JPH11200039A - マグネトロンスパッタリング装置及びその方法 - Google Patents
マグネトロンスパッタリング装置及びその方法Info
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- JPH11200039A JPH11200039A JP237398A JP237398A JPH11200039A JP H11200039 A JPH11200039 A JP H11200039A JP 237398 A JP237398 A JP 237398A JP 237398 A JP237398 A JP 237398A JP H11200039 A JPH11200039 A JP H11200039A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マグネトロンスパッタリングにおいて、ター
ゲット材料効率を向上させるために、ターゲットと磁石
間の距離を縮めても基板に対するタメージを抑制するこ
とができるマグネトロンスパッタリング装置及び方法を
提供する。 【解決手段】 ターゲット１と磁石４間の距離を、磁石
４と電極本体９０の冷却部分２０と距離を小さくするこ
と、及び冷却部分２０自体を薄くすること、及び磁石４
を収納する収納室Ｂに気体を導入して内圧を負荷し、電
極本体９０の冷却部分と収納室との間の仕切り部Ａの変
形をある数値以内に収める様にコントロールする。これ
で、基板とターゲットの距離を縮めて、基板１１上の磁
場を低減させ、基板ダメージを低減させる。
ゲット材料効率を向上させるために、ターゲットと磁石
間の距離を縮めても基板に対するタメージを抑制するこ
とができるマグネトロンスパッタリング装置及び方法を
提供する。 【解決手段】 ターゲット１と磁石４間の距離を、磁石
４と電極本体９０の冷却部分２０と距離を小さくするこ
と、及び冷却部分２０自体を薄くすること、及び磁石４
を収納する収納室Ｂに気体を導入して内圧を負荷し、電
極本体９０の冷却部分と収納室との間の仕切り部Ａの変
形をある数値以内に収める様にコントロールする。これ
で、基板とターゲットの距離を縮めて、基板１１上の磁
場を低減させ、基板ダメージを低減させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電などにより、
ターゲット付近にプラズマを発生させ、このプラズマ中
のイオンをターゲットに衝突させることにより粒子をス
パッタさせ、その粒子を基板に付着させて薄膜を形成す
るマグネトロンスパッタリング装置及びその方法に関す
るものである。
ターゲット付近にプラズマを発生させ、このプラズマ中
のイオンをターゲットに衝突させることにより粒子をス
パッタさせ、その粒子を基板に付着させて薄膜を形成す
るマグネトロンスパッタリング装置及びその方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】基板に薄膜を堆積させる技術としてマグ
ネトロンスパッタ技術が用いられている。マグネトロン
スパッタ技術は、低温高速スパッタが可能で、現在のス
パッタ技術を用いる成膜装置での主流となっている。マ
グネトロンスパッタ技術は放電などにより、ターゲット
付近にプラズマを発生させ、このプラズマ中のイオンを
ターゲットに衝突させることにより粒子をスパッタさ
せ、その粒子を基板に付着させる方法で薄膜を形成す
る。図３は、従来用いられている平板ターゲット及び回
転磁石を用いたマグネトロンスパッタリング装置の概略
断面図である。１は平板ターゲット、２はターゲット１
を冷却するための冷却部分、３は放電をターゲット１上
でのみ発生させるためのアースシールド、４はターゲッ
ト裏面に配置された回転磁石である。上記の構成を持っ
たカソード部を真空処理室１０内に基板１１とターゲッ
ト表面が対向するように配置し、真空排気ポンプ１３で
真空処理室１０内を真空排気した後、スパッタ用ガス導
入口１２より導入後、ターゲット１ヘグロー放電用の高
圧電源１４より電力を供給すると、磁力線に閉じ込めら
れた高密度プラズマが発生する。このプラズマ中のイオ
ンが、ターゲット表面にぶつかると、ターゲット１の原
子がスパッタされ、基板１１の向かい合った表面に付着
し、薄膜が形成される。５はイオンがターゲット１に衝
突することにより形成された、ターゲット１の侵食した
形状である。ここで、ターゲットの材料効率を向上させ
るための１つの方法として、基板１１とターゲット１の
距離を短くする方法がある。
ネトロンスパッタ技術が用いられている。マグネトロン
スパッタ技術は、低温高速スパッタが可能で、現在のス
パッタ技術を用いる成膜装置での主流となっている。マ
グネトロンスパッタ技術は放電などにより、ターゲット
付近にプラズマを発生させ、このプラズマ中のイオンを
ターゲットに衝突させることにより粒子をスパッタさ
せ、その粒子を基板に付着させる方法で薄膜を形成す
る。図３は、従来用いられている平板ターゲット及び回
