JPH09272973A - 低圧力放電スパッタ装置 - Google Patents
低圧力放電スパッタ装置Info
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- JPH09272973A JPH09272973A JP8284896A JP8284896A JPH09272973A JP H09272973 A JPH09272973 A JP H09272973A JP 8284896 A JP8284896 A JP 8284896A JP 8284896 A JP8284896 A JP 8284896A JP H09272973 A JPH09272973 A JP H09272973A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １０-2以下の圧力で安心して大電流放電が可
能なスパッタ装置を提供する。 【解決手段】 カソード部２３に内部電磁石と外部電磁
石とを有するマグネトロンスパッタリング方式のスパッ
タ装置において、シャッター２２を、カソード上に載置
されたターゲット表面の、該ターゲット表面に対する最
大平行磁場強度が得られる位置の垂直上方であって、そ
の平行磁場強度が１０ガウス以下になる位置よりもさら
に離れた位置に設けた。
能なスパッタ装置を提供する。 【解決手段】 カソード部２３に内部電磁石と外部電磁
石とを有するマグネトロンスパッタリング方式のスパッ
タ装置において、シャッター２２を、カソード上に載置
されたターゲット表面の、該ターゲット表面に対する最
大平行磁場強度が得られる位置の垂直上方であって、そ
の平行磁場強度が１０ガウス以下になる位置よりもさら
に離れた位置に設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低圧力放電スパッ
タ装置に関し、特に、プレナー型マグネトロンカソード
を有し、低圧力下で大電流放電が可能な低圧力放電スパ
ッタ装置に関する。
タ装置に関し、特に、プレナー型マグネトロンカソード
を有し、低圧力下で大電流放電が可能な低圧力放電スパ
ッタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、大規模生産に利用されるプレナー
型マグネトロンスパッタ方式による、低圧力スパッタ技
術が注目されている。これは、通常のスパッタ圧力
（０．４〜０．８Ｐａ）より低い圧力（１０-2Ｐａ以
下）でスパッタを行うことにより、膜中へ侵入する不純
物（Ａｒ、Ｎ2 、Ｏ2 等）の減少による膜質改善や、ス
パッタ粒子の膜への垂直入射成分が増加することによる
ホールやトレンチなどの埋め込みや段差への被覆性の改
善が期待できるからである。そして、このような低圧力
スパッタを実現するために、種々の低圧力用マグネトロ
ンカソードと、スパッタ方法とが提案されている。
型マグネトロンスパッタ方式による、低圧力スパッタ技
術が注目されている。これは、通常のスパッタ圧力
（０．４〜０．８Ｐａ）より低い圧力（１０-2Ｐａ以
下）でスパッタを行うことにより、膜中へ侵入する不純
物（Ａｒ、Ｎ2 、Ｏ2 等）の減少による膜質改善や、ス
パッタ粒子の膜への垂直入射成分が増加することによる
ホールやトレンチなどの埋め込みや段差への被覆性の改
善が期待できるからである。そして、このような低圧力
スパッタを実現するために、種々の低圧力用マグネトロ
ンカソードと、スパッタ方法とが提案されている。
【０００３】例えば、日本真空（株）の松浦等は、Sput
tering＆Plasma Processes 予稿集Vol.9 No.3, 1994.
9.12,P1において、誘導結合型ＲＦプラズマ支援低圧力
用マグネトロンカソードを報告している。このカソード
では、マグネトロンカソード本体に、ＲＦヘリカルアン
テナを取り付け、このアンテナにＲＦ電力を投入してタ
ーゲット上に高密度なプラズマを形成するとともに、タ
ーゲットにＤＣまたはＲＦ電力を投入して、５×１０-2
Ｐａという低圧力での放電維持を実現している。しかし
ながら、このカソードでは、ＲＦヘリカルアンテナによ
るプラズマとマグネトロンカソード上のプラズマとのイ
ンピーダンスマッチングが取りにくく、アンテナ及びカ
ソードに大電流を投入することができない。このため、
成膜速度が低いという欠点がある。例えば、Ａｌターゲ
ットを用いた場合、スパッタ圧力５×１０-2Ｐａで、タ
ーゲット・基板間距離が１４０mmのとき、３０nm/min程
度である。また、ＲＦヘリカルアンテナが、カソードと
基板の間に配置されるので、アンテナ表面がスパッタさ
れ、形成される膜中に不純物として混入するという欠点
もある。
tering＆Plasma Processes 予稿集Vol.9 No.3, 1994.
9.12,P1において、誘導結合型ＲＦプラズマ支援低圧力
用マグネトロンカソードを報告している。このカソード
では、マグネトロンカソード本体に、ＲＦヘリカルアン
テナを取り付け、このアンテナにＲＦ電力を投入してタ
ーゲット上に高密度なプラズマを形成するとともに、タ
ーゲットにＤＣまたはＲＦ電力を投入して、５×１０-2
Ｐａという低圧力での放電維持を実現している。しかし
ながら、このカソードでは、ＲＦヘリカルアンテナによ
るプラズマとマグネトロンカソード上のプラズマとのイ
ンピーダンスマッチングが取りにくく、アンテナ及びカ
ソードに大電流を投入することができない。このため、
成膜速度が低いという欠点がある。例えば、Ａｌターゲ
ットを用いた場合、スパッタ圧力５×１０-2Ｐａで、タ
ーゲット・基板間距離が１４０mmのとき、３０nm/min程
度である。また、ＲＦヘリカルアンテナが、カソードと
基板の間に配置されるので、アンテナ表面がスパッタさ
れ、形成される膜中に不純物として混入するという欠点
もある。
【０００４】また、同じ日本真空（株）の樫本等は、タ
ーゲット・基板間の距離を１２０mm〜３００mmと長くし
て、スパッタ圧力を３×１０-1Ｐａ前後から５×１０-2
Ｐａ前後へと低下させることで、低圧力放電維持ができ
ることを、ＳＥＭＩテクノロジーシンポジウム９４講演
予稿集、1994.11.30-12.2,P219、に報告している。
ーゲット・基板間の距離を１２０mm〜３００mmと長くし
て、スパッタ圧力を３×１０-1Ｐａ前後から５×１０-2
Ｐａ前後へと低下させることで、低圧力放電維持ができ
ることを、ＳＥＭＩテクノロジーシンポジウム９４講演
予稿集、1994.11.30-12.2,P219、に報告している。
【０００５】しかしながら、この方法においても、例え
ば、直径１２センチのＴｉターゲットを用いて、ターゲ
ット・基板間の距離を１４０mm、圧力５×１０-2Ｐａと
した場合に１４０nm/minの成膜速度が得られるにすぎ
