JPS59215484A - スパツタリングカソ−ド - Google Patents

スパツタリングカソ−ド

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JPS59215484A
JPS59215484A JP8871883A JP8871883A JPS59215484A JP S59215484 A JPS59215484 A JP S59215484A JP 8871883 A JP8871883 A JP 8871883A JP 8871883 A JP8871883 A JP 8871883A JP S59215484 A JPS59215484 A JP S59215484A
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JP
Japan
Prior art keywords
target
sputtering
magnetic circuit
cooling water
cathode
Prior art date
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Pending
Application number
JP8871883A
Other languages
English (en)
Inventor
Shin Miyajima
慎 宮島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Nippon Victor KK
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Nippon Victor KK
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Filing date
Publication date
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Priority to JP8871883A priority Critical patent/JPS59215484A/ja
Publication of JPS59215484A publication Critical patent/JPS59215484A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering
    • H01J37/3408Planar magnetron sputtering

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
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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】 〈産業上の利用分野) 本発明は、スパッタリングカソード、特にマグネトロン
スパッタリングのカソードに関するものである。
(目 的) 本発明は、例えばマグネトロンスパッタ装置のターグツ
1〜側に配置され、磁場を形成する磁気回路を移動及び
回転リ−る際、ターゲット冷却用の冷却水の突出圧を利
用してこれを駆動することにより、ターゲツト面に均一
なエロージョンが得られると共に、これの利用効率を上
げ、簡単な構成で、且つ廉価なマグネトロンカソードを
提供することを目的とする。
(従来の技術) 一般に、スパッタリング装置は、イオン化づ−る希ガス
を導入した機密容器(ベルジャ〉内で、プラズマ中のイ
オンが負電圧のターゲットに衝突してスパッタが行なわ
れ、陽極側に設けられた基板の表面に簿膜を形成するも
のである。
この種装置として用いられている、例えば平板マグネト
ロンスパッタ装置は高速低温スパッタ装置と称し、この
スパッタ装置の概要は、例えば第1図に示す如く、密閉
されたベルジャ1の内部において、その上部の陽極側に
簿膜を形成するための基板2が配置され、また下部の陰
極側にスパッタ材よりなるターグツ(へ3が配置されて
大略構成されている。   □ ターゲット3の下面には、磁気回路を形成する永久磁石
からなる外極(N極)4、及び内極4′(S極)がこれ
に近接して設けられ、ターグツ1−3の表面近傍にター
ゲツト面に平行な磁場を作用さぜながら、この磁場に直
交する高密度の放電プラズマをターゲット3面上に集中
させて高速スパッタを行なうものである。
なお、5はヨーク、6はベルジA71へのガス導入口、
7,8はそれぞれターゲット冷却用の冷却水導入口及び
排出口である。
上記の装置によってスパッタを行なって基板2上に薄膜
を形成する際、ターグツ1−3の表面上の磁場は一様に
分布しないので、磁場が大きく作用する部分のみが集中
的に速くスパッタされてしまうことになる。従って、タ
ーグツ1−3の表面には凹状の10−ジョンエリア3a
 、3bが形成されてしまう。このため、スパッタ材で
ターゲット全体を構成すると、スパッタ材の利用効率が
著しく低下して10%にさえ満たないことがあり、これ
では生産性が悪いばかりかロス1−高となる問題が生じ
る。
そこで、この問題を解決する一手段として、磁場印加用
の外極4、内極4′からなる磁気回路を他の駆動手段に
よって移動或いは回転させて、このターゲット3面に生
じる磁場を均一に形成する方法が一般的に採用されてい
る。
しかしながら、この方法はvIi場を移動或いは回転駆
動するために陰極側を特殊構造にしなければならず、こ
のため装置が複雑となり、またこの駆動のためのモータ
等の駆動源を別途用意しなければならない等多くの欠点
があった。
(発明の実施例) 本発明は上記の欠点に鑑みなされたものであり、以下図
面に承り一実施例に沿って訂細に説明づる。
第2図は本発明になるスパッタリングカソードの要部を
示し、(a )はその一部組断側面図、(b)は同X−
X断面の平面図でdうる。
同図中、ベルジャ11内の底部に設けられて冷却室13
を有づ−るカソード本体12の上部には、図示せぬ基板
と対向したスパッタ材からなるターグツl−14が設け
れられている。
前記ターゲット14の裏面側に(沫、背部にヨーク15
を備えて、矩形状に形成された永久磁石からなる外極〈
