JPH1180948A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスの種類によらず均一なエロージョンをタ
ーゲット上に形成して均一な薄膜を基板上に作成するこ
とができる実用的な構成を提供する。 【解決手段】 ターゲット５の被スパッタ面とは反対側
にセグメント状に配置された複数の電磁石ユニット８の
各々はターゲット５を貫通する磁力線８１０を設定する
電磁石８１を有し、各電磁石８１への通電のオンオフ及
びその電流の向きが制御される。例えば、複数の電磁石
ユニット８のうち、内側周状電磁石ユニット群８ａの電
磁石８１のターゲット５側の表面と外側周状電磁石ユニ
ット群８ｂの電磁石８１のターゲット５側の表面とで異
なる磁極になるように制御され、内側周状電磁石ユニッ
ト群８ａと外側周状電磁石ユニット群８ｂとの間にター
ゲット５を貫くアーチ状の磁力線が周状に連なる磁場が
設定される。各電磁石ユニット８の電磁石８１は、この
周状に連なる磁場が自転したり公転したりするように制
御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、基板の表面に
所定の薄膜を作成するスパッタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大規模集積回路（ＬＳＩ）や液晶ディス
プレイ（ＬＣＤ）などの製作においては、基板の表面に
所定の薄膜を作成することが広く行われている。このよ
うな薄膜の作成においては、成膜速度などの点からスパ
ッタリング法を用いることが従来から広く行われてお
り、スパッタリング装置が多く採用されている。図７
は、このような従来のスパッタリング装置の概略構成を
示した正面図である。図７に示すスパッタリング装置
は、排気系１１を備えた真空容器１と、スパッタ放電を
形成してスパッタリングを行うためのカソード２と、表
面に薄膜を作成する基板３０を真空容器１内の所定の位
置に配置するための基板ホルダー３と、スパッタ放電に
必要な放電用ガスを真空容器１内に導入する放電用ガス
導入系６とから主に構成されている。

【０００３】図７には、マグネトロンタイプのスパッタ
リング装置が示されている。即ち、カソード２は、磁石
機構４と真空容器１内に被スパッタ面が露出するように
設けられたターゲット５とから構成されている。磁石機
構４は、従来の装置では、永久磁石からなるものが使用
される。具体的には、図８により説明する磁石機構４
は、中央に設けられた円柱状の中心磁石４１と、中心磁
石４１を取り囲む周状の周辺磁石４２と、中心磁石４１
及び周辺磁石４２を板面に載せた板状のヨーク４３とか
ら構成されている。

【０００４】図７に示すスパッタリング装置では、排気
系１１によって真空容器１内を所定の圧力まで排気した
後、放電用ガス導入系６によってアルゴンなどの放電用
ガスを真空容器１に導入する。この状態で、ターゲット
５に所定の負の直流電圧を印加する。この電圧によって
放電用ガスにスパッタ放電が生じ、ターゲット５がスパ
ッタされる。スパッタされたターゲット５の材料は基板
３０に達し、所定の薄膜が基板３０の表面に作成され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したようなスパッ
タリング装置においては、基板上に異種の薄膜を連続し
て作成することがある。例えば、ＬＳＩの製作において
は、コンタクト配線層と下地層との相互拡散を防止する
ためのバリア膜がスパッタリングによって作成される
が、このバリア膜には、チタン薄膜と窒化チタン薄膜と
を積層した構造が採用される。このような異種の薄膜の
連続作成について上記バリア膜を例に採って図７を使用
して説明すると、ターゲット５の材料としてチタンを採
用し、放電用ガス導入系６から通常のアルゴンなどの放
電用ガスを導入してチタンのスパッタリングを行い、基
板３０上にまずチタン薄膜を所定の厚さで作成する。次
に、放電用ガス導入系６に接続した補助ガス導入系７に
よって所定量の窒素ガスを導入し、窒素によるスパッタ
放電によってターゲット５をスパッタして窒素とチタン
との反応を補助的に利用しながら、基板３０上に窒化チ
タンの薄膜を所定の厚さで作成する。これによって、チ
タン薄膜の上に窒化チタン薄膜を積層したバリア膜が形
成される。