転磁石を用いたマグネトロンスパッタリング装置の概略
断面図である。１は平板ターゲット、２はターゲット１
を冷却するための冷却部分、３は放電をターゲット１上
でのみ発生させるためのアースシールド、４はターゲッ
ト裏面に配置された回転磁石である。上記の構成を持っ
たカソード部を真空処理室１０内に基板１１とターゲッ
ト表面が対向するように配置し、真空排気ポンプ１３で
真空処理室１０内を真空排気した後、スパッタ用ガス導
入口１２より導入後、ターゲット１ヘグロー放電用の高
圧電源１４より電力を供給すると、磁力線に閉じ込めら
れた高密度プラズマが発生する。このプラズマ中のイオ
ンが、ターゲット表面にぶつかると、ターゲット１の原
子がスパッタされ、基板１１の向かい合った表面に付着
し、薄膜が形成される。５はイオンがターゲット１に衝
突することにより形成された、ターゲット１の侵食した
形状である。ここで、ターゲットの材料効率を向上させ
るための１つの方法として、基板１１とターゲット１の
距離を短くする方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ターゲ
ット材料効率を向上させるため、基板１１とターゲット
１の距離を２０ｍｍ以下という極端に短くして放電させ
ると、基板温度が数秒で１５０℃を越える位に上昇して
しまうとともに、プラズマにさらされる等の基板１１へ
のダメージが発生する問題がある。本発明は、上記問題
点を解決することに鑑み、基板とターゲットとの距離を
小さくしても基板に対するダメージを抑制することがで
きるマグネトロンスパッタリング装置及び方法を提供す
ることを目的とする。
ット材料効率を向上させるため、基板１１とターゲット
１の距離を２０ｍｍ以下という極端に短くして放電させ
ると、基板温度が数秒で１５０℃を越える位に上昇して
しまうとともに、プラズマにさらされる等の基板１１へ
のダメージが発生する問題がある。本発明は、上記問題
点を解決することに鑑み、基板とターゲットとの距離を
小さくしても基板に対するダメージを抑制することがで
きるマグネトロンスパッタリング装置及び方法を提供す
ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は以下のように構成している。本発明の第１
態様によれば、電極本体に保持された平板ターゲットに
放電用電力を供給して放電を発生させ、上記ターゲット
付近にプラズマを発生させ、このプラズマ中のイオンを
上記ターゲットに衝突させることにより粒子をスパッタ
させ、その粒子を上記ターゲットに対向した配置された
基板に付着させて薄膜を形成するマグネトロンスパッタ
リング装置において、上記電極本体は、上記ターゲット
を冷却する冷却媒体を保持する冷却部分と、上記冷却部
分の上記ターゲットとは反対側に配置されかつ上記ター
ゲットに上記イオンを衝突させるように誘導する磁石を
収納する収納室とを備え、上記収納室内に気体を導入し
て上記収納室の内圧と上記冷却部分の上記冷却媒体の圧
力とを大略平衡にするようにしたことを特徴とするマグ
ネトロンスパッタリング装置を提供する。本発明の第２
態様によれば、上記電極本体内の上記冷却部分と、上記
収納室との間の上記仕切り部の変位を検出し、検出結果
に基づき、上記冷却部分の冷却媒体の圧力又は上記収納
室内の内圧を制御するようにした第１態様に記載のマグ
ネトロンスパッタリング装置を提供する。本発明の第３
態様によれば、上記冷却部分の上記冷却媒体の圧力を検
出して、検出結果に基づき、上記収納室の内圧と上記冷
却部分の冷却媒体の圧力とが平衡状態となるように上記
冷却媒体の圧力を制御するようにした第１態様に記載の
マグネトロンスパッタリング装置を提供する。本発明の
第４態様によれば、上記磁石に導電性ブラシを接触させ
て、上記電極本体と上記磁石とを大略同一電位にするよ
うにした第１〜３態様のいずれかに記載のマグネトロン
スパッタリング装置を提供する。本発明の第５態様によ
れば、上記磁石はマグネトロンスパッタリング中に回転
するようにした第１〜４態様のいずれかに記載のマグネ
トロンスパッタリング装置を提供する。本発明の第６態
様によれば、電極本体は、平板ターゲットを冷却する冷
却媒体を保持する冷却部分と、上記冷却部分の上記ター
ゲットとは反対側に配置されかつ上記ターゲットにイオ
ンを衝突させるように誘導する磁石を収納する収納室と
を備えて、上記収納室内に気体を導入して上記収納室の
内圧と上記冷却部分の上記冷却媒体の圧力とを大略平衡
にしたのち、上記電極本体に保持された上記ターゲット
に放電用電力を供給して放電を発生させ、上記ターゲッ
ト付近にプラズマを発生させ、このプラズマ中のイオン
を上記ターゲットに衝突させることにより粒子をスパッ
タさせ、その粒子を上記ターゲットに対向した配置され
た基板に付着させて薄膜を形成するマグネトロンスパッ
タリング方法を提供する。本発明の第７態様によれば、
上記収納室内の圧力と上記冷却部分の上記冷却媒体の圧
力とを大略平衡にさせるとき、上記電極本体内の上記冷
却部分と、上記収納室との間の上記仕切り部の変位を検