ず、成膜速度が遅いという欠点がある。これは、ターゲ
ット・基板間の距離を大きくするほど遅くなる。また、
この方法では、どの様なカソードを用いたのか不明（前
記予稿集には新開発の低圧放電カソードを用いると記載
されている）である。
ば、直径１２センチのＴｉターゲットを用いて、ターゲ
ット・基板間の距離を１４０mm、圧力５×１０-2Ｐａと
した場合に１４０nm/minの成膜速度が得られるにすぎ
ず、成膜速度が遅いという欠点がある。これは、ターゲ
ット・基板間の距離を大きくするほど遅くなる。また、
この方法では、どの様なカソードを用いたのか不明（前
記予稿集には新開発の低圧放電カソードを用いると記載
されている）である。
【０００６】また、東京理科大学の麻蒔教授等は、従来
型のプレナー型マグネトロンスパッタ装置の永久磁石を
改良してターゲットエロージョン中心部のターゲットに
対して平行な磁束密度を数百ガウスから数千ガウスに
し、印加電圧を−６．８ｋＶ程度の高電圧にすることに
より、放電電流が１０-3Ａ程度で、圧力が１０-3Ｐａ台
の低圧放電維持を実現できることを報告している（月間
「ＩＯＮＩＣＳ」第２０巻第９号、1994年９月号、P37
、J.Vac.Sci.Technol.A10(6),Nov/Dec 1992 P3430 、
及びJpn.J.Appl.Phys.Vol32(1993)P902 ）。
型のプレナー型マグネトロンスパッタ装置の永久磁石を
改良してターゲットエロージョン中心部のターゲットに
対して平行な磁束密度を数百ガウスから数千ガウスに
し、印加電圧を−６．８ｋＶ程度の高電圧にすることに
より、放電電流が１０-3Ａ程度で、圧力が１０-3Ｐａ台
の低圧放電維持を実現できることを報告している（月間
「ＩＯＮＩＣＳ」第２０巻第９号、1994年９月号、P37
、J.Vac.Sci.Technol.A10(6),Nov/Dec 1992 P3430 、
及びJpn.J.Appl.Phys.Vol32(1993)P902 ）。
【０００７】しかしながら、この方法は、Ａｌターゲッ
トを用いた場合、圧力２．５×１０-3Ｐａで、成膜速度
が０．８nm/minと、極めて低いという欠点がある。
トを用いた場合、圧力２．５×１０-3Ｐａで、成膜速度
が０．８nm/minと、極めて低いという欠点がある。
【０００８】さらにまた、前記麻蒔教授等は、ターゲッ
トにＩＣ配線材料として有望な銅を用い、直径１２０mm
のカソードに約６ｋＷ（約７００Ｖ，８Ａ）の電力を投
入して、スパッタガスの導入を停止して、セルフスパッ
タが実現できることを報告している。ここで、セルフス
パッタとは、ターゲットから飛び出したスパッタ粒子
が、プラズマ中の荷電粒子（電子等）と衝突して正イオ
ンになり、スパッタガス導入を停止した後でも、イオン
化したスパッタ粒子の働きにより放電を維持する現象で
ある。このセルフスパッタによれば、約２×１０-3Ｐａ
の低圧力下で、数μｍ/minの高成膜速度を得ることがで
きる。
トにＩＣ配線材料として有望な銅を用い、直径１２０mm
のカソードに約６ｋＷ（約７００Ｖ，８Ａ）の電力を投
入して、スパッタガスの導入を停止して、セルフスパッ
タが実現できることを報告している。ここで、セルフス
パッタとは、ターゲットから飛び出したスパッタ粒子
が、プラズマ中の荷電粒子（電子等）と衝突して正イオ
ンになり、スパッタガス導入を停止した後でも、イオン
化したスパッタ粒子の働きにより放電を維持する現象で
ある。このセルフスパッタによれば、約２×１０-3Ｐａ
の低圧力下で、数μｍ/minの高成膜速度を得ることがで
きる。
【０００９】しかしながら、この方法では、ターゲット
材料がスパッタ率の高い材料、あるいはイオン化し易い
材料（例えば、金、銀、鉛、真鍮、カドミウム、アルミ
ブロンズ、タンタル、及びステンレス等）に限定される
という欠点がある。また、ターゲットに非常に高い電力
を投入するので、ターゲットの温度が非常に上昇すると
いう欠点もある。さらに、この方法では、成膜速度を制
御することが困難であるという欠点もある。
材料がスパッタ率の高い材料、あるいはイオン化し易い
材料（例えば、金、銀、鉛、真鍮、カドミウム、アルミ
ブロンズ、タンタル、及びステンレス等）に限定される
という欠点がある。また、ターゲットに非常に高い電力
を投入するので、ターゲットの温度が非常に上昇すると
いう欠点もある。さらに、この方法では、成膜速度を制
御することが困難であるという欠点もある。
【００１０】以上のように、現在様々な低圧力スパッタ
技術が提案されているが、いずれも、成膜速度が遅い、
あるいは速くても制御できない等の欠点を有しており、
低圧力で大電流放電が可能なカソードの実現が望まれて
いる。そして、これらの欠点を解消できるのではないか
と期待される低圧力用マグネトロンカソードが、特開平
７−３４５０号公報や、特開平７−１６６３４８号公報
に記載されている。
技術が提案されているが、いずれも、成膜速度が遅い、
あるいは速くても制御できない等の欠点を有しており、
低圧力で大電流放電が可能なカソードの実現が望まれて
いる。そして、これらの欠点を解消できるのではないか
と期待される低圧力用マグネトロンカソードが、特開平
７−３４５０号公報や、特開平７−１６６３４８号公報
に記載されている。
【００１１】特開平７−３４５０号公報に記載された低
圧力用マグネトロンカソードは、カソード内部に、ター
ゲット上に閉ループを形成する磁場手段を有し、カソー
ド外周部に補助永久磁石（あるいは電磁石）を配置する
ことで、低圧力時にターゲット上のプラズマが広がるこ
とを防止して、約２．７×１０-2Ｐａの低圧力放電維持
を実現している。
圧力用マグネトロンカソードは、カソード内部に、ター
ゲット上に閉ループを形成する磁場手段を有し、カソー
ド外周部に補助永久磁石（あるいは電磁石）を配置する
ことで、低圧力時にターゲット上のプラズマが広がるこ
とを防止して、約２．７×１０-2Ｐａの低圧力放電維持
を実現している。
【００１２】また、特開平７−１６６３４８号公報に記
載された低圧力用マグネトロンカソードは、カソード内
部に、ターゲット上に閉ループを形成する磁場手段を有
し、カソード外周部に補助電磁石を配置することで、約
１．５×１０-2Ｐａの低圧力放電維持を実現している。
ここでは、有効カソード領域（磁力線が２回カソード度
交わる領域）をカソード全領域の８０％以上とすること
により上記のような低圧力放電維持を実現している。
載された低圧力用マグネトロンカソードは、カソード内
部に、ターゲット上に閉ループを形成する磁場手段を有
し、カソード外周部に補助電磁石を配置することで、約
１．５×１０-2Ｐａの低圧力放電維持を実現している。
ここでは、有効カソード領域（磁力線が２回カソード度
交わる領域）をカソード全領域の８０％以上とすること
