JPS58157973A - スパツタ電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスパッタ！！雪で用いるターゲット材料を有効
に利用してターゲット材料の長寿命化を図ったプレーナ
マグネトロン方式のスパッタ電極に関するものである。

スパッタリング技術とは、１１〜ｌＰａ１Ｐ４．度の低
圧のガス中で、グロー放電な起こし、ガスをイオン化し
陰陽極間に印加された電圧により、そのイオンが加速さ
れ、陰極Ｖｃｆｔかれたターゲット材料の平板に衝突さ
せ、これによってたたき出されたターゲット材料粒子が
陽極近傍Ｔ／Ｃｌ１ｌかれた基板上に付着堆積して、薄
膜を形成する技術である。

今日、スパッタ装置において、広く用いられているスパ
ッタ電極を、第１図に示す。底板な持つ円筒状のカソー
ドボックス１内［Ｅ型の断面形状（中央に円柱状礎極を
有し、かつこれと同軸に円筒状磁極を持つ、）を持つ永
久磁石２が配置されている。この磁石の上面にバッキン
グプレート３４−介して製膜材料であるターゲット４が
取り付けられている。

バッキングプレート３はターゲット４の機械的強度を補
い、かつスパッタ時のターゲット加熱な防止するため裏
面で水冷されている。

６．７は冷却水を給排するパイプである。また、ターゲ
ット４の近傍にはアノード５が設置され、通常アノード
５は、ケーシング８に取り付けられ、アース電位となっ
ている。カソードボックス１とケーシング８は絶縁物９
によって電気的に絶縁され、カソードボックス１には高
圧の負電位が印加されている。（印加手段は図示せず）
この様な構造の従来の電極では、磁石２はターゲット４
の表面にトンネル状の閉じた磁界を形成し、このため、
ターゲット４から飛び出た電子は、アノード５とターゲ
ット４との間の電界と磁界によってターゲット４表面上
でトロコイド運動な行ない、雰囲気のガスを高密度にプ
ラズマ化し、このためイオン化されるガスイオンの量も
増え、ターゲットを多くのイオンで衝撃するため、はじ
き出される製膜材料も増加し、基板１０上に高速の製膜
が行なえる。ところが、磁石２によって形成されるター
ゲット４０表面上での磁界１１は第１図に示す様にトン
ネル状になっておりかつ、円形のターゲットにおいて、
ドーナツ状の磁界１１す形成している。ところが電子は
上記の電界及び磁界が直交する領域に収束されるため、
ガスが高密度にプラズマ化される領域も上記ドーナツ状
磁界の中心近傍に限定される。したがって、ターゲット
４において、スパッタリングの行なわれる領域がドーナ
ツ磁界に対応した領域のみしか行なわれないため、材料
の利用効率は悪く、また局部的なスパッタリングの進行
に伴いスパッタ粒子の飛び出す方向がせばまり製膜され
る基板の膜厚分布に影響を与え、膜厚分布の劣化のため
ターゲットの寿命は制限される。したがって、ターゲッ
トを長寿命化するためには、ターゲット表面上に偏平な
磁界分布を形成しターゲット４の広範囲な領域がスパッ
タリングされればよい。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点を無くし、ター
ゲット表面の広範囲な面積をスパッタリングする様にし
て、ターゲットの利用効率の向上、さらに膜厚分布を長
時間良好に維持する事によってターゲットの長寿命化を
計ったスパッタ電極を提供するにある。

上記目的な達成するため、従来のスパッタ電極の欠点と
考えられる固定した磁界分布を、可変にするため、従来
の永久磁石の部分を、２個の電磁石に変え、第１の電磁
石によって従来の永久磁石に相等する磁束密度をターゲ
ット表面−ヒに形成し、さらに第２の電磁石によって、
磁界分布を可変にする様にしている。さらに偏平な磁界
分布を得るため＠３の磁気発生手段を設けている。この
第３の磁気発生手段は、ターゲット表面にほぼ垂直な磁
束密度を与えるよう配置されている。

本発明の詳細を１実施例によって説明する。

第２図において、底板な持つ円筒状カソードボックス１
内に２重の溝１９．２０を持つヨーク２１があり内側の
溝１９にコイル２２．外儒の溝２０にコイル２３が埋め
込まれている。すなわち、カソードボックス１内に同軸
上［２つの電磁石が配置され、１体化磁気発生手段を形
成している。この１体化磁気発生手段の上面に、従来電
極間様バッキングプレート３を介して製膜材料であるタ
ーゲット４が取り付けられているーなお本図で体、冷却
手段は図示していない。