出し、検出結果に基づき、上記冷却部分の冷却媒体の圧
力又は上記収納室内の内圧を制御するようにした第６態
様に記載のマグネトロンスパッタリング方法を提供す
る。本発明の第８態様によれば、上記収納室内の圧力と
上記冷却部分の上記冷却媒体の圧力とを大略平衡にさせ
るとき、上記冷却部分の上記冷却媒体の圧力を検出し
て、検出結果に基づき、上記収納室の内圧と上記冷却部
分の冷却媒体の圧力とが平衡状態となるように上記冷却
媒体の圧力を制御するようにした請求項６に記載のマグ
ネトロンスパッタリング方法を提供する。本発明の第９
態様によれば、マグネトロンスパッタリング中は、上記
磁石に導電性ブラシを接触させて、上記電極本体と上記
磁石とを大略同一電位にするようにした第６〜８態様の
いずれかに記載のマグネトロンスパッタリング方法を提
供する。本発明の第１０態様によれば、上記磁石はマグ
ネトロンスパッタリング中に回転するようにした第６〜
９態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング
方法を提供する。
め、本発明は以下のように構成している。本発明の第１
態様によれば、電極本体に保持された平板ターゲットに
放電用電力を供給して放電を発生させ、上記ターゲット
付近にプラズマを発生させ、このプラズマ中のイオンを
上記ターゲットに衝突させることにより粒子をスパッタ
させ、その粒子を上記ターゲットに対向した配置された
基板に付着させて薄膜を形成するマグネトロンスパッタ
リング装置において、上記電極本体は、上記ターゲット
を冷却する冷却媒体を保持する冷却部分と、上記冷却部
分の上記ターゲットとは反対側に配置されかつ上記ター
ゲットに上記イオンを衝突させるように誘導する磁石を
収納する収納室とを備え、上記収納室内に気体を導入し
て上記収納室の内圧と上記冷却部分の上記冷却媒体の圧
力とを大略平衡にするようにしたことを特徴とするマグ
ネトロンスパッタリング装置を提供する。本発明の第２
態様によれば、上記電極本体内の上記冷却部分と、上記
収納室との間の上記仕切り部の変位を検出し、検出結果
に基づき、上記冷却部分の冷却媒体の圧力又は上記収納
室内の内圧を制御するようにした第１態様に記載のマグ
ネトロンスパッタリング装置を提供する。本発明の第３
態様によれば、上記冷却部分の上記冷却媒体の圧力を検
出して、検出結果に基づき、上記収納室の内圧と上記冷
却部分の冷却媒体の圧力とが平衡状態となるように上記
冷却媒体の圧力を制御するようにした第１態様に記載の
マグネトロンスパッタリング装置を提供する。本発明の
第４態様によれば、上記磁石に導電性ブラシを接触させ
て、上記電極本体と上記磁石とを大略同一電位にするよ
うにした第１〜３態様のいずれかに記載のマグネトロン
スパッタリング装置を提供する。本発明の第５態様によ
れば、上記磁石はマグネトロンスパッタリング中に回転
するようにした第１〜４態様のいずれかに記載のマグネ
トロンスパッタリング装置を提供する。本発明の第６態
様によれば、電極本体は、平板ターゲットを冷却する冷
却媒体を保持する冷却部分と、上記冷却部分の上記ター
ゲットとは反対側に配置されかつ上記ターゲットにイオ
ンを衝突させるように誘導する磁石を収納する収納室と
を備えて、上記収納室内に気体を導入して上記収納室の
内圧と上記冷却部分の上記冷却媒体の圧力とを大略平衡
にしたのち、上記電極本体に保持された上記ターゲット
に放電用電力を供給して放電を発生させ、上記ターゲッ
ト付近にプラズマを発生させ、このプラズマ中のイオン
を上記ターゲットに衝突させることにより粒子をスパッ
タさせ、その粒子を上記ターゲットに対向した配置され
た基板に付着させて薄膜を形成するマグネトロンスパッ
タリング方法を提供する。本発明の第７態様によれば、
上記収納室内の圧力と上記冷却部分の上記冷却媒体の圧
力とを大略平衡にさせるとき、上記電極本体内の上記冷
却部分と、上記収納室との間の上記仕切り部の変位を検
出し、検出結果に基づき、上記冷却部分の冷却媒体の圧
力又は上記収納室内の内圧を制御するようにした第６態
様に記載のマグネトロンスパッタリング方法を提供す
る。本発明の第８態様によれば、上記収納室内の圧力と
上記冷却部分の上記冷却媒体の圧力とを大略平衡にさせ
るとき、上記冷却部分の上記冷却媒体の圧力を検出し
て、検出結果に基づき、上記収納室の内圧と上記冷却部
分の冷却媒体の圧力とが平衡状態となるように上記冷却
媒体の圧力を制御するようにした請求項６に記載のマグ
ネトロンスパッタリング方法を提供する。本発明の第９
態様によれば、マグネトロンスパッタリング中は、上記
磁石に導電性ブラシを接触させて、上記電極本体と上記
磁石とを大略同一電位にするようにした第６〜８態様の
いずれかに記載のマグネトロンスパッタリング方法を提
供する。本発明の第１０態様によれば、上記磁石はマグ
ネトロンスパッタリング中に回転するようにした第６〜
９態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング
