JPH10219443A - マグネトロンスパッタリング源及びその操作方法 - Google Patents

マグネトロンスパッタリング源及びその操作方法

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JPH10219443A
JPH10219443A JP10041122A JP4112298A JPH10219443A JP H10219443 A JPH10219443 A JP H10219443A JP 10041122 A JP10041122 A JP 10041122A JP 4112298 A JP4112298 A JP 4112298A JP H10219443 A JPH10219443 A JP H10219443A
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plasma
substrate
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JP10041122A
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L Hewes John
エル、ヒューズ ジョン
A Davis Gary
エイ、デイヴィス ゲイリー
J Kolenkow Robert
ジェイ、コレンコウ ロバート
T Petersen Carl
ティー、ピーターセン カール
H Pond Norman
エイチ、ポンド ノーマン
E Wais Robert
イー、ウェイス ロバート
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Ebara Corp
Intevac Inc
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Ebara Corp
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一な蒸着膜を形成することのできるスパッ
タリング装置及び方法を提供する。 【解決手段】 基板１０の上に材料を堆積させるマグネ
トロンスパッタリング源２０は、ターゲット２２と、磁
石アセンブリ２４と、駆動アセンブリ３０とを備えてい
る。ターゲット２２からは、材料がスパッタリングされ
る。磁石アセンブリ２４は、ターゲット２２に隣接して
設けられていて、ターゲット表面にプラズマ５０を閉じ
込める。駆動アセンブリ３０は、ターゲット２２に対し
て相対的に、磁石アセンブリ２４を走査させる。スパッ
タリング源２０は、更に、磁石アセンブリがターゲット
に対して相対的に走査される際に、実質的に一定のプラ
ズマ特性を維持するための陽極を備える。陽極は、磁石
アセンブリが追従する走査経路の両端部又は該両端部付
近に位置する可変電圧型の固定電極として、ターゲット
と基板との間に位置する隔置された陽極線として、又
は、磁石アセンブリで走査される可動陽極として、構成
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にスパッタ
リング膜を形成する技術に関し、より詳細に言えば、長
いターゲット寿命をもたらすと共に、大面積基板上に均
一な厚さの膜を形成するような、直線走査式のマグネト
ロンスパッタリング源及びその操作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】スパッタ・コーティングとしても知られ
ているスパッタ技術（スパッタリングによる膜形成技
術）は、例えば、フラットパネル・ディスプレイ用のガ
ラスパネル、ハードディスクドライブ用の磁気ディス
ク、又は、半導体ウエーハのような基板の上に所望の材
料から成る薄膜を形成するための技術である。一般的に
は、プラズマからの不活性ガスのイオンが、膜形成材料
（膜を形成する材料）のターゲットに向かって加速され
る。イオンがターゲットに衝突すると、ターゲット材料
の自由原子が放出される。そのような自由原子の一部
が、基板の表面に集積して、薄膜を形成する。
【０００３】一つの周知のスパッタリング技術は、マグ
ネトロンスパッタリングである。マグネトロンスパッタ
リングは、磁界を用いてスパッタリング作用を集中させ
る。磁石がターゲットの背後に置かれ、磁束線がターゲ
ットを貫通して該ターゲットの表面にアークを形成す
る。磁界は、ターゲットの表面付近の領域に電子を閉じ
込める役割を果たす。その結果濃度が高められた電子
は、高密度のイオンを生成し、スパッタリングプロセス
の効率を高める。
【０００４】マグネトロンスパッタリングにおいては、
固定型の磁石構造及び可動型の磁石構造が共に使用され
てきた。可動磁石を使用する従来技術の第１のスパッタ
リング装置においては、ターゲットは円形であり、磁石
構造は、ターゲットの中心の回りで回転する。可動磁石
を使用する従来技術の第２のスパッタリング装置におい
ては、ターゲットは矩形又は方形であり、磁石構造は、
ターゲットを直線的な経路に沿って走査する。従来技術
の第３のスパッタリング装置においては、ターゲットは
矩形であり、基板は、スパッタリングの間に、ターゲッ
トの表面に対して平行な平面に沿って移動する。第２の
タイプのスパッタリング装置は、例えば、米国特許第
５，３８２，３４４号（発行日：１９９５年１月１７
日、発明者：Ｈｏｓｏｋａｗａ ｅｔ ａｌ．）、及
び、米国特許第５，５６５，０７１号（発行日：１９９
６年１０月１５日、発明者：Ｄｅｍａｒａｙ ｅｔ ａ
ｌ．）に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】矩形又は方形のターゲ
ットと直線的に走査する磁石構造とを使用する従来技術
のスパッタリング装置は、多数の問題点及び欠点を有し
ている。大型の基板が必要とされるので、大型のターゲ
ットアセンブリが必要となっている。そのようなターゲ
ットアセンブリは、通常、水冷される一枚の裏当プレー
トにハンダ接合された複数のターゲットタイルを備えて
いる。これら接合されたターゲットタイル、及び、裏当
プレートは、バイメタル構造を形成し、このバイメタル
構造は、接合作業の間中その温度変化に応答して、熱膨
張率の違いに基づいて湾曲する。従来技術においては、
そのような湾曲を最小限にするために、ターゲットタイ
ルのセグメントを使用したり、これらターゲットタイル
のセグメントの間に膨張ギャップを形成したり、低融点
のハンダやターゲット材料の膨張／収縮係数にかなり近
い膨張／収縮係数を有する裏当プレート材料を使用した
りしている。ターゲットの湾曲は、インジウム／錫酸化
物のタイル、及び、銅の裏当プレートを用いた場合に
は、約４３ｍｍ（１７インチ）のターゲットに対して最
大約１．５２ｍｍ（０．０６０インチ）であるので、大
きな問題である。ターゲットアセンブリの湾曲によっ
て、基板に対するターゲットの距離が変動し、マグネト
ロン源の動作にとって重要な他の幾つかの設計パラメー
タにおいて妥協せざるをえないことがある。
【０００６】ターゲット・セグメントが位置決めスタッ
ドによって取り付けプレートに装着されているスパッタ
陰極が、米国特許第５，５３６，３８０号（発行日：１
９９６年７月１６日、発明者：Ｏｃｋｅｒ ｅｔ ａ
ｌ．）に開示されている。各々のターゲット・セグメン
トは、ターゲット裏当プレートと、該裏当プレートに接
合されたターゲットとを備えている。
【０００７】直線走査型のスパッタリング装置は、一般
的に、磁石アセンブリを用いており、この磁石アセンブ
リは、細長い楕円形の形状の閉ループ型のプラズマを発
生する。そのような閉ループ型のプラズマは、レースト
ラック状のプラズマ（競馬場型のプラズマ）と呼ばれる