により上記のような低圧力放電維持を実現している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−３４５０号公報や、特開平７−１６６３４８号公報
に記載された低圧力用マグネトロンカソードを用いて
も、低圧力において放電を維持できない場合があること
を本発明者は見いだした。また、これらの低圧力用マグ
ネトロンカソードを用いると１０-2Ｐａ台での放電維持
が可能となるが、それ以下、即ち、１０-3Ｐａ台以下の
圧力での放電維持は困難である。
７−３４５０号公報や、特開平７−１６６３４８号公報
に記載された低圧力用マグネトロンカソードを用いて
も、低圧力において放電を維持できない場合があること
を本発明者は見いだした。また、これらの低圧力用マグ
ネトロンカソードを用いると１０-2Ｐａ台での放電維持
が可能となるが、それ以下、即ち、１０-3Ｐａ台以下の
圧力での放電維持は困難である。
【００１４】本発明は、１０-2以下の圧力で安定して大
電流放電が可能なスパッタ装置を提供することを目的と
する。
電流放電が可能なスパッタ装置を提供することを目的と
する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ターゲ
ットを載置するカソードと、カソード内に配置され前記
ターゲット上に閉ループ状の磁力線を形成する第１の磁
石と、前記カソードの周囲に配置され前記第１の磁石が
形成する磁力線を前記ターゲットの中心へ閉じ込める第
２の磁石とを備えたマグネトロンスパッタリング方式の
低圧力放電スパッタ装置において、前記ターゲットから
のスパッタ粒子を制御する制御部材を、前記ターゲット
表面の、該ターゲット表面に対する最大平行磁場強度が
得られる位置の垂直上方であって、その平行磁場強度が
１０ガウス以下になる位置よりもさらに離れた位置に設
けたことを特徴とする低圧力放電スパッタ装置が得られ
る。ここで、制御部材とは、シャッターや、コリメータ
ーを指す。
ットを載置するカソードと、カソード内に配置され前記
ターゲット上に閉ループ状の磁力線を形成する第１の磁
石と、前記カソードの周囲に配置され前記第１の磁石が
形成する磁力線を前記ターゲットの中心へ閉じ込める第
２の磁石とを備えたマグネトロンスパッタリング方式の
低圧力放電スパッタ装置において、前記ターゲットから
のスパッタ粒子を制御する制御部材を、前記ターゲット
表面の、該ターゲット表面に対する最大平行磁場強度が
得られる位置の垂直上方であって、その平行磁場強度が
１０ガウス以下になる位置よりもさらに離れた位置に設
けたことを特徴とする低圧力放電スパッタ装置が得られ
る。ここで、制御部材とは、シャッターや、コリメータ
ーを指す。
【００１６】また、本発明によれば、ターゲットを載置
する裏板を有するカソードと、カソード内に配置され前
記ターゲット上に閉ループ状の磁力線を形成する第１の
磁石と、前記カソードの周囲に配置され前記第１の磁石
が形成する磁力線を前記ターゲットの中心へ閉じ込める
第２の磁石と、前記裏板の周辺部を前記ターゲットの表
面側から覆うカソードシールドとを備えたマグネトロン
スパッタリング方式の低圧力放電スパッタ装置におい
て、前記カソードシールドの内周端が、前記第１の磁石
の外周側磁極の外周面よりも外側に位置するようにした
ことを特徴とする低圧力放電スパッタ装置が得られる。
する裏板を有するカソードと、カソード内に配置され前
記ターゲット上に閉ループ状の磁力線を形成する第１の
磁石と、前記カソードの周囲に配置され前記第１の磁石
が形成する磁力線を前記ターゲットの中心へ閉じ込める
第２の磁石と、前記裏板の周辺部を前記ターゲットの表
面側から覆うカソードシールドとを備えたマグネトロン
スパッタリング方式の低圧力放電スパッタ装置におい
て、前記カソードシールドの内周端が、前記第１の磁石
の外周側磁極の外周面よりも外側に位置するようにした
ことを特徴とする低圧力放電スパッタ装置が得られる。
【００１７】さらに、本発明によれば、ターゲットを載
置するカソードと、カソード内に配置され前記ターゲッ
ト上に閉ループ状の磁力線を形成する第１の磁石と、前
記カソードの周囲に配置され前記第１の磁石が形成する
磁力線を前記ターゲットの中心へ閉じ込める第２の磁石
とを備えたマグネトロンスパッタリング方式の低圧力放
電スパッタ装置において、前記ターゲットの表面上であ
って、垂直磁場強度が零になる位置での平行磁場強度が
２００ガウス以上となるように、前記第１の磁石及び前
記第２の磁石を構成したことを特徴とする低圧力放電ス
パッタ装置。
置するカソードと、カソード内に配置され前記ターゲッ
ト上に閉ループ状の磁力線を形成する第１の磁石と、前
記カソードの周囲に配置され前記第１の磁石が形成する
磁力線を前記ターゲットの中心へ閉じ込める第２の磁石
とを備えたマグネトロンスパッタリング方式の低圧力放
電スパッタ装置において、前記ターゲットの表面上であ
って、垂直磁場強度が零になる位置での平行磁場強度が
２００ガウス以上となるように、前記第１の磁石及び前
記第２の磁石を構成したことを特徴とする低圧力放電ス
パッタ装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１に本発明の低圧力放電
スパッタ装置の一実施の形態を示す。図１のスパッタ装
置は、真空容器１１と、真空容器１１にメインバルブ１
２を介して連結されたメインポンプ（クライオポンプ）
１３と、真空容器１１に荒引きバルブ１４を介して連結
された油回転ポンプ１５と、真空容器１１に連結された
ロードロック室１６と、真空容器１１に接続されたガス
導入制御系１７と、真空容器１１に取り付けられた真空
計１８と、ＤＣ電源１９とを有している。
施の形態について説明する。図１に本発明の低圧力放電
スパッタ装置の一実施の形態を示す。図１のスパッタ装
置は、真空容器１１と、真空容器１１にメインバルブ１
２を介して連結されたメインポンプ（クライオポンプ）
１３と、真空容器１１に荒引きバルブ１４を介して連結
された油回転ポンプ１５と、真空容器１１に連結された
ロードロック室１６と、真空容器１１に接続されたガス
導入制御系１７と、真空容器１１に取り付けられた真空
計１８と、ＤＣ電源１９とを有している。
【００１９】また、真空容器１１の内部には、基板２０
を保持するための基板ホルダー２１、回転及び上下移動
により基板２０を覆うシャッタ−２２、及び基板ホルダ
ー２１に対向して配置されたカソード部２３が配設され
ている。ＤＣ電源１９は、このカソード部２３に接続さ
れる。
を保持するための基板ホルダー２１、回転及び上下移動
により基板２０を覆うシャッタ−２２、及び基板ホルダ
ー２１に対向して配置されたカソード部２３が配設され
ている。ＤＣ電源１９は、このカソード部２３に接続さ
れる。
【００２０】真空容器１１の内部は、油回転ポンプ１５