方法を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態にかかるマ
グネトロンスパッタリング装置の具体例として外径２０
３ｍｍ、厚さ６ｍｍの平板ターゲット１を用いた磁石回
転型マグネトロンスパッタリング装置を例にとり、図１
から図２を用いて以下に説明する。まず、図１に本発明
の第１実施形態にかかるマグネトロンスパッタリング装
置の構成を示す。図３に示した従来装置と主として異な
るところは、カソード部側の電極本体９０内の冷却部分
２０を小さくするとともに、冷却部分２０と磁石４を収
納する収納室Ｂとの間の仕切り部Ａを薄くし、更に磁石
４を収納する収納室Ｂ内に内圧を制御しつつ負荷する機
構を設けたことなどである。従って、図３の従来装置の
構成要素と同一のものについては同一の符号を付して説
明を省略する。
グネトロンスパッタリング装置の具体例として外径２０
３ｍｍ、厚さ６ｍｍの平板ターゲット１を用いた磁石回
転型マグネトロンスパッタリング装置を例にとり、図１
から図２を用いて以下に説明する。まず、図１に本発明
の第１実施形態にかかるマグネトロンスパッタリング装
置の構成を示す。図３に示した従来装置と主として異な
るところは、カソード部側の電極本体９０内の冷却部分
２０を小さくするとともに、冷却部分２０と磁石４を収
納する収納室Ｂとの間の仕切り部Ａを薄くし、更に磁石
４を収納する収納室Ｂ内に内圧を制御しつつ負荷する機
構を設けたことなどである。従って、図３の従来装置の
構成要素と同一のものについては同一の符号を付して説
明を省略する。
【０００６】この平板マグネトロンスパッタリング装置
では、気体が導入される収納室Ｂ内に磁石４を設置し、
そこへ圧力調整器６で仕切り部Ａの変位が一定になるよ
うにコントローラ１００で制御しつつ気体を導入する。
この制御の仕方は、コントローラ１００の制御の下に、
ポンプなどの気体供給装置４６を駆動して圧力調整器６
で収納室Ｂ内の気体の圧力を調整しつつ気体を収納室Ｂ
内に導入するとき、収納室Ｂ内に仕切り部Ａに設けた歪
みセンサー４１により仕切り部Ａの変位を検出し、検出
結果をコントローラ１００に入力する。コントローラ１
００は、この入力信号に基づき、気体供給装置４６、圧
力調整器６を制御する。収納室Ｂ内に導入する気体は、
空気又は窒素等が望ましいが、他の気体でも良い。
では、気体が導入される収納室Ｂ内に磁石４を設置し、
そこへ圧力調整器６で仕切り部Ａの変位が一定になるよ
うにコントローラ１００で制御しつつ気体を導入する。
この制御の仕方は、コントローラ１００の制御の下に、
ポンプなどの気体供給装置４６を駆動して圧力調整器６
で収納室Ｂ内の気体の圧力を調整しつつ気体を収納室Ｂ
内に導入するとき、収納室Ｂ内に仕切り部Ａに設けた歪
みセンサー４１により仕切り部Ａの変位を検出し、検出
結果をコントローラ１００に入力する。コントローラ１
００は、この入力信号に基づき、気体供給装置４６、圧
力調整器６を制御する。収納室Ｂ内に導入する気体は、
空気又は窒素等が望ましいが、他の気体でも良い。
【０００７】また、収納室Ｂ内の磁石４の下方の回転軸
３０の外周面には、磁石４と電極本体９を同電位にする
ためのブラシ７が摺接するように装着されている。ブラ
シ７は、下端が収納室Ｂの底面に固定された支持棒３１
の先端に回転不可に固定され、回転軸３０の外周面に対
して摺接するとき、回転軸３０よって磁石４の回転をさ
ほど妨げないように、滑り性が良いものが好ましいとと
もに、磁石４と電極本体９０との電位を大略同じにする
ために、導電性のカーボン又はカーボンに銀を添加した
ものが望ましいが、他のものでも良い。また、８は電極
本体９０内の磁石４を回転軸３０を介して収納室Ｂの外
部から回転駆動負荷するための回転導入機である。回転
導入機８の圧力シール部分は、磁性流体を用いた磁気軸
受けまたは磁気カップリングを用いたものが望ましい
が、他の方法でも良い。なお、コントローラ１００は、
ターゲット１へグロー放電用の電力を供給する高圧電源
１４、真空排気ポンプ１３、スパッタ用ガスをガス導入
口１２から導入するガス供給装置５０、冷却部分２０に
冷却水を供給する冷却水供給装置４０、収納室Ｂ内に気
体を供給する気体供給装置３１、圧力調整器６、磁石４
を回転駆動する回転導入機８の動作を制御する。以上の
ように構成された電極はマグネトロンスパッタリング装
置内で以下のように動作する。
３０の外周面には、磁石４と電極本体９を同電位にする
ためのブラシ７が摺接するように装着されている。ブラ
シ７は、下端が収納室Ｂの底面に固定された支持棒３１
の先端に回転不可に固定され、回転軸３０の外周面に対
して摺接するとき、回転軸３０よって磁石４の回転をさ
ほど妨げないように、滑り性が良いものが好ましいとと
もに、磁石４と電極本体９０との電位を大略同じにする
ために、導電性のカーボン又はカーボンに銀を添加した
ものが望ましいが、他のものでも良い。また、８は電極
本体９０内の磁石４を回転軸３０を介して収納室Ｂの外
部から回転駆動負荷するための回転導入機である。回転