【０００６】上述のような異種の薄膜の連続作成におい
ては、放電させるガスの種類によってターゲット上のエ
ロージョン分布の形状が異なることに起因する成膜の不
均一性の問題や、エロージョンの浅いターゲット表面上
に反応生成物が析出する問題などがあった。この点を図
８を使用して説明する。図８は、従来のスパッタリング
装置の問題点を説明する断面概略図である。図８には、
カソードの構造及びターゲットのエロージョン形状が示
されている。図８に示すように、中心磁石４１の前面と
周辺磁石４２の前面とは相異なる磁極が現れるようにな
っており、前面側に配置されたターゲット５を貫くよう
にしてアーチ状の磁力線４０が設定されるようになって
いる。

【０００７】マグネトロン放電では磁場の方向と電界の
方向とが直角になる位置で最も強く放電することが知ら
れているが、図７及び図８に示すようなスパッタリング
装置ではターゲット５の厚さ方向に電界が生ずるので、
図８に示すアーチ状の磁力線４０の頂上付近において最
も強く放電することになる。従って、一般的にターゲッ
ト５には上記アーチの頂上部分を臨む領域に強いエロー
ジョンが生じ、ターゲット５の中央部分及び端部付近で
はエロージョンは浅くなる。

【０００８】ここで、上述したようにターゲット５の材
料としてチタンを採用し、真空容器１内に窒素ガスを導
入した場合、チタンと窒素との反応は、ターゲット５の
表面上、スパッタされたチタンが浮遊する真空容器内の
空間、又は、チタンが付着した基板３０の表面上のいず
れかで行われる。この場合、エロージョンが効率よく行
われるターゲット５の表面領域では、表面上に窒化チタ
ンが析出してもその窒化チタンは効率よくスパッタされ
るため、表面上に残留することは少ない。しかし、図８
に５００として示すようにターゲット５の表面上のエロ
ージョンの浅い領域では、析出した窒化チタン５００が
スパッタされず、残留して堆積していくことになる。

【０００９】このような窒化チタン５００はターゲット
５との付着力が弱く、ある程度の大きさに成長すると、
容易に剥離する傾向がある。このような窒化チタン５０
０が剥離すると、真空容器１内にパーティクルとなって
浮遊することになり、基板３０の表面上に付着して局部
的な膜厚異常や膜汚損等の問題を招くことになる。この
ような析出した窒化チタンの剥離落下の問題を解決する
ため、通常のチタンの成膜時以外にも、アルゴンなどの
通常の放電用ガスを導入してスパッタリングによってタ
ーゲット５の表面上をクリーニングすることが行われて
いる。従来のスパッタリング装置では、このスパッタク
リーニングの作業が頻繁に必要になるため、生産効率を
著しく阻害しており、生産性低下の原因となっていた。

【００１０】また、チタンと窒化チタンとを共通のター
ゲット５で成膜する場合のように、異なる種類のガスを
導入してスパッタリングを行う場合、放電用ガスの種類
によってエロージョンの形状が異なることに起因する成
膜の不均一性が生じていた。即ち、例えばアルゴンと窒
素ではイオン化効率やターゲットのスパッタ率が異なる
ため、同一の磁石機構を使用していたとしても、エロー
ジョンの形状は若干異なってくる。また、放電用ガスの
種類によってプラズマ中のプラズマ密度の分布も若干異
なってくる。このようなことから、ターゲット５上のエ
ロージョン形状はアルゴンの場合と窒素の場合とでは異
なってくる。

【００１１】従来、磁石機構４をターゲット５の中心軸
から偏心させて回転させることにより不均一なエロージ
ョンを均一化させることが行われているが、このような
回転の機構も、ある特定の放電用ガスを想定してその放
電用ガスを使用した場合においてエロージョンが均一に
なるように構成されるのみである。つまり、一つの特定
のガスを使用した場合にエロージョンが均一になるよう
に磁石機構４が構成されているため、別の放電用ガスを
使用した場合にはエロージョン分布が不均一になり従っ
て、基板３０上に作成される膜も不均一になっていた。

【００１２】このような問題を解決するには、使用する
放電用ガスの種類に応じて異なる構成の磁石機構４を使
用したりすることが考えられるが、非常にコストがかか
り、また構造も複雑になる問題がある。さらに、使用す
る放電用ガスの種類に応じて磁石機構４の回転のさせ方
を変える方法もある。具体的には、磁石機構４を自転及
び公転させる回転機構を設け、自転軸と公転軸との偏心
距離を放電用ガスの種類によって変える構成が考えられ
る。しかしながら、このような構成を機械的な手段によ
って達成すると、回転機構の構成が非常に複雑になり、
装置が大がかりとなる欠点がある。

