JPS6139522A - 平坦なタ−ゲツト及び凹状のタ−ゲツトを有するマグネトロンスパツタリング装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、一般にマグネトロンス・母ツタリング装置に
関し、特に、平坦な放出面を有する第１のターゲット及
び凹状放出表面を有する第２のターゲットを有するマグ
ネトロンス／４’ツタリング装置に関するものである。

従来技術 マグネトロンス・ぐツタ装置が、排気チェンバ内の交差
する電界と磁界とによって特徴づけられる。

この排気チェンバには、アルがンのような不活性のイオ
ン化可能のガスが導入される。そのガスは、電界によっ
てイオン化される。磁界は、イオン化したガスを限定す
る。イオン化したガスは、原子を放出するターゲット構
造物の近傍でプラズマを形成する。原子は、被加工物上
に入射する。被加工物は、コーティング処理での基板で
あシ、或いは原子によってエツチングされ得るものであ
る。

一般に、磁界は永久磁石構造物によって形成され、電磁
石装置はこの目的のために使用されている。

コーティングを行う上で、マグネトロンスノクツタリン
グ装置は、しばしば電子集積回路型ディバイスの製造に
おいて金属を付着させるために使用される。磁気ディス
ク装置のために用いられる型の高密度磁気ディスクの製
造において、磁性体を付着させることもまだ周知である
。

従来技術のマグネトロンスノやツタリング装置において
は、基板に亘って一様なコーティングの厚さが、コーテ
ィング中に基板を移動させることによって得られた。基
板を移動させることは更に、最適のステップ力／９レッ
ジ（５ｔｅｐ　　ｃｏｖｅｒｇｅ　）すなわち、あるコ
ーティングから他のコーティングへの段階的移動を行う
助けとなる。もちろん、スノｆツタ装置の動作中に基板
を移動させるのには、多くの問題がある。異なる物質、
特に合金にするのが困難でｌ）又は不可能な物質、すな
わち、単一のターゲット上に存在するのに適合しない物
質、を共著させることもまた、ある場合には所望される
。あらゆる場合に、可能な限り速い速度でス・９ツタ装
置を動作させることが、所望されている。

従って、本発明の目的は新規で改良されたマグネトロン
スパッタリング装置を提供することである０ 本発明の他の目的は、比較的大きなターゲット領域から
放出される材料が広範囲な被加工物に一様に入射するマ
グネトロンス／’Ｐツタリング装置を提供することであ
る。

更に、本発明の他の目的は、比較的高速度の動作速度の
新規でｉ良されたマグネトロンス・リタリング装置を提
供することである。

更に、本発明の他の目的は、被加工物を移動させること
なく広範囲な被加工物にステツブ力・ぐレッジを行うこ
とができる新規で改良されたス・ｆツタリング装置を提
供することである。

発明の概要 本発明に従うと、ターゲット組立体からの物質を被加工
物上へとス）Ｊ？シタ−さぜるためのマグネトロン真空
ス・ぜツタリング装置は、平坦な物質放出面を最初に有
する第１のターゲット及び凹状の放出面を最初に有する
第２のターゲットを有するターゲット手段を含んセいる
。その真空ス・９ツタリング装置は、排気された空間に
イオン化可能なガスを供給するガス源を含んでいる。こ
の空間はターゲット組立体と被加工物との間の空間で、
その被加工物上にターゲット組立体からの原子がコ）（
ｃｏａｔ）され、又はエッチ（ｅｔｃｈ）される。イオ
ン化を行う電界がその排気空間にガスを供給する。その
電界によってイオン化されたガスに対して限定を行う磁
界が、第１及び第２のターゲットの放出表面の近傍に形
成される。ターゲットは、放出材料（物Ｊｒ！ｔ）が第
１のターゲットの凹状放出表面外側から、平坦な放出面
に対してある角度でスフ４ツタ−されるように取り付け
られる。

電界を形成し、磁界を限定するための手段が、第１及び
第２のターゲットの放出面の僅か上にイオン化されたガ
ス内に分離した第１及び第２の放電を形成する。各々の
放電は、第１及び第２のターゲットを、装置のアノード
組立体に対して異なる負の高電位にバイアスすることに
よって形成される。第１及び第２の放電は、第１及び＠
２の調節可能な電磁石源をそれぞれ含む第１及び第２の
磁気回路により第１及び第２のターゲット上にそれぞれ
限定される。磁−片組立体は、第１及び第２の電磁石源
から第１及び第２のター’Ｉ’　ｙ　トに磁束をそれぞ
れ結合する。

本発明はスパッタリング装置に関するものであるが、そ
れはターゲット自体に、特に好適実施例としては円錐台
によって画成される凹状表面を有するターガント組立体
に応用できるものである。

その好適実施例において、凹状表面は円錐の底面に対し
てほぼ４５°という角度に傾けられている。

その角度というのは、広い領域のターグットに対して優
れたステツブ力パレッジを行えるモノトわかった。この
第２のターグットは、半径Ｒ２の円周を有する平坦な放
出面を最初に有する第１のターゲット素子とともに使用
される。凹状表面はＲ５及びＲ３の内径及び外径をそれ
ぞれ有する。ここで、これら半径はＲ２＜　Ｒ３＜　Ｒ
４である。好適には、第１のターグットはリング状であ
り、その平坦な放屁面はＲ１の内径を有する環状のもの
である。ここでＲ＋　＜　Ｒｔである。