N極)16、及び内極(S極)17によって構成されて
いる磁気回路部へが、これと微小空隙を保って近接して
配置されている。この外極16とターゲット14及びヨ
ーク15とによって磁気空間部Bが形成されている。
16a、16bは前記矩形状の外極16の上部で、且つ
これの略対角線の位置、即し回転対称位置に設けられた
一対の切欠き部で、これは後述する回転軸として機能す
る管軸18より送られた冷却水を前記冷却室13内に循
環させると共に、冷却水の圧力によって磁気回路部へを
回転駆動するよう機能する。
18は前記磁気空間部Bを介して前記冷却室13内に゛
カッー′ド冷却用の冷却水を圧送する管軸で、一端部に
は#記ヨーク15が固定され、他端部は図示せぬスラス
ト軸受に支持されると共に、カソード本体12に軸受1
9.19介して回転自在に支持されている。従って前記
磁気回路部Aは冷却室13内での回転が可能となる。
20.21は前記磁気空間部B内の前記ヨーク15に穿
設され、前記管軸18と連通ずる一対の冷却水導入口で
、この導入口から送られた冷11J水は、この磁気空間
部B内を循環してカソード本体12を冷却しカソード本
体12の底部に穿設された冷却水排出口12a、12b
、J:り排出される。
次に、このように構成された本発明になるスパッタリン
グカソードの動作について説明づる。
本発明になるスパッタリングカソードは、上記した理論
に基づいて図示せぬ制御装置によって駆動操作され、基
板上に薄膜を形成するものであるが、この際カソード本
体12を冷却4ると共に、ターゲット14面上に均一な
−Lローションが得られ、且つスパッタ効率を高めるた
めに、図示の如く、管軸18より冷IJ水を前記磁気空
間BISB内に図示せぬポンプより圧送する。
このポンプの突出圧によって磁気空間部B内を循環した
冷却水は、前記外極16の回転対称な位置に設けられた
一対の切欠ぎ部1(3a、16bを通って冷却室13内
に圧送される。
この冷却水の切欠き部よりの突出圧によって磁気回路部
Aには反力が作用するので、これが管軸18と共に冷却
室13内で矢印で示づ方向に回転駆動され、このためこ
れと近接したターグツ[・16面上には平行で、且つ均
一な磁場が形成し得、効率の良いスパッタリングが行な
われる。
従って、カソード本体12を回転駆動する駆動部分を別
途に設けることなく、通常カソード冷却用として使用さ
れてる冷却水を有効に利用できると共に、カソード本体
12の構造を簡単に構成することができる。
第3図及び第4図は、第2図に示す冷却室13内に配置
された磁気回路部を構成する外極及び内極の形状の変形
例を示す平面図である。なJ3、第2図と同一の部分は
同一の符号を付し、その具体的な説明は省略づる。
第3図において、カソード本体12内の磁気回路部Cは
、第2図で示す永久磁石からなる矩形状に形成された外
極16を、その中央で略2分割したものである。
即ち、この外極22は2つの矩形状に形成された小外極
23,24から構成され、それぞれの上部にこの磁気回
路部Cの回転対称となる位置に、上記と同様の一対の切
欠き部23a、24aが形成されている。
25.26は前記2つの外@23.24内に、これと所
定の間隔を保って設けられた一対の内極である。
27.28は前記外極23,24内のヨークに穿設され
た冷却水導入口である。
このように構成された磁気回路部Cは、前記と同様に管
軸から送られる冷却水が一対の切欠き部23a 、24
aより突出される時の反力によって回転駆動される。
また、第4図に示す磁気回路部りにJ3いては、外極2
9は十文字に形成された4つの永久磁石からなる矩形状
の小外極30〜33から構成され、それぞれの空間部内
には永久磁石からなる内極34〜37がこれらと所定の
間隔を保って配置されている。
30a〜33aは前記4つの小外極30〜33の回転対
称な位置、即ちこの場合は、回転中心に対して等距離な
位置に股(〕られた切欠き部であり、この小外極内のヨ
ークの穿設された冷却水導入口38〜41より導かれる
冷却水は、各空間部内を循環した後、これらの切欠き部
から突出されカソード本体12を冷却するが、この冷却
水の突出による反力は、前記した各実施例に比べて大き
くなるので、磁気回路部りはカソード本体12内をバラ
ンス良く、且つ円滑に、しがも速く回転駆動し得、良好
なスパッタリングを行なうことができるつく効 果) 以上の如く、本発明になるスパッタリングカソードは、
スパッタリングカソードに設けられた磁石等の磁気回路
を、該カソード冷却用の冷却媒体の突出圧によって駆動
させるようにしたので、ターゲツト面に均一なエロージ
ョンを得ることができると共に、これの利用効率を向上
せしめ、且つ従来装置の如く、磁気回路部を移動及び回
転駆動するだめの手段を別途に設ける必要もないので、
カソード本体の構造を簡単とし1q1このため装置を廉
価に構成できる等多(の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスパッタリング装置を示ず断面図、第2
図は本発明になるスパッタリングカソードの要部を示し
、(a )はその一部組断側面図、(b)は同X−x断
面の平面図、第3図及び第4図は本発明の要部を構成す
る磁気回路部の他の実施例を示す一部平面図である。 1.11・・・ベルジャ、2・・・基板、3.14・・
・ターグツ1−15,15・・・ヨーク、12・・・カ
ソード本体、12a、12b・・・冷却水排出口、13
・・・空間部、16.22.29・・・外極、17.2
5.26.34,35.36.37川内極、18・・・
管軸、21,22.27.28,38゜39.71.0
.41・・・冷却水導入口、A、C,D・・・磁気回路
部。 特 許 出願人 日本ビクター株式会社第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. スパッタリングカソードに設けられた磁石等の磁気回路
    を、該カソード冷却用の冷却媒体の突出圧によって駆動
    させたことを特徴とするスパッタリングカソード。
JP8871883A 1983-05-20 1983-05-20 スパツタリングカソ−ド Pending JPS59215484A (ja)

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