【００１３】本願の発明は、このような課題を解決する
ためになされたものであり、どのような種類のガスを使
用して放電させる場合にも均一なエロージョンをターゲ
ット上に形成させることができ、これによって均一な薄
膜を基板上に作成することができるとともに複雑な回転
機構を必要としない実用的な構成を提供することを目的
としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えた真空
容器と、磁石機構及び真空容器内に被スパッタ面が露出
するように設けたターゲットからなるカソードと、ター
ゲットから放出されたスパッタ粒子が到達する真空容器
内の所定の位置に基板を配置するための基板ホルダーと
を備えたスパッタリング装置において前記磁石機構は、
ターゲットの被スパッタ面とは反対側にセグメント状に
配置された複数の電磁石ユニットからなるものであり、
各電磁石ユニットは、ターゲットを貫通する磁力線を設
定する電磁石を有し、各電磁石ユニットの電磁石への通
電のオンオフ及びその電流の向きを制御して、複数の電
磁石ユニットから選択された第一の群の電磁石ユニット
の電磁石のターゲット側の表面がＮ極になり、第一の群
を除く複数の電磁石ユニットから選択された第二の群の
電磁石ユニットの電磁石のターゲット側の表面がＳ極に
なるようにして、第一の群の電磁石ユニットと第二の群
の電磁石ユニットによって、ターゲットの被スパッタ面
からアーチ状に突出させた磁力線が周状に連なる磁場が
設定されるようにする制御手段が設けられているという
構成を有する。上記課題を解決するため、請求項２記載
の発明は、上記請求項１の構成において、前記制御手段
は、前記ターゲットの被スパッタ面からアーチ状に突出
させた磁力線が周状に連なる磁場が、被スパッタ面に垂
直な自転軸の回りに自転するように、各電磁石ユニット
の電磁石への通電のオンオフ及びその電流の向きを制御
するものであるという構成を有する。上記課題を解決す
るため、請求項３記載の発明は、上記請求項１の構成に
おいて、前記制御手段は、前記ターゲットの被スパッタ
面からアーチ状に突出させた磁力線が周状に連なる磁場
が、被スパッタ面に垂直な公転軸の回りに公転するよう
に、各電磁石ユニットの電磁石への通電のオンオフ及び
その電流の向きを制御するものであるという構成を有す
る。また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発
明は、上記請求項１の構成において、前記制御手段は、
前記ターゲットの被スパッタ面からアーチ状に突出させ
た磁力線が周状に連なる磁場が、被スパッタ面に垂直な
自転軸の回りに自転するとともに自転軸とは異なる公転
軸の回りに公転するように各電磁石ユニットの電磁石へ
の通電のオンオフ及びその電流の向きを制御するもので
あるという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項５記載の発明は、上記請求項４の構成におい
て、前記制御手段は、前記自転軸と前記公転軸との偏心
距離を変更させながら前記磁場を自転及び公転させるも
のであるという構成を有する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、本願発明の実施形態に係るスパ
ッタリング装置の概略構成を示した正面図である。図１
に示すスパッタリング装置は、排気系１１を備えた真空
容器１と、磁石機構４と真空容器１内に被スパッタ面が
露出するように設けたターゲット５とからなるカソード
２と、ターゲット５から放出されたスパッタ粒子が到達
する真空容器１内の所定の位置に基板３０を配置するた
めの基板ホルダー３と、真空容器１内に放電用ガスを導
入する放電用ガス導入系６とから主に構成されている。

【００１６】真空容器１は、不図示のゲートバルブを備
えた気密な容器である。排気系１１は、回転ポンプや拡
散ポンプなどを備えて１０^-6パスカル程度まで排気可能
に構成されている。

【００１７】カソード２は、マグネトロン放電を達成す
る磁石機構４と、磁石機構４の前面側に設けられたター
ゲット５とから構成されている。この磁石機構４の構成
につて、図１、図２及び図３を使用して説明する。図２
は図１の装置に採用された磁石機構４の構成を説明する
斜視概略図、図３は図２に示された磁石機構４の各電磁
石ユニット８の構成を説明する正面断面図である。