で真空排気した後、クライオポンプ１３で真空排気を行
うことにより、内部圧力を５×１０-5Ｐａ以下に保つこ
とができる。また、ロードロック室１６には、図示しな
い真空ポンプが連結されており、真空容器１１内を大気
圧にすることなく、図示しない基板交換機構により基板
２０を基板ホルダー２１に保持させることができる。
で真空排気した後、クライオポンプ１３で真空排気を行
うことにより、内部圧力を５×１０-5Ｐａ以下に保つこ
とができる。また、ロードロック室１６には、図示しな
い真空ポンプが連結されており、真空容器１１内を大気
圧にすることなく、図示しない基板交換機構により基板
２０を基板ホルダー２１に保持させることができる。
【００２１】ガス導入制御系１７からは、スパッタガス
（例えば、Ａｒガス、Ｎ2 ガス、Ｏ2 ガス、またはこれ
らの混合ガス）が真空容器１１内に導入される。このと
き、真空計１８の検出値に応じて流量を制御することが
できる。
（例えば、Ａｒガス、Ｎ2 ガス、Ｏ2 ガス、またはこれ
らの混合ガス）が真空容器１１内に導入される。このと
き、真空計１８の検出値に応じて流量を制御することが
できる。
【００２２】図２に、カソード部２３の拡大図を示す。
このカソード部２３は、プレナー型マグネトロンカソー
ドであって、カソードボディ２３１と、その内部に収め
られた山型ヨーク２３２、さらに山型ヨーク２３２の内
部に配置された内部電磁磁石２３３と、カソードボディ
２３１の外周部に配置された外部電磁石２３４を有して
いる。また、カソードボディ２３１の上部には、冷却水
路２３５を形成され、裏板２３６が取り付けられてい
る。ターゲット２３７は、この裏板２３６上に設置され
る。さらに、真空容器１１のフランジ２３８には、カソ
ード部２３と電気的に絶縁されたカソードシールド２３
９が、裏板２３６がスパッタされるのを防止するよう
に、ターゲット２３７の外周に端部を近接させて取り付
けられている。
このカソード部２３は、プレナー型マグネトロンカソー
ドであって、カソードボディ２３１と、その内部に収め
られた山型ヨーク２３２、さらに山型ヨーク２３２の内
部に配置された内部電磁磁石２３３と、カソードボディ
２３１の外周部に配置された外部電磁石２３４を有して
いる。また、カソードボディ２３１の上部には、冷却水
路２３５を形成され、裏板２３６が取り付けられてい
る。ターゲット２３７は、この裏板２３６上に設置され
る。さらに、真空容器１１のフランジ２３８には、カソ
ード部２３と電気的に絶縁されたカソードシールド２３
９が、裏板２３６がスパッタされるのを防止するよう
に、ターゲット２３７の外周に端部を近接させて取り付
けられている。
【００２３】このようなスパッタ装置において、内部電
磁石２３３に図示しない電源から励磁電流Ｉ1 を流し、
外部電磁石２３４に別の図示しない電源から励磁電流Ｉ
1 とは逆向きの励磁電流Ｉ2 を流し、真空容器１１にス
パッタガスを導入して内部圧力を１０-2Ｐａ〜１０-1Ｐ
ａとして、カソード部２３に−２００Ｖ以下の電圧を印
加すると、スパッタ放電が確認できる。
磁石２３３に図示しない電源から励磁電流Ｉ1 を流し、
外部電磁石２３４に別の図示しない電源から励磁電流Ｉ
1 とは逆向きの励磁電流Ｉ2 を流し、真空容器１１にス
パッタガスを導入して内部圧力を１０-2Ｐａ〜１０-1Ｐ
ａとして、カソード部２３に−２００Ｖ以下の電圧を印
加すると、スパッタ放電が確認できる。
【００２４】このとき、ターゲット２３７上には、内部
電磁石２３３による閉ループ状（閉塞）の磁力線が形成
される。また、内部電磁石２３３による磁力線のうち発
散しようとする磁力線の一部は、外部電磁石２３４の働
きによりターゲット２３７の中心方向へと閉じ込められ
る。
電磁石２３３による閉ループ状（閉塞）の磁力線が形成
される。また、内部電磁石２３３による磁力線のうち発
散しようとする磁力線の一部は、外部電磁石２３４の働
きによりターゲット２３７の中心方向へと閉じ込められ
る。
【００２５】詳述すると、内部電磁石２３３は、図２に
示すように、山型ヨーク２３２の中心側磁極がＳ極で、
外周側磁極がＮ極になるように、電流の方向及びコイル
の巻き方が設定されており、この内部電磁石２３３が形
成する閉塞磁力線３１は（ターゲットの上方では）外周
磁極から中心磁極へと向かう。この閉塞磁力線３１に対
して、外部電磁石２３４が形成する磁力線３２を重畳す
ると、前記閉塞磁力線３１はターゲット２３７の中心方
向に圧縮されるとともに、発散していた磁力線３３の一
部もターゲット２３７の中心方向へと閉じ込められ、タ
ーゲット２３７からかなり離れた位置（ターゲットの上
方）を通る磁力線も閉塞磁力線３１となる。なお、図２
には、閉塞磁力線３１により閉じ込められたプラズマ３
４も示してある。
示すように、山型ヨーク２３２の中心側磁極がＳ極で、
外周側磁極がＮ極になるように、電流の方向及びコイル
の巻き方が設定されており、この内部電磁石２３３が形
成する閉塞磁力線３１は（ターゲットの上方では）外周
磁極から中心磁極へと向かう。この閉塞磁力線３１に対
して、外部電磁石２３４が形成する磁力線３２を重畳す
ると、前記閉塞磁力線３１はターゲット２３７の中心方
向に圧縮されるとともに、発散していた磁力線３３の一
部もターゲット２３７の中心方向へと閉じ込められ、タ
ーゲット２３７からかなり離れた位置（ターゲットの上
方）を通る磁力線も閉塞磁力線３１となる。なお、図２
には、閉塞磁力線３１により閉じ込められたプラズマ３
４も示してある。
【００２６】図３に、図２のカソード部２３による、磁
力線分布の実測データと、ヨークと磁石の形状から求め
た磁力線分布のシミュレーション結果を示す（上段）。
ここで、比較のため、外部電磁石２３４に電流を印加し
ない場合（下段）の結果も示す。
力線分布の実測データと、ヨークと磁石の形状から求め
た磁力線分布のシミュレーション結果を示す（上段）。
ここで、比較のため、外部電磁石２３４に電流を印加し
ない場合（下段）の結果も示す。
【００２７】測定は、ターゲットサイズを１００mm（直
径）とし、内部電磁石２３３の励磁電流Ｉ1 を１．４Ａ
とし、外部電磁石励磁電流Ｉ2 ／内部電磁石励磁電流Ｉ
1 ＝０．３として行った。なお、実測データは、カソー
ド全域について、シミュレーションは、カソードの
（右）半分について行った。
径）とし、内部電磁石２３３の励磁電流Ｉ1 を１．４Ａ
とし、外部電磁石励磁電流Ｉ2 ／内部電磁石励磁電流Ｉ
1 ＝０．３として行った。なお、実測データは、カソー
ド全域について、シミュレーションは、カソードの
（右）半分について行った。
【００２８】図３の実測データ（左欄）を比較すると、
Ｉ2 ／Ｉ1 ＝０．３の方（上段）が閉ループをはっきり
と確認できる。また、シミュレーションでは、Ｉ2 ／Ｉ