導入機８の圧力シール部分は、磁性流体を用いた磁気軸
受けまたは磁気カップリングを用いたものが望ましい
が、他の方法でも良い。なお、コントローラ１００は、
ターゲット１へグロー放電用の電力を供給する高圧電源
１４、真空排気ポンプ１３、スパッタ用ガスをガス導入
口１２から導入するガス供給装置５０、冷却部分２０に
冷却水を供給する冷却水供給装置４０、収納室Ｂ内に気
体を供給する気体供給装置３１、圧力調整器６、磁石４
を回転駆動する回転導入機８の動作を制御する。以上の
ように構成された電極はマグネトロンスパッタリング装
置内で以下のように動作する。
【０００８】まず、ターゲット交換後の立ち上げ時は、
コントローラ１００の制御の下に、薄い冷却部分２０に
冷却水供給装置４０から徐々に冷却水を導入しながら、
それに合わせて気体供給装置４６を駆動して例えば窒素
ガスを圧力調整器６を介して収納室Ｂ内に供給し、収納
室Ｂ内の圧力を圧力調整器６の調整動作により徐々に上
げていく。そのときのコントローラ１００による制御
は、図２に示すように、仕切り部Ａの変位を歪みセンサ
ー４１により検出し、変位検出信号としてコントローラ
１００に入力する。コントローラ１００は、その変位検
出信号を受け、その信号に対してあるコントロール範囲
に仕切り部Ａの変位が収まるように、圧力調整器６に信
号を送り、収納室Ｂ内の圧力を圧力調整するＰＩＤ制御
である。すなわち、この制御により、上記収納室Ｂの内
圧と上記冷却部分９０の上記冷却媒体の圧力とを大略平
衡にするようにしている。但し、冷却部分２０の水圧が
一定になった後の制御は、ＰＩＤ制御であるゲイン又は
時定数等を変更する制御を行う。この後、コントローラ
１００の制御の下に、真空処理室１０内を真空排気装置
１３の駆動により高真空排気した後、ガス供給装置５０
によりガス導入口１２からアルゴンガスを導入し、所定
の真空度に設定する。その後、コントローラ１００の制
御の下に、高圧電源１４により放電用の電力をターゲッ
ト１に供給して、放電を開始する。ターゲット寿命時期
にターゲット交換するときは、コントローラ１００の制
御の下に、冷却水を冷却部分２０から徐々に排出して徐
々に冷却部分２０の水圧を下げながら、収納室Ｂ内の窒
素ガスの圧力をＰＩＤ制御で下げていく。十分に水圧が
下がりかつ収納室Ｂ内の内圧も下がった後、ターゲット
１を新規なものに交換すればよい。交換後は、前記した
ように、冷却水を供給するとともに収納室Ｂに気体を供
給すればよい。
コントローラ１００の制御の下に、薄い冷却部分２０に
冷却水供給装置４０から徐々に冷却水を導入しながら、
それに合わせて気体供給装置４６を駆動して例えば窒素
ガスを圧力調整器６を介して収納室Ｂ内に供給し、収納
室Ｂ内の圧力を圧力調整器６の調整動作により徐々に上
げていく。そのときのコントローラ１００による制御
は、図２に示すように、仕切り部Ａの変位を歪みセンサ
ー４１により検出し、変位検出信号としてコントローラ
１００に入力する。コントローラ１００は、その変位検
出信号を受け、その信号に対してあるコントロール範囲
に仕切り部Ａの変位が収まるように、圧力調整器６に信
号を送り、収納室Ｂ内の圧力を圧力調整するＰＩＤ制御
である。すなわち、この制御により、上記収納室Ｂの内
圧と上記冷却部分９０の上記冷却媒体の圧力とを大略平
衡にするようにしている。但し、冷却部分２０の水圧が
一定になった後の制御は、ＰＩＤ制御であるゲイン又は
時定数等を変更する制御を行う。この後、コントローラ
１００の制御の下に、真空処理室１０内を真空排気装置
１３の駆動により高真空排気した後、ガス供給装置５０
によりガス導入口１２からアルゴンガスを導入し、所定
の真空度に設定する。その後、コントローラ１００の制
御の下に、高圧電源１４により放電用の電力をターゲッ
ト１に供給して、放電を開始する。ターゲット寿命時期
にターゲット交換するときは、コントローラ１００の制
御の下に、冷却水を冷却部分２０から徐々に排出して徐
々に冷却部分２０の水圧を下げながら、収納室Ｂ内の窒
素ガスの圧力をＰＩＤ制御で下げていく。十分に水圧が
下がりかつ収納室Ｂ内の内圧も下がった後、ターゲット
１を新規なものに交換すればよい。交換後は、前記した
ように、冷却水を供給するとともに収納室Ｂに気体を供
給すればよい。
【０００９】以上のように 本実施形態によれば、上記
電極本体９０は、上記ターゲット１を冷却する冷却水を
保持する冷却部分２０と、上記冷却部分２０の上記ター
ゲット１とは反対側に配置されかつ上記ターゲット１に
上記イオンを衝突させるように誘導する磁石４を収納す
る収納室Ｂとを備え、上記収納室Ｂ内に気体を導入して
上記収納室Ｂの内圧と上記冷却部分２０の上記冷却水の
圧力とを大略平衡にするようにしている。よって、上記
冷却部分２０を小さくし、かつ、上記冷却部分２０と上
記収納室Ｂとの間の仕切り部Ａの厚さを小さくする一
方、上記収納室Ｂ内に気体を導入してその内圧と冷却部
分２０の冷却水の圧力とを大略平衡させることにより、
仕切り部Ａを薄くしたことによる仕切り部Ａの強度低下