従って、本発明の他の目的は、スパッタリング装置に対
する新規で改良されたターガント組立体を提供すること
である。

央に、本発明の他の目的は、物質を一様に広い領域から
広い領域の被加工物ヘスバッタさせ、固定被加工物上に
ステノプカパレノジを達成できる新規で改良されたター
ガント組立体を提供することである。

一対のターガント組立体を含むターガント組立体は新規
ではないと思われるが、その従来技術の構造物は２つの
同一平面上にあるターガント組立体を含んでいる。本発
明により、広い領域に亘って物質をより一様に付着させ
ることができ、６インチ（１５，２４ＬＭ）のような広
い領域に亘って改良されたステッノカパレッノを行うこ
とができる。

これは、凹状及び平坦な粒子放出表面を組み合わせたた
めである。ステッグカパレッノは、特に被加工物の外側
部分において改良される。

本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は、以下の特
定の実施例の詳細な説明を、添付の図面とともに考慮す
ることによシ明らかになるであろう。

第１図の概略図を参照すれば、マグネトロンス／ＩＰツ
タリング装置１１が、真空チェンバ１２を含むように図
示されている。真空チェンバ１２は、包囲されたス・母
ツタコーティング処理又は付着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ
　）容積１３を含む。処理容積１３では、被加工物１４
が、在来の手段（図示せず）によって固定して取り付け
られている。・詳細な説明では被加工物１４はコート（
被覆）されるべき基板であるが、本発明は被加工物から
物質をエツチングするのにも適用できることを理解すべ
きである。代表的に、基板１４は、例えば、４乃至６イ
ンチ（１０，１６ｃｒｎ乃至１５．２４　ｃｍ　）の比
較的大きな直径を有する集積回路の一部である。その基
板１４上には、物質が、ステッグカパレッジに対して付
着する。かかる場合では非磁性体が、基板上に付着する
。

しかしながら、本発明は、例えば磁気ディスク装置のよ
うな装置を形成するために磁性体を基板１４上に付着さ
せるのに応用できる。第２図乃至第４図に関連して説明
される特定の構造物の一定の変形が、一般に磁性体の付
着のために最適の結果をもたらすのに必要である。磁性
体のスパッタリングのための各ターグットが、非磁性金
属ボルダ上に取シ付けられた比較的薄い磁気ス）　ＩＪ
ツノを含む。磁気ストリップは、４分の１インチ（０，
６３ｃＩｎ）と２分の１インチ（１，２７ｒｒｎ）との
間で、比較的薄く、磁力線は、これらのストリップによ
って実質的に影響を受けない。磁性体は、その磁性体を
貫通する磁束に対する磁性体の作用を最小にすべく飽和
される。異なる物質の層が、第１図で図示する装置によ
って、カソード組立体１５のためのターダット物質を適
切に選択することによって基板１４上に付着され得る。

装置１１が、電気的にアースされた、高い導電率を有す
る金属製物質から成る外部ハウジング１６を含む。ハウ
ジング１６は、アノード組立体の一部であり、基板１４
と同心の軸線を有し、史にターケ０ットカソード組立体
１５と同軸線の円筒として一般に形成される。カソード
組立体１５内のターグットは、直流電源１８によってア
ースに対して負の高圧電位に維持される。

プラズマをカソード組立体１５付近の処理容積１３内に
形成するために、不活性ガス１１代表的にアルゴンが、
加圧不活性が電源１９から処理容積へ供給される。処理
容積は、真空ポンプ２０によって排気される。ガス源１
９と真空ボンｆ２０とを組み合わせて、例えば７ミリト
ルの比較的低い圧力で処理容積１３を維持する。

図示された実施例で、カソード組立体１５は２つのター
グツト素子２２及び２３を有する。ターグツト素子２２
及び２３は平坦な環状原子放出面２４及び凹状原子放出
面２５をそれぞれ有する。

凹状原子放出面２５は、ディスク形のターグツト素子２
２の縦軸線に直角の底辺２６を有する円錐台の側面とし
て成形される。面２４が、底辺２６に対して４５°の角
度でその長さ全体に亘って傾斜される。ターグツト素子
２２及び２３は、互いに同心であり、基板１４の軸線２
７に沿って一致する軸線を有する。ターグツト素子２２
及び２３の特定の形状については、第２図乃至第４図に
関連して以下に詳／１４ＪＩに説明する。

分離プラズマ放電が、形成されて、ターダノト素子２２
及び２３上に限定される。分離放電は、トロイダル電磁
石コイル２９及び３ｏがら得られた磁界に応答して（好
適には鉄の）磁極片組立体２８によってターグツト素子
２２及び２３に結合した分離可変磁界によって限定され
る。磁極片２８並びにコイル２９及び３ｏは軸１ｔＪｊ
！２７に対し軸対称でほつ同心であり、フィル３０はコ
イル２９の外側に設置でれる。