1 ＝０．３の方は、中心磁極から出た磁力線がターゲッ
ト上で、全てきれいな閉ループを形成するが、Ｉ2 ／Ｉ
1 ＝０の方では、中心磁極から出た磁力線の一部はター
ゲット上で閉ループを形成するが、多くはターゲット外
に発散する。また、実測、シミュレーションいずれの場
合も、Ｉ2 ／Ｉ1 ＝０．３の方が、Ｉ2 ／Ｉ1＝０に比
べて、ターゲットからかなり離れた位置まで、閉ループ
を形成している。
Ｉ2 ／Ｉ1 ＝０．３の方（上段）が閉ループをはっきり
と確認できる。また、シミュレーションでは、Ｉ2 ／Ｉ
1 ＝０．３の方は、中心磁極から出た磁力線がターゲッ
ト上で、全てきれいな閉ループを形成するが、Ｉ2 ／Ｉ
1 ＝０の方では、中心磁極から出た磁力線の一部はター
ゲット上で閉ループを形成するが、多くはターゲット外
に発散する。また、実測、シミュレーションいずれの場
合も、Ｉ2 ／Ｉ1 ＝０．３の方が、Ｉ2 ／Ｉ1＝０に比
べて、ターゲットからかなり離れた位置まで、閉ループ
を形成している。
【００２９】一般に、低圧力では、ターゲット上のプラ
ズマが広がることが知られている。その理由は明らかで
はないが、プラズマ中の電子がターゲット表面上での閉
ループ状の磁力線の外側軌道に移動するためのに起きる
現象と考えられている。したがって、外部電磁石２３４
を励磁したときに得られる磁力線分布により、外側軌道
に移動した電子を確実にトラップすることができ、低圧
力放電維持を実現できる。
ズマが広がることが知られている。その理由は明らかで
はないが、プラズマ中の電子がターゲット表面上での閉
ループ状の磁力線の外側軌道に移動するためのに起きる
現象と考えられている。したがって、外部電磁石２３４
を励磁したときに得られる磁力線分布により、外側軌道
に移動した電子を確実にトラップすることができ、低圧
力放電維持を実現できる。
【００３０】前述のＩ2 ／Ｉ1 ＝０．３の場合は、低圧
力で広がろうとするプラズマを外部電磁石による磁力線
でターゲット上に良く押さえ込んでいるので、低い放電
維持圧力を達成できる。
力で広がろうとするプラズマを外部電磁石による磁力線
でターゲット上に良く押さえ込んでいるので、低い放電
維持圧力を達成できる。
【００３１】図３の上段に示すような閉塞磁力線分布
は、永久磁石を用いても実現できる。図４乃至図８は、
永久磁石を用いた場合のカソード部２３の拡大図であ
る。ただし、磁石の配置関係が明確になるように、図２
に比べ簡略化してある。
は、永久磁石を用いても実現できる。図４乃至図８は、
永久磁石を用いた場合のカソード部２３の拡大図であ
る。ただし、磁石の配置関係が明確になるように、図２
に比べ簡略化してある。
【００３２】即ち、図４に示すように、内部電磁石２３
３に代えて内部永久磁石４１を用いてもよい。また、図
５に示すように、内部永久磁石５１をカソードボディ
（図示せず）内で回転させる様にしてもよい。
３に代えて内部永久磁石４１を用いてもよい。また、図
５に示すように、内部永久磁石５１をカソードボディ
（図示せず）内で回転させる様にしてもよい。
【００３３】また、外部永久磁石は、図６乃至図８に示
すように配置することもできる。ここで、図６乃至図８
のカソード部に使用される外部永久磁石６１、７１、及
び８１は、図示しない上下機構に取り付けられており、
図の上下方向（矢印で示す方向）に移動可能である。こ
の移動機構により外部永久磁石６１、７１、及び８１を
上下に移動させ、閉塞磁力線分布を最適化することによ
り、低い放電圧力を達成できる。
すように配置することもできる。ここで、図６乃至図８
のカソード部に使用される外部永久磁石６１、７１、及
び８１は、図示しない上下機構に取り付けられており、
図の上下方向（矢印で示す方向）に移動可能である。こ
の移動機構により外部永久磁石６１、７１、及び８１を
上下に移動させ、閉塞磁力線分布を最適化することによ
り、低い放電圧力を達成できる。
【００３４】また、図５及び図８の内部永久磁石を回転
させる回転機構（図示せず）は、内部永久磁石を２２rp
m の速度で回転させる。これにより、閉ループ状の磁力
線を、約３秒でターゲット表面の約９９％の領域上に発
生させることができる。
させる回転機構（図示せず）は、内部永久磁石を２２rp
m の速度で回転させる。これにより、閉ループ状の磁力
線を、約３秒でターゲット表面の約９９％の領域上に発
生させることができる。
【００３５】図９に、図１の装置における、ターゲット
上の垂直磁場強度が零になる位置での平行磁場強度と、
放電開始圧力及び放電維持最低圧力を示す。図９から明
らかなように、ターゲット上の平行磁場強度が２００ガ
ウスよりも大きければ、放電開始圧力及び放電維持最低
圧力は、ほぼ一定（最低値）となる。例えば、ターゲッ
トとして直径１００mmのＡｌを使用した場合、印加電圧
−８００Ｖ、平行磁場強度２００ガウスで、３×１０-2
Ｐａの放電維持最低圧力が得られる。
上の垂直磁場強度が零になる位置での平行磁場強度と、
放電開始圧力及び放電維持最低圧力を示す。図９から明
らかなように、ターゲット上の平行磁場強度が２００ガ
ウスよりも大きければ、放電開始圧力及び放電維持最低
圧力は、ほぼ一定（最低値）となる。例えば、ターゲッ
トとして直径１００mmのＡｌを使用した場合、印加電圧
−８００Ｖ、平行磁場強度２００ガウスで、３×１０-2
Ｐａの放電維持最低圧力が得られる。
【００３６】上述したように、図１の装置を用いれば、
低圧力下での放電維持が可能となる。このような装置を
用いて、ターゲット・シャッター間距離（Ｔ／Ｓｈ）と
放電維持最低圧力との関係を調べた結果を図１０に示
す。なお、ここでは、縦軸を放電維持最低圧力とし、横
軸をＩ2 ／Ｉ1 比の値としている。また、ターゲット・
基板間距離は１６０mm、Ｉ1 ＝１．４Ａ、Ｉｄ＝６４ｍ
Ａ／cm2 、として測定した。
低圧力下での放電維持が可能となる。このような装置を
用いて、ターゲット・シャッター間距離（Ｔ／Ｓｈ）と
放電維持最低圧力との関係を調べた結果を図１０に示
す。なお、ここでは、縦軸を放電維持最低圧力とし、横
軸をＩ2 ／Ｉ1 比の値としている。また、ターゲット・
基板間距離は１６０mm、Ｉ1 ＝１．４Ａ、Ｉｄ＝６４ｍ
Ａ／cm2 、として測定した。
【００３７】図１０から明らかな様に、Ｉ2 ／Ｉ1 比の
値に関わらず、ターゲット・シャッター間の距離が小さ
なるほど、放電維持最低圧力は大きくなる。特に、ター
ゲット・シャッター間距離が３０mmの場合には、Ｉ2 ／
Ｉ1 比の値の変化に伴う変化も小さく、放電維持最低圧
力は大きなままである。さらにターゲット・シャッター
間距離（Ｔ／Ｓｈ）と放電維持最低圧力の変化の関係を
明確にするため、Ｉ2／Ｉ1 比の値を０．３に固定して
測定した結果を図１１に示す。図１１から、Ｔ／Ｓｈが
約７０mm以上であれば、放電維持最低圧力はほぼ一定で