また、ターゲット４の近傍にはアノード５が配置され、
通常アノード５はケーシング８に取り付けられ、アース
電位となっている。カソ−ドボックス１とケーシング８
は絶縁物９によって、電気的に絶縁され、カソードボッ
クスには高圧の貴電位が印加される。（印加手段は図示
せず。） さらにカソードボックス１と同軸上で、かつアノードの
外側に第３のコイル２４を設けている。

さて、コイル２２のみで形成される、ターゲット表面上
での磁界は例えば第３図のグラフの○印の様になる。

次に上記内側コイル２２に通電したまま、外側コイル２
３に、内側コイル２２と同方向に通電した時のターゲッ
ト表面上の磁界は例えば第３図・印の様になる。第３図
から、外側型１ｓ石の重畳効果によりターゲツト面に対
し、水平な一定の磁束密度が広範囲にわたって形成され
ることがわかる。

しかし、垂直成分は、内外コイルによる磁束密度が重畳
しありて、大きな山を形成しているため、磁力線として
は、ターゲット表面に偏平になる事ができない。そこで
、第３の磁気発生子役として、ターゲット表面に垂直な
磁束密１だけ夕効果的に与える事のできる様に、コイル
２４を第２図に示す様な位黄に設けた。これにより磁束
密度の水平成分を変えずに、垂直成分のみ＆ｅえること
ができる。プラズフは垂直成分ゼロの位＃に発生するか
ら以上によりプラズマの位曾を幅広く変化させることが
できる。

従来、制御できなかった、ターゲット表面上での磁束密
度及び分布の制御可能とし、プレーナマグネトロン型ス
パッタ電極（とって望ましい、ターゲット表面において
偏平な磁力線を得る事が可能となった。これによって従
来φ２００のターゲットにおいて、例えばφ１４０を中
心とする狭い範囲に限定されていたスパッタ領域（ター
ゲットのスパッタリンブナ堂ける領域）が中央の９域を
除くほぼ全平面にまで拡大でき、ターゲットの利用効率
が向上し、かつ、広範囲なスパッタ領域をもつため、均
一な膜厚分布な長時間得る事ができ、膜厚分布の観点か
らもターゲットの長寿命化が寮現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のプレーナマグネトロン型スパッタ電極
の断面図、第２図は、本発明によるプレーナマグネトロ
ン型スパッタ電極の断面図、第３図は、本発明によるス
パッタ電極の磁束密書の測定例を示す線図である。 １・・・カソードボックス　２・・・永久磁石３・・・
パラキングプレート４・・・ターゲット５・・・ア／−
）”　　　　　　６・・・パイプ７・・・パイプ　　　
　　　８・・・ケーシング９・・・絶縁物　　　　　　
１０・・・基板１１・・・磁界　　　　　　　１９・・
・溝２０・・・溝　　　　　　　２１・・・ヨーク２２
・・・コイル　　　　　　２５・・・コイル２４・・・
コイル　　　　　　Ｂ・・・磁束密度垂直成分″″７ｆ
　　昭 才２　図 ＋コ（／。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 製膜材料からなり試料基板の堆積面とは所与の間隔を隔
   てて対面する＠１の主面と対面しない第２の主面な有す
   るターゲット平板の該第２の主面側に、上記試料基板と
   該ターゲット平板の第１の主面との間の空間に所定の磁
   束密度と分布を発生する磁気発生手段と、該第２の主面
   側に＃＠２の主面に近接、あるいは接して設けられた第
   １の電極と、上記試料基板と該ターゲット平板の第１の
   主面との間の空間Ｋｍ＠１の電極とは空間的忙離れて設
   けられた＠２の電極と、これらの＠１及び第２の電極に
   電カケ供給する電源手段とを具備したプレーナマグネト
   ロン方式スパッタ電極であって、上記磁気発生手段は、
   ｆａｌの主磁気発生手段と、第２の磁束分布制御手段と
   を一体化した磁気発生手段と、さらに該一体化磁気発生
   手段の他の第３の磁気発生手段によって構成されたもの
   であり、上記第１の主磁気発生手段及び第２の磁束分布
   制御手段は該第２の主面に近接対面あるいは接触対面さ
   れ、上記＠３の磁気発生手段は、＃々−ゲット平板の第
   １の主面にほぼ垂直な磁界分布を発生させるように設け
   られており、上記第２の磁束分布制御手段の磁束密度及
   び第３の磁気発生手段の磁束常電な制御することにより
   、主磁気発生手段による該ターゲット平面の第１の主面
   上に形成された磁束密度及びその分布を制御することを
   特徴としたスパッタ電極。