磁極片組立体２８は、軸＃ｉ！２７に関して直角に配置
されたディスク形のペース３２を含む。ペース３２は、
中心スタッド３３並びにリング３４及び３５と連結して
いる。スタット０３３は軸線２７に沿って伸長し、リン
グ３４及び３５け１ｌｌｌ線２７と同心である。スタッ
ド及び各リングは、く−ス３２から基板１４に向かって
縦軸線方向く伸長する。スタッド３３はコイル２９０円
筒状空間の中心に設置され、リング３４はコイル２９　
、！：　：ｒイル３０との間に伸長している。リング３
５は、コイル３０及びターｒノド素子２３の外側にある
。す／ダ３５は、軸線２７に直角に、内方に向いた７ラ
ンノ３６を含む。リング３４は環状ターグツト素子２２
の外径及びターｒノド素子２３の下方面に近接し、中心
のスタッド３３はター’ｔ’　ｙ　ト素子２２の内径に
近接している。

独立に制御された別々の電流が、直流電源３７及び３８
によって電磁石コイル２９及び３０にそれぞれ供給され
る。電源３７及び３８は制御装置３９から得られた信号
に応答して別々に制御され、ターゲット索子２２及び２
３が使用中に浸食されるとき、コイル２９及び３０に供
給された電流は放電インピーダンスを比較的一定に維持
すべく変化する。

分離放電を形成するために、直流電源１８が、異なる負
の直流高圧レベル−Ｅｌ及び−Ｅｂでターダット素子２
２及び２３を・それぞれ維持する。磁極片組立体２８の
詳細な構造並びに直流電力をターダット素子２２及び２
３へ供給するだめの詳細な構造については、第２図乃至
第４図に関連して以下に説明する。

一般に、コイル２９及び３０並びに磁極片組立体２８に
供給される直流電流は、ターグツト素子２２及び２３内
に磁束線を形成する。この磁束線は、放出面２４と交差
し、はぼ垂直の第１の方向で、例えば、上方に、その放
出面の外径の近傍で環状放出面２４の境界を通って通過
する。同一の磁束は、はぼ垂直の第２の方向で、例えば
、放出面２４の内径の近傍で放出面２４を通過する。同
様に、放出面２５の外径の近傍で軸線２７に向って放出
面２５を通過する磁束はまた、ターｊ”　ｙ　ト素子２
３の内径のところに戻る。これによシ、分離プラズマ放
電が放出表面２４及び２５の上方に保持され、ターグツ
ト素子２２及び２３の浸食グロフィールはタ　ｒ／Ｆの
放出表面上に集中する。

放出面２４及び２５によって画成される境界を横断する
磁力線の間の角度は磁極組立体２８によって非常に低く
維持されて、その結果磁界は放出面２４及び２５に亘っ
て非常に一様になる。ｆライマ密度を放出面２４及び２
５のすぐ上で全体に亘って可能な限り一様に維持して、
放出面を一様に浸食し、以て、放出物質によってターゲ
ット自己遮蔽（ｓｅｌｆ−ｓｈａｄｏｗｉｎｇ　）を誘
導する「Ｖ−」形浸食プロフィールとなる傾向を最小に
する。自己遮蔽とは、ターゲットから放出され又はスノ
クツタされた物質がターゲット上に集まり、ターゲット
から基板に向けて更に物質が進行するのを妨げる傾向を
有する現象である。

コイル２９によって磁極片組立体２８に形成され、結合
した磁界は、磁束による第１の磁気回路を形成する。第
１の磁気回路内の磁束は、軸線方向にスタッド３３に沿
って、そこからターゲット素子２２を通って軸線方向で
巨つ半径方向に、更に放出面２４よシわずかに上を通る
。ターゲット素子２２及び放出面２４よりすぐ上の空間
から、磁束は、リング３４へ軸線方向で且つ半径方向に
、そこからリング３４に沿ってペース３２へ軸線方向に
進む。ベース３２により、第１の磁気回路は、スタッド
３３へ半径方向に戻る磁束によって完全なものとなる。

電磁石３０によって形成される磁束は、第２の磁気回路
を形成する。第２の磁気回路内の磁束は、リング３５を
通って軸線方向に進み、そこからフランツ３６を通って
ターゲット素子２３へ半径方向に眩む。磁束は、ターゲ
ット素子２３内で放出面２５よりわずかに上を通り、そ
こからリング３４へ進む３、リング３４により、磁束は
、ペース３２へ軸方向下方へ進み、ベース３２で磁束は
、リング３５へ半径方向外方へ進み、第２磁気回路が完
全なものとなる。電磁石２９及び３００巻き方向並びに
電源３７及び３８によって電磁石に供給される電流の極
性は、リング３４での第１及び第２磁気回路の磁束が反
対方向となって、（１）リング３４を形成する磁性体の
飽和を回避し、（２）カソード組立体１５の大きさ及び
重量を減少し、（３）効率を改良するようＫしたもので
ある。

ターゲット素子２２及び２３が磁性体であると十分な電
流が、１π源３７及び３８によって電磁石２９及び３０
に供給されて磁気ターゲット素子を飽和させ、周縁の磁
界はターゲット素子より上に存在して放出面２２及び２
３よりすぐ上のグラズマを限定する。

ターゲット素子２２及び２３は、互いに関連付けて設置
され、そして基板１４からの間隔をあけて配置され、物
質を基板表面に亘って一様に被覆可能にする。放出面２
４及び２５からの相対的ス・母ツタ速度は、装置１１の
動作の中に電源３７及び３８を制御することによって調
整されて、ターゲット素子２２及び２３の放出面２４及
び２５が浸食するときに基板１４の異なる部分への一様
な付着が維持される。