あるが、それよりも小さいと放電維持最低圧力が急激に
大きくなることが明らかである。
値に関わらず、ターゲット・シャッター間の距離が小さ
なるほど、放電維持最低圧力は大きくなる。特に、ター
ゲット・シャッター間距離が３０mmの場合には、Ｉ2 ／
Ｉ1 比の値の変化に伴う変化も小さく、放電維持最低圧
力は大きなままである。さらにターゲット・シャッター
間距離（Ｔ／Ｓｈ）と放電維持最低圧力の変化の関係を
明確にするため、Ｉ2／Ｉ1 比の値を０．３に固定して
測定した結果を図１１に示す。図１１から、Ｔ／Ｓｈが
約７０mm以上であれば、放電維持最低圧力はほぼ一定で
あるが、それよりも小さいと放電維持最低圧力が急激に
大きくなることが明らかである。
【００３８】次に、ターゲット表面からの距離と平行磁
場強度との関係を図１２に示す。図１２からターゲット
表面に近付くほど平行磁場強度が強くなり、また、ター
ゲットから５０mm以上離れると、ほぼ０ガウスとなるこ
とが読み取れる。
場強度との関係を図１２に示す。図１２からターゲット
表面に近付くほど平行磁場強度が強くなり、また、ター
ゲットから５０mm以上離れると、ほぼ０ガウスとなるこ
とが読み取れる。
【００３９】図１１と図１２とを見比べると、平行磁場
強度が大きい位置にシャッター等を配置した場合に、放
電維持最低圧力が大きくなると考えられる。このような
現象は、シャッターの代わりにコリメータが存在する場
合にも同様に発生する。これは、シャッターがステンレ
ス製あるいはチタン製等の金属であって、その電位はグ
ランド、もしくは浮いているために、シャッターがター
ゲットに近い場合には、ターゲット表面上で閉ループ状
の磁力線に巻き付くはずの荷電粒子（電子）がシャッタ
ーに吸収されて低圧力放電に寄与しなくなるからだと考
えられる。
強度が大きい位置にシャッター等を配置した場合に、放
電維持最低圧力が大きくなると考えられる。このような
現象は、シャッターの代わりにコリメータが存在する場
合にも同様に発生する。これは、シャッターがステンレ
ス製あるいはチタン製等の金属であって、その電位はグ
ランド、もしくは浮いているために、シャッターがター
ゲットに近い場合には、ターゲット表面上で閉ループ状
の磁力線に巻き付くはずの荷電粒子（電子）がシャッタ
ーに吸収されて低圧力放電に寄与しなくなるからだと考
えられる。
【００４０】したがって、本実施の形態では、放電維持
最低圧力を低くするために、ターゲット表面で最大磁界
強度を示す位置の垂直上方であって、ターゲットと平行
の磁界成分強度が０ガウスになる点よりも離れた位置
に、シャッター（シャッターの最下位置）を配置してい
る。ただし、実際には、平行磁場強度が０ガウスになる
位置を検出することは、地磁気等の影響により不可能に
近いので、１０ガウス以下になる点（図１２の場合は５
０mm）よりもさらに離れた位置（例えば、１００mm）に
配置するようにすればよい。
最低圧力を低くするために、ターゲット表面で最大磁界
強度を示す位置の垂直上方であって、ターゲットと平行
の磁界成分強度が０ガウスになる点よりも離れた位置
に、シャッター（シャッターの最下位置）を配置してい
る。ただし、実際には、平行磁場強度が０ガウスになる
位置を検出することは、地磁気等の影響により不可能に
近いので、１０ガウス以下になる点（図１２の場合は５
０mm）よりもさらに離れた位置（例えば、１００mm）に
配置するようにすればよい。
【００４１】図１３（ａ）、（ｂ）に示すようにシャッ
ター２２の配設が成されている場合も、シャッター２２
の位置を前記と同様に設定すれば、放電維持最低圧力を
低くすることができる。また、コリメータを設ける場合
も同様に、ターゲットと平行の磁界成分強度が１０ガウ
スになる点よりもさらに離れた位置に設けるようにす
る。
ター２２の配設が成されている場合も、シャッター２２
の位置を前記と同様に設定すれば、放電維持最低圧力を
低くすることができる。また、コリメータを設ける場合
も同様に、ターゲットと平行の磁界成分強度が１０ガウ
スになる点よりもさらに離れた位置に設けるようにす
る。
【００４２】また、カソードシールド２３９の位置によ
っても、放電維持最低圧力の上昇が見られる。詳述する
と、図１４に示すように、ターゲット２３７の端面と山
型ヨーク２３２との外周面とが（図の左右方向に関し
て）一致している状態で、ターゲット２３７の端面とカ
ソードシールド２３９の端面との距離ｄｘと、放電維持
最低圧力との調べると、図１５の様になった。図１５か
ら明らかな様に、距離ｄｘがマイナスの場合（カソード
シールド２３９がターゲット２３７上に存在する場合）
は、放電維持最低圧力が非常に大きくなる。これは、タ
ーゲット・シャッター間の関係と同じで、閉ループ状の
外側軌道の磁力線に巻き付く電子が、ステンレス製のカ
ソードシールド（電位は、グランドまたは浮いている）
に吸収されて低圧力放電に寄与しなくなるためである。
っても、放電維持最低圧力の上昇が見られる。詳述する
と、図１４に示すように、ターゲット２３７の端面と山
型ヨーク２３２との外周面とが（図の左右方向に関し
て）一致している状態で、ターゲット２３７の端面とカ
ソードシールド２３９の端面との距離ｄｘと、放電維持
最低圧力との調べると、図１５の様になった。図１５か
ら明らかな様に、距離ｄｘがマイナスの場合（カソード
シールド２３９がターゲット２３７上に存在する場合）
は、放電維持最低圧力が非常に大きくなる。これは、タ
ーゲット・シャッター間の関係と同じで、閉ループ状の
外側軌道の磁力線に巻き付く電子が、ステンレス製のカ
ソードシールド（電位は、グランドまたは浮いている）
に吸収されて低圧力放電に寄与しなくなるためである。
【００４３】したがって、カソードシールド２３９の影
響による放電維持最低圧力の上昇を防ぐために、カソー
ドシールド２３９の端面が山型ヨーク２３２の外周面よ
りもさらに外側に位置するようにする。本実施の形態の
装置では、実測データまたはシミュレーションにより磁
力線分布を求め、ターゲット表面上に形成される閉ルー
プ磁力線３１のうち、最も外側の磁力線の位置を求め
て、それよりも外側にカソードシールド２３９の端面が
位置する様に配置している。これによりカソードシール
ドの端面は山型ヨーク２３２の外周面より８mm外側に位
置することになる。この場合、裏板２３６とカソードシ
ールド２３９との間で放電が生じる可能性があるので、
磁力線分布を変えることなくターゲット２３７の端部を
図１４に破線で示す様に延長したり、ターゲット押さえ
等を隙間に挿入したりする必要がある。
響による放電維持最低圧力の上昇を防ぐために、カソー
ドシールド２３９の端面が山型ヨーク２３２の外周面よ
りもさらに外側に位置するようにする。本実施の形態の
装置では、実測データまたはシミュレーションにより磁
力線分布を求め、ターゲット表面上に形成される閉ルー