を補うようにしている。従って、仕切り部Ａが薄くなる
分、ターゲット１と磁石４の間での距離を低減できるた
め、基板１１上での磁束密度を小さくでき、基板温度上
昇を抑制することができ、かつ、プラズマからの基板ダ
メージの低減に役立つ。
電極本体９０は、上記ターゲット１を冷却する冷却水を
保持する冷却部分２０と、上記冷却部分２０の上記ター
ゲット１とは反対側に配置されかつ上記ターゲット１に
上記イオンを衝突させるように誘導する磁石４を収納す
る収納室Ｂとを備え、上記収納室Ｂ内に気体を導入して
上記収納室Ｂの内圧と上記冷却部分２０の上記冷却水の
圧力とを大略平衡にするようにしている。よって、上記
冷却部分２０を小さくし、かつ、上記冷却部分２０と上
記収納室Ｂとの間の仕切り部Ａの厚さを小さくする一
方、上記収納室Ｂ内に気体を導入してその内圧と冷却部
分２０の冷却水の圧力とを大略平衡させることにより、
仕切り部Ａを薄くしたことによる仕切り部Ａの強度低下
を補うようにしている。従って、仕切り部Ａが薄くなる
分、ターゲット１と磁石４の間での距離を低減できるた
め、基板１１上での磁束密度を小さくでき、基板温度上
昇を抑制することができ、かつ、プラズマからの基板ダ
メージの低減に役立つ。
【００１０】上記実施形態の説明では、仕切り部Ａの変
位の制御方式をＰＩＤ制御で説明したが、他の方法でも
良い。ここで、仕切り部Ａの変位は、磁石４の回転時の
電磁誘導による回転方向に対する逆トルクと変形による
疲労強度を考慮して、±０．５ｍｍ以内になるように、
コントローラ１００により制御するものとする。但し、
ターゲット１の高寿命を望むのであれば、この数値は小
さいほうが望ましい。また、仕切り部Ａの厚みは、基板
ダメージから考えると薄いほど良いが、冷却部分２０の
場所による圧力変動の視点に立つと、最低でも０．５ｍ
ｍにすることが望ましい。また、上記実施形態では、仕
切り部Ａの変位コントロールでの制御方法について説明
してきたが、収納室Ｂの圧力制御を基準に同様な制御を
行うようにしても良い。さらには、上記実施形態では、
磁石４が回転する電極について説明したが、固定磁石で
もよい。
位の制御方式をＰＩＤ制御で説明したが、他の方法でも
良い。ここで、仕切り部Ａの変位は、磁石４の回転時の
電磁誘導による回転方向に対する逆トルクと変形による
疲労強度を考慮して、±０．５ｍｍ以内になるように、
コントローラ１００により制御するものとする。但し、
ターゲット１の高寿命を望むのであれば、この数値は小
さいほうが望ましい。また、仕切り部Ａの厚みは、基板
ダメージから考えると薄いほど良いが、冷却部分２０の
場所による圧力変動の視点に立つと、最低でも０．５ｍ
ｍにすることが望ましい。また、上記実施形態では、仕
切り部Ａの変位コントロールでの制御方法について説明
してきたが、収納室Ｂの圧力制御を基準に同様な制御を
行うようにしても良い。さらには、上記実施形態では、
磁石４が回転する電極について説明したが、固定磁石で
もよい。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、上記電極
本体は、上記ターゲットを冷却する冷却媒体を保持する
冷却部分と、上記冷却部分の上記ターゲットとは反対側
に配置されかつ上記ターゲットに上記イオンを衝突させ
るように誘導する磁石を収納する収納室とを備え、上記
収納室内に気体を導入して上記収納室の内圧と上記冷却
部分の上記冷却媒体の圧力とを大略平衡にするようにし
ている。よって、上記冷却部分を小さくし、かつ、上記
冷却部分と上記収納室との間の仕切り部の厚さを小さく
する一方、上記収納室内に気体を導入してその内圧と冷
却部分の冷却媒体の圧力とを大略平衡させることによ
り、仕切り部を薄くしたことによる仕切り部の強度低下
を補うようにしている。従って、仕切り部が薄くなる
分、ターゲットと磁石の間での距離を低減できるため、
基板上での磁束密度を小さくでき、基板温度上昇を抑制
することができ、かつ、プラズマからの基板ダメージの
低減に役立つ。
本体は、上記ターゲットを冷却する冷却媒体を保持する
冷却部分と、上記冷却部分の上記ターゲットとは反対側
に配置されかつ上記ターゲットに上記イオンを衝突させ
るように誘導する磁石を収納する収納室とを備え、上記
収納室内に気体を導入して上記収納室の内圧と上記冷却
部分の上記冷却媒体の圧力とを大略平衡にするようにし
ている。よって、上記冷却部分を小さくし、かつ、上記
冷却部分と上記収納室との間の仕切り部の厚さを小さく
する一方、上記収納室内に気体を導入してその内圧と冷
却部分の冷却媒体の圧力とを大略平衡させることによ
り、仕切り部を薄くしたことによる仕切り部の強度低下
を補うようにしている。従って、仕切り部が薄くなる
分、ターゲットと磁石の間での距離を低減できるため、
基板上での磁束密度を小さくでき、基板温度上昇を抑制
することができ、かつ、プラズマからの基板ダメージの
低減に役立つ。
【００１２】さらに、磁石を回転させると、誘導磁界が
発生して、回転を遮る力が発生するが、磁石の強度を低