ことが多い。磁石アセンブリは、レーストラック状のプ
ラズマの長い方の寸法に対して直交する方向において、
ターゲットを走査する。その結果生ずるターゲットの浸
食は、プラズマの端部において最も大きくなる傾向があ
り、これにより、走査方向に対して平行なターゲットの
両縁部に沿って、浸食溝が生ずる。基板を汚染しないよ
うに、スパッタリングは、浸食パターンがいずれかの点
においてターゲット材料の全厚を消尽する前に、停止さ
れなければならない。いずれかの点における浸食がター
ゲットの初期厚さのかなりの割合に近づいた時に、ター
ゲットを交換する必要がある。従って、与えられた製造
プロセスにおいては、一つのターゲットから特定の数の
基板しか被覆することができない。ターゲットの浸食を
より均一にすることによって、ターゲットの交換が必要
になる前に、ターゲット材料のより大きな部分を利用す
ることができる。
【０００８】直線走査型のスパッタ源は、一般的に、水
冷される裏当プレートに取り付けられた矩形又は方形の
大きなターゲットを有している。この構造は、一般的に
はアースに対して負である数百ボルトの陰極電位で動作
する。ターゲットの裏当プレートの側では、レーストラ
ック形状の磁石アセンブリが、適正な電位が与えられた
時にプラズマを維持するに十分な磁界をターゲット表面
に生じさせる。この電界は、アース電位に保持されてい
るチャンバの中でターゲット構造を陰極電位で動作させ
ることにより、発生される。ターゲット表面における電
界は、チャンバの寸法及び形状によって、また、形成さ
れるプラズマの特性によって、影響される。磁界及び電
界を真空に近い圧力の中で組み合わせることにより、ス
パッタリング作用が生ずる。
【０００９】膜形成厚さの均一性は、スパッタリング装
置の重要な要件である。大面積基板に対しては、大型の
ターゲットを用い、このターゲットを磁石アセンブリで
直線的に走査し、これにより、ターゲット表面を均一に
浸食させると共に基板を均一に被覆することによって、
均一な膜形成が行われる。しかしながら、大面積スパッ
タリング装置が本質的に有する幾何学的形状によって厚
さの均一性が制約される。
【００１０】磁石アセンブリは、ターゲット表面に対し
て平行で且つ該磁石アセンブリの長い方の寸法に対して
直交する方向において、直線的に走査される。この動き
は、ターゲット表面から数ｍｍ離れて形成されるプラズ
マをターゲット表面に渡って掃引する。スパッタリング
・チャンバの幾何学的形状は、膜形成厚さの均一性に影
響を与える。特に、チャンバの壁部が、レーストラック
形状のプラズマの端部に比較的接近している場合には、
形成される膜の厚さは、基板の中央で比較的薄くなり、
また、基板の縁部で比較的厚くなる。膜形成厚さの均一
性をもたらすスパッタリング装置を提供することが望ま
しい。
【００１１】従って、この発明の目的は、ターゲットの
浸食をより均一にすることによってターゲット材料のよ
り大きな部分を利用することができるようなスパッタリ
ング装置を提供することであり、また、他の目的は、大
型のターゲットを用いる場合においても膜形成厚さの均
一性を維持することができるスパッタリング装置を提供
することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板上に材料を堆積させるためのマグネトロンスパ
ッタリング源であって、前記基板から隔てて配置されて
そこから前記材料がスパッタリングされる表面を有する
ターゲットと、前記ターゲットの近傍に設けられ、前記
ターゲットの表面にプラズマを閉じ込めるための磁石ア
センブリと、該磁石アセンブリを前記ターゲットに対し
て相対的に走査させるための駆動アセンブリと、電圧源
に接続される陽極を有し、前記磁石アセンブリが前記タ
ーゲットに対して相対的に走査される際に、実質的に一
定のプラズマ特性を維持する陽極アセンブリとを有する
ことを特徴とするマグネトロンスパッタリング源であ
る。
【００１３】この発明により、基板上に材料を堆積させ
るためのマグネトロンスパッタリング源が提供される。
このマグネトロンスパッタリング源は、基板から隔てて
配置されてそこから材料がスパッタリングされる表面を
有するターゲットと、該ターゲットに接近して配置され
て該ターゲットの表面にプラズマを閉じ込める磁石アセ
ンブリと、該磁石アセンブリをターゲットに対して走査
させる駆動アセンブリとを備えている。このスパッタリ
ング源は、更に、電圧源に接続されて用いられる陽極
（アノード）を備えており、この陽極は、磁石アセンブ
リがターゲットに対して走査されることによって、実質
的に一定のプラズマ特性を維持する。
【００１４】磁石アセンブリは、駆動アセンブリによっ
て、ある走査方向に沿ってターゲットに対して直線的に
走査されるのが好ましく、また、プラズマは、磁石アセ
ンブリの走査方向に対して直交する方向に長手寸法を有
する細長いプラズマトラックを形成するのが好ましい。
【００１５】前記磁石アセンブリを前記ターゲットの対
向する縁部の近傍に端部を有する経路に沿って走査し、
前記陽極は前記経路の前記端部又は該端部の近傍配置さ
れた第１及び第２の固定電極を備えており、前記電圧源
から前記電極に接続される電圧が前記磁石アセンブリを
前記経路に沿って走査する際に変化させることにより実
質的に一定のプラズマ特性を維持するようにしてもよ
い。
【００１６】前記陽極は、前記ターゲットと前記基板と
の間に設けられた固定電極を備えており、該固定電極
を、前記基板上に堆積される前記ターゲットの材料を透
過するようにしてもよい。また、前記固定電極は、前記
ターゲットと前記基板との間に設けられている複数の互
いに隔てて配置された陽極線を有するようにしてもよ
い。前記固定電極は、前記ターゲットと前記基板との間
に設けられた網状部材を有するようにしてもよい。
【００１７】前記陽極を、前記磁石アセンブリによって
走査し、走査動作の間、前記磁石アセンブリに対して一
定の位置を維持するようにしてもよい。前記陽極を、前
記ターゲットと前記基板との間に配置し、前記駆動アセ
ンブリに機械的に接続するようにしてもよい。前記陽極
を、前記ターゲットと前記基板との間に配置し、前記タ
ーゲットの対向する縁部の周りで前記磁石アセンブリに
機械的に接続するようにしてもよい。前記陽極は、前記
ターゲットと前記基板との間において前記プラズマの両
側に隔てて配置された細長い導通部を有するようにして
もよい。
【００１８】前記陽極は、冷却流体を循環させるための
管を有するようにしてもよい。また、前記陽極は、プロ
セスガスを供給するための穿孔を有する管を有するよう
にしてもよい。更に、前記管の周囲において前記管によ
って供給されるプロセスガスを選択された方向に選択的
に導く邪魔板構造を有するようにしてもよい。更に、前
記陽極と連動可能な少なくとも１つのプロセスガス管を
備え、これにより前記プラズマの領域にプロセスガスを
供給するようにしてもよい。更に、前記プロセスガス管
の周囲において前記プロセスガス管によって供給される
プロセスガスを選択された方向に選択的に導く邪魔板構
造を有するようにしてもよい。邪魔板構造は、実質的に
均一な層状のプロセスガスを選択された方向（例えば、
基板に向かう方向）に導く。移動可能な陽極は、プラズ
マがターゲット及び基板に対して走査される際に、実質
的に一定のプラズマ特性を維持する。前記陽極を、アー
ス電位に接続してもよい。
【００１９】前記磁石アセンブリは、前記駆動アセンブ
リによって前記ターゲットに対して相対的に走査方向に
沿って直線的に走査され、前記プラズマは、前記走査方
向に直交する方向に長手寸法を有する細長いレーストラ
ック形状のプラズマを有するようにしてもよい。前記磁
石アセンブリが、前記駆動アセンブリによって前記ター
ゲットに対して相対的に走査方向に沿って直線的に走査