プ磁力線３１のうち、最も外側の磁力線の位置を求め
て、それよりも外側にカソードシールド２３９の端面が
位置する様に配置している。これによりカソードシール
ドの端面は山型ヨーク２３２の外周面より８mm外側に位
置することになる。この場合、裏板２３６とカソードシ
ールド２３９との間で放電が生じる可能性があるので、
磁力線分布を変えることなくターゲット２３７の端部を
図１４に破線で示す様に延長したり、ターゲット押さえ
等を隙間に挿入したりする必要がある。
【００４４】以上のように、シャッター、コリメータ
ー、及びカソードシールドの位置を適切に配置すれば、
安定して低圧力下に置ける放電を維持する事ができる。
ー、及びカソードシールドの位置を適切に配置すれば、
安定して低圧力下に置ける放電を維持する事ができる。
【００４５】図１６に、本実施の形態の装置を用いて測
定した、印加電圧と放電電流密度との関係を示す。図１
６から分かるように、本実施の形態の装置よれば、スパ
ッタ圧力４×１０-3Ｐａで、３８ｍＡ／cm-2が得られて
いる。なお、ここでは、ＤＣ電源として、市販されてい
る−１．２ｋＶまで印加可能な電源と、−６ｋＶで３
Ａ、−３ｋＶで６Ａ、−１．５ｋＶで１２Ａの３段切り
替え式の新たに開発した電源とを組み合わせて測定を行
った。
定した、印加電圧と放電電流密度との関係を示す。図１
６から分かるように、本実施の形態の装置よれば、スパ
ッタ圧力４×１０-3Ｐａで、３８ｍＡ／cm-2が得られて
いる。なお、ここでは、ＤＣ電源として、市販されてい
る−１．２ｋＶまで印加可能な電源と、−６ｋＶで３
Ａ、−３ｋＶで６Ａ、−１．５ｋＶで１２Ａの３段切り
替え式の新たに開発した電源とを組み合わせて測定を行
った。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、シャッター、コリメー
タ、及びカソードシールドの位置を適切にすることで、
スパッタ圧力１０-2Ｐａ以下の圧力で安定して、大電流
放電を行うことができる。
タ、及びカソードシールドの位置を適切にすることで、
スパッタ圧力１０-2Ｐａ以下の圧力で安定して、大電流
放電を行うことができる。
【図１】本発明の低圧力放電スパッタ装置の一実施の形
態を示す概略図である。
態を示す概略図である。
【図２】図１の低圧力放電スパッタ装置のカソード部の
拡大図である。
拡大図である。
【図３】図２のカソード部に形成される磁力線について
説明するための図である。
説明するための図である。
【図４】図１の低圧力放電スパッタ装置に用いられる、
内部永久磁石を有するカソード部を示す図である。
内部永久磁石を有するカソード部を示す図である。
【図５】図１の低圧力放電スパッタ装置に用いられる、
内部永久磁石を有するカソード部の他の例を示す図であ
る。
内部永久磁石を有するカソード部の他の例を示す図であ
る。
【図６】図１の低圧力放電スパッタ装置に用いられる、
外部永久磁石を有するカソード部を示す図である。
外部永久磁石を有するカソード部を示す図である。
【図７】図１の低圧力放電スパッタ装置に用いられる、
外部永久磁石を有するカソード部の他の例を示す図であ
る。
外部永久磁石を有するカソード部の他の例を示す図であ
る。
【図８】図１の低圧力放電スパッタ装置に用いられる、
外部永久磁石を有するカソード部のまた別の例を示す図
である。
外部永久磁石を有するカソード部のまた別の例を示す図
である。
【図９】図１の装置における、平行磁場強度と放電圧力
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図１０】図１の装置における、ターゲット・シャッタ
ー間距離をパラメータとする励磁電流比と放電維持最低
圧力との関係を示すグラフである。
ー間距離をパラメータとする励磁電流比と放電維持最低
圧力との関係を示すグラフである。
【図１１】図１の装置における、ターゲット・シャッタ
ー間距離と放電維持最低圧力との関係を示すグラフであ
る。
ー間距離と放電維持最低圧力との関係を示すグラフであ
る。
【図１２】図１の装置における、ターゲット表面からの
距離と平行磁場強度との関係を示すグラフである。
距離と平行磁場強度との関係を示すグラフである。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれシャッターの
他の配設方法を示す図である。
他の配設方法を示す図である。
【図１４】カソードシールドの配置を説明するための拡
大図である。
大図である。
【図１５】図１４の距離ｄｘと放電維持最低圧力との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図１６】図１の装置における、印加電圧と放電電流密
度との関係を示すグラフである。
度との関係を示すグラフである。
１１ 真空容器 １２ メインバルブ １３ メインポンプ（クライオポンプ） １４ 荒引きバルブ １５ 油回転ポンプ １６ ロードロック室 １７ ガス導入制御系 １８ 真空計 １９ ＤＣ電源 ２０ 基板 ２１ 基板ホルダー ２２ シャッタ− ２３ カソード部 ２３１ カソードボディ ２３２ 山型ヨーク ２３３ 内部電磁磁石 ２３４ 外部電磁石 ２３５ 冷却水路 ２３６ 裏板 ２３７ ターゲット ２３８ フランジ ２３９ カソードシールド ３１ 閉塞磁力線 ３２ 磁力線 ３３ 磁力線 ３４ プラズマ ４１ 内部永久磁石 ５１ 内部永久磁石 ６１ 外部永久磁石 ７１ 外部永久磁石 ８１ 外部永久磁石
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年４月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】また、特開平７−１６６３４８号公報に記
載された低圧力用マグネトロンカソードは、カソード内
部に、ターゲット上に閉ループを形成する磁場手段を有
し、カソード外周部に補助電磁石を配置することで、約
１．５×１０-2Ｐａの低圧力放電維持を実現している。
ここでは、有効カソード領域（磁力線が２回カソードと
交わる領域）をカソード全領域の８０％以上とすること
により上記のような低圧力放電維持を実現している。
載された低圧力用マグネトロンカソードは、カソード内
部に、ターゲット上に閉ループを形成する磁場手段を有
し、カソード外周部に補助電磁石を配置することで、約
１．５×１０-2Ｐａの低圧力放電維持を実現している。
ここでは、有効カソード領域（磁力線が２回カソードと
交わる領域）をカソード全領域の８０％以上とすること
により上記のような低圧力放電維持を実現している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】また、図６に示すように、図２の外部電磁