減できることで、その力の低減も図れる。このように磁
石の強度を低減できるようにするためには、たとえば、
ターゲット表面磁束密度の平行磁場が３５０ガウス程度
あれば良い。ターゲットと磁石との間の距離を縮めるこ
とで仕切り部Ａでの磁束密度が小さくなり、磁石の強度
を低減でき、誘導磁界を低減できる。また、膜厚均一性
を得るための磁石配置を検討する上で、磁石形状が磁石
固定時のターゲット侵食形状に近付くため、均一性向上
対策も容易となる。すなわち、ターゲットと磁石との間
の距離を縮めることにより、磁石形状がよりエロージョ
ン形状に反映されるため、均一性向上対策が容易とな
る。さらには、磁石が冷却部分内の冷却媒体中に無いた
め、高速回転が期待でき、均一性の向上が図れる。
発生して、回転を遮る力が発生するが、磁石の強度を低
減できることで、その力の低減も図れる。このように磁
石の強度を低減できるようにするためには、たとえば、
ターゲット表面磁束密度の平行磁場が３５０ガウス程度
あれば良い。ターゲットと磁石との間の距離を縮めるこ
とで仕切り部Ａでの磁束密度が小さくなり、磁石の強度
を低減でき、誘導磁界を低減できる。また、膜厚均一性
を得るための磁石配置を検討する上で、磁石形状が磁石
固定時のターゲット侵食形状に近付くため、均一性向上
対策も容易となる。すなわち、ターゲットと磁石との間
の距離を縮めることにより、磁石形状がよりエロージョ
ン形状に反映されるため、均一性向上対策が容易とな
る。さらには、磁石が冷却部分内の冷却媒体中に無いた
め、高速回転が期待でき、均一性の向上が図れる。
【図１】 本発明の第１実施形態にかかるマグネトロン
スパッタリング装置の概略構成を示す一部断面図であ
る。
スパッタリング装置の概略構成を示す一部断面図であ
る。
【図２】 上記第１実施形態におけるマグネトロンスパ
ッタリング装置の仕切り部の変位制御状態を示す説明図
である。
ッタリング装置の仕切り部の変位制御状態を示す説明図
である。
【図３】 従来例のマグネトロンスパッタリング装置の
概略構成を示す一部断面図である。
概略構成を示す一部断面図である。
１ ターゲット ３ アースシールド ４ 磁石 ５ 侵食部分 ６ 圧力調整器 ７ ブラシ ８ 回転導入機 １０ 真空処理室 １１ 基板 １２ ガス導入口 １３ 真空排気ポンプ １４ 高圧電源 ２０ 冷却部分 ４０ 冷却水供給装置 ４１ 歪みセンサー ４６ 気体供給装置 ５０ ガス供給装置 ９０ 電極本体 １００ コントローラ Ａ 仕切り部 Ｂ 収納室
Claims (10)
- 【請求項１】 電極本体（９０）に保持された平板タ
ーゲット（１）に放電用電力を供給して放電を発生さ
せ、上記ターゲット付近にプラズマを発生させ、このプ
ラズマ中のイオンを上記ターゲットに衝突させることに
より粒子をスパッタさせ、その粒子を上記ターゲットに
対向した配置された基板（１１）に付着させて薄膜を形
成するマグネトロンスパッタリング装置において、 上記電極本体（９０）は、上記ターゲットを冷却する冷
却媒体を保持する冷却部分（２０）と、上記冷却部分の
上記ターゲットとは反対側に配置されかつ上記ターゲッ
トに上記イオンを衝突させるように誘導する磁石（４）
を収納する収納室（Ｂ）とを備え、上記収納室内に気体
を導入して上記収納室の内圧と上記冷却部分の上記冷却
媒体の圧力とを大略平衡にするようにしたことを特徴と
するマグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項２】 上記電極本体内の上記冷却部分と、上記
収納室との間の上記仕切り部の変位を検出し、検出結果
に基づき、上記冷却部分の冷却媒体の圧力又は上記収納
室内の内圧を制御するようにした請求項１に記載のマグ
ネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項３】 上記冷却部分の上記冷却媒体の圧力を検
出して、検出結果に基づき、上記収納室の内圧と上記冷
却部分の冷却媒体の圧力とが平衡状態となるように上記
冷却媒体の圧力を制御するようにした請求項１に記載の
マグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項４】 上記磁石（４）に導電性ブラシ（７）を
接触させて、上記電極本体（９０）と上記磁石とを大略
同一電位にするようにした請求項１〜３のいずれかに記
載のマグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項５】 上記磁石（４）はマグネトロンスパッタ
リング中に回転するようにした請求項１〜４のいずれか
に記載のマグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項６】 電極本体（９０）は、平板ターゲットを
冷却する冷却媒体を保持する冷却部分（２０）と、上記
冷却部分の上記ターゲットとは反対側に配置されかつ上
記ターゲットにイオンを衝突させるように誘導する磁石
（４）を収納する収納室（Ｂ）とを備えて、上記収納室