させ、前記駆動アセンブリが、前記磁石アセンブリが前
記ターゲットに対して相対的に走査させる際に前記磁石
アセンブリの走査速度を変えるための手段を有するよう
にしてもよい。前記磁石アセンブリの走査速度を変える
ための前記手段は、前記ターゲットの対向する縁部付近
で前記走査速度を減少させるための手段を有するように
してもよい。
【００２０】請求項２に記載の発明は、基板上に材料を
堆積させるためのマグネトロンスパッタリング源であっ
て、前記基板から隔てて配置されていてそこから前記材
料がスパッタリングされる表面を有するターゲットと、
可動アセンブリとを備えており、該可動アセンブリは、
前記ターゲットの近傍に設けられていて該ターゲットの
表面にプラズマを閉じ込めるための磁石アセンブリと、
前記プラズマの領域に電界を発生させるための陽極と、
前記可動アセンブリを所定の直線経路に沿って前記ター
ゲットに対して相対的に走査させるための駆動アセンブ
リとを有することを特徴とするマグネトロンスパッタリ
ング源である。
【００２１】前記プラズマが、前記直線経路に直交する
方向に長手寸法を有する細長い閉ループ型のレーストラ
ック形状のプラズマを有するようにしてもよい。前記陽
極を、前記ターゲットと前記基板との間に配置し、前記
ターゲットの対向する縁部の周りで前記磁石アセンブリ
に機械的に接続するようにしてもよい。前記陽極は、前
記ターゲットと前記基板との間において前記プラズマの
両側に隔てて配置された細長い導通部を有するようにし
てもよい。前記陽極は、冷却流体を循環させるための管
を有するようにしてもよい。前記陽極は、プロセスガス
を供給するための穿孔を有する管を有するようにしても
よい。更に、前記管の周囲において前記管によって供給
されるプロセスガスを選択された方向に導く邪魔板構造
を有するようにしてもよい。
【００２２】前記可動アセンブリは、更に、前記ターゲ
ットと前記基板との間に前記陽極と連動可能な少なくと
も１つのプロセスガス管を備え、これにより前記プラズ
マの領域にプロセスガスを供給するようにしてもよい。
更に、前記プロセスガス管の周囲において前記プロセス
ガス管によって供給されるプロセスガスを選択された方
向に選択的に導く邪魔板構造を有するようにしてもよ
い。前記陽極を、前記可動アセンブリが前記駆動アセン
ブリによって走査する際に前記プラズマに対して固定的
な物理的関係を維持し、前記陽極を、実質的に一定のプ
ラズマ特性を維持させるように構成してもよい。
【００２３】請求項３に記載の発明は、基板上に材料を
堆積させるためのマグネトロンスパッタリング源であっ
て、前記基板から隔てて配置されていてそこから前記材
料がスパッタリングされる表面を有するターゲットと、
前記ターゲットの近傍に配置され、少なくとも幾つかが
前記ターゲットの表面から異なる間隔を有するような複
数の磁石要素を含み、前記ターゲットの表面にプラズマ
を閉じ込めるための磁石アセンブリと、走査方向に沿っ
て前記ターゲットに対して相対的に前記磁石アセンブリ
を走査させるための駆動アセンブリとを有することを特
徴とするマグネトロンスパッタリング源である。
【００２４】前記磁石アセンブリは細長い形態を有して
おり、前記磁石アセンブリの端部付近の磁石要素は、前
記磁石アセンブリの中心付近の磁石要素よりも前記ター
ゲット表面からの間隔を大きくするようにしてもよい。
また、前記磁石アセンブリは細長い形態を有しており、
前記磁石アセンブリの端部付近の磁石要素は、前記磁石
アセンブリの中心付近の磁石要素よりも前記ターゲット
表面からの間隔を小さくするようにしてもよい。前記磁
石アセンブリを、ヒンジによって接続された少なくとも
２つの部分を有するようにしてもよい。前記磁石アセン
ブリの部分は、直線的な部分を有するようにしてもよ
い。前記磁石要素と前記ターゲット表面との間の間隔
を、前記ターゲットの材料の実質的に均一な堆積物を前
記基板上に形成するように選択するようにしてもよい。
【００２５】請求項４に記載の発明は、マグネトロンス
パッタリング源用のスパッタリングターゲットアセンブ
リであって、各々が表面と冷却流体のための通路を有す
る複数の別個の裏当要素と、これら裏当要素の表面に接
合されたターゲット要素と、前記裏当要素及び前記ター
ゲット要素を当該ターゲットアセンブリの中の所定位置
に取り付けるためのサポート構造とを備えており、該サ
ポート構造は、当該ターゲットアセンブリの対向する縁
部を支持するためのサポート要素と、前記裏当要素の中
の互いに隣接するもののスロットの中に保持されるキー
とを備えていることを特徴とするスパッタリングターゲ
ットアセンブリである。ターゲットアセンブリは、４つ
のターゲット要素と、４つの裏当要素とを備えており、
前記各々のターゲット要素は正方形の形状を有している
ようにしてもよい。
【００２６】請求項５に記載の発明は、材料がそこから
スパッタリングされる表面を有するターゲットと、該タ
ーゲットの表面にプラズマを閉じ込めるための磁石アセ
ンブリと、前記ターゲットに対して相対的に前記磁石ア
センブリを直線的に走査させるための駆動アセンブリと
を有するマグネトロンスパッタリング源を運転する方法
であって、前記ターゲットを、前記磁石アセンブリに対
する第１の固定位置から前記磁石アセンブリに対する第
２の固定位置へ、前記ターゲットの寿命の間に少なくと
も一回移動させる工程を有することを特徴とする方法で
ある。
【００２７】前記ターゲットは中心を有しており、前記
ターゲットを移動させる工程を、前記ターゲットを前記
中心の回りで回転するようにしてもよい。前記プラズマ
は、前記磁石アセンブリの走査方向に直交する方向に長
手寸法を有する細長い閉ループ型のレーストラック形状
のプラズマを有し、前記磁石アセンブリを、前記プラズ
マのそれぞれの端部において前記ターゲットに比較的深
い浸食溝を形成させるようにしてもよい。前記ターゲッ
トの前記第１及び第２の固定位置を、前記ターゲットの
中心に対して±９０度だけ異なるようにしてもよい。
【００２８】請求項６に記載の発明は、材料がそこから
スパッタリングされる表面を有するターゲットと、該タ
ーゲットの表面にプラズマを閉じ込めるための磁石アセ
ンブリと、前記ターゲットに対して相対的に前記磁石ア
センブリを直線的に走査させるための駆動アセンブリと
を有するマグネトロンスパッタリング源を操作する方法
であって、前記磁石アセンブリの前記ターゲットに関す
る走査速度を走査動作の間に変えて、前記ターゲット上
のスパッタ膜の厚さについて所望の特性を得る工程を有
することを特徴とする方法である。前記走査速度を変え
る工程は、前記ターゲットの対向する縁部付近で前記走
査速度を減少させてスパッタ膜の実質的に均一な厚さを
得る工程を含むようにしてもよい。
【００２９】請求項７に記載の発明は、基板上に材料を
堆積させるためのマグネトロンスパッタリング源であっ
て、前記基板から隔てて配置されてそこから前記材料が
スパッタリングされる表面を有するターゲットと、前記
ターゲットの近傍に配置されて前記ターゲットの表面に
プラズマを閉じ込めるための磁石アセンブリと、前記プ
ラズマの領域に電界を発生するための陽極とを有する可
動アセンブリと、前記基板に対して相対的に予め規定さ
れた直線経路に沿って前記可動アセンブリを走査させる
ための駆動アセンブリとを有することを特徴とするマグ
ネトロンスパッタリング源である。
【００３０】前記プラズマは、前記直線経路に直交する
方向に長手寸法を有する細長い閉ループ型のレーストラ
ック形状のプラズマを有するようにしてもよい。前記陽
極は、前記可動アセンブリが前記駆動アセンブリによっ
て走査される際に前記プラズマに対して固定的な物理的
関係を保持し、前記陽極を、実質的に一定のプラズマ特