ターゲット素子２２及び２３は、第２図乃至第４図に関
して詳細に以下で説明する方法で、磁極片組立体２８と
同様に冷却される。ターゲット素子２２及び２３を冷却
する同一の構造物は、電源１８からターゲット素子２２
及び２３へ直流動作電圧を印加する。冷却液体を磁極片
組立体２８へ供給する構造はまた、磁極片組立体を支持
する。

第２図乃至第４図において、カソード組立体１５が詳細
に図示されている。第２図の断面図は、第２図と第３図
の比較かられかるとおり第３図の点線２−２によって示
されるかなり迂回した径路に沿っているもので、そのよ
うな断面図はカソード組立体１５の最も重要な特徴をよ
り容易かつ明らかに説明するだめのものである。

ディスク状ターゲット素子２２が、平面で環状の放出面
２４を有し、更に先がとがった内側半径４１を有する。

その内側半径４１は、放出面２４に平行で、反対側の面
４２に向って軸線２７から外方へと広がっていくもので
ある。ターゲット２２の外側周囲は、軸線方向に伸長す
る切片壁４３を有する。その切片４３は、半径方向に伸
長するリム４４と同様に平面４２と交差する。リム＝１
４は、放出面２４及び平面４２に平行になっている。放
出面２４とリム４４との間には、斜面ｑｂｉ旬杉戟され
ている。軸線方向に伸長する切片壁４３上には、２つの
直径方向で対置する切取片４６があり、各々が、非磁性
ピンを収納するために平行六面体に成形されている。非
磁性ビンは、所定の位置にターゲット素子２２を保持す
るのを助ける。好適に切取切片４６内に収納されるピン
は、ベリリウム銅合金で形成される。

ターゲット素子２３は、ベース４７及び円筒状側壁４８
を有し、凹状放出面２５を有するリングとして形成され
ている。ベース４７及び側壁４８は、それぞれ軸線２７
に直角で且つ軸線２７に平行である。凹状放出面２５は
、ベース４７及び側壁４８に関して放出面の長さ全体に
亘って４５’傾けられている円錐台の側面として形成さ
れている。

短い第２４−ス２６が、軸線２７から最も遠く離れた放
出面２５の頂端と側壁４８との間にある。

側壁４８での直径方向で対置する切取部４９が、非磁性
ベリリウム銅合金のピンを２収納し、ターゲット素子２
３を所定の位置で保持する。

クーケ°ット素子２２及び２３は、半径Ｒ１を有する平
面環状放出面２４の外径が傾斜した放出面２５の内径Ｒ
５よりも小さくなるよう形状付けられる。

もちろん、放出面２５の外径Ｒ４は半径Ｒ５よりも大き
く、放出面２４の内径Ｒ１は半径Ｒ１よυも小さい。

第２図に示されているように、磁極片組立体２８は個々
の構造物を含み、そのため、中心磁極片スタット３３、
中間磁極片リング３４及び外側磁極片リング３５がベー
ス３２にネジ５１によυ取シ付は固定されている。コイ
ル２９及び３ｏは、ベース３２に取り付けられ、電流が
同等の接触組立体５２によって電源３７及び３８からそ
れらコイルに供給される。

第２図に示されているように、組立体５２の１つが内部
壁土に比較的ＪＪＬい、金属コーティング５４を有する
電気絶縁スリーブ５３を含んでいる。そノ、（リ−ｆ　
５３　Ｋは、金属製の平坦なワッシャ５６を支える金属
製ネジ５５がねじ込まれている。ターミナルラグ（図示
せず）がネジ５５０頭部とワッシャ５６との間のリード
線に接続され、電源３７のターミナルに接続される。そ
のラグをス・ｆツタリング装置の残部から電気的に絶縁
するために、誘電体ワッシャ５７がワッシャ５６とスリ
ーブ５３の先端面との間に挿入されている。

所望の磁界の形を形成することを助けるため忙、中心磁
極片スタッド３３は円筒形状であり、それは上方で内側
に傾斜した部分を有し、それには非磁性の金属製（好適
にはアルミニウム）がかぶせられている。スタッド３３
の上方部は、ターゲット素子２２の内表面４４の傾斜角
と同じ角度で、軸１ＩＪ２７に関して傾斜している。表
面４１及びスタッド３３の上方部が同じ角度に傾斜して
いるので、それらの間に一定の間隔が形成され、放出面
２４を横断し、一定の磁界を形成する仁とに役立つ０ リング３４は、軸線２７と平行な上方及び下方部分を含
み、そして軸線２７に関して外側に傾斜した内壁を有す
る中心部分を含んでいる。従って、リング３４の内壁は
コイル３ｏによって形成される磁界をリングに集中化で
きるように、リングのｆ方部分よシも僅かに大きな直径
を有している。

リング３５は長さ全体にわたって実質的に一定な厚さの
壁を有する。リング３５の上方部には内側に伸張するフ
ランツ３６があり、その７ランノは、金属製の非磁性（
好適にはアルミニウム）のネジ６３によって所定の位置
ＶＣ保持された、２っの分離しているが接触した磁極片
、すなわち内側磁極片インサート６１と外側磁極片シー
ルド６２から形成されている。インサート６１及びシー
ルド６２の内側面とターグツト２３の外壁４８との間に
間隔が設けられ、それによりターゲット素子と磁極片と
の間に空間が形成される。