【００１８】本実施形態の装置における磁石機構４は、
ターゲット５の被スパッタ面とは反対側にセグメント状
に配置された複数の電磁石ユニット８から構成されてい
る。各電磁石ユニット８は、ターゲット５を貫通する磁
力線を設定する電磁石８１と、電磁石８１への通電を制
御する通電制御器８２と、電磁石８１及び通電制御器８
２を内部に埋設した樹脂モールド８３とから構成されて
いる。

【００１９】図２に示すように、各電磁石ユニット８
は、全体が正六角柱の部材である。そして、各電磁石ユ
ニット８は互いに密着してセグメント状に配置され、全
体で蜂の巣状になるように構成されている。これら複数
の電磁石ユニット８によって、ターゲット５の片側の面
がほぼ覆われた状態となっている。

【００２０】また、図３に示すように、電磁石ユニット
８の電磁石８１は、ターゲット５に対して垂直な方向に
長い棒状の鉄心８１１と、鉄心８１１の回りに巻いたコ
イル８１２とから構成されている。コイル８１２には、
通電制御器８２を介して直流電流が流され、ターゲット
５を貫通する磁力線８１０が設定されるようになってい
る。尚、図３に示すように、各電磁石ユニット８を挟ん
だターゲット５とは反対側にはプリント基板４４が設け
られている。プリント基板４４には、各電磁石ユニット
８を装着する位置に三つの端子が形成されている。三つ
の端子は、ＣＯＭ端子（共通端子）４４１、＋側端子４
４２及び−側端子４４３である。本実施形態では、ＣＯ
Ｍ端子４４１はアース電位、＋側端子４４２は所定の正
の電源電圧、−側端子４４３は所定の負の電源電圧であ
る。

【００２１】通電制御器８２の構成について、図４を使
用して説明する。図４は、図３に示す通電制御器８２の
回路構成を示した図である。図４に示すように、電磁石
８１を構成するコイル８１２の一端はＣＯＭ端子４４１
に接続されている。コイル８１２の他端には、＋側駆動
用トランジスタ８２１と−側駆動用トランジスタ８２２
とが設けられている。

【００２２】＋側駆動用トランジスタ８２１は、ｎｐｎ
トランジスタであり、コレクタが＋側端子に接続されて
いる。＋側駆動用トランジスタ８２１のベースは、＋側
バイアス用抵抗８２３を介して＋側端子４４２に接続さ
れており、コレクタ−ベース間に所定のバイアス電圧が
印加されている。また、＋側駆動用トランジスタ８２１
のエミッタ−ベース間には、＋側フォトトランジスタ８
２４が設けられている。そして、＋側フォトトランジス
タ８２４に光を照射して起電力を与える＋側フォトトダ
イオード８２５が設けられており、＋側フォトトランジ
スタ８２４と＋側フォトダイオード８２５はフォトカプ
ラを構成している。

【００２３】＋側フォトダイオード８２５が発光して＋
側フォトトランジスタ８２４がオンすると、＋側駆動用
トランジスタ８２１のエミッタ−ベース間にバイアス電
圧が与えられ、＋側駆動用トランジスタ８２１がオンす
る。この結果、図４中実線で示すようにコイル８１２を
経由して＋側端子４４２からＣＯＭ端子４４１に電流が
流れる。これによって、ターゲット５を貫通する第一の
向きの磁力線が設定されるようになっている。

【００２４】また一方、−側駆動用トランジスタ８２２
は、ｐｎｐトランジスタであり、コレクタが−側端子４
４３に接続されている。−側駆動用トランジスタ８２２
のベースは、−側バイアス用抵抗８２６を介して−側端
子４４３に接続されており、コレクタ−ベース間に所定
のバイアス電圧が印加されている。また、−側駆動用ト
ランジスタ８２２のエミッタ−ベース間には、同様に−
側フォトトランジスタ８２７が設けられ、この−側フォ
トトランジスタ８２７とフォトカプラを構成するように
して−側フォトダイオード８２８が設けられている。

【００２５】−側フォトダイオード８２８が発光して−
側フォトトランジスタ８２７がオンすると、−側駆動用
トランジスタ８２２のエミッタ−ベース間にバイアス電
圧が与えられ、−側駆動用トランジスタ８２２がオンす
る。この結果、図４中点線で示すようにコイル８１２を
経由してＣＯＭ端子４４１から−側端子４４３に電流が
流れる。これによって、ターゲット５を貫通する第一の
向きとは逆向きの第二の向きの磁力線が設定されるよう
になっている。