性を維持させるようにしてもよい。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明のより良い理解を図るため
に、図面を参照して本発明の実施の形態を以下に説明す
る。直線走査型のマグネトロンスパッタリング装置（マ
グネトロンスパッタ・コーティング装置）の簡単な概略
図が、図１乃至図３に示されている。例えば、ガラスパ
ネルのような基板１０が、真空チャンバ１２の中に配置
されている。直線走査型のスパッタ源２０は、スパッタ
リングターゲットアセンブリを備えており、このスパッ
タリングターゲットアセンブリは、基板１０の上に堆積
させるべき材料のターゲット２２と、磁石アセンブリ２
４と、磁石アセンブリ２４をターゲット２２に対して直
線経路に沿って走査させる駆動アセンブリ３０とを備え
ている。このターゲットアセンブリの構造を以下に説明
する。駆動アセンブリ３０は、例えば、ボール軸３４に
接続された駆動モータ３２を備えている。磁石アセンブ
リ２４は、ボールナット３６によって、ボール軸３４に
接続されている。駆動モータ３２が起動すると、磁石ア
センブリは、ターゲット２２の下側を直線経路に沿う走
査方向３８に、ターゲット２２のほぼ全領域にわたって
走査される。磁石アセンブリ２４は、往復直線運動で走
査され、ターゲットの両縁部２６，２８あるいはこれら
両縁部付近で方向を変える。
【００３２】磁石アセンブリ２４の磁石要素４０のアレ
イ（列）が、磁界を発生し、この磁界は、ターゲット２
２を貫通して、基板１０の方を向いたターゲット２２の
表面４２にアークを形成する（図１９参照）。上記磁界
は、ターゲットの表面４２付近の領域に電子を閉じ込め
る役割を果たす。密度が増大した電子は、高密度の不活
性ガス（一般的には、アルゴン）を生じ、スパッタリン
グプロセスの効率を高める。特に、イオン化が最も活発
な領域は、ターゲット２２の表面４２の近傍にプラズマ
５０を形成する。このプラズマ５０は、細長い楕円形の
形状を有する閉ループ型のプラズマトラックに沿って形
成される。そのようなプラズマは、レーストラック形状
のプラズマと呼ぶことができる。レーストラック形状の
プラズマ５０は、その長い方の寸法を磁石アセンブリ２
４の走査方向３８に対して直交させて配置される。レー
ストラック形状のプラズマ５０の両端部は、直線状又は
湾曲状にすることができ、ターゲット２２の縁部４６，
４８に、あるいは、これら縁部の付近に位置している。
磁石アセンブリ２４がターゲット２２に対して走査され
ると、プラズマ５０は、磁石アセンブリ２４のその瞬間
の位置に追従し、ターゲット２２の領域をスパッタリン
グする。プラズマトラック５０の寸法及び形状、並び
に、磁石アセンブリ２４が走査動作の間に追従する経路
は、プラズマがターゲット２２のほぼ全領域にわたって
走査されてターゲット２２から材料をスパッタリングす
るように、選択される。スパッタリングされた材料の一
部が、基板１０の上に堆積する。
【００３３】幾つかの用途においては、大面積基板のス
パッタ・コーティングを行うことが必要とされることが
ある。特に、６５０×６５０ｍｍ程度の寸法を有するガ
ラスパネルをスパッタ・コーティングすることが必要と
される場合がある。一般的に、スパッタリングターゲッ
ト２２は、堆積させられるコーティング（被膜）の堆積
厚さを均一にするために、基板よりも幾分大きい。従っ
て、一辺が約８６０ｍｍ（３４インチ）程度の寸法を有
するターゲットが必要な場合がある。そのようなターゲ
ット材料は、水冷される裏当プレートに接合されてお
り、その使用される寿命にわたって、寸法安定性及び平
坦性を維持する必要がある。
【００３４】本発明の第１の特徴によれば、ターゲット
は、図４及び図５に示すように、複数の部分として構成
される。ターゲットアセンブリ７０は、第１の部分７２
と、第２の部分７４と、第３の部分７６と、第４の部分
７８とを備えている。各々の部分は、裏当プレート８２
に接合されたターゲット要素８０を有している。このタ
ーゲット要素８０は、基板上にスパッタリングされるべ
き材料である。裏当プレート８２は、ターゲット要素８
０のためのサポートを形成し、一般的には、冷却流体を
循環させるための通路８４を備えている。ターゲット要
素８０は、ハンダ（一般的には、インジウム合金ハン
ダ）によって、裏当プレート８２に接合することができ
る。裏当プレート８２は、例えば、銅とすることができ
る。ターゲット要素及び裏当プレートは、一般的に、矩
形又は方形である。裏当プレート８２は、ターゲットア
センブリ７０の２つの外縁部に沿って、ターゲット要素
８０を越えて伸長していて、取り付け穴８６が設けられ
ている。ターゲットアセンブリ７０の両縁部８７，８８
は、サポート要素９０，９１によって支持されている。
ターゲットアセンブリ７０は、走査経路の終端部にある
縁部８７，８８に沿う箇所でのみ支持されるのが好まし
い。裏当プレート８２には、図４に示すように、２つの
外縁部に沿って取り付け穴８６が設けられており、これ
により、後に説明するように、ターゲットアセンブリを
回転させることができる。各ターゲット部分は、十分な
距離（一般的には、０．５ｍｍ程度）だけ隔てて配置さ
れ、これにより、これらターゲット部分は、制限を受け
ることなく膨張及び収縮を行うことができる。各ターゲ
ット部分の間の間隔が比較的小さい場合には、基板上に
堆積される膜の均一性に大きな影響を与えない。ターゲ
ットアセンブリの中心部に隣接するターゲット部分の隣
接する縁部には、キー９４のためのスロット９２を設け
ることができる。キー９４は、ターゲットアセンブリに
おけるターゲット部分の所望の相対的な位置を確定し、
ターゲット表面９５に直交する方向におけるターゲット
部分の相対移動を防止する。キー９４は、例えば、約５
１×５１×６．４ｍｍ（２．０×２．０×０．２５イン
チ）程度の寸法を有することができる。ターゲットアセ
ンブリ７０は、一般的に、スパッタ・コーティング装置
において、垂直方向に取り付けられる。サポート要素９
０，９１、及び、キー９４を含むこの取り付け構造は、
ターゲットアセンブリ７０において各ターゲット部分を
一定の相対位置に保持する。基板に向かうターゲット表
面９５を除いて、ターゲットアセンブリは、接地された
シールド（図示せず）によって包囲されるのが好まし
い。
【００３５】図４及び図５に図示し且つ上に説明したタ
ーゲットアセンブリの構造においては、小さなターゲッ
ト部分を設けることによって、ターゲットの湾曲が制限
される。単一の大型ターゲットに比較して湾曲が減少す
るので、製作及び接合プロセスが簡略化され、また、タ
ーゲット材料が例えばインジウム・錫酸化物のようなセ
ラミックの場合には、破損する危険性が減少する。ター
ゲットアセンブリを２又はそれ以上のターゲット部分か
ら製作することができ、また、これらターゲット部分に
所望の寸法又は形状を与えることができることは理解さ
れよう。
【００３６】本発明の他の態様が、図６乃至図８に示さ
れている。図面を簡略化するために、各ターゲット部分
のターゲット要素だけが図示されている。また、本発明
の理解を助けるために、図７においては、ターゲット要
素の厚さは、これらターゲット要素の横方向の寸法に比
較して、誇張されている。直線走査型のマグネトロンス
パッタリング源の代表的な浸食パターン９６が、図６及
び図７に示されている。ターゲットは、そのほぼ全面に
わたって浸食される（図７）。しかしながら、浸食溝１
００，１０２は、磁石アセンブリの走査方向３８に対し
て平行に、ターゲットアセンブリ７０の両縁部に沿って
形成される。浸食溝１００，１０２の形成は、図１を参
照すると理解することができる。プラズマ５０の端部分
は、ターゲット２２の両縁部４６，４８の付近に位置し
ているので、そのような領域の上のプラズマの長さは、