中間リング３４からの磁束を両ターｒット２３及び２３
に結合させるために、中央の磁極片インサート６４は、
金属製非磁性（好適にはアルミニウム）のネジによって
、中間リングの上端面に取シ付けられている。磁極片６
４は、それとターゲット素子２２及び２３の向い合った
面４５及び４７との間に一定の空間を形成できるような
形状をしている。このため、磁極片インサート６４は外
側にチー・母−が付けられた円筒状の壁６５を含み、そ
の壁６５はターグツト４４の平面の下の一平面から磁極
片インサートの先端に伸びている。磁極片６４の先端は
ターゲット素子２３の底面４７に平行に位置し、平坦な
環状面によって画成されている。面６６は、軸線２７か
ら半径方向外側に向って放出面２５とターゲット素子２
３の平坦な面４７とが交差するところの外側の点から半
径方向で面４７の長さのほぼ＋の点へと伸びている。そ
の形状は、磁極片インサート６４とターゲット素子２３
及び２３の各々との間に一定の空隙を形成する。

ターゲット素子（陰極）２２及び２３はアースされた磁
極片組立体２８に対して異なる負の高電位に維持されて
いる。すなわち、ターゲット素子２２は−Ｅ、に、ター
ゲット素子は−Ｅｂの電位に維持されている。ターゲッ
ト素子２２及び２３と隣接した磁極片素子、すなわち中
心磁極片３３上のアルミニウム製キャッグ６９との間の
空隙、中心磁極片インサート６４、並びに外側磁極片イ
ンサート及びシールド６２のために、電気力線は空−隙
にそってターゲットを貫通する。

ターゲット素子２２は軸線方向に伸びた金属製の非磁性
（好適には銅）管７１によって−Ｅａの電位となってい
る。その管７１は、軸線２７と一致する軸線を有する金
属製の非磁性（好適には銅）リング７２と機械曲目、っ
１１ｆ気的に連結されている。

リング７２はまた、ターゲット素子の交差する水平及び
垂直に伸びた平面４２．４３及び４４と接触することに
よってターゲット素子の下面を支持している。ターゲッ
ト素子を所定の位１直に保持するだめに切片４６と係合
する同じ非磁性ピンを収納するようにリング７２に切抜
きが形成されている。リング７２及び平面４２は、ター
ゲット素子２２の外端からその中心に向って平面４２の
半径のほぼＸの距離まで相互に接する。

管７１はベース３２を貫通するが、軸線方向に伸張した
誘ＭＬ体スリーブ７３によシそこから電気的に絶縁され
る。リング７２の近傍の管７１の末端は、誘電体ス＜−
？７４のようなスリーブにより、そして金属製の非磁性
（好適にはステンレススチール）バルクヘッド７５によ
り順に支えられている。そのヘッド７５は磁極片３３と
中間磁極片３４との間に半径方向に伸長し、連結されて
いる。ラグ（図示せず）は銅製の管７１にわたって整合
し、！Ｊ　　（”Ｗに、そしてＤＣｔｌ源１８の電圧タ
ーミナルＥ１に順に接続されている。

軸線２７の両側におけるターゲット素子２２の部分は、
非磁性の金属性ネジ７６がねじ込まれる軸線方向に螺刻
された穴を■する誘電体スタッド２７５によって支持さ
れている。ネジ７６はスタッド２７５を所定の位置に保
持するためにヘッド７５内の同様の螺刻された穴の中に
伸びている。

スタッド２７５は、そのスタッドと近接した金属製部分
との間で絶縁が破壊されるのを妨げするために役立つ、
半径方向に伸長し、軸線方向に間隔があけられたスロッ
ト７７を有している。スロット７７は、ターゲット素子
２２及び２３からの金属粒子について高いフロー（ｆｌ
ｏｗ）インピーダンスを有し、その金属粒子ガスロット
に移動することを妨げ、従ってスタッドの電気杷は特性
を保存する。スタッド２７５は更に半径方向に伸長した
そロット７８を含み、その中にリング７２の底面に対し
て水平に伸長した支持シコルグー７９を取り込んでいる
。前述したように、ターゲツト素子２２１ｄ： 持され、同じ構造物によりアース導体及びターゲット素
子から電気的に絶縁されている。

ターゲット素子２２の支持構造物はまた、ターゲットを
冷却することができる。この目的のために、リング７２
は、管７１の内部と連通し、流体が流れることができる
一対の環状の軸線方向に伸長したスロット８１及び８２
を有している。管７１の内部に供給される冷却流体（好
適には水）ガスロット８１及び８２の中を流れ、リング
７２の全周囲を冷却する。スロット８１及び８２はリン
グ７２の全体にそって垂直に伸びている。スロット８１
及び８２の中の水は、管７１に隣接した銅製管７０（第
３図）を通ってスロットから流出する。

銅製リング７２の底面に取り付けられた環状ガスタッド
８４は、スロット８１及び８２の全体を、それらスロッ
トと装置の残部との間を液密とするために、管７１及び
７０が連結されているところを除いて覆う。管７０は管
７１と同様にベース３２を貫通しているが、スリーブ７
３と同じスリーブによってベースから電気的絶縁されて
いる。

