286361A (en) * | 1992-10-19 | 1994-02-15 | Regents Of The University Of California | Magnetically attached sputter targets |
-
1994
- 1994-11-30 US US08/346,810 patent/US5441614A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-11-21 EP EP95308332A patent/EP0715336A2/en not_active Withdrawn
- 1995-11-27 CN CN95120274A patent/CN1130215A/zh active Pending
- 1995-11-29 KR KR1019950044787A patent/KR960019428A/ko active IP Right Grant
- 1995-11-30 JP JP7311470A patent/JPH08209343A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1130215A (zh) | 1996-09-04 |
| KR960019428A (ko) | 1996-06-17 |
| US5441614A (en) | 1995-08-15 |
| EP0715336A2 (en) | 1996-06-05 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030204 |