プラズマ５０の中心部における長さよりも大きく、これ
により、大きな浸食が生ずる。浸食溝１００，１０２が
ターゲット厚さのかなりの割合を占めるある深さに到達
すると、通常、ターゲットを交換して基板が汚染される
危険を回避する。
【００３７】本発明の第２の態様においては、ターゲッ
トアセンブリは、その寿命の間に少なくとも一回、磁石
アセンブリに対する第１の固定位置から磁石アセンブリ
に対する第２の固定位置まで移動させられる。図８に示
すように、ターゲットアセンブリ７０は、図６に示す位
置に対して、中心１０４の回りで９０度回転する。これ
により、浸食溝１００，１０２は、図８に示すように、
磁石アセンブリ２４の走査方向３８に対して直交する方
向を向く。ターゲットアセンブリ７０の回転の後のスパ
ッタリング装置の作動の間に、新しい浸食溝１１０，１
１２が、走査方向３８に対して平行なターゲットアセン
ブリの他方の両縁部に形成される。ターゲットアセンブ
リ７０をその寿命の間に少なくとも一回回転させること
により、ターゲットの寿命が延び、ターゲットの利用率
が高まる。ターゲットの４つの側部の総てに沿って浸食
溝が形成され、ターゲットの中央領域の利用率は効果的
に倍増される。ターゲットアセンブリは、その寿命の間
のそうしなければ浸食溝１００，１０２がターゲットの
交換を必要とするような時点で回転させられるのが好ま
しい。しかしながら、ターゲットアセンブリは、必要に
応じて、より頻繁に回転させることができる。図８から
分かるように、ターゲットアセンブリ７０は、図６に示
す初期位置に対して中心１０４の回りで±９０度回転さ
せることができる。
【００３８】上述のように、大きなターゲット面積と、
基板の縁部に接近したチャンバ壁部を備える直線走査型
マグネトロンスパッタリング装置は、基板の外縁部付近
において比較的厚く、また、基板の中央領域において比
較的薄い堆積膜を形成する。これは、ターゲットの中央
部付近のプラズマ中の電子は、ターゲットの縁部付近の
プラズマの中の電子ほど容易に逃げることができないと
いう事実によるものであると考えられる。電子の損失が
少ないということは、プラズマを維持することが容易に
なるということを意味する。従って、プラズマの電位が
低下し、スパッタ効率はこれに応じて低下する。
【００３９】磁界強度とプラズマ強度との間の上記関係
の認識に基づき、磁石アセンブリの両端部付近の磁界を
中央領域における磁界に対して低下させることにより、
プラズマ強度を低下させることができる。このプラズマ
強度の低下は、磁石アセンブリとターゲット表面との間
の間隔を、ターゲットの中央領域において相対的に小さ
くし、また、ターゲットの端部付近において大きくする
ことによって実現することができる。ターゲット表面か
らの可変間隔を有する磁石アセンブリが、図９及び図１
０に示されている。図１乃至図３、図９及び図１０の同
様な要素は、同様な参照符号を有している。
【００４０】図９に示すように、磁石アセンブリ１３０
は、中央部分１３２と、該中央部分１３２の両端部に接
続された端部分１３４，１３６とを備えている。磁石ア
センブリ１３０の各々の部分１３２，１３４，１３６
は、複数の磁石要素１４０を有しており、これら磁石要
素は、プラズマ５０を生成する磁界をターゲット２２の
表面に発生させる。磁石アセンブリ１３０の両端部付近
の部分１３４，１３６の磁石要素１４０は、中央部分１
３２の磁石要素１４０よりも、ターゲット２２から遠く
離れている。端部分１３４，１３６は、直線状又は非直
線状とすることができ、中央部分１３２に一定の向き
で、あるいは、端部分１３４，１３６の磁石要素１４０
とターゲット２２との間の間隔を調節できるようにヒン
ジによって接続することができる。また、中央部分１３
２及び端部分１３４，１３６の相対的な長さは、本発明
の範囲内で変更することができる。磁石アセンブリ１３
０の他の構造においては、図９に破線で示す端部分１３
４’，１３６’で示すように、部分１３４，１３６の磁
石要素１４０は、中央部分１３２の磁石要素１４０より
も、ターゲット２２に接近している。この構造は、幾つ
かの用途において厚さの均一性を改善するために使用す
ることができる。
【００４１】別の実施の形態が、図１０に示されてい
る。磁石アセンブリ１４６は、第１の部分１４８と、第
２の部分１５０とを備えている。これら部分は各々、磁
石要素１４０を有している。磁石アセンブリ１４６の部
分１４８，１５０は、磁石要素１４０とターゲット２２
との間の間隔が、その端部付近の磁石要素の間隔より
も、磁石アセンブリの中心部付近で小さくなるように配
向される。部分１４８，１５０は、直線状又は非直線状
とすることができ、一定の向きで接続されるか、あるい
は、ヒンジにより接続される。別の構造においては、磁
石アセンブリ１４６の部分１４８，１５０は、磁石要素
１４０とターゲット２２との間の間隔が、その端部付近
の磁石要素１４０の間隔よりも、磁石アセンブリの中心
部付近で大きくなるように配向することができる。この
構造は、磁石アセンブリ１４６の破線で示す端部位置１
４８’，１５０’によって、図１０に示されている。こ
の構造は、ある用途において改善された均一性をもたら
すことができる。
【００４２】磁石アセンブリの端部付近の磁石要素が、
磁石アセンブリの中心付近の磁石要素よりも、大きな距
離又は小さな距離だけターゲット２２から隔てて配置さ
れている、図９及び図１０に示す磁石構造は、ターゲッ
トから均一な間隔で配置された磁石アセンブリに比較し
て、磁石アセンブリの長手方向に沿った均一性を改善す
る。この構造は、均一性を得るために、異なる寸法、強
度及び／又は間隔を有する磁石要素を必要としない。
【００４３】図９及び図１０に示す磁石アセンブリの構
造は、磁石アセンブリの長い寸法に沿う堆積厚さ（蒸着
厚さ）の均一性の問題に対処しようとするものである。
しかしながら、厚さの均一性の変動は、磁石アセンブリ
の走査方向（磁石アセンブリの長手に対して直交する方
向）に沿っても観察されている。この変動が生ずる理由
は、プラズマと真空チャンバの接地された壁部との間の
間隔が、磁石アセンブリが走査されるに連れて変化し
て、プラズマの領域の電界を変動させるからであると考
えられている。この電界の変動はさらにスパッタリング
速度を変動させる。
【００４４】本発明の別の態様を、図１１及び図１２を
参照して説明する。図１乃至図３、図１１、及び図１２
の同様の要素は、同じ参照符号を有している。図面を簡
単にするために、図１１及び図１２においては駆動アセ
ンブリを省略している。図１１及び図１２の実施の形態
においては、固定電極２００が、真空チャンバ１２の中
でターゲット２２と基板１０との間に位置している。固
定電極２００は、ターゲット２２から基板１０へスパッ
タリングされる材料に対する実質的な透過性を有する必
要がある。そのような透過性は、例えば、互いに間を置
いて配置された一連の陽極線を用いることによって、あ
るいは、比較的大きな開口面積を有する導電性の網によ
って得ることができる。図１１及び図１２の例において
は、固定電極２００は、ターゲット２２と基板１０との
間に互いに間を置いて平行に配置された陽極線２０４，
２０６・・を備えており、これらはアースのような適宜
の電位に接続されている。これらの陽極線は、真空チャ
ンバの壁部に、あるいは、別の電圧源に接続することが
できる。ターゲット２２と基板１０との間の固定電極
は、アース電位のような一定の電位を提供し、磁石アセ
ンブリ２４がターゲット２２を走査する際のプラズマか
らの距離は殆ど変動しない。従って、走査動作の間には
常に、プラズマ５０の領域には実質的に一定の電位が存
在する。
【００４５】この実質的に一定の電界は、さらに、磁石
アセンブリ２４がターゲット２２を走査する際の実質的