【００２６】尚、上記＋側フォトダイオード８２５及び
−側ダイオード８２８は、プリント基板４４の上に設け
られている。＋側フォトダイオード８２５及び−側ダイ
オード８２８は、各電磁石ユニット８のそれぞれに設け
られており、プリント基板４４に形成された不図示の配
線を介して制御ユニットに接続されている。

【００２７】図５は、各電磁石ユニット８の動作を制御
する制御ユニットの構成を説明する概略図である。制御
ユニット４５は、各電磁石ユニット８を制御する一対の
フォトダイオード８２５，８２８を選択的に発光させる
ドライバ回路９１と、ドライバ回路９１に制御信号を送
るマイクロコンピュータ９２とから主に構成されてい
る。

【００２８】ドライバ回路９１は、各対のフォトダイオ
ード８２５，８２８について、＋側フォトダイオード８
２５のみを発光させる状態、−側フォトダイオード８２
８のみを発光させる状態、及び、いずれのフォトダイオ
ード８２５，８２８も発光させない状態とを取り得るよ
う駆動信号を送るようになっている。

【００２９】また、マイクロコンピュータ９２は、各電
磁石ユニット８の動作パターンを予め定めてプログラミ
ングされたプログラムを記憶したＲＡＭ等のメモリ９２
１と、メモリ９２１からプログラムを読み出してドライ
バ回路９１に制御信号を送るプロセッサ９２２と、メモ
リ９２１にプログラムを記憶させるためにプログラムを
入力する入力部９２３とから主に構成されている。

【００３０】図１に示すスパッタリング装置において行
われる成膜処理の条件、例えば、作成する薄膜の種類や
使用する放電用ガスの種類及びターゲット５の材質等に
応じて、各電磁石ユニット８の動作パターンが予め定め
られてプログラミングされる。このプログラムは、図５
に示す入力部９２３から入力されてメモリ９２１に記憶
される。プロセッサ９２２は、メモリ９２２からこのプ
ログラムを読み出してドライバ回路９１に制御信号を送
り、各電磁石ユニット８について設けられた各対のフォ
トダイオード８２５，８２８を所定のパターンでオンオ
フさせる。この結果、各電磁石ユニット８の電磁石８１
が、予め定められた動作パターンで動作し、最適な回転
磁場が形成される。

【００３１】上記回転磁場の形成を図６を使用して説明
する。図６は、回転磁場の形成について説明する平面図
である。図６の（Ａ）〜（Ｄ）は、ターゲット５の背後
にセグメント状に配置された複数の電磁石ユニットを示
している。また、図６の（Ａ）〜（Ｄ）において、斜線
でハッチングされた二つの周状の電磁石ユニット群のう
ち、内側に位置する電磁石ユニット群（以下、内側周状
電磁石ユニット群）８ａと外側に位置する電磁石ユニッ
トの群（以下、外側周状電磁石ユニット群）８ｂとが互
いに異なる向きの磁力線を発生させるよう動作してい
る。例えば、内側周状電磁石ユニット群８ａについて
は、電磁石８１のターゲット５側の表面がＮ極、外側周
状電磁石ユニット群８ｂについては、電磁石８１のター
ゲット５側の表面がＳ極になるように動作している。

【００３２】図６の（Ａ）〜（Ｄ）において、内側周状
電磁石ユニット群８ａの電磁石８１のターゲット５側の
表面と外側周状電磁石ユニット群８ｂの電磁石８１のタ
ーゲット５側の表面とは異なる磁極であるため、内側周
状電磁石ユニット群８ａと外側周状電磁石ユニット群８
ｂとの間にアーチ状の磁力線が設定される。このアーチ
状の磁力線はターゲット５の被スパッタ面からアーチ状
に突出し、内側周状電磁石ユニット群８ａと外側周状電
磁石ユニット群８ｂとの間のスペースに沿って周状の磁
場が設定される。

【００３３】ターゲット５の被スパッタ面からアーチ状
に突出する磁力線は、その磁力線と被スパッタ面で囲ま
れた閉空間内に電子を閉じ込めるよう作用する。この結
果、当該閉空間内での中性分子のイオン化が促進され、
スパッタ放電が高効率で持続する。このため、高い成膜
速度で成膜を行うことができる。さらに、アーチ状磁力
線の頂上付近では、磁場と電場が直交し、電子はマグネ
トロン運動を行う。即ち、マグネトロンスパッタリング
が行われる。電子は、周状の磁場に沿って周回しながら
マグネトロン運動を行うので、処理チャンバーの壁面等
に衝突してしまう可能性が低く、この点でも高い成膜速
度が得られる。