石２３４に代えて外部永久磁石６１を用い、図６のよう
に配置することもできる。さらに、図７は図４の外部電
磁石２３４に代えて外部永久磁石７１を、図８は図５の
外部電磁石２３４に代えて永久磁石８１をそれぞれ用い
て配置したものである。ここで、図６乃至図８のカソー
ド部に使用される外部永久磁石６１、７１、及び８１
は、図示しない上下機構に取り付けられており、図の上
下方向（矢印で示す方向）に移動可能である。この移動
機構により外部永久磁石６１、７１、及び８１を上下に
移動させ、閉塞磁力線分布を最適化することにより低い
放電圧力を達成できる。
石２３４に代えて外部永久磁石６１を用い、図６のよう
に配置することもできる。さらに、図７は図４の外部電
磁石２３４に代えて外部永久磁石７１を、図８は図５の
外部電磁石２３４に代えて永久磁石８１をそれぞれ用い
て配置したものである。ここで、図６乃至図８のカソー
ド部に使用される外部永久磁石６１、７１、及び８１
は、図示しない上下機構に取り付けられており、図の上
下方向（矢印で示す方向）に移動可能である。この移動
機構により外部永久磁石６１、７１、及び８１を上下に
移動させ、閉塞磁力線分布を最適化することにより低い
放電圧力を達成できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】
Claims (6)
- 【請求項１】 ターゲットを載置するカソードと、カソ
ード内に配置され前記ターゲット上に閉ループ状の磁力
線を形成する第１の磁石と、前記カソードの周囲に配置
され前記第１の磁石が形成する磁力線を前記ターゲット
の中心へ閉じ込める第２の磁石とを備えたマグネトロン
スパッタリング方式の低圧力放電スパッタ装置におい
て、前記ターゲットからのスパッタ粒子を制御する制御
部材を、前記ターゲット表面の、該ターゲット表面に対
する最大平行磁場強度が得られる位置の垂直上方であっ
て、その平行磁場強度が１０ガウス以下になる位置より
もさらに離れた位置に設けたことを特徴とする低圧力放
電スパッタ装置。 - 【請求項２】 前記制御部材がシャッターであることを
特徴とする請求項１の低圧力放電スパッタ装置。 - 【請求項３】 前記制御部材がコリメーターであること
を特徴とする請求項１の低圧力放電スパッタ装置。 - 【請求項４】 ターゲットを載置する裏板を有するカソ
ードと、カソード内に配置され前記ターゲット上に閉ル
ープ状の磁力線を形成する第１の磁石と、前記カソード
の周囲に配置され前記第１の磁石が形成する磁力線を前
記ターゲットの中心へ閉じ込める第２の磁石と、前記裏
板の周辺部を前記ターゲットの表面側から覆うカソード
シールドとを備えたマグネトロンスパッタリング方式の
低圧力放電スパッタ装置において、前記カソードシール
ドの内周端が、前記第１の磁石の外周側磁極の外周面よ
りも外側に位置するようにしたことを特徴とする低圧力
放電スパッタ装置。 - 【請求項５】 前記ターゲットの表面上であって、垂直
磁場強度が零になる位置での平行磁場強度が２００ガウ
ス以上となるように、前記第１の磁石及び前記第２の磁
石を構成したことを特徴とする請求項１、２、３、また
は、４の低圧力放電スパッタ装置。 - 【請求項６】 前記カソードへの印加電圧を−２００Ｖ
以下、−６ｋＶ以上としたことを特徴とする請求項１、
２、３、４、または、５の低圧力放電スパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8284896A JPH09272973A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 低圧力放電スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8284896A JPH09272973A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 低圧力放電スパッタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09272973A true JPH09272973A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13785809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8284896A Pending JPH09272973A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 低圧力放電スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09272973A (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 |
| JP2000345337A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-12 | Ulvac Japan Ltd | カソード電極装置及びスパッタリング装置 |
| US6309515B1 (en) | 1997-10-29 | 2001-10-30 | Nec Corporation | Sputtering apparatus for sputtering high melting point metal and method for manufacturing semiconductor device having high melting point metal |
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-
1996
- 1996-04-04 JP JP8284896A patent/JPH09272973A/ja active Pending
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| US8663430B2 (en) | 2008-05-22 | 2014-03-04 | Canon Anelva Corporation | Magnetron sputtering apparatus and method for manufacturing thin film |
| CN111139438A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-05-12 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种磁路可控式真空阴极电弧离子源 |
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