電源−Ｅｂに電気的に接続されたターゲット素子２３は
機械的に支持され、ターゲット素子２２に対して説明し
てきたことを同じようにして冷却される。特に、ターゲ
ット素子２３は軸線方向に伸長した銅製の管８５及び８
６に電気的に接続され、その管８５及び８６はペース３
２を貫通して伸びているが、誘電体スリーブ８７によっ
てペースから電気的に絶縁されている。電流が銅製管８
５からリング８８に流れる。そのリング８８は、ターゲ
ット素子２３０円筒状壁４８及び平坦面４７と接触し、
保持している。リング８８は、ターゲット素子を適所に
保持するために切取部４９と係合する同じ非磁性ピンを
収納するための小さな切取部を有している。リング８８
は、軸線方向に伸長した誘電体スリーブ９１及び９２に
よって装置の残部に機械的に支持され、電気的に絶縁さ
れている０ スリーブ９１は鋼製の管８５が貫通して伸びる中央穴を
有している。スリーブ９１は、金属製で非磁性（好適に
はステンレススチール）のバルクヘッド９３に対し下方
で接するショルダーを有している。そのヘッドは中間磁
極片３４と外側磁極片３５との間に半径方向に伸び、機
械的に接続されている。

バルクヘッド９３の内部壁にそって、冷却流体が以下で
説明するように循環する環状チャネル９４が設けられて
いる。リング支持スリーブ９２は、銅製リング８８の内
側に伸張したフランジ９６を収納し支持する。スリーブ
９２はまた、スリーブ又はスタッド７−５上の同様のス
ロット７７と同じ機能を果たす、半径方向に伸長したス
ロット９７を有している。

ターゲット素子２３を冷却するために、リング８８は、
管８５及び８６の内部と連通し、流体が流れることがで
きる軸線方向に伸長した一対の環状スロット９８及び９
９を有している。スロット９８及び９９は、リング７２
のスロット８１及び８２に対して説明したのと同様Ｋ　
１７ング８８の全体にわたって垂直に伸びている。スロ
ット９８及び９９は環状ガスタッド１０１ＦＣより液と
なる。

ガスケット１０１は、スロット９８及び９９が管８５及
び８６の内部と連通している領域を除いて、リング８８
の下面と接して、半径方向に伸長している。

高電位ターゲット素子２２及び２３とカソード組立体１
５の、周囲を囲む電気的にアースされた部分との間に比
較的一定の電界を維持するために、金Ｆｒ、ｒ％　’Ｉ
Ｊで非磁性（好適にはアルミニウム）の環状スペーサ１
０３及び１０４が設けられている。内側ス（−サ１０３
は金ＩＡＭで非磁性のネジ３０４によって・９ルクヘツ
ド７５に取り付けられ固定されている。ス（−サ１０３
は、中央磁極片３３の僅かに外側から中間磁極片３４の
僅かに内側へ半径方向に伸長している。スペーサ１０４
は、中間磁極片３４の外壁と整合した位置から磁極片３
ｂの内壁の僅か内側の位置へ半径方向に伸長している。

ス（−サ１０３及び１０４とその隣接した部分との間に
は一定の間隙が存在し、高電位放電を最小化し、装置の
寿命を長くする。

効率を最大にするだめに、磁極片組立体２８並びにター
グツト要素２２及び２３を有するターグツト組立体は冷
却される。磁極片組立体２８を冷却するために、中央磁
極片３３は軸線方向及び半径方向に伸びた穴１０７．１
０８及び１０９を有している。半径方向に伸びた穴１０
９は磁極片３３の先端近傍、すなわちターグット２２の
近傍にちる。穴１０７及び１０Ｂはペース３２を貫通し
て伸びた管１１１及び１１２によって、水供給源及び水
溜めに連結されている。磁極片３４を冷却するために、
その中に軸線方向に伸びた穴１１３及び１１４が設けら
れている。それら穴１１３及び１１４は、ペース３２を
貫通して水供給源及び水溜めへと伸長した管１１５及び
１１６にそれぞれ連結されている。バルクヘッド９７に
隣接した穴１１３０宋肩に、外側に伸長した通路１１７
がある。冷却流体がその通路を通って穴１１３と環状流
体通路９４との間を流れる。これにより、冷却流体は、
磁極片３４を冷却するために、磁極片３４の周囲を囲む
ように流れる。外側磁極片３５を冷却することは、その
大部分が露出し、カソード組立体１５の中央から遠いた
めに必要ない。

動作において、ターグツト２２及び２３は、物質がそれ
らからス・ヂッタされたときに消散する放電力による熱
で膨張する。ターゲット素子２２及び２３の膨張によシ
、ターグツトと支持リング７２及び８８との間の接触が
より強くなる。そのため、ターゲット素子２２及び２３
とリング７２と９８との間ではそれぞれ気密となり、タ
ーゲット素子とリングの間でよりよい熱伝導が行われ、
これにより、ターゲット素子からリングへの熱伝導にお
ける冷却効率が高まる。

ターゲット素子２３及び２４の上方の空間、及びカソー
ド組立体１５と基板１４との間で、ノ４ルクヘッド７５
及び９３でプラズマ放電が限定されるところの領域では
高度め真空が維持される。°・クルクヘッドを貫通して
適合した全ての要素は０リング１２１によってヘッド内
の壁において密封される。例えば、絶縁スリーブ７４及
び９１は、０リング１２１によってヘッド７５及び９４
においてそれぞれ密封される。