に一定なプラズマ特性を生じさせる。陽極線２０４，２
０６・・の直径、及び、陽極線の間の間隔は、磁石アセ
ンブリ２４がターゲット２２を走査する際に、プラズマ
５０の領域に実質的に一定（すなわち、約５度の範囲内
で一定）の電界を与えるように、また、ターゲット２２
からスパッタリングされた大部分の材料が基板１０に到
達できるように選択される。一つの実施例においては、
約０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）の直径を有する
タングステン・ワイヤを陽極線の間の間隔を１インチ
（約２５．４ｍｍ）として設けた場合に良好な均一性が
得られることが判明した。
【００４６】本発明の更に別の態様を図１３及び図１４
を参照して説明する。図１乃至図３、図１３及び図１４
に示す同様な要素は、同じ参照符号を有している。図面
を簡略化するために、図１３及び図１４においては駆動
アセンブリを省略してある。図１３及び図１４の構造
は、第１の固定電極２２０と第２の固定電極２２２とを
用いており、これら第１及び第２の固定電極は、走査の
間、磁石アセンブリ２４が辿る経路の両端部又はその近
傍にあるターゲット２２の対向する縁部に沿って設けら
れている。固定電極２２０，２２２は、ターゲット２２
のそれぞれ対向する縁部２６，２８に隣接し、且つ、タ
ーゲット２２と基板１０との間の領域の近傍に設けられ
るのが好ましい。磁石アセンブリ２４及びプラズマ５０
の走査の過程が、ターゲット２２の左側のプラズマ位置
５０’及びターゲット２２の右側のプラズマ位置５０”
によって、図１３及び図１４に示されている。従って、
電極２２０，２２２に対するプラズマ５０の位置は、磁
石アセンブリの走査動作の間に変化する。電極２２０，
２２２は、可変電圧源２３０に接続されるのが好まし
い。
【００４７】電圧源２３０によって電極２２０，２２２
に印加される電圧を、磁石アセンブリ２４及びプラズマ
５０の走査動作に同期して変化させて、走査動作の間に
実質的に一定のプラズマ特性を生じさせることができ
る。電極２２０，２２２に印加される適正な波形の例
が、図１５に示されている。波形２４０は電極２２０に
印加され、また、波形２４２は電極２２２に印加され
る。各々の波形は、例えば、プラズマ５０が走査サイク
ルにおいて電極から最も離れている時の０ボルトとプラ
ズマ５０が走査サイクルの間に電極に最も接近している
時の−１００ボルトとの間で、直線的に変化することが
できる。図１５において、時間Ｔ1及びＴ6は、プラズマ
５０が電極２２０付近にある時の時間に対応し、時間Ｔ
2及びＴ5は、プラズマ５０が走査サイクルの中間にある
時の時間に対応し、時間Ｔ3は、プラズマ５０が電極２
２２付近に位置する時の時間に対応する。別の用途にお
いては、別の波形及び電圧レベルを用いることができる
ことは理解されよう。電極２２０，２２２は、スパッタ
リング膜の厚さの均一性を高めるように整形することが
できる。また、電極２２０，２２２を複数のセグメント
に分割し、異なる電圧を異なるセグメントに与えて、ス
パッタされた膜の厚さの均一性を高めることができる。
【００４８】本発明の直線走査型マグネトロンスパッタ
リング装置の別の実施の形態が、図１６乃至図１８に示
されている。図１乃至図３、並びに、図１６乃至図１８
の同様な要素は、同じ参照符号を用いている。図１６乃
至図１８の実施の形態においては、走査陽極２５０が、
駆動アセンブリ３０に機械的に接続されていて、磁石ア
センブリ２４で走査されるようになっている。陽極２５
０は、ターゲット２２と基板１０との間に磁石アセンブ
リ２４と位置を合わせて設けられている。その結果、陽
極２５０は、走査動作の間にプラズマ５０に対しては一
定の状態を維持する。陽極２５０は、比較的小さい直径
を有する１又はそれ以上の細長い導通部を備えるのが好
ましく、これにより、スパッタリングされたターゲット
材料が基板１０に到達することを問題となる程度に阻害
しないようにしている。図１６乃至図１８の例において
は、陽極２５０は、サポート部材２５４，２５６によっ
て磁石アセンブリ２４に機械的に接続されて、可動アセ
ンブリ２６０を形成している。サポート部材２５４は、
陽極２５０の一方の端部と磁石アセンブリ２４の一方の
端部との間にターゲット２２の縁部２６の周りで接続さ
れており、また、サポート部材２５６は、陽極２５０の
他端部と磁石アセンブリ２４の他端部との間にターゲッ
ト２２の縁部２８の周りで接続されている。サポート部
材２５４，２５６は、陽極２５０及び磁石アセンブリ２
４を異なる電位に維持することができるようにするため
に、非導電性であるのが好ましい。図４及び図５に示し
且つ上に説明したターゲットアセンブリの構造は、サポ
ート部材２５４，２５６を陽極２５０と磁石アセンブリ
２４との間で接続することを容易にすると共に、可動ア
センブリ２６０がターゲット２２を走査することを許容
する。その理由は、ターゲットは、直線走査の両端部に
ある対向する縁部に沿ってのみ機械的に支持されている
からである。陽極２５０をアースのような一定電位に接
続して、プラズマ５０の領域に実質的に一定の電界を維
持し、これにより、磁石アセンブリ２４による走査動作
の間に、実質的に一定のプラズマ特性を維持する。図１
６乃至図１８の実施の形態は、図１１乃至図１４の実施
の形態に比較して、プラズマ５０の領域により一定の電
界を与え、従って、一定のプラズマ特性を与える。その
理由は、電極２５０は、走査動作の間、プラズマ５０と
一定の物理的な関係を有するからである。
【００４９】種々の機械的な構造を用いて陽極２５０を
支持しこれを走査することができることは理解されよ
う。例えば、陽極２５０は、磁石アセンブリ２４にでは
なく、駆動アセンブリ３０に直接接続することができ、
あるいは、駆動アセンブリ３０に同期する第２の駆動ア
センブリに接続することができる。重要な要件は、陽極
２５０が、走査動作の間、磁石アセンブリ２４に同期し
て移動し、これにより、陽極２５０とプラズマ５０との
間の一定の物理的な関係が確保されることである。陽極
２５０においては、図１６に示す２つの平行な導通部以
外に、１つの導通部、あるいは、２以上の導通部を採用
することができる。重要な要件は、陽極が、スパッタリ
ングされたターゲット材料が基板１０に到達することを
実質的に阻害することなく、走査動作の間、実質的に一
定のプラズマ特性を維持することである。
【００５０】図１６乃至図１８の可動陽極の実施の形態
のさらなる特徴を図１９を参照して説明する。これには
スパッタリング源の一部の概略的な立面図が示されてい
る。図１６乃至図１９の同様の要素は、同じ参照符号を
有している。図面を簡略化するために図１９においては
駆動アセンブリが省略されている。好ましい実施の形態
においては、陽極２５０は、導電性の管として構成され
ており、冷却ガス又は冷却液体が導電性の管を通って循
環される。導電性の管は、アース電位のような所望の電
位に維持されており、循環流体が陽極の温度上昇を制限
する。
【００５１】図１６乃至図１８の走査陽極の実施の形態
の別の特徴によれば、磁石アセンブリ２４及び陽極２５
０を含む可動アセンブリ２６０には、更に、１又はそれ
以上のプロセスガス管２７０を設けることができる。こ
れらプロセスガス管は、ターゲット２２と基板１０との
間で陽極２５０の近傍に設けることができる。プロセス
ガス管２７０は、複数の穿孔を有することができ、これ
ら穿孔は、一般的には基板１０の方に向けて、プラズマ
５０の領域にプロセスガスを供給する。プロセスガス
は、スパッタリングプロセスで使用することができる。
スパッタリングで使用されるプロセスガスの例として、
窒素及び酸素を挙げることができる。図１９の構造は、
磁石アセンブリ２４の走査動作の間に、プロセスガスが