内に気体を導入して上記収納室の内圧と上記冷却部分の
上記冷却媒体の圧力とを大略平衡にしたのち、 上記電極本体（９０）に保持された上記ターゲット
（１）に放電用電力を供給して放電を発生させ、上記タ
ーゲット付近にプラズマを発生させ、このプラズマ中の
イオンを上記ターゲットに衝突させることにより粒子を
スパッタさせ、その粒子を上記ターゲットに対向した配
置された基板（１１）に付着させて薄膜を形成するマグ
ネトロンスパッタリング方法。 - 【請求項７】 上記収納室内の圧力と上記冷却部分の上
記冷却媒体の圧力とを大略平衡にさせるとき、上記電極
本体内の上記冷却部分と、上記収納室との間の上記仕切
り部の変位を検出し、検出結果に基づき、上記冷却部分
の冷却媒体の圧力又は上記収納室内の内圧を制御するよ
うにした請求項６に記載のマグネトロンスパッタリング
方法。 - 【請求項８】 上記収納室内の圧力と上記冷却部分の上
記冷却媒体の圧力とを大略平衡にさせるとき、上記冷却
部分の上記冷却媒体の圧力を検出して、検出結果に基づ
き、上記収納室の内圧と上記冷却部分の冷却媒体の圧力
とが平衡状態となるように上記冷却媒体の圧力を制御す
るようにした請求項６に記載のマグネトロンスパッタリ
ング方法。 - 【請求項９】 マグネトロンスパッタリング中は、上記
磁石（４）に導電性ブラシ（７）を接触させて、上記電
極本体（９０）と上記磁石とを大略同一電位にするよう
にした請求項６〜８のいずれかに記載のマグネトロンス
パッタリング方法。 - 【請求項１０】 上記磁石（４）はマグネトロンスパッ
タリング中に回転するようにした請求項６〜９のいずれ
かに記載のマグネトロンスパッタリング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP237398A JPH11200039A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | マグネトロンスパッタリング装置及びその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP237398A JPH11200039A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | マグネトロンスパッタリング装置及びその方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11200039A true JPH11200039A (ja) | 1999-07-27 |
Family
ID=11527456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP237398A Pending JPH11200039A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | マグネトロンスパッタリング装置及びその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11200039A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6610180B2 (en) | 2000-08-01 | 2003-08-26 | Anelva Corporation | Substrate processing device and method |
| JP2009156528A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Canon Anelva Technix Corp | 冷却装置及び真空冷却装置 |
-
1998
- 1998-01-08 JP JP237398A patent/JPH11200039A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6610180B2 (en) | 2000-08-01 | 2003-08-26 | Anelva Corporation | Substrate processing device and method |
| JP2009156528A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Canon Anelva Technix Corp | 冷却装置及び真空冷却装置 |
| JP4525984B2 (ja) * | 2007-12-27 | 2010-08-18 | キヤノンアネルバ株式会社 | 冷却装置及び真空冷却装置 |
| US7984618B2 (en) | 2007-12-27 | 2011-07-26 | Canon Anelva Corporation | Cooling apparatus and vacuum cooling apparatus |
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