【００３４】さて、各電磁石ユニット８の動作パターン
を適宜選定すると、図６の（Ａ）〜（Ｄ）に示すよう
に、上記周状磁場を回転させることができる。即ち、図
６（Ａ）の状態から所定時間後に図６（Ｂ）の状態にな
り、その所定時間後に図６（Ｃ）の状態になり、……、
というように各電磁石ユニット８の動作パターンを選定
することで、永久磁石が回転機構によって回転している
のと同等の回転磁場を得ることができる。

【００３５】図６に示す例では、周状磁場が公転する
例、即ち、周状磁場の周の中心とは異なる点を通るター
ゲット５の中心軸の回りに周状磁場が回転する例である
が、自転即ち周の中心の回りに周状磁石が回転する場合
もある。また、周状磁石が自転しながら公転するように
するとエロージョンの均一化のためにはさらに好適であ
る。この際、その自転軸と公転軸との偏芯距離を適宜変
更するようにするとさらに好適である。偏芯距離の変更
は、異なる種類の成膜処理のたびに行ってもよいし、成
膜処理中に行ってもよい。

【００３６】いずれにしても、作成する薄膜の種類や使
用する放電用ガスの種類及びターゲット５の材質等に応
じて各電磁石ユニット８の動作パターンを適宜選定する
ことで、いずれの成膜条件においてもターゲット５の被
スパッタ面に均一なエロージョンが得られる。このた
め、浅いエロージョンの被スパッタ面に放電生成物が析
出する問題やこれを取り除くためにクリーニングが必要
になる等の問題が効果的に解決される。また、磁石を機
械的に回転させる構成ではないので、複雑な回転磁場の
パターンを得る際にも機構的に複雑にならず、装置が大
がかりになることはない。

【００３７】次に、図１に戻り、本実施形態のスパッタ
リング装置のその他の構成について説明する。本実施形
態のスパッタリング装置は、放電用ガスを導入する放電
用ガス導入系６と補助の放電用ガスを導入する補助ガス
導入系７とを備えている。放電用ガス導入系６はアルゴ
ンなどのスパッタ率の高い通常の放電用ガスを導入する
ものである。この放電用ガス導入系６は、不図示のボン
ベに繋がる配管に設けられたバルブ６１や流量調整器６
２によって構成されている。また、補助ガス導入系７も
同様であり、不図示のボンベに繋がる配管に設けたバル
ブ７１や流量調整機器２によって構成されている。

【００３８】次に、上記構成に係る本実施形態のスパッ
タリング装置を使用した成膜の例について説明する。以
下の説明では従来の技術の欄と同様、バリア膜のスパッ
タ成膜を例に採って説明する。従って、ターゲット５の
材料はチタンである。まず、真空容器１に設けられた不
図示のゲートバルブを開いて基板３０を真空容器１内に
搬入し、基板ホルダー３上に載置する。真空容器１内は
排気系１１により１０^-6パスカル程度まで排気されてお
り、この状態でまず放電用ガス導入系６を動作させる。

【００３９】放電用ガス導入系６は例えばアルゴンを導
入するよう構成されており、アルゴンを例えば２０SCCM
(Standard Cubric Centimeter per Minute) 程度の流量
で真空容器１内に導入する。この状態で、カソード２を
動作させる。即ち、磁石機構４を構成する各電磁石ユニ
ット８を所定のパターンで動作させるとともにターゲッ
ト５に設けられたターゲット電源５０を動作させ、周状
磁場に所定の回転を与えながらターゲット５に所定の負
の直流電圧を印加してスパッタ放電を生じさせる。ター
ゲット電源５０が与える負の直流電圧は、例えば−５０
０ボルト程度である。このようなスパッタ放電によって
ターゲット５がスパッタされ、基板３０上に所定の薄膜
が作成される。