カソード組立体１５は、軸線方向に隔設され、半径方向
に伸長した取付け７ランジ２１１及び２１２によってチ
ェンバに固着されている。それら７ランノ２．１１及び
２１２は磁極片３５の外側壁に固定されている。適正な
密封を行うために、フランツ２１１はＯリング２１３を
支えるためのスロットを有している。ｒｆ　遮蔽２１４
はフランツ２１１の他のスロット内に配装置されている
。フランツ２１２はチェンノぐ１６と接触するＯリング
を収納するだめの溝を有している。

本発明の好適実施例が説明され図示されているが、説明
し図示した好適実施例の細部での変形が特許請求の範囲
で画成される本発明の思想及び範囲から逸脱することな
く行なわれ得ること社、明らかであろう。例えば、ＤＣ
グラズマ励起電界はＲＦ場によって置換することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適実施例に従うス・センタリング
装置の概略図である。 第２図は、本発明の好適実施例に従う、第３図の２−２
線にそった磁気回路及び冷却構造物を含むターグツト組
立体の断面図である。 第３及び第４図は、第２図に示した組立体の各平面図及
び底面図である。 〔主要符号の説明〕 １１・・・マグネトロンスノやツタリング装置１２・・
・真空チェンバ　　　　　１３・・・処理容積１４・・
・被加工物　　　　　　　１５・・・カソード組立体２
２．２３・・・ターゲット素子　２４・・・環状原子放
出面２５・・・凹状の原子放出面　　　２８・・・磁極
片組立体２９．３０・・電磁石　　　　　３２・・・ベ
ース３３・・スタッド　　　　　　　３４．３５・・・
リング３６・・・７ランノ 特許出願人　　パリアン・アソシエイツ・インコーホレ
イテッド 、：：一子、。 代理人　弁理士竹内澄夫：゛−゛ −′Ｉ＝− Ｉヒー ＦＴ蓼ノ 手続補正書動式） 昭和６０年９月４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平坦な物質放出面を最初に有する第１のターゲット
   及び凹状の放出面を最初に有する第２のターゲットを有
   するターゲット手段から物質を被加工物へとスパッタさ
   せる真空スパッタリング装置であって、 ａ）排気されるターゲットと被加工物との間の空間にイ
   オン化可能なガスを供給する手段と、ｂ）空間内のガス
   に対してイオン化電界を形成する手段と、 ｃ）第１及び第２のターゲットの放出面の近傍に電界に
   よってイオン化されたガスに対して限定する磁界を形成
   する手段と、 ｄ）放出物質が、第１のターゲットの外側にある凹状の
   放出面から平坦な放出面に対してある角度でスパッタさ
   れるようにターゲットを取り付ける手段と、 から成る装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって、 前記電界形成手段及び限定磁界形成手段が、第１及び第
   ２のターゲットの放出面から僅かに上のイオン化された
   ガスに分離した第１及び第２の放電を発生する手段を有
   し、 該分離放電発生手段が、第１及び第２のターゲットの上
   のガスに対して分離した第１及び第２のイオン化電界を
   それぞれ形成する手段、並びに第１及び第２のターゲッ
   トの放出面の近傍に電界によってイオン化されたガスに
   対して限定する異なった磁界を形成する手段を有し、前
   記限定磁界形成手段が、第１及び第２のターゲットをそ
   れぞれ貫通する第１及び第２の磁気回路を有し、 該第１及び第２の磁気回路が、第１及び第２の磁界発生
   源、並びに該第１及び第２の磁界発生源から第１及び第
   ２のターゲットに磁束を結合する磁極片組立体をそれぞ
   れ有するところの装置。 ３、特許請求の範囲第２項に記載された装置であって、 前記第１及び第２の磁界発生源の相対強度を調節する手
   段を更に含むところの装置。 ４、特許請求の範囲第３項に記載された装置であって、 前記磁界発生源が電流発生源に応答して調整可能な別個
   の電磁石であるところの装置。 ５、物質を被加工物上へ衝突させる真空スパッタリング
   装置であって、 ａ）平坦な物質放出面を最初に有する第１のターゲット
   及び凹状の放出面を最初に有する第２のターゲットを有
   する、物質をスパッタリングするターゲット手段であっ
   て、 放出物質が、第１のターゲットの外側にあ る凹状の放出面から平坦な放出面に対してある角度でス
   パッタされるように、第１及び第２のターゲットが配置
   されるところのターゲット手段と、 ｂ）排気されるターゲットと被加工物との間の空間にイ
   オン化可能なガスを供給する手段と、ｃ）第１及び第２
   のターゲットの放出面の近傍に電界によってイオン化さ
   れたガスに対して限定する磁界を形成する手段と、 から成る装置。 ６、特許請求の範囲第５項に記載された装置であって、 前記平坦な放出面が内径及び外径をそれぞれＲ＿１及び
   Ｒ＿２とする環状の形状を有し、前記凹状の放出面が前
   記環状の平坦な放出面の縦軸線に関して対称であり、内
   径をＲ＿３、外径をＲ＿４とし、 ここでＲ＿２＜Ｒ＿２＜Ｒ＿３＜Ｒ＿４であるところの
   装置。 ７、特許請求の範囲第６項に記載された装置であって、 前記凹状の表面が円錐台の側面によって画成されるとこ