プラズマ５０の領域に直接供給されるという利点を有し
ている。任意の数のプロセスガス管を用いることができ
ることは理解されよう。また、異なるプロセスガス管が
異なるプロセスガスを供給するようにすることができ
る。陽極２５０を積極的に冷却する必要がない場合に
は、陽極は、プロセスガスをプラズマ５０の領域に供給
するための穿孔を有する導電性の管として構成すること
ができる。
【００５２】陽極２５０に対する電気的な接続、陽極２
５０に対する冷却流体の供給及び排出、並びに、プロセ
スガス管２７０へのプロセスガスの供給は総て、可動ア
センブリ２６０とスパッタリング装置の固定部分との間
に可撓性を有する接続部を設けることを必要とすること
は理解さできる。これらには、従来の可撓性の接続部を
用いることができる。
【００５３】図１６乃至図１９の走査陽極の実施の形態
の別の特徴を、図２０（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明
する。プロセスガスを供給するための管３００には、そ
の長さ方向に沿って互いに隔てて配置された穿孔３０２
が設けられている。管３００は、上述した陽極２５０あ
るいはプロセスガス管２７０に相当する。邪魔板構造３
１０が、その長さ方向に沿って管３００を囲むように設
けられている。邪魔板構造３１０は、管３００の穿孔３
０２と出口３１２との間に、曲がりくねった経路を形成
する。邪魔板構造３１０は、管３００によって穿孔３０
２を通して供給されるガス流を分散して、例えば基板に
向かうような選択された方向にのみ向けられるプロセス
ガスの実質的に均一で直線的なカーテンを形成する。一
般的に、プロセスガスは基板の表面でターゲットの材料
と反応することが必要とされる。例えば、マグネシウム
のターゲットと管３００を通して供給される酸素ガスか
ら、基板上に酸化マグネシウムが形成される。プロセス
ガスが基板に向かって導かれない場合には、酸化マグネ
シウムはターゲット表面に形成されてしまう。酸化マグ
ネシウムによるターゲットの汚染が、スパッタリングプ
ロセスを阻害する可能性がある。図２０（Ａ）及び図２
０（Ｂ）に図示し且つ上に説明した構造は、ターゲット
表面に到達するプロセスガスの量を十分に減少させる。
ガス流を基板に向かって導くために、種々の異なる構
造、形状及び形態を有する邪魔板を用いることができる
ことは理解されよう。
【００５４】今までの記載においては、磁石アセンブリ
２４の走査速度は、走査経路の両端部の間で実質的に一
定であると仮定していた。本発明の別の特徴によれば、
磁石アセンブリの位置の関数として走査速度を変化させ
て、堆積膜の均一性を調節することができる。特定の領
域における走査速度を減少させることにより、膜厚を増
大させる。反対に、特定の領域における走査速度を増大
させることにより、膜厚を減少させる。走査速度のプロ
ファイルの例が、図２１に示されている。走査速度は、
走査経路に沿った位置の関数として、プロットされてい
る。図１６を参照すると、走査位置３２０がターゲット
２２の縁部２６に対応しており、また、走査位置３２２
がターゲット２２の縁部２８に対応している。走査速度
のプロファイル３２４は、ターゲット２２の縁部２６，
２８の付近で速度が減少するという特徴を有しており、
これにより、基板の縁部付近の堆積膜の厚さが増大す
る。走査速度を走査経路の任意の領域において増大又は
減少させてよいことは理解される。
【００５５】本発明の直線走査型マグネトロンスパッタ
リング装置の別の実施の形態が、図２２及び図２３に示
されている。図１乃至図３、図１６乃至図１８、並び
に、図２２及び図２３の同様の要素は、同じ参照符号を
有している。上述の実施の形態においては、ターゲット
の位置は固定されており、磁石アセンブリがターゲット
に対して走査されている。図２２及び図２３の実施の形
態においては、可動ターゲット３４０が用いられてい
る。可動ターゲット３４０は、磁石アセンブリ２４及び
陽極２５０に機械的に接続することができる。磁石アセ
ンブリ２４、陽極２５０及びターゲット３４０が、基板
１０に対して直線的に走査される可動アセンブリを構成
する。可動ターゲット３４０は固定ターゲットよりも実
質的に小さくすることができる。特に、基板１０に面す
るターゲット３４０の表面の寸法を、プラズマ５０でカ
バーされる領域よりも実質的に大きくならないようにす
ることができる。図２２及び図２３の構造は、ターゲッ
ト表面の汚染を減少させる利点を有しており、その理由
は、稼動の間、プラズマ５０がターゲット表面をほぼ完
全に覆って汚染の蓄積を阻止するからである。
【００５６】現時点において本発明の好ましい実施の形
態と考えられる実施の形態を図示し且つ上に説明した
が、請求の範囲によって確定される本発明の範囲から逸
脱することなく、種々の変形及び変更を行うことができ
ることは、当業者には明らかであろう。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ターゲットの浸食をより均一にすることによってタ
ーゲット材料のより大きな部分を利用することができる
ようなスパッタリング装置を提供することができる。ま
た、大型のターゲットを用いる場合においても膜形成厚
さの均一性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】直線走査型のマグネトロンスパッタリング装置
の概略を示す平面図である。
【図２】図１の線２−２に沿って取った図１のスパッタ
リング装置の概略を示す断面図である。
【図３】図１の線３−３に沿って取った図１のスパッタ
リング装置の概略を示す断面図であって、磁石アセンブ
リが図１に示す位置から左側へ移動した状態を示してい
る。
【図４】本発明のスパッタリングターゲットアセンブリ
の概略を示す平面図である。
【図５】図４のスパッタリングターゲットアセンブリの
概略を示す断面図である。
【図６】スパッタリングターゲットアセンブリの概略を
示す平面図であって、レーストラック形状の磁石アセン
ブリによって形成された浸食溝を示している。
【図７】図６のスパッタリングターゲットアセンブリの
部分的な概略を示す断面図であって、ターゲットの浸食
を示している。
【図８】９０度回転させた後の図６のスパッタリングタ
ーゲットアセンブリの概略を示す平面図である。
【図９】ターゲット表面からの間隔が可変な磁石要素を
備えた磁石アセンブリを有するスパッタリング装置の概
略を示す断面図である。
【図１０】ターゲット表面からの間隔が可変な磁石要素
を備えた磁石アセンブリを有するスパッタリング装置の
概略を示す断面図である。
【図１１】ターゲットと基板との間の陽極線を用いた直
線走査型のマグネトロンスパッタリング装置の概略を示
す平面図である。
【図１２】図１１の線１２−１２に沿って取った図１１
のスパッタリング装置の断面図である。
【図１３】スパッタリングターゲットの両縁部付近に固
定陽極を備える直線走査型マグネトロンスパッタリング
装置の概略を示す平面図である。
【図１４】図１３の線１４−１４に沿って取った図１３
のスパッタリング装置の概略を示す断面図である。
【図１５】時間の関数としての電極電位のグラフであっ
て、図１３及び図１４の固定陽極に印加することのでき
る電圧波形の例を示している。
【図１６】磁石アセンブリで走査される陽極を備える直
線走査型マグネトロンスパッタリング装置の概略を示す
平面図である。
【図１７】図１６の線１７−１７に沿って取った図１６
のスパッタリング装置の断面図である。
【図１８】図１６の線１８−１８に沿って取った図１６
のスパッタリング装置の断面図である。
【図１９】磁石アセンブリ、ターゲット及び陽極の拡大
部分断面図であって、本発明の特徴を示している。