【００４０】次に、放電用ガス導入系６のバルブ６１を
締め、真空容器１内を再度所定圧力まで排気した後、補
助ガス導入系７のバルブ７１を開ける。補助ガス導入系
７は窒素ガスを導入するよう構成されており、例えば２
０SCCM程度の流量で窒素ガスを真空容器１内に導入す
る。この状態で、カソード２を再び動作させ、各電磁石
ユニット８を異なるパターンで動作させながらターゲッ
ト電源５０によってターゲット５をスパッタさせ、基板
３０上に窒化チタンの薄膜を作成する。その後、カソー
ド２及び補助ガス導入系７の動作を停止させて、基板３
０を真空容器１から取り出す。

【００４１】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の各請求項の発
明によれば、どのような種類のガスを使用して放電させ
る場合にも均一なエロージョンをターゲット上に形成さ
せることができる。このため、均一な薄膜を基板上に作
成することができるとともに複雑な回転機構を必要とし
ない実用的な構成が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施形態に係るスパッタリング装置
の概略構成を示した正面図である。

【図２】図１の装置に採用された磁石機構４の構成を説
明する斜視概略図である。

【図３】図２に示された磁石機構４の各電磁石ユニット
８の構成を説明する正面断面図である。

【図４】図３に示す通電制御器８２の回路構成を示した
図である。

【図５】各電磁石ユニット８を制御する制御ユニットの
構成を説明する概略図である。

【図６】回転磁場の形成について説明する平面図であ
る。

【図７】従来のスパッタリング装置の概略構成を示した
正面図である。

【図８】従来のスパッタリング装置の問題点を説明する
断面概略図である。

【符号の説明】

１ 処理チャンバー ２ カソード ３ 基板ホルダー ４ 磁石機構 ４４ プリント基板 ５ ターゲット ５０ ターゲット電源 ６ 放電用ガス導入系 ７ 補助ガス導入系 ８ 電磁石ユニット ８１ 電磁石 ８２ 通電制御器 ８３ 樹脂モールド ９ 制御ユニット ９１ ドライバ回路 ９２ マイクロコンピュータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気系を備えた真空容器と、磁石機構及
   び真空容器内に被スパッタ面が露出するように設けたタ
   ーゲットからなるカソードと、ターゲットから放出され
   たスパッタ粒子が到達する真空容器内の所定の位置に基
   板を配置するための基板ホルダーとを備えたスパッタリ
   ング装置において前記磁石機構は、ターゲットの被スパ
   ッタ面とは反対側にセグメント状に配置された複数の電
   磁石ユニットからなるものであり、各電磁石ユニット
   は、ターゲットを貫通する磁力線を設定する電磁石を有
   し、 各電磁石ユニットの電磁石への通電のオンオフ及びその
   電流の向きを制御して、複数の電磁石ユニットから選択
   された第一の群の電磁石ユニットの電磁石のターゲット
   側の表面がＮ極になり、第一の群を除く複数の電磁石ユ
   ニットから選択された第二の群の電磁石ユニットの電磁
   石のターゲット側の表面がＳ極になるようにして、第一
   の群の電磁石ユニットと第二の群の電磁石ユニットによ
   って、ターゲットの被スパッタ面からアーチ状に突出さ
   せた磁力線が周状に連なる磁場が設定されるようにする
   制御手段が設けられていることを特徴とするスパッタリ
   ング装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記ターゲットの被ス
   パッタ面からアーチ状に突出させた磁力線が周状に連な
   る磁場が、被スパッタ面に垂直な自転軸の回りに自転す
   るように、各電磁石ユニットの電磁石への通電のオンオ
   フ及びその電流の向きを制御するものであることを特徴
   する請求項１記載のスパッタリング装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記ターゲットの被ス
   パッタ面からアーチ状に突出させた磁力線が周状に連な
   る磁場が、被スパッタ面に垂直な公転軸の回りに公転す
   るように、各電磁石ユニットの電磁石への通電のオンオ
   フ及びその電流の向きを制御するものであることを特徴
   とする請求項１記載のスパッタリング装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記ターゲットの被ス
   パッタ面からアーチ状に突出させた磁力線が周状に連な
   る磁場が、被スパッタ面に垂直な自転軸の回りに自転す
   るとともに自転軸とは異なる公転軸の回りに公転するよ
   うに各電磁石ユニットの電磁石への通電のオンオフ及び
   その電流の向きを制御するものであることを特徴とする
   請求項１記載のスパッタリング装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記自転軸と前記公転
   軸との偏心距離を変更させながら前記磁場を自転及び公
   転させるものであることを特徴とする請求項４記載のス
   パッタリング装置。