   ろの装置。 ８、特許請求の範囲第７項に記載された装置であって、 前記凹状の表面が前記平坦な放出面に関して約４５°に
   傾斜しているところの装置。 ９、特許請求の範囲第７項に記載された装置であって、 前記電界形成手段及び限定磁界形成手段が、第１及び第
   ２のターゲットの放出面から僅かに上のイオン化された
   ガスに分離した第１及び第２の放電を発生する手段を有
   し、 該分離放電発生手段が、第１及び第２のターゲットの上
   のガスに対して分離した第１及び第２のイオン化電界を
   それぞれ形成する手段、並びに第１及び第２のターゲッ
   トの放出面の近傍に電界によってイオン化されたガスに
   対して限定する異った磁界を形成する手段を有し、 前記限定磁界形成手段が、第１及び第２のターゲットを
   それぞれ貫通する第１及び第２の磁気回路を有し、 該第１及び第２の磁気回路が、第１及び第２の磁界発生
   源、並びに該第１及び第２の磁界発生源から第１及び第
   ２のターゲットに磁束を結合する磁極片をそれぞれ有す
   るところの装置。 １０、特許請求の範囲第９項に記載された装置であって
   、 前記第１の磁気回路が、磁束を第１のターゲットの半径
   Ｒ＿１に結合する、軸線にそって軸線方向に伸長した第
   １の磁極片を有し、 前記第２の磁気回路が、磁束を第２のターゲットの半径
   Ｒ＿４に結合する、その軸線と同中心の第２の環状磁極
   片を有し、 前記第１の磁気回路が磁束を第１のターゲットの半径Ｒ
   ＿１に結合する第１の磁極片手段を含み、前記第１の磁
   気回路が磁束を第２のターゲットの半径Ｒ＿３に結合す
   る第２の磁極片手段を含むところの装置。 １１、特許請求の範囲第６項に記載された装置であって
   、 前記電界形成手段及び磁界限定手段が、第１及び第２の
   ターゲットの放出面から僅かに上のイオン化されたガス
   に分離した第１及び第２の放電を発生する手段を有し、 該分離放電発生手段が、第１及び第２のターゲットの上
   のガスに対して分離した第１及び第２のイオン化電界を
   それぞれ形成する手段、並びに第１及び第２のターゲッ
   トの放出面の近傍に電界によってイオン化されたガスに
   対して異なる限定磁界を形成する手段を有し、 該磁界限定手段が、第１及び第２のターゲットをそれぞ
   れ貫通する第１及び第２の磁気回路を有し、 該第１及び第２の磁気回路が、第１及び第２の磁界発生
   源、並びに該第１及び第２の磁界発生源から第１及び第
   ２のターゲットに磁束を結合する磁極片をそれぞれ有す
   るところの装置。 １２、特許請求の範囲第１１項に記載された装置であっ
   て、 前記第１の磁気回路が、磁束を第１のターゲットの半径
   Ｒ＿１に結合する、軸線にそって軸線方向に伸長した第
   １の磁極片を有し、 前記第２の磁気回路が、磁束を第２のターゲットの半径
   Ｒ＿４に結合する、その軸線と同中心の第２の環状磁極
   片を有し、 前記第１の磁気回路が磁束を第１のターゲットの半径Ｒ
   ＿１に結合する第１の磁極片手段を含み、前記第１の磁
   気回路が磁束を第２のターゲットの半径Ｒ＿３に結合す
   る第２の磁極片手段を含むところの装置。 １３、特許請求の範囲第５項に記載された装置であって
   、 前記凹状の表面が前記平坦な放出面に関して一定の角度
   で傾斜を付けられた直線の断面縁を有するところの装置
   。 １４、特許請求の範囲第１３項に記載された装置であっ
   て、 前記一定角度が約４５°であるところの装置。 １５、特許請求の範囲第５項に記載された装置であって
   、 前記平坦な放出面が円形周囲を有し、そして前記放出面
   と直角となる交軸を有し、 前記凹状の表面が前記平坦な放出面の交軸と一致する軸
   線を有する円錐台の側面によつて画成されるところの装
   置。 １６、平坦な放出面を最初に有する第１のターゲット素
   子と凹状の放出面を最初に有する第２のターゲット素子
   とから成り、 前記第１及び第２のターゲットの幾何学的形状がそれら
   が真空中にあるときに、スパッタリング物質を第１のタ
   ーゲットの外側にある凹状の放出面から平坦な放出面に
   対してある角度でスパッタされるものとなるところの、
   真空スパッタリング装置のためのターゲット組立体。 １７、特許請求の範囲第１６項に記載されたターゲット
   組立体であって、 前記平坦な放出面が円形の周囲を有し、その放出表面と
   交差する軸を有し、 前記凹状の表面が、前記平坦な放出面の交軸と一致する
   軸線を有する円錐台の側面により画成されるところのタ
   ーゲット組立体。 １８、特許請求の範囲第１７項に記載されたターゲット
   組立体であって、 前記凹の表面が約４５°傾斜しているところのターゲッ
   ト組立体。 １９、特許請求の範囲第１１項に記載されたターゲット
   組立体であって、 前記円形の周囲の半径がＲ＿２で、 前記凹状の内径及び外径がそれぞれＲ＿３及びＲ＿４で
   あり、 ここでＲ＿２＜Ｒ＿３＜Ｒ＿４であるところのターゲッ
   ト組立体。 ２０、特許請求の範囲第１９項に記載されたターゲット
   組立体であつて、 前記第１のターゲットがリング状で、 前記平坦な放出面が内径をＲ＿１とする環状のもので、 ここでＲ＿１＜Ｒ＿２であるところのターゲット組立体
   。