【図２０】（Ａ）は、アノード及び邪魔板構造の概略を
示す断面図であって、本発明の一特徴を示しており、
（Ｂ）は、図２０（Ａ）の線２０Ｂ−２０Ｂに沿って取
った陽極及び邪魔板構造の概略を示す断面図である。
【図２１】走査経路に沿う位置の関数としての走査速度
のグラフであって、本発明の一特徴を示している。
【図２２】磁石アセンブリで走査される陽極及びターゲ
ットを備える直線走査型マグネトロンスパッタリング装
置の概略を示す平面図である。
【図２３】図２２の線２３−２３に沿って取った図２２
のスパッタリング装置の断面図である。
【符号の説明】
１０ 基板 １２ 真空チャンバ ２０ スパッタ源 ２２ ターゲット ２４ 磁石アセンブリ ２６，２８ ターゲットの縁部 ３０ 駆動アセンブリ ３８ 走査方向 ４０ 磁石要素 ４２ ターゲット表面 ４６，４８ ターゲットの縁部 ５０ プラズマ ７０ ターゲットアセンブリ ７２，７４，７６，７８ ターゲットの部分 ８０ ターゲット要素 ８２ 裏当プレート ９０，９１ サポート要素 ９２ スロット ９４ キー ９５ ターゲット表面 １００，１０２ 浸食溝 １０４ ターゲットアセンブリの中心 １３０ 磁石アセンブリ １３２，１３４，１３６ 磁石アセンブリの部分 １４０ 磁石要素 １４６ 磁石アセンブリ ２００ 固定電極 ２０４，２０６ 陽極線 ２２０，２２２ 電極 ２３０ 可変電圧源 ２５０ 陽極 ２５４，２５６ サポート部材 ２６０ 可動アセンブリ ２７０ プロセスガス管 ３００ 管 ３０２ 穿孔 ３１０ 邪魔板構造 ３４０ 可動ターゲット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲイリー エイ、デイヴィス アメリカ合衆国、94536、カリフォルニア 州、フレモント、ディー ストリート 243 (72)発明者 ロバート ジェイ、コレンコウ アメリカ合衆国、94709、カリフォルニア 州、バークレー、＃１、ラ ロマ 1717 (72)発明者 カール ティー、ピーターセン アメリカ合衆国、94587、カリフォルニア 州、フレモント、ギルバート コート 1185 (72)発明者 ノーマン エイチ、ポンド アメリカ合衆国、94024、カリフォルニア 州、ロス アルトス、ジェシカ レーン 11623 (72)発明者 ロバート イー、ウェイス アメリカ合衆国、94114、カリフォルニア 州、サン フランシスコ、ダイアモンド ストリート 455

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に材料を堆積させるためのマグネ
    トロンスパッタリング源であって、 前記基板から隔てて配置されてそこから前記材料がスパ
    ッタリングされる表面を有するターゲットと、 前記ターゲットの近傍に設けられ、前記ターゲットの表
    面にプラズマを閉じ込めるための磁石アセンブリと、 該磁石アセンブリを前記ターゲットに対して相対的に走
    査させるための駆動アセンブリと、 電圧源に接続される陽極を有し、前記磁石アセンブリが
    前記ターゲットに対して相対的に走査される際に、実質
    的に一定のプラズマ特性を維持する陽極アセンブリとを
    有することを特徴とするマグネトロンスパッタリング
    源。
  2. 【請求項２】 基板上に材料を堆積させるためのマグネ
    トロンスパッタリング源であって、 前記基板から隔てて配置されていてそこから前記材料が
    スパッタリングされる表面を有するターゲットと、 可動アセンブリとを備えており、 該可動アセンブリは、 前記ターゲットの近傍に設けられていて該ターゲットの
    表面にプラズマを閉じ込めるための磁石アセンブリと、 前記プラズマの領域に電界を発生させるための陽極と、 前記可動アセンブリを所定の直線経路に沿って前記ター
    ゲットに対して相対的に走査させるための駆動アセンブ
    リとを有することを特徴とするマグネトロンスパッタリ
    ング源。
  3. 【請求項３】 基板上に材料を堆積させるためのマグネ
    トロンスパッタリング源であって、 前記基板から隔てて配置されていてそこから前記材料が
    スパッタリングされる表面を有するターゲットと、 前記ターゲットの近傍に配置され、少なくとも幾つかが
    前記ターゲットの表面から異なる間隔を有するような複
    数の磁石要素を含み、前記ターゲットの表面にプラズマ
    を閉じ込めるための磁石アセンブリと、 走査方向に沿って前記ターゲットに対して相対的に前記
    磁石アセンブリを走査させるための駆動アセンブリとを
    有することを特徴とするマグネトロンスパッタリング
    源。
  4. 【請求項４】 マグネトロンスパッタリング源用のスパ
    ッタリングターゲットアセンブリであって、 各々が表面と冷却流体のための通路を有する複数の別個
    の裏当要素と、 これら裏当要素の表面に接合されたターゲット要素と、 前記裏当要素及び前記ターゲット要素を当該ターゲット
    アセンブリの中の所定位置に取り付けるためのサポート
    構造とを備えており、 該サポート構造は、当該ターゲットアセンブリの対向す
    る縁部を支持するためのサポート要素と、前記裏当要素
    の中の互いに隣接するもののスロットの中に保持される
    キーとを備えていることを特徴とするスパッタリングタ
    ーゲットアセンブリ。
  5. 【請求項５】 材料がそこからスパッタリングされる表
    面を有するターゲットと、該ターゲットの表面にプラズ
    マを閉じ込めるための磁石アセンブリと、前記ターゲッ
    トに対して相対的に前記磁石アセンブリを直線的に走査
    させるための駆動アセンブリとを有するマグネトロンス
    パッタリング源を運転する方法であって、 前記ターゲットを、前記磁石アセンブリに対する第１の
    固定位置から前記磁石アセンブリに対する第２の固定位
    置へ、前記ターゲットの寿命の間に少なくとも一回移動
    させる工程を有することを特徴とするマグネトロンスパ
    ッタリング源の運転方法。
  6. 【請求項６】 材料がそこからスパッタリングされる表
    面を有するターゲットと、該ターゲットの表面にプラズ
    マを閉じ込めるための磁石アセンブリと、前記ターゲッ
    トに対して相対的に前記磁石アセンブリを直線的に走査
    させるための駆動アセンブリとを有するマグネトロンス
    パッタリング源を操作する方法であって、 前記磁石アセンブリの前記ターゲットに関する走査速度
    を走査動作の間に変えて、前記ターゲット上のスパッタ
    膜の厚さについて所望の特性を得る工程を有することを
    特徴とするマグネトロンスパッタリング源の操作方法。
  7. 【請求項７】 基板上に材料を堆積させるためのマグネ
    トロンスパッタリング源であって、 前記基板から隔てて配置されてそこから前記材料がスパ
    ッタリングされる表面を有するターゲットと、前記ター
    ゲットの近傍に配置されて前記ターゲットの表面にプラ
    ズマを閉じ込めるための磁石アセンブリと、前記プラズ
    マの領域に電界を発生するための陽極とを有する可動ア
    センブリと、 前記基板に対して相対的に予め規定された直線経路に沿
    って前記可動アセンブリを走査させるための駆動アセン
    ブリとを有することを特徴とするマグネトロンスパッタ
    リング源。
JP10041122A 1997-02-06 1998-02-06 マグネトロンスパッタリング源及びその操作方法 Pending JPH10219443A (ja)

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